高考生物热点

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‎2010年高考生物热点 遗传育种 一、 背景材料 ‎（一）、‎ 浅谈基因工程在玉米遗传育种中的应用 育种工作者都希望培育出性状优良的品种，而实现这一目标的关键是得到目的基因和对高产、优质、抗病虫等目标性状的选择。过去人们多借用形态学和同工酶等遗传标记来辅助育种，并已在玉米育种中获得了成功。但由于受环境等因素影响，这些方法要求经验丰富的育种者花费较长的时间。近年来，基因工程在玉米遗传育种中取得了巨大进展。基因工程弥补了玉米遗传资源的不足．并解决了过去不能解决的难题。 ‎ ‎    1基因工程在玉米遗传育种中的应用现状 ‎    1．1基因工程的进展及应用概况 ‎    20世纪80年代初，RFLP作为遗传标记构建人类遗传连锁图首次使用，随后各种分子标记技术发展迅速．并在动、植物遗传的研究中得以广泛应用。1983年第一个转基因植物问世，随后基因工程发展日新月异。迄今为止．全世界已分离目的基因100多个，获得转基因植物近200种，有的已进入或正在进入商业开发阶段，植物基因工程对高科技农业发展的重要性举世瞩目。基因工程集现代新技术为一体，如DNA重组技术、分子杂交技术、细胞培养技术、基因转化技术和基因表达调控技术等，使育种途径进入了一个高新技术时代。1988年以前，玉米组织培养只能用愈伤组织再生植株，原生质体再分化植株没有成功。直到1993年，玉米基因工程研究才取得了一系列成绩。在玉米遗传育种中常用的基因工程技术主要有分子标记、DNA重组技术(也称转基因技术)等。转基因技术方法主要有农杆菌、基因枪、PEG介导等方法，到目前为止，在玉米基因工程中应用最多，效果最好的转基因方法就是基因枪法。分子标记自1980年以来发展迅速。多种DNA分子标记技术的应用，解决了许多玉米遗传育种工程技术上的难题。转基因技术、分子标记技术等基因工程技术被广泛应用于玉米自交系的遗传多样性分析，玉米优势群划分，玉米雄性不育系的研究．玉米品质改良，玉米病虫害抗性等方面。‎ ‎    1．2基因转化技术在玉米遗传育种中的应用 ‎    玉米转基因技术应用领域十分广泛，主要应用在抗除草剂玉米、特种玉米等方面。抗虫转基因玉米主要应用的是苏云金杆菌分离苏云金杆菌杀虫结晶蛋白基因(简称Bt基因)和从植物中分离出的昆虫蛋白酶抑制基因(广泛应用的是豆胰蛋白酶抑制剂基因CpTL及植物凝集素基因等。目前所发现的Bt基因．可以毒杀鳞翅目、双翅目、鞘翅目的昆虫。CpTL对于许多给农业生产造成重大经济损失的害虫都具有抗性，其中包括玉米螟、鞘翅目的玉米根叶甲、杂拟谷盗、直翅目的蝗虫等。将抗除草剂耐性引入玉米是增加除草剂选择及安全性的一种新途径，BASF公司开发的抗除草剂玉米对于稀禾定具有高度耐受性，使其可以在玉米发芽后喷施，防止所有的禾本科杂草。美国得克萨斯大学试验站的ProdiGene公司把遗传工程玉米天然产生的特别蛋白推向市场。抗冻蛋白(AFP)是具有降低冰点和减少冰晶生长速度的蛋白质．通过电激法人工合成的黄盖鲽AFP基因被导入玉米原生质中并获得了表达。近年来．转基因玉米层出不穷。1998年，转基因玉米占全球转基因作物面积的30％．仅次于转基因大豆．主要是抗虫玉米和耐除草剂玉米。‎ 高考资源网 ‎    Mcumullen(1995)等报道抗玉米矮花叶病毒基因mdml被定位于6号染色体短臂上。大量研究表明。玉米抗病虫基因在染色体上聚群存在，这有利于提高抗病基因的克隆效率。利用玉米抗性基因群可以在有抗病基因存在的染色体区段构建高密度的遗传连锁图谱。这种图谱可以用来克隆目标基因。