第7单元 第23讲 第2课时 生物变异在育种上的应用届高考一轮复习生物讲义.docx
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第7单元第23讲第2课时生物变异在育种上的应用届高考一轮复习生物讲义
第二课时 生物变异在育种上的应用
课前自主检测
判断正误并找到课本原文
1.三倍体无子西瓜中一颗种子也不会产生。
(必修2P89—拓展题)(×)
2.传统的方法是选择育种,通过汰劣留良的方法来选择和积累优良基因。
(必修2P98—正文)(√)
3.选择育种不仅周期长,而且可选择的范围是有限的。
(必修2P98—正文)(√)
4.杂交育种是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起,再经过选择和培育,获得新品种的方法。
(必修2P99—正文)(√)
5.我国科学家应用X射线和化学诱变剂进行人工诱变处理,从诱变后代中选出抗病性强的优良大豆。
(必修2P100—小字)(√)
6.基因工程就是按照人们的意愿,把一种生物的某种基因提取出来,加以修饰改造,然后放到另一种生物的细胞里,定向地改造生物的遗传性状。
(必修2P102—正文)(√)
7.质粒存在于许多细菌以及酵母菌等生物的细胞中,是拟核或细胞核外能够自主复制的很小的环状DNA分子。
(必修2P103—正文)(√)
8.基因工程的方法能够高效率地生产出各种高质量、低成本的药品,如青霉素。
(必修2P104—正文)(×)
真题重组 判断正误
(1)(2014·江苏高考)通过诱导多倍体的方法可克服远缘杂交不育,培育出作物新类型。
(√)
(2)(2013·大纲卷)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,属于诱变育种。
(√)
(3)(2013·大纲卷)水稻F1花药经培养和染色体加倍,获得基因型纯合新品种,属于单倍体育种。
(√)
(4)(2013·大纲卷)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,属于基因工程育种。
(√)
(5)(2013·四川高考)抗病植株连续自交若干代,纯合抗病植株的比例逐代下降。
(×)
知识自主梳理
一 单倍体育种
1.原理:
染色体变异。
2.方法
3.优点:
明显缩短育种年限。
4.缺点:
技术复杂。
5.实例:
用高秆抗病(DDTT)和矮秆不抗病(ddtt)小麦品种培育矮秆抗病小麦,过程见图。
二 多倍体育种
1.方法:
用
秋水仙素或低温处理。
2.处理材料:
萌发的种子或幼苗。
3.原理
4.优点:
多倍体植株茎秆粗壮,叶、果实和种子比较
大,营养物质含量丰富。
5.缺点:
多倍体植株发育延迟,结实率低,多倍体育种一般只适用于植物。
6.实例:
三倍体无子西瓜
(1)
(2)三倍体西瓜无子的原因:
三倍体西瓜在减数分裂过程中,由于染色体
联会紊乱,不能产生正常配子。
(3)用秋水仙素处理幼苗后,分生组织分裂产生的茎、叶、花染色体数目加倍,而未经处理部分(如根部细胞)的染色体数目不变。
三 杂交育种
1.原理:
基因重组。
2.过程
(1)培育杂合子品种
选取符合要求的纯种双亲杂交(♀×♂)→F1(即为所需品种)。
(2)培育隐性纯合子品种
选取符合要求的双亲杂交(♀×♂)→F1
F2→选出表现型符合要求的个体种植并推广。
(3)培育显性纯合子品种
①植物:
选择具有不同优良性状的亲本杂交,获得F1→F1
自交→获得F2→鉴别、选择需要的类型,自交至不发生性状分离为止。
②动物:
选择具有不同优良性状的亲本杂交,获得F1→F1
雌雄个体交配→获得F2→鉴别、选择需要的类型与隐性类型测交,选择后代只出现一种性状的F2个体。
3.优点:
操作简便,可以把多个品种的
优良性状集中在一起。
4.缺点:
获得新品种的周期
长。
四 诱变育种
1.原理:
基因突变。
2.过程
3.优点
(1)可以提高
突变率,在较短时间内获得更多的优良变异类型。
