高中生物：第15讲 变异在育种中的应用

第15讲变异在育种中的应用

屈基础过关

下列关于几种育种方法的说法，不IE摩的是（）.

A.诱变育种可以产生新基因，所以一定能产生新物种

B.单倍体育种常用花药离体培养，利用了染色体变异原理

C.在培育某一新品种的过程中可能会用多种育种方式

D.转基因育种是可实现定向变异的育种方法

【解析】诱变育种可以产生新基因，但不一定能产生新物种,A错误;单倍体育种常用花药

离体培养,导致染色体数目减半，利用了染色体变异原理,B正确;诱变育种可以改变物种的基

因，转基因育种可将其他生物的基因导入，杂交育种可将不同个体的不同优良基因通过杂交整

合到一个个体上，单倍体育种可快速获得纯合体，在培育新品种的过程中，可以多种育种方式

混合使用，发挥各自的优势,C正确;转基因育种可实现定向变异,D正确。

【答案】A

下列实践活动包含基因工程技术的是（）。

A.水稻Fi花药经离体培养和染色体加倍，获得基因型纯合的新品种

B.抗虫小麦与矮秆小麦杂交，通过基因重组获得抗虫矮秆小麦

C.将含抗病基因的重组DNA导入玉米细胞，经组织培养获得抗病植株

D.用射线照射大豆使其基因结构发生改变，获得种子性状发生变异的大豆

【解析】A项为单倍体育种，用到植物组织培养技术;B项为传统的杂交育种;C项抗病植

株的培育用到基因工程技术和植物组织培养技术;D项为诱变育种。

【答案】C

科学家用纯种的高秆（D）抗锈病（T）小麦与矮秆（d）易染锈病（t）小麦培育矮

秆抗锈病小麦新品种，方法如图。下列叙述正确的是（）.

高秆抗锈病x矮秆易染锈病一F,一花药力幼苗•普籍髓病

过程甲过程乙

A.过程甲产生的Fi有四种表现型

B.该育种方法选育的优良品种不可育

C.过程乙没有涉及花药离体培养

D.该育种方法可以明显缩短育种年限

【解析】过程甲产生的子一代的基因型为DdTt,表现为高秆抗锈病，只有一种表现型,A

错误;该育种方法为单倍体育种，可以明显缩短育种年限,过程乙经过了花药离体培养和秋水

仙素处理后，获得的优良品种是可育的，且肯定是纯合子,B、C错误,D正确。

【答案】D

某园艺师用二倍体番茄和四倍体土豆（体细胞内形状、大小相同的染色体都有四条）进行有

性杂交，产生种子。种植后得到植株C,发现不能结籽。根据材料判断下列说法正确的是（）。

A得到的植株C是一个新的物种

B.植株C不能结籽的原因是细胞内没有同源染色体

C.理论上欲使植株C结籽，可以用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗

D.获得可以结籽的植株C采用的是单倍体育种的方法

【解析】由于植株C不能结籽，即不能产生后代，故不能算是一个新物种,A错误;植株C

中有3个染色体组，其中1组来自番茄,2组来自土豆，所以在减数分裂过程中会因为同源染色

体联会紊乱而不能产生正常的配子，因而不能结籽,B错误;用一定浓度的秋水仙素处理萌发的

种子或幼苗，可使植株C细胞中染色体组加倍，从而产生正常的配子,C正确;获得可以结籽的

植株C采用的是多倍体育种的方法,D错误。

【答案】C

下列有关三倍体无子西瓜的叙述，正确的是（）.

A.三倍体无子西瓜是用生长素处理单倍体西瓜幼苗获得的

B.三倍体无子西瓜因其不存在同源染色体而无法产生种子

C.秋水仙素可以促进三倍体无子西瓜果实的发育

D.利用植物组织培养技术可获得大量三倍体无子西瓜幼苗

【解析】三倍体无子西瓜是先用秋水仙素处理二倍体（2勘西瓜幼苗，再将形成的四倍体

（4。西瓜与二倍体（2。西瓜杂交获得的,A错误;三倍体无子西瓜有同源染色体，因其联会紊

乱，难以产生正常的配子而无法产生种子,B错误;生长素可以促进三倍体无子西瓜果实的发

育,C错误;利用植物组织培养技术可获得大量三倍体无子西瓜幼苗,D正确。

【答案】D

下列有关生物体的倍性及育种的叙述，正确的是（）.

