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一轮复习 必修2：遗传与进化
吴明珠
吴明珠，女，汉族，1930年1月出生，中共党员，大学学历，湖北汉阳人，原新疆农业科学院哈密瓜研究中心研究员，中国工程院院士。大学毕业后毅然扎根边疆基层,选育省级甜、西瓜品种19个。在国内率先采用远生态、远地域等技术，创造了一大批新的种质资源，在世界上首先转育成功单性花率100%的脆肉型优质自交系，被誉为新疆甜瓜品种改良的创始人和奠基者。曾当选中共十三大、十六大、十七大党代表，荣获“国家级有突出贡献的专家”“全国五一劳动奖章”“全国先进工作者”“全国优秀科技工作者”“全国杰出专业技术人才奖章”“全国民族团结进步先进个人”“新中国成立60周年‘三农’模范人物”“国家西部大开发突出贡献个人”等称号。
第6单元
一轮复习 必修2：遗传与进化
第27讲 生物变异在育种上的应用
生物的变异、育种与进化
1.多倍体优点、缺点；单倍体缺点；多倍体、单倍体的获得方法。
2.秋水仙素的作用时期及原理。
3.单倍体育种的过程、优点。
4.无子西瓜的培育过程 。两次传粉各有何目的。
5.不遗传的变异、可遗传的变异的区别。
6.育种方法的比较。
问题聚焦
考点聚焦
课标要求
理解并掌握生物变异在育种上的应用
将 品种的 通过交配集中
在一起，再经过 ，获得新品种的方法。
基因重组
有性生殖
两个或多个
优良性状
选择和培育
生物变异在育种上的应用
一.杂交育种
1.概念：
2.原理：
3.适用范围：
4.方法：
连续自交，不断选种。（不同个体间杂交产生后代，然后连续自交，
筛选所需纯合子）
5.优点：
6.缺点：
①目的性强，通过杂交使位于不同个体上的优良性状集中于一个个体上。
①育种所需时间较长。
②操作简单，技术要求不高。
②只能利用已有的基因重组，不能创造新的基因。
杂交育种的过程：选取符合要求的纯合双亲杂交（♀×♂）
→ F1 → F2 → 鉴别、选择需要的类型，自交直至不发生性状分离为止。
【如】
U
若是选育动物品种，则可用 的方法，选出表现型符合要求且不发生性状分离的个体。
P
DDBB
ddbb
F1
DdBb
F2
D_B_
D_bb
ddB_
ddbb
高茎抗病
矮茎不抗病
F3
连续的自交直至不发生性状分离
选出ddBB
生物变异在育种上的应用
测交
有利变异个体往往 ，需处理 材料。
（突变具有 性、 性、 性等）
2.适用范围：
基因突变
所有生物
（主要用于农作物和微生物）
紫外线、γ射线、微重力、激光等处理，再筛选
亚硝酸、硫酸二乙酯处理，再选择
物理方法：
化学方法：
可以提高 ，在较短时间内获得更多的优良变异类型。
大幅度地 某些性状， 人们所需要的优良变异类型。
突变率
改良
创造
不多
大量
低频
不定向
多害少利
生物变异在育种上的应用
二.诱变育种
1.原理：
3.过程：
4.优点：
5.缺点：
1.原理：
染色体(数目)变异
2.方法：
拥有正常染色体数目
单倍体育种≠花药离体培养
三.单倍体育种
生物变异在育种上的应用
花药
单倍体
幼苗
正常纯合
二倍体
花药
离体培养
秋水仙素处理
（含有精子）
（染色体数目加倍）
（可育）
（植物组织培养技术）
花药离体培养、秋水仙素处理（以二倍体植物为例）
1.原理：
染色体(数目)变异
2.方法：
3.优点：
4.缺点：
①明显缩短育种时间
②所得个体均为纯合体
技术复杂操作困难
三.单倍体育种
生物变异在育种上的应用
【例】用高杆抗病（DDTT）和矮杆不抗病（ddtt）小麦品种培育矮杆抗病小麦（ddTT），见下图：
P DDTT × ddtt
F1 DdTt
DdTt
DT
Dt
dT
dt
DT
Dt
dT
dt
DDTT
DDtt
ddTT
ddtt
（种子）
第
一
年
（植物体）
减数分裂
（花粉）
花药离体培养
秋水仙素处理
第
二
年
播种
1.原理：
2.方法：
3.优点：
4.缺点：
结实率,发育迟缓
