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第34讲　生物育种的原理和应用
1 下列有关生物育种技术及应用的叙述，错误的是(　　)
A. 高产青霉素菌株培育的原理是染色体变异
B. 杂交水稻和产人凝血酶山羊的培育原理都是基因重组
C. 白菜—甘蓝的培育涉及原生质体融合、植物组织培养等技术
D. 对愈伤组织进行人工诱变可获得抗盐碱野生烟草
2 [2025盐城模拟]马铃薯(4n＝48)是营养价值丰富的粮食和经济作物。下列叙述错误的是(　　)
A. 与二倍体马铃薯相比，四倍体马铃薯的块茎更大，营养物质的含量有所增加
B. 利用马铃薯外植体经植物组织培养技术可以培育出脱毒马铃薯苗
C. 若取四倍体马铃薯花药进行单倍体育种，即可获得纯合二倍体植株
D. 选用块茎繁殖可解决马铃薯同源四倍体育性偏低问题并保持优良性状
3 [2026宿迁中学阶段考]下列关于生物变异和育种的叙述，正确的是(　　)
A. 等位基因之间可以存在碱基数目和排列顺序的不同
B. 使用秋水仙素处理单倍体幼苗诱导染色体加倍，获得的个体都是纯合体
C. 用六倍体小麦花粉离体培养得到的三倍体在减数分裂时联会紊乱
D. 诱变育种需要处理大量原材料的原因是基因突变具有不定向性
4 芦笋是雌雄异株植物，雄株性染色体为XY，雌株为XX；其幼茎可食用，雄株产量高。以下为两种培育雄株的技术路线。下列有关叙述错误的是(　　)
A. 形成愈伤组织可通过添加植物生长调节剂进行诱导
B. 幼苗乙和丙的形成均经过脱分化和再分化过程
C. 雄株丁的亲本的性染色体组成分别为XY、XX
D. 与雄株甲不同，雄株丁培育过程中发生了基因重组
5 [2025苏州模拟]下图所示是以大麦(2n＝14)和球茎大麦(2n＝14)为材料培育大麦新品种的过程。下列相关叙述错误的是(　　)
A. 大麦新品种培育过程中发生了基因重组和染色体变异
B. 杂种胚发育成杂种个体时通过减数分裂使染色体消解
C. 该育种方式通过人工选择的方式改变生物进化的进程
D. 该育种方式打破了生殖隔离，利用野生种基因改良大麦品种
6 某科技活动小组将二倍体番茄植株的花粉按下图所示的程序进行实验。下列相关叙述错误的是(　　)
A. 在花粉形成过程中一定会发生染色结构变异，从而导致生物性状的改变
B. 花粉通过离体培养形成的植株A为单倍体，其特点之一是高度不育
C. 秋水仙素的作用是在细胞分裂时抑制纺锤体的形成，使细胞内的染色体数目加倍
D. 单倍体育种与杂交育种相比，其优点在于明显缩短育种年限
7 为获得果实较大、含糖量较高的四倍体葡萄(4N＝76)，常用一定浓度的秋水仙素溶液处理二倍体葡萄茎段上的芽，然后将茎段扦插栽培成新植株。研究结果显示：新植株中约40%的细胞染色体被诱导加倍。这种植株同时含有2N细胞和4N细胞，称为“嵌合体”。下列有关“嵌合体”的叙述，错误的是(　　)
A. 秋水仙素诱导染色体数目加倍的原理是抑制纺锤体形成
B. 在生命活动中，4N细胞内染色体组数目最多时有8个
C. “嵌合体”根尖分生区的部分细胞含19条染色体
D. 若该个体自交，后代中可出现三倍体
8 [2026南通如皋质量检测]如图为利用甲、乙品种西瓜(2n＝22)培育无子西瓜的两种途径。下列叙述错误的是(　　)
A. 经过程①获得的四倍体西瓜与二倍体西瓜存在生殖隔离
B. 试剂2为秋水仙素，通过前期阻断微管蛋白聚合抑制纺锤体的形成
C. 花粉刺激的原理与生长素可促进子房发育成果实有关
D. 无子西瓜a属于可遗传的变异，无子西瓜b属于不可遗传的变异
9 家蚕(2n＝56)蚕卵黑色对白色为显性，受常染色体上的等位基因B/b控制。雄蚕吐丝量大，为实现其大规模养殖，用X射线处理雌蚕甲，最终获得突变体丁。下列说法合理的是(　　)
A. 过程①②分别发生了基因突变和染色体变异，二者是生物变异的根本来源
B. 若对家蚕进行基因组测序，应检测28条染色体上DNA的碱基序列
C. 家蚕丙与正常白卵雄蚕(bbZZ)杂交，F1的白卵个体中染色体正常的比例为1/3
D. 家蚕丁与正常白卵雄蚕(bbZZ)杂交，应选择子代中的白色蚕卵，去除黑色蚕卵
10 [2025贵州模拟]我国盐碱地规模大，主要粮食作物难以生长。下图是某科研小组尝试利用普通水稻(2n＝24)培育耐盐水稻新品种的育种方案，过程①处理后筛选得到的耐盐植株经基因检测是由单基因突变导致的，且耐盐性状由显性基因控制，经过程②自交一代，筛选得到的耐盐植株中纯合子占1/3。下列叙述正确的是(　　)
A. 过程①γ射线处理引起了基因的碱基排列顺序发生改变
B. 经过②，第二代自交并筛选获得的耐盐植株中纯合子占2/5
C. 过程③秋水仙素处理的作用是抑制细胞分裂时着丝粒的断裂
D. 过程②和③获得的耐盐新品种细胞中染色体数目均不同
11 (多选)[2024苏锡常镇模拟]下图是以普通大麦(2n＝14，n＝A1＋A2＋…＋A7)、球茎大麦(2n＝14，n＝B1＋B2＋…＋B7)分别作母本和父本培育新品种的过程图。在胚发育过程中，球茎大麦的染色体逐渐消失，最终形成单倍体大麦。下列相关叙述正确的有(　　)
A. 杂种胚不含同源染色体但其属于二倍体
B. 上述过程的原理属于染色体结构和数目变异
C. 上述培育单倍体大麦的过程中需用到花药离体培养技术
D. 与二倍体相比，单倍体大麦是进行诱变育种的优良材料
12 (多选)[2025南通海安模拟]图示普通韭菜(2n＝16)的花药结构。为了快速获得普通韭菜的纯系，科研人员利用其花药进行单倍体育种。下列相关叙述正确的有(　　)
A. 花粉细胞和花药壁细胞均含有全套遗传物质
B. 花药离体培养的脱分化阶段使用的是液体培养基
C. 花药离体培养得到的植株不一定是单倍体
