2019-2020年高考生物 第三單元 第3講 從雜交育種到基因工程 新人教版必修2.doc

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2019-2020年高考生物 第三單元 第3講 從雜交育種到基因工程 新人教版必修2 xx備考最新考綱 1．生物變異在育種上的應用(Ⅱ)?！?.轉(zhuǎn)基因食品的安全(Ⅰ)。 考點1　幾種常見育種方式的比較(5年21考)　 (xx四川卷、江蘇卷、天津卷、浙江卷，xx天津卷，xx四川卷、福建卷……) 雜交育種 誘變育種 單倍體育種 多倍體育種 基因工程育種 原理 基因重組 基因突變 染色體變異 染色體變異 基因重組 常用 方式 ①選育純種：雜交―→自交―→選優(yōu)―→自交 ②選育雜種：雜交―→雜交種 輻射誘變、激光誘變、空間誘變 花藥離體培養(yǎng)，然后再使染色體數(shù)目加倍 秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗 轉(zhuǎn)基因(DNA重組)技術將目的基因?qū)肷矬w內(nèi)，培育新品種 育種 程序 　 　 甲品種乙品種 ↓ F1 ↓ F2  性狀穩(wěn)定遺傳的新品種 生物 多種變異 新品種 取相關植株花粉 花藥離 體培養(yǎng) 單倍體幼苗 若干植株 新品種　 正常幼苗 染色體數(shù)目加倍 新品種 目的基因＋運載體 重組DNA分子 導入 受體細胞 培育 轉(zhuǎn)基因生物 優(yōu)點 ①使位于不同個體的優(yōu)良性狀集中到一個個體上 ②操作簡便 可以提高變異的頻率、加速育種進程且大幅度地改良某些性狀 ①明顯縮短育種年限 ②所得品種為純合子 器官巨大，提高產(chǎn)量和營養(yǎng)成分 打破物種界限，定向改變生物的性狀 缺點 ①育種時間長 ②不能克服遠緣雜交不親和的障礙 有利變異少，需大量處理實驗材料(有很大盲目性) 技術復雜且需與雜交育種配合 只適用于植物，發(fā)育延遲，結(jié)實率低 有可能引發(fā)生態(tài)危機 應用 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 高產(chǎn)青霉菌 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 三倍體無子西瓜、八倍體小黑麥 轉(zhuǎn)基因“向日葵豆”、轉(zhuǎn)基因抗蟲棉 拓展提升 1．誘變育種與雜交育種相比，前者能產(chǎn)生前所未有的新基因，創(chuàng)造變異新類型；后者不能產(chǎn)生新基因，只是實現(xiàn)原有基因的重新組合。 2．在所有育種方法中，最簡捷、常規(guī)的育種方法——雜交育種。 3．根據(jù)不同育種需求選擇不同的育種方法。 (1)將兩親本的兩個不同優(yōu)良性狀集中于同一生物體上，可利用雜交育種，亦可利用單倍體育種。 (2)要求快速育種，則運用單倍體育種。 (3)要求大幅度改良某一品種，使之出現(xiàn)前所未有的性狀，可利用誘變育種和雜交育種相結(jié)合的方法。 (4)要求提高品種產(chǎn)量，提高營養(yǎng)物質(zhì)含量，可運用多倍體育種。 4．隨著我國航天技術的日趨成熟，太空育種正在興起，有兩個優(yōu)勢：①太空失重、真空狀態(tài)，將很多在地球重力場中無法完成的育種實驗變?yōu)槿菀讓崿F(xiàn)的現(xiàn)實；②太空高輻射環(huán)境為動、植物、微生物發(fā)生基因突變提供良好條件！ 思維激活 1．判斷正誤 (1)太空育種能按人的意愿定向產(chǎn)生優(yōu)良性狀(　　)。 (2)雜交育種的范圍只能在有性生殖的植物中(　　)。 (3)誘變育種的優(yōu)點之一是需大量處理實驗材料(　　)。 (4)誘變育種時突變的個體中有害個體多于有利個體(　　)。 (5)雜交育種和誘變育種都能產(chǎn)生前所未有的新基因，創(chuàng)造變異新類型(　　)。 (6)雜合子品種的種子只能種一年，需要年年制種 (　　)。 答案　(1)　(2)　(3)　 提示　此特點為缺點，不是優(yōu)點?！?4)√　(5)　(6)√ 2．思考感悟 (1)雜交育種與雜種優(yōu)勢是一回事嗎？ (2)誘變育種與雜交育種相比，最大的區(qū)別是什么？ 提示　(1)不是。兩者都是將兩個品種中的優(yōu)良性狀集中到一個親本上，但雜交育種培育成能穩(wěn)定遺傳的純合子，雜種優(yōu)勢主要是利用雜種F1的優(yōu)良性狀，并不要求遺傳學上的穩(wěn)定。(2)二者最大的區(qū)別在于誘變育種能創(chuàng)造出新基因。 　考查生物變異在育種上的應用 1．(xx四川理綜，5)大豆植株的體細胞含40條染色體。用放射性60Co處理大豆種子后，篩選出一株抗花葉病的植株X，取其花粉經(jīng)離體培養(yǎng)得到若干單倍體植株，其中抗病植株占50%。下列敘述正確的是(　　)。 A．用花粉離體培養(yǎng)獲得的抗病植株，其細胞仍具有全能性 B．單倍體植株的細胞在有絲分裂后期，共含有20條染色體 C．植株X連續(xù)自交若干代，純合抗病植株的比例逐代降低 D．放射性60Co誘發(fā)的基因突變，可以決定大豆的進化方向 解析　單倍體植株體細胞仍具全能性，故A正確；單倍體植株的細胞中有20條染色體，在有絲分裂后期染色體加倍，應含40條染色體；雜合子連續(xù)自交，其純合度提升；基因突變可為生物進化提供原材料，不能決定生物進化方向；生物進化方向取決于“自然選擇”，故B、C、D選項所述不正確。 答案　A 2．(xx江蘇卷改編)現(xiàn)有小麥種質(zhì)資源包括：①高產(chǎn)、感??