5.无籽香蕉培育
野生芭蕉
2n
有籽香蕉
4n
加倍
野生芭蕉
2n
无籽香蕉
3n
四.多倍体育种
生物变异在育种上的应用
染色体(数目)变异
果实大、营养丰富等
低温处理或秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
1.用秋水仙素处理植株使染色体数目加倍，若操作对象是单倍体植株，属于
育种；若操作对象为正常植株，则属于 育种。不能看到“染色体数目加倍”就认为是多倍体育种。
2.单倍体育种和多倍体育种都需用秋水仙素处理，使染色体数目加倍。单倍体育种在 处理，多倍体育种在 期处理。　　　
生物变异在育种上的应用
【名师解读】
单倍体
多倍体
幼苗期
种子萌发期或幼苗
1.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粒分裂
D.④中选到的植株中 为纯合子
B
习题检测
柱头
花柱
珠被
卵细胞(1个)
极核(2个)
胚囊
胚珠
果皮
子房
发育（生长素刺激）
子房壁
子房壁
胚珠
种皮
发育
胚
+精子
发育
胚乳
+精子
发育
种子
▲注意区分果实各部分的染色体倍数
果实
生物变异在育种上的应用
【拓展】被子植物双受精现象
6.无子西瓜培育
雌蕊子房
子房壁
果皮
胚珠
珠被
种皮
卵细胞（1个）+ 精子（1个）
极核（2个）+ 精子（1个）
受精卵
胚
受精极核
胚乳
种子
果实
四.多倍体育种
生物变异在育种上的应用
2N
4N
第一年
思考1：为什么用一定浓度的秋水仙素溶液滴在二倍体西瓜幼苗的芽尖？
芽尖细胞正在进行有丝分裂，当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞两极，从而引起细胞内染色体数目加倍。
2N
母本
父本
生物变异在育种上的应用
6.无子西瓜培育
思考2：处理后的植株，各个部位染色体数目是否都为4N？
秋水仙素处理后的茎、叶、花的染色体数目加倍，而未处理的根细胞中仍为两个染色体组。
生物变异在育种上的应用
6.无子西瓜培育
2N
4N
2N
母本
父本
第一年
2N
2N
4N
果皮____
种子的胚____
种皮____
4N
3N
4N
杂交获得三倍体
思考3：获得的四倍体西瓜为何要与二倍体杂交？
思考4：为什么要用四倍体植株做母本？
①多倍体花粉可育低；
②种子产量高;
③种皮薄，利于播种
生物变异在育种上的应用
6.无子西瓜培育
第一年
假授粉
3N
2N
母本
父本
果皮____
3N
①三倍体植株不能进行正常的减数分裂形成生殖细胞，因此不能形成种子。
思考5：三倍体西瓜为什么没有种子？
真的一颗没有吗？
联会紊乱
②并不是绝对一颗种子都没有，其原因是在进行减数分裂时，有可能形成正常的卵细胞。
生物变异在育种上的应用
6.无子西瓜培育
3N
2N
果皮____
3N
两次传粉
第一次传粉目的：
杂交获得三倍体种子
第二次传粉目的：
刺激子房产生生长素，促进子房发育为果实。
生物变异在育种上的应用
6.无子西瓜培育
假授粉
母本
父本
思考6：按照一般流程，获得无子西瓜需要几年？
①进行无性繁殖。将三倍体西瓜植株进行组织培养获取大量
的组培苗，再进行移栽。
思考7：每年都要制种，很麻烦，有没有替代方法？
②利用生长素或生长素类似物处理二倍体未受粉的雌蕊，
以促进子房发育成无种子的果实。
2年
生物变异在育种上的应用
6.无子西瓜培育
1.普通西瓜(2n＝22)为单性花，雌雄同株。如图为培育三倍体无子西瓜的流程图。据图分析下列相关叙述错误的是(　　)
D
A.图中育种过程利用了染色体变异的原理
B.秋水仙素抑制了纺锤体的形成，诱导产生了新物种
C.四倍体母本所结的西瓜的种子胚细胞内含有三个染色体组
D.由于同源染色体联会紊乱，商品果实中一定没有种子
习题检测
五.异源多倍体育种
实例1：普通小麦的形成过程
这里的A、B、D代表的是染色体组，而不是基因。
异源二倍体：
两个染色体组来自不同物种，联会紊乱，不可育。