D. 花药离体培养得到的单倍体经低温加倍后，细胞染色体数目不一定是16
13 (多选)[2026南京七校联考]普通小麦为六倍体(6n＝42)，记作42W，长穗偃麦草为二倍体(2n＝14)，记作14E。育种工作者利用如图所示的育种过程，将长穗偃麦草的抗病等性状转移到小麦中，成功培育出“二体异附加系”小麦。下列叙述正确的有(　　)
A. ①过程的原理是秋水仙素抑制着丝粒分裂从而使染色体数目加倍
B. 乙植株可以产生含有8种不同染色体数目的花粉或卵细胞
C. 利用光学显微镜观察染色体的数目和形态可以从丙中选择出丁
D. 培育“二体异附加系”小麦的育种原理是基因重组和染色体变异
14 [2026人大附中阶段考]玉米(2n＝20)是我国栽培面积最大的作物，近年来常用的一种单倍体育种技术使玉米新品种选育更加高效。
(1) 单倍体玉米体细胞的染色体数为________，因此在减数分裂过程中染色体________，导致配子中基本不可能含有完整的________。
(2) 研究者发现一种玉米突变体(S)，用S的花粉给普通玉米授粉，会结出一定比例的单倍体籽粒(胚是单倍体；胚乳与二倍体籽粒胚乳相同，是含有一整套精子染色体和两套与卵细胞相同染色体的三倍体。见图1)。
①根据亲本中某基因的差异，通过PCR扩增以确定单倍体胚的来源，结果见图2。
图1 图2
从图2结果可以推测单倍体的胚是由________发育而来。
②玉米籽粒颜色由A/a与R/r两对独立遗传的基因控制， A、R同时存在时籽粒为紫色，缺少A或R时籽粒为白色。紫粒玉米与白粒玉米杂交，结出的籽粒中紫∶白＝3∶5，出现性状分离的原因是____________________，推测白粒亲本的基因型是________________。
③将玉米籽粒颜色作为标记性状，用于筛选S与普通玉米杂交后代中的单倍体，过程如下：
请根据F1籽粒颜色区分单倍体和二倍体籽粒并写出与表型相应的基因型____________。
(3) 现有高产抗病白粒玉米纯合子(G)、抗旱抗倒伏白粒玉米纯合子(H)，欲培育出高产抗病抗旱抗倒伏的品种。结合(2)③中的育种材料与方法，育种流程应为__________________________；将得到的单倍体进行染色体加倍以获得纯合子，选出具有优良性状的个体。
第34讲　生物育种的原理和应用
1 A
2 C　植物分生区附近(如茎尖)的病毒极少，甚至无病毒，因此切取一定大小的茎尖作为外植体进行植物组织培养，再生的植株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗，B正确；以四倍体马铃薯的花药进行花药离体培养，得到的不一定是纯合子，C错误。
3 A　秋水仙素处理单倍体幼苗所得个体是否纯合取决于原始植株。若单倍体来源于二倍体(如玉米)，加倍后为纯合体；但若来源于四倍体(如马铃薯)，单倍体本身含两个不同染色体组，加倍后为杂合体，B错误；六倍体小麦花粉离体培养得到的是含三个染色体组的单倍体，而非三倍体，C错误；诱变育种需处理大量材料的原因是基因突变频率低且有利突变少，需通过大量样本筛选，而非仅因不定向性，D错误。
4 C　幼苗乙与幼苗丙的形成是花药离体培养形成单倍体植株的过程，此过程的原理是植物组织培养，因此需要经过脱分化与再分化的过程，B正确。花粉是经过减数分裂产生的，其配子含有X染色体或Y染色体，经过花药离体培养得到单倍体，再经过秋水仙素处理后得到的植株乙与丙的基因型为XX或YY，因此雄株丁的亲本的基因型分别为XX、YY，C错误。
5 B　在杂交过程中，普通大麦和野生球茎大麦的基因进行重新组合，发生了基因重组；杂种个体染色体数目加倍形成纯合二倍体植株，这属于染色体变异，A正确；杂种胚发育成杂种个体时，是在发育过程中发生染色体消减，并非通过减数分裂使染色体消解，B错误；该育种方式通过人工筛选符合要求的纯合二倍体植株，从而改变生物进化的进程，C正确；普通大麦和野生球茎大麦之间存在生殖隔离，该育种方式打破了生殖隔离，将野生种的基因引入到大麦中，利用野生种基因改良大麦品种，D正确。
6 A　染色体结构变异包括染色体片段发生重复、缺失、易位、倒位，花粉是经过减数分裂形成的，减数分裂过程中不一定会发生染色体结构变异，A错误。
7 C　用秋水仙素溶液处理二倍体葡萄茎段上的芽，“嵌合体”植株中，根尖分生区的细胞一般为二倍体细胞，含38条染色体，C错误；“嵌合体”植株自交可能产生二倍体、三倍体、四倍体的子代，D正确。
8 D　经过程①获得的四倍体西瓜与二倍体西瓜杂交，产生的三倍体西瓜不可育，说明四倍体西瓜与二倍体西瓜之间存在生殖隔离，A正确；试剂2为秋水仙素，其作用是抑制纺锤体的形成，而纺锤体的形成与微管蛋白聚合有关，所以秋水仙素通过前期阻断微管蛋白聚合抑制纺锤体的形成，B正确；花粉中含有生长素或能刺激子房产生生长素，C正确；无子西瓜a由生长素或生长素类似物处理F1未受粉的雌蕊后套袋而获得，遗传物质没有发生改变，属于不可遗传变异，无子西瓜b是通过三倍体西瓜(染色体数目变异的结果)的子房发育而来，其遗传物质发生了改变，属于可遗传的变异，D错误。
9 D　据题图分析可知，过程①经X射线处理后，B基因突变为b基因，过程①为基因突变，过程②经X射线处理后，常染色体上的B基因转移到W染色体上，过程②为染色体变异，基因突变产生了新基因，为生物的进化提供了最初的原材料，所以只有基因突变是生物变异的根本来源，A错误；由于家蚕的性染色体为ZZ或ZW，因此需要测序27条常染色体加上Z和W两条性染色体，共29条染色体，B错误；丙的基因型为bOZWB与bbZZ的雄蚕杂交，F1的基因型有bbZZ、bOZZ、bbZWB、bOZWB，F1的白卵(bbZZ、bOZZ)个体中染色体正常的比例为1/2，C错误；家蚕丁(bbZWB)与bbZZ的雄蚕杂交，子代雄性蚕卵全为白色(bbZZ)，雌性蚕卵全为黑色(bbZWB)，由题干信息可知，雄蚕吐丝量大，为实现其大规模养殖，应选择子代中的白色蚕卵，去除黑色蚕卵，D正确。
