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(共24张PPT)
专题六　变异与进化
命题热点7　育种
考题分布 考查类型 命题分析
2020·山东·T13 细胞工程育种 通过近几年考题分析可知：育种是生物学在农牧业方面重要的应用，也是考试常考的热点问题，多与遗传规律、细胞工程和基因工程结合进行命题
2020·山东·T23 杂交育种
2021·山东·T22 基因工程育种
2024·山东·T25 基因工程育种
1．几种育种方法的比较
项目 杂交育种 诱变育种 单倍体育种 多倍体育种 基因工程育种
原理 基因重组 基因突变 染色体数目变异 染色体数目变异 基因重组
常用
方式 ①选育纯种：杂交→自交→选优→自交
②选育杂种：杂交→杂交种(年年制种) 物理因素(如X射线、激光等)；
化学因素(如亚硝酸盐等) 花药离体培养，然后再使染色体数目加倍 低温或秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 利用转基因(DNA重组)技术将目的基因导入生物体内，培育新品种
项目 杂交育种 诱变育种 单倍体育种 多倍体育种 基因工程育种
育种
程序
项目 杂交育种 诱变育种 单倍体育种 多倍体育种 基因工程育种
优点 ①使位于不同个体的优良性状集中到一个个体上；
②操作简便 可以提高变异的频率、加速育种进程且大幅度改良某些性状 ①明显缩短育种年限；
②所得品种为纯合子 茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，产量和营养成分的含量有所增加 打破物种界限，定向改变生物的性状
项目 杂交育种 诱变育种 单倍体育种 多倍体育种 基因工程育种
缺点 ①育种时间长；
②不能克服远缘杂交不亲和的障碍 有利变异少，需大量处理实验材料(有很大盲目性) 技术复杂且需与杂交育种配合 只适用于植物，发育延迟，结实率低 有可能引发生态危机
2．根据不同育种目标选择最佳育种方案
1．水稻(2n＝24)是我国最重要的粮食作物之一。为获得高产、优质的水稻，科研人员通过多种育种途径得到新品种。下图中①～⑤为不同的育种过程，下列叙述错误的是(　　)
A．①④育种过程的原理是基因重组
B．②过程为花药离体培养，体现了植物
细胞的全能性
C．③过程可利用秋水仙素处理使同源染
色体不分离而得到可育植株
D．⑤过程还可用化学诱变剂等方式处理
√
C　解析：①④是杂交育种，杂交育种的原理是基因重组，A正确；②过程为花药离体培养，该过程利用花药细胞培育出了幼苗，体现了植物细胞具有全能性，B正确；秋水仙素作用于正在进行有丝分裂的细胞，能够抑制纺锤体的形成，导致姐妹染色单体分离形成的两条子染色体不能移向细胞的两极，从而引起细胞内染色体数目加倍，同源染色体分离发生在减数分裂过程中，C错误；⑤是诱变育种，诱变育种可用化学诱变剂等方式处理，D正确。
2．小麦单倍体常通过远缘花粉刺激卵细胞的方法获得。研究人员将玉米(二倍体)和普通小麦(六倍体)进行杂交，受精卵排出玉米花粉的染色体得到小麦单倍体胚。经过人工诱导和筛选培育抗赤霉病小麦品种，育种流程如图所示，数字表示过程。下列分析正确的是(　　)
A．培育抗赤霉病小麦品种利用了基因重组的遗传学原理
B．过程①表示用秋水仙素溶液处理小麦的种子或幼苗
C．过程②可通过接种适量的赤霉菌筛选抗赤霉病小麦品种
D．筛选获得的抗赤霉病小麦品种与普通小麦将产生生殖隔离
√