A.单倍体、二倍体及多倍体的判断依据是细胞内染色体组的数量

B.多倍体育种需要诱导染色体数目加倍,而单倍体育种则可以不需要

C.经染色体变异途径得到的单倍体及多倍体均为有遗传缺陷的个体

D.利用杂交育种技术可培育出生物新品种，促进生物的进化

【解析】单倍体、二倍体及多倍体的判断,首先要看发育的起点，再看体细胞内染色体组

的数量,A错误;多倍体育种和单倍体育种通常需要用到秋水仙素来诱导染色体数目加倍,B错

误;经染色体变异途径得到的单倍体及多倍体T殳不存在遗传缺陷,C错误;利用杂交育种技术

可培育出生物新品种，促进生物的进化,D正确。

【答案】D

2017年7月，“太空灵芝”落地福州仙芝楼，填补了我国医用真菌空间育种的空白。下列

相关叙述正确的是（）.

A.在菌株培育和选择过程中，种群的基因频率发生改变

B.太空环境作用下，“太空灵芝”成为一种新的物种

C.太空环境定向诱导后，可筛选出人们需要的性状

D.太空环境作用下，灵芝菌株只可能发生基因突变

【解析】太空育种也称空间诱变育种，是一项将农作物种子或试管种苗送到太空,利用太

空特殊的、地面无法模拟的环境（高真空、宇宙高能离子辐射、宇宙磁场、高洁净）的诱变作

用，使种子产生变异，再返回地面选育新种子、新材料，培育新品种的作物育种新技术。“太空

灵芝”就是空间诱变育种培育的新品种，在培育过程中灵芝会产生不同的变异（包含基因突

变和染色体变异），人们对适合人类需要的变异选择的过程会使灵芝种群的基因频率发生改

变,A正确；“太空灵芝”与地球上的普通灵芝仍然属于同一物种,B错误;太空环境引起的变异

是随机的和不定向的,C错误;太空环境作用下,灵芝菌株可发生基因突变或染色体变异,D错

误。

【答案】A

下列为利用玉米（22=20）的幼苗芽尖细胞（基因型为BbTt）进行实验的流程示意图。下列

分析不吓碉的是（

学蚂>植株B

雄花--Z龙粉器*幼苗2~|处理

培养1正常培育

芽尖.①-------►植株C

细胞.一

幼苗1

植株A

A.①过程中可能会发生基因突变

B.植株B为纯合子的概率为25%

C.植株C为单倍体，由配子发育而来

D.整个流程体现了体细胞与生殖细胞均具有全能性

【解析】①为植物组织培养,该过程可能发生基因突变,A正确;植物B是通过花药离体培

养获得的单倍体植株经染色体加倍所得，因此是纯合子,B不正确;幼苗2是花药离体培养获得

的单倍体植株，植株C是由幼苗2正常培育获得的，因此为单倍体,C正确;芽尖细胞为体细胞,

能够培育出完整植株，花药离体培养也可培育出完整植株,体现了体细颗口生殖细胞均具有全

能性D正确。

【答案】B

考能突破

黑龙江省农科院欲通过下图所示的育种过程培育出高品质的糯玉米（yyRR）。下列有关叙述

正确的是（）.

YYRRxyyrr

（,—►yRa>yyRR

YyRr^

\-^yyRR

c（x射线处理）刖

A.a过程中运用的遗传学原理是基因重组

B.a过程需要用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗

Cab过程均要使用组织培养技术

D.a、b、c过程中,c过程产生糯玉米的概率最低

【解析】a过程是染色体数目加倍的过程,所利用的原理是染色体数目变异,A错误;a过

程是用秋水仙素处理单倍体植株的幼苗,B错误;b过程是杂交育种过程中的操作，即连续自交

和人工选择,不需要使用组织培养技术,C错误;c过程为诱变育种，产生糯玉米的概率最低,D正

确。

【答案】D

下图为普通小麦的培育过程示意图（由三种不同的植物通过种间杂交形成），以下叙述正确

的是（）。

一粒小麦e

:墨篇1就篇)2^杂种二9普通小麦

(BB)节节草/(AABBDD)