10 A　过程②中，耐盐植株自交，F1中显性纯合子占1/3、杂合子占2/3，第二代自交时，需逐代计算，F1：1/3AA、2/3Aa，F2：AA占1/3＋2/3×1/4＝1/2，Aa占2/3×1/2＝1/3，aa(淘汰)占1/6，因此第二代耐盐植株中纯合子占1/2÷(1/2＋1/3)＝3/5，B错误；秋水仙素的作用是抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向两极，从而使细胞染色体数目加倍，C错误；过程②(多代自交)获得的耐盐品种染色体数仍为2n＝24，过程③(花药离体培养＋秋水仙素处理)获得的是纯合二倍体，染色体数也为2n＝24，D错误。
11 AD　杂种胚中含有普通大麦的一个染色体组和球茎大麦的一个染色体组，故无同源染色体，又由于其由受精卵发育而来，故属于异源二倍体，A正确；上述过程的原理属于基因重组和染色体数目变异，B错误；上述培育单倍体大麦的过程中是由于遗传物质高度不亲和，导致球茎染色体逐渐丢失，最终形成单倍体，无需使用花药离体培养技术，C错误。
12 ACD　植物组织培养的脱分化和再分化阶段通常使用固体培养基(含琼脂)，以便固定外植体并提供稳定的营养环境，B错误；若培养过程中花药壁等体细胞增殖分化，会直接形成二倍体植株，只有花粉细胞发育时才形成单倍体，C正确；经低温处理单倍体幼苗，可能有些细胞染色体数目没有加倍，只含有8条，D正确。
13 BCD　①过程可用秋水仙素抑制纺锤体的形成，从而使染色体数目加倍，A错误；乙减数分裂时来自长穗偃麦草的7条染色体不能联会，可随机进入不同的配子中，乙产生的配子的染色体数目是21W＋0～7E，因此可以产生含有8种不同染色体数目的花粉或卵细胞，B正确；染色体在光学显微镜下可见，因此利用光学显微镜观察染色体数目和形态可以从丙中选择出丁，C正确；“二体异附加系”小麦染色体组成为42W＋2E，染色体数目发生了变异，整个培育过程进行有性生殖，存在基因重组，因此“二体异附加系”小麦的育种原理是基因重组和染色体变异，D正确。
14 (1)10条　无法联会　染色体组　(2)①卵细胞　②紫粒玉米和白粒玉米均为杂合子　aaRr或Aarr　③白色ar；紫色AaRr　(3) 用G和H杂交，将所得F1为母本与S杂交；根据籽粒颜色挑出单倍体　
解析：(2) ①从图2结果可以看出，F1单倍体胚与普通玉米母本所含DNA片段相同，所以可推测单倍体的胚是由普通玉米的卵细胞发育而来。②玉米籽粒颜色由A/a与R/r两对独立遗传的基因控制，A、R同时存在时籽粒为紫色，缺少A或R时籽粒为白色，紫粒玉米与白粒玉米杂交，结出的籽粒中紫∶白＝3∶5，是3∶1∶3∶1的变式，说明亲本中存在一对等位基因的自交，另一对等位基因为测交，故可推测紫粒亲本的基因型是AaRr，白粒亲本的基因型是Aarr或aaRr。出现性状分离的原因是紫粒玉米和白粒玉米均为杂合子。③由于单倍体的胚是由普通玉米的卵细胞发育而来，而母本是普通玉米白粒aarr，所以单倍体基因型为ar，为白粒。则二倍体基因型为AaRr，表型为紫粒。(3) 根据现有提供的材料，欲培育出高产抗病抗旱抗倒伏的品种，其育种流程应为①将G和H杂交，得到F1的种子，这样就把高产、抗病、抗旱、抗倒伏的基因集中在一起；②将得到F1的种子种植得到F1的植株作母本，授以S的花粉，得到种子根据籽粒颜色挑出单倍体，再利用秋水仙素处理，使得到的植株细胞中染色体加倍以获得纯合子，从而选出具有优良性状的个体。(共34张PPT)
第6单元　
生物的变异、育种和进化
第34讲　生物育种的原理和应用
内容索引
核心体系
学习目标
活动方案
名卷优选
学 习 目 标
1. 举例说明基因突变原理在育种中的应用。2. 举例说明基因重组原理在育种中的应用。3. 举例说明染色体变异原理在育种中的应用。
核 心 体 系
活 动 方 案
在作物育种中，矮生性状一直是农作物性状改良的方向。某实验室利用一定的方法从野生型水稻(株高正常)中获得甲、乙两种矮生突变体，并对其展开了以下研究，结果如下(赤霉素能促进细胞伸长，引起植株增高)：
结果1：检测发现，甲植株中仅赤霉素含量显著低于野生型植株，喷施赤霉素后株高恢复正常；乙植株各激素含量与野生型大致相等，喷施各种激素后株高都不能恢复正常。
结果2：将甲植株与野生型纯合子杂交，F1全为正常，F1自交，F2表型和比例为正常∶矮生＝3∶1。
活动一　举例说明诱变育种
请回答下列问题。
(1) 有人提出甲、乙的突变可能是染色体变异所致，请从细胞水平简述对此进行初步判断的思路。
【答案】 选取甲、乙植株分裂旺盛部位(分生区、根尖、茎尖等)的细胞，经染色、制片得到临时装片，显微观察，若染色体的形态或数目发生改变，初步判断为染色体变异，若没有改变，则不是染色体变异。
(2) 若已经证实甲、乙为基因突变所致，假设甲植株突变基因为a(A基因控制赤霉素的产生)，乙植株突变基因为B(b基因控制植物激素受体的合成或合成途径)。两对等位基因位于两对同源染色体上。只考虑甲、乙为纯合子的情况下，将甲、乙植株杂交后得到F1，F1自交得到F2。那么：
①根据结果2判断，甲植株是由原来的_____(填“显性”或“隐性”)基因突变而来的。
②甲植株的基因型是_______，乙植株的基因型是________。F1表型为______。
③F2中表型矮生∶正常＝________，理论上F2矮生植株中能稳定遗传的占_______。
显性
aabb
AABB
矮生
13∶3
7/13