思考：异源二倍体幼苗如何处理使其可育？
秋水仙素处理
生物变异在育种上的应用
实例2：八倍体小黑麦的培育过程
第1步：杂交
异源四倍体（4N）
（ABDR）
第2步：染色体加倍
第一年
第二年
普通小麦（6N） × 小黑麦（2N）
（RR）
（AABBDD）
八倍体小黑麦（8N ）
（AABBDDRR）
秋水仙素
处理
生物变异在育种上的应用
这里的A、B、D、R代表的是染色体组，而不是基因
不可育
可育
类 型 杂交育种 诱变育种 单倍体育种 多倍体育种
育种原理
育种法
优点
应用 实例
基因突变
染色体变异
基因重组
染色体变异
杂交→自交→选优→自交
物理或化学的方法处理生物
花药离体培养后再用秋水仙素加倍
使不同亲本的优良性状集中于同一个体上
提高变异频率加速育种进程
明显缩短育种年限
器官大型，
营养含量高
培育矮抗小麦
培育青霉素高产菌株
培育矮抗小麦
三倍体无子
西瓜的培育
用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
【小结】
生物变异在育种上的应用
1
①“可遗传”与“可育”
可遗传≠可育。三倍体无子西瓜、骡子、二倍体的单倍体等均表现为“不育”，但它们均属于可遗传变异。
②“最简便”与“最快速”
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。但最快速则未必简便，如单倍体育种可明显缩短育种年限，但其技术含量却较高。
③“单倍体育种”与“花药离体培养”
单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理等过程；花药离体培养只是单倍体育种的一个操作步骤。
生物变异在育种上的应用
【名师解读】
基因工程又叫 或
，指按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里， 生物的遗传特性。
原理：
基因重组
1.概念：
基因拼接技术
DNA 重组技术
定向改造
六.基因工程育种
生物变异在育种上的应用
2.基本工具
①基因的剪刀：___________________
②基因的针线：____________
③基因的载体：_____、_______和_____________
限制性核酸内切酶
DNA 连接酶
质粒
噬菌体
动植物病毒
3.优点：
4.缺点：
定向地改变生物遗传性状；目的性强；育种周期短；
克服远缘杂交不亲和的障碍。
技术复杂，安全性问题多。
生物变异在育种上的应用
5.过程
生物变异在育种上的应用
将目的基因导入受体细胞
目的基因的筛选与获取
基因表达载体的构建
目的基因的检测与鉴定
（核心）
育种目标 育种方案
集中双亲优良性状
对原品系实施“定向”改造
让原品系产生新性状
使原品系营养器官“增大”或“加强”
单倍体育种
杂交育种
基因工程及
植物细胞工程
诱变育种
多倍体育种
生物变异在育种上的应用
【思考讨论1】根据不同育种目标选择最佳育种方案
（2）实验材料若是动物，则杂交育种一般不通过逐代自交，而是应通过 实验直接判断基因型。
（3）实验植物若是营养繁殖类，如土豆、地瓜等，则只要出现所需要性状即可，
培育出纯种。
（4）实验材料若是原核生物，则不能运用杂交育种，细菌的培育一般采用
育种。
（1）有些植物如小麦、水稻等，杂交实验较难操作，则最简单的方法是 。
生物变异在育种上的应用
【思考讨论2】根据提供的材料选择合适的育种方法
自交
测交
不需要
诱变育种和基因工程
1.根据育种程序图识别育种名称和过程。
杂交
自交
花药离体培养
秋水仙素处理
诱变处理
秋水仙素处理
转基因技术
脱分化
再分化
包裹人工种皮
习题检测
2.易错辨析
(1)抗虫小麦与矮秆小麦杂交，通过基因重组可获得抗虫矮秆小麦(　　)
(2)通过花药离体培养可获得抗锈病高产小麦新品种(　　)
(3)单倍体育种中，通过花药离体培养所得的植株均为纯合的二倍体(　　)
(4)诱变育种可通过改变基因的结构达到育种目的(　　)