(DD)

注：图中A、B、D是相应植物的一个染色体组

A.二粒小麦为二倍体,细胞中有同源染色体

B.由于二粒小麦可育，所以一粒小麦与山羊草之间不存在生殖隔离

C.该育种方法利用的遗传学原理主要是基因重组

D.杂种一、杂种二不育，二粒小麦、普通小麦可育

【解析】二粒小麦为四倍体，细胞中有同源染色体,A错误;二粒小麦可育，是由于①过程诱

导染色体加倍，一粒小麦与山羊草之间存在生殖隔离,B错误;该育种方法利用的遗传学原理主

要是染色体变异,C错误。

【答案】D

2018年8月,我国科学家首次人工创建了单染色体的真核细胞，即只有一条线型染色体的

酿酒酵母菌株SY14。它是将天然酿酒酵母菌的16条染色体通过15轮染色体融合而形成的,

且具有正常细胞的功能。下列叙述正确的是()。

A.SY14的诞生表明人工创造了新物种

B.SY14一条线型染色体上可能存在多对等位基因

C.SY14的染色体DNA只有TRNA聚合酶的结合位点

D.培育酿酒酵母菌SY14的原理主要是基因重组

【解析】SY14不是新物种,A错误;SY14一条线型染色体上可能存在多对等位基因,B正

确;SY14的染色体DNA上具有多个基因，因此有多个RNA聚合酶的结合位点,C错误;培育酿

酒酵母菌SY14的原理主要是染色体变异,D错误。

【答案】B

下列与遗传、变异及育种有关的叙述，正确的是().

A.基因工程育种可定向改变生物的遗传性状，不同生物的基因之间都能直接拼接而进行重组

B.染色体变异可以用光学显微镜直接观察到，遗传病患者不一定携带致病基因

C.RNA聚合酶和tRNA都能特异性识别RNA,合成它们的车间是核糖体

D.大幅度改良生物的性状只能采用杂交育种

【解析】基因的主要载体是染色体,RNA病毒的基因是有遗传效应的RNA片段，与DNA

之间不能直接拼接而进行重组,A错误。染色体变异可以用光学显微镜直接观察到，遗传病患

者不一定携带致病基因,如染色体病,B正确。RNA聚合酶能识别DNA上的启动子，不能识别

RNA;tRNA主要在细胞核内合成,C错误。大幅度改良生物的性状只能采用诱变育种,D错误。

【答案】B

无子西瓜的培育过程如下图所示。根据图解，结合你所学过的生物学知识分析，下列叙述

正确的是().

三物■①四倍体($1

々警一嘴f将无子

1s厂品;⑻A西瓜

(2n)