C　解析：过程①小麦单倍体胚变为六倍体小麦幼胚利用了染色体数目变异的原理，过程②人工诱导获得新性状(抗赤霉病)利用了基因突变的原理，A错误；过程①表示用秋水仙素溶液处理小麦单倍体胚或幼苗，含三个染色体组的单倍体小麦不能产生种子，B错误；过程②通过人工诱导基因突变以期获得抗赤霉病性状的基因，因基因突变具有不定向性，因此可接种适量的赤霉菌营造特定的环境条件，选择出抗赤霉病小麦品种，C正确；筛选获得的抗赤霉病小麦品种与普通小麦品种遗传物质有差异，但还没产生生殖隔离，D错误。
3．用同种花粉与异种花粉进行混合授粉，可帮助异种花粉突破柱头处的生殖障碍，促进不同种植物之间的远缘杂交，这就是著名的“花粉蒙导效应”。陆地棉是由非洲二倍体棉和美洲二倍体棉杂交、多倍化、驯化而来的异源四倍体。下列相关叙述错误的是(　　)
A．花粉管顶端的屏障使异种花粉不能萌发是生殖隔离的一种表现
B．“花粉蒙导效应”有利于两种棉通过种间杂交形成异源二倍体
C．自然条件下低温可通过抑制纺锤体的形成，诱导异源二倍体加倍成四倍体
D．驯化过程主要是通过改变细胞中的染色组数从而提高生物的适应能力
√
D　解析：用同种花粉与异种花粉进行混合授粉，可帮助异种花粉突破柱头处的生殖障碍，说明柱头处的生殖障碍使异种花粉不能萌发，是生殖隔离的一种表现，A正确；“花粉蒙导效应”实现了不同种植物之间的远缘杂交，有利于两种棉通过种间杂交形成异源二倍体，B正确；自然条件下低温可通过抑制纺锤体的形成，导致染色体加倍，诱导异源二倍体加倍成四倍体，C正确；驯化过程主要是通过人工选择和培育具有优良性状的后代，而不是通过改变染色体组数来提高生物的适应能力，D错误。
4．玉米育种是一项重要的农业技术革命，下图是利用玉米(2N＝20)的幼苗芽尖细胞(基因型BbTt)进行育种的实验流程图，下列分析正确的是(　　)
A．植株A为二倍体，体细胞内最多有4个染色体组，植株C属于单倍体，发育起点为配子
B．图中培育玉米植株B的原理是秋水仙素能够抑制纺锤体的形成
C．将BbTt人工诱变可获得bbTt，其等
位基因的产生可来源于基因重组
D．利用幼苗2进行育种的最大优点是明
显缩短育种年限，植株B纯合的概率为25%
√
A　解析：植株A是经根尖细胞发育而来的，为二倍体，其体细胞内最多有4个染色体组，是有丝分裂后期着丝粒分裂，染色体数目加倍造成的，植株C发育起点为配子，故属于单倍体，A正确；图中培育二倍体玉米植株B的原理是染色体数目变异，B错误；基因突变的结果是产生等位基因，将BbTt人工诱变可获得bbTt，其等位基因的产生来源于基因突变，C错误；获得植株B的育种方式是单倍体育种，植株A(基因型BbTt)经减数分裂得到的花粉(BT、Bt、bT、bt)，再经植物组织培养得到单倍体(BT、Bt、bT、bt)，经秋水仙素处理可获得纯合的二倍体(BBTT、BBtt、bbTT、bbtt)，故植株B纯合的概率为100%，D错误。
5．(不定项)自从人类创立农业开始，就未停止过对农作物的改良。某科研小组以某种二倍体农作物①②(分别具有不同的优良性状)为亲本进行杂交，然后通过不同途径获得了新品种④⑧⑨⑩，下列有关分析错误的是(　　)
A．与③→⑧相比，③→⑩过程的
育种进程更快
B．③→④过程能提高植物突变频
率且能使植物出现新的基因
C．用秋水仙素处理③或⑦植株萌
发的种子，也能使染色体数目加倍
D．图中⑥⑨⑩分别为四倍体、三倍体、单倍体
√
√
CD　解析：③→⑩过程属于单倍体育种，与③→⑧相比，其最明显的优点就是明显缩短育种年限，A正确；射线处理，会提高突变率，使基因发生突变，产生新基因，B正确；⑦为单倍体，高度不育，难以获得种子，C错误；图中⑥⑨⑩分别为四倍体、三倍体、二倍体，D错误。
6．被誉为“世界杂交水稻之父”的袁隆平，利用“野败”成功培育出了雄性不育水稻。杂交水稻主要是利用水稻雄性不育系(花粉不育)作为遗传工具，并形成了雄性不育系、恢复系和保持系三个核基因纯合品系的三系配套的第一代杂交水稻育种模式。
