生物育种方法的应用(上课用)

生物变异在育种上的应用生物组唐宁梅【基础知识回顾】可遗传变异的三个来源：基因突变基因重组染色体变异【三年考情分析】高考对生物变异在育种上的应用考查较频繁，尤其对诱变育种、杂交育种和单倍体、多倍体育种考查较多。对近三年高考题分析如下：考查点近三年考情统计诱变育种2014浙江T6,2014北京T30,2014江苏T13，2013四川T5杂交育种2014四川T11,2014江苏T33,2014江苏T33

2013江苏T25，2013浙江T32，2012浙江T32，2012天津T2，2014江苏T33单倍体、多倍体育种2014四川卷T5

，2014江苏T7，2014江苏T29

2013江苏T25，2013浙江T32，2012江苏T28，2012浙江T32，2012天津T2，2012海南T29基因突变基因重组染色体变异【分类突破通关】类型一诱变育种【通关典例】[2014·江苏卷]下图是高产糖化酶菌株的育种过程，有关叙述错误的是(

)A．通过上图筛选过程获得的高产菌株未必能作为生产菌株B．X射线处理既可以引起基因突变也可能导致染色体变异C．上图筛选高产菌株的过程是定向选择过程D．每轮诱变相关基因的突变率都会明显提高D【考点定位】基因突变的主要特点(1)基因突变是随机发生的、不定向的。(2)基因突变的频率是很低的。【回归课本】必修2P82基因突变的特点

必修2P100诱变育种【变式特训】高考档案P140第二题（2013四川卷）大豆植株的体细胞含40条染色体。用放射性60Co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60Co诱发的基因突变，可以决定大豆的进化方向A【分类突破通关】类型二杂交育种【通关典例】(2012·浙江高考)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。表达有害性基因突变诱变育种基因重组胚状体(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。4【考点定位】本题是遗传与变异类的综合试题，综合考查了变异、育种及现代生物技术在生产中的应用。【回归课本】

1.必修2P98杂交育种与诱变育种2.选修3P33植物组织培养【解题指南】解答本题的突破口是：(1)基因内部缺失一段DNA，基因数量不变，属于基因突变。(2)根据F1中四种表现型推测出乙和丙的基因型。【通关锦囊】根据育种目的确定杂交育种步骤1.获得杂交种：(1)应用及特点：农业生产上需要培育杂合子品种，如杂交玉米。杂交种具有高产、优质、抗性强的特点，但种子只能种一年。(2)基本步骤：选取双亲P(♀、♂)→杂交→F1。2.获得隐性纯合子：选取双亲P(♀、♂)→杂交→F1→自交→F2→选出表现型符合要求的隐性性状个体种植推广。3.获得显性纯合子：(1)种类：显性个体包含杂合子和显性纯合子，培育双显纯合子或一隐一显纯合子品种需要时间较长。(2)基本步骤：选取双亲P(♀、♂)→杂交→F1→自交→F2→选出表现型符合要求的个体自交→F3→……→选出稳定遗传的个体种植推广。【变式特训】（2013浙江理综）（18分）在玉米中，控制某种除草剂抗性（简称抗性，T）与除草剂敏感（简称非抗，t）非糯性（G）与糯性（g）的基因分别位于两对同源染色体上。有人以纯合的非抗非糯性玉米（甲）为材料，经过EMS诱变处理获得抗性非糯性个体（乙）；甲的花粉经EMS诱变处理并培养等，获得可育的非抗糯性个体（丙）。

请回答：

（1）获得丙的过程中，运用了诱变育种和________育种技术

（2）若要培育抗性糯性的新品种，采用乙与丙杂交，F1只出现抗性非糯性和非抗非糯性的个体；从F1中选择表现为____

的个体自交，F2中有抗性糯性个体，其比例是_____。单倍体

抗性非糯性3/16（3）采用自交法鉴定F2中抗性糯性个体是否为纯合子。若自交后代中没有表现型为_______的个体，则被鉴定个体为纯合子；反之则为杂合子。请用遗传图解表示杂合子的鉴定过程。非抗糯性

（4）拟采用转基因技术改良上述抗性糯性玉米的抗虫性。通常从其它物种获得________，将其和农杆菌的________用合适的限制性核酸内切酶分别切割，然后借助_________连接，形成重组DNA分子，再转移到该玉米的培养细胞中，经筛选和培养等获得转基因抗虫植株。抗虫基因

Ti质粒

DNA连接酶

2.(2014·漯河模拟)已知有两株玉米甲(aabb)与乙(aabb)分别发生了基因突变，甲植株为Aabb，乙植株为aaBb，已知A、B基因控制着优良性状。回答下列问题：(1)若想获得优良性状纯合个体可采用杂交育种方法吗？(写出思路即可)(2)若为了达到培育AaBb杂交种的目的，设计育种方案。(写出思路即可)【解析】(1)杂交育种可产生新的基因型，实现的是基因重组，由于亲本中分别含有A、B基因，所以通过杂交可使两个控制优良性状的基因组合到一个个体上，通过自交使之纯合。(2)要想持续得到杂交种子，需有相应的纯合亲本作为保留种，每年进行杂交即可，若想较快得到纯合的保留种则用单倍体育种的方法。答案：(1)可以。思路如下：