A.①过程要用秋水仙素处理,它的作用主要是抑制细胞有丝分裂过程中纺锤体的形成

B.四倍体西瓜根细胞一定含有2个染色体组

C.四倍体西瓜与二倍体西瓜不存在生殖隔离，它们属于同一物种

D.由三倍体植株结成无子西瓜的过程，与中心体有密切的关系

【解析】①过程用秋水仙素处理，秋水仙素可抑制有丝分裂过程中纺锤体的形成，从而使

染色体数目加倍,A正确;由于秋水仙素只是处理了幼苗的地上部分，未作用于根，故四倍体西

瓜的根细胞染色体数未加倍，仍为2个染色体组，但根细胞在有丝分裂后期可含4个染色体

组,B错误;四倍体西瓜和二倍体西瓜杂交形成的三倍体西瓜高度不育，说明二者之间存在生殖

隔离，属于不同的物种,C错误;西瓜属于高等植物邰胞中不含中心体,D错误。

【答案】A

为获得果实较大的四倍体葡萄（42=76）,将二倍体葡萄茎段经秋水仙素溶液处理后栽培。

研究结果显示，植株中约40%的细胞的染色体被诱导加倍，这种植株含有2/V细胞和4/V细胞,

称为“嵌合体”，其自交后代中有四倍体植株。下列叙述不无碉的是（）。

A.“嵌合体”产生的原因之一是细胞的分裂不同步

B.“嵌合体”可以产生含有38条染色体的配子

C.“嵌合体”不同的花之间传粉后可以产生三倍体子代

D.“嵌合体”根尖分生区的部分细胞含19条染色体

【解析】秋水仙素作用于细胞分裂的前期，而不同细胞处于细胞分裂的不同时期,即细胞

的分裂不同步是“嵌合体”产生的原因之一,A正确；“嵌合体”含有47V的体细胞的染色体

数是76条，因此可以产生含有38条染色体的配子,B正确;嵌合体中2/V细胞可产生含1个染

色体组的配子,4/V细胞可产生含2个染色体组的配子，所以“嵌合体”不同的花之间传粉后

可以产生三倍体子代,C正确;用秋水仙素处理的是葡萄茎段，没有处理根尖分生区细胞，且分

生区细胞进行的是有丝分裂，因此根尖分生区细胞含38或76条染色体，不会出现含19条染

色体的细胞,D错误。

【答案】D

某植物的三对相对性状的控制基因及其所在染色体的情况如下表所示。现有各种具显性

性状的纯合子，为了培育纯隐性性状的植株,下列选用的植株及对应育种方法中，较为简捷可

行的是（）.

花色（红对白株高僵对矮

叶形（宽叶对窄

项目为为

叶为显性）

显性）显性）

控制基因A—aC—cD—d

基因的位置第3号染色体第5号染色体第6号染色体

A.红花矮茎窄叶植株、白花高茎窄叶植株，杂交育种

B.红花高茎窄叶植株、白花高茎窄叶植株，诱变育种

C.红花矮茎窄叶植株、白花高茎窄叶植株,基因工程育种

D.红花高茎窄叶植株、白花高茎窄叶植株，单倍体育种

【解析】诱变育种的原理是基因突变，而基因突变具有不定向性、低频性、多害少利性

等，能否得到目的植株还是未知;基因工程育种操作烦琐。选用红花矮茎窄叶植株和白花高茎

窄叶植株,利用杂交育种的方法，第二代即可出现目的植株，操作也较为简单。单倍体育种时间

虽比杂交育种时间短，但操作过程比杂交育种的复杂。

【答案】A

下图表示培育新品种（或新物种）的不同育种方法，下列分析错误的是（）。

射线处理

A弋种二疼C品种第D植株黑，新品种

B品种•7[②③

(Ajbb)花药鱼E幼苗2F植株-新品种

।~不-----►新物种

9(AAAAbbbb)

A.①②③过程的育种方法能产生新的基因型，⑥过程的育种方法能产生新的基因

B.④⑤过程的育种和⑦过程的育种原理相同，均利用了染色体变异的原理

C.②③过程自交的目的不同,后者是筛选符合生产要求的纯合子

D.图中A、B、C、D、E、F中的染色体数相等,通过⑦过程产生的新物种的染色体数是B的

两倍

【解析】①②③过程的育种方法是杂交育种，能产生新的基因型，⑥过程的育种方法是诱

变育种，能产生新的基因;④⑤过程的育种和⑦过程的育种分别是单倍体育种和多倍体育种,

均利用了染色体变异的原理;②过程是为了筛选符合生产要求的表现型，③过程是为了筛选符

合生产要求的纯合子;E中的染色体数是其他个体的一半。

【答案】D

制综合提分

小麦品种是纯合体，生产上用种子繁殖，现要选育矮秆(aa)、抗病(BB)的小麦新品种;马铃薯

品种是杂合体(有一对基因杂合即可称为杂合体)，生产上通常用块茎繁殖,现要选育黄肉(Yy)、

抗病(Rr)的马铃薯新品种。请分别设计小麦品种间杂交育种程序,以及马铃薯品种间杂交育种

程序。要求用遗传图解表示并加以简要说明。(写出包括亲本在内的前三代即可)

【解析】遗传图解的书写得分点主要包括:亲本的表现型和基因型、产生配子的种类和

比例及子代的表现型、基因型及比例;遗传图解中的说明的得分点主要包括:亲本的选择、交

配方式、子代的筛选和处理以及所需类型的获取。

【答案]