(3) 诱变育种的原理是什么？实验室中常用的诱变育种的方法有哪些？诱变育种为什么要处理大量的实验材料？
【答案】 基因突变。物理方法，如射线、紫外线等；化学方法，如秋水仙素；生物方法，如病毒。诱变方向不确定，需要大量材料来得到想要的诱变种。
(4) 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，原因是什么？若要使诱变获得的性状能够稳定遗传，需要采取什么措施？
【答案】 控制新性状的基因是杂合的。可通过自交筛选性状能稳定遗传的子代。
(1) 现有3个纯种品系的玉米，其基因型分别是甲(aaBBCC)，乙(AAbbCC)和丙(AABBcc)。由基因a、b、c所决定的性状可提高玉米的市场价值，为获得优良性状的玉米品种，请回答下列问题(假定三对基因是独立分配的，玉米可以自交和杂交)。
①请补全下面的杂交方案。
第一年：_________________________________________；
第二年：种植F1和纯系乙(丙、甲)，让F1与纯系乙(丙、甲)杂交，获得F2种子；
第三年：_____________________________；
第四年：种植F3，植株长成后，选择aabbcc表型个体，使其自交，保留种子。
②此杂交育种方案中，aabbcc表型个体出现的概率是_______。
活动二　举例说明杂交育种和单倍体育种
甲与丙(甲与乙、乙与丙)杂交，获得F1种子
种植F2，让F2自交，获得F3种子
1/256
(2) 玉米中aa基因型植株不能长出雌花而成为雄株，而基因B控制的性状是人类所需要的某种优良性状。现有基因型为aaBb的植株，为在短时间内获得大量具有这种优良性状的纯合雄性植株，请你写出简要的实验方案：
①__________________________________________；
②____________________________，
使单倍体加倍成纯合的二倍体，选取优良性状的植株。
③____________________________________________________。
取该植株的花药离体培养成单倍体植株幼苗
用秋水仙素处理单倍体幼苗
将②中选取的植株利用植物组织培养技术进行扩大培养
(3) 杂交育种的原理是什么？相比于单倍体育种有什么优点？
【答案】 杂交育种利用的原理是基因重组。优点有易操作，不需要特殊的仪器设备等。
(4) 单倍体育种利用的是什么原理？相比于杂交育种，其优点是什么？主要原因是什么？
【答案】 单倍体育种利用了染色体变异。可以在短时间里获得具备优良性状的纯合子。直接获得纯合子，后代不发生性状分离。
(5) 杂交育种一定需要耗时连续自交吗？
【答案】 若培育隐性纯合品种则无需连续自交筛选，子代中出现相关表型即为纯种。
(6) 经过花药离体培养和秋水仙素诱导加倍的植物一定是纯合子吗？
【答案】 不一定，如四倍体(AAaa)经花药离体培养和秋水仙素诱导加倍后仍可能为杂合子。
下图为三倍体无子西瓜的产生过程图。请回答下列问题。
活动三　举例说明多倍体育种在生产中的应用
(1) 获得四倍体的方法是什么？作用原理是什么？
【答案】 用秋水仙素处理二倍体西瓜萌发的种子或幼苗。秋水仙素能抑制纺锤体的形成。
(2) 第一年产生的四倍体有子西瓜与二倍体西瓜相比，有什么特点？
【答案】 果实大、糖分多、种子少。
(3) 三倍体西瓜无子的原因是什么？
【答案】 同源染色体联会紊乱，不能形成正常的生殖细胞。
(4) 三倍体西瓜中偶尔会发现极个别的种子，试从减数分裂的角度分析原因。
【答案】 在减数分裂过程中，三个形态相同的染色体配对是随机的，分离也是随机的，如果产生的配子中正好含有一个或两个染色体组，该配子就是可育的，这种概率是极低的。
(5) 单倍体育种和多倍体育种都需用秋水仙素处理，两者操作的对象有什么区别？
【答案】 前者操作对象是单倍体幼苗；后者操作对象为正常的幼苗或萌发期的种子。
名 卷 优 选
2
4
5
1
3
7
6
1. 下列关于生物育种技术操作的叙述，合理的是(　 　)
A. 用红外线照射青霉菌能使之变异从而筛选出青霉素高产菌株
B. 年年栽种年年制种推广的杂交水稻一定是能稳定遗传的纯合子
C. 单倍体育种时需用秋水仙素处理其萌发的种子或幼苗
D. 马铃薯、红薯等用营养器官繁殖的作物只要杂交后代出现所需性状即可留种
D
2
4
5
1
3
7
6
2. 下列关于生物变异与育种的叙述，正确的是(　 　)
A. 基因重组只是基因间的重新组合，不会导致生物性状变异
B. 基因突变是DNA序列发生的变化，都能引起生物性状变异
C. 弱小且高度不育的单倍体植株，进行加倍处理后可用于育种
D. 多倍体植株染色体组数加倍，产生的配子数加倍，有利于育种
C
2
4
5
3
7
6
3. [2025常州期末]在三倍体无子西瓜的制作过程中，需用一定浓度的秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗。下列相关叙述正确的是(　 　)
A. 秋水仙素作用于有丝分裂后期，使西瓜细胞中染色体数目加倍
B. 处理后得到的西瓜植株中，细胞的染色体组数可能为2、4、8
C. 得到的四倍体西瓜植株进行自交，其子代肯定不出现性状分离
D. 二倍体西瓜与四倍体西瓜属于同一物种，两者之间无生殖隔离
1
B
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6
1