(5)用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子
西瓜(　　)
(6)单倍体不一定不育(　　)
(7)多倍体植株都可以用种子繁殖后代(　　)
√
×
×
×
√
√
×
习题检测
3.(2023·哈尔滨三中模拟)2019年，袁隆平被授予“共和国勋章”，以表彰他在杂交水稻研究领域作出的杰出贡献。请根据所学知识，回答有关某品种水稻(2N＝24，两性花，花多且小，自花受粉并结种子)育种的问题：
(一)(1)杂交育种的原理是________________，袁隆平找到的雄性不育的水稻，在进行杂交操作时的优势是______________________________________。
基因重组
省掉去雄的操作，提高了杂交育种的效率
习题检测
(2)水稻的抗稻瘟病性状(R/r)与抗倒伏性状(T/t)均由一对等位基因控制且独立遗传。现有抗稻瘟病易倒伏植株与易感稻瘟病抗倒伏植株杂交，F1中仅有抗稻瘟病易倒伏与易感稻瘟病易倒伏两类植株且比例为1∶1，则亲本基因组成为________________________，技术人员在对基因型为rrTt的该品种水稻的幼苗用秋水仙素处理时，偶尔出现了一株基因型为RrrrTTtt的植株，该植株自交后代的性状分离比例是(只写出比例，不用写性状)_________________。
RrTT×rrtt或rrTT×Rrtt
105∶35∶3∶1
习题检测
(3)该水稻花序的正常和异常是由一对等位基因控制的相对性状。某显性植株X自交，F1表现为正常花序∶异常花序＝1∶1。取F1正常花序植株的花粉进行离体培养，获得的幼苗用秋水仙素处理后都是异常花序植株。由此推测________是显性性状，植株X自交的子代性状分离比为1∶1的原因可能是____________________________________________________________________。
正常花序
含有正常花序(显性)基因的花粉不育，而含有异常花序(隐性)基因的花粉可育
习题检测
(二)科研人员将另外两种栽培水稻品系(甲和乙)进行下图所示杂交，培育抗赤霉菌感染的水稻品系。
染色体组成为24＋RR的水稻品系甲中，除含有水稻的24条染色体外，还具有两条来自一种野生稻的R染色体，R染色体携带抗赤霉病基因。染色体组成为24＋CC的水稻品系乙中，除含有水稻的24条染色体外，另有两条来自另一种野生稻的C染色体。
(1)据图分析，F1的体细胞中染色体数为______，染色体组成为__________。
26
24＋R＋C　
习题检测
(2)据图可知，甲、乙两品系之间并没有出现生殖隔离，因为它们的F1________
________________。
(3)需从F2选择具有____________性状的个体，进行多代自交以及赤霉病抗性检测，最终获得赤霉病抗性品系，该品系具有赤霉病抗性是由于______________
_____________________。
可育(自交
可产生可育后代)
抗赤霉病
具有来自R染色
体的抗赤霉病基因
习题检测
4.(2023·广东惠州调研)现有小麦种质资源包括：①高产、感病；②低产、抗病；③高产、晚熟等品种。为满足不同地区及不同环境条件下的栽培需求，育种专家要培育3类品种：a.高产、抗病；b.高产、早熟；c.高产、抗旱。下列叙述育种方法可行的是(　　)
A.利用①③品种间杂交筛选获得a
B.对品种③进行染色体加倍处理筛选获得b
C.a、b和c的培育均可采用诱变育种方法
D.用杂交育种的方法可以获得c
C
习题检测
5.(2023·四川成都诊断)下列有关杂交育种的叙述，不正确的是(　　)
A.杂交育种的原理是基因重组，杂交育种可以集合两个或多个亲本的优良特性
B.杂交育种的目的可能是获得纯种，也可能是获得杂合子以利用杂种优势
C.与诱变育种相比，杂交育种一般过程简单，操作不繁琐，育种时间较短