小麦新品种的培育过程：

PAABBxaabb亲本杂交

I

F.AaBb种植艮，自交

I8

种植Fz,选取矮秆

A_B_,A_bb,

F2抗病(aaB_)植株，

aaB_,aabb继续自交,期望下

代获得纯合体

马铃薯新品种的培育过程:

PyyRrxYyrr亲本杂交

1

YyRr.yyRr,种植，选出黄肉抗

Yyrr.yyrr病(YyRr)块茎

I

用黄肉抗病块茎繁殖

F2

正常的水稻体细胞染色体数为2/7=24。现有一种三体水稻,细胞中7号

染色体的同源染色体有三条，即染色体数为2/7+1=25。下图为该三体水稻细胞及其产生的配

子类型和比例示意图(6、7为染色体标号;A为抗病基因,a为非抗病基因;①〜④为四种类型配

子)。已知染色体数异常的配子(如①③)中雄配子不能参与受精作用，其他配子均能参与受精

作用。请回答：

1%1

66

M加

77

」

(1)若减数分裂过程没有发生基因突变和染色体交叉互换,且产生的配子均有正常活性很哂己

子②和③(填“可能”或“不可能”)来自一个初级精母细胞，配子④的7号染色体上

的基因为.

(2)某同学取该三体的幼嫩花药观察减数分裂过程,欲观察7号染色体的配对状况，应选择处

于期的细胞;若某次级精母细胞形成配子①，则该次级精母细胞中染

色体数为.

(3)现用非抗病水稻(aa)和该三体抗病水稻(AAa)杂交，已测得正交实验的Fi抗病水稻：非抗

病水稻=2:1,请预测反交实验的Fi中，非抗病水稻所占比例为才亢病水稻中三体所

占比例为。

(4)香稻的香味由隐性基因(b)控制,普通稻的无香味由显性基因(B)控制，等位基因B、b可能

位于6号染色体上，也可能位于7号染色体上。现有正常的香稻和普通稻,7号染色体三体的

香稻和普通稻四种纯合子种子供选用,请你设计杂交实验并预测实验结果，从而定位等位基因

B、b的染色体位置。

实验步骤.

