XXXX生物二轮专题生物育种方法

1、1育种专题育种专题 2 不遗传的变异在育种上没有价值，但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环境的控制，使其表现型朝着有利于人类的方向发展。类的方向发展。 表现型是基因型和环境共同作用的结表现型是基因型和环境共同作用的结果，其内因是基因型，它在作物的个体果，其内因是基因型，它在作物的个体发育中起着

2、发育中起着主导作用主导作用。所以要想获得高。所以要想获得高产丰收最重要的是育好种。产丰收最重要的是育好种。 “种地选好种，一垅顶两垅种地选好种，一垅顶两垅”。 3 常用的有杂交育种、诱变育种、单倍体育种、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。）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。（和过程）、优

3、缺点以及应用进行复习。 一、杂交育种一、杂交育种 1原理：原理：基因重组基因重组。一般指种内不同品种。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。造出对人类有益的新品种。 4 基因重组是指在生物体进行有性生殖的过程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。中，控制不同性状的基因的重新组合。基因的基因的自由组合定律告诉我们，在生物体通过减数分自

4、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，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。因型，这是一种类型的基因重组。 在减数分裂的四分体时期，由于同源染色体在减数分裂的四分体时期，由于同源染色体的的非姐妹染色单体之间常常发生局部交换非姐妹染色单体之间常常发生局部交换，这，这些染色单体上的基因组合，是另一种类型的基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

5、基因也是基因重组。因重组。广义上讲，转基因也是基因重组。5 杂交育种选择亲本的基本条件：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。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，双亲最好都是适品种，在条件严酷的地区，双亲最好都是适应的品种。应的品种。 亲本之一的目标性状应有足够的遗传强度，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。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，或生态类型、亲缘关系上存在一定差异，或在地

6、理上相距较远。在地理上相距较远。 亲本的一般配合力较好，主要表现在加性亲本的一般配合力较好，主要表现在加性效应的配合力高。效应的配合力高。 6 2方法和过程：方法和过程： 杂交杂交自交自交选优（一般从选优（一般从F2开始）开始） 杂交技术因不同作物特点而异，其共杂交技术因不同作物特点而异，其共同要点为：同要点为： 调节开花期，通过分期播种、调节温调节开花期，通过分期播种、调节温度、光照及施肥管理等措施，使父本和母度、光照及施肥管理等措施，使父本和母本花期相遇；本花期相遇； 控制授粉，在母本雌蕊成熟前进行人控制授粉，在母本雌蕊成熟前进行人工去雄，并套袋隔离，避免自交和天然异工去雄，并套袋隔离，避

7、免自交和天然异交，然后适时授以纯净新鲜父本花粉，作交，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。好标志并套袋隔离和保护。 7 用于杂交的父本和母本分别用用于杂交的父本和母本分别用P1和和P2表示，表示，其代表符号分别为和；其代表符号分别为和；表示杂交。杂交表示杂交。杂交所得种子种植而成的个体群称杂种一代（子一所得种子种植而成的个体群称杂种一代（子一代），用代），用F1表示。表示。F1群体内个体间交配或自交群体内个体间交配或自交所得的子代为所得的子代为F2、F3、F4等表示随后各世代。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安排亲本或杂种成对使之交配的杂交方式可以

8、有：以有： 成对杂交成对杂交（单交）即两个不同品种或系统间（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）；的杂交，两亲可互为父母本（正反交）； 复合杂交复合杂交，即几个品种分别先后进行多次杂，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。回交是以杂种后代与亲本之一再交配的杂交方式。交方式。 8 3优缺点：优缺点：能根据人的预见把位于两个品种生物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体上的优良性状集于一身；育种时间长，需随时观察；育种时间长，需随时观察及时发现优良性状。及时发现优良性状。 4应用：例如，在水稻中，有芒应用：例如，在水稻中

9、，有芒(A)对无芒对无芒(a)是是显性，抗病显性，抗病(R)对不抗病对不抗病(r)是显性。有两个不同品种是显性。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、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，在自由组台定律，在F2中分离出的无芒、抗病中分离出的无芒、抗病(aaRR或或aaRr)植株应该占总数的植株应该占总数的3/16，其中，其中，l/16是纯合是纯合类型类型(aaRR),2/16是杂合类型是杂合类型(aaRr)。 要进一步得到纯合类型，还需要对无芒、抗病类型要进一

