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第10讲　透过现象看本质——育种问题全突破
育种问题涵盖了变异、遗传定律、细胞分裂等
( http: / / www.21cnjy.com )高中生物的核心知识，并能与生产实践相联系，能较好地考查学生的综合分析能力和知识的应用能力，在近几年高考试题中经常涉及。在复习时，首先要系统掌握三种可遗传变异，这是育种成功的理论基础；再对各种育种方式进行比较，梳理出相关的原理、操作方法、优点、缺点等知识，便于理解与记忆。
一、系统掌握育种的原理——三种可遗传变异
三种可遗传变异类型即是各种育种方式的原理，
( http: / / www.21cnjy.com )掌握好变异知识对理解育种知识有很大的帮助，因为每种育种方式都与某一种变异相对应。在单独学好每一种变异的基础上运用比较法横向对比，有利于全局把握变异的各项内容。
基因突变
基因重组
染色体变异
数目变异
结构变异
概念
DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起基因结构的改变
在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合
染色体数目上的变异
染色体结构上的变异
本质
基因中脱氧核苷酸对的排列顺序的改变
非等位基因间的重新组合
染色体数量上的变化
染色体结构上的变化
类型
自然突变、诱发突变
同源染色体上非姐妹染色单体之间的交叉互换、非同源染色体上非等位基因的自由组合
细胞内个别染色体的增加或减少、以染色体组的形式成倍地增加或减少
缺失、重复、易位、倒位
发生时期
通常发生在分裂间期DNA复制时
减数第一次分裂时
有丝分裂和减数分裂分裂期
有丝分裂和减数分裂间期
例1　某男子表现型正常，但其一条14号和一条21号染色体相互连接形成一条异常染色体，如图甲。减数分裂时异常染色体的联会如图乙，配对的三条染色体中，任意配对的两条染色体分离时，另一条染色体随机移向细胞任一极。下列叙述正确的是(　　)
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A．图甲所示的变异属于基因重组
B．观察异常染色体应选择处于分裂间期的细胞
C．如不考虑其他染色体，理论上该男子产生的精子类型有8种
D．该男子与正常女子婚配能生育染色体组成正常的后代
总结感悟　本题通过染色体变异图例的分析，考
( http: / / www.21cnjy.com )查了学生对染色体变异和基因重组的区别、减数分裂过程、非同源染色体自由组合等知识的理解和应用能力，综合性较强。
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对于精子类型的理解可以将乙图三个染色体进行标号，如图所示。
由于三个染色体上的同源区可
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二、对比梳理各种育种方式
运用表格将各种育种方式进行整理归纳，从
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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
染色体变异
染色体变异
基因重组
常用方法
杂交→自交→选优→自交
辐射诱变、激光诱变、作物空间育种技术
花药离体培养→秋水仙素处理幼苗
秋水仙素处理萌发的种子或幼苗、低温诱导
转基因技术
优点
使同种生物的不同优良性状集中于同一个体上
提高变异频率，加速育种进程，可大幅度改良某些性状
能明显缩短育种年限
培育出的植物器官大，产量高，营养丰富
目的性强，定向改造生物
缺点
育种时间长
有利变异少，须大量处理材料
技术相当复杂，需与杂交育种结合
结实率低，发育延迟
技术难度大，可能会引起生态危机
举例
矮秆抗锈病小麦、杂交水稻
青霉素高产菌株、太空椒
“京花1号”小麦
无子西瓜、八倍体小黑麦
抗虫棉、产生人胰岛素的大肠杆菌
例2　下图中甲、乙表示水稻的两个品种，A、a和B、b分别表示位于两对同源染色体上的两对等位基因，①～⑦表示培育水稻新品种的过程，下列叙述不正确的是(　　)
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A．①→②过程简便，但育种周期长