(2)大幅度地
改良某些性状,创造人们所需要的优良变异类型。
4.缺点:
有利变异个体往往不多,需处理大量材料。
五 针对不同育种目标的育种方案
育种目标
育种方案
集中双亲优良性状
单倍体育种(明显缩短育种年限)
杂交育种(耗时较长,但简便易行)
对原品系实施“定向”改造
基因工程育种
让原品系产生新性状(无中生有)
诱变育种(可提高变异频率,期望获得理想性状)
使原品系营养器官“增大”或“加强”
多倍体育种
1.单倍体育种过程,使用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。
(×)
2.单倍体育种所得个体均为纯合子。
(×)
3.花药离体培养得到单倍体植株。
(√)
1.“三体”≠“三倍体”
三倍体是指由受精卵发育而成,体细胞中含三个染色体组的个体,其每种形态的染色体为“三条相同”(如图1所示);三体则是二倍体(含两个染色体组),只是其中某形态的染色体“多出了一条”而成为3条,其余染色体均为两两相同(如图2所示)。
2.明确三类“无子果实”
(1)无子西瓜—利用染色体变异原理,无子的原因是三倍体联会紊乱,不能产生正常配子。
(2)无子番茄—利用生长素促进果实发育的原理,其无子的原因是“未受粉”。
(3)无子香蕉—天然三倍体,无子的原因在于染色体联会紊乱,不能产生正常配子。
杂交育种过程中的问题:
1.第一次杂交的目的?
提示 将控制优良性状的基因集中到一个个体。
2.为什么从F2开始选优?
提示 F2出现性状分离,有所需优良性状个体。
诱变育种为什么往往需处理大量实验材料?
提示 诱变育种原理是基因突变,基因突变具有不定向性和低频性,故需处理大量实验材料才有可能得到所需优良性状个体。
考点题型突破
考点 生物变异在育种上的应用
题型一单倍体与多倍体育种过程及应用
1.小麦品种中高秆(A)对矮秆(a)为显性、抗病(B)对易感病(b)为显性,两对相对性状独立遗传。
某生物兴趣小组利用基因型为AaBb的小麦来培育能够稳定遗传的矮秆抗病小麦新品种,培育方法如图所示,下列相关叙述中正确的是( )
A.该生物兴趣小组培育小麦新品种的原理为单倍体育种
B.图中②过程常采用花药离体培养的方法
C.配子未分化,图中②过程不需要经过脱分化过程
D.④过程得到的是四倍体植株为纯合子
答案 B
解析 题中生物兴趣小组依据的育种原理为染色体变异,A错误;②表示将花药进行离体培养,得到单倍体植株,B正确;配子高度分化,经脱分化、再分化形成单倍体植株,C错误;④过程得到的四倍体植株中仍含有等位基因,应为杂合子,D错误。
2.下图是三倍体西瓜育种原理的流程图,请据图回答下列问题:
(1)秋水仙素可诱导多倍体的产生,其作用为_____________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
(2)四倍体母本上结出的三倍体西瓜,其果肉细胞中有________个染色体组,种子的胚细胞中有________个染色体组。
三倍体植株不能形成生殖细胞的原因是____________________。
(3)育种过程中,三倍体无子西瓜偶尔有少量种子。
请从染色体组的角度解释,其原因是_____________________________________________________________
_________________________________________________________________。
(4)三倍体无子西瓜的性状________(填“能”或“不能”)遗传,请设计简单实验验证你的结论并做出预期实验结果。
设计方案:
将三倍体无子西瓜果皮的任意一部分_____________________________________________________________
_________________________________________________________________。
结果预期:
