高三二轮复习育种专题.ppt

育种专题 不遗传的变异在育种上没有价值，但 是在生产上有价值，农业生产中的田间 管理就是通过调节水肥、除草等措施使 作物产生有利于人类的不遗传变异，如 茎秆粗壮、子粒饱满等，是通过对外界 环境的控制，使其表现型朝着有利于人 类的方向发展。 表现型是基因型和环境共同作用的结 果，其内因是基因型，它在作物的个体 发育中起着主导作用。所以要想获得高 产丰收最重要的是育好种。 “种地选好种，一垅顶两垅”。 常用的有杂交育种、诱变育种、单倍体育种 、多倍体育种、转基因育种、细胞工程育种 和综合方法育种等。（利用细胞质遗传培育 杂交种，因为教材是选学，不做为高考内容 。） 可以通过比较这些作物育种的原理、方法 （和过程）、优缺点以及应用进行复习。 一、杂交育种 1原理：基因重组。一般指种内不同品种 间的杂交育种。人们用杂交的方法，有目的 地使生物不同品种间的基因重新组合，以便 使不同亲本的优良基因组合到一起，从而创 造出对人类有益的新品种。 基因重组是指在生物体进行有性生殖的过程 中，控制不同性状的基因的重新组合。基因的 自由组合定律告诉我们，在生物体通过减数分 裂形成配子时，随着非同源染色体的自由组合 ，非等位基因也自由组合，这样，由雌雄配子 结合形成的受精卵，就可能具有与亲代不同的 基因型，这是一种类型的基因重组。 在减数分裂的四分体时期，由于同源染色体 的非姐妹染色单体之间常常发生局部交换，这 些染色单体上的基因组合，是另一种类型的基 因重组。广义上讲，转基因也是基因重组。 杂交育种选择亲本的基本条件： 亲本应有较多优点和较少缺点，亲本间优 缺点力求达到互补。 亲本中至少有一个是适应当地条件的优良 品种，在条件严酷的地区，双亲最好都是适 应的品种。 亲本之一的目标性状应有足够的遗传强度 ，并无难以克服的不良性状。 生态类型、亲缘关系上存在一定差异，或 在地理上相距较远。 亲本的一般配合力较好，主要表现在加性 效应的配合力高。 2方法和过程： 杂交自交选优（一般从F2开始） 杂交技术因不同作物特点而异，其共 同要点为： 调节开花期，通过分期播种、调节温 度、光照及施肥管理等措施，使父本和母 本花期相遇； 控制授粉，在母本雌蕊成熟前进行人 工去雄，并套袋隔离，避免自交和天然异 交，然后适时授以纯净新鲜父本花粉，作 好标志并套袋隔离和保护。 用于杂交的父本和母本分别用P1和P2表示， 其代表符号分别为和；表示杂交。杂交所 得种子种植而成的个体群称杂种一代（子一代 ），用F1表示。F1群体内个体间交配或自交所 得的子代为F2、F3、F4等表示随后各世代。 安排亲本或杂种成对使之交配的杂交方式可 以有： 成对杂交（单交）即两个不同品种或系统间 的杂交，两亲可互为父母本（正反交）； 复合杂交，即几个品种分别先后进行多次杂 交。回交是以杂种后代与亲本之一再交配的杂 交方式。 3优缺点：能根据人的预见把位于两个品种生物 体上的优良性状集于一身；育种时间长，需随时观察 及时发现优良性状。 4应用：例如，在水稻中，有芒(A)对无芒(a)是显 性，抗病(R)对不抗病(r)是显性。有两个不同品种的 水稻，一个品种无芒、不抗病；另一个品种有芒、抗 病。人们将这两个不同品种的水稻进行杂交，根据自 由组台定律，在F2中分离出的无芒、抗病(aaRR或 aaRr)植株应该占总数的3/16，其中，l/16是纯合类型 (aaRR),2/16是杂合类型(aaRr)。 要进一步得到纯合类型，还需要对无芒、抗病类型 进行自交和选育，淘汰不符合要求的植株，最后得到 能够稳定遗传的无芒、抗病的类型。 5经典例题： 例1：假如水稻高秆（D）对矮秆（d）为显性 ，抗稻瘟病（R）与易感稻瘟病（r）为显性， 两对性状独立遗传。用一个纯合易感病的矮秆 品种（抗倒伏）与一个纯合抗病高秆品种（易 倒伏）杂交，F2代中出现既抗病又抗倒伏类型 的基因型及其比例为 AddRR,1/8 BddRR,1/16 CddRR,1/16和ddRr,1/8 D DDrr,1/16和DdRR,1/8 答案：C 解析：本题考查的是遗传学的基本知识，内容涉及 到有关杂交、自交的概念和遗传的分离与自由组合两 大基本定律。