2019年高考生物 高頻考點解密 專題19 從雜交育種到基因工程.doc

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解密19 從雜交育種到基因工程 高考考點 考查內(nèi)容 三年高考探源 考查頻率 變異與育種 1．聯(lián)系生產(chǎn)實例理解雜交育種； 2．從育種原理、方法、優(yōu)點、不足等方面對誘變育種進行分析； 3．列表比較常見的四種育種方法； 4．通過聯(lián)想制作拼接畫的過程，理解基因工程的操作工具； 5．采用繪圖方法逐步掌握基因工程的操作步驟； 6．聯(lián)系基因工程的具體實例掌握基因工程的應用。 2018天津卷31 2015浙江卷9 2017天津卷9 2017北京卷30 2017江蘇卷27 ★★★☆☆ 二倍體、多倍體、單倍體的比較及應用 ★★★☆☆ 低溫誘導植物染色體數(shù)目的變化（實驗探究） ★★★☆☆ 考點1 變異與育種 1．幾種育種方法比較 名稱 原理 方法 優(yōu)點 缺點 應用 雜交育種 基因重組 培育純合子品種：雜交→自交→篩選出符合要求的表現(xiàn)型，通過自交至不發(fā)生性狀分離為止 方法簡便，使分散在同一物種不同品種中的多個優(yōu)良性狀集中于同一個體上 ①育種時間一般比較長； ②局限于同種或親緣關系較近的個體； ③需及時發(fā)現(xiàn)優(yōu)良品種 用純種高稈抗病小麥與矮稈不抗病小麥培育矮稈抗病小麥 培育雜合子品種：一般是選取純合雙親子一代 年年制種 雜交水稻、雜交玉米等 誘變育種 基因突變 ①物理：紫外線、X或γ射線、微重力、激光等處理，再篩選； ②化學：亞硝酸、硫酸二乙酯處理，再選擇 提高變異頻率，加快育種進程，大幅度改良某些性狀 盲目性大，有利變異少，工作量大，需要處理大量的供試材料 高產(chǎn)青霉菌 單倍體育種 染色體變異 ①先進行花藥離體培養(yǎng)，培養(yǎng)出單倍體植株；②將單倍體幼苗經(jīng)一定濃度的秋水仙素處理獲得純合子；③從中選擇優(yōu)良植株 明顯縮短育種年限，子代均為純合子，加速育種進程 技術(shù)復雜 用純種高稈抗病小麥與矮稈不抗病小麥快速培育矮稈抗病小麥 多倍體育種 染色體數(shù)目變異 用一定濃度的秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗 操作簡單，能較快獲得所需品種 所獲品種發(fā)育延遲，結(jié)實率低，一般只適用于植物 三倍體無子西瓜、八倍體小黑麥 基因工程育種 基因重組 提取目的基因→目的基因與運載體結(jié)合→將目的基因?qū)胧荏w細胞→目的基因的表達與檢測→篩選獲得優(yōu)良個體 ①目的性強，育種周期短； ②克服了遠緣雜交不親和的障礙 技術(shù)復雜，安全性問題多，有可能引起生態(tài)危機 轉(zhuǎn)基因“向日葵豆”、轉(zhuǎn)基因抗蟲棉 【特別提醒】 （1）雜交育種選育的時間是從F2開始，原因是從F2開始發(fā)生性狀分離；選育后是否連續(xù)自交取決于所選優(yōu)良性狀是顯性還是隱性。 （2）誘變育種盡管能提高突變率，但處理材料時仍然是未突變的遠遠多于突變的個體；突變的不定向性和一般有害的特性決定了在突變的個體中有害仍多于有利，只是與自然突變相比較，二者都增多。 （3）基因工程育種可按照人們的意愿定向培育新品種，且可突破生殖隔離，實現(xiàn)不同物種間的基因重組。 2．育種程序圖的識別 （1）首先要識別圖解中各字母表示的處理方法：A——雜交，D——自交，B——花藥離體培養(yǎng)，C——秋水仙素處理，E——誘變處理，F(xiàn)——秋水仙素處理，G——轉(zhuǎn)基因技術(shù)，H——脫分化，I——再分化，J——包裹人工種皮。這是識別各種育種方法的主要依據(jù)。 （2）根據(jù)以上分析可以判斷：“親本新品種”為雜交育種，“親本新品種”為單倍體育種，“種子或幼苗新品種”為誘變育種，“種子或幼苗新品種”為多倍體育種，“植物細胞新細胞愈傷組織胚狀體人工種子新品種”為基因工程育種。 3．基于個體基因型的育種圖解識別 根據(jù)基因型的變化可以判斷： “aabbAABB→AaBb→AAbb”為雜交育種，“aabbAABB→AaBb→Ab→AAbb”為單倍體育種，“AABB→AaBB”為誘變育種，“aabbAABB→AaBb→AAaaBBbb”為多倍體育種。 調(diào)研1 下列關于培育生物新品種的敘述，正確的是 A．雜交育種培育的新品種必須是純合子 B．單倍體育種是為了獲取單倍體新品種 C．誘變育種獲得的優(yōu)良性狀均可穩(wěn)定遺傳 D．培育三倍體轉(zhuǎn)基因植物，可以防止基因污染 【答案】D 調(diào)研2 如圖①～⑤列舉了五種育種方法，請回答相關問題： （1）①屬于________育種。 （2）第④種育種方法的原理是_____________________________________，紅色種皮的花生種子用第④種育種方法培育獲得了一株紫色種皮的變異植株，其自交后代中有些結(jié)出了紅色種皮的種子，其原因是______________________________________。 （3）能體現(xiàn)細胞具有全能性的是方法________（填①～⑤）。與方法①相比，方法②的優(yōu)點是___________________________________________________________________。 （4）通過育種方法⑤培育抗蟲棉屬基因工程育種，此操作過程中抗蟲基因表達時的遺傳信息傳遞方向是________________________________________________________________。 