10、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。能够稳定遗传的无芒、抗病的类型。9n 5经典例题：经典例题：n例例1：假如水稻高秆（：假如水稻高秆（D）对矮秆（）对矮秆（d）为显性，）为显性，抗稻瘟病（抗稻瘟病（R）与易感稻瘟病（）与易感稻瘟病（r）为显性，两）为显性，两对性状独立遗传。用一个纯合易感病的矮秆品对性状独立遗传。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（易倒种（抗倒伏）与一个纯合抗病高秆品种（易倒伏）杂交，伏）杂交，F2代中出现既抗病又抗倒伏类型的代

11、中出现既抗病又抗倒伏类型的基因型及其比例为基因型及其比例为nAddRR,1/8 nBddRR,1/16nCddRR,1/16和和ddRr,1/8 DDDrr,1/16和和DdRR,1/8n答案：答案：C10 解析：本题考查的是遗传学的基本知识，内容涉及解析：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基因型为ddrr和和

12、DDRR，接着由亲代杂交得到，接着由亲代杂交得到F1代，代，基因型为基因型为DdRr，F1代自交至代自交至F2代。关键要对代。关键要对F2代中表代中表现型和基因型的比例进行分析。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，其两对相对性状的纯合体杂交，其F2代的性状分离比代的性状分离比为为9 3 3 1，且，且纯合体在四种性状中各占其一纯合体在四种性状中各占其一的规的规律。在比例为律。在比例为9 3 3 1的四种性状中，的四种性状中，9和和1分别为分别为双显性性状和双隐性性状双显性性状和双隐性性状，即本题中的亲本性状，即本题中的亲本性状，3和和3是通过非等位基因的自由组合得到的重组性

13、状是通过非等位基因的自由组合得到的重组性状，而本，而本题所要求的既抗病又抗倒伏的重组性状就在题所要求的既抗病又抗倒伏的重组性状就在F2代中占代中占3/16，杂合体基因为，杂合体基因为ddRr，占，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，如果对上述规律不十分熟悉，也可以通过遗传图解，用棋盘格法写出用棋盘格法写出F2代的代的16种基因组合，从中数出符合种基因组合，从中数出符合要求的要求的ddRR有有1/16，ddRr有有2/16；或用分枝法计；或用分枝法计算出算出ddRR所占比例为所占比例为1/41/41/16，ddRr所占所占比例为比例为1/42/42/16。1

14、1 例例2： 某自花传粉植物的紫苗（某自花传粉植物的紫苗（A）对绿苗（）对绿苗（a）为显性，紧穗（为显性，紧穗（B）对松穗（）对松穗（b）为显性，黄种皮（）为显性，黄种皮（D）对白种皮（对白种皮（d）为显性，各由一对等位基因控制。假）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，结果本进行杂交实验，结果F1表现为紫苗紧穗黄种皮。表现为紫苗紧穗黄种皮。 请回答：请回答： （1）如果生产上要求长出的植株一致表现为紫

15、苗）如果生产上要求长出的植株一致表现为紫苗紧穗黄种皮，那么播种紧穗黄种皮，那么播种F1植株所结的全部种子后，长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？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）不是。因为F1代植株是杂合体，代植株是杂合体，F2代会发生代会发生性状分离。性状分离。12 （2）如果需要选育绿苗松穗白种皮的品种，那么能否）如果需要选育绿苗松穗白种皮的品种，那么能否从播种从播种F1植株所结种子长出的植株中选到？为什么？植株所结种子长出的植株中选到？为什么？ （2）能。）能。 因为因为F1代植株三对基因都是杂合的，代植株三对基因都

16、是杂合的，F2代代能分离出表现为绿苗松穗白种皮的类型。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）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。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）紧穗黄种皮：紧穗白种皮：松穗黄种皮：松穗白种皮种皮=9：3：3：1 （4）如果杂交失败，导致自花受粉，则子代植株的表）如果杂交失败，导致自花受粉，则子代植株的表现型为现型为，基因型为，基因型为；如果杂交正常，但亲本发生基因突变，导致如果杂交正常，但亲本发生基因突变，导致F1植株群植株群体中出现个别紫苗松穗黄种皮的植株，该植