本题的思路是，先看清题目给出的相对 性状的显隐性关系，并根据亲代的表现型确定亲代的 基因型为ddrr和DDRR，接着由亲代杂交得到F1代，基 因型为DdRr，F1代自交至F2代。关键要对F2代中表现 型和基因型的比例进行分析。 两对相对性状的纯合体杂交，其F2代的性状分离比 为9331，且纯合体在四种性状中各占其一的规律。 在比例为9331的四种性状中，9和1分别为双显性性 状和双隐性性状，即本题中的亲本性状，3和3是通过 非等位基因的自由组合得到的重组性状，而本题所要 求的既抗病又抗倒伏的重组性状就在F2代中占3/16， 杂合体基因为ddRr，占2/16（1/8）。 如果对上述规律不十分熟悉，也可以通过遗传图解 ，用棋盘格法写出F2代的16种基因组合，从中数出符 合要求的ddRR有1/16，ddRr有2/16；或用分枝法计算 出ddRR所占比例为1/41/41/16，ddRr所占比例为 1/42/42/16。 例2： 某自花传粉植物的紫苗（A）对绿苗（a） 为显性，紧穗（B）对松穗（b）为显性，黄种皮（D ）对白种皮（d）为显性，各由一对等位基因控制。 假设这三对基因是自由组合的。现以绿苗紧穗白种皮 的纯合品种作母本，以紫苗松穗黄种皮的纯合品种作 父本进行杂交实验，结果F1表现为紫苗紧穗黄种皮。 请回答： （1）如果生产上要求长出的植株一致表现为紫苗紧 穗黄种皮，那么播种F1植株所结的全部种子后，长出 的全部植株是否都表现为紫苗紧穗黄种皮？为什么？ （1）不是。因为F1代植株是杂合体，F2代会发生性 状分离。 （2）如果需要选育绿苗松穗白种皮的品种，那么能否 从播种F1植株所结种子长出的植株中选到？为什么？ （2）能。 因为F1代植株三对基因都是杂合的，F2代能 分离出表现为绿苗松穗白种皮的类型。 （3）如果只考虑穗型和种皮色这两对性状，请写出F2 代的表现型及其比例。 （3）紧穗黄种皮：紧穗白种皮：松穗黄种皮：松穗白 种皮=9：3：3：1 （4）如果杂交失败，导致自花受粉，则子代植株的表 现型为 ，基因型为 ； 如果杂交正常，但亲本发生基因突变，导致F1植株群 体中出现个别紫苗松穗黄种皮的植株，该植株最可能 的基因型为 。发生基因突变的亲本是 本。 （4）绿苗紧穗白种皮 aaBBdd AabbDd 母 解析：本题考查的是遗传部分的常规育种，属于 中等难度。由题意可知，紫苗（A）对绿苗（a）， 紧穗（B）对松穗（b），黄种皮（D）对白种皮（d ）是三对相对性状，其遗传符合自由组合规律，则用 于杂交实验的母本（绿苗紧穗白种皮的纯合品种）的 基因型为aaBBdd,父本（紫苗松穗黄种皮纯合品种 ）的基因型是AabbDD,其杂交F1代基因型为 AaBbDd,三对基因全为杂合，表现型全为紫苗紧穗 黄种皮。 （可以先写出遗传图解，有利于回答问题。） P 绿苗紧穗白种皮 紫苗松穗黄种皮 aaBBdd AAbbDD F 紫苗紧穗黄种皮 AaBbDd 播种F1植株所结的种子长成的植株为F2植株 ，其表现型就会发生性状分离，能分离出表现 为绿苗松穗白种皮的类型。如果只考虑穗型和 种皮两对性状，则F2代就会有四种表现型，为 紧穗黄种皮：紧穗白种皮：松穗黄种皮：松穗 白种皮=9：3：3：1；如果用上述父本与母本 杂交，是使用父本的花粉对母本的雌蕊授粉， 如果杂交失败而导致自花授粉，就只会有母本 的自花授粉，而母本植株是纯合体，其自交后 仍为纯合体，基因型不变，如果杂交正常，则 F1代三对基因都是杂合AaBbDd，但亲本如果 发生基因突变，导致后代出现紫苗松穗黄种皮 的变异类型，一定是亲代中的显性基因B变成 了b,所以是母本发生了突变，F1代的基因型为 AabbDd。 二、诱变育种 1原理：基因突变。这种方法可以提高突变 率，创造人类需要的变异类型，从中选择、培 育出优良的生物品种。 2方法和过程：是指利用物理因素(如太空 的辐射X射线、射线、紫外线、失重或用激光 等)；化学因素(如亚硝酸、硫酸二乙酯等)来处 理生物（如萌动的植物芽或种子），使生物发 生基因突变。 诱发变异选择育成新品种。 3优缺点： 能提高变异频率，加速育种过程，可大幅度改良某些 性状（有时可产生超效基因），变异范围广；有利变 异少，须大量处理材料；诱变的方向和性质不能控制 。改良数量性状（多基因遗传的性状）效果较差。 