【解析】 秋水仙素通过抑制有丝分裂前期纺锤体的形成，使染色体数目加倍，A错误；经过秋水仙素处理后得到的西瓜植株中，细胞的染色体组数可能为2、4、8,2个染色体组的出现可能是未成功加倍的细胞，4个染色体组是成功加倍的细胞或者为处于有丝分裂后期的正常体细胞，含有8个染色体组的细胞是经过秋水仙素处理后成功加倍的细胞继续分裂处于有丝分裂后期的状态，B正确；得到的四倍体西瓜植株进行自交，其子代也可能出现性状分离，如加倍后的四倍体植株的基因型为AAaa，其自交的结果就会发生性状分离，C错误；四倍体西瓜与二倍体西瓜杂交形成的三倍体植物，由于联会紊乱，很难形成可育的种子，说明四倍体西瓜与二倍体西瓜间存在生殖隔离，D错误。
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6
4. [2026扬州期中]研究人员将伞花山羊草携带的抗叶锈病基因转入小麦，进行了如图所示的操作。下列叙述正确的是(　 　)
A. 杂种P为单倍体且高度不育
B. 秋水仙素处理杂种P获得的异源多倍体没有同源染色体
C. 杂种Q产生的配子中都含有抗叶锈病基因
D. 射线照射杂种R的目的可能是使含有抗叶锈病基因的染色体片段移接到小麦染色体上
1
D
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6
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【解析】 伞花山羊草(2n＝14)和二粒小麦(4n＝28)杂交，得到的杂种P属于异源三倍体，且因染色体联会紊乱而高度不育，A错误；秋水仙素处理杂种P，会使染色体加倍，得到的异源多倍体中，含有来自伞花山羊草的14条染色体(7对同源染色体)和来自二粒小麦的28条染色体(14对同源染色体)，存在同源染色体，B错误；杂种Q是异源多倍体与普通小麦(6n＝42)杂交的后代，其细胞中只有一条染色体携带抗叶锈病基因(来自伞花山羊草)，减数分裂时同源染色体分离，产生的配子中只有部分配子会携带该基因，C错误；射线照射属于诱变手段，可诱导染色体结构变异(如易位)，从而使含有抗叶锈病基因的染色体片段移接到小麦染色体上，实现基因的转移与整合，D正确。
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5. [2025南通模拟]油菜容易被线虫侵染而减产，萝卜具有抗线虫基因。科研人员以油菜和萝卜为亲本培育抗线虫油菜，过程如下图(不考虑基因突变和染色体结构变异)。下列相关叙述正确的是(　 　)
注：A、C、R分别代表一个染色体组，分别含有10、9、9条染色体；减数分裂Ⅰ后期不能配对的染色体会随机移向两极
A. 油菜体细胞中含有4个染色体组，F1体细胞中含有14对同源染色体
B. 用秋水仙素处理F1芽尖，F1植株所有细胞染色体数都加倍
C. 利用回交子一代的花药观察减数分裂，可观察到19个四分体
D. 染色体数为39的抗线虫回交子二代自交，后代抗线虫油菜约占1/4
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C
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1
【解析】 油菜体细胞中含有4个染色体组，为四倍体，F1体细胞中含有0对同源染色体，含有28条染色体，A错误；秋水仙素作用于分裂中的细胞，抑制纺锤体形成，导致染色体加倍。若用秋水仙素处理F1芽尖，F1植株只有部分细胞的染色体数目加倍，B错误；回交子一代的染色体组成为AACCR，再观察其减数分裂，可观察到19个四分体，这19个四分体是由A和A、C和C中的同源染色体组成的，C正确；染色体数为39的抗线虫回交子二代个体的染色体组成为AACC和R染色体组中的一条，且抗线虫的基因位于回交子二代中含有的一条R染色体组中的一条上(类似杂合子)，其自交后代抗线虫油菜约占3/4，D错误。
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6. (多选)科研人员开展了芥菜和埃塞俄比亚芥杂交实验，杂种经多代自花传粉选育，后代育性达到了亲本相当的水平。下图中L、M、N表示3个不同的染色体组。下列相关叙述正确的有(　　　)
A. 两亲本和F1都为多倍体
B. F1减数分裂Ⅰ中期形成13
个四分体
C. F1减数分裂Ⅱ后产生的配
子类型为LM和MN
D. F1两个M染色体组能稳定
遗传给后代
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AD
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【解析】 由题意可知，L、M、N表示3个不同的染色体组，故两亲本和F1都含有4个染色体组，且由受精卵发育而来，为四倍体(多倍体)，A正确；四分体形成于减数分裂Ⅰ前期同源染色体联会，且F1中2个M能形成8个四分体，但L、N是非同源染色体组，无法形成四分体，B错误；L与N分别只有一个染色体组，无法联会分离，组内每条染色体会随机移向两极，再结合图示可知，F1可能产生M、LM、MN、LMN等多种类型配子，C错误；根据C选项配子类型的分析，结合图示M染色体组在后代中都有出现，故F1两个M染色体组能稳定遗传给后代，D正确。
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7. [2026安徽月考]黑麦(2n＝14)有高秆(A)和矮秆(a)、抗病(B)和不抗病(b)两对独立遗传的相对性状。下图表示用不同方法进行的育种操作设计思路。请回答下列问题。
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(1) 利用⑥过程获得高秆抗病黑麦新品种的原理是__________，在育种时该方法需要处理大量实验材料，原因是_________________________
