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【步步高】2015届高考生物一轮总复习精品讲义 第23讲 从杂交育种到基因工程 新人教版


第 23 讲

从杂交育种到基因工程

[考纲要求] 1.生物变异在育种上的应用(Ⅱ)。2.转 基因食品的安全(Ⅰ)。 考点一 生物变异在育种上的应用[重要程度:★★★★☆]

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,再经过选择和培育,获 得新品种的方法。 (2)原理:基因重组。 (3)

过程:选择具有不同优良性状的亲本→杂交,获得 F1→F1 自交→获得 F2→鉴别、选 择需要的类型,优良品种。 (4)优点:可以把多个品种的优良性状集中在一起。 (5)应用:培育性状重组型优良品种。 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)原理:基因突变。 (3)过程:选择生物→诱发基因突变→选择理想类型→培育。 (4)优点:①可以提高突变频率,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:培育具有新性状的品种。

1. 几种常见遗传育种方式的不同点 方法 杂交 育种 诱变 育种 多倍 原理 基因 重组 基因 突变 染色 常用方法 杂交 优点 操作简单, 目标 性强 提高突变率, 加 速育种进程 操作简单, 且能 缺点 育种年限长 有利变异少, 需大量处理 实验材料 所得品种发 代表实例 矮秆抗 病小麦 高产青 霉菌株 无子西瓜、

辐射诱变、激光 诱变等 秋水仙素处理

1

体育 种

体变 异

萌发的种子或 幼苗

在较短的时间 内获得所需品 种

育迟缓,结实 率低; 在动物 中无法开展 技术复杂, 需 要与杂交育 种配合

八倍体小 黑麦

单倍 体育 种 基因 工程 育种

染色体 变 异

花药离体培养 后,再用秋水仙 素处理 将一种生物特

明 显 缩短 育种 年限

“京花 1 号”小麦

基因 重组

定的基因转移 到另一种生物 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

2. 针对不同育种目标如何选择育种方案 育种目标 集中双亲优良性状 育种方案 单倍体育种 杂交育种 基因工程及植物细胞工程 ( 植物 体细胞杂交)育种 诱变育种 多倍体育种

对原品系实施“定向”改造 让原品系产生新性状(无中生有) 使原品系营养器官“增大”或 “加强”

易错警示 与遗传育种有关的 4 个“比较” (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,则只要在子二代出现该性状个体即可。 (2)诱变育种与杂交育种相比,前者能产生前所未有的新基因,创造变异新类型;后者 不能产生新基因,只是实现原有基因的重新组合。 (3)杂交育种与杂种优势不同:①杂交育种是在杂交后代众多类型中选择符合育种目标 的个体进一步培育, 直到获得稳定遗传的具有优良性状的新品种; ②杂种优势主要是利 用杂种 F1 的优良性状,并不要求遗传上的稳定。 (4)杂交种与多倍体的比较:二者都可产生很多优良性状如茎秆粗壮、抗倒伏、产量提 高、品质改良,但多倍体生长周期长, 晚熟;而杂交种可早熟,故根据成熟期早晚可判定是多倍体还是杂交种。

1. 图中,甲、乙表示两个水稻品种,A、a 和 B、b 分别表示位于两对同源染色体上的两对

2

等位基因,①~⑤表示培育水稻新品种的过程,则下列说法错误的是

(

)

A.①→②过程简便,原理是基因重组 B.④和⑤的变异都发生于有丝分裂间期 C.③→④过程可明显缩短育种年限,③常用的方法是花药离体培养 D.③→④过程与⑤过程的育种原理相同 答案 B 解析 分析题图,①→②过程为杂交育种过程,目的是获得 AAbb 个体,杂交育种操作 简便,但培育周期长,依据的原理是基因重组;④和⑤过程都是用秋水仙素处理,其发 生的染色体变异是由于秋水仙素抑制有丝分裂前期纺锤体的形成而产生的; ③→④表示 单倍体育种过程, 其优点是明显缩短育种年限, 其中③过程常用的方法是花药离体培养; 单倍体育种与多倍体育种的原理都是染色体数目变异。 2. 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 答案 A 解析 由图可知,①②为杂交育种,①③④为单倍体育种,①⑧为基因工程育种,①⑦ 为多倍体育种,⑤⑥为诱变育种。杂合子连续自交,随自交代数的增加纯合子的比例逐 代增加;诱变育种的原 理是基因突变,基因工程育种的原理是基因重组;筛选过程种 群基因频率发生改变;甲、乙品种为二倍体植物,经过①和⑦过程培育的品种为四倍体 植物,二倍体植物与四倍体植物杂交后代是三倍体,由于三倍体植物不可育,因此二倍 体与四倍体间存在生殖隔离,为不同的物种。

