高考生物考点44 生物变异在育种上的应用

高考生物考点44 生物变异在育种上的应用

1 高考频度：★★★☆☆ 难易程度：★★★☆☆ 1．单倍体育种和多倍体育种 四倍体 ――→① 二倍体 ――→② 单倍体 ――→③ 纯合二倍体 （1）图中①和③的操作是秋水仙素处理，其作用原理是抑制纺锤体的形成。 （2）图中②过程是花药离体培养。 （3）单倍体育种的优点是能明显缩短育种年限。 2．杂交育种与诱变育种 （1）杂交育种 ①概念：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。 ②过程：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→优良品种。 （2）诱变育种 ①概念：利用物理因素或化学因素来处理生物，使生物发生基因突变，从而获得优良变异类型的 育种方法。 ②过程：选择生物→诱发基因突变→选择理想类型→培育。 3．基因工程 （1）概念：基因工程，又叫做基因拼接技术或 DNA 重组技术。通俗地说，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。 （2）操作的基本步骤：提取目的基因→目的基因与运载体结合→将目的基因导入受体细胞→目的基因 的检测与鉴定。 4．生物育种原理、方法、实例(连线) 2 考向一 育种方法的选择与分析 1．如图是利用玉米(2n＝20)的幼苗芽尖细胞(基因型 BbTt)进行实验的流程示意图。下列分析不正确的是 A．基因重组发生在图中②过程，过程③中能够在显微镜下看到染色单体的时期是前期和中期 B．秋水仙素用于培育多倍体的原理是其能够抑制纺锤体的形成 C．植株 A 为二倍体，其体细胞内最多有 4 个染色体组；植株 C 属于单倍体，其发育起点为配子 D．利用幼苗 2 进行育种的最大优点是明显缩短育种年限，植株 B 纯合的概率为 25% 【参考答案】D 解题必备 育种方式的选择 （1）根据育种目的和提供的材料选择合适的育种方法 ①集中不同亲本的优良性状：a.一般情况下，选择杂交育种，这也是最简捷的方法；b.需要缩短育种 年限(快速育种)时，选择单倍体育种。 ②培育果实较大或植株较大或营养物质含量较高的新物种——多倍体育种。 ③提高变异频率，“改良”“改造”或“直接改变”现有性状，获得当前不存在的基因或性状——诱变育种。 ④若要培育隐性性状个体，可选择自交或杂交育种，只要出现该性状即可。 （2）根据育种流程图来辨别育种方式 ①杂交育种：涉及亲本的杂交和子代的自交。 ②诱变育种：涉及诱变因子，产生的子代中会出现新的基因，但基因的总数不变。 ③单倍体育种：常用方法为花药离体培养，再人工诱导染色体加倍，形成纯合子。 ④多倍体育种：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。 ⑤基因工程育种：与原有生物相比，出现了新的基因。&网 3 2．有人在一片柑橘林中发现一株具有明显早熟特性的植株，经检测，该变异是由基因突变引起的。研究人 员决定利用该植株培育早熟柑橘新品种，下列叙述正确的是 A．该柑橘变异植株的早熟性状一定能通过配子遗传给后代 B．若变异植株自交后代均为早熟就可判断早熟性状是隐性 C．用秋水仙素处理变异植株的幼苗就能得到纯合早熟品系 D．选育早熟品种过程中柑橘种群基因频率会发生定向改变 【答案】D 考向二 生物变异在育种上的应用 3．现有基因型 ttrr 与 TTRR 的水稻品种，通过不同的育种方法可以培育出不同的类型。下列叙述正确的是 A．单倍体育种可获得 TTrr，其育种原理主要是基因突变 B．将 ttrr 人工诱变可获得 ttRr，其等位基因的产生来源于基因重组 C．杂交育种可获得 TTrr，其变异发生在减数第二次分裂后期 D．多倍体育种获得的 TTttRRrr，其染色体数目加倍可发生在有丝分裂的后期 【参考答案】D 易错警示 4 单倍体育种、多倍体育种及植物细胞工程育种的几个易错点 （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。 （4）单倍体育种和植物细胞工程育种，都运用了植物组织培养技术。 4．已知水稻抗病（R）对感病（r）为显性，有芒（B）对无芒（b）为显性，两对基因自由组合，体细胞染 色体数为 24 条。现用单倍体育种方法选育抗病、有芒水稻新品种。 （1）诱导单倍体所用的花药，应取自基因型为______________的植株。 （2）为获得上述植株，应采用基因型为__________和__________的两亲本进行杂交。 （3）在培养过程中，单倍体有一部分能自然加倍成为二倍体植株，该二倍体植株花粉表现_____（可育 或不育），结实性为______（结实或不结实），体细胞染色体数为________。 （4）在培养过程中，一部分花药壁细胞能发育成为植株，该植株的花粉表现__________（可育或不 育），结实性为________（结实或不结实）。体细胞染色体数为____________。 （5）自然加倍植株和花药壁植株中都存在抗病、有芒的表现型。为获得稳定遗传的抗病、有芒新品种， 本实验应选以上两种植株中的________________________植株，因为自然加倍植株__________， 花药壁植株________________。 （6）鉴别上述自然加倍植株与花药壁植株的方法是__________________________________。 【答案】（1）RrBb （2）RRbb rrBB （3）可育 结实 24 条 （4）可育 结实 24 条 （5）自然加倍 基因型纯合 基因型杂合 （6）将植株分别自交，子代性状表现一致的是自然加倍植株，子代性状分离的是花药壁植株 5 1．下列关于育种的叙述，正确的是 A．基因工程育种可以定向改变生物性状，且都能稳定遗传给后代 B．对三倍体无子西瓜进行植物组织培养获得的子代植株不能表现为无子性状 C．在植物杂交育种中，到了 F2 可以采用连续自交选育稳定遗传的新物种 D．在哺乳动物杂交育种中，到了 F2 对显性性状个体采用测交方法可选出纯合子 2．下表中育种方法与原理、优点都相符的是 A．A B．B C．C D．D 3．将某二倍体植物用秋水仙素溶液处理后可得到四倍体，再取该四倍体的花药离体培养可得到植株 A。下 列说法正确的是 A．秋水仙素作用于细胞有丝分裂后期，抑制着丝粒的分裂 B．植株 A 的体细胞中含两个染色体组，所以是二倍体 C．植株 A 能够进行正常的减数分裂，产生的配子是可育的 D．上述涉及的两种育种方法所利用的变异原理不相同 6 4．用纯合的二倍体水稻品种高秆抗锈病（DDTT）和矮秆不抗锈病（ddtt）进行育种时，一种方法是杂交得 到 Fl，Fl 再自交得 F2；另一种方法是用 F1 的花药进行离体培养，再用秋水仙素处理幼苗得到相应植株。 下列叙述正确的是 A．前一种方法依据的原理是基因重组 B．后一种方法依据的原理是染色体结构变异 C．前一种方法所得 F2 中的重组类型占 5/8 D．后一种方法所得的植株中可用于生产的类型比例为 2/3 5．下面①～④列举了四种育种方法，有关的叙述错误的是 A．第①种方法一般从 F2 开始选种，因为从 F2 开始出现新的性状组合 B．在第②种方法中，若 F1 中 n 对等位基因独立遗传，则单倍体幼苗有 3n 种类型 C．第③种育种方法的作用机理是秋水仙素抑制纺锤体形成 D．第④种方法中卫星搭载的种子应当选用萌发的种子或幼苗 6．如图表示利用某种农作物品种①和②培育出⑥的几种方法，据图分析错误的是 A．过程Ⅵ是用秋水仙素处理正在萌发的种子 B．培育品种⑥的最简捷的途径是Ⅰ→Ⅴ C．通过Ⅲ→Ⅵ过程育种的原理是染色体变异 D．通过Ⅱ→Ⅳ过程育种最不容易达到目的 7．如图所示，将二倍体植株①和②杂交得到③，再将③做进一步处理。对此分析错误的是 7 A．由⑤得到⑥的育种原理是基因重组 B．图中秋水仙素的作用是使染色体数目加倍 C．若③的基因型是 AaBbdd，则⑨的基因型可能是 aBd D．③至④的过程中，所产生的变异都有利于生产 8．研究人员为提高单倍体育种过程中染色体加倍率，以某品种烟草的单倍体苗为材料，研究了不同浓度秋 水仙素处理对烟草单倍体苗的成苗率、大田移栽成活率和染色体加倍率的影响，结果如下表。有关叙述 不正确的是 秋水仙素浓度 （mg/L） 成苗率 （%） 大田移栽成活率 （%） 染色体加倍率 （%） 750 79.98 82.15 2.46 500 80.42 85.53 2.31 250 81.51 87.39 1.92 75 82.54 89.86 1.17 A．秋水仙素的作用是通过抑制细胞分裂过程中纺锤体的形成从而使染色体加倍 B．采用花药离体培养的方法可获得单倍体苗 C．随着秋水仙素浓度降低，成苗率、大田移栽成活率升高而染色体加倍率降低 D．综合本实验结果分析，浓度为 75mg/L 的秋水仙素处理最能达到实验目的 9．如图甲、乙表示水稻两个品种(两对相对性状独立遗传)，①~⑧表示培育水稻新品种的过程。下列说法正 确的是 A．如果过程②中逐代自交，那么自交代数越多纯合植株的比例越高 B．