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1、第2讲生物变异在生产上的应用 【知识梳理自查】一、杂交育种、诱变育种、单倍体育种和多倍体育种1.连线生物育种的原理、方法及实例: 必备知识自主排查2.育种过程分析:(1)杂交育种过程:_选择_。(2)单倍体育种过程:杂交纯合化(3)多倍体育种过程(以无籽西瓜为例):二、杂交育种和诱变育种在农业生产中的应用1.杂交育种的应用:(1)培育_品种:用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦。(2)培育_品种:杂交玉米的培育。纯合子杂种优势2.诱变育种的应用:高产青霉菌、“太辐一号”小麦品种和高产雄性家蚕的培育。三、转基因技术1.含义:利用分子生物学和基因工程的手段,将某种生物的_转移到其他生
2、物物种中,使其出现原物种不具有的_的技术。2.原理:_。基因新性状基因重组3.过程:用人工方法将_导入受体细胞将_整合到受体的染色体上目的基因在受体细胞内得以_,并能稳定遗传4.应用:培育农作物新品种、培育动物新品种、利用转基因动物作为_。目的基因目的基因表达生物反应器四、转基因生物和转基因食品的安全性1.转基因生物:由于_的导入而引起_改变的生物。2.转基因食品的安全性:通过安全检测的转基因作物安全性不低于(高于或等于)传统作物。外源基因原有遗传物质组成【易错正误速判】1.三倍体西瓜植株的高度不育与减数分裂过程中同源染色体联会行为有关。( )2.染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加。(
3、)分析:染色体组整倍性变化增加了基因的数目,基因种类没变。3.单倍体含有的染色体组数都是奇数。 ( )分析:单倍体含有的染色体组数取决于亲本,若亲本是八倍体,它的单倍体就含有四个染色体组。4.抗病植株连续自交若干代,纯合抗病植株的比例逐代降低。( )分析:杂合子连续自交,杂合子比例逐渐下降,纯合子比例逐渐增加。5.通过花药离体培养可获得抗锈病高产小麦新品种。( )分析:花药离体培养得到的单倍体植株往往高度不育,需要用秋水仙素处理诱导其染色体加倍。6.诱变育种和杂交育种均可形成新基因。( )分析:杂交育种不产生新基因,只出现新的基因型。7.最简便的育种途径为杂交育种,但育种周期较长。( )8.用
4、二倍体西瓜给四倍体西瓜授粉,则四倍体植株上会结出三倍体无籽西瓜。( )分析:用二倍体西瓜给四倍体西瓜授粉,四倍体植株上结出的瓜是有籽的,将此种子种下去得到三倍体植株,三倍体植株上结出的才是无籽西瓜。考点一几种常见育种方式的比较【要点归纳整合】关键能力素养提升依据原理优 点缺 点举 例杂交育种基因重组将不同个体的优良性状集中于一个个体上时间长,需及时发现优良品种矮秆抗锈病小麦诱变育种基因突变和染色体畸变可以提高变异的频率,加速育种进程,大幅度地改良某些品种有利变异少,需大量处理实验材料青霉素高产菌株、太空椒单倍体育种染色体数目变异可以明显地缩短育种年限技术复杂且需与杂交育种配合快速培育矮秆抗锈病
5、小麦依据原理优 点缺 点举 例多倍体育种染色体数目变异器官大,提高产量和营养成分发育延迟,结实率低三倍体无籽西瓜、八倍体小黑麦转基因技术育种基因重组定向改变生物的性状;克服远缘杂交不亲和的障碍有可能引起生态危机产生人胰岛素的大肠杆菌、抗虫棉【特别提醒】单倍体育种花药离体培养技术单倍体育种经过花药离体培养后,还要经过染色体加倍(例如用秋水仙素处理幼苗)才能获得目标植株,而花药离体培养只是将花药进行培养,二者关系密切,但步骤和结果是不同的。【典例考题研析】【典例】(2015浙江10月选考真题)下列属于诱变育种的是()A.用射线处理釉稻种子,培育出早熟的新品种B.将抗虫基因转入普通棉的体细胞中,培育
