2024届高考 二轮复习变异在农业生产中的应用 课件（33张）

微专题6变异在农业生产中的应用

类型一

以变异与育种为背景,考查必备知识类型二

以变异和育种为素材,考查关键能力类型三

以变异和育种为依托,考查学科素养背景关联:生物育种是利用可遗传变异,结合遗传学、细胞生物学、现代生物工程技术等方法、原理培育生物新品种的过程。生物育种,首先需要考虑的问题是为什么要育种,育种目的一般是改良作物品种,提高粮食产量。再从生物育种的过程来看,需要综合利用多种生物学技术手段,需要学生在必备知识的基础上,综合运用生物学核心素养,去具体解决实际问题。试题设计上能比较好地调和“基础性、综合性、应用性、创新性”。由此可见,以变异与生物育种作为命题素材,能全面契合《中国高考评价体系》提出的“一核四层四翼”的考查评价体系,所以备受高考命题专家的青睐。从历年真题来看,变异与生物育种类试题,往往采取“起承转合”的模式:以生物育种目的作为“起始”,“顺承”介绍科研工作者做了哪些工作,“转而”围绕这些工作进行具体设问,最后“综合”生物学知识,解释某些具体现象,或者设计实验解决科研工作者新提出或还未完成的问题。1.

必备知识一:不同育种方法的操作过程比较类型一2.

必备知识二:不同育种方法的原理及优缺点比较类型一育种方法原理优势不足单倍体育种染色体数目变异明显缩短育种年限,所得均为纯合子(二倍体)技术复杂,需与杂交育种配合多倍体育种染色体数目变异各种器官大、营养成分高发育延迟,结实率低杂交育种基因重组①使不同个体的优良性状集中在一个个体上;②操作简便①育种时间长;②局限于同种或亲缘关系较近的个体之间;③无新基因、新性状产生类型一育种方法原理优势不足诱变育种基因突变①产生新基因、新性状;②提高变异频率,大幅度改良某些性状盲目性高,有利变异少,需处理大量实验材料,工作量大基因工程育种基因重组①定向地改造生物的遗传性状;②克服远缘杂交不亲和的障碍技术复杂,生物安全问题较多例1.[2023·广东卷]鸡的卷羽(F)对片羽(f)为不完全显性,位于常染色体。Ff表现为半卷羽;体型正常(D)对矮小(d)为显性,位于Z染色体。卷羽鸡适应高温环境,矮小鸡饲料利用率高。为培育耐热节粮型种鸡以实现规模化生产,研究人员拟通过杂交将d基因引入广东特色肉鸡“粤西卷羽鸡”,育种过程见图。下列分析错误的是 (

)A.正交和反交获得F1个体表型和亲本不一样B.分别从F1群体Ⅰ和Ⅱ中选择亲本可以避免近交衰退C.为缩短育种时间应从F1群体Ⅰ中选择父本进行杂交D.F2中可获得目的性状能够稳定遗传的种鸡C类型一[解析]分析题意可知,群体Ⅰ亲本的基因型为FFZDW×ffZdZd,群体Ⅱ亲本的基因型为ffZdW×FFZDZD,F1群体Ⅰ雌、雄个体基因型分别为FfZdW、FfZDZd,表型分别为半卷羽矮小、半卷羽正常;群体Ⅱ雌、雄个体基因型分别为FfZDW、FfZDZd,表型均为半卷羽正常。结合上述分析可知,正交和反交获得的F1个体表型和亲本不一样,A正确;近交衰退产生的原因是近交增加了有害基因纯合概率,导致个体适应能力下降,由于群体Ⅰ和Ⅱ的亲本不同,因此分别从F1群体Ⅰ和Ⅱ中选择亲本可以避免近交衰退,B正确;从F1群体Ⅰ中选择父本、从群体Ⅱ中选择母本进行杂交(FfZDZd×FfZDW),F2中不会出现具有目的性状的雄性个体,但从F1群体Ⅰ中选择母本、从F1群体Ⅱ中选择父本进行杂交(FfZdW×FfZDZd),F2中卷羽矮小雌鸡(FFZdW)和卷羽矮小雄鸡(FFZdZd)即为目的性状能够稳定遗传的种鸡,C错误,D正确。类型一例2.禾本科三倍体具有重要的育种价值,如图表示利用三倍体获得新品种的四种方式。下列相关叙述,正确的是 (

