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第3讲生物变异与育种
专题七 生物的变异、育种和进化
近三年（2021-2023）考情分析
专题 考点 命题热度 关联考点
专题七 生物的变异、育种和进化 杂交育种 （3年6次，全国卷3年0次） ★★ 常结合遗传的基本规律、生物进化相关知识考查
单倍体育种、多倍体育种 （3年4次，全国卷3年0次） ★ 常与杂交育种、染色体变异等知识点相结合考查
[目录]
1、杂交育种概念、原理和方法
2、诱变育种概念、原理和方法
3、多倍体育种原理和方法
4、单倍体育种原理和方法
5、基因工程育种
育种——
生物育种的定义是培育优良生物的生物学技术。 在高中阶段所介绍的育种方法主要有：杂交育种、诱变育种、多倍体育种、单倍体育种、基因工程育种(转基因育种)等。生物的育种技术体现着当代生物科学研究的最新成果及其应用。
1、杂交育种
矮杆(抗倒伏)抗病小麦的培育
提出问题：
已知大麦中，高秆（D）对矮秆（d）是显性，抗病（T）对不抗病（t）是显性，现有两个不同品种的纯种大麦，一个品种矮秆不抗病，另一个品种高秆抗病，如何利用这两个品种获得矮秆抗病的大麦新品种？
P
高杆抗病
矮杆不抗病
DDTT
ddtt
×
↓
高杆抗病
DdTt
F1
↓
F2
高杆抗病
9D_T_
高杆不抗病
3D_tt
矮杆抗病
3ddT_
矮杆不抗病
1ddtt
（淘汰）
（淘汰）
（保留）
（淘汰）
多次自交选种
矮杆抗病
ddTT
杂交
自交
选种
多次自交选种
优良性状的纯合体
植物杂交育种
纯种既抗倒伏又抗条锈病（ddTT）的小麦育种过程

纯种长毛折耳猫（BBee）的培育过程
短毛折耳猫
（bbee）
长毛立耳猫
（BBEE）
长毛折耳猫（BBee）
？
短毛折耳猫
bbee
长毛立耳猫
BBEE
×
长毛立耳猫
BbEe
♀、♂互交
B_E_
B_ee
bbE_
bbee
与bbee测交
选择后代不发生性状分离的亲本即为BBee
动物杂交育种
杂交
相互交配
选种
测交
优良性状的纯合体
杂交育种：
(1)概念：
将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，在经过选择和培育，获得新品种的方法。P99
(2)育种原理：
基因重组
选取符合要求的纯种双亲杂交(aaBB×AAbb)→F1AaBb(即为所需品种)。
杂交育种：
(3)育种过程：
①培育杂合子品种（如AaBb）
杂交育种实践过程中一定需要经过连续自交吗
②培育隐性纯合品种（如aabb）
选取符合要求的纯种双亲杂交
aaBB×AAbb→F1AaBb→F2aabb(即为所需品种)。
杂交育种：
(3)过程：
③培育显性纯合品种（如AAbb）
植物：选取符合要求的纯种双亲杂交AABB×aabb→F1AaBb
→F2A_bb，鉴别、选择需要的类型，连续自交直到不发生性状分离为止。
动物：选取符合要求的纯种双亲杂交AABB×aabb→F1AaBb
→F2A_bb，鉴别、选择需要的类型与隐性类型测交，选择后代不发生性状分离的F2个体。
杂交育种：
(4)育种优点：
可以把多个品种的优良性状集中在一起。
(5)育种缺点：
只能利用已有的基因重组，不能创造新的基因。
育种进程缓慢，过程复杂。
2、诱变育种
高产青霉素菌株
诱变育种：
(1)概念：
利用物理因素（如X射线，紫外线，激光等）或化学因素（如亚硝酸等）处理生物，使生物发生基因突变。P100
(2)育种原理：
基因突变
诱变育种：
(3)育种优点：
提高基因突变率，在较短时间内获得更多优良变异类型。
(4)育种缺点：
有利变异个体往往不多，需要处理大量材料。
(1)杂交育种选育从F2开始的原因是 。
(2)诱变育种一般不用于动物的原因是______________________________
。
从F2开始发生性状分离
阐述基本原理，突破长句表达
诱变育种具有不定向性和低频性，
需要处理大量材料，且发生在动物体细胞中的突变难以遗传给后代
1.如图表示培育多种花色的某种植物的流程，下列叙述正确的是
A.培育粉红花N运用的遗传学原理是基因突变
B.用X射线照射深红花S的种子后即可获得粉红花M植株
C.白花N的自交后代不会发生性状分离，能稳定遗传
D.深红花S与白花N杂交，产生深红花植株的概率为
C
3、多倍体育种
无子西瓜的培育
多倍体育种：
(1)育种原理：
(2)育种方法：
用秋水仙素或低温处理。
染色体数目变异