；②低產(chǎn)、抗??；③高產(chǎn)、晚熟等品種。為滿足不同地區(qū)及不同環(huán)境條件下的栽培需求，育種專家要培育3類品種：a.高產(chǎn)、抗??；b.高產(chǎn)、早熟；c.高產(chǎn)、抗旱。下述育種方法可行的是(　　)。 (1)利用①、③品種間雜交篩選獲得a (2)對品種③進行染色體加倍處理篩選獲得b (3)a、b和c的培育均可采用誘變育種方法 (4)用轉(zhuǎn)基因技術將外源抗旱基因?qū)擘壑蝎@得c A．(1)(2) B．(2)(3) C．(3)(4) D．(1)(4) 解析　欲獲得高產(chǎn)、抗病品種，應利用①和②進行品種間雜交篩選，(1)錯誤；欲獲得高產(chǎn)、早熟品種，則應對③進行誘變育種，(2)錯誤；誘變育種可以產(chǎn)生新基因，因此a、b、c都可以通過誘變育種獲得，(3)正確；基因工程可定向改變生物性狀，要獲得高產(chǎn)、抗旱品種，可通過基因工程轉(zhuǎn)入抗旱基因?qū)崿F(xiàn)，(4)正確。 答案　C 題后反思 (1)雜交育種選育的時間是從F2代開始，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)誘變育種大幅度改良生物性狀，這是優(yōu)點；能提高突變率，但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遠多于有利，因而需要大量處理材料，工作量大，能否產(chǎn)生有價值的變異類型，不以人的意志為轉(zhuǎn)移，目的性差。 [對點強化] 1．(xx襄陽調(diào)研)下列關于育種方法的敘述正確的是(　　)。 A．用雜交的方法進行育種，往往從F1自交后代中可篩選出符合人類需要的優(yōu)良品種 B．用輻射的方法進行誘變育種，誘變后的植株一定比誘變前的植株具備更多優(yōu)良性狀 C．用基因型為DdTt的植株進行單倍體育種，所育的新品種自交后代中約有為純合子 D．用基因型為DdTt的植株進行多倍體育種，所育的新品種和原品種雜交一定能產(chǎn)生可育后代 解析　誘變育種的生物學原理為基因突變，基因突變具有多害少利和不定向的特點，故誘變后的植株不一定比誘變前的植株具備更多優(yōu)良性狀，故B錯誤。用基因型為DdTt的植株進行單倍體育種，產(chǎn)生的新品種全為純合子，其自交后代也全為純合子，故C錯誤。二倍體植株染色體加倍后成為四倍體植株，四倍體植株和原二倍體植株雜交得到的三倍體植株是高度不育的，故D錯誤。 答案　A 2．(經(jīng)典題)下面為6種不同的育種方法。 據(jù)圖回答下列問題。 (1)圖中A至D方向所示的途徑表示________育種方式，這種方法屬常規(guī)育種，一般從F2代開始選種，這是因為__________________。A―→B―→C的途徑表示________育種方式，這兩種育種方式中后者的優(yōu)越性主要表現(xiàn)在________________________________________________________________。 (2)B常用的方法為______________。 (3)E方法所用的原理是____________，所用的方法如____________、________________________。育種時所需處理的種子應是萌動的(而非休眠的)種子，原因是_______________________。 (4)C、F過程最常用的藥劑是____________，其作用的原理是__________________________________________________________________。 (5)由G到H過程中涉及的生物技術有__________________________________和______________。 (6)K―→L―→M這種育種方法的優(yōu)越性表現(xiàn)在__________________________ __________________________________________________________________。 答案　(1)雜交　從F2代開始發(fā)生性狀分離　單倍體　明顯縮短育種年限　(2)花藥離體培養(yǎng)　(3)基因突變　X射線、紫外線、激光　亞硝酸、硫酸二乙酯、秋水仙素(理化因素需各說出一項)　種子萌動后進行細胞分裂，DNA在復制過程中可能由于某種因素的影響發(fā)生基因突變　(4)秋水仙素　在細胞分裂時，抑制紡錘體形成，引起染色體數(shù)目加倍　(5)基因工程(或DNA拼接技術或DNA重組技術或轉(zhuǎn)基因技術)　植物組織培養(yǎng)　(6)克服了遠緣雜交不親和的障礙，大大擴展了可用于雜交的親本組合范圍 考點2　基因工程的操作工具及基本步驟(5年34考)　 (xx新課標卷Ⅰ、Ⅱ，廣東卷、浙江卷、福建卷、天津卷、山東卷，xx新課標卷、浙江卷、福建卷……) 一、概念 又叫基因拼接技術或DNA重組技術。通俗地說，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細胞里，定向地改造生物的遺傳性狀。 二、操作工具 1．基因的“剪刀”——限制性核酸內(nèi)切酶(簡稱限制酶) (1)分布：主要在微生物體內(nèi)。 (2)特性：一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切點上切割DNA分子。 (3)實例：EcoR Ⅰ限制酶能專一識別GAATTC序列，并在G和A之間將這段序列切開。 (4)切割結(jié)果：產(chǎn)生兩個帶有黏性末端的DNA片段。 (5)作用：基因工程中重要的切割工具。在微生物體內(nèi)能將外來的DNA切斷，對自己的DNA無損害。 2．基因的“針線”——DNA連接酶 (1)催化對象：兩個具有相同黏性末端的DNA片段。 (2)催化位置：脫氧核糖與磷酸之間的缺口。 (3)催化結(jié)果：形成重組DNA。 3．常用的運載體——質(zhì)粒 (1)本質(zhì)：小型環(huán)狀DNA分子 (2)作用 (3)條件 三、操作步驟 將目的基因?qū)胧荏w細胞：主要是借鑒細菌或病毒侵染細胞的方法 　 特別提醒 (1)微生物常被用做受體細胞的原因是其具有繁殖快、代謝快、目的基因產(chǎn)物多的特點。(2)動物受體細胞一般選用受精卵，植物受體細胞可以是體細胞，但需與植物組織培養(yǎng)技術相結(jié)合。 四、應用 1．作物育種：利用基因工程的方法，獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)作物，培育出具有各種抗逆性的作物新品種，如抗蟲棉等。 2．藥物研制：利用基因工程的方法，培育轉(zhuǎn)基因生物，利用轉(zhuǎn)基因生物生產(chǎn)出各種高質(zhì)量、低成本的藥品，如胰島素、 干擾素、乙肝疫苗等。 3．環(huán)境保護：如利用轉(zhuǎn)基因細菌降解有毒有害的化合物，吸收環(huán)境中的重金屬，分解泄漏的石油，處理工業(yè)廢水等。 思維激活 (1)DNA連接酶和DNA聚合酶有何不同？ (2)運載體和細胞膜上的載體相同嗎？ 提示　(1)DNA連接酶是修復愈合DNA片段間單鏈上的缺口，使之形成磷酸二酯鍵。DNA聚合酶是DNA分子復制時，按模板鏈的要求，逐個把脫氧核苷酸連接起來，形成DNA的子鏈。 (2)不同。①運載體是將外源基因?qū)胧荏w細胞的專門運輸工具，常用的運載體有質(zhì)粒、動植物病毒、噬菌體等。 ②位于細胞膜上的載體是蛋白質(zhì)，與控制物質(zhì)進出細胞有關系。 　考查雜交育種與基因工程育種 (xx浙江理綜，32)在玉米中，控制某種除草劑抗性(簡稱抗性，T)與除草劑敏感(簡稱非抗，t)、非糯性(G)與糯性(g)的基因分別位于兩對同源染色體上。有人以純合的非抗非糯性玉米(甲)為材料，經(jīng)過EMS誘變處理獲得抗性非糯性個體(乙)；甲的花粉經(jīng)EMS誘變處理并培養(yǎng)等，獲得可育的非抗糯性個體(丙)。 請回答： (1)獲得丙的過程中，運用了誘變育種和______________育種技術。 (2)若要培育抗性糯性的新品種，采用乙與丙雜交，F(xiàn)1只出現(xiàn)抗性非糯性和非抗非糯性的個體；從F1中選擇表現(xiàn)型為______________的個體自交，F(xiàn)2中有抗性糯性個體，其比例是__________。 (3)采用自交法鑒定F2中抗性糯性個體是否為純合子。若自交后代中沒有表現(xiàn)型為____________的個體，則被鑒定個體為純合子；反之則為雜合子。請用遺傳圖解表示雜合子的鑒定過程。 (4)擬采用轉(zhuǎn)基因技術改良上述抗性糯性玉米的抗蟲性。通常從其它物種獲得________，將其和農(nóng)桿菌的________用合適的限制性核酸內(nèi)切酶分別切割，然后借助________連接，形成重組DNA分子，再轉(zhuǎn)移到該玉米的培養(yǎng)細胞中，經(jīng)篩選和培養(yǎng)等獲得轉(zhuǎn)基因抗蟲植株。 解析　(1)甲ttGG產(chǎn)生的花粉為tG，在EMS在誘變下通過花藥離體培養(yǎng)獲得單倍體tg，再由單倍體tg獲得可育的丙非抗糯性ttgg，需要秋水仙素處理使染色體加倍，這個過程屬于單倍體育種。(2)甲ttGG通過誘變產(chǎn)生乙TtGG，乙和丙ttgg雜交，可以獲得TtGg和ttGg，從中選出表現(xiàn)型為抗性非糯性TtGg的個體自交，F(xiàn)2中有抗性糯性T__gg的個體，其比例為。(3)采用自交法，純合子不會發(fā)生性狀分離，雜合子出現(xiàn)性狀分離。F2中抗性糯性T__gg的個體有可能為TTgg，其自交結(jié)果不會出現(xiàn)性狀分離。如果出現(xiàn)性狀分離且抗性糯性∶非抗糯性＝3∶1則為雜合子Ttgg。(4)轉(zhuǎn)基因技術的第一步是獲取目的基因，可以從其它生物直接獲取抗蟲基因，用同一種限制性核酸內(nèi)切酶分別切割目的基因和質(zhì)粒，然后在DNA連接酶的作用下將其拼接到載體質(zhì)粒上構(gòu)建基因表達載體(農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法中是將目的基因插入Ti質(zhì)粒的T—DNA中)，然后通過農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法導入到受體細胞玉米細胞中，通過組織培養(yǎng)獲得抗蟲植株，最后鑒定和篩選。 答案　(1)單倍體　(2)抗性非糯性　　(3)非抗糯性　如圖 抗性糯性∶非抗糯性＝3∶1 (4)抗蟲基因(或目的基因)　Ti質(zhì)?！NA連接酶 [對點強化] 1．下列關于基因工程及轉(zhuǎn)基因食品的安全性的敘述，正確的是(　　)。 A．基因工程經(jīng)常以抗生素抗性基因作為目的基因 B．通過轉(zhuǎn)基因技術可獲得抗蟲糧食作物，從而增加糧食產(chǎn)量，減少農(nóng)藥使用 C．通常用一種限制性核酸內(nèi)切酶處理含目的基因的DNA，用另一種限制性核酸內(nèi)切酶處理運載體DNA D．