专题23 从杂交育种到基因工程-高三毕业班生物常考点归纳与变式演练

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专题23  从杂交育种到基因工程 专题导航目录常考点01 几种育种方法的比较常考点02 基因工程育种.............................................................5常考点归纳常考点01 几种育种方法的比较【典例1】土黄牛的养殖在我国有着悠久的历史，多数是役用。随着机械化时代的到来，土黄牛的养殖就越来越少了。西门塔尔杂交牛是西门塔尔公牛与本地土黄牛杂交后代的总称，杂交后代向乳肉兼用型方向发展。下列关于F1（西门塔尔杂交牛）选育过程中有关叙述错误的是（　　）A．该选育过程所使用的原理和袁隆平院士培育“杂交水稻”的原理相同 B．从F1个体中可以选育出继承西门塔尔牛与本地土黄牛优良性状的个体 C．F1个体在减数分裂过程中非同源染色体上的非等位基因可发生基因重组 D．F1个体产生配子时可能发生同源染色体上非等位基因之间的自由组合【分析】杂交育种：（1）概念：是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法．（2）方法：杂交→自交→选优→自交．（3）原理：基因重组．通过基因重组产生新的基因型，从而产生新的优良性状．（4）优缺点：方法简单，可预见强，但周期长．（5）实例：水稻的育种．【解答】解：A、该选育过程所使用的原理和袁隆平院士培育“杂交水稻”的原理相同，都是基因重组，A正确；B、F1个体不一定继承西门塔尔牛与本地土黄牛全部优良性状，因此需要从从F1个体中可以选育出继承西门塔尔牛与本地土黄牛优良性状的个体，B正确；C、F1个体有性生殖过程中，在减数第一次分裂后期非同源染色体上非等位基因自由组合和减数第一次分裂前期同源染色体的非姐妹染色单体间交叉互换均可发生基因重组，C正确；D、F1在进行在减数第一次分裂后期非同源染色体上的非等位基因可以自由组合，同源染色体上的非等位基因不能自由组合，D错误。故选：D。【点评】本题考查杂交育种的相关知识，要求考生识记杂交育种的原理、方法、优缺点及实例，能结合所学的知识准确判断各选项。【典例2】中国是世界上第一个成功研发和推广杂交水稻的国家，2020年11月2日，袁隆平领衔的杂交水稻高产抗病、抗寒、抗倒，双季测产达到了亩产1530.76公斤。通过中国杂交水稻技术增产的粮食每年解决了几千万人的吃饭问题。下列相关说法错误的是（　　）A．杂交水稻技术应用的原理是基因重组 B．杂交水稻高产的根本原因是产生了新的基因 C．杂交育种能将不同品种生物的优良性状集中在一起 D．抗病与不抗病是一对相对性状，抗倒伏与易倒伏也是一对相对性状【分析】杂交育种：（1）概念：是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。（2）方法：杂交→自交→选优→自交。（3）原理：基因重组。通过基因重组产生新的基因型，从而产生新的优良性状。（4）优缺点：方法简单，可预见强，但周期长。（5）实例：水稻的育种。【解答】解：A、杂交水稻技术应用的原理是基因重组，A正确；B、杂交水稻技术应用的原理是基因重组，基因重组没有新基因的产生，B错误；C、杂交育种能将不同品种生物的优良性状集中在一起，C正确；D、抗病与不抗病是一对相对性状，抗倒伏与易倒伏也是一对相对性状，D正确。故选：B。【点评】本题考查育种的相关知识，要求考生识记杂交育种的原理、方法、优缺点及实例，能结合题干信息准确判断各选项。【技巧点拨】【特别提醒】　育种方法的分析(1)杂交育种是最简捷的方法，而单倍体育种是最快获得纯合子的方法，可缩短育种年限。(2)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，故细菌的育种一般采用诱变育种。