B．②和⑥的变异都发生于有丝分裂间期
C．③过程常用的方法是花药离体培养
D．⑤和⑦过程的育种原理不相同
总结感悟　此类题目综合性强，将多个
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三、杂交育种和单倍体育种的年限分析技巧
1．对杂交育种的缺点“育种周期长”的理解方法
例3　某植物品种是纯合子，生产上用种子繁殖，从播种到收获种子历时一年。现要利用该植物高秆抗病(DDRR)和矮秆易染病(ddrr)品种，选育矮秆抗病(ddRR)的新品种，两对基因独立遗传。请设计该植物品种间杂交育种程序，并简要说明育种年限。
2．对于杂交育种选择隐性性状时，育种周期并不长
例4　通过杂交育种的方法，用黄粒矮秆(YYdd)玉米和白粒高秆(yyDD)玉米培育白粒矮秆(yydd)优良品种，两对基因独立遗传。请设计该植物品种间杂交育种程序，并简要说明育种年限。
3．对于单倍体育种的优点“能明显缩短育种年限”的理解
例5　某植物品种是纯合子，生产上用种子繁殖，从播种到收获种子历时一年。现要利用该植物高秆抗病(DDRR)和矮秆易染病(ddrr)品种，选育矮秆抗病(ddRR)的新品种，两对基因独立遗传。请设计该植物品种间单倍体育种程序，并简要说明育种年限。
四、易考易错育种实例分析——无子西瓜与无子番茄
1．无子西瓜的培育过程
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2．无子番茄的培育过程
―→
3．无子西瓜与无子番茄的比较
比较项目
无子西瓜
无子番茄
培育原理
染色体(数目)变异
生长素作用
变异是否可遗传
可遗传
不可遗传
所在植株是否可育
不可育
可育
无性繁殖的后代是否可育
不可育
可育
含染色体组数
3
2
使用的试剂
秋水仙素
生长素
所需时间
2年
1年
例6　科学家做了两项实验：(1)用适当浓度的生长素溶液处理未授粉的番茄花蕾子房，发育成无子番茄；(2)用四倍体西瓜与二倍体西瓜杂交，获得三倍体西瓜植株，给其雌蕊授以二倍体花粉，子房发育成无子西瓜。下列有关叙述不正确的是(　　)
A．上述番茄无子这一变异是不可遗传的变异
B．无子番茄植株进行无性繁殖，长成的植株所结果实中有种子
C．无子西瓜进行无性繁殖，长成的植株所结果实中有种子
D．无子西瓜进行无性繁殖，长成的植株不能正常结实
总结感悟　此题考查无子西瓜与无子番
( http: / / www.21cnjy.com )茄的特点，该知识点为易错考点，做好此题的基础是对无子西瓜与无子番茄的培育原理、培育过程要有深刻的理解。在掌握该知识点时要在单独掌握的基础上，进行对比记忆，找出二者的区别，在审题时仔细辨别各细节知识点。
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一、三种可遗传变异的理解
1．细胞的有丝分裂与减数分裂都有可能产生可遗传的变异，其中不能发生在有丝分裂过程的变异是(　　)
A．非同源染色体自由组合，导致基因重组
B．染色体复制时受诱变因素影响，导致基因突变
C．非同源染色体某片段移接，导致染色体结构变异
D．染色体不能分离或不能移向两极，导致染色体数目变异
2．依据基因重组的概念，下列生物技术或生理过程中没有发生基因重组的是(　　)
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3．(2016·云南高三检测)如图
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表示发生在常染色体上的变化，下列叙述不正确的是(　　)
A．该变异能通过显微镜观察到
B．该变异发生在两条非同源染色体之间
C．该过程导致的变异属于基因重组
D．该变异导致染色体上基因的排列顺序发生改变
4．下列关于人类猫叫综合征的叙述，正确的是(　　)
A．该病是由于特定的染色体片段缺失造成的
B．该病是由于特定染色体的数目增加造成的
C．该病是由于染色体组数目成倍增加造成的
D．该病是由于染色体中增加某一片段引起的
二、各种育种方式的理解
5．要将基因型为AaBB的植物，培育出以下基
( http: / / www.21cnjy.com )因型的品种：①AaBb；②AaBBC；③AAaaBBBB；④aB。则对应的育种方法依次是(　　)
A．诱变育种、转基因技术、多倍体育种、花药离体培养
