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第4讲从杂交育种到基因工程■知识梳理考点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—和一培直_,获得新品种的方法2过程选择具有不同优良性状的亲本一金支-获得交—一获得F2一鉴别、选择需要的类型一优良品种3原理通过一基因重组—产生新的基因型4优点可以将两个或多个一优良性状—集中在一起5缺点不会创造新基因,且杂交后代会出现性状分离,育种过程—缓黄过程复杂考点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过程选择生物一诱发基因突变->选择.理想类型.一培育3诱变原理一基因突殳4诱变因素
①―妆理因素__X射线、紫外线、丫射线等
②一化学因素―亚硝酸、硫酸二乙酯等5优点可以在较—组—时间内获得更多的优良性状6缺点因为基因突变具有—不定向—性且一有利的—突变很少所以诱变育种具有一定盲目性,所以利用理化因素处理生物提高突变率,需要处理—大堇—的生物材料,再进行选择培育考点3基因工程.概念基因工程,又叫作—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,一加以修饰改造然后放到另一种生物的细胞里,一定囱地—改造生物的遗传性状.操作的基本步骤提取目的基因一目的基因与运载体结合一将目的基因导入一量在细胞」一目的基因的一检测与鉴定―1基因重组只是基因间的重新组合,不会导致生物性状变异,不适用于植物的育种X2基因突变使DNA序列发生的变化,都能引起生物性状变异,适合用于植物的常规育种X3单倍体育种的原理是基因重组X4杂交育种和诱变育种都可能得到想要的植株类型,原理也相同义5太空灵芝在菌株培育和选择的过程中,种群的基因频率可能发生改变V〔■I考点突破考点1杂交育(2020・湖南高三名校联考信息卷)下列有关生物变异和育种的叙述,不正确的是()A.杂交育种的原理是基因重组,发生在减数分裂产生配子的过程中B.培育高产青霉素菌株的原理是基因突变C.单倍体育种的原理是花药离体培养,优点是能明显缩短育种年限D.基因工程育种可根据人们的意愿定向改造生物的遗传性状解析杂交育种的原理是基因重组,基因重组发生在亲本减数分裂产生配子的过程中,A正确;培育高产青霉素菌株属于诱变育种,原理是基因突变,B正确;单倍体育种的原理是染色体数目变异,所用方法是花药离体培养、秋水仙素诱导染色体加倍,优点是能明显缩短育种年限,C错误;基因工程育种可根据人们的意愿定向改造生物的遗传性状,D正确答案C提升一单倍体育种与杂交育种的关系AB、Abb、aaB一选取类型连续自交F所需类型aabb直接选择提升二针对不同目的的杂交育种流程.培育杂合子品种在农业生产上,可以将杂种一代作为种子直接使用,如水稻、玉米等其特点是可以利用杂种优势,获得的品种高产、抗性强,但种子只能种一年培育的基本步骤如下选取符合要求的纯种双亲杂交(卒X)-R(即为所需品种).培育隐性纯合子品种选取双亲杂交(早X)-F|—JF2一选出表现型符合要求的个体种植并推广.培育显性纯合子品种选取双亲杂交(辛义6)-FiF2-选出表现型符合要求的个体上-f3-……工选出稳定遗传的个体推广种植拓展
(1)杂交育种不一定需要连续自交若选育显性优良纯种,则需要连续自交筛选直至性状不再发生分离;若选育隐性优良纯种,则只要在子二代中出现该性状个体即可
(2)植物杂交育种中纯合子的获得一般通过逐代自交的方法;而动物杂交育种中纯合子的获得一般通过双亲杂交获得BFi雌雄个体间交配,选F2与异性隐性纯合子测交的方法
(3)自交〃代显性纯合子所占比例的补充因隐性纯合子的存在并不会对显性个体的数量造成影响计算上可最后一次性去除隐性个体,即1/2X(1—1/2)AAl/2〃Aa则显性2〃一1纯合子比例=1/2义(1—1/2〃尸[1/2*(1—1/2〃)+1/2〃]=万17从计算角度比记公式方便4II(原创)高产青霉素菌株、无子西瓜、黄色皱粒的豌豆,这些变异的来源依次是(A)A.基因突变、染色体变异、基因重组B.基因重组、染色体变异、基因突变C.基因重组、基因突变、染色体变异D.基因突变、基因重组、染色体变异解析高产青霉素菌株属于细菌,通常变异的来源是基因突变无子西瓜染色体数目加倍,属于染色体变异黄色圆粒豌豆和绿色皱粒豌豆进行杂交,得到黄色皱粒豌豆,属于基因重组,A正确考点
2、3诱变育种和基因工程★★☆☆☆(2020•甘肃兰州一中高三期末改编)某生物的基因型为AaBB通过下列技术可以分别将它转变为以下基因型的生物