_______________________________________________________。
答案
(1)抑制分裂前期的细胞形成纺锤体
(2)四 三 联会紊乱
(3)一个染色体组的全部染色体正好移向细胞的一极,另外两个染色体组的全部染色体正好移向细胞的另一极,产生了正常的配子
(4)能 进行植物组织培养(或无性繁殖),观察果实中是否有种子 成活长大后的植株仍然不能结出有子果实
解析
(1)秋水仙素可诱导多倍体的产生,其作用是抑制分裂前期的细胞形成纺锤体。
(2)由于果实的果肉部分是由母本的子房壁细胞分裂、分化而来的,与父本无关,所以四倍体母本上结出的三倍体西瓜,其果肉细胞中含有四个染色体组。
种子中的胚是由卵细胞和精子结合成受精卵发育而成,所以胚细胞中含三个染色体组。
三倍体植株在减数分裂过程中联会发生紊乱,不能形成正常的生殖细胞。
(4)三倍体无子西瓜的育种原理是染色体数目变异,是一种可遗传的变异,它的性状是可以遗传的,但必须用无性繁殖的手段进行培养,如植物组织培养。
(1)单倍体育种一般应用于二倍体植物,因为若为四倍体植物,通过单倍体育种形成的个体不一定是纯合子。
(2)用秋水仙素处理植株使染色体数目加倍,若操作对象是单倍体植株,属于单倍体育种;若操作对象为正常植株,叫多倍体育种,不能看到“染色体数目加倍”就认为是多倍体育种。
(3)单倍体育种和多倍体育种都需用秋水仙素处理,使染色体数目加倍。
单倍体育种在幼苗期处理,多倍体育种在种子萌发期或幼苗期处理。
题型二诱变育种与杂交育种
3.家蚕(2n=28)雌性体细胞内有两个异型的性染色体ZW,雄性体细胞内有两个同型性染色体ZZ。
人们用辐射的方法使常染色体上带有卵色基因的片段易位到W染色体,使ZW卵和不带卵色基因的ZZ卵有所区别,从而在家蚕卵还未孵化时就能区分雌雄。
下列有关说法错误的是( )
A.这种育种方式属于诱变育种
B.辐射的目的是为了提高基因的突变率,更容易筛选到卵色基因
C.上述带有卵色的受精卵将来会发育为雌性家蚕
D.上述带有卵色基因的家蚕染色体组型图与正常家蚕不同
答案 B
解析 人们用辐射的方法使常染色体上带有卵色基因的片段易位到W染色体,说明该方法是诱变育种,A正确;辐射的目的是为了提高变异的突变率,更容易筛选到含有卵色基因的个体,B错误;根据题意可知,卵色基因的片段易位到W染色体,则带有卵色的受精卵为ZW,为雌性家蚕,C正确;上述带有卵色基因的家蚕W染色体多了一段染色体,所以其染色体组型图与正常家蚕不同,D正确。
4.现有三个番茄品种,A品种的基因型为AABBdd,B品种的基因型为AAbbDD,C品种的基因型为aaBBDD,三对等位基因分别位于三对同源染色体上,并且分别控制叶形、花色和果形三对相对性状。
请回答:
(1)如何运用杂交育种方法利用以上三个品种获得基因型为aabbdd的植株?
(用文字简要描述获得过程即可)
(2)如果从播种到获得种子需要一年,获得基因型为aabbdd的植株最少需要几年?
答案
(1)A与B杂交得到杂交一代,杂交一代与C品种杂交,得到杂交二代,杂交二代自交,可以得到基因型为aabbdd的种子,该种子可以长成基因型为aabbdd的植株。
(2)4年。
解析
(1)根据基因的自由组合定律,把基因型为AABBdd的A品种和基因型为AAbbDD的B品种进行杂交,并将得到的杂交一代与基因型为aaBBDD的C品种杂交,得到杂交二代。
再将杂交二代自交,就可以得到基因型为aabbdd的种子,该种子可以长成基因型为aabbdd的植株。
(2)第一年:
A品种和B品种杂交,得到杂合植株AABbDd;第二年:
杂合植株和C品种杂交,得到AaBBDD、AaBBDd、AaBbDD、AaBbDd;第三年:
第二年收获的种子形成的植株自交,得到含aabbdd的种子;第四年:
第三年收获的种子形成植株。
5.动物杂交育种的方法
假设现有长毛立耳猫(BBEE)和短毛折耳猫(bbee),你能否培育出能稳定遗传的长毛折耳猫(BBee)?