17、株最可能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的基因型为。发生基因突变的亲本是。发生基因突变的亲本是本。本。 （4）绿苗紧穗白种皮）绿苗紧穗白种皮 aaBBdd AabbDd 母母13 解析：本题考查的是遗传部分的常规育种，属于解析：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（中等难度。由题意可知，紫苗（A）对绿苗（）对绿苗（a），），紧穗（紧穗（B）对松穗（）对松穗（b），黄种皮（），黄种皮（D）对白种皮（）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）于

18、杂交实验的母本（绿苗紧穗白种皮的纯合品种）的基因型为的基因型为aaBBdd,父本（紫苗松穗黄种皮纯合品父本（紫苗松穗黄种皮纯合品种）的基因型是种）的基因型是AabbDD,其杂交其杂交F1代基因型为代基因型为AaBbDd,三对基因全为杂合，表现型全为紫苗紧穗三对基因全为杂合，表现型全为紫苗紧穗黄种皮。黄种皮。 （可以先写出遗传图解，有利于回答问题。）（可以先写出遗传图解，有利于回答问题。） P 绿苗紧穗白种皮绿苗紧穗白种皮 紫苗松穗黄种皮紫苗松穗黄种皮 aaBBdd AAbbDD F 紫苗紧穗黄种皮紫苗紧穗黄种皮 AaBbDd14 播种播种F1植株所结的种子长成的植株为植株所结的种子长成的植株为

19、F2植植株，其表现型就会发生性状分离，能分离出表株，其表现型就会发生性状分离，能分离出表现为现为绿苗松穗白种皮绿苗松穗白种皮的类型。如果只考虑穗型的类型。如果只考虑穗型和种皮两对性状，则和种皮两对性状，则F2代就会有四种表现型，代就会有四种表现型，为为紧穗黄种皮：紧穗白种皮：松穗黄种皮：松紧穗黄种皮：紧穗白种皮：松穗黄种皮：松穗白种皮穗白种皮=9：3：3：1；如果用上述父本与母；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，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

20、交后的自花授粉，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代三对基因都是杂合AaBbDd，但亲本如果但亲本如果发生基因突变，导致后代出现紫苗松穗黄种皮发生基因突变，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的变异类型，一定是亲代中的显性基因B变成变成了了b,所以是母本发生了突变，所以是母本发生了突变，F1代的基因型为代的基因型为AabbDd。 15n 二、诱变育种二、诱变育种n 1原理：原理：基因突变基因突变。这种方法可以提高突变。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、

21、培率，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。育出优良的生物品种。n 2方法和过程：是指利用物理因素方法和过程：是指利用物理因素(如太空如太空的辐射的辐射X射线、射线、射线、紫外线、失重或用激光射线、紫外线、失重或用激光等等)；化学因素；化学因素(如亚硝酸、硫酸二乙酯等如亚硝酸、硫酸二乙酯等)来处来处理生物（如萌动的植物芽或种子），使生物发理生物（如萌动的植物芽或种子），使生物发生基因突变。生基因突变。n 诱发变异诱发变异选择育成新品种选择育成新品种。16n 3优缺点：优缺点：n能提高变异频率，加速育种过程，可大幅度改良某些能提高变异频率，加速育种过程，可大幅度改良某些性状（有

22、时可产生超效基因），变异范围广；有利变性状（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。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。改良数量性状（多基因遗传的性状）效果较差。n理解其优缺点，需要先了解一下基因突变作为生物变理解其优缺点，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：异的一个重要来源，它具有以下主要特点：n第一，基因突变在生物界中是普遍存在的第一，基因突变在生物界中是普遍存在的。无论是低。无论是低等生物，还是高等的动植物以及人，都可能发生基因等生物，还是高等的动植物以

23、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、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。诱发突变。 17n 第二，基因突变是随机发生的第二，基因突变是随机发生的。它可以发生在生物。它可以发生在生

24、物个体发育的任何时期和生物体的任何细胞。个体发育的任何时期和生物体的任何细胞。n 一般来说，在生物个体发育的过程中，基因突变发一般来说，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，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时，那么，将