①AABB
②aB
③AaBBC
④AAaaBBBB则以下排列正确的是()A.诱变育种、转基因技术、花药离体培养、细胞融合B.杂交育种、花药离体培养、转基因技术、多倍体育种C.花药离体培养、诱变育种、多倍体育种、转基因技术D.多倍体育种、花药离体培养、诱变育种、转基因技术解析
①将生物的基因型由AaBB转变为AABB采用的技术是杂交育种;
②将生物的基因型由AaBB转变为aB采用的技术是花药离体培养;
③将生物的基因型由AaBB转变为AaBBC采用的技术是转基因技术;
④将生物的基因型由AaBB转变为AAaaBBBB采用的技术是多倍体育种答案B(
2020.河南洛阳.高三二模)研究人员在水稻中发现了一株具有明显早熟特性的变异植株,并欲以此为基础培育早熟水稻新品种下列相关说法错误的是()A.要判断该变异植株是否具有育种价值,首先应确定它的遗传物质是否发生了变化B.若该变异植株具有育种价值,在选择育种方法时,首先应确定其变异类型C.若该变异是由某个基因突变引起的,则与晚熟品种杂交即可获得符合要求的新品种D.若该变异是由某个基因突变引起的,则要快速获得新品种,可选择单倍体育种的方法解析变异分为可遗传变异和不可遗传变异,可遗传变异才能在育种上进行操作,所以要确定它的遗传物质是否发生了变化,A正确不同的变异类型,育种方法不一样,所以要先确定变异类型,B正确若该变异是由某个基因突变引起的,则该早熟变异植株为显性,与晚熟品种杂交后,需要进行连续自交才能获得所需要的新品种,C错误若该变异是由某个基因突变引起的,则要快速获得新品种,可选择单倍体育种的方法,因为单倍体育种可以获得含有突变基因的配子,且明显缩短育种年限,通过单倍体育种,可以获得含有突变基因的纯合子,D正确答案C提升一五种育种方法的比较提升二育种方式的选择
(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,选择杂交育种,(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
⑤实现定向改变现有性状——基因工程育种
⑥若培育的植物的生殖方式为营养繁殖(如马铃薯),则不需要培育成纯种,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◎变式2(2020•山东肥城・高三二模)下列有关变异和育种的叙述,正确的是(B)A.某植物经X射线处理后若未出现新的性状,则没有新基因产生B.经低温处理的幼苗体内并非所有细胞的染色体数目都会加倍C.二倍体植株的花粉经脱分化和再分化后便可得到稳定遗传的可育植株D.发生在水稻根尖细胞内的基因重组常常通过有性生殖遗传给后代解析某植物经X射线处理后,可能发生了基因突变,有新的基因产生,而由于密码子的简并性,不一定出现新的性状,A错误;由于幼苗体内不同细胞的细胞周期是不同步的,因此经低温处理的幼苗体内并非所有细胞的染色体数目都会加倍,B正确;二倍体植株的花粉借助植物组织培养技术,经脱分化和再分化后便得到只有一个染色体组的单倍体植株,该单倍体植株的幼苗需经过秋水仙素处理才能得到稳定遗传的可育植株,C错误;水稻根尖细胞进行有丝分裂,不能发生基因重组,D错误变式3柴油树的种子榨出的油加以提炼就可成为柴油,请回答下列问题:
(1)为培育高产和抗病的柴油树品种,科学家在“神舟六号”飞船上搭载幼苗进行实验用幼苗作为实验材料的理由是—幼苗细胞分裂旺盛,DNA复制时更容易发生基因突变_
(2)研究发现,柴油树产油的代谢途径如下图,图中所示基因位于两对同源染色体上,据此回答A基因B基因II前体物质亘L中间物质上L油
①该柴油树产油植株的基因型有4种
②若两株不能产油的纯合柴油树杂交,R均能产油,则两植株的基因型分别是AAbb、aaBB;B自交后代的表现型中不符合生产要求的个体所占的比例为7/16
(3)若通过基因工程来获得这种“柴油树”,首先需要获得目的基因与“太空搭载”相比,基因工程育种的优点是_定向改变生物的遗传性状—解析
(1)由于幼苗细胞分裂旺盛,DNA复制时更容易发生基因突变,所以科学家在“神舟六号”飞船上搭载幼苗进行实验,以培育高产和抗病的柴油树品种
(2)
①根据题意和图示分析可知该柴油树产油植株的基因型有AABB、AaBB、AABb和AaBb共4种
②若两株不能产油的纯合柴油树杂交,Fi均能产油,则说明Fi的基因型为AaBb两植株的基因型分别是AAbb、aaBBoFi自交后代的表现型为产油不产油=97其中不符合生产要求的个体所占的比例为7/16o