总之，随着大量抗病基因分子标记的不断发掘及精确定位，标记辅助选择必将在常规抗病育种中发挥愈来愈重要的作用。随着分子生物学的发展，一大部分控制重要性状的基因相继被定位到饱和的分子标记图谱上．可利用图谱分离和克隆这些基因，最终用基因工程手段来改良品种。此外，DNA分子标记技术，还用来进行种性和种子质量鉴定，这也为品种知识产权保护和种子质量监测提供了可靠依据。‎ ‎1．3分子标记技术在玉米遗传育种中的应用 ‎   ‎ ‎ 随着分子生物学的发展，开发了一类基于DNA变异的分子标记。目前，已开发了多种分子标记，主要有：限制性片段长度多态性(RFLP)、随机扩增多态DNA(RAPD)、扩增片段长度多态性(AFLP)、简单序列重复(SSR)、序列特异扩增区域(SCAR)、单链构象多态性(SSCP)、单核苷酸多态性(SNP)和数量可变串联重复(VNTR)等。分子标记直接以DNA形式表现，不受环境条件和发育阶段的影响，标记的数目多、多态性高。有许多分子标记表现为共显性．能提供完整的遗传信息。分子标记可用于分子图谱构建、基因定位、DNA指纹库建立等。Helentiaris(1986)等用100多个500-1000bp的简单序列克隆建立了第一张玉米RFLP分子标记遗传图谱．定位于113个位点。到1995年玉米遗传连锁图已经定位了1 168个RFLP标记。根据DNA分子标记、可以准确定位玉米的各种质量性状和数量性状基因，使育种者可更清楚地了解一些重要性状的遗传基础，有助于根据基因间的互作效应，基因与标记间的遗传距离等。决定选用哪种育种方法．配制多少组合及培育多大供选群体，从而制定高效育种计划。1991年，Ottaviano、Reiter和Beavis分别应用RFLP技术，对控制玉米耐热性、低磷环境胁迫和株高3个性状进行了分子标记。到1996年．玉米的株高、穗位高、叶片数、叶面积、雄穗分枝数、吐丝期、抗倒性、抗旱性、穗长、穗粗、穗行数、百粒重、粒深、单株粒重、蛋白质含量、淀粉含量、油脂含量等主要数量性状，都已进行了标记。在辅助选择及杂种优势分析方面．近年来．许多育种者利用DNA分子标记提示的遗传多样性，计算自交系之间的遗传距离．并以此预测杂种优势。Ai— mone(1998)用一次能够标记200多个位点的AFLP技术．分析不同杂种优势群间13个自交系的遗传差异．发现特殊遗传距离与特殊配合力之间具有一定的相关性。Mumm(1994)等和Dubreuil(1996)等成功地利用RFLP标记对欧洲和北美的常用玉米自交系进行了杂种优势群划分。刘新芝等利用RAPD标记首次对我国玉米自交系进行杂种优势群划分。吴敏生(2000)等利用AFLP分子标记技术研究了17个玉米优良自交系的遗传多态性．李新海(2000)等利用SSR标记研究21个玉米自交系的遗传变异，他们的研究结果表明AFLP、SSR可用于玉米自交系遗传变异分析．并可用于杂种优势群划分．这为玉米分子标记辅助育种、选配杂种组合提供了理论依据。分子标记技术近年也已被成功用于玉米抗病虫遗传研究。‎ ‎2基因工程在玉米遗传育种中的应用展望 ‎    2．1基因工程在玉米遗传育种中存在的问题 ‎    如前所述转基因中．抗虫的Bt基因潜在问题是害虫可能会产生抗性．解决方法是将遗传工程植株和非工程化植株混种．以保证在繁育群体中保留一部分未经筛选的害虫，或同时使用两种以上Bt基因转化农作物或联合使用Bt基因和其他类型的抗虫基因：CpTL基因要求能够在转基因植物中高效表达，给基因工程带来一定困难。解决这一问题的关键在于对表达的不同调控机理的深入研究上。利用植物凝集素基因进行玉米抗虫基因工程刚刚开始不久，获得的转基因植株是否对人、畜无害，还有待进一步研究证实。