25、来可能只在一朵花或一个花序上表现出变异。变异。 n 基因突变可以发生在体细胞中，也可以发生在生殖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）。不能传递给后代的（如人的某种癌变）。18n 第三，在自然状态下，对一种生物来说，基因突变的第三，在自然状态下，对一种生物来说，基因突变的频率是很低的频率是很低的。据估计，在高等生物中，大约十万个到。据估计，在高等生物中，大约十万个到一亿个生

26、殖细胞中，才会有一个生殖细胞发生基因突变，一亿个生殖细胞中，才会有一个生殖细胞发生基因突变，突变率是突变率是105108。不同生物的基因突变率是不同。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，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。同一种生物的不同基因，突变率也不相同。n 第四，大多数基因突变对生物体是有害的。第四，大多数基因突变对生物体是有害的。由于任何由于任何一种生物都是长期进化过程的产物，它们性状与环境条一种生物都是长期进化过程的产物，它们

27、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、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

28、性突变等，都是有利于生物生存的。微生物的抗药性突变等，都是有利于生物生存的。 19 第五，基因突变是不定向的第五，基因突变是不定向的。一个基因可。一个基因可以向不同的方向发生突变，产生一个以上的以向不同的方向发生突变，产生一个以上的等位基因。等位基因。 例如，控制小鼠毛色的灰色基因例如，控制小鼠毛色的灰色基因(A+)可以可以突变成黄色基因突变成黄色基因(AY)，也可以突变成黑色基，也可以突变成黑色基因因(a)。但是每一个基因的突变，都不是没有。但是每一个基因的突变，都不是没有任何限制的。任何限制的。 例如，小鼠毛色基因的突变，只限定在色例如，小鼠毛色基因的突变，只限定在色素的范围内，不会超出这

29、个范围。素的范围内，不会超出这个范围。所控制的所控制的都是同一性状的不同表现类型，它们属于等都是同一性状的不同表现类型，它们属于等位基因。位基因。20 4应用：应用： 本世纪本世纪60年代以来，我国通过农作物诱年代以来，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。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，处理大豆，培育成了黑农五号等大豆品种，含

30、油量比原来的品种提高了含油量比原来的品种提高了2.5，大豆产量，大豆产量提高了提高了16。 也有时可利用对人类有益的芽变，通过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。营养繁殖培育优良品种。21 在微生物育种方面，诱变育种也发挥了重要在微生物育种方面，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。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，产量只有生的青霉菌分泌的青霉素很少，产量只有20单位单

31、位/mL。 后来，人们对青霉菌多次进行后来，人们对青霉菌多次进行X射线、紫外射线、紫外线照射以及综合处理，再通过筛选培育成了青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霉素产量很高的菌株，目前青霉素的产量已经可以达到可以达到50 000单位单位/mL60 000单位单位/mL。 22n 5经典例题：经典例题：n例例1： 科学家将一些作物的种子搭载人造卫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，使种子内的力等综合因素的作用，使种子内的DNA发生发生变化，从而培育出优质高

32、产的新品种。（多选）变化，从而培育出优质高产的新品种。（多选）nA这项工作属于诱变育种这项工作属于诱变育种 nB从太空带回来的种子都是优良品种从太空带回来的种子都是优良品种nC从太空带回来的种子都变成多倍体从太空带回来的种子都变成多倍体 nD从太空带回来的种子还得进行人工选择从太空带回来的种子还得进行人工选择n答案：答案：A、D。23n例例2： 自然界中，一种生物某一基因及其三种突变基因决定自然界中，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：的蛋白质的部分氨基酸序列如下：n正常基因正常基因 精氨酸精氨酸 苯丙氨酸苯丙氨酸 亮氨酸亮氨酸 苏氨酸苏氨酸 脯氨酸脯氨酸n突变基