写出育种方案(图解)。
注意:
动物杂交育种与植株杂交育种的不同。
答案 可以培育出稳定遗传的长毛折耳猫,育种图解如下:
P 长毛立耳 短毛折耳
BBEE × bbee
↓
F1 BbEe × BbEe
长毛立耳 长毛立耳
↓
F2 B_E_ B_ee bbE_ bbee
长毛立耳 长毛折耳 短毛立耳 短毛折耳
选取长毛折耳猫作测交:
F2 长毛折耳 短毛折耳 长毛折耳 短毛折耳
BBee × bbee Bbee × bbee
↓ ↓
F3 Bbee Bbee bbee
长毛折耳 长毛折耳 短毛折耳
如果子三代只有长毛折耳猫,则说明子二代长毛折耳猫就是所要的品(纯)种;如果子三代既有长毛折耳猫又有短毛折耳猫,则说明子二代长毛折耳猫不是所要的品(杂)种。
题型三生物育种的综合判断
6.(2019·唐山一中月考)番茄的抗病(R)对感病(r)为显性,高秆(D)对矮秆(d)为显性,控制上述两对相对性状的基因分别位于两对同源染色体上。
为获得纯合高秆抗病番茄植株,研究人员采用了如图所示的方法。
据图分析,正确的是( )
A.若过程①的F1自交一代,产生的高秆抗病植株中纯合子占1/9
B.过程②常用一定浓度的秋水仙素处理单倍体的种子
C.过程③应用的原理是细胞增殖
D.过程④“航天育种”方法中主要的变异类型是基因重组
答案 A
解析 纯合高秆感病植株(DDrr)与纯合矮秆抗病植株(ddRR)杂交,F1基因型为DdRr,F1自交一代,产生的高秆抗病植株占总数的9/16,其中纯合子占1/9,A正确;二倍体经花药离体培养获得的单倍体没有种子,只能用秋水仙素处理幼苗,B错误;过程③应用的原理是植物细胞的全能性,C错误;过程④“航天育种”方法中主要的变异类型是基因突变,D错误。
7.(2019·河南许昌高级中学下学期第二次诊断)要提高农作物产量,良种是保障。
下列关于几种育种方法的叙述,错误的是( )
A.培育优质新品种时,单倍体育种和杂交育种都要先通过杂交集优
B.选育玉米杂交种时,要通过一定的方法先得到纯种再杂交获得杂种
C.诱变育种能提高突变率,但不能控制基因突变的方向
D.进行多倍体育种时,加倍的染色体一定来自于一个物种
答案 D
解析 培育优质新品种时,可先将两个或多个品种的优良性状通过杂交集中在一起,再采用单倍体育种或杂交育种的方式继续培育和选择,进而获得所需要的新品种,A正确;由于用纯合的亲本杂交时,获得的子代均为杂合子,其杂种优势最大,所以选育玉米杂交种时,要通过一定的方法先得到纯种再杂交获得杂种,B正确;诱变育种的原理是基因突变,而基因突变是不定向的,因此诱变育种能提高突变率,但不能控制基因突变的方向,C正确;进行多倍体育种时,加倍的染色体不一定来自于一个物种,例如八倍体小黑麦的培育,加倍的染色体来自普通小麦与二倍体黑麦,D错误。
不同育种方法需注意的问题
(1)诱变育种:
多用于植物和微生物。
原核生物不能进行减数分裂,所以不能运用杂交的方法进行育种,如细菌的育种一般采用的方法是诱变育种。
诱变育种与杂交育种相比,前者能产生前所未有的新基因,创造变异新类型;后者不能产生新基因,只是实现原有基因的重新组合。
(2)杂交育种:
不一定需要连续自交。
若选育显性优良纯种,需要连续自交筛选,直至性状不再发生分离;若选育隐性优良纯种,则只要出现该性状个体即可。
(3)花药离体培养≠单倍体育种:
花药离体培养只是其中的一个程序,要想得到可育的品种,一般还需要用秋水仙素处理单倍体使染色体数目加倍。
(4)多倍体育种得到的整个植株并不是所有细胞的染色体数目都加倍,细胞是否都出现染色体数目加倍与处理方法有关。
方向真题体验
1.(2019·江苏高考)下列关于生物变异与育种的叙述,正确的是( )
A.基因重组只是基因间的重新组合,不会导致生物性状变异
B.基因突变使DNA序列发生的变化,都能引起生物性状变异