(1)杂交水稻普遍具有杂种优势，即杂种子一代在一种或多种性状上优于两个纯合亲本的现象。杂交水稻的培育工作中雄性不育品系的作用至关重要，因为其可免去大面积繁育制种时__________操作，节省成本并保证杂交种子的纯度。
(2)雄性不育由细胞质不育基因S和核中隐性基因rf决定，即基因型(S)rfrf表现为雄性不育，而相应的细胞质基因N和细胞核中显性基因Rf都会使水稻恢复育性。三系配套杂交水稻有两个隔离的种植区(如下图)，提示：杂交中细胞质基因不随花粉参与受精。
育种一区和二区除了种植雄性不育系，还分别间隔种植保持系和恢复系，通过自然杂交和自交，使三系得以保存，并在二区的雄性不育植株上收获了杂交水稻种子。写出保持系的基因型为__________，恢复系的基因型为__________。
(3)某水稻品系Q是培育杂交水稻的优秀原材料，但表现为雄性可育，不便于直接用于制备杂交水稻。品系Q基因型为(S)RfRfEE，E基因与Rf基因位于非同源染色体上。雄性不育系的
基因型为(S)rfrfee。
若要最大效率地培育出基因型为(S)rfrfEE的品
系Q雄性不育系，可采用下图方法实现，框内
为连续多代回交。图中回交亲本a是________
(填“雄性不育系”或“品系Q”)。推算回交
2次产生的F4中，基因型为EE的个体比例为
__________。
(4)袁隆平团队培育出了光温敏雄性不育纯合新品种，即短日照平温条件下雄性可育，长日照高温条件下雄性不育，从而实现了两系配套的第二代杂交水稻。与恢复系混种，该品种植株上可收获全部是推广种植杂种的是__________(填“夏季”或“秋季”)的成熟稻。这个实例也说明了植物的生长、发育和繁殖等生命活动的调节，除了激素调节，还有__________调节和__________调控，它们是相互作用、协调配合的。
解析：(1)水稻的花小，为两性花，多对基因与花粉的育性有关，雄性不育植株品系的发现，为杂交制种过程中免去了人工去雄这一操作，并且避免了自花受粉，可保证杂种优势。(2)雄性不育由细胞质不育基因S和核中隐性基因rf决定，即基因型(S)rfrf表现为雄性不育，而相应的细胞质基因N和细胞核中显性基因Rf都会使水稻恢复育性，杂交中细胞质基因不随花粉参与受精。用基因型为(N)rfrf的品种作为父本，与基因型为(S)rfrf的雄性不育系杂交，杂交后代的基因就是(S)rfrf，表现为雄性不育。其中基因型为(N)rfrf的品种既能使母本结实，又使后代保持了不育的特性，因此称为雄性不育保持系。用基因型(N)RfRf或(S)RfRf品种作为父本，与基因型为(S)rfrf雄性
不育系杂交，才能使后代恢复可育性，因此恢复系的基因型为(N)RfRf或(S)RfRf。(3)雄性不育系[(S)rfrfee]与品系Q[(S)RfRfEE]杂交，F1基因型为(S)RfrfEe，与品系Q[(S)RfRfEE]再次杂交筛选得到(S)Rfrf植株，若要最大效率地培育出基因型为(S)rfrfEE的品系Q雄性不育系，需要与品系Q[(S)RfRfEE]回交。回交第一次，1/2EE、1/2Ee与EE交配，F3为3/4EE、1/4Ee，再回交一次，是3/4EE、1/4Ee与EE交配，F4中EE个体的比例为7/8。(4)光温敏雄性不育纯合新品种，即短日照平温条件下雄性可育，长日照高温条件下雄性不育，与恢复系混种，该品种植株上可收获全部是推广种植杂种的是夏季(长日照高温)的成熟稻。植物的生长、发育和繁殖等生命活动的调节，除了激素调节，还有环境因素调节和基因表达调控，它们是相互作用、协调配合的。