33、因突变基因1 精氨酸精氨酸 苯丙氨酸苯丙氨酸 亮氨酸亮氨酸 苏氨酸苏氨酸 脯氨酸脯氨酸n突变基因突变基因2 精氨酸精氨酸 亮氨酸亮氨酸 亮氨酸亮氨酸 苏氨酸苏氨酸 脯氨酸脯氨酸n突变基因突变基因3 精氨酸精氨酸 苯丙氨酸苯丙氨酸 苏氨酸苏氨酸 酪氨酸酪氨酸 丙氨酸丙氨酸n根据上述氨基酸序列确定这三种突变基因根据上述氨基酸序列确定这三种突变基因DNA分子的改变是分子的改变是nA突变基因突变基因1和和2为一个碱基的替换，突变基因为一个碱基的替换，突变基因3为一个碱基为一个碱基的增添的增添nB突变基因突变基因2和和3为一个碱基的替换，突变基因为一个碱基的替换，突变基因1为一个碱基为一个碱基的增添的增

34、添nC突变基因突变基因1为一个碱基的替换，突变基因为一个碱基的替换，突变基因2和和3为一个碱基为一个碱基的增添的增添nD突变基因突变基因2为一个碱基的替换，突变基因为一个碱基的替换，突变基因1和和3为一个碱基为一个碱基的增添的增添n答案：答案：A24 解析：本题通过基因突变对蛋白质中氨解析：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，这样就可能产生的后果，这样就把把DNA和和RNA中中的两种碱基序列关系、密码子、碱基的变异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，特别是有类型及后果的知识综合起

35、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的氨基酸不止有一个密码子的情况是解题的关键关键，借此考查考生的理解能力、分析综合，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，体现能力和推理能力。把考查的最终落点，体现在综合能力上。在综合能力上。25n 三、单倍体育种三、单倍体育种n 在自然条件下，玉米、高梁、水稻、番茄等在自然条件下，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。度不育的。

36、但是，它们在育种上有特殊的意义。n 单倍体育种是利用花药（花粉）离体培养技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。而获得所需要的纯系植株的育种方法。n 1原理：原理：染色体变异、基因重组和组织培染色体变异、基因重组和组织培养养。26n 2方法和过程：方法和过程：n 选择亲本选择亲本有性杂交有性杂交F1产生的花粉离体培产生的花粉离体培养获得单倍体植株养获得单倍体植株诱导染色体加倍获得可育诱导染色体加倍获得可育纯合子纯合子选择所需要的品种类型。选择所需要的品种类型。n育种工作者常常采用花

37、药离体培养的方法来获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。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。交产生的后代不会发生性状分离。27n 3优缺点：优缺点：明显缩短育种年限，加速育种明显缩短育种年限，加速育种进程进程，利用单倍体植株培育新品种只需要两年，利用单倍体植株培育新品种只需要两年时

38、间，就可以得到一个稳定的纯系品种。与常时间，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，（不适限：技术较复杂，需与杂交育种结合，（不适合动物育种工作）。合动物育种工作）。n 4应用：早在应用：早在20世纪世纪70年代初，我国就开年代初，我国就开始用花药体培养选育新品种，育成了始用花药体培养选育新品种，育成了“京花一京花一号号”小麦等新品种。小麦等新品种。“京花一号京花一号”小麦穗大粒小麦穗大粒多，丰产性好，而且适应性和抗病性强，现在多，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。

39、已经大面积推广种植。28n 5经典例题：经典例题：n例例 1：用纯种的高秆：用纯种的高秆(D)抗锈病抗锈病(T)小麦与矮秆小麦与矮秆(d)易易染锈病染锈病(t)小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如下：下： n n 高秆抗锈病高秆抗锈病矮秆易染锈病矮秆易染锈病F1雄配子雄配子n n幼苗幼苗选出符合要求的品种，下列有关此育选出符合要求的品种，下列有关此育种方法的叙述中，正确的是种方法的叙述中，正确的是nA这种育种方法叫杂交育种这种育种方法叫杂交育种nB过程过程必须使用生长素处理必须使用生长素处理nC这种方法的最大优点是缩短育种年限这种方法的最大优点是缩短育种年限

40、nD过程必须经过受精作用过程必须经过受精作用n答案：答案：C29n四、多倍体育种四、多倍体育种n体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个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。体叫做多倍体。n其中，体细胞中含有三个染色体组的个体，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。叫做三倍体，比如香蕉。n体细胞中含有四个染色体组的个体，叫做四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。倍体，比如马铃薯。n多倍体在植物中广泛地存在着，在动物中比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，至少有较少见。在被子植物中，至少有1/3的物种的物种是多倍体。例