【答案】（1）雜交 （2）基因突變 該突變?yōu)轱@性突變（或該變異植株是雜合子） （3）② 明顯縮短育種年限 （4）DNARNA蛋白質(zhì) 考點2 育種方案的選擇及育種年限的分析 一、關于育種方式的選擇 要根據(jù)育種目的和提供的材料選擇合適的育種方法。 （1）培育無子果實可選擇多倍體育種，其原理是三倍體植株在進行減數(shù)分裂時聯(lián)會紊亂，通常不能產(chǎn)生正常的配子，因而不能結(jié)子。 （2）要獲得本物種沒有的性狀可采用誘變育種或基因工程育種，其中基因工程育種的目的性強。 （3）如果要將不同個體的優(yōu)良性狀集中到某一個體上，則可以選擇雜交育種或單倍體育種，其中單倍體育種可大大縮短育種年限，從而快速獲得純種個體。 （4）如果要克服遠緣雜交不親和的障礙，則可以選擇基因工程育種和植物體細胞雜交技術(shù)。 （5）如果要培育具有隱性性狀的個體，則可用自交或雜交的方法，只要出現(xiàn)該性狀即可。 （6）如果要使染色體加倍，則可以采用秋水仙素或低溫處理等方法。 （7）有些植物如小麥、水稻等，雜交實驗較難操作，則在選育顯性純合子時最簡便的方法是自交。 （8）實驗植物若為營養(yǎng)繁殖類，如土豆、地瓜等，則只要出現(xiàn)所需性狀即可，不需要培育出純種。 （9）實驗材料若為原核生物，則不能運用雜交育種，細菌一般采用誘變育種和基因工程育種。 二、關于育種年限的分析 不同的育種方法需要的時間不同，即使是同一種育種方法，也會因為物種、性狀的不同而存在時限上的差異。下面所有分析均為理論年限分析，在實踐中，所需時間可能有變化。 1．雜交育種——性狀表現(xiàn)于植株 （1）一年生作物育種，以玉米為例。育種目標為具有雙顯性性狀的植株。玉米種群中存在高產(chǎn)不抗病（AAbb）、低產(chǎn)抗病（aaBB）兩種類型，以此為材料培育高產(chǎn)抗病（AABB）新品種。 （2）一年生作物育種，以玉米為例。育種目標為具有雙隱性性狀的植株。參照圖示可知：理論上，第三年就可以得到所需品種（aabb）。 （3）一年生作物育種，以玉米為例。育種目標為具有一顯一隱性狀的植株。參照圖示可知：理論上到第四年就能獲得所需品種。 2．雜交育種——性狀表現(xiàn)于種子 （1）一年生作物育種，以豌豆為例。育種目標為具有雙顯性性狀的植株。參照上圖可知：性狀表現(xiàn)于種子時，理論上，雙顯性性狀育種或單顯性性狀育種所需時限應比性狀表現(xiàn)于植株時節(jié)省一年的時間，即到第三年就能獲得所需品種。 （2）一年生作物育種，以豌豆為例。育種目標為具有雙隱性性狀的植株。參照上圖可知：性狀表現(xiàn)于種子時，理論上，第二年就能獲得所需品種。 （3）如果是三對以上相對性狀的育種，則育種時限會在上述基礎上相應延長。 3．雜交育種——多年生植物 如果育種對象為多年生植物，則雜交育種的周期就會更長。 4．單倍體育種 花藥離體培養(yǎng)必然是第二年的工作，誘導單倍體幼苗的染色體數(shù)加倍，所需的時間很短，故理論上，第二年就可以得到所需新品種。 【特別提醒】 （1）育種目標不同育種方案的選擇不同 育種目標 育種方案 集中雙親優(yōu)良性狀 單倍體育種（明顯縮短育種年限） 雜交育種（耗時較長，但簡便易行） 對原品系實施“定向”改造 基因工程及植物細胞工程（植物體細胞雜交）育種 讓原品系產(chǎn)生新性狀（無中生有） 誘變育種（可提高變異頻率，期望獲得理想性狀） 使原品系營養(yǎng)器官“增大”或“加強” 多倍體育種 （2）關注“三最”定方向 ①最簡便——側(cè)重于技術(shù)操作，雜交育種操作最簡便。 ②最快——側(cè)重于育種時間，單倍體育種所需時間明顯縮短。 ③最準確——側(cè)重于目標精準度，基因工程技術(shù)可“定向”改變生物性狀。 調(diào)研1 現(xiàn)有某種植物的四種不同基因型的種子，其基因型分別為aaBBCCDD、AAbbCCDD、AABBccDD、AABBCCdd，四對基因獨立遺傳。該種植物從播種到收獲種子需要一年的時間。利用現(xiàn)有種子獲得基因型為aabbccdd的種子至少需要 A．3年 B．4年 C．5年 D．6年 【答案】A 調(diào)研2 普通小麥中有高稈抗病（TTRR）和矮稈易感?。╰trr）兩個品種，控制兩對相對性狀的基因分別位于兩對同源染色體上。實驗小組利用不同的方法進行了如下三組實驗，請分析回答： （1）A組由F1獲得F2的方法是________，F(xiàn)2矮稈抗病植株中不能穩(wěn)定遺傳的占__________________。 （2）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三類矮稈抗病植株中，最可能產(chǎn)生不育配子的是________類。 （3）A、B、C三組方法中，最不容易獲得矮稈抗病小麥新品種的方法是________組，原因是____________________________________________________________________________。 （4）B組的育種方法是________。B組育種過程中“處理”的具體方法是__________________________。 （5）在一塊高稈（純合體）小麥田中，發(fā)現(xiàn)了一株矮稈小麥。該性狀出現(xiàn)的原因是_________________。 【答案】（1）自交 2/3 （2）Ⅱ （3）C 基因突變發(fā)生的頻率極低，且具不定向性 （4）單倍體育種 用低溫處理或用一定（適宜）濃度的秋水仙素處理矮稈抗?