【生物】2020届一轮复习人教版核心素养系列科学探究育种方法的选择学案

【生物】2020届一轮复习人教版核心素养系列科学探究育种方法的选择学案

‎2020届 一轮复习 人教版 核心素养系列科学探究 育种方法的选择 学案 ‎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)原理：基因重组。‎ ‎(3)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。‎ 以一年生植物(亲本纯合)为例：‎ ‎①亲代杂交的目的是让优良性状的基因集中到一个个体当中，第一年在母本上得到子一代的种子。F1的性状第二年才能表现出来。‎ ‎②第一次自交的目的是得到理想性状，虽然杂种F2所需性状中有纯合子，但此时其和杂合子无法分辨，因此第三年不能得到理想种子。‎ ‎③第二次以上自交的目的是得到稳定遗传的理想性状，因此第四年可以得到理想种子。但由于有些植物分株保存困难且种子需求量大，因此应选择所需性状个体逐代自交淘汰，扩大培养，直到不发生性状分离。‎ ‎(4)优点：可以把多个品种的优良性状集中在一起。‎ ‎(5)缺点：获得新品种的周期长。‎ ‎(6)应用：根据需要培育理想类型。‎ ‎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)原理：基因突变。‎ ‎(3)过程：选择生物→诱发基因突变→选择理想类型→培育。‎ ‎(4)优点 ‎(5)缺点：诱发产生的突变，有利的个体往往不多，需处理大量材料。‎ ‎(6)应用：培育具有新性状的品种。‎ ‎3．单倍体育种 ‎(1)原理：染色体(数目)变异。‎ ‎(2)方法：先将杂合子进行花药离体培养得到单倍体，再用秋水仙素处理 ‎(3)优点：明显缩短育种年限，所得个体均为纯合子。‎ ‎(4)缺点：技术复杂。‎ ‎4．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：染色体(数目)变异。‎ ‎(4)实例：三倍体无子西瓜。‎ ‎5．基因工程育种及其安全性 ‎(1)概念：基因工程又叫基因拼接技术或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)原理：不同生物间的基因重组。‎ ‎(3) ‎(4)操作步骤 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。‎ ‎(5)应用 ‎①作物育种：利用基因工程的方法，获得高产、稳产和具有优良品质的农作物，培育出具有各种抗逆性的作物新品种，如抗虫棉等。‎ ‎②药物研制：利用基因工程的方法，培育转基因生物，利用转基因生物生产出各种高质量、低成本的药品，如胰岛素、干扰素、乙肝疫苗等。‎ ‎[应用提升]‎ ‎1．下列关于育种的说法正确的是(　　)‎ A．多倍体育种和单倍体育种的最终目的分别是得到多倍体和单倍体 B．单倍体育种相对杂交育种的优势是更易获得隐性纯合子 C．三倍体无子西瓜培育时使用的秋水仙素作用于细胞有丝分裂的过程 D．自然状态下基因突变是不定向的，而诱变育种时基因突变是定向的 解析：‎ C　[多倍体育种得到的是多倍体，但是单倍体育种中得到的单倍体还需用秋水仙素处理使染色体加倍，A.错误；单倍体育种相对于杂交育种的优势是明显缩短育种年限，B.错误；秋水仙素作用于细胞有丝分裂前期，原理是抑制纺锤体形成，使染色体不能移向细胞两极从而使染色体数目加倍，C.正确；自然状态下和诱变育种时基因突变都具有不定向性，D.错误。]‎ ‎2．小麦品种是纯合子，生产上用种子繁殖，现要选育矮秆(aa)、抗病(BB)的小麦新品种；马铃薯品种是杂合子(有一对基因杂合即可称为杂合子)，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三代即可)。