41、如，普通小麦、棉花、烟草、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。帕米苹果、梨、菊、水仙等大都是多倍体。帕米尔高原的高山植物，有尔高原的高山植物，有65的种类是多倍体。的种类是多倍体。30 1原理：原理：染色体变异（染色体加倍）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制，但是细胞受到外界环境条件(如温度骤变如温度骤变)或生物内部因素的干扰，纺锤体的形成受到破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，细胞也不能坏，以致染色体不能被拉向两极，细胞

42、也不能分裂成两个子细胞，于是就形成染色体数目加分裂成两个子细胞，于是就形成染色体数目加倍的细胞。倍的细胞。 如果这样的细胞继续进行正常的有丝分裂，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。就可以发育成染色体数目加倍的组织或个体。31n 2方法和过程：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。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色体数目加倍。染色体数

43、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。常的有丝分裂，将来就可以发育成多倍体植株。n 3优缺点：可培育出自然界中没有的新品种，且优缺点：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。低，只适于植物。n 4应用：目前世界各国利用人工诱导多倍体的方应用：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自然界中

44、没有的作物八倍体小黑麦。八倍体小黑麦。32n三倍体无子西瓜的培育：在二倍体西瓜的幼苗期，用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程中，染色体的联会发生紊乱，因而不能形成正常的生殖

45、细胞。当三倍体植株开花时，需要授给普通西瓜生殖细胞。当三倍体植株开花时，需要授给普通西瓜(二倍体二倍体)成熟的花粉，刺激子房发育而成为果实成熟的花粉，刺激子房发育而成为果实(一一般需要施用一定浓度的生长素，做为辅助手段，以外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源生长素诱导内源生长素促进结果)。因为胚珠并不。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。瓜不仅满足了国内市场的需求，而且远销国外。n如果反交，得到的三倍体西瓜珠被可发育成种皮，这如果反交，得到的

46、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。样的三倍体西瓜没有使用价值。33n 5经典例题：经典例题：n例例 1：四倍体水稻的花粉经离体培养得到的单：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倍体植株中，所含的染色体组数是n A1组组 B2组组 n C3组组 D4组组n答案：答案：B （同源四倍体）（同源四倍体）34n五、基因工程育种五、基因工程育种n一种生物的一种生物的DNA上的基因之所以能在其他生物体内得以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

47、酶（限制性内切酶、育种方法中需两种工具酶（限制性内切酶、DNA连接酶）连接酶）和运载体（质粒），质粒上必须有相应的识别基因，便和运载体（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；抗虫棉植株的培育虫棉植株的培育;将固氮菌的固氮酶基因移接到植物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分子上去，培育出固氮植物。固氮基因的表达方式为：为： n1原理：基因重组（或异源原理：基因重组（

48、或异源DNA重组）和所有生物氨重组）和所有生物氨基酸遗传密码子的通用性。基酸遗传密码子的通用性。n物质基础是：生物的物质基础是：生物的DNA均由四种脱氧核苷酸组成。均由四种脱氧核苷酸组成。n其结构基础是：一般生物的其结构基础是：一般生物的DNA均为双螺旋结构。均为双螺旋结构。35n 2方法和过程：方法和过程：n提取目的基因提取目的基因装入载体装入载体导入受体细胞导入受体细胞基因表达基因表达筛选出符合要求的新品种。筛选出符合要求的新品种。n这种技术是在生物体外，通过对这种技术是在生物体外，通过对DNA分子进行人工分子进行人工“剪切剪切”和和“拼接拼接”，对生物的基因进行改造和重新，对生物的基因进

49、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。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。基因工生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。基因工程是在程是在DNA分子水平上进行设计施工的。分子水平上进行设计施工的。n重组的重组的DNA分子进入受体细胞后，受体细胞必须表

50、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。现出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达过程。36n3优缺点：不受种属限制，可根据人类的需优缺点：不受种属限制，可根据人类的需要，有目的地进行，育种时间短要，有目的地进行，育种时间短 ；可能会引；可能会引起生态危机，技术难度大。起生态危机，技术难度大。n4应用：科学家最初做抗虫棉试验时，虽然应用：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，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