、虻挠酌? （5）該性狀的出現(xiàn)可能是由環(huán)境引起的，也可能是基因突變引起的 【解析】（1）圖示A組表示雜交育種的過程，其中F1獲得F2的方法叫自交，F(xiàn)2矮稈抗病植株為ttR_，其中不能穩(wěn)定遺傳的占2/3。（2）圖示B組為單倍體育種，圖示C組為誘變育種。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三類矮稈抗病植株中，Ⅱ是單倍體植株，具有高度不育性，所以最可能產(chǎn)生不育配子。（3）A、B、C三組方法中，最不容易獲得矮稈抗病小麥新品種的方法是誘變育種，因為基因突變具有不定向性和低頻性。（4）B組育種過程中“處理”的具體方法是用低溫或者秋水仙素處理單倍體幼苗。（5）在一塊高稈（純合體）小麥田中，發(fā)現(xiàn)了一株矮稈小麥，可能是由環(huán)境引起，也可能是基因突變引起。 考點3 基因工程 1．基因工程的操作工具 （1）限制性核酸內(nèi)切酶 ①特點：一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切點切割DNA分子。 ②存在：主要存在于微生物中。 ③結(jié)果：產(chǎn)生黏性末端（堿基互補配對）或平末端。 （2）DNA連接酶 ①連接的部位：兩核苷酸之間的磷酸二酯鍵（“梯子的扶手”），而不是氫鍵（“梯子的踏板”）。 ②結(jié)果：兩個相同的黏性末端或平末端相連。 （3）運載體 ①條件：a.能在宿主細胞內(nèi)穩(wěn)定保存并大量復制；b.有多個限制酶切點，以便與外源基因連接； c．有標記基因，以便篩選。 ②常用的運載體 a．質(zhì)粒 b．噬菌體（又叫細菌病毒）。 c．動植物病毒。 2．基因重組與基因工程的異同 比較項目 基因重組（狹義） 基因工程 不同點 重組基因 同一物種的不同基因 不同物種間的不同基因 繁殖方式 有性生殖 無性生殖 變異大小 小 大 意義 是生物變異的來源之一，對生物進化有重要意義 使人類有可能按自己的意愿直接定向地改造生物，培育出新品種 相同點 都實現(xiàn)了不同基因間的重新組合，都能使生物產(chǎn)生變異，基因工程屬于廣義的基因重組 【特別提醒】 （1）基因重組發(fā)生于有性生殖中，不能打破生殖隔離，而基因工程則可實現(xiàn)異種生物的基因轉(zhuǎn)移。 （2）基因工程可使受體獲得新的基因，表現(xiàn)出新的性狀，該技術(shù)可看作是一種廣義的基因重組。 （3）轉(zhuǎn)基因動植物的培育，因其細胞全能性不同，外源基因的受體細胞也不同。培育轉(zhuǎn)基因動物的受體細胞一般為受精卵；培育轉(zhuǎn)基因植物的受體細胞可用生殖細胞，也可用體細胞?；蚬こ坛Ｐ枧c其他工程技術(shù)配合，才能實現(xiàn)目的。 調(diào)研1 下列關于基因工程中有關基因操作的名詞及對應的內(nèi)容，正確的組合是 供體 剪刀 針線 運載體 受體 A 質(zhì)粒 限制酶 DNA連接酶 提供目的基因的生物 大腸桿菌等 B 提供目的基因的生物 DNA連接酶 限制酶 質(zhì)粒 大腸桿菌等 C 提供目的基因的生物 限制酶 DNA連 接酶 質(zhì)粒 大腸桿菌等 D 大腸桿菌等 DNA連接酶 限制酶 提供目的基因的生物 質(zhì)粒 【答案】C 【解析】供體是提供目的基因的生物，受體是接受目的基因的生物，剪刀是限制酶，針線是DNA連接酶，常用的運載體是質(zhì)粒。 調(diào)研2 將抗除草劑基因轉(zhuǎn)入油菜中，得到轉(zhuǎn)基因油菜，在轉(zhuǎn)基因油菜種植多年后，調(diào)查發(fā)現(xiàn)在公路邊的野生油菜有80%含有抗除草劑基因。下列敘述正確的是 A．野生油菜體內(nèi)的抗除草劑基因主要源自轉(zhuǎn)基因油菜的花粉 B．80%的野生油菜體內(nèi)出現(xiàn)抗除草劑基因是基因突變的結(jié)果 C．含抗除草劑基因的野生油菜是經(jīng)自然選擇進化出的新物種 D．大量使用單一除草劑可以減輕環(huán)境污染，提高物種多樣性 【答案】A 【解析】轉(zhuǎn)基因油菜的含抗除草劑基因的花粉傳播到野生油菜上后，產(chǎn)生的后代體內(nèi)也含有抗除草劑基因；80%的野生油菜具有抗除草劑基因是轉(zhuǎn)基因油菜中的抗除草劑基因轉(zhuǎn)入野生油菜并通過自然選擇產(chǎn)生的；含抗除草劑基因的野生油菜發(fā)生了進化，但還不是新的物種；大量使用除草劑會導致環(huán)境污染加重。 1．下列有關不同育種方法優(yōu)缺點的說法中，不正確的是 A．基因工程育種的最大優(yōu)點是定向改造生物 B．多倍體育種的優(yōu)點是快速獲得性狀遺傳穩(wěn)定的純合子 C．人工誘變育種的優(yōu)點是能夠在較短時間內(nèi)獲得更多優(yōu)良變異類型 D．雜交育種的優(yōu)點之一是獲得雜種并表現(xiàn)雜種優(yōu)勢 【答案】B 2．下列有關生物育種實例與原理相符的是 A．無子西瓜的培育——基因重組 B．獲得高產(chǎn)青霉菌株——基因突變 C．用花粉（Ab）培養(yǎng)成幼苗，再用秋水仙素處理獲得純種植株（AAbb）——基因突變 D．培育能產(chǎn)生胰島素的大腸桿菌——染色體結(jié)構(gòu)變異 【答案】B 【解析】三倍體無子西瓜的培育是利用染色體數(shù)目變異原理，A錯誤；高產(chǎn)青霉菌株的獲得是用各種誘變劑處理青霉菌，其原理是基因突變，B正確；用花粉（Ab）培養(yǎng)成幼苗，再用秋水仙素處理獲得純種植株（AAbb）是利用染色體變異的原理，C錯誤；通過基因工程技術(shù)培育能產(chǎn)生胰島素的大腸桿菌是利用基因重組的原理，D錯誤。 3．用二倍體早熟易感病茄子（aatt）和四倍體晚熟抗病茄子（AAAATTTT）為材料，培育純合的二倍體早熟抗病茄子。