新教材适用2024版高考生物二轮总复习第1部分核心考点突破专题6生物的变异与进化核心考点二变异原理在育种中的应用教师用书

核心考点二变异原理在育种中的应用1.诱变育种原理2.单倍体育种与杂交育种的关系3.多倍体育种的原理分析4.准确选取育种方案育种目标育种方案集中双亲优良性状杂交育种明显缩短育种年限单倍体育种对原品系实施“定向”改变基因工程育种让原品系产生新性状(无中生有)诱变育种使原品系营养器官“增大”或“加强”多倍体育种突破生殖隔离，实现远缘杂交植物体细胞杂交真题感悟常考题型育种的方法、原理和实验设计典例1(2023·湖北卷)栽培稻甲产量高、品质好，但每年只能收获一次。野生稻乙种植一次可连续收获多年，但产量低。中国科学家利用栽培稻甲和野生稻乙杂交，培育出兼具两者优点的品系丙，为全球作物育种提供了中国智慧。下列叙述错误的是(A)A．该成果体现了生物多样性的间接价值B．利用体细胞杂交技术也可培育出品系丙C．该育种技术为全球农业发展提供了新思路D．品系丙的成功培育提示我们要注重野生种质资源的保护【解析】生物多样性的直接价值体现在食用、药用、文学艺术创作等，间接价值体现在调节生态系统的功能上，培育新品系不属于间接价值，A错误；植物体细胞杂交使远缘杂交不亲和的植物有可能实现遗传物质重组，创造和培养植物新品种乃至新物种，尤其在多基因控制农艺性状的改良上具有较大优势，因此可以利用该方法培育品系丙，B正确；该育种技术把栽培稻和野生稻杂交，为全球农业发展提供了新思路，C正确；品系丙的成功培育需要依靠野生稻的参与，提示我们要注重野生种质资源的保护，D正确。故选A。典例2(2023·浙江6月卷)浙江浦江县上山村发现了距今1万年的稻作遗址，证明我国先民在1万年前就开始了野生稻驯化。经过长期驯化和改良，现代稻产量不断提高。尤其是袁隆平院士团队培育成的超级杂交稻品种，创造水稻高产新纪录，为我国粮食安全作出杰出贡献。下列叙述正确的是(D)A．自然选择在水稻驯化过程中起主导作用B．现代稻的基因库与野生稻的基因库完全相同C．驯化形成的现代稻保留了野生稻的各种性状D．超级杂交稻品种的培育主要利用基因重组原理【解析】自然选择通常选择出的是适应环境条件的类型，而人工选择选择的通常是对人类有利的类型，故人工选择在水稻驯化过程中起主导作用，A错误；基因库是指一个种群所有基因的总和，经过长期驯化和改良，现代稻产量不断提高，则可推测现代稻与野生稻的基因库不完全相同，B错误；驯化形成的现代稻保留了野生稻的优良性状，而一些不利性状在选择中被淘汰，C错误；超级杂交稻品种的培育借助于杂交育种，该过程的原理主要是基因重组，D正确。故选D。典例3(2021·北京卷)研究者拟通过有性杂交的方法将簇毛麦(2n＝14)的优良性状导入普通小麦(2n＝42)中。用簇毛麦花粉给数以千计的小麦小花授粉，10天后只发现两个杂种幼胚，将其离体培养，产生愈伤组织，进而获得含28条染色体的大量杂种植株。以下表述错误的是(C)A．簇毛麦与小麦之间存在生殖隔离B．培养过程中幼胚细胞经过脱分化和再分化C．杂种植株减数分裂时染色体能正常联会D．杂种植株的染色体加倍后能产生可育植株【解析】簇毛麦与普通小麦属于两个物种，故二者之间存在生殖隔离，A正确；幼胚细胞经过脱分化形成愈伤组织，愈伤组织经过再分化形成胚状体或丛芽，从而得到完整植株，B正确；杂种植株细胞内由于没有同源染色体，故减数分裂时染色体无法正常联会，C错误；杂种植株的染色体加倍后能获得可育植株，D正确。故选C。典例4(2022·江苏卷)玉米是我国重要的粮食作物。玉米通常是雌雄同株异花植物(顶端长雄花序，叶腋长雌花序)，但也有的是雌雄异株植物。玉米的性别受两对独立遗传的等位基因控制，雌花花序由显性基因B控制，雄花花序由显性基因T控制，基因型bbtt个体为雌株。现有甲(雌雄同株)、乙(雌株)、丙(雌株)、丁(雄株)4种纯合体玉米植株。回答下列问题。(1)若以甲为母本、丁为父本进行杂交育种，需进行人工传粉，具体做法是_对母本甲的雌花花序进行套袋，待雌蕊成熟时，采集丁的成熟花粉，撒在甲的雌蕊柱头上，再套上纸袋__。