)A.方式①对材料进行处理后,一定需通过组织培养才能获得植株B.方式②是体细胞与配子杂交获得的,这种变异属于基因重组C.方式③通过杂交获得,产生的异源五倍体植株一定能产生可育后代D.方式④可利用低温处理三倍体幼苗,抑制有丝分裂过程中纺锤体的形成D类型一[解析]对材料进行转基因之后,受体细胞需要植物组织培养才能获得植株,但是辐射对象如果是种子,正常种植即可,不需要植物组织培养,A错误;基因重组是指生物体进行有性生殖过程中,控制不同性状的基因重新组合,基因重组发生在减数第一次分裂前期(染色体互换)和减数第一次分裂后期(非同源染色体自由组合),所以方式②不属于基因重组,B错误;杂交后产生的异源五倍体在减数分裂时会发生联会紊乱,无法产生配子,所以不可育,C错误;低温处理三倍体幼苗,可以抑制有丝分裂前期纺锤体形成,使染色体数目加倍,D正确。类型一例3.普通小麦是目前世界各地栽培的重要粮食作物。普通小麦的形成包括不同物种杂交和染色体加倍过程,如图所示(其中A、B、D分别代表不同物种的一个染色体组,每个染色体组均含7条染色体)。在此基础上,人们又通过杂交育种培育出许多优良品种。回答下列问题:类型一(1)在普通小麦的形成过程中,杂种一是高度不育的,原因是

。已知普通小麦是杂种二染色体加倍形成的多倍体,则普通小麦体细胞中有

条染色体。

[解析](1)杂种一含有的染色体组是AB,这两个染色体组中虽然每个染色体组都有7条染色体,但是它们来自两个不同的物种,在杂种一中没有同源染色体,在减数分裂中不能正常配对,无法形成正常配子,故杂种一高度不育。普通小麦是杂种二染色体数目加倍形成的多倍体,染色体组为AABBDD,有6个染色体组,共42条染色体。无同源染色体,不能进行正常的减数分裂类型一42

(2)若要用人工方法使植物细胞染色体数目加倍,可采用的方法有

(答出1点即可)。

[解析](2)人工诱导使植物细胞染色体数目加倍,可采用的方法有用秋水仙素处理或低温处理,其都可以抑制有丝分裂前期纺锤体的形成,从而使细胞的染色体数目加倍。用秋水仙素处理类型一(3)现有甲、乙两个普通小麦品种(纯合体)。甲的表型是抗病易倒伏,乙的表型是易感病抗倒伏。若要以甲、乙为实验材料设计实验获得抗病抗倒伏且稳定遗传的新品种,请简要写出实验思路。[解析](3)由题意可知,新品种小麦既要有甲品种抗病的性状又要有乙品种抗倒伏的性状,需要将甲、乙进行杂交,在F1自交后代中选择抗病抗倒伏的植株进行自交,淘汰掉会发生性状分离的杂合子,保留自交后代不发生性状分离的纯合个体,即是抗病抗倒伏且稳定遗传的新品种。类型一甲、乙两个品种杂交,F1自交,选取F2中既抗病又抗倒伏且自交后代不发生性状分离的植株。1.

考查知识获取能力:一般给出具体的科研成果或者生活情境,要求学生解码专业术语背后的条件,理解专业符号、相关数据的含义,阅读信息、搜索信息、整理信息等。如【例4】,需要学生解码“野生型”“性状”“一对等位基因”等专业术语,推理“后代中2/3为橘红带黑斑,1/3为野生型性状”背后的遗传学机制。类型二2.

考查实践操作能力:在变异和育种背景下,注重考查的是实验设计能力(如【例3】)、数据处理能力(如【例4】)、信息转化能力[如【例5】第(2)问]、语言表达能力[如【例5】第(3)问中的提出措施]等。类型二3.

考查思维认知能力:变异与育种相关情境容易与经典遗传和分子遗传相结合,考查抽象思维能力、演绎推理能力等(如【例6】、【例7】)。类型二例4.有一观赏鱼品系体色为橘红带黑斑,野生型为橄榄绿带黄斑,该性状由一对等位基因控制。某养殖者在繁殖橘红带黑斑品系时发现,后代中2/3为橘红带黑斑,1/3为野生型性状,下列叙述错误的是 (

)A.橘红带黑斑品系的后代中出现性状分离,说明该品系为杂合子B.突变形成的橘红带黑斑基因具有纯合致死效应C.自然繁育条件下,橘红带黑斑性状容易被淘汰D.通过多次回交,可获得性状不再分离的橘红带黑斑品系[解析]橘红带黑斑品系的后代中出现性状分离,说明该品系为杂合子,A正确;因为橘红带黑斑品系后代中2/3为橘红带黑斑,1/3为野生型性状,推测出显性纯合子致死,即突变形成的橘红带黑斑基因具有纯合致死效应,B正确;D类型二例4.有一观赏鱼品系体色为橘红带黑斑,野生型为橄榄绿带黄斑,该性状由一对等位基因控制。某养殖者在繁殖橘红带黑斑品系时发现,后代中2/3为橘红带黑斑,1/3为野生型性状,下列叙述错误的是 (