B．杂交育种、花药离体培养、转基因技术、多倍体育种
C．花药离体培养、诱变育种、多倍体育种、转基因技术
D．多倍体育种、花药离体培养、诱变育种、转基因技术
6．下列有关育种的叙述，正确的是(　　)
A．杂交育种所选双亲必须是纯合子
B．诱变所得植株若不出现预期性状就应丢弃
C．多倍体育种时可用秋水仙素处理幼苗
D．单倍体育种依据的遗传学原理是基因突变
7．下图是高产糖化酶菌株的育种过程，有关叙述错误的是(　　)
出发菌株选出50株选出5株多轮重复筛选
A．通过上图筛选过程获得的高产菌株未必能作为生产菌株
B．X射线处理既可以引起基因突变也可能导致染色体变异
C．上图筛选高产菌株的过程是定向选择过程
D．每轮诱变相关基因的突变率都会明显提高
8．粮食问题是当今举世瞩目
( http: / / www.21cnjy.com )的迫切问题之一。改善农作物的遗传性状、提高粮食产量是科学工作者不断努力的目标，下图是遗传育种的一些途径。有关分析不正确的是(　　)
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A．若要在较短时间内获得图示新品种，可选图中E→F→G的育种方法
B．H→I、J→K都必须用到与G过程相同的技术操作
C．C→D和H→I过程都可以克服远缘杂交不亲和的障碍
D．图中的遗传育种途径，A→B所表示的方法具有典型的不定向性
9．如图表示培育新品种(或新物种)的不同育种方法，下列分析错误的是(　　)
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A．①②③过程的育种方法能产生新的基因型，⑥过程的育种方法能产生新的基因
B．④⑤过程的育种和⑦过程的育种原理相同，均利用了染色体变异的原理
C．②③过程自交的目的不同，后者是筛选符合生产要求的纯合子
D．图中A、B、C、D、E、F中的染色体数相等，通过⑦过程产生的新物种的染色体数是B的两倍
三、育种年限的理解
10．已知某品种小麦从播
( http: / / www.21cnjy.com )种到收获需要一年，高秆(A)对矮秆(a)为显性，抗病(B)对染病(b)为显性，两对基因独立遗传，若用基因型为AABB和aabb的两亲本，通过单倍体育种的方法获得aaBB的小麦种子，至少需要几年(　　)
A．1
B．2
C．3
D．4
四、无子果实
11．无子西瓜的培育过程如下图所示，下列叙述正确的是(　　)
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A．①过程只能用秋水仙素处理，它的作用主要是抑制细胞有丝分裂前期纺锤体的形成
B．由三倍体种子发育成无子西瓜，与中心体有密切的关系
C．四倍体西瓜与二倍体西瓜不存在生殖隔离，它们属于同一物种
D．四倍体植株所结的西瓜，果皮细胞内含有4个染色体组
综合提升
12．回答下列有关遗传和变异以及育种的问题。
(1)设小麦的高产与低产受一对等位基因
( http: / / www.21cnjy.com )控制，基因型为AA的小麦为高产，基因型为Aa的小麦为中产，基因型为aa的小麦为低产。抗锈病与不抗锈病受另一对等位基因(用B、b表示)控制，只要有一个B基因，小麦就表现为抗病。这两对等位基因的遗传遵循自由组合定律。现有高产不抗锈病与低产抗锈病两个纯种品系杂交产生F1，F1自交得F2。
①F2的表现型有________种，其中高产抗锈病个体的基因型为________，占F2的比例为________。
②选出F2的高产抗锈病个体之后，对高产
( http: / / www.21cnjy.com )性状________(填“需要”或“不需要”)继续选育，原因是__________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)农业生产上使用的玉米都是杂交种，杂
( http: / / www.21cnjy.com )交玉米的性状不能稳定遗传，因此农民每年都需要购买玉米杂交种。现有长果穗(A)白粒(b)和短果穗(a)黄粒(B)的两个玉米杂合品种，为了达到长期培育长果穗黄粒(AaBb)玉米杂交种的目的(即每年都可培育出AaBb的种子)，请你用单倍体育种及其他相关育种方法，设计育种方案。
①单倍体育种依据的原理是_____________________________________。