6、出抗虫棉C.用秋水仙素处理二倍体草莓幼苗,培育出多倍体草莓D.将抗病黄果肉番茄与感病红果肉番茄杂交,培育出新品种【思路点拨】解答本题的关键点有两个:(1)理解诱变育种、杂交育种、转基因育种、多倍体育种的原理和实质。(2)根据育种过程和育种实例,依据育种原理判断具体育种方式。【解析】选A。A项属于典型的辐射诱变育种,A项符合题意;抗虫棉的培育属于转基因育种,B项不符合题意;培育多倍体草莓属于多倍体育种,C项不符合题意;D项属于杂交育种,不符合题意。【易错提醒】秋水仙素的作用机理:使用秋水仙素后,纺锤丝的合成被抑制,在细胞分裂的后期染色单体分裂后,没有纺锤丝,不能被拉向细胞两极,于是也不会形成细胞
7、板,细胞就不分裂,最后就形成了染色体加倍的细胞;秋水仙素也可以诱发基因突变。【精练新题速递】1.(2017浙江4月选考真题)研究人员用X射线处理野生型青霉菌,选育出了高产青霉素新菌株。这种育种方法属于()A.杂交育种 B.单倍体育种C.诱变育种D.多倍体育种【解析】选C。用X射线处理野生型青霉菌,能够引起基因突变,从而导致青霉菌出现各种性状,从中选择高产青霉素菌株,即为诱变育种,C项正确。2.(2018浙江4月选考真题)将某种海鱼的抗冻基因导入西红柿细胞中,培育成耐低温的西红柿新品种。这种导入外源基因的方法属于()A.杂交育种 B.转基因技术C.单倍体育种D.多倍体育种【解析】选B。将某种海鱼
8、的抗冻基因导入西红柿细胞中培育成耐低温的西红柿新品种,这种导入外源基因的方法属于转基因技术。考点二生物变异在生产上的应用【要点归纳整合】1.育种实验设计思路:明确育种目标和要求确定育种材料选择育种方法设计具体的育种程序。 2.育种实验设计举例:(1)利用杂交育种培育宽叶抗病植株: (2)利用单倍体育种培育宽叶抗病植株: (3)利用多倍体育种培育无籽西瓜: 【典例考题研析】【典例】(2020温州模拟)多倍体鱼类较正常鱼个体大、生长快速、抗逆性强。下面是采用低温和秋水仙素处理,利用二倍体鱼培育多倍体鱼的示意图。下列选项正确的是()A.由a、b分别受精后发育成的和所含染色体组数目相同B.育种过程中可
9、发生三种可遗传的变异C.秋水仙素阻止染色单体分离导致染色体加倍D.中雌雄个体杂交产生的后代基因型可能不同【思路点拨】解答本题的关键是:(1)明确染色体数目变异的原理和特点。(2)明确低温和秋水仙素处理,抑制纺锤体形成。【解析】选B。是由含有两个染色体组的卵细胞和一个染色体组的精子结合而成的,含有3个染色体组,是由二倍体的受精卵在有丝分裂过程中经秋水仙素处理发育而成,含4个染色体组,A项错误;在减数第一次分裂间期、有丝分裂间期可能发生基因突变,产生配子的过程中可以发生基因重组,低温和秋水仙素处理导致染色体数目加倍,B项正确;秋水仙素抑制纺锤体形成从而导致染色体数目加倍,C项错误;个体为三倍体,不
10、能进行有性生殖,D项错误。【易错提醒】本题容易错选C项。在有丝分裂后期或减数第二次分裂后期,着丝粒的分裂是自动分裂,与纺锤丝的牵引没有关系。秋水仙素抑制纺锤体的形成,不影响着丝粒的分裂。【精练新题速递】1.(2020衢州模拟)某农科所通过如图所示的育种过程培育高产抗病的小麦(AAbb)。下列叙述错误的是()A.过程提高了突变率从而缩短育种年限B.过程需要用秋水仙素处理单倍体幼苗C.过程中运用的遗传学原理是基因重组D.过程需要通过逐代自交以获得纯合子 【解析】选A。过程为利用秋水仙素处理单倍体幼苗获得纯合子的过程,该过程不能提高突变率,但是缩短了育种年限,A项错误;过程需要用秋水仙素处理单倍体幼
11、苗,从而获得染色体数目加倍的幼苗,得到纯合二倍体,B项正确;过程为连续自交获得稳定遗传的新品种的过程,该过程中运用的遗传学原理是基因重组,C项正确;过程为杂交育种的后续步骤,需要通过逐代自交获得纯合子,D项正确。2.将某种二倍体植物两个植株杂交,得到,将再进一步处理,如图所示。下列分析不正确的是 () A.由到的育种过程依据的主要原理是基因突变B.由过程形成的植株属于新物种C.若的基因型为AaBbdd,则植株中能稳定遗传的个体占总数的1/4D.由到的过程会发生突变和基因重组,可为生物进化提供原材料 【解析】选D。多次射线处理主要目的是引起基因突变;由形成的植株属于三倍体,不能与原物种杂交产生可