C.弱小且高度不育的单倍体植株,进行加倍处理后可用于育种
D.多倍体植株染色体组数加倍,产生的配子数加倍,有利于育种
答案 C
解析 生物的可遗传变异包括基因重组、基因突变和染色体变异,都可能导致生物性状变异,A错误;基因突变使DNA序列发生变化,当发生隐性突变时,不一定会引起生物性状变异,B错误;多倍体植株染色体组数加倍,但产生的配子数不会加倍,D错误。
2.(2016·江苏高考)下图中甲、乙两个体的一对同源染色体中各有一条发生变异(字母表示基因)。
下列叙述正确的是( )
A.个体甲的变异对表型无影响
B.个体乙细胞减数分裂形成的四分体异常
C.个体甲自交的后代,性状分离比为3∶1
D.个体乙染色体没有基因缺失,表型无异常
答案 B
解析 个体甲的变异属于缺失,影响表型,A错误;个体乙发生的变异是倒位,可使减数分裂形成的四分体异常,B正确;含缺失染色体的配子一般是败育的,故其自交后代一般不会发生性状分离,C错误;个体乙染色体没有基因缺失,但发生倒位,表型异常,D错误。
3.(2016·上海高考)导致遗传物质变化的原因有很多,图中字母代表不同基因,其中变异类型①和②依次是( )
A.突变和倒位B.重组和倒位
C.重组和易位D.易位和倒位
答案 D
解析 ①中少了基因a、b,多了基因J,是非同源染色体间发生了片段交换,属于染色体结构变异中的易位;②c、d、e基因位置发生了颠倒,属于倒位,D正确。
4.(2017·江苏高考)研究人员在柑橘中发现一棵具有明显早熟特性的变异株,决定以此为基础培育早熟柑橘新品种。
请回答下列问题:
(1)要判断该变异株的育种价值,首先要确定它的________物质是否发生了变化。
(2)在选择育种方法时,需要判断该变异株的变异类型。
如果变异株是个别基因的突变体,则可采用育种方法①,使早熟基因逐渐________,培育成新品种1。
为了加快这一进程,还可以采集变异株的________进行处理,获得高度纯合的后代,选育成新品种2,这种方法称为________育种。
(3)如果该早熟植株属于染色体组变异株,可以推测该变异株减数分裂中染色体有多种联会方式,由此造成不规则的________,产生染色体数目不等、生活力很低的________,因而得不到足量的种子。
即使得到少量后代,早熟性状也很难稳定遗传。
这种情况下,可考虑选择育种方法③,其不足之处是需要不断制备________,成本较高。
(4)新品种1与新品种3均具有早熟性状,但其他性状有差异,这是因为新品种1选育过程中基因发生了多次________,产生的多种基因型中只有一部分在选育过程中保留下来。
答案
(1)遗传
(2)纯合 花药 单倍体
(3)染色体分离 配子 组培苗 (4)重组
解析
(1)只有由遗传物质改变引起的性状改变才能遗传下去,才具有育种价值。
(2)方法①是自交,连续自交过程中早熟基因逐渐纯合,培育成新品种1。
单倍体育种能明显缩短育种年限,可先通过花药离体培养,再用秋水仙素处理单倍体幼苗。
(3)若是由染色体组数目改变引起的变异,则该变异株减数分裂中联会紊乱,从而造成不规则的染色体分离,产生染色体数目不等、生活力很低的异常配子,只有极少数配子正常,故只能得到少量的种子。
方法③需要先进行植物组织培养获得柑橘苗,此过程操作复杂、成本较高。
(4)在新品种1的选育过程中,连续自交使早熟性状相关基因与其他性状相关基因发生了多次重组。
而在植物组织培养过程中不发生基因重组。
课时作业
一、选择题
1.(2019·上海青浦二模)已知某物种的一条染色体上依次排列着A~E五个基因,图中没有发生染色体结构变化的是( )
答案 D
解析 据题意,一条染色体上依次排列着A~E五个基因,选项A中少了两个基因,选项B中多了一个基因F,选项C中少了一个基因D,多了一个基因F,选项D中B基因突变为b基因,其不会导致染色体结构改变,D正确。