‎ 解析：小麦品种是纯合子(AABB、aabb)，生产上用种子繁殖，现要选育矮秆(aa)、抗病(BB)的小麦新品种，可采用杂交育种的方法；马铃薯品种是杂合子(有一对基因杂合即可称为杂合子)，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，可先采用杂交育种的方法获得黄肉、抗病品种，再用块茎进行无性繁殖。遗传图解见答案。‎ 答案：‎ ‎(注：①A_B_、A_bb、aaB_、aabb表示F2出现的9种基因型和4种表现型；②写出F2的9种基因型和4种表现型即可)‎ ‎　‎ ‎3．研究人员在研究两个二倍体近种甲、乙间杂交时发现，获得的F1植株X不可育，已知甲乙的花色各由一对等位基因决定，A1、A2分别控制出现红色和蓝色，二者同时存在时表现为紫色。请根据图示回答：‎ ‎(1)植株X产生配子的过程中四分体数量为　________　，图中①处处理方法是用　____________　处理　____________　(部位)进而获得可育植株Y。‎ ‎(2)植株X不可育的原因是　______________________________________　；若想得到植株X上结的无子果实可采用的方法是　____________________________　。此时果皮细胞的染色体组数为　________　。‎ ‎(3)植株Y有　________　种基因型，其中紫色个体占　________　。‎ 解析：(1)植株X是甲乙进行有性杂交得到的，但由于甲乙为不同物种存在生殖隔离，其受精卵中不存在同源染色体，所以X产生配子过程中四分体数量为0；要想植株X由不育变为可育，则X的染色体就得加倍，所以可用秋水仙素处理幼苗的芽尖，抑制其分裂过程中纺锤体形成从而达到目的。(2)植株X是甲乙进行有性杂交得到的。但由于甲乙为不同物种存在生殖隔离，二者产生的配子结合成的受精卵中不存在同源染色体，不能进行正常的减数分裂产生配子，因此植株X不可育；正常果实发育需要种子合成大量生长素，由于X无种子，若想得到X上结的无子果实需要人工将一定浓度生长素涂抹在X的雌蕊柱头上；从上述培育方法可以看出，这种无子果实的遗传物质并没改变，属于不可遗传变异，所以此时果皮(子房壁发育来)细胞的染色体组数仍旧与体细胞相同为2。(3)红色植株A1a1可产生A1、a1两种配子，蓝色植株A2a2可产生A2、a2两种配子，它们杂交得到的植株X共有A1A2、A2a1、A1a2、a1a2四种基因型，且各占1/4。植株X经秋水仙素处理后得到的植株Y有4种基因型，分别是A1A1A2A2(紫色)、A2A2a1a1(蓝色)、A1A1a2a2(红色)、a1a1a2a2(白色)，其中紫色个体占1/4。‎ 答案：(1)0　秋水仙素　幼苗的芽尖 ‎(2)没有同源染色体，不能进行正常的减数分裂产生配子　用一定浓度生长素涂抹在X的雌蕊柱头上　2‎ ‎(3)4　1/4‎ ‎4．某自花且闭花授粉植物，抗病性和茎的高度是独立遗传的性状。抗病和感病由基因R和r控制，抗病为显性，茎的高度由两对独立遗传的基因(D、d，E、e)控制，同时含有D和E表现为矮茎，只含有D或E表现为中茎，其他表现为高茎。现有感病矮茎和抗病高茎两品种的纯合种子，欲培育纯合的抗病矮茎品种。‎ 请回答：‎ ‎(1)自然状态下该植物一般都是　________　合子。‎ ‎(2)若采用诱变育种，在γ射线处理时，需要处理大量种子，其原因是基因突变具有　________________________　和有害性这三个特点。‎ ‎(3)若采用杂交育种，可通过将上述两个亲本杂交，在F2等分离世代中　________　抗病矮茎个体，再经连续自交等　________　手段，最后得到稳定遗传的抗病矮茎品种。据此推测，一般情况下，控制性状的基因数越多，其育种过程所需的　____________　。