以下有關敘述合理的是 A．取四倍體植株的花藥離體培養(yǎng)可獲得二倍體植株AATT B．基因型aatt與基因型AATT植株雜交，可以從F2中直接選出符合要求的植株 C．取B選項F1植株花藥進行離體培養(yǎng)，利用的原理是植物細胞具有全能性 D．種植C選項得到的植株，成熟后用秋水仙素處理即可選出符合要求的植株 【答案】C 4．用雜合子F1（DdEe）種子獲得純合子(ddee)，最簡捷的方法是 A．種植→秋水仙素處理→純合子 B．種植→F2→選雙隱性性狀個體→純合子 C．種植→秋水仙素處理→花藥離體培養(yǎng)→純合子 D．種植→花藥離體培養(yǎng)→單倍體幼苗→秋水仙素處理→純合子 【答案】B 【解析】雜合子（DdEe）種子種植后，用秋水仙素處理得到的仍是雜合子，A錯誤；雜合子（DdEe）直接種植后用秋水仙素處理后，獲得的是DDddEEee，再進行花藥離體培養(yǎng)，方案不可取，C錯誤；F1（DdEe）自交可獲得四種表現(xiàn)型，因為表現(xiàn)型為雙隱性個體（ddee）的全為純合子，因此選擇出性狀符合要求的個體即可，故B可行；種植→花藥離體培養(yǎng)（DE、De、dE、de）→單倍體幼苗→用秋水仙素處理→純合子（DDEE、DDee、ddEE、ddee），可以從中選擇出ddee個體，故D可行，但是該方案與B選項的方案比較，比較復雜，B正確，D錯誤。 5．現(xiàn)有甲、乙兩種植物（均為二倍體純合子），其中甲種植物的光合作用能力高于乙種植物，但乙種植物很適宜在鹽堿地種植，相關性狀均由核基因控制。若要利用甲、乙兩種植物培育出高產(chǎn)、耐鹽堿的植株，最佳的方案是 A．利用植物體細胞雜交技術(shù)獲得目的植株 B．將乙種植物的耐鹽堿基因?qū)爰追N植物的卵細胞中，然后進行離體培養(yǎng) C．使兩種植物有性雜交獲得F1，再利用單倍體育種技術(shù)獲得目的植株 D．誘導兩種植物的花粉融合，并直接培育成幼苗 【答案】A 【解析】本題中的C選項最具干擾性。甲、乙兩種植物屬于兩個物種，這是要挖掘出來的隱含條件，它是排除C選項的突破口。單倍體植株弱小、高度不育，而B選項中將“卵細胞”離體培養(yǎng)，只能獲得單倍體植株。由于生殖隔離的存在，兩種植物很難通過有性雜交獲得F1，故C選項錯誤。D選項中由“花粉融合”后直接培育成的幼苗中不含同源染色體，后代不可育。 6．育種工作離不開相關的生物學知識，下圖為某育種過程的流程圖，則下列有關該育種過程所涉及的生物學原理的敘述恰當?shù)氖? A．過程②為減數(shù)分裂，涉及的遺傳學原理是基因突變和染色體變異 B．過程③為花藥離體培養(yǎng)，涉及的原理是植物體細胞具有全能性 C．過程④為染色體加倍，涉及的遺傳學原理是染色體變異和基因重組 D．該育種過程為單倍體育種，涉及的遺傳學原理主要是染色體變異和基因重組 【答案】D 7．某農(nóng)科所通過如下圖所示的育種過程培育出了高品質(zhì)的糯小麥。下列有關敘述正確的是 A．b過程需要通過自交來提高純合率 B．a(chǎn)過程中運用的遺傳學原理是基因重組 C．a(chǎn)過程需要使用秋水仙素作用于萌發(fā)的種子 D．b過程能提高突變率，從而可明顯縮短育種年限 【答案】A 【解析】b屬于雜交育種過程，能通過逐代自交提高純合率，A正確；a過程常用秋水仙素處理單倍體幼苗，使染色體數(shù)目加倍，其遺傳學原理是染色體變異，B錯誤；a過程需要用秋水仙素處理單倍體幼苗，因為yR是單倍體，高度不育，沒有種子，C錯誤；b屬于雜交育種過程，其遺傳學原理是基因重組，而不是基因突變，所以不能提高突變率，且雜交育種周期長，D錯誤。 8．已知小麥的高稈對矮稈為顯性、抗病對不抗病為顯性，分別由D、d和T、t控制，這兩對等位基因遵循自由組合定律?，F(xiàn)利用下圖所示兩種育種方法獲得抗倒伏抗病的植株，相關敘述錯誤的是 A．圖中②③④表示的基因組成分別為Dt、DDTT、ddTT B．兩種育種方法都是為了獲得ddTT，但所需時間不一樣 C．圖中兩種育種方法利用的遺傳學原理都是染色體變異 D．圖中⑥代表的含義是連續(xù)多代自交、選純的過程 【答案】C 9．如圖表示利用某種農(nóng)作物品種①和②培育出⑥的幾種方法，據(jù)圖分析錯誤的是 A．過程Ⅵ是用秋水仙素處理正在萌發(fā)的種子 B．培育品種⑥的最簡捷的途徑是Ⅰ→Ⅴ C．通過Ⅲ→Ⅵ過程育種的原理是染色體變異 D．通過Ⅱ→Ⅳ過程育種最不容易達到目的 【答案】A 【解析】⑤ab為單倍體，沒有種子，過程Ⅵ是用秋水仙素處理幼苗，A錯誤；Ⅰ→Ⅴ為雜交育種，培育品種⑥的最簡捷的途徑是雜交育種，B正確；Ⅲ→Ⅵ過程為單倍體育種，其育種的原理是染色體變異，C正確；Ⅱ→Ⅳ過程為誘變育種，最不容易達到目的，D正確。 10．下列有關育種的敘述正確的是 A．經(jīng)③產(chǎn)生④的過程，是基因中堿基數(shù)量發(fā)生了改變 B．經(jīng)③產(chǎn)生⑨的過程可以發(fā)生突變，但不發(fā)生基因重組 C．經(jīng)③產(chǎn)生⑧的過程，若獲得顯性純合子需多次測交 D．⑩植株體內(nèi)不是所有細胞都含有兩個染色體組 【答案】D 11．如圖所示，將二倍體植株①和②雜交得到③，再將③做進一步處理。對此分析錯誤的是 A．由⑤得到⑥的育種原理是基因重組 B．圖中秋水仙素的作用是使染色體數(shù)目加倍 C．若③的基因型是AaBbdd，則⑨的基因型可能是aBd D．③至④的過程中，所產(chǎn)生的變異都有利于生產(chǎn) 【答案】D 12．玉米(2N＝20)是重要的糧食作物之一。已知玉米的高稈、易倒伏(D)對矮稈、抗倒伏(d)為顯性，抗病(R)對易感病(r)為顯性，控制上述兩對性狀的基因分別位于兩對同源染色體上。