a.选择盘的为父本和三体的为母本杂交得Fi0

b.用正常的香稻为母本与Fi中三体的普通稻为父本杂交。

c.统计子代中的香稻和普通稻的性状分离比。

实验结果：

d.若子代中的香稻和普通稻的性状分离比为(则等位基因(B、b)位于7号染色体上。

e.若子代中的香稻和普通稻的性状分离比为，则等位基因(B、b)位于6号染色体上。

【解析】(1)分析题图可知，题中三体细胞的基因型为AAa,形成配子的基因型为A、Aa、

AA、a,图中配子②和③的基因型分别为a与Aa,因此②③不可能来自同一个初级精母细胞,

并且配子④的7号染色体上的基因一定是A。(2)减数第一次分裂前期发生同源染色体联会

的现象，此时同源染色体两两配对;由于该三体水稻的体细胞中含有染色体数目为2/7+1=25,

配子①中多一条7号染色体,因此形成配子①的次级精母细胞在前期和中期时染色体数目为

12+1=13条,后期由于着丝点分裂，染色体数目加倍，变为26条。(3)该三体水稻产生的配子

基因型及其比例为AA：a：Aa：A=l：l：2：2o当三体水稻作父本时而于AA和Aa的花

粉不能受精,因此测交后代表现型为抗病：非抗病=2:1；当三体水稻作母本时，产生的配子都

可以受精，故非抗病水稻所占比例为1/6,抗病水稻占5/6,抗病水稻中三体所占比例为3/5。

(4)要确定B、b在染色体上的位置，可以先制备BBb,根据其产生配子的特点确认B、b在染

色体上的位置，因此可以选择正常的香稻为父本和三体的普通稻为母本杂交得Fi,然后用正常

的香稻为母本与Fi中三体的普通稻为父本杂交，最后统计子代中的香稻和普通稻的性状分离

比。若等位基因(B、b)位于7号三体染色体上，则正常母本香稻的基因型为bb,Fi中三体的

基因型为BBb,产生的花粉有B:b=2:L其为父本与基因型为bb的水稻杂交,后代中表现型

及比例为香稻：普通稻=1：2;若等位基因(B、b)不位于7号三体染色体上很！J香稻的基因型

为bb,Fi中三体的基因型为Bb,其与基因型为bb的水稻杂交,后代中表现型及比例为香稻：

普通稻=1：1。

【答案】Q)不可能A(2)减数第一次分裂前13或26

(3)1/63/5⑷香稻普通稻1:21:1(或普通稻香稻2:11:1)

已知玉米籽粒的黄色和白色是一对相对性状,且黄色(A)对白色(a)为显性。请回答下列有

关遗传与变异的问题。

⑴正常结黄色籽粒的植株甲的一个花粉母细胞(相当于哺乳动物的精原细胞)经减数分裂后

形成的一个精细胞如图甲所示，这说明在减数分裂产生配子的过程中，除发生了染色体数目变

异外，还发生了交换，请在下面方框中画出和该精细胞来源于

同一次级精母细胞的另一个精细胞的染色体及基因图解。

花粉母细胞精细胞

（2）已知基因A、a位于9号染色体上，且无正常9号染色体的花粉不能参与受精作用。现有

基因型为Aa的植株乙，其细胞中9号染色体如图乙所示。

异常染色体

正常染色体

①植株乙的变异类型为.

②为了确定植株乙的基因A是位于正常染色体上还是异常染色体上（不考虑交叉互换），让植

株乙自花受粉产生Fi,Fi的表现型及比例为，可说明植株乙的基因A位于

正常染色体上。

③以植株乙为a本,以正常的结白色籽粒的植株为母本，杂交产生的Fi中，发现了一株结黄色

籽粒的植株丙，其染色体及基因组成如图丙所示。该植株形成的最可能原因是父本在减数分

裂过程中.若植株丙在减数第一次分裂过程中（不考虑交叉互

换）3条9号染色体随机移向细胞两极，并最终形成含1条和2条9号染色体的配子，那么以植

株丙为父本，以正常的结白色籽粒的植株为母本进行测交,后代的表现型及比例

是O

【解析】（1）由图甲分析可知,在该花粉母细胞的减数分裂过程中，同源染色体未分离，且同

源染色体中的非姐妹染色单体之间发生了交叉互换。和图中精细胞来源于同一次级精母细胞

的另一个精细胞的基因型也是Aa周解如答案所示。（2）①根据图乙判断，植株乙的变异类型

为染色体结构变异中的缺失。②若A基因位于正常染色体上很U：

雌配子

AAA黄色

Aa黄色

③由题意可知，亲本的基因型为9aa、JAa,而子代的基因型为Aaa,由于无正常9号染色体

的花粉不能参与受精作用，则母本提供的卵细胞的基因型为a,父本提供的精子的基因型为Aa,

由此推测植株丙形成的原因是父本在减数第一次分裂时同源染色体未分离。植株丙减数分裂

产生的雄配子的基因型及比例为A（不参与受精）：aa：Aa：a=l：l：2：2,母本（aa）产生的

雌配子的基因型为a,则产生的子代的基因型及比例为aaa（白色）：Aaa（黄色）：aa（白

色）=1：2：2,表现型及比例为黄色:白色=2:3。

【答案】（1）同源染色体中的非姐妹染色单体片段

（2）①染色体结构变异②全为黄色③同源染色体未分离黄色：白色=2:3

家蚕（2/V=56）的的［|决定方式为ZW型。养蚕抽丝是中国传统工艺，在“天宫二号”空间

实验室里六只蚕宝宝成功吐丝结茧，黄色蚕丝织物的透气量和透湿量均好于白色蚕丝织物。

控制蚕茧颜色的黄色基因Y对白色基因y为显性，位于常染色体上;在另一对常染色体上有B、

b基因,当基因B存在时会抑制黄色基因Y的作用，从而使蚕茧变为白色,而基因b不会抑制黄

色基因Y的作用。幼蚕体色中的有斑纹和无斑纹性状分别由H