______。若此过程中a基因发生了一个碱基对的替换，但性状并未发生改变，可能的原因是_______________________________________________
_________________。
(2) 通过①②③过程获得高秆抗病黑麦新品种的原理是__________；相对于①②③过程，①④⑤过程最大的优点在于_____________________
___________________________________，①④⑤育种的原理为________
__________，获得④幼苗常采用的技术手段是____________________。
1
基因突变
基因突变具有随机性和不定
向性
密码子具有简并性(或突变发生在非编码区、突变后氨
基酸种类未改变等)
基因重组
明显缩短育种年限，能
快速获得纯合的高秆抗病黑麦新品种
染色体
(数目)变异
花药离体培养技术
2
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7
6
(3) 图中的_______(填序号)过程常用秋水仙素处理，其作用是_____
____________________________________________________________________；与秋水仙素作用相同的处理方法还有__________。
(4) 四倍体西瓜和二倍体西瓜杂交后代不可育的原因是____________
__________________________________________________。
1
⑤⑦
抑制纺锤体的形成，使染色体不能移向细胞两极，从而使细胞内染色体数目加倍
低温诱导
杂交后代为
三倍体西瓜，减数分裂时联会紊乱，无法产生可育配子
2
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1
【解析】 (2) ①②③为杂交育种，原理是基因重组；①④⑤为单倍体育种，优点是缩短育种年限且后代纯合；单倍体育种原理是染色体数目变异；获得单倍体幼苗(E)的技术是花药离体培养。(3) ⑤(单倍体幼苗诱导加倍)、⑦(多倍体育种诱导加倍)需用秋水仙素；秋水仙素通过抑制纺锤体形成导致染色体数目加倍；低温诱导也能抑制纺锤体的形成，达到相同效果。
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Thank you for watching第34讲　生物育种的原理和应用
学习目标　1. 举例说明基因突变原理在育种中的应用。2. 举例说明基因重组原理在育种中的应用。3. 举例说明染色体变异原理在育种中的应用。
核心体系
活动方案
活动一 举例说明诱变育种
在作物育种中，矮生性状一直是农作物性状改良的方向。某实验室利用一定的方法从野生型水稻(株高正常)中获得甲、乙两种矮生突变体，并对其展开了以下研究，结果如下(赤霉素能促进细胞伸长，引起植株增高)：
结果1：检测发现，甲植株中仅赤霉素含量显著低于野生型植株，喷施赤霉素后株高恢复正常；乙植株各激素含量与野生型大致相等，喷施各种激素后株高都不能恢复正常。
结果2：将甲植株与野生型纯合子杂交，F1全为正常，F1自交，F2表型和比例为正常∶矮生＝3∶1。
请回答下列问题。
(1) 有人提出甲、乙的突变可能是染色体变异所致，请从细胞水平简述对此进行初步判断的思路。
(2) 若已经证实甲、乙为基因突变所致，假设甲植株突变基因为a(A基因控制赤霉素的产生)，乙植株突变基因为B(b基因控制植物激素受体的合成或合成途径)。两对等位基因位于两对同源染色体上。只考虑甲、乙为纯合子的情况下，将甲、乙植株杂交后得到F1，F1自交得到F2。那么：
①根据结果2判断，甲植株是由原来的________(填“显性”或“隐性”)基因突变而来的。
②甲植株的基因型是________，乙植株的基因型是________。F1表型为________。
③F2中表型矮生∶正常＝________，理论上F2矮生植株中能稳定遗传的占________。
(3) 诱变育种的原理是什么？实验室中常用的诱变育种的方法有哪些？诱变育种为什么要处理大量的实验材料？
(4) 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，原因是什么？若要使诱变获得的性状能够稳定遗传，需要采取什么措施？
活动二 举例说明杂交育种和单倍体育种
(1) 现有3个纯种品系的玉米，其基因型分别是甲(aaBBCC)，乙(AAbbCC)和丙(AABBcc)。由基因a、b、c所决定的性状可提高玉米的市场价值，为获得优良性状的玉米品种，请回答下列问题(假定三对基因是独立分配的，玉米可以自交和杂交)。
①请补全下面的杂交方案。
第一年：___________________________________________________________；
第二年：种植F1和纯系乙(丙、甲)，让F1与纯系乙(丙、甲)杂交，获得F2种子；
第三年：___________________________________________________________；
第四年：种植F3，植株长成后，选择aabbcc表型个体，使其自交，保留种子。
②此杂交育种方案中，aabbcc表型个体出现的概率是________。
(2) 玉米中aa基因型植株不能长出雌花而成为雄株，而基因B控制的性状是人类所需要的某种优良性状。现有基因型为aaBb的植株，为在短时间内获得大量具有这种优良性状的纯合雄性植株，请你写出简要的实验方案：