3

准确解答遗传育种题目应注意以下几点 (1)对涉及遗传图解的题目要书写规范。 (2)对以图形为信息载体的题目,要对几种育种方法进行辨析并进行比较,牢记各种育 种方法的原理、优缺点等内容。 (3)根据育种要求选择合适的育种方案,需要学生明确各种育种方法的优点,从而达到 育种目标。

考点二 基因工程的操作工具及基本步骤[重要程度:★☆☆☆☆]

1. 基因工程的概念 基因工程,又叫做基因拼接技术或 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,加以修饰改造,然后放到另一种生物的细胞里,定向 地改造生物的遗传性状。 2. 基因工程操作的基本工具 基因的“剪刀”:限制性核酸内切酶 限制酶 ? ?基因的“针线”:DNA连接酶 ?基因的“运输工具”:运载体,常用质粒、噬菌体、动植物 ? ? 病毒等 3. 基因工程操作的基本步骤 提取目的基因→目的基因与运载体结合→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测 与鉴定。 4. 基因工程的应用 (1)育种,如抗虫棉。 (2)药物研制,如胰岛素等。 (3)环境保护,如转基因细菌分解石油。 5. 转基因生物和转基因食品的安全性 对转基因生物和转基因食品的两种态度: (1)转基因生物和转基因食品不安全,要严格控制。 (2)转基因生物和转基因食品是安全的,应该大范围推广。

根据基因工程操作步骤图解,填写相关内容
4

易错警示 与基因工程有关的 3 个说明:(1)限制性核酸内切酶和 DNA 连接酶的作用部 位都是脱氧核苷酸之间形成的磷酸二酯键(不是氢键),只是一 个切开,一个连接。(2) 质粒是最常用的运载体,不要把质粒等同于运载体,除此之外,λ 噬菌体的衍生物和动 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) 要想从 DNA 上切下某个基因,应切 2 个切口,产生 4 个黏性末端。

下图是利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图,请据图作答。

(1)图中基因工程的基本过程可以概括为“四步曲”: ____________________________; _______________________;_______________________;______________________。 (2)能否利用人的皮肤细胞来完成①过程?____________,为什么?_______________ ________________________________________________________________________。 (3)过程②必需的酶是________________酶,过程③必需的酶是________________酶。 (4)若 A 中共有 a 个碱基对,其中鸟嘌呤有 b 个,则③④⑤过程连续进行 4 次,至少需 提供胸腺嘧啶________个。 (5)在利用 A、B 获得 C 的过程中,常用__________________切割 A 和 B,使它们产生 _________________________ ___,再加入________________________才可形成 C。 答案 (1)提取目的基因 构建基因表达载体 将目的基因导入受体细胞 目的基因的

检测与鉴定 (2)不能 皮肤细胞中的胰岛素基因未表达(或未转录),不能形成胰岛素 mRNA (3)逆 转录 解旋 (4)15(a-b) (5)同一种限制性核酸内切酶 相同的黏性末端 DNA 连接酶
5

解析 (2)图中①过程是从细胞中获取相应的 mRNA,由于基因的选择性表达,人的皮肤 细胞中的胰岛素基因不转录,不表达,因此不能形成胰岛素 mRNA。(3)从 mRNA→DNA 是 逆转录的过程, 需要逆转录酶。 DNA 分子的扩增需用解旋酶将双链 DNA 解旋为单链。 (4) 一个 DNA 分子中的鸟嘌呤(b 个)和胸腺嘧啶之和占碱基总数(2a 个)的一半,所以一个 DNA 分子片段中胸腺嘧啶数为(a-b)个。连续复制 4 次,共产生 DNA 分子 2 =16 个,由 于复制方式为半保留复制, 故需要提供的胸腺嘧啶数量为(a-b)×(16-1)=15(a-b)。 (5)构建基因表达载体时目的基因与运载体需用同一种限制酶切割,产生相同的黏性末 端,才可以在 DNA 连接酶的作用下连接形成基因表达载体。
4