理解其优缺点，需要先了解一下基因突变作为生物变 异的一个重要来源，它具有以下主要特点： 第一，基因突变在生物界中是普遍存在的。无论是低 等生物，还是高等的动植物以及人，都可能发生基因 突变。例如，棉花的短果枝，水稻的矮杆、糯性，果 蝇的白眼、残翅，家鸽羽毛的灰红色，以及人的色盲 、糖尿病、白化病等遗传病，都是突变性状，（通过 基因突变产生等位基因）。自然条件下发生的基因突 变叫做自然突变，人为条件下诱发产生的基因突变叫 做诱发突变。 第二，基因突变是随机发生的。它可以发生在生物 个体发育的任何时期和生物体的任何细胞。 一般来说，在生物个体发育的过程中，基因突变发 生的时期越迟，生物体表现突变的部分就越少。例如 ，植物的叶芽如果在发育的早期发生基因突变，那么 由这个叶芽长成的枝条，上面着生的叶、花和果实都 有可能与其他枝条不同。如果基因突变发生在花芽分 化时，那么，将来可能只在一朵花或一个花序上表现 出变异。 基因突变可以发生在体细胞中，也可以发生在生殖 细胞中。发生在生殖细胞中的突变，可以通过受精作 用直接传递给后代。发生在体细胞中的突变，一般是 不能传递给后代的（如人的某种癌变）。 第三，在自然状态下，对一种生物来说，基因突变的 频率是很低的。据估计，在高等生物中，大约十万个到 一亿个生殖细胞中，才会有一个生殖细胞发生基因突变 ，突变率是105108。不同生物的基因突变率是不同 的。例如，玉米的抑制色素形成的基因的突变率为 1.06104，而黄色胚乳基因的突变率为2.2106。同 一种生物的不同基因，突变率也不相同。 第四，大多数基因突变对生物体是有害的。由于任何 一种生物都是长期进化过程的产物，它们性状与环境条 件已经取得了高度的协调。如果发生基因突变，就有可 能破坏这种协调关系。因此，基因突变对于生物的生存 往往是有害的。例如，植物中常见的白化苗，也是基因 突变形成的。这种苗由于缺乏叶绿素，不能进行光合作 用制造有机物，最终导致死亡。但是，也有少数基因突 变是有利的。例如，植物的抗病性突变、耐旱性突变、 微生物的抗药性突变等，都是有利于生物生存的。 第五，基因突变是不定向的。一个基因可 以向不同的方向发生突变，产生一个以上的 等位基因。 例如，控制小鼠毛色的灰色基因(A+)可以 突变成黄色基因(AY)，也可以突变成黑色基 因(a)。但是每一个基因的突变，都不是没有 任何限制的。 例如，小鼠毛色基因的突变，只限定在色 素的范围内，不会超出这个范围。所控制的 都是同一性状的不同表现类型，它们属于等 位基因。 4应用： 本世纪60年代以来，我国通过农作物诱 变育种培育出了数百个农作物新品种。这些 新品种具有抗病力强、产量高、品质好等优 点，在农业生产中发挥了巨大作用。 例如，黑龙江省农业科学院用辐射方法处 理大豆，培育成了黑农五号等大豆品种，含 油量比原来的品种提高了2.5，大豆产量提 高了16。 也有时可利用对人类有益的芽变，通过营 养繁殖培育优良品种。 在微生物育种方面，诱变育种也发挥了重要 作用。青霉菌的选育就是一个典型的例子。 现在世界各国生产青霉素的菌种，最初是在 1943年从一个发霉的甜瓜上得来的。这种野 生的青霉菌分泌的青霉素很少，产量只有20单 位/mL。 后来，人们对青霉菌多次进行X射线、紫外 线照射以及综合处理，再通过筛选培育成了青 霉素产量很高的菌株，目前青霉素的产量已经 可以达到50 000单位/mL60 000单位/mL。 5经典例题： 例1： 科学家将一些作物的种子搭载人造卫星 进入太空，经过宇宙射线、高度真空和微重力 等综合因素的作用，使种子内的DNA发生变化 ，从而培育出优质高产的新品种。（多选） A这项工作属于诱变育种 B从太空带回来的种子都是优良品种 C从太空带回来的种子都变成多倍体 D从太空带回来的种子还得进行人工选择 答案：A、D。 