)A.橘红带黑斑品系的后代中出现性状分离,说明该品系为杂合子B.突变形成的橘红带黑斑基因具有纯合致死效应C.自然繁育条件下,橘红带黑斑性状容易被淘汰D.通过多次回交,可获得性状不再分离的橘红带黑斑品系由于橘红带黑斑基因具有纯合致死效应,自然繁育条件下,该显性基因的频率会逐渐下降,则橘红带黑斑性状容易被淘汰,C正确;橘红带黑斑基因显性纯合致死,则无论回交多少次,所得橘红带黑斑品系均为杂合子,D错误。D类型二例5.[2023·北京卷]二十大报告提出“种业振兴行动”。油菜是重要的油料作物,筛选具有优良性状的育种材料并探究相应遗传机制,对创制高产优质新品种意义重大。(1)我国科学家用诱变剂处理野生型油菜(绿叶),获得了新生叶黄化突变体(黄化叶)。突变体与野生型杂交,结果如图甲,其中隐性性状是

。[解析](1)野生型油菜与黄化叶油菜进行杂交,后代都为野生型,由此可以推测黄化叶是隐性性状。黄化叶类型二(2)科学家克隆出导致新生叶黄化的基因,与野生型相比,它在DNA序列上有一个碱基对改变,导致突变基因上出现了一个限制酶B的酶切位点(如图乙)。据此,检测F2基因型的实验步骤为提取基因组DNA→PCR→回收扩增产物→

→电泳。F2中杂合子电泳条带数目应为

条。

[解析](2)检测F2基因型的实验步骤为提取基因组DNA→PCR→回收扩增产物→用限制酶B处理→电泳。野生型基因电泳结果有一条带,黄化叶的基因电泳结果有两条带,则F2中杂合子电泳条带数目应为3条。用限制酶B处理类型二3(3)油菜雄性不育品系A作为母本与可育品系R杂交,获得杂交油菜种子S(杂合子),使杂交油菜的大规模种植成为可能。品系A1育性正常,其他性状与A相同,A与A1杂交,子一代仍为品系A,由此可大量繁殖A。在大量繁殖A的过程中,会因其他品系花粉的污染而导致A不纯,进而影响种子S的纯度,导致油菜籽减产。油菜新生叶黄化表型易辨识,且对产量没有显著影响。科学家设想利用新生叶黄化性状来提高种子S的纯度。育种过程中首先通过一系列操作,获得了新生叶黄化的A1,利用黄化A1生产种子S的育种流程见图丙。类型二①图丙中,A植株的绿叶雄性不育子代与黄化A1杂交,筛选出的黄化A植株占子一代总数的比例约为

。

②为减少因花粉污染导致的种子S纯度下降,简单易行的田间操作为

。[解析](3)①设与绿叶、黄化叶有关的基因为A/a,则图丙中黄化A1的基因型为aa,A植株基因型为AA,则A植株的绿叶雄性不育子代(Aa)与黄化A1(aa)杂交,后代中一半黄化,一半绿叶,筛选出的黄化A植株占子一代总数的比例约为50%。②A不纯会影响种子S的纯度,为减少因花粉污染导致的种子S纯度下降,应在开花前把田间出现的绿叶植株除去。50%类型二在开花前把田间出现的绿叶植株除去生物学核心素养包括四个层面,即生命观念、科学思维、科学探究和社会责任。以变异和育种为依托,容易将四者有机结合。如[例6]第(1)问,考查的是“进化与适应观”,第(2)问考查分析推理的科学思维,第(3)问考查科学探究,整道试题以中华优秀传统文化切入,以解决生产实际问题为纽带,正是社会责任的体现。在备考时,必备知识仍是关键,关键能力需要在平时积累中提升。类型三例6.[2022·广东卷]《诗经》以“蚕月条桑”描绘了古人种桑养蚕的劳动画面,《天工开物》中“今寒家有将早雄配晚雌者,幻出嘉种”,表明我国劳动人民早已拥有利用杂交手段培育蚕种的智慧,现代生物技术应用于蚕桑的遗传育种,更为这历史悠久的产业增添了新的活力。回答下列问题:(1)自然条件下蚕采食桑叶时,桑叶会合成蛋白酶抑制剂以抵御蚕的采食,蚕则分泌更多的蛋白酶以拮抗抑制剂的作用。桑与蚕相互作用并不断演化的过程称为