另外，广泛种植的转基因Bt花粉能够杀死一种蝴蝶。这种昆虫体表接触到Bt花粉之后．就会逐渐死亡。基因工程与环境关系方面的问题有待加强研究。另一方面，基因工程还存在基因转化率低的问题。目前，已获得的许多植物的转基因植株，实际上都是进行了大量的重复实验而得到的几个转化体克隆。玉米方面高频再生受体系统中的再生频率低，基因型依赖性强。组织培养水平也应随基因工程技术发展而需进一步提高。基因工程与常规育种的结合也应引起高度重视。我国在基因工程技术应用方面，由于财力所限和历史原因，起步较晚，与国际先进水平相比，有明显的差距。‎ ‎    2．2基因工程在玉米遗传育种中的应用展望 ‎    在饱和遗传图谱和分子标记的基础上，Pratt(1992)等开展了抗病基因分子标记辅助选择工作。尤其是QTLs的分子标记基因定位，使操作单个QTL成为可能。育种者可从单个主基因或单个QTL直接选择。在抗病基因和外壳蛋白基因克隆方面．利用转座子标记法已得到克隆的玉米抗圆斑病基因Hml、玉米的抗锈病基因RPI、玉米矮花叶病毒外壳蛋白基因相继被克隆。转基因玉米数量也是逐年增多。1998年转基因玉米在全球种植面积为830万hm2．1999年增至1100万hm2。油分含量高、加工品质好、营养丰富，是将来玉米转基因的研究方向。因而转基因研究应从单基因的转化向多基因转化方向发展。加强特种玉米的转基因研究。我国要加强国际间合作，充分利用我国的资源优势和现有成果，用不同的分子标记来实现我们自己的研究目的。利用分子标记．建立我国玉米自交系和杂交种遗传脆弱性监测机制及体系。通过研究遗传多样性，为玉米种质资源收集、保存和利用，为亲本选择、玉米类群的划分和组建提供依据。同时加强基因工程在杂种优势预测方面的研究。使基因工程更好地服务于玉米遗传育种工作。将基因工程与常规育种方法结合起来，可以准确地鉴定基因型。例如，可以先用常规方法把多个抗性基因组装在一起。然后利用分子标记技术快速、准确地鉴定出多抗性基因型。应用基因工程技术与常规育种方法紧密结合是玉米育种的一个突破方向。而实现种间、属间甚至动、植物间的基因流动是另一个突破方向。‎ 目前，发展起来的基因芯片技术弥补了传统核酸印迹杂交技术复杂、自动化程度低、检测目标分子数量少、成本高、效率低等不足，已被广泛应用于基因表达研究、发现新基因等领域，将来有望在玉米遗传育种上发挥其重要作用。‎ ‎（二）、‎ 育种方式 例子 原理 特点 诱变育种 利用一定剂量的射线处理水稻种子，培育出成熟期提早15天的品种 在一定条件下，DNA复制时发生差错，使碱基对的排列顺序发生局部的改变(即基因突变) ‎ 优点：a能加快育种的进程(可以提高变异的频率使后代的变异性状比较快地稳定)‎ b大幅度地改良某些性状。‎ 缺点：诱发产生的突变，有利的个体不多 杂交育种 高秆抗锈病和矮秆易染病的纯种小麦杂交得到F1，Fl自交后在F2中得到矮秆抗锈病的品种。再经过选择培育即可得到符合生产要求的新品种 在生物体有性生殖的过程中控制不同性状的基因可以重新组合(即基因重组) ‎ 优点：使两个亲本的优良性状结合在一起 缺点：需要较长时间 单倍体育种 高秆抗锈病和矮秆易染病的纯种小麦杂交得到F1，将F1的花粉离体培养，再用秋水仙素处理它的幼苗，诱导染色体数目加倍从而得到矮秆抗锈病的纯种 先采用花药的离体培养的方法获得单倍体，再经人工诱导使它的染色体数目加倍，这样培育出的新植株不仅含有体细胞的染色体数，而且 每对染色体上的成对基因都是纯合的 育种年限较短(培育出的植株自交后产生的后代不会发生性状分离)‎ 多倍体育种 我国育种专家鲍文奎利用小麦和黑麦杂交得到高度不育的F1(四倍体)，再用秋水仙素处理，最终培育出抗寒耐瘠、优质高产的小黑麦（八倍体）‎ 秋水仙素处理后的细胞在有丝分裂时虽然染色体能复制但纺锤体的形成被抑制，不能形成两个子细胞，从而使细胞的染色体加倍 优点：糖分和蛋白质等营养物质含量高 缺点：发育延迟，结实率相对较低 ‎ 基因工程育种 转基因作物（抗虫棉）‎ 基因重组 打破了物种界限．