例2： 自然界中，一种生物某一基因及其三种突变基因决定 的蛋白质的部分氨基酸序列如下： 正常基因 精氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸 突变基因1 精氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸 突变基因2 精氨酸 亮氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸 突变基因3 精氨酸 苯丙氨酸 苏氨酸 酪氨酸 丙氨酸 根据上述氨基酸序列确定这三种突变基因DNA分子的改变是 A突变基因1和2为一个碱基的替换，突变基因3为一个碱基 的增添 B突变基因2和3为一个碱基的替换，突变基因1为一个碱基 的增添 C突变基因1为一个碱基的替换，突变基因2和3为一个碱基 的增添 D突变基因2为一个碱基的替换，突变基因1和3为一个碱基 的增添 答案：A 解析：本题通过基因突变对蛋白质中氨基 酸序列影响，考查考生是否理解基因突变可 能产生的后果，这样就把DNA和RNA中的 两种碱基序列关系、密码子、碱基的变异类 型及后果的知识综合起来考查，特别是有的 氨基酸不止有一个密码子的情况是解题的关 键，借此考查考生的理解能力、分析综合能 力和推理能力。把考查的最终落点，体现在 综合能力上。 三、单倍体育种 在自然条件下，玉米、高梁、水稻、番茄等 高等植物，偶尔也会出现单倍体植株。与正常 的植株相比，单倍体植株长得弱小，而且是高 度不育的。但是，它们在育种上有特殊的意义 。 单倍体育种是利用花药（花粉）离体培养技 术获得单倍体植株，再诱导其染色体加倍，从 而获得所需要的纯系植株的育种方法。 1原理：染色体变异、基因重组和组织培 养。 2方法和过程： 选择亲本有性杂交F1产生的花粉离体培 养获得单倍体植株诱导染色体加倍获得可育 纯合子选择所需要的品种类型。 育种工作者常常采用花药离体培养的方法来获 得单倍体植株，然后经过人工诱导使染色体数 目加倍，重新恢复到正常植株的染色体数目。 这种方法得到的植株，不仅能够正常生殖，而 且每对染色体上的成对的基因都是纯合的，自 交产生的后代不会发生性状分离。 3优缺点：明显缩短育种年限，加速育种进 程，利用单倍体植株培育新品种只需要两年时 间，就可以得到一个稳定的纯系品种。与常规 的杂交育种方法相比，明显地缩短了育种年限 ：技术较复杂，需与杂交育种结合，（不适合 动物育种工作）。 4应用：早在20世纪70年代初，我国就开 始用花药体培养选育新品种，育成了“京花一 号”小麦等新品种。“京花一号”小麦穗大粒多 ，丰产性好，而且适应性和抗病性强，现在已 经大面积推广种植。 5经典例题： 例 1：用纯种的高秆(D)抗锈病(T)小麦与矮秆(d)易染 锈病(t)小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如下： 高秆抗锈病矮秆易染锈病F1雄配子 幼苗选出符合要求的品种，下列有关此育种 方法的叙述中，正确的是 A这种育种方法叫杂交育种 B过程必须使用生长素处理 C这种方法的最大优点是缩短育种年限 D过程必须经过受精作用 答案：C 四、多倍体育种 体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个 体叫做多倍体。 其中，体细胞中含有三个染色体组的个体， 叫做三倍体，比如香蕉。 体细胞中含有四个染色体组的个体，叫做四 倍体，比如马铃薯。 多倍体在植物中广泛地存在着，在动物中比 较少见。在被子植物中，至少有1/3的物种是 多倍体。例如，普通小麦、棉花、烟草、苹 果、梨、菊、水仙等大都是多倍体。帕米尔 高原的高山植物，有65的种类是多倍体。 1原理：染色体变异（染色体加倍）。 体细胞在有丝分裂的过程中，染色体完成了复 制，但是细胞受到外界环境条件(如温度骤变) 或生物内部因素的干扰，纺锤体的形成受到破 坏，以致染色体不能被拉向两极，细胞也不能 分裂成两个子细胞，于是就形成染色体数目加 倍的细胞。 如果这样的细胞继续进行正常的有丝分裂 ，就可以发育成染色体数目加倍的组织或个体 。 2方法和过程：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 。当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，能够抑制纺 锤体形成，导致染色体不分离，从而引起细胞内染色 体数目加倍。染色体数目加倍的细胞继续进行正常的 有丝分裂，将来就可以发育成多倍体植株。 3优缺点：可培育出自然界中没有的新品种，且 培育出的植物器官大，产量高，营养丰富；结实率低 ，只适于植物。 