(3)由于基因突变是不定向的,所以与“太空搭载”相比,基因工程育种的优点是定向改变生物的遗传性状走出误区“误区1混淆最简便”与最快”.“最简便”着重于技术含量,应为“易操作”,如杂交育种,虽然年限长,但农民自己可简单操作,但“最快速”则未必简便,如单倍体育种可明显缩短育种年限,但其技术含量却较高,单就花粉培养成幼苗已很难实现误区2单倍体育种与花药离体培养(得到单倍体)AXB年Fi花粉(实现基因重组)花朝警养(获得植株)单倍体植株II秋秋%理(使染色体数目力口倍)纯合子—优良品种单倍体育种主要包括杂交、花药离体培养、秋水仙素处理和筛选四个过程,不能简单认为花药离体培养就是单倍体育种的全部L11题组训练考点1杂交育种
1.(2020•江西高三一模改编)2019年,我国杂交水稻育种专家“世界杂交水稻之父”袁隆平院士被授予共和国勋章,下列有关杂交育种的叙述,不正确的是(C)A.杂交育种的原理是基因重组,可以集合两个或多个亲本的优良特性B.杂交育种的目的可能是获得纯种,也可能是获得杂合子以利用杂种优势C.与诱变育种相比,杂交育种的过程一般简单,操作不烦琐,育种时间较短D.若育种目标是获得隐性纯合子,则在育种时长上可能与单倍体育种相差不大解析杂交育种的原理是基因重组,可以将两个或多个不同品种的优良性状组合在一起A正确;杂交育种的目的可能是获得纯种,也可能是获得杂合子以利用杂种优势,B正确;与诱变育种相比,杂交育种一般过程操作烦琐,育种时间较长,C错误;隐性纯合子在性状表现时就已经可以确定是纯合子了,如果是只由一对等位基因控制的情况,杂交育种用时与单倍体育种基本相同,D正确2为获得纯合高蔓抗病番茄植株(二倍体),采用了下图所示的方法纯合高复感病植株纯合矮蔓抗病植株图中两对相对性状独立遗传据图分析错误的是(C)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B中任一植株的适宜花药作为培养材料C.经
③处理获得的是由染色体加倍而成的多倍体植株D.经
③处理后获得的植株中符合生产要求的约占1/4解析在杂交育种中,通过反复自交可提高纯合子的比例;由于Fi中植株的基因型是相同的,故过程
②可以取Fi中任一植株的适宜花药作为培养材料;由于该番茄植株是二倍体,故其单倍体经秋水仙素处理后染色体加倍而培养成的是纯合的二倍体植株育种要求是获得高蔓抗病番茄植株,Fi产生4种类型的花药,故经
③处理后获得的植株中符合生产要求的约占l/4o考点2诱变育种
3.(2020•陕西咸阳•高三三模)科学家用甲基磺酸乙酯(EMS)对青檀萌发的种子进行诱变处理,培育青檀彩叶植株,得到叶片表现为黄叶、金边、斑叶等多种变异类型相关叙述错误的是(B)A.萌发的种子细胞分裂旺盛更易发生突变B.EMS诱导叶色基因中碱基对替换导致染色体变异C.获得不同类型的彩叶植株说明变异是不定向的D.大量处理青檀种子可加快育种进程解析基因突变主要发生于细胞分裂间期,故萌发的种子细胞分裂旺盛更易发生突变,A正确;EMS诱导叶色基因中碱基对替换属于基因突变,B错误;获得不同类型的彩叶植株说明变异是不定向的,C正确;基因突变具有不定向性和多害少利性,大量处理青檀种子可加快育种进程,D正确考点3基因工程
4.(2019•上海格致中学模拟卷改编)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中,正确的是(D)A.可通过单倍体育种获得TTrr的植株,其育种原理主要是染色体结构变异B.只能通过人工诱变获得ttRr的植株类型C.可通过杂交育种获得TTrrD其变异发生在受精作用的过程中D.可通过多倍体育种获得TTttRRrr其染色体数目加倍可发生在有丝分裂的后期解析单倍体育种的原理是染色体数目变异,A错误;可以通过杂交育种得到ttRr的植株,B错误;得到外源基因D属于基因工程,C错误;多倍体育种原理是染色体数目变异其可以发生在有丝分裂的过程中,D正确方法原理常用方法优点缺点代表实例杂交育种基因重组杂交操作简单,目的性强育种年限长矮秆抗病小麦诱变育种基因突变辐射诱变、激光诱变等提高突变率,加速育种进程有利变异少,需大量处理实验材料高产青霉素菌株多倍体育种染色体变异秋水仙素处理萌发的种子或幼苗操作简单,且能在较短的时间内获得所需品种所得品种发育迟缓,结实率低;在动物中无法开展无子西瓜、八倍体小黑麦单倍体育种染色体变异花药离体培养后,再用秋水仙素处理明显缩短育种年限技术复杂,需要与杂交育种配合“京花1号”小麦基因工程育种基因重组将一种生物特定的基因转移到另一种生物的细胞中能定向改造生物的遗传性状有可能引发生态危机转基因抗虫棉。