若轉(zhuǎn)入甘蔗中的外源基因來源于自然界，則生產(chǎn)出來的甘蔗不存在安全性問題 解析　基因工程常以抗生素抗性基因作為標記基因；在基因工程的實驗操作中一定要注意用同一種限制性核酸內(nèi)切酶來處理含目的基因的DNA和運載體DNA，使它們產(chǎn)生相同的黏性末端；若轉(zhuǎn)基因甘蔗中的外源基因來源于自然界，則仍可能存在食品安全、環(huán)境安全等安全性問題。 答案　B 2．(xx西城區(qū)質(zhì)檢)我們?nèi)粘３缘拇竺字需F含量極低，科研人員通過基因工程等技術，培育出了鐵含量比普通大米高60%的轉(zhuǎn)基因水稻，改良了稻米的營養(yǎng)品質(zhì)。下圖為培育轉(zhuǎn)基因水稻過程示意圖，請分析回答有關問題。 (1)鐵結(jié)合蛋白基因來自菜豆，且基因的脫氧核苷酸序列已知，可以用________法獲得此目的基因或用________擴增目的基因。 (2)構(gòu)建重組Ti質(zhì)粒時，通常要用________分別切割________。將重組Ti質(zhì)粒轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌時，可以用________處理農(nóng)桿菌，使重組Ti質(zhì)粒易于導入。 (3)將含有重組Ti質(zhì)粒的農(nóng)桿菌與水稻愈傷組織共同培養(yǎng)時，通過培養(yǎng)基2的篩選培養(yǎng)，可以獲得________；培養(yǎng)基3與培養(yǎng)基2的區(qū)別是________。檢測培育轉(zhuǎn)基因水稻的目的是否達到，需要檢測轉(zhuǎn)基因水稻________。 (4)為研究外源基因的遺傳方式，將T0代植株上收獲的種子種植成T1代株系，檢測各單株的潮霉素抗性。在檢測的多數(shù)T1代株系內(nèi)，抗潮霉素植株與潮霉素敏感植株的比例為3∶1，此結(jié)果說明外源基因的遺傳符合________。有少數(shù)T1代株系的所有植株都表現(xiàn)為對潮霉素敏感，但其體內(nèi)能檢測到鐵結(jié)合蛋白基因，造成這一結(jié)果最可能的原因是______________________________ __________________________________________。 解析　對脫氧核苷酸序列已知的基因可以用化學合成法得到，或用PCR技術擴增。用來切割目的基因和質(zhì)粒的是限制性核酸內(nèi)切酶。將目的基因?qū)爰毦鷷r，需要用CaCl2處理使細菌處于感受態(tài)，便于目的基因?qū)?。將含有重組Ti質(zhì)粒的農(nóng)桿菌與水稻愈傷組織共同培養(yǎng)時，通過培養(yǎng)基2的篩選培養(yǎng)，可獲得含重組質(zhì)粒的愈傷組織；培養(yǎng)基3的作用是誘導愈傷組織再分化，所以與培養(yǎng)基2的區(qū)別是生長素和細胞分裂素的比例不同。檢測培育轉(zhuǎn)基因水稻的目的基因(鐵結(jié)合蛋白基因)是否表達，需要檢測轉(zhuǎn)基因水稻種子中鐵的含量。潮霉素抗性植株的后代出現(xiàn)抗潮霉素植株與潮霉素敏感植株的比例為3∶1，說明其遺傳符合孟德爾的基因分離定律。若轉(zhuǎn)基因植株中檢測到鐵結(jié)合蛋白基因，卻對潮霉素敏感，可能是潮霉素抗性其因沒表達或丟失。 答案　(1)化學合成(從基因文庫中獲取)　PCR　(2)(同種)限制性核酸內(nèi)切酶　含目的基因的DNA片段和質(zhì)粒 CaCl2　(3)含有重組質(zhì)粒(有潮霉素抗性)的愈傷組織　生長素和細胞分裂素的比例不同　(成熟)種子中鐵含量 (4)基因分離定律　潮霉素抗性基因沒有表達(或“潮霉素抗性基因丟失”) 1．(xx海南單科，25)已知小麥無芒(A)與有芒(a)為一對相對性狀，用適宜的誘變方式處理花藥可導致基因突變。為了確定基因A是否突變?yōu)榛騛，有人設計了以下4個雜交組合，雜交前對每個組合中父本的花藥進行誘變處理，然后與未經(jīng)處理的母本進行雜交。若要通過對雜交子一代表現(xiàn)型的分析來確定該基因是否發(fā)生突變，則最佳的雜交組合是 (　　)。 A. ♂無芒♀有芒( ♂AA♀aa) B. ♂無芒♀有芒( ♂Aa♀aa) C. ♂無芒♀無芒( ♂Aa♀Aa) D. ♂無芒♀無芒( ♂AA♀Aa) 解析　本題考查育種原理及其應用的知識。A選項中，♀、 ♂個體均為純合子，是具有相對性狀的親本組合，其雜交后代只有一種表現(xiàn)型，即顯性性狀，若無芒個體中A突變?yōu)閍，則雜交后代將會出現(xiàn)有芒和無芒，A選項適合；而B、C、D選項中，其親本♀、 ♂個體均有雜合子，故通過雜交實驗無法檢測 ♂無芒個體中的基因A是否突變?yōu)榛騛。 答案　A 2．(xx大綱卷)下列實踐活動包含基因工程技術的是 (　　)。 A．水稻F1花藥經(jīng)培養(yǎng)和染色體加倍，獲得基因型純合新品種 B．抗蟲小麥與矮稈小麥雜交，通過基因重組獲得抗蟲矮稈小麥 C．將含抗病基因的重組DNA導入玉米細胞，經(jīng)組織培養(yǎng)獲得抗病植株 D．用射線照射大豆使其基因結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，獲得種子性狀發(fā)生變異的大豆 解析　A項所述為單倍體育種，B項所述為雜交育種，D項所述為誘變育種，都沒有涉及基因工程技術；C項所述育種方法涉及組織培養(yǎng)技術和基因工程技術。 答案　C 3．(xx海南單科，29)無子西瓜是由二倍體(2n＝22)與同源四倍體雜交后形成的三倍體。回答下列問題。 (1)雜交時選用四倍體植株作母本，用二倍體植株作父本，取其花粉涂在四倍體植株的________上，授粉后套袋。