定向改变生物性状 细胞工程育种 白菜-甘蓝 细胞融合 打破物种界限 二、考点分析 ‎ （一） 遗传育种是历年高考考查的重点。该部分内容在高考中的主要考点有：‎ ‎1、杂交育种和诱变育种的优点和局限性 ‎2 、遗传和变异规律在改良农作物和培育家畜品种等方面的应用 ‎3、重组DNA技术（又叫基因工程）‎ ‎4、关注转基因生物和转基因食品的安全性 ‎（二）几种育种方案的比较 三、模拟训练 ‎1．下列关于育种原理的几种说法，不正确的是 （ ）‎ A．育种的过程是一个选择的过程，选择方向与自然选择有所不同 B．育种的过程是一个选择的过程，选择方向与自然选择相同 C．能够创造出新品种甚至新类型的重要方法是诱变 D．育种是对变异人工进行定向选择的过程 ‎2. 用生长素处理获得无籽番茄和用多倍体育种获得无籽西瓜， 下列有关的叙述正确的是 （ ）‎ A．生长素处理获得番茄无籽的变异属于不能遗传的变异 B．无籽番茄植株扦插后长出的植株仍结无籽果实 C．三倍体西瓜无籽的变异属于不能遗传的变异 D．无籽番茄属于单倍体植物 ‎3.江西省农科院水稻研究所专家成功培育出一种名为   “傻瓜水稻”的新品种。这种新品种类似于韭菜，割完后的稻在第二二年还能再生长，并能收获种子。右图是“傻瓜水稻”产生图。（野生稻是于1978年在江西省东乡县发现的，是多年生草本植物，能在自然条件下越冬）。请据图分析并回答：‎ ‎（1）完成过程①②所依据的遗传学原理是_______ 。‎ ‎（2）割完后的稻茬第二年还能再生长，并能收获种子，这种生殖方式的意义是_________________  。‎ II．人的耳垢有油性和干性两种，是受单基因（A、a）控制的。有人对某一社区的家庭进行了调查，结果如下表：‎ ‎ ‎ 组合序号 双亲性状 家庭数日 油耳男孩 油耳女孩 干耳男孩 干耳女孩 一 ‎♂油耳×油耳♀‎ ‎195‎ ‎90‎ ‎80‎ ‎10‎ ‎15‎ 二 ‎♂油耳×干耳♀‎ ‎80‎ ‎25‎ ‎30‎ ‎15‎ ‎10‎ 三 ‎♂干耳×油耳♀‎ ‎60‎ ‎26‎ ‎24‎ ‎6‎ ‎4‎ 四 ‎♂干耳×干耳♀‎ ‎335‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎160‎ ‎175‎ 合计 ‎670‎ ‎141‎ ‎134‎ ‎191‎ ‎204‎ ‎（1）控制该相对性状的基因位于___________ 染色体上，判断的依据是 _________。‎ ‎（2）一对油耳夫妇生了一个千耳儿子，推测母亲的基因型是____________，这对夫妇生一个油耳女儿的概率是__________。‎ ‎（3）从组合一的数据看，子代性状没有呈典型的孟德尔分离比（3∶1），其原因是 _______。‎ ‎（4）若一对干耳夫妇生了一个左耳是干性的、右耳是油性的男孩，出现这种情况的原因可能是_____________。‎ ‎4. Ⅰ.某植物块根的颜色由两对自由组合的基因共同决定。只要基因R存在，块根必为红色，rrYY或rrYy为黄色，rryy为白色；在基因M存在时果实为复果型，mm为单果型。现要获得白色块根、单果型的三倍体种子。‎ ‎（1）请写出以二倍体黄色块根、复果型（rrYyMm）植株为原始材料，用杂交育种的方法得到白色块根、单果型三倍体种子的主要步骤。