4应用：目前世界各国利用人工诱导多倍体的方 法已经培育出不少新品种，如含糖量高的三倍体无子 西瓜和甜菜等。此外，我国科技工作者还创造出自然 界中没有的作物八倍体小黑麦。 三倍体无子西瓜的培育：在二倍体西瓜的幼苗期，用 秋水仙素处理，可以得到四倍体植株。然后，用四倍 体植株作母本，用二倍体植株作父本，进行杂交，得 到含有三个染色体组的种子。把这些种子种下去，就 会长出三倍体植株。由于三倍体植株在减数分裂的过 程中，染色体的联会发生紊乱，因而不能形成正常的 生殖细胞。当三倍体植株开花时，需要授给普通西瓜( 二倍体)成熟的花粉，刺激子房发育而成为果实(一般 需要施用一定浓度的生长素，做为辅助手段，以外源 生长素诱导内源生长素促进结果)。因为胚珠并不发育 成为种子，所以这种西瓜叫做无子西瓜。无子西瓜不 仅满足了国内市场的需求，而且远销国外。 如果反交，得到的三倍体西瓜珠被可发育成种皮，这 样的三倍体西瓜没有使用价值。 5经典例题： 例 1：四倍体水稻的花粉经离体培养得到的单 倍体植株中，所含的染色体组数是 A1组 B2组 C3组 D4组 答案：B （同源四倍体） 五、基因工程育种 一种生物的DNA上的基因之所以能在其他生物体内得以 进行相同的表达，是因为它们共用一套遗传密码。在该 育种方法中需两种工具酶（限制性内切酶、DNA连接酶 ）和运载体（质粒），质粒上必须有相应的识别基因， 便于基因检测。如人的胰岛素基因移接到大肠杆菌的 DNA上后，可在大肠杆菌的细胞内指导合成人的胰岛素 ；抗虫棉植株的培育;将固氮菌的固氮酶基因移接到植物 DNA分子上去，培育出固氮植物。固氮基因的表达方式 为： 1原理：基因重组（或异源DNA重组）和所有生物氨 基酸遗传密码子的通用性。 物质基础是：生物的DNA均由四种脱氧核苷酸组成。 其结构基础是：一般生物的DNA均为双螺旋结构。 2方法和过程： 提取目的基因装入载体导入受体细胞基因表达 筛选出符合要求的新品种。 这种技术是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“ 剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合 ，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在 受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。通 俗地说，就是按照人们的主观意愿，把一种生物的个 别基因复制出来，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。基因工程 是在DNA分子水平上进行设计施工的。 重组的DNA分子进入受体细胞后，受体细胞必须表现 出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达过程。 3优缺点：不受种属限制，可根据人类的需 要，有目的地进行，育种时间短 ；可能会引 起生态危机，技术难度大。 4应用：科学家最初做抗虫棉试验时，虽然 已经检测出棉的植株中含有抗虫的基因，但让 棉铃虫食用棉的叶片时，棉铃虫并没有被杀死 ，这说明抗虫基因还不能在高等植物中表达。 科学家在研究的基础上，又一次对棉植株中的 抗虫基因进行了修饰，然后再让棉铃虫食用棉 的叶片，结果食用的第二天棉铃虫就中毒死亡 了。这说明抗虫基因在棉植株中得到了表达。 5经典例题： 例 1：在培养转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基 因（kan）常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基 因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。下图为获得 抗虫棉的技术流程。 请据图回答： （1）A过程需要的酶有 _。 （1）限制性内切酶和DNA链激酶 （2）B过程及其结果体现了质粒作为运载体必须具备的两个条 件是_。 （2）具有标记基因；能在宿主细胞中复制并稳定保存（他们 没有要求，具有多个限制酶切点，教材P.50） （3）C过程的培养基除含有必要营养物质、琼脂和激素外，还 需加入_。 （3）卡那霉素 （界定是否带有标记基因，转基因是否成 功） （4）如果利用DNA分子杂交原理对再生植株进行检测，D过 程应该用_作为探针。 （4）放射性同位素（或荧光分子）标记的抗虫基因 （5）科学家发现转基因植株的卡那霉素抗性基因的 传递符合孟德尔遗传规律。 将转基因植株与_杂交，其后代中 抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数量比外1:1。 非转基因植株 若该转基因植株自交，则其后代中抗卡那霉素型与 卡那霉素敏感型的数量比为_。 31 若将该转基因植株的花药在卡那霉素培养基上作离 体培养，则获得的再生植株群体中抗卡那霉素型植株 占_。 100 （因为题干已经告诉我们“卡那霉素抗性基因（kan） 常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那 霉素培养基上生长。”所有抗虫棉细胞均带有这个基因） 六、细胞工程育种 细胞工程育种是指用细胞融合的方法获得杂种 细胞，利用细胞的全能性，用组织培养的方法 培育杂种个体的方法。 1原理：植物细胞和动物细胞核的全能性。 生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的 潜能，细胞的这种特性叫做细胞的全能性。生 物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全 套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的 全部基因，从理论上讲，生物体的每一个活细 胞都应该具有全能性。 在生物体的所有细胞中，受精卵的全能性是最高的。 有性生殖生物体的任何一个细胞，都是由受精卵分裂 、分化而成的。生殖细胞，尤其是卵细胞，虽然分化 程度很高，但是仍然具有较高的潜在全能性。在生物 体内，细胞并没有表现出全能性，而是分化成为不同 的组织、器官，这是基因在特定的时间和空间条件下 选择性表达的结果。 不同种生物之间存在着生殖隔离，所以用传统的有性 杂交方法是不可能做到这一点的。于是，这些科学家 试图用这两种植物的体细胞进行杂交，来实现这一美 妙的设想。植物体细胞杂交是用两个来自于不同植物 的体细胞，由于细胞膜具有一定的流动性而融合成一 个杂种细胞，并且把杂种细胞培育成新的植物体的方 法。 2方法和过程： （1）植物：去细胞壁获得原生质体原生质体融合 组织培养 离体的植物器官、组织或细胞，在培养了一段时间以 后，会通过细胞分裂，形成愈伤组织。愈伤组织的细 胞排列疏松而无规则，是一种高度液泡化的呈无定形 状态的薄壁细胞。 由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的 过程，称为植物细胞的脱分化，或者叫做去分化。 脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可以重新分 化成根或芽等器官，这个过程叫做再分化。再分化形 成的试管苗，移栽到地里，可以发育成完整的植物体 。 植物组织培养的过程可以简要归纳为： 离体的植物器官、组织或细胞经过 脱分化愈伤组织通过再分化根、芽 或胚状体植物体 植物细胞只有脱离了植物体，在一 定的外部因素作用下，经过细胞分裂形 成愈伤组织，才表现出全能性，由愈伤 组织细胞发育、分化出新的植物体。 影响植物细胞脱分化产生愈伤组织的 一个重要因素是植物激素。当细胞分裂 素与生长素共同使用时，能强烈地刺激 愈伤组织的形成。 植物激素还会影响到再分化过程中芽 和根的发生。细胞分裂素与生长素之间 的浓度比，可以调控植物组织培养过程 中芽和根的形成。当细胞分裂素与生长 素的浓度比高时，有利于芽的发生；当 浓度比低时，则有利于根的发生。 （2）动物克隆： 核移植胚胎移植 19世纪70年代，科学家们在蛙的血细胞中也看到了多 核细胞的现象，但是由于受当时科学技术发展水平的 限制，人们对这一现象并没有给予足够的重视。1958 年，日本科学家岗田用灭活的仙台病毒诱导人的腹水 癌细胞融合成功。