⑤与⑧过程的育种原理相同，③过程表示单倍体育种 8 C．育种过程②⑤⑥中需要进行筛选，筛选不会改变任何一个基因的频率 D．经过①和⑦过程培育的品种和甲、乙品种基因型不同，但是仍然属于同一个物种 10．如图表示由甲、乙两种植物逐步培育出戊植株的过程，请据图回答下列问题： （1）通过Ⅰ过程培育出丙种植物的方法有以下两种： 方 法 一：将 甲 、乙 两 种 植 物 杂 交 得 到 基 因 型 为 ________ 的 植 株 ，并 在 ________ 期 用 ________________(填化学物质)处理，从而获得基因型为 bbDD 的丙种植物。 方法二：先取甲、乙两种植物的____________________，利用________________________处理， 获得具有活力的______________________；然后用__________________方法诱导融合、筛选出基 因型为_______________的杂种细胞；接下来将该杂种细胞通过__________________技术培育出基 因型为 bbDD 的丙种植物，此种育种方法的优点是________________________。 （2）由丙种植物经Ⅱ过程培育成丁植株，发生的变异属于________________________；将丁植株经Ⅲ 培育成戊植株的过程，在育种上称为______________________。 （3）若 B 基因控制着植株的高产，D 基因决定着植株的抗病性。如何利用戊植株(该植株为两性花)，采 用简便的方法培育出高产抗病的新品种(不考虑同源染色体交叉互换)？请画图作答并简要说明。 11．（2018·天津卷）为获得玉米多倍体植株，采用以下技术路线。据图回答： （1）可用______________对图中发芽的种子进行处理。 （2）筛选鉴定多倍体时，剪取幼苗根尖固定后，经过解离、漂洗、染色、制片，观察_____区的细胞。 若装片中的细胞均多层重叠，原因是___________________。统计细胞周期各时期的细胞数和细 胞染色体数。下表分别为幼苗 I 中的甲株和幼苗 II 中的乙株的统计结果。 9 可以利用表中数值____________和_____________，比较甲株细胞周期中的间期与分裂期的时间 长短。 （3）依表结果，绘出形成乙株的过程中，诱导处理使染色体数加倍的细胞周期及下一个细胞周期的染 色体数变化曲线______。 12．（2017·江苏卷）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 10 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。 1．【答案】D 2．【答案】B 【解析】杂交育种的原理是基因重组，优点是能将同种生物的不同个体的优良性状集中于同一个体上， 但不能克服远缘杂交不亲和的障碍，A 错误；诱变育种的原理是基因突变，优点是提高变异频率，大幅 度改良某些性状，加速育种进程，B 正确；多倍体育种的原理是染色体变异，优点是茎秆粗壮、种子、 果实等都比较大，C 错误；单倍体育种的原理是染色体变异，优点是能明显缩短育种年限，D 错误。 3．【答案】C 4．【答案】A 【解析】前一种是杂交育种，原理是基因重组（细胞学基础是非同源染色体自由组合），A 正确；后一 种是单倍体育种，原理是染色体数目变异（在光学显微镜下可以观察到），B 错误；前一种 DDTT×ddtt→F1： DdTt 自交→F2：D_T_∶D_tt∶ddT_∶ddtt=9∶3∶3∶1，其中重组类型占 3/8，C 错误；后一种用 F1（DdTt） 的花药进行离体培养，再用秋水仙素处理幼苗所得植株的基因型及比例为：DDTT∶DDtt∶ddTT∶ ddtt=1∶1∶1∶1，可用于生产的类型（ddTT）比例为 1/4，D 错误。 5．【答案】B 11 【解析】据图分析，图中①为杂交育种，原理是基因重组；②是单倍体育种，原理是染色体变异，优点 是明显缩短育种时间。③是多倍体育种，原理是染色体变异。④是诱变育种，原理是基因突变。第①种 方法是杂交育种，其原理是基因重组，F2 因性状分离出现重组性状，所以一般从 F2 开始选种，A 正确； 若 F1 中 n 对等位基因独立遗传，非等位基因之间将遵循基因自由组合定律，F1 产生的配子有 2n 种，单 倍体幼苗有 2n 种类型，B 错误；③是多倍体育种，秋水仙素的作用是抑制纺锤体的形成，使细胞不能分 裂，从而使细胞中染色体数目加倍，C 正确；萌发的种子或幼苗因细胞分裂旺盛，容易诱导基因突变， 可作为诱变育种的材料，D 正确。 