(2)乙和丁杂交，F1全部表现为雌雄同株；F1自交，F2中雌株所占比例为_1/4__，F2中雄株的基因型是_bbTT、bbTt__；在F2的雌株中，与丙基因型相同的植株所占比例是_1/4__。(3)已知玉米籽粒的糯和非糯是由1对等位基因控制的相对性状。为了确定这对相对性状的显隐性，某研究人员将糯玉米纯合体与非糯玉米纯合体(两种玉米均为雌雄同株)间行种植进行实验，果穗成熟后依据果穗上籽粒的性状，可判断糯与非糯的显隐性。若糯是显性，则实验结果是_糯性植株上全为糯性籽粒，非糯植株上既有糯性籽粒又有非糯籽粒__；若非糯是显性，则实验结果是_非糯性植株上只有非糯籽粒，糯性植株上既有糯性籽粒又有非糯籽粒__。【解析】(1)杂交育种的原理是基因重组，若甲为母本，丁为父本杂交，因为甲为雌雄同株异花植物，所以在花粉未成熟时需对甲植株雌花花序套袋处理，等丁的花粉成熟后再通过人工授粉把丁的花粉授以甲的雌蕊柱头后，再套袋。(2)根据题干信息“乙和丁杂交，F1全部表现为雌雄同株”，可知乙基因型为BBtt，丁的基因型为bbTT，F1基因型为BbTt，F1自交F2基因型及比例为9B_T_(雌雄同株)∶3B_tt(雌株)∶3bbT_(雄株)∶1bbtt(雌株)，故F2中雌株所占比例为1/4，雄株的基因型为bbTT、bbTt，雌株中与丙基因型相同的比例为1/4。(3)假设糯和非糯这对相对性状受A/a基因控制，因为两种玉米均为雌雄同株植物，间行种植时，既有自交又有杂交。若糯性为显性，基因型为AA，非糯基因型为aa，则糯性植株无论自交还是杂交，糯性植株上全为糯性籽粒，非糯植株杂交子代为糯性籽粒，自交子代为非糯籽粒，所以非糯植株上既有糯性籽粒又有非糯籽粒。同理，非糯为显性时，非糯性植株上只有非糯籽粒，糯性植株上既有糯性籽粒又有非糯籽粒。典例5(2022·广东卷)《诗经》以“蚕月条桑”描绘了古人种桑养蚕的劳动画面，《天工开物》中“今寒家有将早雄配晚雌者，幻出嘉种”，表明我国劳动人民早已拥有利用杂交手段培育蚕种的智慧，现代生物技术应用于蚕桑的遗传育种，更为这历史悠久的产业增添了新的活力。回答下列问题：(1)自然条件下蚕采食桑叶时，桑叶会合成蛋白酶抑制剂以抵御蚕的采食，蚕则分泌更多的蛋白酶以拮抗抑制剂的作用。桑与蚕相互作用并不断演化的过程称为_协同进化(共同进化)__。(2)家蚕的虎斑对非虎斑、黄茧对白茧、敏感对抗软化病为显性，三对性状均受常染色体上的单基因控制且独立遗传。现有上述三对基因均杂合的亲本杂交，F1中虎斑、白茧、抗软化病的家蚕比例是_3/64__；若上述杂交亲本有8对，每只雌蚕平均产卵400枚，理论上可获得_50__只虎斑、白茧、抗软化病的纯合家蚕，用于留种。(3)研究小组了解到：①雄蚕产丝量高于雌蚕；②家蚕的性别决定为ZW型；③卵壳的黑色(B)和白色(b)由常染色体上的一对基因控制；④黑壳卵经射线照射后携带B基因的染色体片段可转移到其他染色体上且能正常表达。为达到基于卵壳颜色实现持续分离雌雄，满足大规模生产对雄蚕需求的目的，该小组设计了一个诱变育种的方案。下图为方案实施流程及得到的部分结果。Ⅲ组所得黑壳卵雄蚕为杂合子(基因型为ZBZb)，与白壳卵雌蚕杂交，后代的黑壳卵和白壳卵中均既有雌性又有雄性，无法通过卵壳颜色区分性别。统计多组实验结果后，发现大多数组别家蚕的性别比例与Ⅰ组相近，有两组(Ⅱ、Ⅲ)的性别比例非常特殊。综合以上信息进行分析：①Ⅰ组所得雌蚕的B基因位于_常__染色体上。②将Ⅱ组所得雌蚕与白壳卵雄蚕(bb)杂交，子代中雌蚕的基因型是_bbZWB__(如存在基因缺失，亦用b表示)。这种杂交模式可持续应用于生产实践中，其优势是可在卵期通过卵壳颜色筛选即可达到分离雌雄的目的。③尽管Ⅲ组所得黑壳卵全部发育成雄蚕，但其后代仍无法实现持续分离雌雄，不能满足生产需求，请简要说明理由_Ⅲ组所得黑壳卵雄蚕为杂合子，与白壳卵雌蚕杂交，后代的黑壳卵和白壳卵中均既有雌性又有雄性，无法通过卵壳颜色区分性别__。【解析】(1)不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展，这就是协同进化。