四倍體植株上產(chǎn)生的雌配子含有________條染色體，該雌配子與二倍體植株上產(chǎn)生的雄配子結(jié)合，形成含有________條染色體的合子。 (2)上述雜交獲得的種子可發(fā)育為三倍體植株。該植株會產(chǎn)生無子果實，該果實無子的原因是三倍體的細胞不能進行正常的________分裂。 (3)為了在短期內(nèi)大量繁殖三倍體植株，理論上可以采用________的方法。 解析　本題以三倍體無子西瓜的培育過程為信息載體，考查了多倍體育種的方法。(1)在三倍體無子西瓜培育過程中，以四倍體植株為母本，授以二倍體植株花粉，可獲得三倍體西瓜種子(胚)。四倍體植株上產(chǎn)生的雌配子含有22條染色體，二倍體產(chǎn)生的雄配子含11條染色體，則合子中含有三個染色體組，33條染色體。(2)三倍體西瓜無子的原因是：三倍體的細胞含有三個染色體組，在減數(shù)分裂時，染色體聯(lián)會紊亂，不能產(chǎn)生正常的生殖細胞。(3)由于三倍體植株不能進行有性繁殖，故可采用組織培養(yǎng)等無性生殖方式繁殖。 答案　(1)雌蕊(或柱頭)　22　33 (2)減數(shù) (3)組織培養(yǎng)(其他合理答案也可) 4．(xx浙江理綜)玉米的抗病和不抗病(基因為A、a)、高稈和矮稈(基因為B、b)是兩對獨立遺傳的相對性狀。現(xiàn)有不抗病矮稈玉米種子(甲)，研究人員欲培育抗病高稈玉米，進行以下實驗： 取適量的甲，用合適劑量的γ射線照射后種植，在后代中觀察到白化苗4株、抗病矮稈1株(乙)和不抗病高稈1株(丙)。將乙與丙雜交，F(xiàn)1中出現(xiàn)抗病高稈、抗病矮稈、不抗病高稈和不抗病矮稈。選取F1中抗病高稈植株上的花藥進行離體培養(yǎng)獲得幼苗，經(jīng)秋水仙素處理后選出純合二倍體的抗病高稈植株(丁)。 另一實驗表明，以甲和丁為親本進行雜交，子一代均為抗病高稈。 請回答： (1)對上述1株白化苗的研究發(fā)現(xiàn)，控制其葉綠素合成的基因缺失了一段DNA，因此該基因不能正常________，功能喪失，無法合成葉綠素，表明該白化苗的變異具有________的特點，該變異類型屬于_________________________。 (2)上述培育抗病高稈玉米的實驗運用了________、單倍體育種和雜交育種技術，其中雜交育種技術依據(jù)的原理是________。花藥離體培養(yǎng)中，可通過誘導愈傷組織分化出芽、根獲得再生植株，也可通過誘導分化成________獲得再生植株。 (3)從基因組成看，乙與丙植株雜交的F1中抗病高稈植株能產(chǎn)生________種配子。 (4)請用遺傳圖解表示乙與丙植株雜交得到F1的過程。 解析　本題主要考查遺傳與變異的知識，涉及基因突變的本質(zhì)和特點、生物育種的方法、基因的自由組合定律、遺傳圖解的書寫、植物組織培養(yǎng)等知識，意在考查考生的理解能力及綜合應用能力。(1)基因中缺失了一段DNA，這屬于基因突變。植物因基因突變而無法合成葉綠素，成為白化苗，體現(xiàn)了基因突變的有害性。(2)從育種過程看，除了單倍體育種、雜交育種外，還有誘變育種。雜交育種的原理是基因重組，可以有目的地將兩個或多個優(yōu)良性狀“組合”在一起，培育出更優(yōu)良的新品種。通過植物組織培養(yǎng)獲得新植株的途徑有兩條，一是通過調(diào)節(jié)營養(yǎng)物質(zhì)和生長調(diào)節(jié)劑的適當配比，從愈傷組織中誘導出芽和根的頂端分生組織，并可由此再生出新的植株；二是將含有愈傷組織培養(yǎng)物的試管放在搖床上，通過液體懸浮培養(yǎng)分散成單細胞，在適宜的培養(yǎng)基中，這種單細胞可發(fā)育成胚狀體，胚狀體繼續(xù)發(fā)育，可以形成植株。(3)由于甲植株表現(xiàn)為不抗病矮稈，丁植株表現(xiàn)為抗病高稈，其后代全表現(xiàn)為抗病高稈，故抗病對不抗病為顯性，高稈對矮稈為顯性。由乙植株與丙植株雜交后代的表現(xiàn)型可推知，乙植株和丙植株都是雜合子，基因型分別是Aabb、aaBb，后代抗病高稈的基因型是AaBb。產(chǎn)生AB、Ab、aB、ab 4種配子。，(4)書寫遺傳圖解時應注意寫出親本的基因型和表現(xiàn)型、配子、后代的基因型和表現(xiàn)型及其比例和各種符號。 答案　(1)表達　有害性　基因突變　(2)誘變育種　基因重組　胚狀體　(3)4　(4)如圖 (時間：30分鐘) 基礎對點練——考綱對點夯基礎 考點一　生物變異在育種上的應用(Ⅰ) 1．(xx鄄城第三次月考)如圖甲、乙表示小麥的兩個品種，A、a和B、b表示獨立遺傳的兩對等位基因，①～⑦表示培育小麥新品種的過程，下列說法正確的是 (　　)。 A．①→②與③→⑥過程原理相同 B．①和⑦的變異都發(fā)生于有絲分裂前期 C．⑥過程常用秋水仙素處理幼苗或萌發(fā)的種子 D．④過程的優(yōu)點是可以產(chǎn)生新的基因 解析　①→②過程是雜交育種，原理是基因重組，③→⑥是單倍體育種，原理是染色體變異；①的變異原理為基因重組，發(fā)生在減數(shù)第一次分裂后期，⑦是用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗，抑制紡錘體形成，發(fā)生在有絲分裂前期；⑥是用秋水仙素處理單倍體幼苗，而不是萌發(fā)的種子，因為單倍體高度不育；④的原理是基因突變，可以產(chǎn)生新基因。 答案　D 2．(xx長沙一模)以下培育原理相同的一組是 (　　)。 A．太空椒和抗蟲棉 B．無子番茄和“番茄—馬鈴薯” C．