【变式演练1】培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如图，下列有关该育种方法的叙述中，正确的是（　　）A．过程②为减数分裂 B．过程③为单倍体育种 C．过程③必须经过受精作用 D．过程④必须用秋水仙素处理【分析】分析题图：图中①表示杂交，②表示减数分裂，③表示花药离体培养，④表示人工诱导染色体数目加倍，常用秋水仙素处理。【解答】解：A、过程②为减数分裂，A正确；B、过程③为花药离体培养，是单倍体育种的步骤之一，B错误；C、过程③为花药离体培养，不需要经过受精作用，C错误；D、过程④人工诱导染色体数目加倍，常用秋水仙素处理或低温处理，D错误。故选：A。【点评】本题结合图解，考查单倍体育种的相关知识，要求考生识记单倍体育种的具体过程，能正确分析题图，再结合所学的知识准确判断各选项。【变式演练2】育种专家在稻田中发现一株“一秤双穗”植株，经鉴定该变异性状是由一个基因发生突变引起的。下列相关叙述中，正确的是（　　）A．这种现象是由显性基因突变成隐性基因引起的 B．该变异植株自交后可以得到这种变异性状的纯合个体 C．用X射线也可诱导水稻种子定向突变，获得“一双穗”植株 D．将该株水稻的花粉离体培养后即可直接获得稳定遗传的高产品系【分析】1、“一秆双穗”植株在当代出现，属于显性突变，且该植株为杂合子，可以通过自交获得“一秆双穗”纯合子植株．2、单倍体育种过程：花药离体培养获得单倍体植株，再人工诱导染色体数目加倍，最后筛选出人们所需的品种．【解答】解：A、“一秆双穗”植株在当代出现，属于显性突变，即这种现象是由隐性基因突变成显性基因引起的，A错误；B、突变株为杂合子，其自交可产生“一秆双穗”的纯合子，B正确；C、突变是不定向的，C错误；D、将该株水稻的花粉离体培养后还需诱导染色体加倍，再筛选才能获得稳定遗传的高产品系，D错误。故选：B。【点评】本题考查基因突变和育种的相关知识，首先要求考生识记基因突变的概念及特征，能根据题干信息推测该突变属于隐性突变还是显性突变；其次还要求考生掌握单倍体育种的方法，再判断选项选出正确的答案．【变式演练3】如图为农作物育种的几种可能途径，①②是分别具有不同优良性状的同种二倍体植株，④⑧⑨⑩为新品种植株，下列说法正确的是（　　）A．选育④⑧⑨⑩依据的可遗传变异原理均不同 B．与选育⑩相比，选育⑧所需时间一般更短 C．③→④过程为诱变育种，原理是基因突变 D．⑦→⑩过程中，秋水仙素的作用是抑制染色体着丝点分裂【分析】分析图示可知，①、②杂交得到③，③到④过程中多次射线处理种子，属于诱变育种，原理是基因突变；由③到⑤是自然生长的过程；由③到⑥过程中用秋水仙素处理，属于多倍体育种，原理是染色体变异；由③到⑦到⑩的过程中包括了花粉离体培养和秋水仙素处理，属于单倍体育种，原理是染色体变异；⑤是二倍体植株，⑥是四倍体植株，⑤⑥杂交得到的⑨是三倍体植株。【解答】解：A、选育⑨⑩依据的可遗传变异原理均为染色体变异，A错误；B、与选育⑩相比，选育⑧所需时间一般更长，B错误；C、③→④过程为诱变育种，发生了基因突变，产生了新的基因，C正确；D、⑦→⑩过程中，秋水仙素的作用是抑制纺锤体的形成，D错误。故选：C。【点评】本题结合图示，考查生物变异及其在育种工作中的应用，要求考生识记几种常见育种方法的原理、方法、优点、缺点及实例，能正确分析题图，准确判断各过程采用的育种方法，再结合所学的知识准确判断各选项，属于考纲识记和理解层次的考查。常考点02 基因工程育种【典例3】转基因抗虫棉花在新疆广泛种植，使杀虫剂的使用大量减少，降低了农药对环境的污染。培育转基因抗虫棉花的育种方法是（　　）A．选择育种 B．杂交育种 C．诱变育种 D．基因工程育种【分析】基因工程又叫DNA重组技术，是指按照人们的意愿，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。【解答】解：培育转基因抗虫棉花需要采用基因工程技术将抗虫基因导入棉花细胞，因此育种方法是基因工程育种。故选：D。【点评】本题考查基因工程的相关知识，比较基础，只要考生识记基因工程技术的原理及相关应用即可正确答题，属于考纲识记层次的考查。