。

[解析](1)不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展,这就是协同进化。因此桑与蚕相互作用并不断演化的过程称为协同进化。协同进化类型三(2)家蚕的虎斑对非虎斑、黄茧对白茧、敏感对抗软化病为显性,三对性状均受常染色体上的单基因控制且独立遗传。现有上述三对基因均杂合的亲本杂交,F1中虎斑、白茧、抗软化病的家蚕比例是

;若上述杂交亲本有8对,每只雌蚕平均产卵400枚,理论上可获得

只虎斑、白茧、抗软化病的纯合家蚕,用于留种。[解析](2)设控制虎斑的基因用A表示,则非虎斑基因用a表示;同理,黄茧由B基因控制,白茧由b基因控制,敏感由C基因控制,抗软化病由c基因控制。由于上述的三对等位基因位于常染色体上且独立遗传,因此它们的遗传遵循基因的自由组合定律。亲本为三对基因的杂合子(AaBbCc),F1中虎斑、白茧、抗软化病的基因型为A_bbcc,其概率为3/4×1/4×1/4=3/64。由于虎斑、白茧、抗软化病的基因型有AAbbcc和Aabbcc,其中纯合子AAbbcc所占比例为1/4×1/4×1/4=1/64,现有8对亲本,其中有8只雌蚕,若每只雌蚕平均产卵400枚,则理论上可获得虎斑、白茧、抗软化病纯合子AAbbcc的数量有400×8×1/64=50(只)。3/64类型三50(3)研究小组了解到:①雄蚕产丝量高于雌蚕;②家蚕的性别决定为ZW型;③卵壳的黑色(B)和白色(b)由常染色体上的一对基因控制;④黑壳卵经射线照射后携带B基因的染色体片段可转移到其他染色体上且能正常表达。为达到基于卵壳颜色实现持续分离雌雄,满足大规模生产对雄蚕需求的目的,该小组设计了一个诱变育种的方案。如图为方案实施流程及得到的部分结果。统计多组实验结果后,发现大多数组别家蚕的性别比例与Ⅰ组相近,有两组(Ⅱ、Ⅲ)的性别比例非常特殊。类型三综合以上信息进行分析:①Ⅰ组所得雌蚕的B基因位于

染色体上。

②将Ⅱ组所得雌蚕与白壳卵雄蚕(bb)杂交,子代中雌蚕的基因型是__________(如存在基因缺失,亦用b表示)。这种杂交模式可持续应用于生产实践中,其优势是在卵期通过卵壳颜色筛选即可达到分离雌雄的目的。

③尽管Ⅲ组所得黑壳卵全部发育成雄蚕,但其后代仍无法实现持续分离雌雄,不能满足生产需求,请简要说明理由。Ⅲ组所得黑壳卵雄蚕为杂合子(基因型为bbZBZ),与白壳卵雌蚕杂交,后代的黑壳卵和白壳卵中均既有雌性又有雄性,无法通过卵壳颜色区分性别。常类型三bbZWB[解析]

(3)第Ⅰ组的子代雌雄比例接近于1∶1,说明卵壳颜色的遗传与性别无关,即携带B基因的染色体片段还是在常染色体上。第Ⅱ组黑卵壳家蚕全为雌性,说明携带B基因的染色体片段转移到了W染色体上,则亲本基因型组合原为♀BbZW(黑壳)×♂bbZZ(白壳),现变为♀bbZWB(黑壳)×♂bbZZ(白壳),F1表现为♀bbZWB(黑壳)、♂bbZZ(白壳),这种杂交模式可持续应用于生产实践中。第Ⅲ组黑卵壳家蚕全为雄性,说明携带B基因的染色体片段转移到了Z染色体上,亲本组合原为♀BbZW×♂bbZZ,现变为♀bbZBW×♂bbZZ,其F1表现为♀bbZW(白壳)、♂bbZBZ(黑壳),其中黑壳个体(♂bbZBZ)与白壳雌蚕(♀bbZW)杂交,ZB遗传给后代雌、雄的概率一样,后代无法实现持续分离雌雄的目的,不能满足生产的需求。类型三例7.[2022·湖北卷节选]“端稳中国碗,装满中国粮”,为了育好中国种,科研人员在杂交育种与基因工程育种等领域开展了大量的研究。二倍体作物M的品系甲有抗虫、高产等多种优良性状,但甜度不高。为了