资源简介 解密19 从杂交育种到基因工程高考考点考查内容三年高考探源考查频率变异与育种1.联系生产实例理解杂交育种;2.从育种原理、方法、优点、不足等方面对诱变育种进行分析;3.列表比较常见的四种育种方法;4.通过联想制作拼接画的过程,理解基因工程的操作工具;5.采用绘图方法逐步掌握基因工程的操作步骤;6.联系基因工程的具体实例掌握基因工程的应用。2015浙江卷·92017天津卷·92017北京卷·302017江苏卷·27★★★★☆二倍体、多倍体、单倍体的比较及应用★★★☆☆低温诱导植物染色体数目的变化(实验探究)★★★☆☆考点1 变异与育种1.几种育种方法比较名称原理方法优点缺点应用杂交育种基因重组培育纯合子品种:杂交→自交→筛选出符合要求的表现型,通过自交至不发生性状分离为止方法简便,使分散在同一物种不同品种中的多个优良性状集中于同一个体上①育种时间一般比较长;②局限于同种或亲缘关系较近的个体;③需及时发现优良品种用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦培育杂合子品种:一般是选取纯合双亲子一代年年制种杂交水稻、杂交玉米等诱变育种基因突变①物理:紫外线、X或γ射线、微重力、激光等处理,再筛选;②化学:亚硝酸、硫酸二乙酯处理,再选择提高变异频率,加快育种进程,大幅度改良某些性状盲目性大,有利变异少,工作量大,需要处理大量的供试材料高产青霉菌单倍体育种染色体变异①先进行花药离体培养,培养出单倍体植株;②将单倍体幼苗经一定浓度的秋水仙素处理获得纯合子;③从中选择优良植株明显缩短育种年限,子代均为纯合子,加速育种进程技术复杂用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦快速培育矮秆抗病小麦多倍体育种染色体数目变异用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗操作简单,能较快获得所需品种所获品种发育延迟,结实率低,一般只适用于植物三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦基因工程育种基因重组提取目的基因→目的基因与运载体结合→将目的基因导入受体细胞→目的基因的表达与检测→筛选获得优良个体①目的性强,育种周期短;②克服了远缘杂交不亲和的障碍技术复杂,安全性问题多,有可能引起生态危机转基因“向日葵豆”、转基因抗虫棉【特别提醒】(1)杂交育种选育的时间是从F2开始,原因是从F2开始发生性状分离;选育后是否连续自交取决于所选优良性状是显性还是隐性。(2)诱变育种尽管能提高突变率,但处理材料时仍然是未突变的远远多于突变的个体;突变的不定向性和一般有害的特性决定了在突变的个体中有害仍多于有利,只是与自然突变相比较,二者都增多。(3)基因工程育种可按照人们的意愿定向培育新品种,且可突破生殖隔离,实现不同物种间的基因重组。2.育种程序图的识别(1)首先要识别图解中各字母表示的处理方法:A——杂交,D——自交,B——花药离体培养,C——秋水仙素处理,E——诱变处理,F——秋水仙素处理,G——转基因技术,H——脱分化,I——再分化,J——包裹人工种皮。这是识别各种育种方法的主要依据。(2)根据以上分析可以判断:“亲本新品种”为杂交育种,“亲本新品种”为单倍体育种,“种子或幼苗新品种”为诱变育种,“种子或幼苗新品种”为多倍体育种,“植物细胞新细胞愈伤组织胚状体人工种子新品种”为基因工程育种。3.基于个体基因型的育种图解识别根据基因型的变化可以判断:“aabb×AABB→AaBb→AAbb”为杂交育种,“aabb×AABB→AaBb→Ab→AAbb”为单倍体育种,“AABB→AaBB”为诱变育种,“aabb×AABB→AaBb→AAaaBBbb”为多倍体育种。调研1 诱变育种有很多突出优点,也存在一些缺点,下列分析正确的是①结实率低,发育迟缓②提高突变率,在较短时间内获得更多的优良变异类型③大幅度改良某些性状④茎秆粗壮,果实种子大,营养物质含量高⑤有利个体不多,需要大量的材料A.①④ B.②③⑤C.①④⑤ D.①②④【答案】B调研2 如图①~⑤列举了五种育种方法,请回答相关问题:(1)①属于________育种。