高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)雜交水稻和青霉素高產(chǎn)菌株 D．無子西瓜和八倍體小黑麥 解析　太空椒、青霉素高產(chǎn)菌株屬于人工誘變育種，原理是基因突變；“番茄－馬鈴薯”利用了植物體細胞雜交的方法；高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)雜交水稻利用了雜交育種方法，原理是基因重組；抗蟲棉屬于基因工程，原理是基因重組；無子番茄利用了生長素促進果實發(fā)育的原理；八倍體小黑麥和無子西瓜應用的原理是染色體變異，屬于多倍體育種。 答案　D 3．(xx福建泉州質(zhì)檢)下列對有關育種方法的敘述中，正確的是 (　　)。 A．多倍體育種需在獲得單倍體植株的基礎上進行 B．單倍體育種需在親本植株染色體數(shù)加倍的基礎上進行 C．雜交育種的親本雙方可以是具有相對性狀的雜合子 D．誘變育種可以獲得目的基因發(fā)生定向變異的新類型 解析　多倍體育種一般用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗，此種子或幼苗可以是單倍體，也可以是二倍體；單倍體育種是將親本植株的花藥進行離體培養(yǎng)獲得幼苗，再用秋水仙素處理獲得純合子；雜交育種是利用基因重組將兩個或多個品種的優(yōu)良性狀通過交配集中在一起；誘變育種的原理是基因突變，突變的方向是不定的。 答案　C 4．如圖是無子西瓜的培育流程簡圖，依據(jù)圖解和所學生物學知識，判斷下列說法錯誤的是 (　　)。 A．秋水仙素的作用是抑制有絲分裂前期紡錘體的形成，不影響著絲點的分裂 B．四倍體植株所結(jié)的西瓜，果皮細胞內(nèi)含有4個染色體組 C．三倍體母本雖然授以二倍體父本的花粉，卻無法形成正常的卵子與精子結(jié)合 D．無子辣椒、無子番茄的繁育過程與無子西瓜類似 解析　四倍體植株所結(jié)西瓜的果皮來自母本，細胞內(nèi)含4個染色體組；三倍體母本減數(shù)分裂時聯(lián)會紊亂，不能形成正常的配子；無子番茄是在未受粉時，用生長素或生長素類似物處理雌蕊柱頭所得，與染色體變異得到無子西瓜的繁育過程不同。 答案　D 考點二　基因工程與轉(zhuǎn)基因食品的安全(Ⅰ) 5．(xx天津十二區(qū)縣重點中學聯(lián)考)對下圖所示DNA片段的說法錯誤的是(　　)。 A．甲、乙、丙的黏性末端是由三種限制酶催化產(chǎn)生的 B．甲、乙之間可形成重組DNA分子，但甲、丙之間不能 C．DNA連接酶催化磷酸基團和核糖之間形成化學鍵，該反應有水產(chǎn)生 D．切割甲的限制酶不能識別由甲、乙片段形成的重組DNA分子 解析　A正確，從題圖中看甲、乙、丙的黏性末端不相同，所以應該是由三種限制酶催化產(chǎn)生的。B正確，從題圖中看甲、乙的黏性末端中的堿基能互補配對，而甲、丙的黏性末端中的堿基不能互補配對，所以甲、乙之間可形成重組DNA分子，但甲、丙之間不能。C錯誤，DNA連接酶催化磷酸基團和脫氧核糖之間形成化學鍵，該反應有水產(chǎn)生。D正確，切割甲的限制酶識別的序列是，由甲、乙片段形成的重組DNA分子為所以不能識別。 答案　C 6．(xx廣雅中學月考)下列有關基因工程的敘述，正確的是 (　　)。 A．質(zhì)粒上的抗性基因可能會在基因工程操作中被破壞 B．有些限制性核酸內(nèi)切酶能識別特定的核糖核苷酸序列 C．利用細菌質(zhì)粒構(gòu)建的重組質(zhì)粒不宜用于真核生物的基因工程 D．受體細胞若能表達質(zhì)粒載體上的抗性基因，即表明重組質(zhì)粒成功導入 解析　在切割質(zhì)粒時，可能會破壞質(zhì)粒中的抗性基因；限制性核酸內(nèi)切酶識別的是特定的脫氧核糖核苷酸序列；重組質(zhì)粒既可以用于原核生物，也可以用于真核生物的基因工程；受體細胞若能表達質(zhì)粒載體上的抗性基因，只能說明導入了質(zhì)粒，但不一定是重組質(zhì)粒。 答案　A 7．應用基因工程方法，可將酵母菌制造成“工程菌”，用于生產(chǎn)乙肝疫苗，在制造該“工程菌”時，應向酵母菌導入下列中的 (　　)。 A．乙肝病毒的表面抗原 B．抗乙肝病毒抗體的基因 C．抗乙肝病毒的抗體 D．乙肝病毒表面抗原的基因 解析　運用基因工程方法生產(chǎn)疫苗，導入的一定是基因。抗乙肝病毒抗體的基因是人體內(nèi)已存在的基因，制作疫苗選用的是乙肝病毒表面抗原的基因，這樣就可以在酵母菌體內(nèi)表達出大量的乙肝病毒表面抗原，從而可以制作成疫苗。 答案　D 提能強化練——考點強化重能力 8．(xx沈陽教學質(zhì)量監(jiān)測三)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)生突變和基因重組 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)的所有細胞都含有兩個染色體組 解析　由③產(chǎn)生④的過程屬于誘變育種，誘變育種的原理是基因突變，而基因突變是指DNA分子中發(fā)生堿基對的替換、增添和缺失而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變；經(jīng)③產(chǎn)生⑧的過程，若獲得顯性純合子可通過多次自交；秋水仙素通過抑制有絲分裂前期紡錘體的形成最終可獲得多倍體，⑩植株體內(nèi)處于有絲分裂后期的細胞含有四個染色體組。 答案　B 9．已知傘花山羊草是二倍體，二粒小麥是四倍體，普通小麥是六倍體。為了將傘花山羊草攜帶的抗葉銹病基因轉(zhuǎn)入小麥，研究人員做了如圖所示的操作。下列有關敘述正確的是 (　　)。 