12、育的后代,所以属于新物种;若的基因型为AaBbdd,则植株中能稳定遗传的个体包括4种纯合子,占总数的1/4;由到的过程是通过有丝分裂实现的,而基因重组发生在减数分裂过程中,故D项错误。3.(易错警示题)西瓜育种流程的某些过程如图。下列叙述错误的是() A.过程所用试剂一般为秋水仙素B.过程和中品种乙授粉的作用相同C.过程一般只作为育种的中间环节D.过程后一般要经过选择、纯合化等手段培育出新品种 【解析】选B。过程诱导形成多倍体一般使用秋水仙素,A正确;过程中品种乙的花粉用于受精作用,过程中品种乙授粉是刺激三倍体子房发育,B错误;过程形成单倍体是单倍体育种的中间环节,C正确;杂交育种一般要经过选
13、择、纯合化等手段培育新品种,D正确。课时提升作业二十五生物变异在生产上的应用(建议用时30分钟)【巩固练】1.(2020舟山模拟)利用二倍体西瓜培育出三倍体无籽西瓜。这种育种方法属于()A.诱变育种B.单倍体育种C.转基因技术D.多倍体育种【解析】选D。诱变育种的实质是基因突变,A项错误;单倍体育种得到的是纯合子,B项错误;转基因技术属于基因重组,C项错误;由二倍体西瓜得到三倍体无籽西瓜的过程属于多倍体育种,D项正确。2.通过宽叶不抗病(AAbb)和窄叶抗病(aaBB)两个烟草品种培育宽叶抗病(AABB)新品种的最快捷方法是 ()A.杂交育种B.诱变育种C.单倍体育种D.多倍体育种【解析】选C
14、。单倍体育种能排除显隐性干扰且缩短育种年限,是达到题中育种目的最快捷的方法,C项正确。3.(2020金华模拟)用X射线或紫外线处理普通青霉菌获取高产青霉素菌株的方法是 ()A.诱变育种B.杂交育种C.单倍体育种D.多倍体育种【解析】选A。用X射线或紫外线处理青霉菌获得高产青霉素菌株利用了基因突变的原理,为诱变育种,故选A。4.利用单倍体育种可培育烟草新品种,下列有关叙述错误的是()A.基因重组是产生不同基因型单倍体幼苗的遗传基础B.单倍体幼苗是通过人工组织培养得到的C.加倍后可依据表现型选出具有优良性状的纯合子D.单倍体育种得到的植株小而弱且高度不育【解析】选D。在单倍体育种过程中,亲本产生花
15、粉粒时存在基因重组,故基因重组是产生不同基因型单倍体幼苗的遗传基础,A正确;单倍体幼苗是通过人工组织培养得到的,B正确;加倍后可依据表现型选出具有优良性状的纯合子,C正确;单倍体植株小而弱且高度不育,但单倍体育种得到的新品种是正常的可育植株,D错误。5.通过单倍体育种将宽叶不抗病(AAbb)和窄叶抗病(aaBB)两个烟草品种培育成宽叶抗病(AABB)新品种。下列关于育种过程的叙述正确的是()A.将AAbb和aaBB杂交得到AaBb的过程实现了基因重组B.对F1的花药进行离体培养,利用了细胞的全能性C.需要用秋水仙素处理萌发的F1种子,使染色体加倍D.育种过程中淘汰了杂合个体,明显缩短了育种年限
16、【解析】选B。将AAbb和aaBB杂交得到F1AaBb,F1减数分裂产生配子的过程中,来自不同亲本的遗传物质实现了基因重组,产生了含AB的配子,A项错误;把F1的花药离体培养成单倍体幼苗,利用了细胞的全能性,B项正确;需要用秋水仙素处理单倍体幼苗,使染色体加倍,C项错误;秋水仙素处理后,得到的均为纯合子,不需要进行淘汰杂合个体的过程,D项错误。6. (易错易混题)下列关于生物变异在生产实践上的应用的叙述,正确的是()A. 杂交育种最快可在子三代得到所需的优良纯种B.诱变育种既能提高突变频率又能使突变定向C.单倍体育种技术利用了细胞的全能性原理D.转基因技术的针对性和安全性都比其他育种技术更高【解析】选C。若所需性状是隐性性状,杂交育种最快可在子二代得到所需的优良纯种,A项错误;诱变育种的原理是基因突变,基因突变是不定向的,B项错误;单倍体育种技术需要用到植物组织培养技术,利用了细胞的全能性原理,C项正确;转基因技术的安全性还有待进一步研究,D项错误。7.下列有关转基因食品和转基因生物的叙述中,正确的是 ()A.转基因食品只能用作牲畜饲料B.转基因食品与非转基因食品的营养物质种类差别很大