51、等植物中表达。科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。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。这说明抗虫基因在棉植株中得到了表达。 37n 5经典例题：经典例题：n例例 1：在培养转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基：在培养转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因（因（kan）常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基）常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能

52、在卡那霉素培养基上生长。下图为获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。得抗虫棉的技术流程。n请据图回答：请据图回答：n（1）A过程需要的酶有过程需要的酶有_。n（1）限制性内切酶和）限制性内切酶和DNA链激酶链激酶38n（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条件是_。n（2）具有标记基因；能在宿主细胞中复制并稳定保存）具有标记基因；能在宿主细胞中复制并稳定保存（他们（他们没有要求，具有多个限制酶切点，教材没有要求，具有多个限制酶切点，教材P.50） n（3）C过程的培养基除含有必要营养物质、琼脂和激素

53、外，过程的培养基除含有必要营养物质、琼脂和激素外，还需加入还需加入_。n（3）卡那霉素）卡那霉素 （界定是否带有标记基因，转基因是否成（界定是否带有标记基因，转基因是否成功）功）n（4）如果利用）如果利用DNA分子杂交原理对再生植株进行检测，分子杂交原理对再生植株进行检测，D过过程应该用程应该用_作为探作为探针。针。n（4）放射性同位素（或荧光分子）标记的抗虫基因）放射性同位素（或荧光分子）标记的抗虫基因39n （5）科学家发现转基因植株的卡那霉素抗性基因的）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。传递符合孟德尔遗传规律。n将转基因植株与将转基因植株与_杂交，其后代杂交

54、，其后代中抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数量比外中抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数量比外1:1。n非转基因植株非转基因植株 n若该转基因植株自交，则其后代中抗卡那霉素型与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卡那霉素敏感型的数量比为_。n31n若将该转基因植株的花药在卡那霉素培养基上作离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体培养，则获得的再生植株群体中抗卡那霉素型植株占占_。n100 （因为题干已经告诉我们（因为题干已经告诉我们“卡那霉素抗性基因（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

55、的细胞才能在卡那常作为标记基因，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。霉素培养基上生长。”所有抗虫棉细胞均带有这个基因）所有抗虫棉细胞均带有这个基因）40n六、细胞工程育种六、细胞工程育种n细胞工程育种是指用细胞融合的方法获得杂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。培育杂种个体的方法。n1原理：植物细胞和动物细胞核的全能性。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

56、。生潜能，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。胞都应该具有全能性。41n在生物体的所有细胞中，受精卵的全能性是最高的。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，虽然裂、分化而成的。生殖细胞，尤其是卵细胞，虽然分

57、化程度很高，但是仍然具有较高的潜在全能性。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。空间条件下选择性表达的结果。n不同种生物之间存在着生殖隔离，所以用传统的有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。

58、植物体细胞杂交是用两个来自于这一美妙的设想。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。的植物体的方法。42n 2方法和过程：方法和过程：n（1）植物：去细胞壁获得原生质体）植物：去细胞壁获得原生质体原生质体融合原生质体融合组织培养组织培养n离体的植物器官、组织或细胞，在培养了一段时间离体的植物器官、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。愈伤组织以后，会通过细胞分裂，形成愈伤组织。愈伤组织的细胞

59、排列疏松而无规则，是一种高度液泡化的呈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。无定形状态的薄壁细胞。n由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程，称为植物细胞的的过程，称为植物细胞的脱分化脱分化，或者叫做去分化。，或者叫做去分化。n脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可以重新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，这个过程叫做分化成根或芽等器官，这个过程叫做再分化再分化。再分。再分化形成的试管苗，移栽到地里，可以发育成完整的化形成的试管苗，移栽到地里，可以发育成完整的植物体。植物体。n植物组织

60、培养的过程可以简要归纳为：植物组织培养的过程可以简要归纳为： 43 离体的植物器官、组织或细胞离体的植物器官、组织或细胞经过经过脱分化脱分化愈伤组织愈伤组织通过再分化通过再分化根、芽根、芽或胚状体或胚状体植物体植物体 植物细胞只有脱离了植物体，在一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。组织细胞发育、分化出新的植物体。44 影响植物细胞脱分化产生愈伤组织的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。一个重要因素是植物激素。当细