1.诱变育种时突变的个体中有害个体多于有利个体。 2.诱变育种能产生前所未有的新基因,创造变异新类型。 3.杂交育种能将多个优良性状集中到同一生物个体上。 4.诱变育种是利用物理因素(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,获得新品种的方法。 5.杂合子品种的种子只能种一年,需要年年制种。 6.一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列并在特定的切点上切割 DNA 分子。 7.DNA 连接酶的作用是在 DNA 片段之间的磷酸与脱氧核糖之间形成磷酸二酯键。 8.基因工程育种能定向改造生物性状。

6

高考模拟 高考题组

提能训练

1. (2013·四川卷,5)大豆植株的体细胞含 40 条染色体。用放射性 Co 处理大豆种子后, 筛选出一株抗花叶病的植株 X,取其花粉经离体培养得到若干单倍体植株,其中抗病植 株占 50%。下列叙述正确的是 A.用花粉离体培养获得的抗病植株,其细胞仍具有全能性 B.单倍体植株的细胞在有丝分裂后期,共含有 20 条染色体 C.植株 X 连续自交若干代,纯合抗病植株的比例逐代降低 D.放射性 Co 诱发的基因突变,可以决定大豆的进化方向 答案 A 解析 单倍体植株体细胞仍具全能性, 故 A 正确; 单倍体植株的细胞中有 20 条染色体, 在有丝分裂后期染色体加倍,应含 40 条染色体;杂合子连续自交,其纯合度提升;基 因突变可为生物进化提供原材料, 不能决定生物进化方向; 生物进化方向取决于“自然 选择”,故 B、C、D 选项所述不正确。 2. (2013·大纲全国卷,5)下列实践活动包含基因工程技术的是 ( )
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60

(

)

A.水稻 F1 花药经培养和染色体加倍,获得基因型纯合新品种 B.抗虫小麦与矮秆小麦杂交,通过基因重组获得抗虫矮秆小麦 C.将含抗病基因的重组 DNA 导入玉米细胞,经组织培养获得抗病植株 D.用射线照射大豆使其基因结构发生改变,获得种子性状发生变异的大豆 答案 C 解析 A 项为单倍体育种,原理是染色体变异;B 项为杂交育种,原理为基因重组;C

项为基因工程育种, 需要利用基因工程技术将重组 DNA 分子导入受体细胞, 原理为基因 重组;D 项为诱变育种,原理为基因突变。 3. (2012·浙江卷,32)玉米的抗病和不抗病(基因为 A、a)、高秆和矮秆(基因为 B、b)是 两对独立遗传的相对性状。 现有不抗病矮秆玉米种子(甲), 研究人员欲培育抗病高秆玉 米,进行以下实验: 取适量的甲,用合适剂量的 γ 射线照射后种植,在后代中观察到白化苗 4 株、抗病矮 秆 1 株(乙)和不抗病高秆 1 株(丙)。将乙与丙杂交,F1 中出现抗病高秆、抗病矮秆、不 抗病高秆和不抗病矮秆。选取 F1 中抗病高秆植株上的花药进行离体培养获得幼苗,经 秋水仙素处理后选出纯合二倍体的抗病高秆植株(丁)。 另一实验表明,以甲和丁为亲本进行杂交,子一代均为抗病高秆。 请回答: (1)对上述 1 株白化苗的研究发现,控制其叶绿素合成的基因缺失了一段 DNA,因此该
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基因不能正常 __________ ,功能丧失,无法合成 叶绿素,表明该白化苗的变异具有 ________的特点,该变异类型属于__________。 (2)上述培育抗病高秆玉米的实验运用了______________、 单倍体育种和杂交育种技术, 其中杂交育种技术依据的原理是__________。 花药离体培养中, 可通过诱导愈伤组织分 化出芽、根获得再生植株,也可通过诱导分化成__________获得再生植株。 (3)从基因组成看,乙与丙植株杂交的 F1 中抗病高秆植株能产生__________种配子。 (4)请用遗传图解表示乙与丙植株杂交得到 F1 的过程。 答案 图所示 (1)表达 有害性 基因突变 (2)诱变育种 基因重组 胚状体 (3)4 (4)如