(2)类型二单倍体、多倍体育种【通关典例】(2012·海南高考)无子西瓜是由二倍体(2n=22)与同源四倍体杂交后形成的三倍体。回答下列问题：(1)杂交时选用四倍体植株作母本，用二倍体植株作父本，取其花粉涂在四倍体植株的

上，授粉后套袋。四倍体植株上产生的雌配子含有

条染色体，该雌配子与二倍体植株上产生的雄配子结合，形成含有

条染色体的合子。(2)上述杂交获得的种子可发育为三倍体植株。该植株会产生无子果实，该果实无子的原因是三倍体的细胞不能进行正常的

分裂。(3)为了在短期内大量繁殖三倍体植株，理论上可以采用

的方法。【解题指南】解答本题时，需要明确：(1)理论基础：多倍体育种遵循染色体变异原理。(2)三倍体产生子代方式：三倍体只能进行无性生殖产生子代。【解析】本题以三倍体无子西瓜的培育过程为信息载体，考查多倍体育种的方法。(1)在三倍体无子西瓜培育过程中，以四倍体植株为母本，授以二倍体植株的花粉，可获得三倍体西瓜种子(胚)。四倍体植株上产生的雌配子含有22条染色体，二倍体植株产生的雄配子含11条染色体，则合子中含有3个染色体组，33条染色体。(2)三倍体西瓜无子的原因是：三倍体的细胞含有3个染色体组，在减数分裂时，染色体联会紊乱，不能产生正常的生殖细胞。(3)由于三倍体植株不能进行有性生殖，故可采用组织培养等无性生殖方式繁殖。答案：(1)雌蕊(或柱头)

22

33(2)减数(3)组织培养【通关锦囊】多倍体育种和单倍体育种的综合分析1.单倍体育种生物种类：单倍体育种适用于进行有性生殖的植物。真核生物如果只能进行无性生殖，不能产生花粉，也不能进行单倍体育种。2.多倍体育种生物种类：多倍体育种适用于无性生殖或有性生殖的植物。多倍体育种没有花药离体培养过程，进行无性生殖的植物和有性生殖的植物都能进行多倍体育种。3.细胞周期与多倍体形成：多倍体形成过程没有完整的细胞周期。由于用低温或秋水仙素处理，细胞纺锤体没有形成，细胞分裂停留在分裂后期，因此多倍体形成过程没有完整的细胞周期。4.低温、秋水仙素与着丝点分裂无关：低温或秋水仙素抑制纺锤体形成，但着丝点分裂是自动分裂，与纺锤丝牵引无关，因此低温、秋水仙素与着丝点分裂无关。5.单倍体育种与花药离体培养：单倍体育种包含花药离体培养和诱导染色体加倍过程。花药离体培养获得单倍体植株仅仅是单倍体育种的一个过程，不能把形成单倍体认为就是单倍体育种过程。【通关特训】1.(2014·芜湖模拟)下列有关育种的说法正确的是(

)A.用杂交的方法进行育种，F1自交后代有可能筛选出符合人类需要的优良品种B.用辐射的方法进行诱变育种，诱变后的植株一定比诱变前的植株具备更多的优良性状C.用基因型为DdTt的植株进行单倍体育种，所得的植株中约有1/4为纯合子D.用基因型为DdTt的植株进行多倍体育种，所育品种与原品种杂交一定能产生可育后代【解析】选A。诱变育种的原理是基因突变，是多害且不定向的，B错；用基因型为DdTt的植株进行单倍体育种，所得的植株全是纯合子，C错；多倍体育种所育品种与原品种杂交产生的后代可能是不育的，如四倍体(DdTt染色体加倍后产生)和二倍体培育出三倍体，三倍体联会易发生紊乱，为不育品种，D错。2.(2014·保定模拟)下列有关生物变异与育种的叙述，正确的是(

)A.人工诱变育种能够改变基因结构，且明显缩短育种年限B.可用单倍体育种法改良缺乏某种抗病性状的水稻品种C.三倍体西瓜不能形成正常的配子，这是由于秋水仙素抑制了纺锤体的形成D.大多数染色体结构变异对生物体不利，但在育种上仍有一定的价值【解析】选D。诱变育种是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的一种育种方法，它能改变基因结构，但有利变异较少，需要处理大量材料，不能明显缩短育种年限。单倍体育种法不能产生新的基因，故不能改良缺乏某种抗病性状的水稻品种。三倍体西瓜不能形成正常的配子，这是由于减数分裂时发生联会紊乱。大多数染色体结构变异对生物体是有害的，甚至是致死的，但也有少数会出现优良性状。3.(2014·菏泽模拟)下图表示无子西瓜的培育过程：根据图解，结合你学过的生物学知识，判断下列叙述错误的是