(2)第④种育种方法的原理是_____________________________________,红色种皮的花生种子用第④种育种方法培育获得了一株紫色种皮的变异植株,其自交后代中有些结出了红色种皮的种子,其原因是______________________________________。(3)能体现细胞具有全能性的是方法________(填①~⑤)。与方法①相比,方法②的优点是___________________________________________________________________。(4)通过育种方法⑤培育抗虫棉属基因工程育种,此操作过程中抗虫基因表达时的遗传信息传递方向是________________________________________________________________。【答案】(1)杂交(2)基因突变 该突变为显性突变(或该变异植株是杂合子)(3)② 明显缩短育种年限(4)DNARNA蛋白质考点2 育种方案的选择及育种年限的分析一、关于育种方式的选择要根据育种目的和提供的材料选择合适的育种方法。(1)培育无子果实可选择多倍体育种,其原理是三倍体植株在进行减数分裂时联会紊乱,通常不能产生正常的配子,因而不能结子。(2)要获得本物种没有的性状可采用诱变育种或基因工程育种,其中基因工程育种的目的性强。(3)如果要将不同个体的优良性状集中到某一个体上,则可以选择杂交育种或单倍体育种,其中单倍体育种可大大缩短育种年限,从而快速获得纯种个体。(4)如果要克服远缘杂交不亲和的障碍,则可以选择基因工程育种和植物体细胞杂交技术。(5)如果要培育具有隐性性状的个体,则可用自交或杂交的方法,只要出现该性状即可。(6)如果要使染色体加倍,则可以采用秋水仙素或低温处理等方法。(7)有些植物如小麦、水稻等,杂交实验较难操作,则在选育显性纯合子时最简便的方法是自交。(8)实验植物若为营养繁殖类,如土豆、地瓜等,则只要出现所需性状即可,不需要培育出纯种。(9)实验材料若为原核生物,则不能运用杂交育种,细菌一般采用诱变育种和基因工程育种。二、关于育种年限的分析不同的育种方法需要的时间不同,即使是同一种育种方法,也会因为物种、性状的不同而存在时限上的差异。下面所有分析均为理论年限分析,在实践中,所需时间可能有变化。1.杂交育种——性状表现于植株(1)一年生作物育种,以玉米为例。育种目标为具有双显性性状的植株。玉米种群中存在高产不抗病(AAbb)、低产抗病(aaBB)两种类型,以此为材料培育高产抗病(AABB)新品种。(2)一年生作物育种,以玉米为例。育种目标为具有双隐性性状的植株。参照图示可知:理论上,第三年就可以得到所需品种(aabb)。(3)一年生作物育种,以玉米为例。育种目标为具有一显一隐性状的植株。参照图示可知:理论上到第四年就能获得所需品种。2.杂交育种——性状表现于种子(1)一年生作物育种,以豌豆为例。育种目标为具有双显性性状的植株。参照上图可知:性状表现于种子时,理论上,双显性性状育种或单显性性状育种所需时限应比性状表现于植株时节省一年的时间,即到第三年就能获得所需品种。(2)一年生作物育种,以豌豆为例。育种目标为具有双隐性性状的植株。参照上图可知:性状表现于种子时,理论上,第二年就能获得所需品种。(3)如果是三对以上相对性状的育种,则育种时限会在上述基础上相应延长。3.杂交育种——多年生植物如果育种对象为多年生植物,则杂交育种的周期就会更长。4.单倍体育种花药离体培养必然是第二年的工作,诱导单倍体幼苗的染色体数加倍,所需的时间很短,故理论上,第二年就可以得到所需新品种。【特别提醒】(1)育种目标不同育种方案的选择不同育种目标育种方案集中双亲优良性状单倍体育种(明显缩短育种年限)杂交育种(耗时较长,但简便易行)对原品系实施“定向”改造基因工程及植物细胞工程(植物体细胞杂交)育种让原品系产生新性状(无中生有)诱变育种(可提高变异频率,期望获得理想性状)使原品系营养器官“增大”或“加强”多倍体育种(2)关注“三最”定方向①最简便——侧重于技术操作,杂交育种操作最简便。②最快——侧重于育种时间,单倍体育种所需时间明显缩短。③最准确——侧重于目标精准度,基因工程技术可“定向”改变生物性状。调研1 现有某种植物的四种不同基因型的种子,其基因型分别为aaBBCCDD、AAbbCCDD、AABBccDD、AABBCCdd,四对基因独立遗传。该种植物从播种到收获种子需要一年的时间。