(3)处理材料：
萌发的种子或幼苗。
两者原理相同，作用于分裂期（前期）的细胞，抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞两极，引起染色体数目加倍。秋水仙素有剧毒，使用时特别注意！
萌发的种子或幼苗因为生长迅速，许多细胞都处于分裂期，适合作为使用秋水仙素处理的对象。
2n=22
(AA)
2n=22
(AA)
4n=44
(AAAA)
有子西瓜
3n=33(AAA)
无子西瓜
多倍体——无子西瓜(3n)培育
第一次传粉：获得3N种子
第二次传粉：刺激子房发育成果实。
三倍体西瓜无子的原因：三倍体西瓜在减数分裂过程中，由于染色体联会紊乱，不能产生正常生殖细胞。
2n=22
(AA)
2n=22
(AA)
4n=44
(AAAA)
有子西瓜
3n=33(AAA)
无子西瓜
多倍体——无子西瓜(3n)培育
多倍体优点：茎秆粗壮、叶片、果实、种子大，糖类和蛋白质等营养物质含量高。
多倍体育种缺点：结实率低，发育迟缓。
知识积累
多倍体——普通小麦(6n)培育
约一万年前：
一粒小麦 × 山羊草
(2n=14) (2n=14)
AA BB
配子
A B
2n=14
AB
不育
染色体加倍
二粒小麦
4n=28
AABB
约3000年前：
二粒小麦 × 节节草
(4n=28) (2n=14)
AABB DD
配子
AB D
3n=21
ABD
不育
染色体加倍
普通小麦
6n=42
AABBDD
普通小麦（6n）的染色体组，来自三个不同物种——异源多倍体；
4、单倍体育种
某紫花纯种培育
单倍体育种：
(1)育种原理：
(2)育种方法：
第一步：花药离体培养
第二步：秋水仙素处理
染色体数目变异
(3)处理材料：
第一步：花药(花粉)
第二步：单倍体幼苗(不是种子)
(4)育种优点：
(2)育种缺点：
技术复杂。
明显缩短育种年限。
单倍体育种≠培育单倍体
与正常植株相比，单倍体长得弱小，高度不育。
2.右图为某二倍体植物单倍体育种过程，
下列叙述正确的是
A.①中发生了染色体数目变异
B.②一般采用花药离体培养的方法
C.③中秋水仙素抑制着丝点分裂
D.④中选到的植株中 为纯合子
B
3.某二倍体植株的体细胞中染色体数为24，基因型为AaBb，这两对基因遵循自由组合定律。请据图完成下列问题：
(1)图中A所示的细胞分裂方式是__________。
(2)产生的花粉基因型有____种，由花粉发育成的单倍体有哪几种基因型？_________________。
减数分裂
4
AB、Ab、aB、ab
(3)若C处是指用秋水仙素处理，则个体①的体细胞中含染色体____条，它是纯合子还是杂合子？________。
(4)若该植物进行自花传粉，在形成的以个体②组成的群体中可能有几种基因型？______。
24
纯合子
9种
(5)若A表示水稻的高秆基因，a表示水稻的矮秆基因；B表示水稻的抗病基因，b表示水稻的不抗病基因，这两对基因的遗传遵循自由组合定律。
那么该水稻自花传粉的后代中，矮秆抗病的个体所占比例是_____，若要获得稳定遗传的矮秆抗病水稻，应让矮秆抗病的水稻进行自交，在自交的后代中纯种的矮秆抗病水稻所占比例为____。
(6)若要尽快获得纯种的矮秆抗病水稻，则应采用图中____________(填字母)过程进行育种，这种育种方法称为____________。
A、B、C
单倍体育种
5、基因工程育种
转基因玉米的培育
基因工程育种：
(1)基因工程概念：
又称基因拼接技术或DNA重组技术。按照人们的意愿，把一种生物的某基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一生物的细胞，定向改造生物的遗传性状 P102
(2)育种原理：
基因重组
基因重组与基因工程的比较
(3)基因工程的操作工具：
基因的“剪刀”——限制性核酸内切酶（简称限制酶）
①分布：主要存在于原核生物中。
②特性：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。
③切割结果：产生两个带有黏牲末端DNA片段。
④实例：EcoRI限制酶能专一识别GAATTC序列，并在G和A之间将这段序列切开。
基因工程育种：
(3)基因工程的操作工具：
基因的“针线”——DNA连接酶
①催化对象：两个具有相同末端的DNA片段。
②催化位置：脱氧核糖与磷酸之间的切口。
③催化结果：形成重组DNA。
基因工程育种：
(3)基因工程的操作工具：