【典例4】为了培育节水、高产品种，科学家将大麦中与抗旱、节水有关的基因导入小麦，得到的转基因小麦，其水分利用率提高20%．这项技术的遗传学原理是（　　）A．基因突变 B．基因重组 C．基因复制 D．基因分离【分析】1、基因工程又叫转基因技术，是指按照人们的意愿，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。2、基因工程的研究水平：DNA分子水平。3、基因工程的原理：基因重组。【解答】解：将大麦中与抗旱、节水有关的基因导入小麦的过程采用了基因工程技术，而基因工程的原理是基因重组。故选：B。【点评】本题考查基因工程的相关知识，要求考生识记基因工程的原理及技术，能根据题干要求作出准确的判断，属于考纲识记层次的考查。【技巧点拨】1.基因工程的操作步骤2．有关基因工程的相关提醒(1)限制酶在第一步和第二步操作中都用到，且要求是同一种酶，目的是产生相同的黏性末端；第二步中两种工具酶都用到。(2)质粒是最常用的运载体，不要把质粒和运载体等同，除此之外，噬菌体和动植物病毒也可作为运载体。运载体的化学本质为DNA，其基本单位为脱氧核苷酸。(3)目的基因表达的标志：通过翻译合成相应的蛋白质。(4)通过基因工程培育的抗虫棉，只能抗虫不能抗病毒、细菌。【变式演练4】转基因食品已大量进入我们的日常生活，如转基因西红柿、转基因草莓等，涉及的问题甚至关系到国家之间的贸易竞争，如图为“霸占中国市场的转基因大豆油”的部分图示．下列关于转基因大豆的叙述不正确的是（　　）A．培育过程中可能用到抗病、抗虫等抗性基因 B．目的基因的受体细胞可以是大豆受精卵或者体细胞 C．转基因大豆的种植过程中减少了农药等的使用量，生产成本更低 D．转基因大豆产生的新性状是基因突变引起的【分析】基因工程的原理是基因重组，基因工程技术的基本步骤：（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成．（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等．（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样．将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法．（4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因﹣﹣DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA﹣﹣分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质﹣﹣抗原﹣抗体杂交技术．个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等．【解答】解：A、抗病基因、抗虫基因都可以成为基因工程的目的基因，因此培育转基因大豆时可能用到抗病、抗虫等抗性基因，A正确；B、目的基因的受体细胞可以是大豆受精卵或者体细胞，如果受体是体细胞，则还需要采用植物组织培养技术，B正确；C、转基因大豆的种植过程中减少了农药等的使用量，生产成本更低，C正确；D、转基因大豆产生的新性状是基因重组引起的，D错误。故选：D。【点评】本题考查基因工程的相关知识，要求考生识记基因工程的概念、原理及操作步骤，掌握各操作步骤中需要注意的细节，能结合所学的知识准确判断各选项．【变式演练5】已有甲、乙两种水稻品种，A、a和B、b是非同源染色体上的两对非等位基因，研究人员设计的育种方案如图所示。下列有关叙述正确的是（　　）A．过程①和②属于杂交育种，该育种方式简便易行，但需要的育种年限长 B．过程③和④属于单倍体育种，育种需要的变异只发生在花药离体培养过程 C．过程⑤和⑥分别指诱变育种和多倍体育种，变异都主要发生于有丝分裂间期 D．