利用现有种子获得基因型为aabbccdd的种子至少需要A.3年 B.4年C.5年 D.6年【答案】A调研2 普通小麦中有高秆抗病(TTRR)和矮秆易感病(ttrr)两个品种,控制两对相对性状的基因分别位于两对同源染色体上。实验小组利用不同的方法进行了如下三组实验,请分析回答:(1)A组由F1获得F2的方法是________,F2矮秆抗病植株中不能稳定遗传的占__________________。(2)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三类矮秆抗病植株中,最可能产生不育配子的是________类。(3)A、B、C三组方法中,最不容易获得矮秆抗病小麦新品种的方法是________组,原因是____________________________________________________________________________。(4)B组的育种方法是________。B组育种过程中“处理”的具体方法是__________________________。(5)在一块高秆(纯合体)小麦田中,发现了一株矮秆小麦。该性状出现的原因是_________________。【答案】(1)自交 2/3(2)Ⅱ(3)C 基因突变发生的频率极低,且具不定向性(4)单倍体育种 用低温处理或用一定(适宜)浓度的秋水仙素处理矮秆抗病Ⅱ的幼苗(5)该性状的出现可能是由环境引起的,也可能是基因突变引起的考点3 基因工程1.基因工程的操作工具(1)限制性核酸内切酶①特点:一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列,并在特定的切点切割DNA分子。②存在:主要存在于微生物中。③结果:产生黏性末端(碱基互补配对)或平末端。(2)DNA连接酶①连接的部位:两核苷酸之间的磷酸二酯键(“梯子的扶手”),而不是氢键(“梯子的踏板”)。②结果:两个相同的黏性末端或平末端相连。(3)运载体①条件:a.能在宿主细胞内稳定保存并大量复制;b.有多个限制酶切点,以便与外源基因连接;c.有标记基因,以便筛选。②常用的运载体a.质粒b.噬菌体(又叫细菌病毒)。c.动植物病毒。2.基因重组与基因工程的异同比较项目基因重组(狭义)基因工程不同点重组基因同一物种的不同基因不同物种间的不同基因繁殖方式有性生殖无性生殖变异大小小大意义是生物变异的来源之一,对生物进化有重要意义使人类有可能按自己的意愿直接定向地改造生物,培育出新品种相同点都实现了不同基因间的重新组合,都能使生物产生变异,基因工程属于广义的基因重组【特别提醒】(1)基因重组发生于有性生殖中,不能打破生殖隔离,而基因工程则可实现异种生物的基因转移。(2)基因工程可使受体获得新的基因,表现出新的性状,该技术可看作是一种广义的基因重组。(3)转基因动植物的培育,因其细胞全能性不同,外源基因的受体细胞也不同。培育转基因动物的受体细胞一般为受精卵;培育转基因植物的受体细胞可用生殖细胞,也可用体细胞。基因工程常需与其他工程技术配合,才能实现目的。调研1 下列关于基因工程中有关基因操作的名词及对应的内容,正确的组合是供体剪刀针线运载体受体A质粒限制酶DNA连接酶提供目的基因的生物大肠杆菌等B提供目的基因的生物DNA连接酶限制酶质粒大肠杆菌等C提供目的基因的生物限制酶DNA连接酶质粒大肠杆菌等D大肠杆菌等DNA连接酶限制酶提供目的基因的生物质粒【答案】C调研2 将抗除草剂基因转入油菜中,得到转基因油菜,在转基因油菜种植多年后,调查发现在公路边的野生油菜有80%含有抗除草剂基因。下列叙述正确的是A.野生油菜体内的抗除草剂基因主要源自转基因油菜的花粉B.80%的野生油菜体内出现抗除草剂基因是基因突变的结果C.含抗除草剂基因的野生油菜是经自然选择进化出的新物种D.大量使用单一除草剂可以减轻环境污染,提高物种多样性【答案】A【解析】转基因油菜的含抗除草剂基因的花粉传播到野生油菜上后,产生的后代体内也含有抗除草剂基因;80%的野生油菜具有抗除草剂基因是转基因油菜中的抗除草剂基因转入野生油菜并通过自然选择产生的;含抗除草剂基因的野生油菜发生了进化,但还不是新的物种;大量使用除草剂会导致环境污染加重。1.育种的方法有杂交育种、单倍体育种、诱变育种、多倍体育种等,下面对这四种育种的说法正确的是A.涉及的原理:基因重组、染色体变异、基因突变、染色体变异B.都可能产生定向的可遗传变异C.