解析

(1)DNA 分子中发生碱基对的增添、缺失或替换而引起的基因结构改变属于基因

突变。由此可以判断,控制其叶绿素合成的基因缺失了一段 DNA 属于基因突变,突变后 的基因不能正常表达而影响细胞正常的生理功能。基因突变具有低频性、不定向性、多 害少利性等特点。 (2)取适量甲种子, 用合适剂量的 γ 射线照射, 属于诱变育种的方法; 杂交育种的原理为基因重组;单倍体育种常采用花药离体培养技术,在该过程中,可通 过诱导其脱分化形成愈伤组织,再分化出芽、根获得再生植株,也可以通过诱导分化成 胚状体获得再生植株。(3)根据甲与丁杂交的结果可判断抗病对不抗病为显性、高秆对 矮秆为显性。 因为乙为抗病矮秆, 其基因型为 A_bb, 丙为不抗病高秆, 其基因型为 aaB_, 再根据乙与丙杂交的结果,可判断乙的基因型为 Aabb,丙的基因型为 aaBb。乙与丙杂 交,F1 中抗病高秆的基因型为 AaBb,根据基因自由组合定律可知,它能产生 AB、Ab、 aB、ab 四种数目相等的配子。(4)根据乙、丙的基因型,写出遗传图解如下:

模拟题组 4. 下列关于培育生物新品种的叙述,正确的是 ( )

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A.诱变育种获得的新品种都能稳定遗传 B.单倍体育种是为了获得单倍体新品种 C.多倍体育种得到的新品种果实较小 D.杂交育种可获得集中双亲优良性状的新品种 答案 D 解析 诱变育种获得的新品种不一定都是纯合子, 故诱变育种获得的新品种不一定都能 稳定遗传;进行单倍体育种是为了快速获得新品种。 5. 将①、②两个植株杂交,得到③,将③再做进一步处理,如图所示。下列分析错误的是 (双选) ( )

A.若③的基因型为 AaBbdd,则⑩植株中能稳定遗传的个体占总数的 1/3 B.由⑤×⑥到⑧的育种过程中,遵循的主要原理是染色体变异 C.由③到④过程产生的有利变异多 D.由③到⑦过程可能发生突变和基因重组,突变和基因重组为生物进化提供原材料 答案 AC 解析 若③的基因型为 AaBbdd,自交后代⑩中能稳定遗传的个体占 1/4,A 错误;

⑤×⑥→⑧是多倍体育种,遵循的原理是染色体变异,B 正确;基因突变具有低频性和 随机性,C 错误;③→⑦过程中,花粉的产生经过减数分裂,可能发生突变和基因重组, 突变和基因重组为进化提供原材料,D 正确。

一、单项选择题 1.杂交育种是利用基因重组的原理选育新品种的育种方法之一, 在获得选育的新品种之外, 杂交的另 一个结果是获得 A.纯种 C.基因突变 答案 B 解析 杂交过程体现的是基因重组, 没有基因突变和染色体变异。 杂交是无法得到纯种 的, 杂交育种的另一个重要功能就是获得具有杂种优势的杂交种, 比如杂交水稻和杂交
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( B.杂种表现的优势 D.染色体变异

)