‎ ‎①                                                                    ‎ ‎②                                  ‎ ‎③    ‎ ‎                                    ‎ ‎④                                                                    ‎ ‎（2）如果原始材料为二倍体红色块根、复果型的植株，你是否一定能通过杂交育种的方法获得白色块根、单果型的三倍体种子？          ‎ II．芽的分生组织细胞发生变异后，可表现为所长成的枝条和植株性状改变，称为芽变。‎ ‎（1）为确定某果树枝条的芽变是否与染色体数目变异有关，可用 _______________  观察正常枝条与芽变枝条的染色体数目差异。‎ ‎（2）桃树可发生芽变。已知桃树株型的高株（D）对矮株（d）为显性，果型的圆（A）对扁（a）为显性，果皮毛的有毛（H）对无毛（h）为显性，现从高株圆果有毛的桃树（DdAaHh）中，选到一株高株圆果无毛的芽变个体（这一芽变是由一对等位基因中一个基因突变造成的）。在不考虑再发生其他突变的情况下，未芽变桃树（DdAaHh）测交后代发生分离的性状有 _______________     ，原因是_______________；芽变桃树测交后代发生分离的性状有   _______________   ，原因是   _______________。‎ ‎（3）上述桃树芽变个体用枝条繁殖，所得植株群体性状表现型为 _______________ 请用细胞分裂的知识解释原因 ___________________________  。‎ ‎5. 深圳市农科集团第二次在全市范围内公开征集的包括紫叶生菜、孔雀草等多种生物育种材料随“神舟飞船”在大空邀游110多个小时后返回地面，由此该集团又确立了一批太空农业项目。下列有关生物技术及原理，说法正确的是 ‎   A．返回地面后，孔雀草开出不常见的墨色花，其根本原因最可能是发生了基因重组 ‎   B．如果在孔雀草的种植过程中发现开出了不常见的墨色花时，为了快速大量生产，宜采用植物组织培养技术 ‎   C．在培育转基因抗虫孔雀草时，获取目的基因用的工具酶有限制酶、DNA连接酶和运载体 ‎   D．在太空环境条件（失重、强辐射等）下，孔雀草种子不可能发芽 ‎6. 某农科所通过如右图所示的育种过程培育成了高品质的糯小麦。下列有关叙述正确的是 ‎    A．该育种过程中运用的遗传学原理是基因突变 ‎    B. a 过程提高突变率，从而明显缩短了育种年限 ‎    C. a 过程需要使用秋水仙素，只作用于萌发的种子 ‎    D. b 过程需要通过自交来提高纯合率 ‎7. 将①、②两个植株杂交，得到③，将③再作进一步处理，如下图所示。下列分析错误的是 A．由③到④过程一定发生了等位基因分离、非同源染色体上非等位基因自由组合 B．由⑤×⑥到⑧的育种过程中，遵循的主要原理是染色体变异 C．若③的基因型为AaBbdd，则⑩植株中能稳定遗传的个体占总数的1/4‎ D．由③到⑦过程可能发生突变和重组，为生物进化提供原材料 ‎8. 为获得纯合高蔓抗病番茄植株，采用了下图所示的方法：F1‎ 花药 叶肉细胞 F2‎ Fn 单倍体 纯合高蔓感病植株 与纯合矮蔓抗病植 杂 交 纯合高蔓抗病植株 转基因植株 ‎①‎ 加倍 ‎ 筛选 导入 抗病基因 ‎②‎ ‎③‎ 培养 图中两对相对性状独立遗传。据图分析，不正确的是 ‎ A．过程①的自交代数越多，纯合高蔓抗病植株的比例越高 ‎ B．