②原始亲本的基因型是________________________________________。
③为保证每年都能得到AaBb的种子，
( http: / / www.21cnjy.com )则每年必须留下的纯合子的基因型为________________________________________________________________。
④写出你的育种方案(用遗传图解表示，并要求给出适当的文字说明)。
第10讲　透过现象看本质——育种问题全突破
备考指导
例1　D　[图甲所示的变异属于染色体结
( http: / / www.21cnjy.com )构的变异；观察异常染色体可选择有丝分裂的中期或减数分裂的联会或四分体时期；在不考虑其他染色体的情况下，理论上该男子产生的精子类型有6种；该男子的14号和21号染色体在一起的精子与正常女子的卵细胞结合能生育染色体正常的后代。]
例2　B　[①→②过程为杂交育
( http: / / www.21cnjy.com )种，育种年限比较长，因为要连续自交选择；②发生了基因重组，基因重组发生在减数第一次分裂过程中，⑥过程发生了染色体变异，需要用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，秋水仙素作用于细胞分裂前期，抑制纺锤体的形成；③过程为花药离体培养；⑤过程的原理为基因突变，因为a基因变为A基因，⑦过程的原理为基因重组，因为导入了外源基因C。]
例3　分析过程：杂交育种的流程图如下：
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"../../../../../暑假作业WROD/生物/高二江苏/380.TIF"
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通过上图可以看出，F2的矮抗R_中有R
( http: / / www.21cnjy.com )R和Rr两种基因型，而表现型相同，所以无法区分，需要继续自交，淘汰基因型为rr的不抗病个体，从而增加R基因的频率。从亲本到F1需要一年，从F1到F2是另一年，这种“自交、淘汰、选优”的过程一般要持续5～8年，性状才基本稳定。
例4　分析过程：杂交育种的流程图如下：
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"../../../../../暑假作业WROD/生物/高二江苏/381.TIF"
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通过上图可以看出，F2中的白粒矮秆为双隐性性状，即为纯合子，符合题目要求的优良品种(yydd)。育种时间为两年。
例5　分析过程：育种的流程图如下：
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"../../../../../暑假作业WROD/生物/高二江苏/382.TIF"
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通过上图可以看出，由亲本获得F1为一年，由
( http: / / www.21cnjy.com )F1花药离体培养到幼苗，再由秋水仙素处理使染色体加倍，最后得到纯合子可在一年内完成，所以单倍体育种最快可在两年内获得显性纯合子，这与杂交育种选育显性纯合子相比，大大缩短了育种年限。
例6　C　[无子番茄的产生属
( http: / / www.21cnjy.com )于外源生长素作用下的单性结实，该方式并未使植物体的遗传物质发生改变，因而属于不可遗传的变异，若这样的植株通过无性繁殖，长成的植株细胞仍为正常二倍体，所结果实中有种子。用四倍体西瓜与二倍体西瓜杂交所得的后代为三倍体，属于染色体变异，为可遗传的变异。经无性繁殖所得植株仍为三倍体，在减数分裂中发生同源染色体联会紊乱，故不能正常结实。]
考点突破
1．A　[减数分裂与有丝分裂过程均可以发生基因突变、染色体变异，有丝分裂过程不发生基因重组，基因重组只发生在减数分裂过程中。]
2．D　[R型细菌转化成S型细菌、基因工程和减数第一次分裂过程中均会发生基因重组，而普通青霉菌诱变成高产青霉菌的原理是基因突变。]
3．C　[题图发生了染色体结构变异中的