玉米等等。 2. 下列不属于诱变育种的是 A.用一定剂量的 γ 射线处理,引起变异而获得新性状 B.用 X 射线照射处理,得到高产青霉素菌株 C.用亚硝酸处理,得到动物和植物的新类型 D.人工种植的马铃薯块茎逐年变小 答案 D 解析 诱变育种是利用物理因素(如 X 射线、γ 射线等)或化学因素(如亚硝酸等)处理 生物,引发基因突变。人工种植马铃薯,造成退化的直接原因是高温、干旱、病毒感染 等,故不属于诱变育种。 3. 现有基因型为 aabb 与 AABB 的水稻品种,通过不同的育种方法可以培育出不同的类型, 下列有关叙述中,不正确的是 A.杂交育种可获得 AAbb,其变异发生在减数第二次分裂后期 B.单倍体育种可获得 AAbb,变异的原理有基因重组和染色体变异 C.将 aabb 人工诱变可获得 aaBb,则等位基因的产生来源于基因突变 D.多倍体育种获得的 AAaaBBbb 比个体 AaBb 可表达出更多的蛋白质 答案 A 解析 杂交育种可获得 AAbb,其变异来自 F1 代自交产生配子过程中的基因重组,发生 在减数第一次分裂后期,等位基因分离非等位基因自由组合,A 项错误。单倍体育种可 获得 AAbb,其方法是 aabb 与 AABB 杂交得到 AaBb,减数分裂得到配子 Ab,经花药的离 体培养得到单倍体 Ab,再经秋水仙素诱导得到纯合子 AAbb,该变异的原理有基因重组 和染色体变异,B 项正确。将 aabb 人工诱变可获得 aaBb,则等位基因的产生来源于基 因突变,C 项正确。多倍体植株的特点是茎秆粗壮,叶片、果实和种子都比较大,糖类 和蛋白质等营养物质的含量都有所增加,D 项正确。 4. 研究人员将抗虫基因(SCK 基因)导入水稻,筛选出 SCK 基因成功整合到染色体上的抗虫 植株(假定 SCK 基因都能正常表达)。 某些抗虫植株体细胞含两个 SCK 基因, 假设这两个 基因在染色体上随机整合,出现如图所示三种情况。下列相关说法正确的是( ) ( ) ( )

A.甲图个体自交,F1 中抗虫植株和非抗虫 植株之间的比例为 3∶1 B.乙图个体与正常水稻进行杂交,子代中抗虫植株和非抗虫植株之间的比例为 1∶1 C.丙图个体减数分裂产生的配子有 1/2 含 SCK 基因 D.丙图个体自交,F1 中抗虫植株和非抗虫植株之间的比例为 9∶1 答案 B
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解析 图甲所示基因型可看作 AA,而非转基因水稻基因型可看作 aa,图乙所示基因型 可看作 Aa(因两个 SCK 基因都在一条染色体上),图丙所示基因型可看作 AaBb(A,B 任 一都抗虫)。则甲图个体自交,F1 中所有的个体都抗虫,A 错误;乙图个体(Aa)与正常 水稻(aa)进行杂交,子代中抗虫植株和非抗虫植株之间的比例为 1∶1,B 正确;丙图个 体减数分裂产生的配子有 3/4 含 SCK 基因,C 错误;丙图个体自交,F1 中抗虫植株和非 抗虫植株之间的比例为 15∶1,D 错误。 5. 下列关于育种原理或方法的叙述中,正确的是 ( )

A.我国著名育种专家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻品种,这是利用了自由组合 原理 B.英国科学家利用细胞核移植技术克隆出小绵羊,这里只利用了染色体变异原理 C.二倍体植株的花药离体培养,并经秋水仙素处理,使之成为纯合子,这体现了基因 重组原理 D.乘宇宙飞船上过太空的辣椒种子结出的果实较平常的大一倍以上,这是诱变育种 答案 D 解析 袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻品种的原理是基因重组。 克隆技术培育新品 种的原理是细胞核的全能性。二倍体植株的花药离体培养,并经秋水仙素处理,使之成 为纯合子,这是单倍体育种方法。 6. 已知小麦中高秆对矮秆(抗倒伏)为显性、抗病对不抗病为显性,以纯合高秆抗病小麦和 纯合矮秆不抗病小麦为亲本, 培育抗病抗倒伏小麦, 下列相关说法中, 不正确的是( A.单倍体育种利用了花粉细胞具有全能性及秋水仙素能抑制纺锤体的形成等原理 B.杂交育种过程需要不断自交、筛选,直到矮秆抗病个体的后代不发生性状分离 C.利用射线、亚硝酸盐等处理矮秆不抗病小麦种子可实现人工诱变,但成功率低 D.育种过程中的筛选,实质上是通过自然选择实现种群中抗病基因频率的定向提高 答案 D 解析 单倍体育种首先要通过花药离体培养得到单倍体幼苗,其原理是细胞的全能性, 再使用秋水仙素处理使染色体数目加倍, 作用的机理是前期抑制纺锤体的形成, A 正确; 杂交育种过程需要通过多次自交筛选才能得到稳定遗传的个体,B 正确;基因突变的频 率较低且具有不定向性,C 正确;育种过程中的筛选是通过人工选择完成的,D 错误。 7. 下列关于培育生物新品种的叙述,不正确的是 A.培育三倍体转基因植物可以防止基因污染 B.基因工程育种的原理是基因突变 C.单倍体育种的优点是明显缩短育种年限 D.多倍体育种得到的新品种结实率较低 答案 B ( ) )