若只考虑茎的高度，亲本杂交所得的F1在自然状态下繁殖，则理论上F2的表现型及其比例为　____________________________　。‎ ‎(4)若采用单倍体育种，该过程涉及的原理有　________________________________________　。‎ 请用遗传图解表示其过程(说明：选育结果只需写出所选育品种的基因型、表现型及其比例)。‎ 解析：本题主要考查学生对自由组合定律知识的掌握和灵活运用能力。(1)由题干信息“某自花且闭花授粉植物”可推知自然状态下该植物一般都是纯合子。(2)诱变育种时需要处理大量种子的主要原因在于基因突变具有多方向性、稀有性(低频性)和有害性。(3)因为育种目的是培育抗病矮茎品种，因此可在F2等分离世代中选择抗病矮茎个体，经过连续自交等纯合化育种手段，最后得到稳定遗传的抗病矮茎品种。一般情况下，杂交育种需要连续自交选育，因此控制性状的基因数越多，使每对基因都达到纯合的自交代数越多，所需的年限越长。茎的高度由两对独立遗传的基因控制，同时含有D和E表现为矮茎，只含有D或E表现为中茎，其他表现为高茎，若只考虑茎的高度，亲本基因型为DDEE和ddee，F1自交得到的F2代中，D_E_∶(D_ee＋ddE_)∶ddee＝9∶6∶1。(4)单倍体育种过程包括杂交、花约离体培养和秋水仙素处理使染色体加倍，涉及的原理有基因重组、植物细胞的全能性和染色体畸变(变异)，遗传图解见答案。‎ 答案：(1)纯　(2)多方向性、稀有性 ‎(3)选择　纯合化　年限越长　高茎∶中茎∶矮茎＝1∶6∶9　(4)基因重组、植物体细胞的全能性和染色体畸变(变异)　遗传图解如图所示 科学探究(三)　变异类型实验设计题的解法 ‎[素养解读]‎ ‎1．可遗传的变异与不可遗传的变异的判断方法 ‎2．基因突变与基因重组的判断方法 ‎3．显性突变与隐性突变的判断方法 让突变体自交或与其他已知未突变体杂交，根据子代性状表现判断。‎ ‎4．染色体变异与基因突变的判断方法 ‎(1)通过显微镜观察，染色体变异可以观察到，基因突变无法观察到。‎ ‎(2)若变异部分有相关基因改变(如缺失部分基因)可通过杂交或自交，观察子代的性状表现判断。‎ ‎5．变异类型实验探究题的答题模板 ‎[应用提升]‎ ‎1．某自花受粉的二倍体植物(2n＝10)有多对容易区分的相对性状，部分性状受相关基因控制的情况如下表。D、d与B、b两对等位基因在染色体上的位置如图所示。请回答下列问题：‎ ‎(1)如果要测定该植物的基因组，应该测定　________　条染色体上的　________　(填“基因”或“DNA”)序列。‎ ‎(2)若表中三对等位基因分别位于三对常染色体上，在减数分裂形成配子时遵循　____________　定律。基因型为AaBbDd与aabbdd的两个植株杂交，子代中红花窄叶细茎植株占的比例为　________　。‎ ‎(3)已知电离辐射能使D、d基因所在的染色体片段发生断裂，分别随机结合在B、b所在染色体的末端，形成末端易位。仅一条染色体发生这种易位的植株将高度不育，现将左图基因型为BbDd的植株在幼苗时期用电离辐射处理，欲判定该植株是否发生易位及易位的类型，通过观察该植株自交后代的表现型及比例进行判断。(注：不考虑基因突变和交叉互换)‎ ‎①若出现　________　种表现型的子代，则该植株没有发生染色体易位；‎ ‎②若　________　，则该植株仅有一条染色体发生末端易位；‎ ‎③若D、d所在染色体片段均发生了易位，且d基因连在b基因所在的染色体上，D基因连在B基因所在的染色体上，则后代的表现型及比例为　______________________________________　。‎ 解析：结合图解分析，图示显示，D、d与B、b两对等位基因分别位于两对同源染色体上，遵循基因的自由组合定律。