都在细胞水平上进行操作D.都不能通过产生新基因从而产生新性状【答案】A2.用二倍体早熟易感病茄子(aatt)和四倍体晚熟抗病茄子(AAAATTTT)为材料,培育纯合的二倍体早熟抗病茄子。以下有关叙述合理的是A.取四倍体植株的花药离体培养可获得二倍体植株AATTB.基因型aatt与基因型AATT植株杂交,可以从F2中直接选出符合要求的植株C.取B选项F1植株花药进行离体培养,利用的原理是植物细胞具有全能性D.种植C选项得到的植株,成熟后用秋水仙素处理即可选出符合要求的植株【答案】C【解析】由单倍体的概念可知经花药离体培养得到的植株一定是单倍体,A错误;纯合的二倍体早熟抗病茄子的基因型为aaTT,若用aatt、AATT为亲本进行杂交育种,F2中性状符合要求的植株的基因型为aaTT和aaTt,有两种基因型,其中一种为杂合子,在性状上无法与纯合子区分,B错误;植物组织培养技术的原理为植物细胞具有全能性,C正确;C获得的植株是单倍体植株,若要使其染色体加倍,应用秋水仙素处理C项获得的幼苗,而不是成熟的植株,D错误。3.下列有关变异与育种的叙述中,正确的是A.DNA分子中碱基对的增添、缺失和替换不一定都是基因突变B.某植物经X射线处理后未出现新的性状,则没有新基因产生C.二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后便可得到稳定遗传的植株D.发生在水稻根尖内的基因重组比发生在花药中的更容易遗传给后代【答案】A【解析】DNA分子中碱基对的增添、缺失和替换不一定都是基因突变,如突变发生在非编码序列,则没有引起基因结构的改变,A正确;经X射线处理后未出现新的性状,但可能形成新基因,如AA突变成Aa,B错误;二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到的单倍体植株高度不育,故C错;水稻根尖细胞不能进行减数分裂,所以不能发生基因重组,D错误。4.为获得优良性状的纯合体,将基因型为Aa的小麦逐代自交,且逐代淘汰aa,下列说法不正确的是A.该育种方式与单倍体育种相比所需育种年限长B.此过程中F1出现aa个体的基础是等位基因分离C.育种过程中若不发生突变,则该种群没有进化D.可通过单倍体育种方式得到100%的纯合品种【答案】C5.现有甲、乙两种植物(均为二倍体纯合子),其中甲种植物的光合作用能力高于乙种植物,但乙种植物很适宜在盐碱地种植,相关性状均由核基因控制。若要利用甲、乙两种植物培育出高产、耐盐碱的植株,最佳的方案是A.利用植物体细胞杂交技术获得目的植株B.将乙种植物的耐盐碱基因导入甲种植物的卵细胞中,然后进行离体培养C.使两种植物有性杂交获得F1,再利用单倍体育种技术获得目的植株D.诱导两种植物的花粉融合,并直接培育成幼苗【答案】A【解析】本题中的C选项最具干扰性。甲、乙两种植物属于两个物种,这是要挖掘出来的隐含条件,它是排除C选项的突破口。单倍体植株弱小、高度不育,而B选项中将“卵细胞”离体培养,只能获得单倍体植株。由于生殖隔离的存在,两种植物很难通过有性杂交获得F1,故C选项错误。D选项中由“花粉融合”后直接培育成的幼苗中不含同源染色体,后代不可育。6.育种工作离不开相关的生物学知识,下图为某育种过程的流程图,则下列有关该育种过程所涉及的生物学原理的叙述恰当的是A.过程②为减数分裂,涉及的遗传学原理是基因突变和染色体变异B.过程③为花药离体培养,涉及的原理是植物体细胞具有全能性C.过程④为染色体加倍,涉及的遗传学原理是染色体变异和基因重组D.该育种过程为单倍体育种,涉及的遗传学原理主要是染色体变异和基因重组【答案】D7.下列有关育种的叙述正确的是A.经③产生④的过程,是基因中碱基数量发生了改变B.经③产生⑨的过程可以发生突变,但不发生基因重组C.经③产生⑧的过程,若获得显性纯合子需多次测交D.⑩植株体内不是所有细胞都含有两个染色体组【答案】D8.玉米(2N=20)是一年生禾本科单性花草本植物,是重要的粮食作物和重要的饲料来源。请对以下问题做出回答:(1)玉米常用作遗传实验材料与豌豆不同的理由有____________________________________________。(2)图一是在培育玉米新品种过程中,一个细胞的核DNA变化坐标图。①用适宜浓度秋水仙素处理如图二所示,秋水仙素的作用是_____________________________。