A．秋水仙素處理雜種P獲得異源多倍體，異 源多倍體中沒有同源染色體 B．異源多倍體與普通小麥雜交產(chǎn)生的雜種Q 中一定含有抗葉銹病基因 C．射線照射雜種R使抗葉銹病基因的染色體片段移接到小麥染色體上，屬 于基因重組 D．雜種Q與普通小麥雜交過程遵循孟德爾遺傳定律 解析　A項錯，秋水仙素處理獲得的異源多倍體含有同源染色體；B項錯，由于等位基因分離，雜種Q中不一定含有抗葉銹病基因；C項錯，雜種R中抗葉銹病基因所在染色體片段移接到小麥染色體上，屬于染色體結(jié)構(gòu)變異；D項對，雜種Q與普通小麥雜交過程遵循孟德爾遺傳定律。 答案　D 10．(xx重慶一中月考)在高強光、高溫和高氧的條件下，高粱由于含有磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶，故其利用CO2的能力遠遠高于水稻。從高粱的基因組中分離出磷酸烯 醇式丙酮酸羧化酶基因(Ppc基因)，利用農(nóng)桿菌介導的轉(zhuǎn)化系統(tǒng)將其轉(zhuǎn)入水稻體內(nèi)，從而提高水稻的光合作用效率。下列說法不正確的是 (　　)。 A．此過程中會利用到限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶和載體等工具 B．此技術與花藥離體培養(yǎng)技術相結(jié)合，而后用秋水仙素處理可以快速獲得純合子，縮短育種周期 C．將Ppc基因?qū)氲绞芫咽谴思夹g的關鍵，否則不能達到該基因在各組織細胞中都表達的目的 D．判斷Ppc基因是否成功表達可以測定該轉(zhuǎn)基因植株與對照組植株固定二氧化碳的速率 解析　從高粱基因組中分離出Ppc基因需要用到限制性核酸內(nèi)切酶，而要構(gòu)建含有Ppc基因的基因表達載體需要限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶和載體等工具，因此A正確。利用農(nóng)桿菌介導的轉(zhuǎn)化系統(tǒng)將含有Ppc基因的基因表達載體轉(zhuǎn)入水稻體內(nèi)，得到的相當于是雜合子，再采用花藥離體培養(yǎng)技術得到單倍體，而后用秋水仙素處理單倍體可以快速獲得純合子，縮短育種周期，故B正確?；畹闹参矬w細胞都有全能性，所以可以將Ppc基因?qū)肴魏位畹乃倔w細胞中，因此C錯誤。含有Ppc基因的水稻固定二氧化碳的速率加快，所以判斷Ppc基因是否成功表達可以測定該轉(zhuǎn)基因植株與對照組植株固定二氧化碳的速率，D正確。 答案　C 大題沖關練——綜合創(chuàng)新求突破 11．袁隆平院士因培育出超級雜交水稻而聞名于世。如圖是以二倍體水稻(2N＝24)為親本的幾種不同育種方法示意圖，請據(jù)圖回答： (1)A―→D表示的育種方法稱為________，與A―→B―→C表示的育種方法相比，后者的優(yōu)點表現(xiàn)在_____________________________________________。 (2)B常用的方法是________，其原理是_______________________________。 (3)E表示的育種方法是________，該過程的原理是_____________________。 (4)如果培育一個能夠穩(wěn)定遺傳的隱性性狀個體，則最簡便的育種方法是___________________________；如果培育一個能夠穩(wěn)定遺傳的顯性性狀個體，則最簡便的育種方法是________________________________________。 (5)科學家培育出了抗旱的水稻新品種，而海島水稻從來沒有出現(xiàn)過抗旱類型，有人打算也培養(yǎng)出抗旱的海島水稻新品種，但是用海島水稻與抗旱的陸地水稻進行了多次雜交，始終得不到子代，原因是___________________________。 解析　(1)A―→D的育種方法稱為雜交育種，A―→B―→C的育種方法是單倍體育種，與雜交育種相比，單倍體育種明顯縮短了育種年限。(2)獲得單倍體植株常用的方法是花藥離體培養(yǎng)，原理是植物細胞的全能性。(3)通過基因工程可將外源基因?qū)敕N子或幼苗，該過程的原理是基因重組。(4)培育能夠穩(wěn)定遺傳的隱性性狀個體，最簡便的方法是雜交育種，在F2中就能獲得；培育能穩(wěn)定遺傳的顯性性狀個體，最簡便的方法是單倍體育種。(5)由于陸地水稻和海島水稻屬于兩個物種，存在生殖隔離。不能通過雜交得到子代。 答案　(1)雜交育種　明顯縮短了育種年限　(2)花藥離體培養(yǎng)　植物細胞的全能性　(3)基因工程　基因重組　(4)A―→D　A―→B―→C　(5)陸地水稻和海島水稻是兩個物種，存在生殖隔離 12．(xx昆明適應性檢測)某雌雄異株植物，寬葉對窄葉為顯性，由X染色體上的一對等位基因A、a控制；另有一對常染色體上的等位基因B、b，當b基因純合時雌株不能產(chǎn)生配子而形成無子果實，當B基因純合時導致雄株不能產(chǎn)生配子。現(xiàn)用純合寬葉雄株和純合窄葉雌株雜交得到F1，F(xiàn)1個體間雜交得到F2，請回答下列問題： (1)親本基因型分別是________和________，F(xiàn)2中可育植株所占比例為________。 (2)要在短期內(nèi)獲得結(jié)無子果實的純合窄葉植株，最好選用F1中基因型為________的植株作為材料。該育種方法運用的變異原理是________，此過程中最重要的兩個步驟是_____________________________________________。 