后来科学家们又成功地诱导了不同 种动物的体细胞融合，并且能将杂种细胞培养成活。 随着细胞融合技术的不断改进，现在这项技术已经广 泛应用于细胞学、遗传学、免疫学、病毒学等多种学 科的研究工作中。 3优缺点：能克服远缘杂交的不亲和性，有目的 地培育优良品种。动物体细胞克隆，可用于保存濒危 物种、保持优良品种、挽救濒危动物、利用克隆动物 相同的基因背景进行生物医学研究等；技术复杂，难 度大；它将对生物多样性提出挑战（创造出新的人造 物种），有性繁殖是形成生物多样性的重要基础，而 “克隆动物”则会导致生物品系减少（近亲个体增多） ，个体生存能力下降。 4应用： 植物组织培养技术的应用范围是很广的，除了 快速繁殖、培育无病毒植物外，还可以通过大 规模的植物细胞培养来生产药物、食品添加剂 、香料、色素和杀虫剂等。例如，从大量培养 的紫草愈伤组织中提取的紫草素，是制造治疗 烫伤和割伤的药物以及染料和化妆品的原料。 用植物组织培养的方法，诱导离体的植物组织 形成具有生根发芽能力的胚状结构，加入人工 胚乳，包裹上人造种皮，制成人工种子，可以 解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发 芽率低等问题。此外，转基因植物的培育，也 要用到植物组织培养的方法。 目前，植物体细胞杂交还有许多理论和技术问题没有 解决，这项技术仍然处在研究阶段，距离推广应用还 有一定差距。但是人们相信，经过科学家的不懈努力 ，让“番茄马铃薯”在地上结番茄、地下结马铃薯的愿 望一定会实现。 哺乳动物如牛、羊等，妊娠时间长，每胎产子数少， 繁殖速度比较慢。怎样才能加快优良种畜的繁殖速度 呢？哺乳动物的胚胎移植技术，为畜牧业的发展带来 了光明的前景。 胚胎移植的过程是这样的：以优良种牛的繁殖为例， 科学家们首先用激素促进良种母牛多排卵，然后把卵 细胞从母牛体内取出，在试管内与人工采集的精子进 行体外受精，培育成胚胎，再把胚胎送入经过激素处 理、可以接受胚胎植入的母牛子宫内，孕育成小牛产 出。用这种方法得到的小牛叫做试管牛。利用胚胎移 植技术可以使每头良种母牛一年繁殖牛犊上百头。 许多国家都成立有商业性牛胚胎移植公司，开展牛胚 胎国际贸易。除了牛之外，羊、兔、猪、马、猫等动 物的胚胎移植也获得了成功。 5经典例题： 例 1：用高度分化的植物细胞、组织和器官进行 组织培养可以形成愈伤组织，下列叙述错误的 是 A该愈伤组织是细胞经过脱分化和分裂形成的 B该愈伤组织的细胞没有全能性 C该愈伤组织是由排列疏松的薄壁细胞组成 D该愈伤组织可以形成具有生根发芽能力的胚 状结构 答案：B 例 现有甲、乙两个烟草品种(2n48)，其基 因型分别为aaBB和AAbb，这两对基因位于 非同源染色体上，且在光照强度大于800勒克 司时，都不能生长，这是由于它们中的一对隐 性纯合基因(aa或bb)作用的结果。取甲乙两品 种的花粉分别培养成植株，将它们的叶肉细胞 制成原生质体，并将两者相混，使之融合，诱 导产生细胞团。然后，放到大于800勒克司光 照下培养，结果能分化发育成植株。请回答下 列问题： (1)甲、乙两烟草品种花粉的基因型分别为 _和_。 (1)aB Ab (2)在植物细胞融合技术中，常用_除去 _,才能使用_作为促融剂，促使其融 合，融合后的细胞基因型是_ 。 (2)纤维素酶(答果胶酶也对) 细胞壁 聚乙二醇( 答灭活的病毒也对) AaBb、aaBB、AAbb (3)细胞融合后诱导产生的细胞团叫_。 (3)愈伤组织 (4)能分化的细胞团是由的原生质体融合来的(这里只 考虑2个原生质体的相互融合)。由该细胞团分化发育 成的植株，其染色体数是_，基因型是 _。该植株自交后代中，在大于800勒克司光 照下，出现不能生长的植株的概率是_。 (4) 48 AaBb 716 （其基因型为aabb1、 aaBb2、aaBB1、AABb2、AAbb1，可利用第二册 P.30图624，相当于带有yy和rr的基因型个体） 下图所示为人类“治疗性克隆”的简要过程，请据图作答： “治疗性克隆”的结果说明高度分化的体细胞的核仍然具有 。相同的胚胎干细胞，可以培养出胰岛细胞、血细胞、心肌细 胞等各种组织细胞，究其本质原因是基因 的结果。