处理后的玉米植株根细胞染色体数为________。②该育种方式的原理是____________________________________________________。③假如秋水仙素作用迅速,在BD时间段滴加适宜浓度秋水仙素________(填“一定”或“不一定”)能得到图一所示核DNA变化坐标图。(3)玉米非甜(H)对甜(h)为显性,基因位于常染色体上,H-和h-表示该基因所在染色体发生部分缺失(缺失区段不包括H和h基因),缺失不影响减数分裂过程。染色体缺失的花粉不育,而染色体缺失的卵细胞可育。①现有基因型分别为HH、Hh、H-h、hh-、hh 5种玉米,欲设计实验验证“染色体缺失的花粉不育,而染色体缺失的卵细胞可育”的结论,可选择基因型为________的测交亲本组合进行________实验。②若上述结论成立,以H-h个体为母本,Hh-个体为父本杂交得F1,F1植株间随机受粉,则后代的表现型及比例是________。【答案】(1)雌雄同株单性花,避免人工去雄等繁杂的操作(2)①抑制细胞分裂过程中纺锤体形成,使染色体加倍 10(或N=10)②染色体变异 ③一定(3)①H-h×hh(或H-h×hh-) 正交和反交 ②非甜∶甜=11∶19.野生猕猴桃是一种多年生的富含VC的二倍体(2N=58)小野果。下图是某科研小组以大量的野生猕猴桃种子(aa)为实验材料培育抗虫猕猴桃无子新品种的过程,据图回答:(1)各代号表示的育种类型中:①表示________,③表示________。(2)③⑦过程用到的药剂是________,原理是____________________________________。(3)若④过程是自交,则产生的AAAA的概率是__________________。(4)若⑤过程是杂交,产生的AAA植株,其体细胞含染色体数目是________,该植株所结果实无子的原因是____________________;AA植株和AAAA植株是否为同一个物种,并说明原因__________________。(5)⑥过程中用到的工具酶是_______________________________________。AAA的细胞成功接受抗虫基因B后,经植物组织培养产生幼苗,移栽后长成AAAB的抗虫新品种植株,这种变异属于________。【答案】(1)诱变育种 多倍体育种(2)秋水仙素 抑制纺锤体的形成,使染色体数目加倍(3)1/36(4)87 减数分裂过程中联会紊乱,不能产生可育(有效)的配子 不是,杂交后代不育(5)限制性核酸内切酶、DNA连接酶 基因重组10.中国是世界上最大的茄子生产国,为培养优良品种,育种工作者应用了多种育种方法。请回答下列问题。(1)茄子晚开花(A)对早开花(a)为显性,果实颜色有深紫色(BB)、淡紫色(Bb)与白色(bb)之分,两对基因自由组合。为培育早开花深紫色果实的茄子,选择基因型为AABB与aabb的植株杂交,F1自交得到的F2中有________种表现型,其中早开花深紫色果实的植株所占比例为________。(2)青枯病是茄子的主要病害,抗青枯病(T)对易感青枯病(t)为显性,基因T、t与控制开花期的基因A、a自由组合。若采用二倍体早开花、易感青枯病茄子(aatt)与四倍体晚开花、抗青枯病茄子(AAAATTTT)为育种材料,培育纯合的二倍体早开花、抗青枯病茄子,则主要步骤如下:①第一步,种植四倍体晚开花、抗青枯病茄子(AAAATTTT),取其花药离体培养,获得基因型为____________的子代。②第二步,以基因型为________的茄子作为亲本杂交,得到F1(AaTt)。③第三步,请用遗传图解或文字简要描述接下来的育种过程。【答案】(1)6 1/16(2)①AATT ②aatt与AATT ③遗传图解如图11.如图表示培育小麦的几种育种方式,纯种高秆抗锈病植株基因型为DDRR,纯种矮秆不抗锈病植株基因型为ddrr,两对基因分别位于两对同源染色体上。据图回答下列问题:(1)图中植株A培育的方法是________,将亲本杂交的目的是________________________,自交的目的是________________________。(2)植株B的培育运用的原理是________________________________________________。