解析　(1)純合寬葉雄株和純合窄葉雌株雜交得到F1，說明純合寬葉雄株能產(chǎn)生配子，因此，親本純合寬葉雄株的基因型為bbXAY；F1個體間能雜交，說明親本純合窄葉雌株能產(chǎn)生配子，它的基因型為BBXaXa；F1的基因型為BbXAXa、BbXaY，F(xiàn)1個體間雜交得到的F2中不可育的雌株所占比例為＝，不可育的雄株所占比例為＝，一共占，因此F2中可育植株所占比例為。(2)要抓住題中的關鍵詞“短期內(nèi)”，要在短期內(nèi)獲得結(jié)無子果實的純合窄葉植株應采用單倍體育種的方法，故最好利用F1中基因型為BbXaY的植株采用花藥離體培養(yǎng)獲得單倍體植株(bXa)，再通過秋水仙素或低溫人工誘導染色體數(shù)目加倍，即可以獲得結(jié)無子果實的純合窄葉植株(bbXaXa)。 答案　(1)bbXAY　BBXaXa　 (2)BbXaY　染色體變異　花藥離體培養(yǎng)、人工誘導染色體數(shù)目加倍 13．(xx廈門三檢)虎皮鸚鵡的性別決定類型為ZW型(♀ZW，♂ZZ)，其羽毛綠色和藍色由常染色體上的基因G、g控制，但同時又受到Z染色體上一對基因(A、a)的影響，具體情況如下表所示。請回答： 基因 表 現(xiàn) 型 基因 含A基因 不含A基因 含G基因 綠色 黃色 不含G基因 藍色 白色 (1)白色虎皮鸚鵡的基因型是________，綠色虎皮鸚鵡的基因型有________種。 (2)若雜交親本組合為♀GGZAW♂ggZAZa，則子代的表現(xiàn)型及其比例為________。 (3)現(xiàn)有純合的綠色、黃色、藍色三個品種的虎皮鸚鵡，請你利用雜交育種的方法培育出符合市場需求的白色虎皮鸚鵡品種。 ①雜交育種的原理是_______________________________________________。 ②育種的思路： 第一步：選擇基因型為________、________的親本進行雜交并獲得F1； 第二步：________，即可從子代中獲得白色品種。 解析　本題主要考查雜交育種的相關內(nèi)容，意在考查考生的理解、分析能力。據(jù)題分析可知，綠色虎皮鸚鵡的基因型為G_ZAZ－、G_ZAW，黃色虎皮鸚鵡的基因型為G_ZaZa、G_ZaW，藍色虎皮鸚鵡的基因型為ggZAZ－、ggZAW，白色虎皮鸚鵡的基因型為ggZaZa、ggZaW。親本組合為GGZAWggZAZa的子代的表現(xiàn)型及其比例為綠色∶黃色＝3∶1。雜交育種的原理為基因重組，欲獲得白色虎皮鸚鵡，可讓純合的基因型為ggZAW與GGZaZa的個體雜交獲得F1，再讓F1中雌雄個體自由交配，即可從子代中獲得白色品種。 答案　(1)ggZaZa、ggZaW　6　(2)綠色∶黃色＝3∶1(或綠色雄性∶綠色雌性∶黃色雌性＝2∶1∶1)　(3)①基因重組 ②ggZAW(或GGZaZa)　GGZaZa(或ggZAW)　F1中雌雄個體自由交配 14．中國是世界上最大的茄子生產(chǎn)國。為培育優(yōu)良品種，育種工作者應用了多種育種方法。請回答下列相關問題： (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的植株為親本進行雜交，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，抗青枯病(T)對易感青枯病(t)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，運用雜交和花藥離體培養(yǎng)的方法，培育純合的二倍體早開花抗青枯病茄子，則主要步驟為： ①第一步：_______________________________________________________。 ②第二步：以基因型為________的茄子作親本進行雜交，得到F1(AaTt)。 ③第三步：________(用遺傳圖解或文字簡要描述)。 解析　(1)茄子果實的顏色由一對等位基因控制，卻有3種表現(xiàn)型，其中基因型BB和Bb分別控制兩種不同的顏色，這是本題的特點，也是題干給出的新信息，因此解題時應充分讀懂和運用該信息?；蛐蜑锳ABB與aabb的植株雜交，F(xiàn)1的基因型為AaBb。根據(jù)自由組合定律，F(xiàn)1自交得到的F2中，表現(xiàn)型有23＝6(種)，其中早開花深紫色果實的植株(aaBB)所占比例為()()＝。(2)由題意可知，本次育種的目標是培育純合的二倍體早開花抗青枯病茄子(aaTT)，現(xiàn)有的材料是二倍體(aatt)和四倍體(AAAATTTT)，運用的育種方法是雜交和花藥離體培養(yǎng)。據(jù)此并結(jié)合試題已給的實驗步驟?？上葘⑺谋扼w材料(AAAATTTT)進行花藥離體培養(yǎng)以獲得基因型為AATT的植株，然后讓該植株(AATT)與題干所給植株(aatt)雜交，這樣將所需基因“a”與“T”集中于同一個個體(AaTt)中，繼而采取連續(xù)自交、逐代淘汰的方法或花藥離體培養(yǎng)、秋水仙素處理單倍體幼苗誘導染色體加倍的方法，即可選育到所需的純合的二倍體早開花抗青枯病茄子(aaTT)。 答案　(1)6　　(2)①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AATT的子代(用圖解方式作答亦可)②aatt與AATT?、跢1自交得F2，從F2中選出表現(xiàn)型為早開花抗青枯病茄子，并連續(xù)自交，直至不發(fā)生性狀分離，即獲得純合二倍體早開花抗青枯病茄子(aaTT)(或種植F1，取其花藥離體培養(yǎng)，并在幼苗期用秋水仙素處理，獲得純合二倍體，從中選出表現(xiàn)型為早開花抗青枯病茄子)