基因的运载体——(常用的载体:质粒)
①本质：小型环状DNA分子(自主复制)。
②作用：作为运载工具，将目的基因送到宿
主细胞中；
③条件：能在宿主细胞内复制并保存；
具有多个限制酶切点；
具有某些标记基因。
基因工程育种：
(4)基因工程的操作步骤：
1步：提取目的基因；
2步：目的基因与运载体结合；
3步：将目的基因导入受体细胞；
4步：目的基因的检测与鉴定
(筛选出符合要求的新品种)
基因工程育种：
(5)基因工程育种的优、缺点：
优点：目的性强，定向改造生物的性状；
克服了远缘杂交不亲和的障碍。
缺点：技术复杂，安全性问题多
基因工程的应用
(1)作物育种
抗逆性
转基因抗虫棉
农药
保护环境
(2)
大肠杆菌
(3)环境保护:利用 降解有毒有害的化合物,吸收环境中的重金属,分解泄漏的石油,处理工业废水等。
转基因细菌
(6)基因工程的应用：
a.基因工程与作物育种——
如，转基因抗虫棉：减少农药的用量，降低成本，减少农药对环境的污染。
b.基因工程与药物研制——
如，胰岛素的生产：将胰岛素基因与大肠杆菌的DNA进行重组，并在大肠杆菌内获得成功表达。
c.基因工程与环境保护——
如，利用转基因细菌降解有毒有害的化合物，吸收环境中的重金属，分解泄漏的石油,处理工业废水等。
5.诱变育种、杂交育种、单倍体育种、多倍体育种都是传统的育种技术，转基因技术是育种的新技术。下列叙述错误的是
A.杂交育种和单倍体育种过程中通常都涉及基因重组原理
B.采用上述技术的目的是获得具有所需性状的品种
C.上述技术中，通常仅多倍体育种会育出与原物种生殖隔离的个体
D.与传统育种比较，转基因的优势是能使生物出现自然界中没有的新基
因和性状
D
(1)集中不同亲本的优良性状
①一般情况下,选择 ,这也是最简捷的方法;
②需要缩短育种年限(快速育种)时，选择 。
杂交育种
单倍体育种
知识积累
依据育种目的和提供的材料选择合适的育种方法
区分育种中的“最简便”与“最快”
1“最简便”着重于技术含量，应为“易操作”,如杂交育种，虽然年限长，但农民自己可简单操作。
2“最快速”则不一定最简便，如单倍体育种可明显缩短育种年限，但操作过程比较复杂。
(1)集中不同亲本的优良性状
①一般情况下,选择 ,这也是最简捷的方法;
②需要缩短育种年限(快速育种)时，选择 。
(2)培育果实较大或植株较大或营养物质含量较高的新物种—— 。
(3)提高变异频率,“改良”“改造”或“直接改变”现有性状,获得当前不存在的基因或性状—— 。
(4)若要培育隐性性状个体,可选择 ,只要出现该性状即可。
(5)实现定向改变现有性状—— 。
(6)若培育的植物的生殖方式为营养繁殖(如马铃薯),则不需要培育成纯种,只要出现该性状即可。
杂交育种
单倍体育种
多倍体育种
诱变育种
杂交育种
基因工程育种
知识积累
依据育种目的和提供的材料选择合适的育种方法
知识积累
依据育种目的和提供的材料选择合适的育种方法
6.科研人员以二倍体红鲫和二倍体鲤鱼为实验材料进行了育种实验。实验中用到雌核二倍体，通过辐射处理精子使精子中的所有染色体断裂失活，但失活的精子可刺激卵细胞发育成个体。杂交过程如图，F1 和偶然得到的F2 均为二倍体杂交鱼。下列分析不正确的是（　　）
A.培育改良四倍体鲫鲤的过程中，既发生了染色体结构变异，又发生了染色体数目变异
B.F3 出现了四倍体鲫鲤，可能是F2 的雌雄个体均产生了含两个染色体组的配子导致的
C.雌核二倍体能产生含两个染色体组的卵细胞，可能是由减数分裂Ⅰ同源染色体未分离导致的
D.自然条件下的红鲫与鲤鱼是同一物种，而改良四倍体鲫鲤与红鲫不是同一物种
D
7.如图是某植物的多种育种方法途径，A～F是育种处理手段（其中E是射线处理），甲、乙、丙分别代表不同植株。分析以下说法错误的是（　　）
A.植株甲和植株丙是纯系植株，乙
是具有新基因的种子或幼苗
B.D和B过程可发生基因重组，F过
程发生了染色体变异
C.图中C、F过程都可用秋水仙素处理
萌发的种子或幼苗
D.杂交育种过程，如获得显性纯合子需经历较长的纯化过程，单倍体育种由配子直接加倍获得纯合子，育种年限短
C
①“亲本 新品种”为：
杂交育种；
②“亲本 新品种”为：
单倍体育种；
③“种子或幼苗 新品种”为诱变育种；
④“种子或幼苗 新品种”为多倍体育种；
⑤“植物细胞 新品种”为基因工程育种。
A D
B C
E
F
GHIJ

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