D.若育种目标是获得隐性纯合子，则在育种时长上可能与单倍体育种相差不大
C
习题检测
◎本讲小结
1.(2021·广东卷)白菜型油菜(2n＝20)的种子可以榨取食用油(菜籽油)。为了培育高产新品种，科学家诱导该油菜未受精的卵细胞发育形成完整植株Bc。下列叙述错误的是(　　)
A.Bc成熟叶肉细胞中含有两个染色体组
B.将Bc作为育种材料，能缩短育种年限
C.秋水仙素处理Bc幼苗可以培育出纯合植株
D.自然状态下Bc因配子发育异常而高度不育
A
★重温真题 经典再现
2.(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(　　)
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
C
★重温真题 经典再现
3.(2021·重庆卷)2017年，我国科学家发现一个水稻抗稻瘟病的隐性突变基因b(基因B中的一个碱基A变成G)，为水稻抗病育种提供了新的基因资源。
请回答以下问题：
(1)基因B突变为b后，组成基因的碱基数量______。
(2)基因b包含一段DNA单链序列TAGCTG，能与其进行分子杂交的DNA单链序列为__________。自然界中与该序列碱基数量相同的DNA片段最多有________种。
(3)基因b影响水稻基因P的转录，使得酶P减少，从而表现出稻瘟病抗性。据此推测，不抗稻瘟病水稻细胞中基因P转录的mRNA量比抗稻瘟病水稻细胞________。
不变
ATCGAC　
64
多
★重温真题 经典再现
(4)现有长穗、不抗稻瘟病(HHBB)和短穗、抗稻瘟病(hhbb)两种水稻种子，欲通过杂交育种方法选育长穗、抗稻瘟病的纯合水稻。请用遗传图解写出简要选育过程。
答案
★重温真题 经典再现
(5)某水稻群体中抗稻瘟病植株的基因型频率为10%，假如该群体每增加一代，抗稻瘟病植株增加10%、不抗稻瘟病植株减少10%，则第二代中，抗稻瘟病植株的基因型频率为________%(结果保留整数)。
14
解析　(1)由题意可知，该基因突变是因为发生了碱基的替换(A→G)，故组成基因的碱基数量不变。(2)根据碱基互补配对原则，与TAGCTG配对的DNA序列为ATCGAC，该单链序列共有6个碱基，自然界中DNA分子为双链，则每条链有3个碱基，每个碱基的可能是4种，故自然界中与该序列碱基数量相同的DNA片段最多有43＝64种。
★重温真题 经典再现
4.(2020·全国卷Ⅰ)遗传学理论可用于指导农业生产实践。回答下列问题：
(1)生物体进行有性生殖形成配子的过程中，在不发生染色体结构变异的情况下，产生基因重新组合的途径有两条，分别是_________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
在减数分裂过程中，随着非
同源染色体的自由组合，非等位基因自由组合；同源染色体上的等位基因随着非姐妹染色单体的交换而发生交换，导致染色单体上的基因重组
★重温真题 经典再现
(2)在诱变育种过程中，通过诱变获得的新性状一般不能稳定遗传，原因是___________________________，若要使诱变获得的性状能够稳定遗传，需要采取的措施是___________________________________。
控制新性状的基因型是杂合的
通过自交筛选性状能稳定遗传的子代
解析　(1)互换型基因重组发生在减数分裂Ⅰ前期同源染色体联会过程中，在该过程中非姐妹染色单体之间进行互换；自由组合型基因重组发生在减数分裂Ⅰ后期，伴随着非同源染色体的自由组合，位于非同源染色体上的非等位基因自由组合。(2)诱变育种过程中，突变体一般为杂合子，即控制新性状的基因型是杂合的，不能稳定遗传；对于杂合子，可以采用连续自交和不断选择的方法，获得纯合子，即通过自交筛选性状能稳定遗传的子代。
★重温真题 经典再现
本讲结束，记得点个赞哦！

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