6．【答案】A 【解析】⑤ab 为单倍体，没有种子，过程Ⅵ是用秋水仙素处理幼苗，A 错误；Ⅰ→Ⅴ为杂交育种，培育 品种⑥的最简捷的途径是杂交育种，B 正确；Ⅲ→Ⅵ过程为单倍体育种，其育种的原理是染色体变异，C 正确；Ⅱ→Ⅳ过程为诱变育种，最不容易达到目的，D 正确。 7．【答案】D 【解析】⑤→⑥的育种是杂交育种，其原理是基因重组，A 正确；秋水仙素可以抑制细胞分裂过程中纺 锤体的形成，从而导致染色体数目加倍，B 正确；若③的基因型是 AaBbdd，能产生 4 种配子，则⑨的 基因型可能是 aBd，也可能是 ABd、Abd 或 abd，C 正确；基因突变具有多害少利性，故③→④过程中 产生的变异大多数不利于生产，D 错误。&网 8．【答案】D 9．【答案】A 【解析】①②为杂交育种，②过程需要不断进行自交，对不符合要求的品种进行淘汰，所以自交代数越 多，子代纯合植株的比例越高，A 正确；⑤过程的育种原理是基因突变，⑧过程的育种原理是基因重组，③ 过程表示花药离体培养，③④过程表示单倍体育种，B 错误；育种过程中需要筛选，而筛选会淘汰个体， 因而会改变基因的频率，C 错误；经过①和⑦过程培育的品种是四倍体，与甲、乙品种（二倍体）杂交 不能产生可育后代，所以四倍体与甲、乙品种不是同一个物种，D 错误。 10．【答案】（1）bD　 幼苗　 秋水仙素　 体细胞　 纤维素酶和果胶酶　 原生质体　 物理或化 学　 bbDD　 植物组织培养　 克服了不同物种之间远缘杂交不亲和的障碍 12 （2）染色体结构的变异(染色体易位)　 诱变育种 （3）如图所示 从子代中选出高产抗病的植株，不断自交选育，直到不再发生性状分离为止，即可培育出基因型 为 的高产抗病的新品种。 【解析】（1）分析图示并结合题意可知，方法一为多倍体育种，其过程为：甲(bb)、乙(DD)两种植物 杂交得到基因型为 bD 的植株；因基因型为 bD 的植株不育，因此需要在幼苗期用秋水仙素处理，使其 细胞中的染色体数目加倍，从而获得基因型为 bbDD 的丙种植物。方法二是利用植物体细胞杂交技术 培育新品种，其过程是：先取甲、乙两种植物的体细胞，用纤维素酶和果胶酶处理，去除细胞壁，获 得有活力的原生质体，再用物理或化学方法诱导原生质体融合，筛选出基因型为 bbDD 的杂种细胞； 将该杂种细胞通过植物组织培养技术，培育出基因型为 bbDD 的丙种植物；此种育种方法的优点是克 服了不同物种之间远缘杂交不亲和的障碍。（2）题图显示，由丙种植物经Ⅱ过程培育成丁植株的过程 中，b 和 D 基因所在的两条非同源染色体发生了易位，所以该变异属于染色体结构的变异(染色体易位)。 将丁植株经Ⅲ培育成戊植株的过程中发生了基因突变，该育种方法为诱变育种。（3）利用戊植株(该植 株为两性花)培育出高产抗病的新品种，所采用的简便育种方案就是让戊植株自交，其遗传图解及简要 说明如下： 从子代中选出高产抗病的植株，不断自交选育，直到不再发生性状分离为止，即可培育出基因型为 的高产抗病的新品种。 11．【答案】（1）秋水仙素（或低温） （2）分生 解离不充分或压片不充分 x1 x2 +x3 +x4 +x5 （3）如图 13 【解析】（1）据题意“为获得玉米多倍体植株”可用秋水仙素对萌发的种子进行处理，抑制有丝分裂前 期纺锤体的形成，导致细胞内的染色体数目加倍，从而得到多倍体玉米。（2）筛选鉴定多倍体时，需 要观察染色体的数目，取玉米幼苗的根尖固定后，经过解离、漂洗、染色、制片过程，进行观察。由 于只有根尖的分生区进行细胞分裂，因此可观察分生区细胞的染色体数目。在进行有丝分裂实验中， 解离是使细胞相互分离开，压片是进一步使细胞相互分散开，如果解离不充分或压片不充分，会使细 胞均多层重叠。在观察细胞分裂时，材料经过解离已经死亡。观察到的某一状态的细胞数量越多，说 明该时期持续时间越长。因此可用 x1 表示甲株细胞周期中的间期时间长短， 用 x2 +x3 +x4 +x5 来表示甲 株细胞周期中的分裂期的时间长短。（3）秋水仙素诱导导致幼苗在有丝分裂前期不出现纺锤体，因此 后期染色体加倍后细胞不会分裂为两个子细胞，进而使细胞内的染色体数目是诱导之前染色体数目的 两倍。再进行下一次细胞分裂时，按照加倍后的染色体数目进行正常的有丝分裂。因此诱导处理使染 色体数加倍的细胞周期及下一个细胞周期的染色体数变化曲线如图所示： 。 12．【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 14