①________________________________________________________________；
②________________________________________________________________，
使单倍体加倍成纯合的二倍体，选取优良性状的植株。
③________________________________________________________________。
(3) 杂交育种的原理是什么？相比于单倍体育种有什么优点？
(4) 单倍体育种利用的是什么原理？相比于杂交育种，其优点是什么？主要原因是什么？
(5) 杂交育种一定需要耗时连续自交吗？
(6) 经过花药离体培养和秋水仙素诱导加倍的植物一定是纯合子吗？
活动三 举例说明多倍体育种在生产中的应用
下图为三倍体无子西瓜的产生过程图。请回答下列问题。
(1) 获得四倍体的方法是什么？作用原理是什么？
(2) 第一年产生的四倍体有子西瓜与二倍体西瓜相比，有什么特点？
(3) 三倍体西瓜无子的原因是什么？
(4) 三倍体西瓜中偶尔会发现极个别的种子，试从减数分裂的角度分析原因。
(5) 单倍体育种和多倍体育种都需用秋水仙素处理，两者操作的对象有什么区别？
名卷优选
1. 下列关于生物育种技术操作的叙述，合理的是(　　)
A. 用红外线照射青霉菌能使之变异从而筛选出青霉素高产菌株
B. 年年栽种年年制种推广的杂交水稻一定是能稳定遗传的纯合子
C. 单倍体育种时需用秋水仙素处理其萌发的种子或幼苗
D. 马铃薯、红薯等用营养器官繁殖的作物只要杂交后代出现所需性状即可留种
2. 下列关于生物变异与育种的叙述，正确的是(　　)
A. 基因重组只是基因间的重新组合，不会导致生物性状变异
B. 基因突变是DNA序列发生的变化，都能引起生物性状变异
C. 弱小且高度不育的单倍体植株，进行加倍处理后可用于育种
D. 多倍体植株染色体组数加倍，产生的配子数加倍，有利于育种
3. [2025常州期末]在三倍体无子西瓜的制作过程中，需用一定浓度的秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗。下列相关叙述正确的是(　　)
A. 秋水仙素作用于有丝分裂后期，使西瓜细胞中染色体数目加倍
B. 处理后得到的西瓜植株中，细胞的染色体组数可能为2、4、8
C. 得到的四倍体西瓜植株进行自交，其子代肯定不出现性状分离
D. 二倍体西瓜与四倍体西瓜属于同一物种，两者之间无生殖隔离
4. [2026扬州期中]研究人员将伞花山羊草携带的抗叶锈病基因转入小麦，进行了如图所示的操作。下列叙述正确的是(　　)
A. 杂种P为单倍体且高度不育
B. 秋水仙素处理杂种P获得的异源多倍体没有同源染色体
C. 杂种Q产生的配子中都含有抗叶锈病基因
D. 射线照射杂种R的目的可能是使含有抗叶锈病基因的染色体片段移接到小麦染色体上
5. [2025南通模拟]油菜容易被线虫侵染而减产，萝卜具有抗线虫基因。科研人员以油菜和萝卜为亲本培育抗线虫油菜，过程如下图(不考虑基因突变和染色体结构变异)。下列相关叙述正确的是(　　)
注：A、C、R分别代表一个染色体组，分别含有10、9、9条染色体；减数分裂Ⅰ后期不能配对的染色体会随机移向两极
A. 油菜体细胞中含有4个染色体组，F1体细胞中含有14对同源染色体
B. 用秋水仙素处理F1芽尖，F1植株所有细胞染色体数都加倍
C. 利用回交子一代的花药观察减数分裂，可观察到19个四分体
D. 染色体数为39的抗线虫回交子二代自交，后代抗线虫油菜约占1/4
6. (多选)科研人员开展了芥菜和埃塞俄比亚芥杂交实验，杂种经多代自花传粉选育，后代育性达到了亲本相当的水平。下图中L、M、N表示3个不同的染色体组。下列相关叙述正确的有(　　)
A. 两亲本和F1都为多倍体
B. F1减数分裂Ⅰ中期形成13个四分体
C. F1减数分裂Ⅱ后产生的配子类型为LM和MN
D. F1两个M染色体组能稳定遗传给后代
7. [2026安徽月考]黑麦(2n＝14)有高秆(A)和矮秆(a)、抗病(B)和不抗病(b)两对独立遗传的相对性状。下图表示用不同方法进行的育种操作设计思路。请回答下列问题。
(1) 利用⑥过程获得高秆抗病黑麦新品种的原理是____________，在育种时该方法需要处理大量实验材料，原因是__________________________。若此过程中a基因发生了一个碱基对的替换，但性状并未发生改变，可能的原因是____________________。
(2) 通过①②③过程获得高秆抗病黑麦新品种的原理是__________；相对于①②③过程，①④⑤过程最大的优点在于___________________________________，①④⑤育种的原理为___________，获得④幼苗常采用的技术手段是___________。
(3) 图中的________(填序号)过程常用秋水仙素处理，其作用是____________
_____________________；与秋水仙素作用相同的处理方法还有__________。
(4) 四倍体西瓜和二倍体西瓜杂交后代不可育的原因是__________________
__________________________________________。
第34讲　生物育种的原理和应用
【活动方案】
活动一
(1) 选取甲、乙植株分裂旺盛部位(分生区、根尖、茎尖等)的细胞，经染色、制片得到临时装片，显微观察，若染色体的形态或数目发生改变，初步判断为染色体变异，若没有改变，则不是染色体变异。
(2) ①显性　②aabb　AABB　矮生　③13∶3　7/13