结合表格内容分析，A/a和B/b两对基因控制的性状为完全显性，D/d这对基因为不完全显性，即AA与Aa表现型相同，BB与Bb表现型也相同，但DD与Dd的表现型不同。(1)根据该二倍体植物体细胞内染色体总数为10，如果要测定该植物的基因组，应该测定1个染色体组中全部染色体上的DNA序列，即包含细胞中5条非同源染色体。(2)若表中三对等位基因分别位于三对常染色体上，则在减数分裂形成配子时遵循自由组合定律。基因型为AaBbDd与aabbdd的两个植株杂交，子代中红花窄叶细茎植株(A_B_dd)占的比例＝1/2×1/2×1/2＝1/8。(3)①如果基因型为BbDd个体没有发生易位，则遵循自由组合定律，后代会出现6种表现型，比例是(3B_∶1bb)(1DD∶2Dd∶‎ ‎1dd)＝3∶6∶3∶1∶2∶1。②根据题意知，仅一条染色体发生这种易位的植株将不育，因此如果该植株仅有一条染色体发生末端易位，则不会产生后代。③若D、d所在染色体片段均发生了易位，且d基因连在b基因所在的染色体上，D基因连在B基因所在的染色体上，则该植株产生的配子类型及比例是BD∶bd＝1∶1，因为雌雄配子是随机结合的，因此自交后代的基因型及比例是BBDD∶BbDd∶bbdd＝1∶2∶1，表现型及其比例为窄叶粗茎∶窄叶中粗茎∶宽叶细茎＝1∶2∶1。‎ 答案：(1)5　DNA　(2)自由组合　1/8　(3)①6　②无子代　③窄叶粗茎∶窄叶中粗茎∶宽叶细茎＝1∶2∶1‎ ‎2．共芦笋的幼苗是一种名贵蔬菜，又名石刀板，为XY型性别决定。在某野生型窄叶种群中偶见几株阔叶芦笋幼苗，雌雄株都有。‎ ‎(1)仅从性染色体分析，雄性芦笋幼苗产生的精子类型将有　________　种，比例为　________　。‎ ‎(2)有人对阔叶芦笋幼苗的出现进行分析，认为可能有两种原因：一是基因突变，二是染色体加倍成为多倍体。请设计一个简单的实验鉴定阔叶石刀板出现的原因。‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)现已证实阔叶为基因突变的结果，为确定是显性突变还是隐性突变，选用多株阔叶雌雄株进行交配，并统计后代表现型。‎ 若后代　______________　，则为　________　突变。‎ 若后代　______________　，则为　________　突变。‎ ‎(4)已经知道阔叶是显性突变所致，由于雄株芦笋幼苗产量高于雌株，养殖户希望在幼苗期就能区分雌雄，为了探求可行性，求助于科研工作者。技术人员先用多株野生型雌石刀板与阔叶雄株杂交，该技术人员做此实验的意图是通过该杂交实验判断　__________________________　染色体上。若杂交实验结果出现后代　____________________________　，养殖户的心愿可以实现。‎ 解析：通过一个实验来考察基因突变和染色体变异的区别，其次考察关于基因突变的显隐性的判断的实验设计、伴性遗传的实验设计。(1)仅从性染色体分析，雄性芦笋幼苗产生的精子类型将有2种，比例为1∶‎ ‎1；(2)基因突变用光学显微镜观察不到，染色体数目变异是可以用显微镜观察到，为验证阔叶石板出现的原因是基因突变还是染色体数目加倍，野生型植株和阔叶植株的根尖分生区制成装片，用显微镜观察有丝分裂中期细胞内的染色体数目，若观察到阔叶植株的染色体加倍，则说明是染色体组加倍的结果，否则为基因突变；(3)选用多株阔叶雌雄株进行交配，若该阔叶是显性基因控制，该阔叶植株为杂合子，其雌雄交配后代会出现窄叶植株；若该阔叶是隐性基因控制，该阔叶植株是纯合子，其雌雄交配后代全部都是阔叶。(4)多株野生型雌石刀板与阔叶雄株杂交(隐雌显雄法)，该技术人员做此实验的意图是通过该杂交实验判断控制阔叶的基因是否在性染色体(X)上，若后代雌株都为阔叶，雄株为窄叶则证明控制阔叶的基因是否在性染色体X上。