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解析 三倍体植物不能繁殖后代, 因此培育三倍体转基因植物可以防止基因污染, 基因 工程育种的原理是基因重组; 单倍体育种的优点是明显缩短育种年限; 多倍体育种得到 的新品种果实大,但结实率 较低。 8. 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,可采用的方法如图所示,有关叙述不正确的是 ( )

A.由品种 AABB、aabb 经过①②③过程培育出新品种的育种方式的优点在于可以将多 种优良性状集中在一个生物体上 B.与①②③过程的育种方法相比,⑤⑥过程的优势是明显缩短了育种年限 C.图中 A_bb 的类型经过③过程,子代中 AAbb 与 aabb 的数量比是 3∶1 D.④过程在完成目的基因和运载体的结合时,必须用到的工具酶是限制性核酸内切酶 答案 D 解析 由品种 AABB、aabb 经过①②③过程培育出新品种的育种方式属于杂交育种,优 点在于可以将多种优良性状集中在一个生物体上,A 正确;⑤⑥过程的育种方式是单倍 体育种,与杂交育种相比,明显缩短了育种年限,B 正确;图中 A_bb 有 AAbb 和 Aabb 两种类型,数量比是 1∶2,经过③过程,子代中 AAbb 与 aabb 的数量比是 3∶1,C 正 确;④过程在完成目的基因和运载体的结合时,必须用到的工具酶是 DNA 连接酶,D 错 误。 9. 玉米的抗病和不抗病、高秆和矮秆是两对独立遗传的相对性状。现有不抗病矮秆玉米种 子(甲),研究人员为培育抗病高秆玉米,进行了以下实验: 实验①:取适量的甲,用合适剂量的 γ 射线照射后种植,在后代中观察到白化苗 6 株、 抗病矮秆 1 株(乙)和不抗病高秆 1 株(丙)。将乙与丙杂交,F1 中出现抗病高秆、抗病矮 秆、不抗病高秆和不抗病矮秆植株。选取 F1 中抗病高秆植株上的花药进行离体培养, 获得幼苗,经秋水仙素处理后,选出纯合的二倍体抗病高秆植株(丁)。 实验②:以甲和丁为亲本进行杂交,F1 都表现为抗病高秆。 以下叙述中,不正确的是 A.实验②可以确定这两对相对性状之间的显、隐性关系 B.实验①中 F1 抗病高秆植株能产生四种类型的雌、雄配子
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(

)

C.该育种实验运用了诱变育种、单倍体育种和杂交育种的技术 D.实验①中的白化苗不能合成叶绿素,不久会死亡,这类变异属于不可遗传的变异 答案 D 解析 设控制玉米的抗病和不抗病、高秆和矮秆的基因分别用 A、a 和 B、b 表示,实验 ②中甲(不抗病矮秆)和丁(纯合抗病高秆)杂交后,F1 全表现为抗病高秆,说明抗病(A) 对不抗病(a)为显性、高秆(B)对矮秆(b)为显性;根据实验①中乙与丙杂交产生的后代 有四种表现型,可知乙和丙的基因型分别为 Aabb、aaBb,则 F1 抗病高秆植株的基因型 为 AaBb,能产生 AB、Ab、aB、ab 四种类型的雌、雄配子;该育种实验采用了诱变育种 (用 γ 射线处理)、单倍体育种(花药离体培养)、杂交育种(不同亲本的杂交)的技术; 实验①中使用 γ 射线处理后出现白化苗是基因突变的结果, 该变异属于可遗传的变异。 二、双项选择题 10.某农科所通过如图所示的两 种育种方法培育成了高品质的糯小麦。下列有关叙述正确 的是 ( )

