高考生物一轮总复习学案：第7单元 生物的变异与进化 第3讲 生物变异在育种上的应用

第3讲　生物变异在育种上的应用

考纲考情

知识整合

一、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________，获得新品种的方法。

2．原理：________________。

3．过程：选择具有不同优良性状的亲本→________，获得F1→F1________→获得F2→鉴别、选择需要的类型，优良品种。

4．优点：________________________________________________________。

5．应用：培育性状重组型优良品种。

二、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________________，从而获得优良变异类型的育种方法。

2．原理：________________。

3．过程：选择生物→诱发基因突变→选择________→培育。

4．优点：①可以提高________，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。

5．应用：培育具有________的品种。

考点突破

考点1　几种育种

1．常见育种方法比较

　　2.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，然后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。

3．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。

例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%

1．如图是高产糖化酶菌株的育种过程，有关叙述错误的是(　　)

出发菌株X射线处理,Ｆ挑取200个，单细胞菌株初筛,Ｆ选出50株复筛,Ｆ选出5株X射线处理,Ｆ多轮重复筛选

  A．通过如图筛选过程获得的高产菌株未必能作为生产菌株

  B．X射线处理既可以引起基因突变也可能导致染色体变异

  C．如图筛选高产菌株的过程是定向选择过程

  D．每轮诱变相关基因的突变率都会明显提高

2．图A、B分别表示两种培育新品种的原理、方法。据图回答：

a

(1)A图所示的育种方法是________，育种原理是________________。

(2)B图所表示的育种方法叫________，育种原理是________________；如果两对基因位于两对同源染色体上，则F2符合生产要求的新品种中，能稳定遗传的个体所占的比例为________；如果要缩短育种年限，可采用________育种方法。

(3)上述两种育种方法中，能产生新基因的方法是________，能产生丰富基因类型的方法是________。

例2　基因突变和染色体变异是真核生物可遗传变异的两种来源。回答下列问题：

(1)基因突变和染色体变异所涉及到的碱基对的数目不同，前者所涉及的数目比后者________。

(2)在染色体数目变异中，既可发生以染色体组为单位的变异，也可发生以________为单位的变异。

(3)基因突变既可由显性基因突变为隐性基因(隐性突变)，也可由隐性基因突变为显性基因(显性突变)。若某种自花受粉植物的AA和aa植株分别发生隐性突变和显性突变，且在子一代中都得到了基因型为Aa的个体，则最早在子________代中能观察到该显性突变的性状；最早在子________代中能观察到该隐性突变的性状；最早在子________代中能分离得到显性突变纯合体；最早在子________代中能分离得到隐性突变纯合体。

3．为获得纯合高蔓抗病番茄植株，采用了如图所示的方法，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

例3　现有两个纯合的某作物品种：抗病高秆(易倒伏)和感病矮秆(抗倒状)品种，已知抗病对感病为显性，高秆对矮秆为显性，但对于控制这两对相对性状的基因所知甚少。

回答下列问题：

(1)在育种实践中，若利用这两个品种进行杂交育种，一般来说，育种目的是获得具有________优良性状的新品种。

(2)杂交育种前，为了确定F2代的种植规模，需要正确预测杂交结果。若按照孟德尔遗传定律来预测杂交结果，需要满足3个条件：条件之一是抗病与感病这对相对性状受一对等位基因控制，且符合分离定律；其余两个条件是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)为了确定控制上述这两对性状的基因是否满足上述3个条件，可用测交实验来进行检验，请简要写出该测交实验的过程。

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

4．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过程的育种原理不同，③过程表示单倍体育种

  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

请根据下列关键词的提示，归纳构建本课时知识体系

杂交育种　诱变育种　单倍体育种　多倍体育种　

随堂演练

1．A、a和B、b是控制两对相对性状的两对等位基因，位于1号和2号这一对同源染色体上，1号染色体上有部分来自其他染色体的片段，如图所示。下列有关叙述不正确的是(　　)

第1题图

  A．A和a、B和b的遗传均符合基因的分离定律

  B．可以通过显微镜来观察这种染色体移接现象

  C．染色体片段移接到1号染色体上的现象称为基因重组

  D．同源染色体上非姐妹染色单体之间发生交叉互换后可能产生4种配子

2．某男子表现型正常，但其一条14号和一条21号染色体相互连接形成一条异常染色体，如图甲。减数分裂时异常染色体的联会如图乙，配对的三条染色体中，任意配对的两条染色体分离时，另一条染色体随机移向细胞任一极。下列叙述正确的是(　　)

第2题图

  A．图甲所示的变异属于基因重组

  B．观察异常染色体应选择处于分裂间期的细胞

  C．如不考虑其他染色体，理论上该男子产生的精子类型有8种

  D．该男子与正常女子婚配能生育染色体组成正常的后代

3．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(　　)

第3题图

  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

4．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(　　)

第4题图

  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

5．假设A、b代表玉米的优良基因，这两种基因是自由组合的。现有AABB、aabb两个品种，为培育出优良品种AAbb，可采用的方法如下：

方法一：AABB×aabb→F1(自交) →F2→AAbb

方法二：AABB×aabb→F1→取F1的花药进行离体培养→AAbb

下列有关此育种方法的叙述，错误的是(　　)

  A．方法一是杂交育种，要获得AAbb，需要进行不断自交直至不发生性状分离

  B．方法二所用原理是染色体变异，该方法能明显缩短育种年限

  C．方法二中还需用一定浓度的秋水仙素处理单倍种子或幼苗

  D．用X射线、紫外线综合处理AABB或aabb也可获得优良品种AAbb

6．(多选)常见的育种方法有诱变育种、杂交育种、单倍体育种、多倍体育种等，下列对这些育种方法说法正确的是(　　)

  A．涉及到的原理有：基因突变、基因重组、染色体变异

  B．单倍体育种和多倍体育种过程中都可能用到秋水仙素

  C．上述四种育种方法的原理均不相同

  D．现仅有aabb的品种，欲培育出AAbb的品种，最合适的育种方法为诱变育种

7．如图甲、乙为几种不同育种过程的示意图。

图甲

　　图乙

第7题图

Ⅰ.小麦高秆(D)对矮秆(d)为显性，抗病(E)对易染病(e)为显性，两对基因位于非同源染色体上。请据图甲回答培育小麦新品种的相关问题。

(1)②③过程的目的是通过________________________________________的手段获得纯合新品种。

(2)让所有被选择保留下来的F2植株自交，单株收获种子，将每株的所有种子单独种植在一起可得到一个株系。在所有株系中，理论上有________株系的F3植株出现3∶1的性状分离比。

(3)④过程使细胞中染色体数目减半，其间必然发生的变异是________。

Ⅱ.黑麦适合在高寒地区生长，但产量不高、品质不好，而普通小麦的产量高、品质好，但不适合在高寒地区生长。我国科学家采用了如图乙所示的方法，培育出一种适合在高寒地区生长的优质八倍体小黑麦。请据图回答下列问题：

(1)科学家用黑麦和普通小麦进行杂交，杂交的目的是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)黑麦和普通小麦杂交所得的杂种植株不育的原因是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)科学家为了解决杂种不育的问题，在过程B中采用的方法是________________。

(4)除图乙所示的育种方法外，你认为还可以用________________技术培育出类似的小麦新品种。