上述“ 克隆”过程中细胞数目及功能的变化建立在 的基础上。 全能性 选择性表达 分裂 、分化（答出一个给1分） 在细胞进行有丝分裂前期，核膜解体，到 末期又重新形成。对新形成的核膜的来源有两 种不同意见，一种主张认为是由旧核膜的碎片 连接形成，另一种主张认为是由内质网膜重新 形成的。实验室现有变形虫，3H胆碱（磷脂 的成分）和其它必需仪器，为了探究上述主张 的合理性，请根据细胞工程中的核移植技术设 计实验过程，并预测实验结果和相应的结论。 设计： （1）将部分变形虫置于含3H胆碱培养液中， 在适宜的条件下培养，使其膜结构被标记。 （2）将已标记的核移植到未标记的去核的变形虫中 ，在培养液 （选填“有标记”或“无标记”）且适宜 条件下培养一段时间，使其进行细胞分裂。 （2）无标记 （3）检测新形成细胞的核膜有无放射性。 预测结果： ； 预测结果：新的细胞核膜具有放射性 结论： 。 结论：支持第一种说法。（或新核膜是由旧核膜的 碎片连接而成。） 预测结果： ； 预测结果：新的细胞核膜无放射性 结论： 。 结论：支持第二种说法。 （或新核膜是由内质网膜 重新形成的。） 七、通过综合手段育种 综合以上两种或多种方法育种，在实践中被通常采用，可以 在最短的时间内培育出最理想的品种。在高考的试题中这类 素材出现的频率往往高于单一手段育种。 经典例题： 例 1：普通小麦有高秆抗病（TTRR）和矮秆易感病（ttrr） 两个品种，控制两对相对性状的基因分别位于两对同源染色 体上。实验小组利用不同的方法进行了如下三祖实验： 请回答问题： （1）A小组由F1获得F2的方法是_，F2矮秆抗病 植株中不能稳定遗传的占_。 （1）自交 2/3 （2）、三类矮秆抗病植株中，最可能产生不 育配子的是_类。 （2） （3）A、B、C三组方法中，最不容易获得矮秆抗病小 麦品种的是_组，原因是_。 （3）C 基因突变频率低且不定向 （4）通过矮秆抗病获得矮秆抗病小麦新品种的方法 是_。获得的矮秆抗病植株中 能稳定遗传的占_。 （4）秋水仙素（或低温）诱导染色体加倍（单倍体育 种） 100 （5）在一块高秆（纯合体）小麦田中，发现 了一株矮秆小麦。请设计实验方案探究该矮秆 性状出现的可能原因（简要写出所用方法、结 果和结论） （5）方法1：将矮秆小麦与高秆小麦杂交，如 果F1代高秆，自交得F2高秆矮秆31（或 出现性状分离），则矮秆性状是基因突变造成 的；否则，矮秆性状是环境引起的。 方法2：将矮秆小麦与高秆小麦种植在相 同环境条件下，如果两者未出现明显差异，则 矮秆性状由环境引起；否则，矮秆性状是基因 突变的结果。 例 2： （09上海卷）下列技术中不能获得 抗锈高产小麦新品种的是 A. 诱变育种 B. 细胞融合 C. 花粉离体培养 D. 转基因 解析：花药离体培养获得是单倍体，一 般高度不育 答案：C 例3: 燕麦颖的颜色由两对独立遗传的等位基 因控制，可以有黑色、黄色、白色三种相对性 状。 黑色对白色为显性(用B、b表示)，黄色对白色 为显性(用Y、y表示)，当黑、黄两种色素都存 在时，表现为黑色。现有纯合黑颖品系与纯合 黄颖品系杂交，F1全是黑颖，F1自交得F2，其 分离比是黑颖黄颖白颖1231 请根据以上实验及结果，分析回答： 写出亲本的基因型：_ ；F2中白颖个体的基因型是_ ；F2中黄颖个体可能的基因型是 _。 BByy、bbYY bbyy bbYy或bbYY F2中出现新性状的根本原因是_ 。 非同源染色体上的非等位基因自由组合 若F2中杂合黄颖个体有100株，则理论上白颖个体有 _株；理论上F2中纯合黑颖个体占全部 黑颖个体的_。 50 1/6 （利用两对相对性状遗传图解杂合黄颖占 2/16是100，而白颖占1/16应为50个，黑颖12个其中 BBYY和BByy各1个，纯合黑颖占2/12，即1/6）。 BY bY By by BYBBYY 黑BbYY 黑BBYy 黑BbYy 黑 bYBbYY 黑bbYY 黄BbYy 黑bbYy 黄 ByBBYy 黑BbYy 黑BByy 黑Bbyy 黑 byBbYy 黑bbYy 黄Bbyy 黑b byy 白 若用单倍体育种的方法获得黑颖燕麦，其基因型是 _。 BBYY、BByy 写出F1自交的遗传图解。(不要求写配子) (4分) F1 BbYy 黑