过程②可以取任一植株的适宜花药作培养材料 ‎ ‎ C．过程③包括脱分化和再分化两个过程 ‎ D．图中筛选过程不改变抗病基因频率 ‎9. 棉花的纤维有白色的，也有紫色的；植株有因高酚而抗虫的，也有低酚不抗虫的，控制这两对性状的基因分别位于不同的同源染色体上，彩色棉作为一种具有天然颜色的特殊棉花，它不需要染色就可制成各种原色棉布，低酚棉是一种特殊类型的棉花品种，具有棉纤维酚含量低，对人体皮肤无负影响的优点，但低酚棉由于酚含量低，使得低酚棉的抗虫能力普遍下降。‎ ‎ 现有白色低酚不抗虫棉及紫色高酚抗虫棉的两种纯合品种，欲培育出紫色低酚抗虫棉品种。某育种机构设计的育种方案如图所示，请回答该方案中的相关问题：‎ ‎ （1）从理论上讲，F2群体中的基因型、表现型及其中纯种依次为_______________ 种。截止F2的这一阶段在育种工作上经常采用，它依据的遗传原理是 _______________。‎ ‎ （2）要制备出所需要的转基因细胞，作为其中的受体细胞应从表现型为 的棉株上获得，而作为所用的目的基因，一般应先在细胞外形成 _______________再导入受体细胞，为检测目的基因是否导入，一般是通过 _______________是否表达予以确定。‎ ‎ （3）由转基因细胞培育紫色低酚抗虫棉的过程，所采用的生物工程技术为 _______________ 。‎ ‎ （4）用此方案培育的这种品种不一定是纯合体，若要快速获得紫色低酚抗虫棉的纯合体，可通过 _______________育种，具体操作方法是： 。‎ 参考答案 ‎ 1.B 2.A ‎ ‎3. Ⅰ．（1）基因重组  2．保持亲本的性状 Ⅱ．①常  从表格数据可以判断油耳为显性性状，如果基因位于性染色体上，油耳父亲的女儿不能表现为干耳性状，与第一、二组的调查结果不符，所以基因位于常染色体上。‎ ‎②Aa  38  ‎ ‎③只有Aa和Aa的组合，后代才可能有3比1的性状分离比，而第一组的双亲可能是AA和Aa  ‎ ‎④体细胞突变 ‎4. Ⅰ.（1）步骤：①二倍体植株（rrYyMm）自交，得到种子甲； ‎ ‎②种植种子甲并从其自交后代中选择白色块根、单果型的二倍体植株，收获其种子乙； ‎ ‎③播种一部分种子乙，长出的植株经秋水仙素处理得到白色块根、单果型四倍体植株，并收获其种子丙； ‎ ‎④播种另一部分乙和丙两种种子，长出植株后，进行杂交，得到白色块根、单果型三倍体种子。 ‎ ‎（2）不一定 ‎ II．（1）显微镜 ‎ ‎（2）株型、果形、果皮毛 ，控制这三对性状的基因都是杂合的 ；株型、果形（2分），只有控制这两对性状的基因是杂合的 ‎ ‎（3）高株圆果无毛 。因为无性繁殖不经过减数分裂，而是通过细胞的有丝分裂完成的（其他合理答案也给分） ‎ ‎5．D ‎6. D ‎7. A ‎8. D ‎9. （1）9、4、4（全对2分，否则不给分） 基因重组 ‎ （2）紫色低酚不抗虫棉（必需要有不抗虫三字，否则不给分）‎ ‎ 重组DNA（或重组质粒） 标记基因 ‎ （3）植物组织培养 ‎ （4）单倍体 ‎ 先用紫色低酚抗虫棉的花药离体培养得单倍 体幼苗，再用秋水仙素处理成纯合体。‎ ‎（1）①aa ② Aa ‎ ‎（2）① Y染色体的非同源区段 该基因控制的性状只在雄性个体中表现 ‎② 线粒体 ‎③ 7 XaXa×XAYa (或XaXa×XaYA、XAXa×XaYA、XAXa×XAYa) 其他正确答案也得分 ‎（3）①（共4分，答错1空扣1分）‎ 氨基酸序号 ‎162‎ ‎163‎ ‎164‎ ‎165‎ 正常翅密码子 CAU AUG GAG UAU 匙形翅密码子 ACA UAU GGA GUA ‎ ②增添 www.ks5u.com