过程⑦属于基因工程育种，外源基因C只能来自植物而不能来自动物和微生物【分析】分析题图：图中过程①和②属于杂交育种；过程③和④属于单倍体育种；过程⑤和⑥分别指诱变育种和多倍体育种；过程⑦属于基因工程育种。【解答】解：A、过程①和②属于杂交育种，该育种方式简便易行，但需要连续杂交获得能稳定遗传的个体，因此需要的育种年限长，A正确；B、由图可知，单倍体育种需要的变异首先发生减数分裂形成配子的过程③中，基因重组产生Ab配子，其次是花药离体培养形成单倍体和人工诱导染色体加倍的过程中发生了染色体数目变异，B错误；C、诱变育种变异主要发生在分裂间期DNA复制过程中，而多倍体育种主要是纺锤体形成受到抑制，主要发生在分裂期，C错误；D、基因工程育种需要的外源基因可以来自多种生物，如原核生物、动物的基因都可以在植物体内表达，D错误。故选：A。【点评】本题结合图解，考查育种的相关知识，要求考生识记几种常见的育种方法的原理、方法、优缺点及实例，能正确分析题图，再结合所学的知识准确答题。【变式演练6】关于变异与育种的叙述，正确的组合是（　　）①单倍体育种与多倍体育种均涉及植物组织培养技术②秋水仙素可应用于诱变育种和多倍体育种，分别作用于细胞分裂前的间期和前期③抗虫棉是用基因工程技术创造的新物种④单倍体育种可缩短育种年限，杂交育种可获得杂种优势的个体⑤四倍体水稻与二倍体水稻相比，表现为早熟、粒多等性状⑥多倍体的形成可因为减数分裂或有丝分裂过程异常造成⑦诱变育种利用基因突变的原理，适用于真核生物有性生殖A．①④⑤ B．②④⑥ C．①③⑦ D．②⑤⑥【分析】1、单倍体育种的过程：将花粉通过花药离体培养的方法来获得单倍体，然后经过人工诱导使染色体数目加倍，得到正常的植株，再从中选择出我们所需要的类型；单倍体育种的特点是：明显缩短育种年限。2、多倍体育种最常用最有效的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。3、杂交育种是指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。4、诱变育种是指利用物理因素（如X射线、γ射线、紫外线、激光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处理生物，使生物发生基因突变。5、通俗地说，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，定向改造生物的遗传性状。【解答】解：①单倍体育种需借助植物组织培养技术才能将花粉培养成单倍体植株，多倍体育种不涉及植物组织培养技术，通常用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，使其细胞中的染色体数目加倍，①错误；②秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，能够抑制纺锤体的形成，从而引起细胞内染色体数目加倍，因此可应用于多倍体育种，此时作用于细胞分裂前期；秋水仙素也能诱发基因突变，所以可应用于诱变育种，此时作用于细胞分裂前的间期，②正确；③抗虫棉是用基因工程技术，将抗虫基因导入普通棉花细胞中培育而成的新品种，③错误；④杂交育种的原理是基因重组，通过基因重组可获得杂种优势的个体；与杂交育种相比，单倍体育种的优点是明显缩短育种年限，④正确；⑤四倍体水稻与二倍体水稻相比，表现为晚熟、粒大等性状，⑤错误；⑥减数分裂异常，可产生染色体数目加倍的配子，这样的配子受精后形成的受精卵发育成的个体是多倍体；有丝分裂过程异常，可产生染色体数目加倍的体细胞，由这样的体细胞发育成的个体是多倍体，⑥正确；⑦基因突变具有普遍性，诱变育种的原理是基因突变，既适用于真核生物的有性生殖，也适用于原核生物，⑦错误。故选：B。【点评】本题考查生物变异及其应用，要求考生识记生物变异的类型，掌握生物变异在育种工作中的应用，尤其是掌握几种常见育种方法的原理、优缺点、方法等，能结合所学的知识准确判断各选项。