為獲得純合矮稈抗病玉米植株，研究人員采用了下圖所示的方法。根據(jù)材料分析回答問題。 （1）過程④“航天育種”方法中主要的變異類型是_____。 （2）若過程①的F1自交3代，產(chǎn)生的F4中純合抗病植株占_________。 （3）過程②，若只考慮F1中分別位于n對同源染色體上的n對等位基因，則利用其花藥離體培育成的單倍體幼苗的基因型，在理論上應有_______種；若單倍體幼苗通過加倍后獲得M株玉米，通過篩選得到的矮稈抗病植株的基因型為_______，在理論上有_______株。 【答案】（1）基因突變 （2）7/16 （3）2n ddRR M/4 【解析】根據(jù)題意和圖示分析可知：①為雜交育種中對篩選植株連續(xù)自交；②是單倍體育種中選取花藥進行離體培養(yǎng)；③是植物組織培養(yǎng)，將植物離體細胞培養(yǎng)成植株；④是誘變育種。（1）過程④“航天育種”方法屬于誘變育種，其主要的變異類型是基因突變。（2）由題意知，F(xiàn)1的基因型是DdRr，自交3代，產(chǎn)生的F4中雜合子Rr占（1/2）3=1/8，則純合抗病植株RR占1/2（1-1/8）=7/16。（3）若只考慮F1中分別位于n對同源染色體上的n對等位基因，則其減數(shù)分裂后可產(chǎn)生2n種花藥。利用其花藥離體培育成的單倍體幼苗的基因型，在理論上應有2n種。由于F1的基因型為DdRr，其減數(shù)分裂后可產(chǎn)生DR、Dr、dR、dr四種花藥。所以若單倍體幼苗通過加倍后獲得M株玉米，通過篩選得到的矮稈抗病植株的基因型為ddRR，占M/4。 13．野生獼猴桃是一種多年生的富含VC的二倍體（2N＝58）小野果。下圖是某科研小組以大量的野生獼猴桃種子（aa）為實驗材料培育抗蟲獼猴桃無子新品種的過程，據(jù)圖回答： （1）各代號表示的育種類型中：①表示________，③表示________。 （2）③⑦過程用到的藥劑是________，原理是____________________________________。 （3）若④過程是自交，則產(chǎn)生的AAAA的概率是__________________。 （4）若⑤過程是雜交，產(chǎn)生的AAA植株，其體細胞含染色體數(shù)目是________，該植株所結(jié)果實無子的原因是____________________；AA植株和AAAA植株是否為同一個物種，并說明原因__________________。 （5）⑥過程中用到的工具酶是_______________________________________。AAA的細胞成功接受抗蟲基因B后，經(jīng)植物組織培養(yǎng)產(chǎn)生幼苗，移栽后長成AAAB的抗蟲新品種植株，這種變異屬于________。 【答案】（1）誘變育種 多倍體育種 （2）秋水仙素 抑制紡錘體的形成，使染色體數(shù)目加倍 （3）1/36 （4）87 減數(shù)分裂過程中聯(lián)會紊亂，不能產(chǎn)生可育（有效）的配子 不是，雜交后代不育 （5）限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶 基因重組 AA植株和AAAA植株雜交的后代AAA不育，因此二者之間存在生殖隔離，屬于不同的物種。（5）基因工程中需要使用的工具酶有限制酶和DNA連接酶；基因工程育種的原理是基因重組。 14．農(nóng)作物育種又稱品種改良，是指通過各種方法改變作物遺傳特性，培育優(yōu)良植物新品種的技術(shù)?，F(xiàn)有兩種純種玉米品種——高桿抗銹?。―DTT)和矮桿不抗銹病（ddtt)，如何利用現(xiàn)有的兩個玉米品種培育出新的矮桿抗銹病的玉米品種，研究人員提出了以下兩種育種方案，如下圖示。（注：D、d和T、t分別位于兩對不同的同源染色體上） 請分析回答下列問題： （1）育種方法Ⅰ的突出優(yōu)點是_________；方法Ⅱ依據(jù)的遺傳學原理主要是____________。 （2）圖中①和④的基因組成分別為________________和_______________； （3）(二）過程中，D和d的分離發(fā)生在__________________。（三）過程采用的方法稱為__________；(四）過程最常用的化學藥劑是______________。 （4）如果讓Fl按（五）、（六）過程連續(xù)自交，則⑥中符合生產(chǎn)要求并能穩(wěn)定遺傳的個體占_________。 【答案】（1）能明顯縮短育種年限 基因重組 （2）DT ddTT （3）減數(shù)第一次分裂（或減數(shù)第一次分裂后期） 花藥離體培養(yǎng) 秋水仙素 （4）1/2 而④是由②發(fā)育成的單倍體再經(jīng)染色體數(shù)目加倍后得到的，所以④的基因型為ddTT。（3）過程（二）表示減數(shù)分裂產(chǎn)生配子，D和d是等位基因，它們的分離發(fā)生在減數(shù)第一次分裂后期；過程（三）采用的是花藥離體培養(yǎng)法；過程（四）是人工誘導染色體數(shù)目加倍，最常用的化學藥劑是秋水仙素。（4）讓F1按（五）、（六）過程連續(xù)自交1代，產(chǎn)生的符合生產(chǎn)要求的抗倒伏抗銹病植株基因型為ddTT和ddTt，比例為1∶2，再自交1代，產(chǎn)生的符合生產(chǎn)要求的抗倒伏抗銹病植株ddTT占1/3+2/31/4=1/2。 15．中國是世界上最大的茄子生產(chǎn)國，為培養(yǎng)優(yōu)良品種，育種工作者應用了多種育種方法。請回答下列問題。 （1）茄子晚開花（A）對早開花（a）為顯性，果實顏色有深紫色（BB）、淡紫色（Bb）與白色（bb）之分，兩對基因自由組合。