(3) 基因突变。物理方法，如射线、紫外线等；化学方法，如秋水仙素；生物方法，如病毒。诱变方向不确定，需要大量材料来得到想要的诱变种。
(4) 控制新性状的基因是杂合的。可通过自交筛选性状能稳定遗传的子代。
活动二
(1) ①第一年：甲与丙(甲与乙、乙与丙)杂交，获得F1种子　第三年：种植F2，让F2自交，获得F3种子　②1/256
(2) ①取该植株的花药离体培养成单倍体植株幼苗　②用秋水仙素处理单倍体幼苗　③将②中选取的植株利用植物组织培养技术进行扩大培养
(3) 杂交育种利用的原理是基因重组。优点有易操作，不需要特殊的仪器设备等。
(4) 单倍体育种利用了染色体变异。可以在短时间里获得具备优良性状的纯合子。直接获得纯合子，后代不发生性状分离。
(5) 若培育隐性纯合品种则无需连续自交筛选，子代中出现相关表型即为纯种。
(6) 不一定，如四倍体(AAaa)经花药离体培养和秋水仙素诱导加倍后仍可能为杂合子。
活动三　
(1) 用秋水仙素处理二倍体西瓜萌发的种子或幼苗。秋水仙素能抑制纺锤体的形成。
(2) 果实大、糖分多、种子少。
(3) 同源染色体联会紊乱，不能形成正常的生殖细胞。
(4) 在减数分裂过程中，三个形态相同的染色体配对是随机的，分离也是随机的，如果产生的配子中正好含有一个或两个染色体组，该配子就是可育的，这种概率是极低的。
(5) 前者操作对象是单倍体幼苗；后者操作对象为正常的幼苗或萌发期的种子。
1 原核生物不能进行减数分裂，所以不能使用杂交育种，一般采用诱变育种，如高产青霉素菌株的获得。
2 若实验植物为营养繁殖类的，如马铃薯等，则只要出现所需性状，然后用植物茎尖组织培养技术进行快速繁殖获得脱毒苗。
3 单倍体育种、基因工程育种和植物体细胞杂交育种，都运用了植物组织培养技术。
4 育种不一定育出纯合子，有些性状在杂合子一代表现更优秀(杂种优势)，如杂交水稻，通过杂交育种获得杂合子一代。
【名卷优选】
1 D　2 C
3 B　秋水仙素通过抑制有丝分裂前期纺锤体的形成，使染色体数目加倍，A错误；经过秋水仙素处理后得到的西瓜植株中，细胞的染色体组数可能为2、4、8，2个染色体组的出现可能是未成功加倍的细胞，4个染色体组是成功加倍的细胞或者为处于有丝分裂后期的正常体细胞，含有8个染色体组的细胞是经过秋水仙素处理后成功加倍的细胞继续分裂处于有丝分裂后期的状态，B正确；得到的四倍体西瓜植株进行自交，其子代也可能出现性状分离，如加倍后的四倍体植株的基因型为AAaa，其自交的结果就会发生性状分离，C错误；四倍体西瓜与二倍体西瓜杂交形成的三倍体植物，由于联会紊乱，很难形成可育的种子，说明四倍体西瓜与二倍体西瓜间存在生殖隔离，D错误。
4 D　伞花山羊草(2n＝14)和二粒小麦(4n＝28)杂交，得到的杂种P属于异源三倍体，且因染色体联会紊乱而高度不育，A错误；秋水仙素处理杂种P，会使染色体加倍，得到的异源多倍体中，含有来自伞花山羊草的14条染色体(7对同源染色体)和来自二粒小麦的28条染色体(14对同源染色体)，存在同源染色体，B错误；杂种Q是异源多倍体与普通小麦(6n＝42)杂交的后代，其细胞中只有一条染色体携带抗叶锈病基因(来自伞花山羊草)，减数分裂时同源染色体分离，产生的配子中只有部分配子会携带该基因，C错误；射线照射属于诱变手段，可诱导染色体结构变异(如易位)，从而使含有抗叶锈病基因的染色体片段移接到小麦染色体上，实现基因的转移与整合，D正确。
5 C　油菜体细胞中含有4个染色体组，为四倍体，F1体细胞中含有0对同源染色体，含有28条染色体，A错误；秋水仙素作用于分裂中的细胞，抑制纺锤体形成，导致染色体加倍。若用秋水仙素处理F1芽尖，F1植株只有部分细胞的染色体数目加倍，B错误；回交子一代的染色体组成为AACCR，再观察其减数分裂，可观察到19个四分体，这19个四分体是由A和A、C和C中的同源染色体组成的，C正确；染色体数为39的抗线虫回交子二代个体的染色体组成为AACC和R染色体组中的一条，且抗线虫的基因位于回交子二代中含有的一条R染色体组中的一条上(类似杂合子)，其自交后代抗线虫油菜约占3/4，D错误。
6 AD　由题意可知，L、M、N表示3个不同的染色体组，故两亲本和F1都含有4个染色体组，且由受精卵发育而来，为四倍体(多倍体)，A正确；四分体形成于减数分裂Ⅰ前期同源染色体联会，且F1中2个M能形成8个四分体，但L、N是非同源染色体组，无法形成四分体，B错误；L与N分别只有一个染色体组，无法联会分离，组内每条染色体会随机移向两极，再结合图示可知，F1可能产生M、LM、MN、LMN等多种类型配子，C错误；根据C选项配子类型的分析，结合图示M染色体组在后代中都有出现，故F1两个M染色体组能稳定遗传给后代，D正确。
7 (1) 基因突变　基因突变具有随机性和不定向性　密码子具有简并性(或突变发生在非编码区、突变后氨基酸种类未改变等)
(2) 基因重组　明显缩短育种年限，能快速获得纯合的高秆抗病黑麦新品种　染色体(数目)变异　花药离体培养技术
(3) ⑤⑦　抑制纺锤体的形成，使染色体不能移向细胞两极，从而使细胞内染色体数目加倍　低温诱导
(4) 杂交后代为三倍体西瓜，减数分裂时联会紊乱，无法产生可育配子
解析：(2) ①②③为杂交育种，原理是基因重组；①④⑤为单倍体育种，优点是缩短育种年限且后代纯合；单倍体育种原理是染色体数目变异；获得单倍体幼苗(E)的技术是花药离体培养。(3) ⑤(单倍体幼苗诱导加倍)、⑦(多倍体育种诱导加倍)需用秋水仙素；秋水仙素通过抑制纺锤体形成导致染色体数目加倍；低温诱导也能抑制纺锤体的形成，达到相同效果。

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