答案：(1)人工去雄　
(2)(N)rfrf　(N)RfRf或(S)RfRf　
(3)品系Q　7/8　
(4)夏季　环境因素　基因表达考题分布 考查类型 命题分析
2020·山东·T13 细胞工程育种 通过近几年考题分析可知：育种是生物学在农牧业方面重要的应用，也是考试常考的热点问题，多与遗传规律、细胞工程和基因工程结合进行命题
2020·山东·T23 杂交育种
2021·山东·T22 基因工程育种
2024·山东·T25 基因工程育种
1．几种育种方法的比较
项目 杂交育种 诱变育种 单倍体育种 多倍体育种 基因工程育种
原理 基因重组 基因突变 染色体数目变异 染色体数目变异 基因重组
常用 方式 ①选育纯种：杂交→自交→选优→自交 ②选育杂种：杂交→杂交种(年年制种) 物理因素(如X射线、激光等)； 化学因素(如亚硝酸盐等) 花药离体培养，然后再使染色体数目加倍 低温或秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 利用转基因(DNA重组)技术将目的基因导入生物体内，培育新品种
育种 程序
优点 ①使位于不同个体的优良性状集中到一个个体上； ②操作简便 可以提高变异的频率、加速育种进程且大幅度改良某些性状 ①明显缩短育种年限； ②所得品种为纯合子 茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，产量和营养成分的含量有所增加 打破物种界限，定向改变生物的性状
缺点 ①育种时间长； ②不能克服远缘杂交不亲和的障碍 有利变异少，需大量处理实验材料(有很大盲目性) 技术复杂且需与杂交育种配合 只适用于植物，发育延迟，结实率低 有可能引发生态危机
2．根据不同育种目标选择最佳育种方案
1．水稻(2n＝24)是我国最重要的粮食作物之一。为获得高产、优质的水稻，科研人员通过多种育种途径得到新品种。下图中①～⑤为不同的育种过程，下列叙述错误的是(　　)
A．①④育种过程的原理是基因重组
B．②过程为花药离体培养，体现了植物细胞的全能性
C．③过程可利用秋水仙素处理使同源染色体不分离而得到可育植株
D．⑤过程还可用化学诱变剂等方式处理
C　解析：①④是杂交育种，杂交育种的原理是基因重组，A正确；②过程为花药离体培养，该过程利用花药细胞培育出了幼苗，体现了植物细胞具有全能性，B正确；秋水仙素作用于正在进行有丝分裂的细胞，能够抑制纺锤体的形成，导致姐妹染色单体分离形成的两条子染色体不能移向细胞的两极，从而引起细胞内染色体数目加倍，同源染色体分离发生在减数分裂过程中，C错误；⑤是诱变育种，诱变育种可用化学诱变剂等方式处理，D正确。
2．小麦单倍体常通过远缘花粉刺激卵细胞的方法获得。研究人员将玉米(二倍体)和普通小麦(六倍体)进行杂交，受精卵排出玉米花粉的染色体得到小麦单倍体胚。经过人工诱导和筛选培育抗赤霉病小麦品种，育种流程如图所示，数字表示过程。下列分析正确的是(　　)
A．培育抗赤霉病小麦品种利用了基因重组的遗传学原理
B．过程①表示用秋水仙素溶液处理小麦的种子或幼苗
C．过程②可通过接种适量的赤霉菌筛选抗赤霉病小麦品种
D．筛选获得的抗赤霉病小麦品种与普通小麦将产生生殖隔离
C　解析：过程①小麦单倍体胚变为六倍体小麦幼胚利用了染色体数目变异的原理，过程②人工诱导获得新性状(抗赤霉病)利用了基因突变的原理，A错误；过程①表示用秋水仙素溶液处理小麦单倍体胚或幼苗，含三个染色体组的单倍体小麦不能产生种子，B错误；过程②通过人工诱导基因突变以期获得抗赤霉病性状的基因，因基因突变具有不定向性，因此可接种适量的赤霉菌营造特定的环境条件，选择出抗赤霉病小麦品种，C正确；筛选获得的抗赤霉病小麦品种与普通小麦品种遗传物质有差异，但还没产生生殖隔离，D错误。