為培育早開花深紫色果實的茄子，選擇基因型為AABB與aabb的植株雜交，F(xiàn)1自交得到的F2中有________種表現(xiàn)型，其中早開花深紫色果實的植株所占比例為________。 （2）青枯病是茄子的主要病害，抗青枯?。═）對易感青枯?。╰）為顯性，基因T、t與控制開花期的基因A、a自由組合。若采用二倍體早開花、易感青枯病茄子（aatt）與四倍體晚開花、抗青枯病茄子（AAAATTTT）為育種材料，培育純合的二倍體早開花、抗青枯病茄子，則主要步驟如下： ①第一步，種植四倍體晚開花、抗青枯病茄子（AAAATTTT），取其花藥離體培養(yǎng)，獲得基因型為____________的子代。 ②第二步，以基因型為________的茄子作為親本雜交，得到F1（AaTt）。 ③第三步，請用遺傳圖解或文字簡要描述接下來的育種過程。 【答案】（1）6 1/16 （2）①AATT ②aatt與AATT ③遺傳圖解如圖 【解析】（1）由題意知，F(xiàn)1的基因型為AaBb，F(xiàn)1自交，F(xiàn)2中早開花深紫色果實（aaBB）所占的比例為1/41/4＝1/16，F(xiàn)2中有A_BB（晚開花深紫色）、A_Bb（晚開花淺紫色）、A_bb（晚開花白色）、aaBB（早開花深紫色）、aaBb（早開花淺紫色）、aabb（早開花白色）6種表現(xiàn)型。（2）為了培育出純合的二倍體早開花抗青枯病茄子（aaTT），可首先利用四倍體晚開花抗青枯病茄子（AAAATTTT）的花藥進行離體培養(yǎng)獲得基因型為AATT的單倍體植株，然后將其與二倍體早開花易感青枯病茄子（aatt）雜交得到基因型為AaTt的植株，即F1，然后可采用自交的方法，從F2中選取早開花抗青枯病茄子（aaT_）連續(xù)自交直至不發(fā)生性狀分離，獲得早開花抗青枯?。╝aTT）純合子；也可取AaTt植株的花藥進行離體培養(yǎng)，并用秋水仙素處理單倍體幼苗，最后篩選出純合的二倍體早開花抗青枯病茄子（aaTT）即可。 16．（2018天津卷，31）為獲得玉米多倍體植株，采用以下技術(shù)路線。據(jù)圖回答： （1）可用______________對圖中發(fā)芽的種子進行處理。 （2）篩選鑒定多倍體時，剪去幼苗根尖固定后，經(jīng)過解離、漂洗、染色、制片，觀察_____區(qū)的細胞。若裝片中的細胞均多層重疊，原因是__________________________。統(tǒng)計細胞周期各時期的細胞數(shù)和細胞染色體數(shù)。下表分別為幼苗I中的甲株和幼苗II中的乙株的統(tǒng)計結(jié)果。 幼苗 計數(shù)項目 細胞周期 間期前期中期后期末期 甲株 細胞數(shù) 細胞染色體數(shù) x1 x2 x3 x4 x5 / / y 2y / 乙株 細胞染色體數(shù) / / 2y 4y / 可以利用表中數(shù)值____________和_____________，比較甲株細胞周期中的間期與分裂期的時間長短。 （3）依表結(jié)果，繪出形成乙株的過程中，誘導處理使染色體數(shù)加倍的細胞周期及下一個細胞周期的染色體數(shù)變化曲線______。 【答案】（1）秋水仙素（或低溫） （2）分生　　解離不充分或壓片不充分　　x1　　x2+x3+x4+x5 （3）見下圖： 胞周期中的分裂期的時間長短。（3）秋水仙素誘導導致幼苗在有絲分裂前期不出現(xiàn)紡錘體，因此后期染色體加倍后細胞不會分裂為兩個子細胞，進而使細胞內(nèi)的染色體數(shù)目是誘導之前染色體數(shù)目的兩倍。再進行下一次細胞分裂時，按照加倍后的染色體數(shù)目進行正常的有絲分裂。因此誘導處理使染色體數(shù) 加倍的細胞周期及下一個細胞周期的染色體數(shù)變化曲線如圖所示： 。 17．（2017江蘇卷27）研究人員在柑橘中發(fā)現(xiàn)一棵具有明顯早熟特性的變異株，決定以此為基礎培育早熟柑橘新品種。請回答下列問題： （1）要判斷該變異株的育種價值，首先要確定它的_______________物質(zhì)是否發(fā)生了變化。 （2）在選擇育種方法時，需要判斷該變異株的變異類型。如果變異株是個別基因的突變體，則可采用育種方法①，使早熟基因逐漸_______________，培育成新品種1。為了加快這一進程，還可以采集變異株的_______________進行處理，獲得高度純合的后代，選育成新品種2，這種方法稱為_______________育種。 （3）如果該早熟植株屬于染色體組變異株，可以推測該變異株減數(shù)分裂中染色體有多種聯(lián)會方式，由此造成不規(guī)則的_______________，產(chǎn)生染色體數(shù)目不等、生活力很低的______________，因而得不到足量的種子。即使得到少量后代，早熟性狀也很難穩(wěn)定遺傳。這種情況下，可考慮選擇育種方法③，其不足之處是需要不斷制備_______________，成本較高。 （4）新品種1與新品種3均具有早熟性狀，但其他性狀有差異，這是因為新品種1選育過程中基因發(fā)生了多次_______________，產(chǎn)生的多種基因型中只有一部分在選育過程中保留下來。 【答案】（1）遺傳 （2）純合 花藥 單倍體 （3）染色體分離 配子 組培苗 （4）重組 【解析】（1）具有育種價值的變異屬于可遺傳變異，需先確定遺傳物質(zhì)是否發(fā)生了變化。（2）變異株是個別基因的突變體，則利用雜交育種，通過連續(xù)自交、選育，使早熟基因逐漸純合，培育成新品種。加快育種進程，縮短育種年限，則采用單倍體育種，即采集變異株的花藥進行處理，獲得單倍體，然后用秋水仙素處理單倍體幼苗，誘導染色體數(shù)目加倍，獲得純合子。