(2)由题意可知，三对性状均受常染色体上的单基因控制且独立遗传，即符合自由组合定律，将三对基因均杂合的亲本杂交，可先将三对基因分别按照分离定律计算，再将结果相乘，即F1各对性状中，虎斑个体占3/4，白茧个体占1/4，抗软化病个体占1/4，相乘后F1中虎斑、白茧、抗软化病的家蚕比例是3/4×1/4×1/4＝3/64。若上述杂交亲本有8对，每只雌蚕平均产卵400枚，总产卵数为8×400＝3200枚，其中虎斑、白茧、抗软化病的纯合家蚕占1/4×1/4×1/4＝1/64，即3200×1/64＝50只。(3)黑壳卵经射线照射后，携带B基因的染色体片段转移到其他染色体上，转移情况可分为三种，即携带B基因的染色体片段可转移到常染色体上、转移到Z染色体上或转移到W染色体上。将诱变孵化后挑选的雌蚕作为亲本与雄蚕(bb)杂交，统计子代的黑壳卵孵化后雌雄家蚕的数目。Ⅰ组黑壳卵家蚕中雌雄比例接近1∶1，说明该性状与性别无关，即携带B基因的染色体片段转移到了常染色体上；Ⅱ组黑壳卵家蚕全为雌性，说明携带B基因的染色体片段转移到了W染色体上；Ⅲ组黑壳卵家蚕全为雄性，说明携带B基因的染色体片段转移到了Z染色体上。①由以上分析可知，Ⅰ组携带B基因的染色体片段转移到了常染色体上，即所得雌蚕的B基因位于常染色体上。②由以上分析可知，Ⅱ组携带B基因的染色体片段转移到了W染色体上，亲本雌蚕的基因型为ZWB，与白壳卵雄蚕bb杂交，子代雌蚕的基因型为bbZWB(黑壳卵)，雄蚕的基因型为bbZZ(白壳卵)，可以通过卵壳颜色区分子代性别。将子代黑壳卵雌蚕继续杂交，后代类型保持不变，故这种杂交模式可持续应用于生产实践中。③Ⅲ组黑壳卵家蚕全为雄性，说明携带B基因的染色体片段转移到了Z染色体上，亲本雌蚕的基因型为ZBWb，与白卵壳雄蚕ZbZb杂交，子代雌蚕的基因型为ZbWb(白壳卵)，雄蚕的基因型为ZBZb(黑壳卵)。再将黑壳卵雄蚕(ZBZb)与白壳卵雌蚕(ZbWb)杂交，子代为ZBZb、ZbZb、ZBWb、ZbWb，其后代的黑壳卵和白壳卵中均既有雌性又有雄性，无法通过卵壳颜色区分性别，故不能满足生产需求。归纳提升：有关变异与育种的易错易混点(1)育种原理和育种方法分辨不清，出现答非所问的情况。原理是育种的理论依据，如多倍体育种和单倍体育种的原理都是染色体变异。(2)单倍体育种和花药离体培养相混淆。花药离体培养是单倍体育种的一个步骤，只能获得单倍体，而单倍体育种最终要获得正常个体。(3)不同的育种方法获得的新品种的性状能否遗传的问题。凡是依据基因突变、基因重组和染色体变异原理获得的新品种的性状都是可遗传的，如通过多倍体育种获得的无子西瓜的“无子”性状属于可遗传的变异，而通过涂抹生长素获得的无子番茄的“无子”性状是不可遗传的变异。典例6(2020·天津卷)小麦的面筋强度是影响面制品质量的重要因素之一，如制作优质面包需强筋面粉，制作优质饼干需弱筋面粉等。小麦有三对等位基因(A/a，B1/B2，D1/D2)分别位于三对同源染色体上，控制合成不同类型的高分子量麦谷蛋白(HMW)，从而影响面筋强度。科研人员以两种纯合小麦品种为亲本杂交得F1，F1自交得F2，以期选育不同面筋强度的小麦品种。相关信息见下表。基因基因的表达产物(HMW)亲本F1育种目标小偃6号安农91168强筋小麦弱筋小麦A甲＋＋＋＋－B1乙－＋＋－＋B2丙＋－＋＋－D1丁＋－＋－＋D2戊－＋＋＋－注：“＋”表示有相应表达产物；“－”表示无相应表达产物据表回答：(1)三对基因的表达产物对小麦面筋强度的影响体现了基因可通过控制_蛋白质的结构__来控制生物体的性状。(2)在F1植株上所结的F2种子中，符合强筋小麦育种目标的种子所占比例为_1/16__，符合弱筋小麦育种目标的种子所占比例为_0__。(3)为获得纯合弱筋小麦品种，可选择F2中只含_甲、乙、丁__产物的种子，采用_诱变、基因工程、将其与不含甲产物的小麦品种进行杂交__等育种手段，选育符合弱筋小麦育种目标的纯合品种。【解析】(1)由题意“控制合成不同类型的高分子量麦谷蛋白，从而影响面筋强度”可知，三对基因的表达产物对小麦面筋强度的影响体现了基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。(2)由题意分析可知，亲本小偃6号基因型为AAB2B2D1D1，安农91168的基因型为AAB1B1D2D