2.(2019·河南洛阳5月三模)下列叙述正确的是( )
A.非同源染色体互换部分片段一定会引起细胞内基因种类的改变
B.21三体综合征患者的体细胞中有3个染色体组
C.染色体变异中的倒位会使染色体上的基因排列顺序发生改变
D.单倍体生物的体细胞中都没有同源染色体,因而不具有可育性
答案 C
解析 非同源染色体互换部分片段,细胞内基因的种类通常不会改变,A错误;21三体综合征患者的体细胞中有2个染色体组,但21号染色体有3条,B错误;单倍体生物的体细胞中可能含有同源染色体,如由同源四倍体形成的单倍体中含有同源染色体,D错误。
3.下列关于单倍体、二倍体和多倍体的叙述,不正确的是( )
A.二倍体生物一定是由受精卵直接发育而来的
B.单倍体生物体细胞中不一定只含有一个染色体组
C.采用花药离体培养的方法得到的个体是单倍体
D.三倍体无子西瓜体细胞含有三个染色体组
答案 A
解析 二倍体生物可由受精卵直接发育而来,也可能经过无性生殖产生,A错误;单倍体生物体细胞中含有本物种配子染色体组数,不一定只含有一个染色体组,B正确;采用花药离体培养的方法得到的个体是由配子发育而来的,都是单倍体,C正确;二倍体西瓜幼苗用秋水仙素处理,可以得到四倍体植株,接受普通二倍体西瓜的正常花粉,形成的受精卵含有3个染色体组,由受精卵发育成的三倍体无子西瓜含有三个染色体组,D正确。
4.(2019·山西四校联考)野生猕猴桃是一种多年生富含Vc的二倍体(2n=58)小野果。
下图是某科研小组以大量的野生猕猴桃种子(aa)为实验材料培育抗虫猕猴桃无子新品种的过程,分析正确的是( )
A.该培育过程中不可使用花药离体培养
B.③⑦过程必须使用秋水仙素
C.⑤的亲本不是同一物种
D.⑥过程得到的个体是四倍体
答案 C
解析 ②④过程均可使用花药离体培养成单倍体幼苗后用秋水仙素处理加倍,A错误;③⑦过程还可以进行低温诱导,B错误;⑤的两亲本一个为二倍体,一个为四倍体,二者不是同一物种,C正确;⑥过程为基因工程育种,染色体组数不变,该个体仍为三倍体,D错误。
5.如图为雄果蝇体细胞染色体组成示意图,以下说法正确的是( )
A.雄果蝇的一个染色体组含有的染色体是Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X、Y
B.X染色体上的基因控制的性状遗传,均表现为性别差异
C.果蝇体内的细胞,除生殖细胞外都只含有两个染色体组
D.Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X(或Y)四条染色体互相协调,共同控制果蝇生长、发育、遗传和变异
答案 D
解析 一个染色体组中是没有同源染色体的,而X与Y为一对同源染色体,A错误;X染色体与Y染色体具有同源区段,此区段上基因控制的性状不一定表现出性别差异,B错误;果蝇体细胞有丝分裂后期染色体数目加倍,含有四个染色体组,C错误。
6.家蚕中,基因S(黑缟斑)、s(无斑)位于2号染色体上,基因Y(黄血)和y(白血)也位于2号染色体上,假定两对等位基因间完全连锁无互换。
用X射线处理蚕卵后,发生了图中所示的变异,具有该类型变异的一对家蚕交配产生的子代中,黑缟斑白血∶无斑白血为2∶1。
下列相关叙述错误的是( )
A.缺失杂合体和缺失纯合体的存活率相同
B.具有乙图基因的家蚕表现为黑缟斑、白血
C.具有甲图基因的家蚕交配产生的后代有三种基因型
D.X射线照射后发生的变异为染色体缺失
答案 A
解析 由于两对基因完全连锁,该类型变异的一对家蚕交配,产生
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- 第7单元 第23讲 第2课时 生物变异在育种上的应用届高考一轮复习生物讲义 单元 23 课时 生物 变异 育种 应用 高考 一轮 复习 讲义