（3）染色體組變異株中染色體組發(fā)生了變化，則減數(shù)分裂中染色體有多種聯(lián)會方式，染色體分離時不規(guī)則，就會形成染色體數(shù)目不等、生活力很低的配子，結(jié)果不能完成受精作用，得不到足量的種子。育種③是植物組織培養(yǎng)，需不斷制備組培苗，成本較高。（4）新品種1的形成是通過雜交育種培育形成，屬于有性生殖，是基因重組的結(jié)果，新品種3是植物組織培養(yǎng)的結(jié)果，屬于無性繁殖，基因沒有重組，所以前者產(chǎn)生的多種基因型中只有一部分保留下來，后者全部保留下來。 【考點定位】生物變異，雜交育種，單倍體育種，植物組織培養(yǎng)。 【名師點睛】本題主要考查生物變異和育種的相關知識，要求學生理解可遺傳變異的含義，理解雜交育種和單倍體育種的過程。 18．（2017北京卷30）玉米（2n=20）是我國栽培面積最大的作物，近年來常用的一種單倍體育種技術(shù)使玉米新品種選育更加高效。 （1）單倍體玉米體細胞的染色體數(shù)為_______，因此在____分裂過程中染色體無法聯(lián)會，導致配子中無完整的______。 （2）研究者發(fā)現(xiàn)一種玉米突變體（S），用S的花粉給普通玉米授粉，會結(jié)出一定比例的單倍體籽粒（胚是單倍體；胚乳與二倍體籽粒胚乳相同，是含有一整套精子染色體的三倍體。見圖1） ①根據(jù)親本中某基因的差異，通過PCR擴增以確定單倍體胚的來源，結(jié)果見圖2。 從圖2結(jié)果可以推測單倍體的胚是由___發(fā)育而來。 ②玉米籽粒顏色由A、a與R、r兩對獨立遺傳的基因控制，A、R同時存在時籽粒為紫色，缺少A或R時籽粒為白色。紫粒玉米與白粒玉米雜交，結(jié)出的籽粒中紫∶白=3∶5，出現(xiàn)性狀分離的原因是_______。推測白粒親本的基因型是_______。 ③將玉米籽粒顏色作為標記性狀，用于篩選S與普通玉米雜交后代中的單倍體，過程如下 請根據(jù)F1籽粒顏色區(qū)分單倍體和二倍體籽粒并寫出與表型相應的基因型_______。 （3）現(xiàn)有高產(chǎn)抗病白粒玉米純合子（G）、抗旱抗倒伏白粒玉米純合子（H），欲培育出高產(chǎn)抗病抗旱抗倒伏的品種。結(jié)合（2）③中的育種材料與方法，育種流程應為：______；將得到的單倍體進行染色體加倍以獲得純合子；選出具有優(yōu)良性狀的個體。 【答案】（1）10 減數(shù) 染色體組 （2）①卵細胞 ②紫粒親本是雜合子 aaRr/Aarr ③單倍體籽粒胚的表現(xiàn)型為白色，基因型為ar；二倍體籽粒胚的表現(xiàn)型為紫色，基因型為AaRr；二者籽粒胚乳的表現(xiàn)型為紫色，基因型為AaaRrr。 （3）用G和H雜交，將所得F1為母本與S雜交；根據(jù)籽粒顏色挑出單倍體 體籽粒的顏色應為紫色，基因型為AaRr；單倍體籽粒由母本的配子發(fā)育而來，所以其基因型為ar。胚乳都是由一個精子（基因組成AARR）和兩個極核（基因組成都為ar）結(jié)合后發(fā)育而來，基因型為AaaRrr。（3）按照（2）③中的方法，可將G和H雜交，得到F1，再以F1為母本授以突變體S的花粉，根據(jù)籽粒顏色挑出單倍體；將得到的單倍體進行染色體加倍以獲得純合子；選出具有優(yōu)良性狀的個體。 【考點定位】遺傳規(guī)律，育種，PCR 【名師點睛】遺傳學中，常用數(shù)學的方法對實驗結(jié)果進行分析，本題中，“3/8=3/41/2”這個數(shù)學變化是解答該題（2）②小題的突破口。 19．（2017天津卷9）玉米自交系（遺傳穩(wěn)定的育種材料）B具有高產(chǎn)、抗病等優(yōu)良性質(zhì)，但難以直接培育成轉(zhuǎn)基因植株，為使其獲得抗除草劑性狀，需依次進行步驟I、II試驗。 Ⅰ．獲得抗除草劑轉(zhuǎn)基因玉米自交系A，技術(shù)路線如下圖。 （1）為防止酶切產(chǎn)物自身環(huán)化，構(gòu)建表達載體需用2種限制酶，選擇的原則是______（單選）。 ①Ti質(zhì)粒內(nèi)，每種限制酶只有一個切割位點 ②G基因編碼蛋白質(zhì)的序列中，每種限制酶只有一個切割位點 ③酶切后，G基因形成的兩個黏性末端序列不相同 ④酶切后，Ti質(zhì)粒形成的兩個黏性末端序列相同 A．①③ B．①④ C．②③ D．②④ （2）下表是4種玉米自交系幼胚組織培養(yǎng)不同階段的結(jié)果。據(jù)表可知，細胞脫分化時使用的激素是_______________，自交系_______________的幼胚最適合培養(yǎng)成愈傷組織作為轉(zhuǎn)化受體。 （3）農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化愈傷組織時，T-DNA攜帶插入其內(nèi)的片段轉(zhuǎn)移到受體細胞。篩選轉(zhuǎn)化的愈傷組織，需使用含_____________________的選擇培養(yǎng)基。 （4）轉(zhuǎn)化過程中，愈傷組織表面常殘留農(nóng)桿菌，導致未轉(zhuǎn)化愈傷組織也可能在選擇培養(yǎng)基上生長。含有內(nèi)含子的報告基因只能在真核生物中正確表達，其產(chǎn)物能催化無色物質(zhì)K呈現(xiàn)藍色。用K分別處理以下愈傷組織，出現(xiàn)藍色的是_______________（多選）。 A．無農(nóng)桿菌附著的未轉(zhuǎn)化愈傷組織 B．無農(nóng)桿菌附著的轉(zhuǎn)化愈傷組織 C．農(nóng)桿菌附著的未轉(zhuǎn)化愈傷組織 D．