‎ 答案：(1)2　1∶1　(2)取野生型植株和阔叶植株的根尖分生区制成装片，用显微镜观察有丝分裂中期细胞内的染色体数目，若观察到阔叶植株的染色体加倍，则说明是染色体组加倍的结果，否则为基因突变　(3)出现窄叶　显性　都为阔叶　隐性　(4)控制阔叶的基因是否在X　雌株都为阔叶，雄株为窄叶 ‎3．某双子叶植物的花色有紫色、红色和白色三种类型，该性状是由两对独立遗传的等位基因A—a和B—b控制。现有三组杂交实验：‎ 杂交实验1：紫花×白花；杂交实验2：紫花×白花；杂交实验3：红花×白花，‎ 三组实验F1的表现型均为紫色，F2的表现型见柱状图所示。已知实验3红花亲本的基因型为aaBB。回答以下问题：‎ ‎(1)实验1对应的F2中紫花植株的基因型共有　________　种；如实验2所得的F2再自交一次，F3的表现型及比例为　____________________________________　。‎ ‎(2)实验3所得的F1与某白花品种品种杂交，请简要分析杂交后代可能出现的表现型比例及相对应的该白花品种可能的基因型：‎ ‎①如果杂交后代紫花∶白花＝1∶1，则该白花品种的基因型是　____________　。‎ ‎②如果杂交后代　______________________________　，则该白花品种的基因型是Aabb。‎ ‎(3)该植物茎有紫色和绿色两种，由等位基因N－n控制。某科学家用X射线照射纯合紫茎植株Ⅰ后，再与绿茎植株杂交，发现子代有紫茎732株、绿茎1株(绿茎植株Ⅱ)，绿茎植株Ⅱ与正常纯合的紫茎植株Ⅲ杂交得到F1，F1再严格自交得F2。(若一条染色体片段缺失不影响个体生存，两条染色体缺失相同的片段个体死亡)。‎ ‎①若F2中绿茎植株占比例为1/4，则绿茎植株Ⅱ的出现的原因是　__________________________________　。‎ ‎②绿茎植株Ⅱ的出现的另一个原因可能是　__________________________________　，则F2中绿茎植株所占比例为　________　。‎ 解析：(1)第1组实验中：亲本紫花×白花，F2中紫花∶红花∶白花＝9∶3∶4，则紫花亲本的基因型为AABB，白花亲本的基因型为aabb，F2中紫花植株的基因型有4种，即AABB、AABb、AaBb、AaBB。第2组实验中：亲本紫花×白花，F2中紫花∶白花＝3∶1，则紫花亲本的基因型为AABB，白花亲本的基因型为AAbb；F2中紫花的基因型为AABB、AABb，白花的基因型为AAbb，比例为1∶2∶1。因此，F2再自交一次，F3‎ 的表现型及比例为5∶3。(2)第3组实验中，F1紫花的基因型为AaBb，与某白花品种(AAbb、Aabb、aabb)杂交：①如果该白花品种的基因型是AAbb，则杂交后代紫花(AABb、AaBb)∶白花(AAbb、Aabb)＝1∶1。②如果该白花品种的基因型是Aabb，则杂交后代紫花(A_B_)∶红花(aaBb)∶白花(_bb)＝(1/2×3/4)∶(1/2×1/4)∶(1/2×1)＝3∶1∶4。(3)用X射线照射紫茎植株Ⅰ后，再与绿茎植株杂交，发现子代有紫茎732株、绿茎1株(绿茎植株Ⅱ)：①绿茎植株Ⅱ的出现的原因是基因突变所致。②如绿茎植株Ⅱ的出现由含有基因N在内的染色体片段丢失所致，则其能产生2种配子，一种配子含有基因n，另一种配子染色体断裂缺失含N的片段，绿株Ⅱ与正常纯合的紫株Ⅲ(NN)杂交，F1有两种基因型(比例相等)：Nn和缺失一条染色体片段的紫株，均表现为紫株；F1自交得到的F2，由于两条染色体缺失相同的片段的个体死亡，所以F2中紫株所占比例应为6/7，绿茎植株所占比例为1/7。‎ 答案：(1)4　紫花∶白花＝5∶3　(2)①AAbb　②紫花∶红花∶白花＝3∶1∶4　(3)①基因突变　②含有基因N的染色体片段丢失　1/7‎