A.a、b 两过程应用的遗传学原理分别是染色体变异和基因重组 B.b 过程需要通过连续自交来提高纯合率 C.a 过程需要使用秋水仙素,其只能作用于萌发的种子 D.a 过程提高了突变率,从而明显缩短了育种年限 答案 AB 解析 a 过程属于单倍体育种,原理为染色体变异;由于通过花药离体培养只能获得幼 苗,故秋水仙素只能作用于幼苗;单倍体幼苗经秋水仙素处理后均为纯合子,因而可明 显缩短育种 年限。b 过程属于杂交育种,原理为基因重组,由 YyRr 获得 yyRR 需要通过 连续自交提高纯合率。 11.农业生产上常常需要进行作物育种,以保证正常的农业生产活动。下列有关作物育种方 法的叙述,正确的是 A.作物育种中最简捷的方法是杂交育种和单倍体育种 B.只有单倍体育种能明显缩短育种年限 C.采用克隆的方法培育作物品种能保持亲本的优良性状 D.体细胞中染色体组数为奇数的作物品种不一定是经花药离体培养得来的 答案 CD
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(

)

解析 杂交育种时间长、 工作量大; 单倍体育种与杂交育种相比, 能明显缩短育种年限, 但不是缩短育种年限的唯一方法;克隆是无性生殖,能保持亲本的优良性状;三倍体无 子西瓜的体细胞中染色体组数为奇数,其不是经花药离体培养得来的。 12.下列有关基因工程技术的叙述中,正确的是 A.目的基因进入受体细胞不一定能成功实现表达 B.所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列 C.将目的基因导入受体细胞的过程中要发生碱基互补配对行为 D.基因工程是人工进行基因切割、重组、转移和表达的技术,是在分子水平上对生物 遗传做人为干预 答案 AD 解析 目的基因进入受体细胞不一定表达,A 项正确;一种限制酶只能识别一种特定的 核苷酸序列,并在特定的位点进行切割,B 项错误;将目的基因导入受体细胞的过程中 不发生碱基互补配对行为,C 项错误;基因工程是指按照人们的意愿,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,定向地改造了生物的 遗传性状,所以是一种在分子水平上对生物遗传进行人为干预的技术,D 正确。 三、非选择题 13.玉米(2N=20)是重要的粮食作物之一。已知玉米的高秆易倒伏(D)对矮秆抗倒 伏(d)为 显 性, 抗锈病(R)对易染锈病(r)为显性, 控制上述性状的两对基因分别位于两对同源染色 体上。为获得纯合矮秆抗锈病玉米植株,研究人员采用了如图所示的方法,请分析并回 答问题。 ( )

(1)若过程①中的 F1 连续自交 3 代,则产生的 F4 中纯合抗锈病植株占________。若从 F2 开始逐代筛选出矮秆抗锈病植株,让其自交,淘汰掉易染锈病植株,那么在得到的 F4 抗锈病植株中纯合子占________。 (2)过程②中,若只考虑 F1 中分别位于 n 对同源染色体上的 n 对等位基因,则利用花药 离体培养技术培育成的单倍体幼苗的基因型在理论上应有________种。 (3)过程③ 中为了确定抗锈病转基因玉米是否培育成功,既要用放射性同位素标记的 ______________作为探针进行分子杂交检测, 又要用______________________________ 的方法从个体水平鉴定玉米植株的抗病性。 答案 (1)7/16 7/9 (2)2
n