農(nóng)桿菌附著的轉(zhuǎn)化愈傷組織 （5）組織培養(yǎng)獲得的轉(zhuǎn)基因植株（核DNA中僅插入一個G基因）進行自交，在子代含G基因的植株中，純合子占_____________。繼續(xù)篩選，最終選育出抗除草劑純合自交系A。 II．通過回交使自交系B獲得抗除草劑性狀 （6）抗除草劑自交系A（GG）與自交系B雜交產(chǎn)生F1，然后進行多輪回交（下圖）。自交系B作為親本多次回交的目的是使后代______________。 （7）假設子代生活力一致，請計算上圖育種過程F1、H1、H2、H3各代中含G基因植株的比例，并在圖1中畫出對應的折線圖。若回交后每代不進行鑒定篩選，直接回交，請在圖2中畫出相應的折線圖。 （8）下表是鑒定含G基因植株的4種方法。請預測同一后代群體中，4種方法檢出的含G基因植株的比例，從小到大依次是________。 方法 檢測對象 檢測目標 檢出的含G基因植株的比例 PCR擴增 基因組DNA G基因 x1 分子雜交 總mRNA G基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物 x2 抗原-抗體雜交 總蛋白質(zhì) G基因編碼的蛋白質(zhì) x3 噴灑除草劑 幼苗 抗除草劑幼苗 x4 對Hn繼續(xù)篩選，最終選育出高產(chǎn)、抗病、抗除草劑等優(yōu)良性狀的玉米自交系。 【答案】（1）A （2）2，4-D 乙 （3）除草劑 （4）BD （5）1/3 （6）積累越來越多自交系B的遺傳物質(zhì)/優(yōu)良性狀 （7）如圖 （8）X4，X3，X2，X1 故最適合培養(yǎng)成愈傷組織作為轉(zhuǎn)化受體。（3）試驗的目的是獲得抗除草劑轉(zhuǎn)基因玉米自交系A，則篩選轉(zhuǎn)化的愈傷組織，需使用含除草劑的選擇培養(yǎng)基。（4）含有內(nèi)含子的報告基因位于農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒的T-DNA中，無農(nóng)桿菌附著的未轉(zhuǎn)化愈傷組織不含內(nèi)含子的報告基因，不會出現(xiàn)藍色；不論是否有無農(nóng)桿菌附著，轉(zhuǎn)化愈傷組織中都含有Ti質(zhì)粒，含內(nèi)含子的報告基因，會出現(xiàn)藍色；農(nóng)桿菌附著的未轉(zhuǎn)化愈傷組織，含內(nèi)含子的報告基因位于農(nóng)桿菌中，農(nóng)桿菌屬于原核生物，其中的報告基因不能正確表達，不會出現(xiàn)藍色。故選BD。（5）由于轉(zhuǎn)基因植株的核DNA中僅插入一個G基因，設其基因型為GO，則其自交后代含G基因的植株基因型為GG或GO，比例為1∶2，純合子占1/3。（6）回交是指雜交后代與自交系B雜交，會使后代積累越來越多自交系B的遺傳物質(zhì)/優(yōu)良性狀。（7）自交系B不含抗除草劑基因，設基因型為OO，則自交系A（GG）與之雜交得F1，基因型為GO，都含有G基因，再與自交系B（OO）回交得H1，基因型為GO和OO，比例為1∶1，含有G基因的植株占1/2，篩選去除基因型為OO的植株后，剩余的都是基因型為GO的植株，再回交，則與H1結(jié)果相同，含有G基因的植株占1/2。若不篩選，則1/2GO、1/2OO植株回交得H2，基因型為1/4GO、3/4OO，含有G基因的植株占1/4；1/4GO、3/4OO植株回交得H3，基因型為1/8GO、7/8OO，含有G基因的植株占1/8。（8）G基因?qū)胧荏w細胞后，不一定轉(zhuǎn)錄形成mRNA，轉(zhuǎn)錄形成的mRNA不一定翻譯形成相應的蛋白質(zhì)，翻譯形成的相應的蛋白質(zhì)，不一定表現(xiàn)出抗除草劑性狀，所以檢測出的含G基因植株的比例，由小到大依次是X4，X3，X2，X1。 【考點定位】基因工程，植物組織培養(yǎng)，分離定律 【名師點睛】本題主要考查基因工程和分離定律的相關知識。對于基因工程，要求考生理解雙酶切的目的，同時理解農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。對于連續(xù)自交并篩選，要求考生根據(jù)分離定律寫出連續(xù)四代個體的基因型及比例，難度比較大。 20．（2015浙江卷9）某自花且閉花授粉植物，抗病性和莖的高度是獨立遺傳的性狀。抗病和感病由基因R和r控制，抗病為顯性；莖的高度由兩對獨立遺傳的基因（D、d，E、e）控制，同時含有D和E表現(xiàn)為矮莖，只含有D或E表現(xiàn)為中莖，其他表現(xiàn)為高莖?，F(xiàn)有感病矮莖和抗病高莖兩品種的純合種子，欲培育純合的抗病矮莖品種。 請回答： （1）自然狀態(tài)下該植物一般都是_______合子。 （2）若采用誘變育種，在γ射線處理時，需要處理大量種子，其原因是基因突變具有______和有害性這三個特點。 （3）若采用雜交育種，可通過將上述兩個親本雜交，在F2等分離世代中_____抗病矮莖個體，再經(jīng)連續(xù)自交等_____手段，最后得到穩(wěn)定遺傳的抗病矮莖品種。據(jù)此推測，一般情況下，控制性狀的基因數(shù)越多，其育種過程所需的_____。若只考慮莖的高度，親本雜交所得的F1在自然狀態(tài)下繁殖，則理論上，F(xiàn)2的表現(xiàn)型及比例為_______。 （4）若采用單倍體育種，該過程涉及的原理有____。請用遺傳圖解表示其過程（說明：選育結(jié)果只需寫出所選育品種的基因型、 表現(xiàn)型及其比例）。 【答案】（1）純 （2）多方向性、稀有性 （3）選擇 純合化 年限越長 矮莖∶中莖∶高莖＝9∶6∶1 （4）基因重組和染色體畸變 遺傳圖解如下：