( http: / / www.21cnjy.com )易位，该变异能通过显微镜观察到；染色体结构变异中的易位发生在两条非同源染色体之间；该过程导致的变异属于染色体结构变异，不属于基因重组；易位导致染色体上基因的排列顺序发生改变。]
4．A　[人类猫叫综合征是人的第5号染色体部分缺失引起的，A正确，B、C、D错误。]
5．A　[用基因型为AaBB的植物要培
( http: / / www.21cnjy.com )育出AaBb的品种，可利用物理或化学方法处理材料，通过基因突变获得；要获得AaBBC的品种，由于本物种没有C基因，所以必须通过转基因技术；要获得AAaaBBBB的品种，可通过多倍体育种；要获得aB的品种，可利用花药离体培养。]
6．C　[杂交育种的双亲可以为杂合子，A
( http: / / www.21cnjy.com )错误；诱变育种所得的植株若不出现预期性状，可能为杂合子，下一代有可能会出现预期性状，B错误；多倍体的获得方法有低温诱导和秋水仙素处理，C正确；单倍体育种的原理为染色体变异，D错误。]
7．D　[A项，图示育种过程为诱变育种，因未
( http: / / www.21cnjy.com )进行酶活性检测等，故该过程获得的高产菌株不一定符合生产要求。B项，X射线等物理因素既可以引起基因突变，也可能导致染色体变异。C项，筛选高产菌株的过程是定向选择符合人类特定需求的菌株的过程，属于人工选择。D项，人工诱变的突变率高于自发突变，但不一定每轮诱变都是与高产相关的基因发生突变。]
8．B　[图中A→B为诱变育种，C→
( http: / / www.21cnjy.com )D为基因工程育种，E→F→G为单倍体育种，H→I为细胞工程育种，J→K为多倍体育种。要尽快获得新品种，应该采用单倍体育种法，G过程是用秋水仙素诱导染色体数目加倍，H→I过程是植物体细胞杂交，不需要用秋水仙素诱导染色体数目加倍。基因工程育种和植物体细胞杂交都克服了远缘杂交不亲和的障碍。诱变育种、杂交育种都具有不定向性。]
9．D　[A选项正确：①②③过程的育种
( http: / / www.21cnjy.com )方法是杂交育种，能产生新的基因型，⑥过程的育种方法是诱变育种，能产生新的基因；B选项正确：④⑤过程的育种和⑦过程的育种分别是单倍体育种和多倍体育种，均利用了染色体变异的原理；C选项正确：②过程是为了筛选符合生产要求的表现型，③过程是为了筛选符合生产要求的纯合子；D选项错误：E中的染色体数是其他个体的一半。]
10．C　[第一年用两亲本杂交得到双杂合
( http: / / www.21cnjy.com )的F1，过程为AABB×aabb→AaBb；第二年将F1(AaBb)种下，长到开花，又需要一年；取F1的花粉离体培养获得单倍体幼苗，再用秋水仙素处理幼苗使染色体加倍，植株生长期选择矮秆抗病，植株长大到开花，这已是第三年，由于是保留下的纯合子植株，所以自然结实即可得到aaBB的种子。]
11．D
12．(1)①6　AABB、AABb　3/16　②不需要　表现为高产性状的个体都为AA，可以稳定遗传　(2)①染色体变异
②Aabb、aaBb　③aaBB、AAbb　④如图
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"../../../../../暑假作业WROD/生物/高二江苏/229.TIF"
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"../../../../../暑假作业WROD/生物/高二江苏/229.TIF"
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解析　(1)纯种的高产不抗锈病(A
( http: / / www.21cnjy.com )Abb)与低产抗锈病(aaBB)杂交产生F1(AaBb)，F1自交得F2，其中Aa×Aa的后代有3种表现型，Bb×Bb的后代有2种表现型，故F2的表现型有3×2＝6(种)。在F2中AABB占1/16，AABb占2/16，因此高产抗锈病个体在F2中占3/16。(2)单倍体育种常用的方法为花药离体培养和秋水仙素诱导，依据的原理为染色体变异。由题干中“现有长果穗(A)白粒(b)和短果穗(a)黄粒(B)的两个玉米杂合品种”可知，原始亲本的基因型是Aabb、aaBb。

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