14

(3)抗锈病基因(目的基因) 玉米锈病相应的病原体来侵染玉米植株 解析 (1)F1 的基因型为 DdRr,只考虑抗病和不抗病性状,自交三代产生的杂合子占

1/8,纯合子占 7/8,显性纯合子占 7/8×1/2=7/16。F2 中矮秆抗锈病植株的基因型为 1/3ddRR、2/3ddRr;1/3ddRR 自交的后代都是纯合子,2/3ddRr 自交的后代中 ddRR 占 2/3×1/4=1/6, ddRr 占 2/3×1/2=1/3; 1/3ddRr 再自交, 后代 ddRR 占 1/3×1/4=1/12, ddRr 占 1/3×1/2=1/6,故 F4 中矮秆抗锈病植株占 1/3+1/6+1/12+1/6=9/12,矮秆 抗锈病的纯合子占 1/3+1/6+1/12=7/12,所以 F4 抗锈病植株中纯合子占 7/9。 (2)根据分离定律和自由组合定律可以推出, Rr 可产生 2 种配子, 可培育为 2 种单倍体; DdRr 可产生 4 种配子,可培育为 4 种单倍体,所以含 n 对独立遗传的等位基因的个体, 可产生 2 种配子,可培育为 2 种单倍体。 (3)检测转基因作物是否培育成功,可以用同位素标记法,也可以从个体水平来检测。 14.如图甲、乙为几种不同育种过程的示意图。
n n

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。
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答案 Ⅰ.(1)连续多代自交并选择 (2)2/3 (3)基因重组 Ⅱ.(1)获得具有两个亲本优良性状的新品种(让不同亲本的优良性状组合在一起) (2)

杂种植株细胞中的同源染色体在减数分裂时联会紊乱, 导致其不能产生正常的配子 (3) 用秋水仙素处理杂种个体幼苗 (4)植物体细胞杂交(基因工程) 解析 Ⅰ.图甲中②③过程为自交,被选择的 F2 植株的基因型是 ddE_,所以下一代会发 生性状分离的为杂合子, 占 2/3; ④是减数分裂过程, 其间必然发生的变异为基因重组。 Ⅱ.杂种植株细胞在减数分裂时染色体联会紊乱,所以表现为不育,用秋水仙素处理使 其染色体加倍,细胞中含同源染色体,就可育了。要想获得所需的品种,还可用基因工 程或细胞工程技术进行培育。 15.中国是世界上最大的茄子生产国,为培育优良品种,育种工作者应用了多种育种方法。 请回答下列问题: (1)茄子晚开花(A)对早开花(a)为显性, 果实颜色有深紫色(BB)、 淡紫色(Bb)与白色(bb) 之分, 两对基因自由组合。 为培育早开花深紫色果实的茄子, 选择基因型为 AABB 与 aabb 的植株杂交, F1 自交得到的 F2 中有________种表现型, 其中早开花深紫色果实的植株所 占比例为________。 (2)青枯病是茄子的主要病害,抗青枯病(T)对易感青枯病(t)为显性,基因 T、t 与控制 开花期的基因 A、a 自由组合。若采用二倍体早开花、易感青枯病茄子(aatt)与四倍体 晚开花、抗青枯病茄子(AAAATTTT)为育种材料,培育纯合的二倍体早开花、抗青枯病茄 子,则主要步骤如下: ①第一步,种植四倍体晚开花、抗青枯病茄子(AAAATTTT),取其花药离体培养,获得基 因型为________的子代。 ②第二步,以基因型为______________的茄子作为亲本杂交,得到 F1(AaTt)。 ③第三步,请用遗传图解或文字简要描述接下来的育种过程。 答案 (1)6 1/16 (2)①AATT ②aatt 与 AATT ③遗传图解如图

解析 (1)由题意知,F1 的基因型为 AaBb,F1 自交,F2 中早开花深紫色果实(aaBB)所占 的比例为 1/4×1/4=1/16, F2 中有 A_BB(晚开花深紫色)、 A_Bb(晚开花浅紫色)、 A_bb(晚 开花白色)、aaBB(早开花深紫色)、aaBb(早开花浅紫色)、aabb(早开花白色)6 种表现 型。(2)为了培育出纯合的二倍体早开花抗青枯病茄子(aaTT),可首先利用四倍体晚开 花抗青枯病茄子(AAAATTTT)的花药进行离体培养获得基因型为 AATT 的单倍体植株,然
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后将其与二倍体早开花易感青枯病茄子(aatt)杂交得到基因型为 AaTt 的植株,即 F1, 然后可采用自交的方法,从 F2 中选取早开花抗青枯病茄子(aaT_)连续自交,直至不发 生性状分离,获得早开花抗青枯病(aaTT)纯合子;也可取 AaTt 植株的花药进行离体培 养, 并用秋水仙素处理单倍体幼苗, 最后筛选出纯合的二倍体早开花抗青枯病茄子(aaTT) 即可。

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