3．用同种花粉与异种花粉进行混合授粉，可帮助异种花粉突破柱头处的生殖障碍，促进不同种植物之间的远缘杂交，这就是著名的“花粉蒙导效应”。陆地棉是由非洲二倍体棉和美洲二倍体棉杂交、多倍化、驯化而来的异源四倍体。下列相关叙述错误的是(　　)
A．花粉管顶端的屏障使异种花粉不能萌发是生殖隔离的一种表现
B．“花粉蒙导效应”有利于两种棉通过种间杂交形成异源二倍体
C．自然条件下低温可通过抑制纺锤体的形成，诱导异源二倍体加倍成四倍体
D．驯化过程主要是通过改变细胞中的染色组数从而提高生物的适应能力
D　解析：用同种花粉与异种花粉进行混合授粉，可帮助异种花粉突破柱头处的生殖障碍，说明柱头处的生殖障碍使异种花粉不能萌发，是生殖隔离的一种表现，A正确；“花粉蒙导效应”实现了不同种植物之间的远缘杂交，有利于两种棉通过种间杂交形成异源二倍体，B正确；自然条件下低温可通过抑制纺锤体的形成，导致染色体加倍，诱导异源二倍体加倍成四倍体，C正确；驯化过程主要是通过人工选择和培育具有优良性状的后代，而不是通过改变染色体组数来提高生物的适应能力，D错误。
4．玉米育种是一项重要的农业技术革命，下图是利用玉米(2N＝20)的幼苗芽尖细胞(基因型BbTt)进行育种的实验流程图，下列分析正确的是(　　)
A．植株A为二倍体，体细胞内最多有4个染色体组，植株C属于单倍体，发育起点为配子
B．图中培育玉米植株B的原理是秋水仙素能够抑制纺锤体的形成
C．将BbTt人工诱变可获得bbTt，其等位基因的产生可来源于基因重组
D．利用幼苗2进行育种的最大优点是明显缩短育种年限，植株B纯合的概率为25%
A　解析：植株A是经根尖细胞发育而来的，为二倍体，其体细胞内最多有4个染色体组，是有丝分裂后期着丝粒分裂，染色体数目加倍造成的，植株C发育起点为配子，故属于单倍体，A正确；图中培育二倍体玉米植株B的原理是染色体数目变异，B错误；基因突变的结果是产生等位基因，将BbTt人工诱变可获得bbTt，其等位基因的产生来源于基因突变，C错误；获得植株B的育种方式是单倍体育种，植株A(基因型BbTt)经减数分裂得到的花粉(BT、Bt、bT、bt)，再经植物组织培养得到单倍体(BT、Bt、bT、bt)，经秋水仙素处理可获得纯合的二倍体(BBTT、BBtt、bbTT、bbtt)，故植株B纯合的概率为100%，D错误。
5．(不定项)自从人类创立农业开始，就未停止过对农作物的改良。某科研小组以某种二倍体农作物①②(分别具有不同的优良性状)为亲本进行杂交，然后通过不同途径获得了新品种④⑧⑨⑩，下列有关分析错误的是(　　)
A．与③→⑧相比，③→⑩过程的育种进程更快
B．③→④过程能提高植物突变频率且能使植物出现新的基因
C．用秋水仙素处理③或⑦植株萌发的种子，也能使染色体数目加倍
D．图中⑥⑨⑩分别为四倍体、三倍体、单倍体
CD　解析：③→⑩过程属于单倍体育种，与③→⑧相比，其最明显的优点就是明显缩短育种年限，A正确；射线处理，会提高突变率，使基因发生突变，产生新基因，B正确；⑦为单倍体，高度不育，难以获得种子，C错误；图中⑥⑨⑩分别为四倍体、三倍体、二倍体，D错误。
6．被誉为“世界杂交水稻之父”的袁隆平，利用“野败”成功培育出了雄性不育水稻。杂交水稻主要是利用水稻雄性不育系(花粉不育)作为遗传工具，并形成了雄性不育系、恢复系和保持系三个核基因纯合品系的三系配套的第一代杂交水稻育种模式。
(1)杂交水稻普遍具有杂种优势，即杂种子一代在一种或多种性状上优于两个纯合亲本的现象。杂交水稻的培育工作中雄性不育品系的作用至关重要，因为其可免去大面积繁育制种时__________操作，节省成本并保证杂交种子的纯度。
(2)雄性不育由细胞质不育基因S和核中隐性基因rf决定，即基因型(S)rfrf表现为雄性不育，而相应的细胞质基因N和细胞核中显性基因Rf都会使水稻恢复育性。三系配套杂交水稻有两个隔离的种植区(如下图)，提示：杂交中细胞质基因不随花粉参与受精。
育种一区和二区除了种植雄性不育系，还分别间隔种植保持系和恢复系，通过自然杂交和自交，使三系得以保存，并在二区的雄性不育植株上收获了杂交水稻种子。写出保持系的基因型为__________，恢复系的基因型为__________。
(3)某水稻品系Q是培育杂交水稻的优秀原材料，但表现为雄性可育，不便于直接用于制备杂交水稻。品系Q基因型为(S)RfRfEE，E基因与Rf基因位于非同源染色体上。雄性不育系的基因型为(S)rfrfee。
若要最大效率地培育出基因型为(S)rfrfEE的品系Q雄性不育系，可采用下图方法实现，框内为连续多代回交。图中回交亲本a是______________(填“雄性不育系”或“品系Q”)。推算回交2次产生的F4中，基因型为EE的个体比例为__________。
(4)袁隆平团队培育出了光温敏雄性不育纯合新品种，即短日照平温条件下雄性可育，长日照高温条件下雄性不育，从而实现了两系配套的第二代杂交水稻。与恢复系混种，该品种植株上可收获全部是推广种植杂种的是__________(填“夏季”或“秋季”)的成熟稻。这个实例也说明了植物的生长、发育和繁殖等生命活动的调节，除了激素调节，还有__________调节和__________调控，它们是相互作用、协调配合的。
解析：(1)水稻的花小，为两性花，多对基因与花粉的育性有关，雄性不育植株品系的发现，为杂交制种过程中免去了人工去雄这一操作，并且避免了自花受粉，可保证杂种优势。(2)雄性不育由细胞质不育基因S和核中隐性基因rf决定，即基因型(S)rfrf表现为雄性不育，而相应的细胞质基因N和细胞核中显性基因Rf都会使水稻恢复育性，杂交中细胞质基因不随花粉参与受精。用基因型为(N)rfrf的品种作为父本，与基因型为(S)rfrf的雄性不育系杂交，杂交后代的基因就是(S)rfrf，表现为雄性不育。其中基因型为(N)rfrf的品种既能使母本结实，又使后代保持了不育的特性，因此称为雄性不育保持系。用基因型(N)RfRf或(S)RfRf品种作为父本，与基因型为(S)rfrf雄性不育系杂交，才能使后代恢复可育性，因此恢复系的基因型为(N)RfRf或(S)RfRf。(3)雄性不育系[(S)rfrfee]与品系Q[(S)RfRfEE]杂交，F1基因型为(S)RfrfEe，与品系Q[(S)RfRfEE]再次杂交筛选得到(S)Rfrf植株，若要最大效率地培育出基因型为(S)rfrfEE的品系Q雄性不育系，需要与品系Q[(S)RfRfEE]回交。回交第一次，1/2EE、1/2Ee与EE交配，F3为3/4EE、1/4Ee，再回交一次，是3/4EE、1/4Ee与EE交配，F4中EE个体的比例为7/8。(4)光温敏雄性不育纯合新品种，即短日照平温条件下雄性可育，长日照高温条件下雄性不育，与恢复系混种，该品种植株上可收获全部是推广种植杂种的是夏季(长日照高温)的成熟稻。植物的生长、发育和繁殖等生命活动的调节，除了激素调节，还有环境因素调节和基因表达调控，它们是相互作用、协调配合的。
答案：(1)人工去雄　(2)(N)rfrf　(N)RfRf或(S)RfRf　(3)品系Q　7/8　(4)夏季　环境因素　基因表达

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