(3)植株C需要染色体加倍的原因是_________________________________,诱导染色体加倍的最常用的方法是___________________________________________________________。【答案】(1)杂交育种 将位于两个亲本中的矮秆基因和抗病基因集中到F1上 通过基因重组使F2中出现矮秆抗病植株(2)基因突变(3)植株C中只有一个染色体组,不能进行减数分裂产生可育配子 利用秋水仙素处理幼苗C12.正常的水稻体细胞染色体数为2N=24。现有一种三体水稻,细胞中7号染色体的同源染色体有三条,即染色体数为2N+1=25。下图为该三体水稻细胞及其产生的配子类型和比例示意图(6、7为染色体标号;A为抗病基因,a为非抗病基因;①~④为四种类型配子)。已知染色体数异常的配子(如①、③)中雄配子不能参与受精作用,其他配子均能参与受精作用。请回答:(1)若减数分裂过程没有发生基因突变和染色体交叉互换,且产生的配子均有正常活性,则配子②和③________(填“可能”或“不可能”)来自一个初级精母细胞,配子④的7号染色体上的基因为________。(2)某同学取该三体的幼嫩花药观察减数分裂过程,欲观察7号染色体的配对状况,应选择处于________期的细胞,若某次级精母细胞形成配子①,则该次级精母细胞中染色体条数为________。(3)现用非抗病水稻(aa)和该三体抗病水稻(AAa)杂交,已测得正交实验的F1抗病∶非抗病=2∶1。请预测反交实验的F1中,非抗病水稻所占比例为________,抗病水稻中三体所占比例为________。(4)香稻的香味由隐性基因(b)控制,普通稻的无香味由显性基因(B)控制,等位基因B、b可能位于6号染色体上,也可能位于7号染色体上。现有正常的香稻和普通稻,7号染色体三体的香稻和普通稻四种纯合子种子供选用,请你设计杂交实验并预测实验结果,从而定位等位基因B、b的染色体位置。实验步骤:①选择正常的________稻为父本和三体的________稻为母本杂交得F1。②用正常的香稻为母本与F1中三体的普通稻为父本杂交。③统计子代中的香稻和普通稻的性状分离比。实验结果:①若子代中的香稻和普通稻的性状分离比为________,则等位基因(B、b)位于7号染色体上。②若子代中的香稻和普通稻的性状分离比为________,则等位基因(B、b)位于6号染色体上。现型及比例为香稻∶普通稻=1∶2。【答案】(1)不可能 A(2)减数第一次分裂前 13或26(3)1/6 3/5(4)香 普通 1∶2 1∶113.(2017江苏卷·27)研究人员在柑橘中发现一棵具有明显早熟特性的变异株,决定以此为基础培育早熟柑橘新品种。请回答下列问题:(1)要判断该变异株的育种价值,首先要确定它的_______________物质是否发生了变化。(2)在选择育种方法时,需要判断该变异株的变异类型。如果变异株是个别基因的突变体,则可采用育种方法①,使早熟基因逐渐_______________,培育成新品种1。为了加快这一进程,还可以采集变异株的_______________进行处理,获得高度纯合的后代,选育成新品种2,这种方法称为_______________育种。(3)如果该早熟植株属于染色体组变异株,可以推测该变异株减数分裂中染色体有多种联会方式,由此造成不规则的_______________,产生染色体数目不等、生活力很低的______________,因而得不到足量的种子。即使得到少量后代,早熟性状也很难稳定遗传。这种情况下,可考虑选择育种方法③,其不足之处是需要不断制备_______________,成本较高。 (4)新品种1与新品种3均具有早熟性状,但其他性状有差异,这是因为新品种1选育过程中基因发生了多次_______________,产生的多种基因型中只有一部分在选育过程中保留下来。【答案】(1)遗传(2)纯合 花药 单倍体(3)染色体分离 配子 组培苗(4)重组【解析】(1)具有育种价值的变异属于可遗传变异,需先确定遗传物质是否发生了变化。(2)变异株是个别基因的突变体,则利用杂交育种,通过连续自交、选育,使早熟基因逐渐纯合,培育成新品种。加快育种进程,缩短育种年限,则采用单倍体育种,即采集变异株的花药进行处理,获得单倍体,然后用秋水仙素处理单倍体幼苗,诱导染色体数目加倍,获得纯合子。(3)染色体组变异株中染色体组发生了变化,则减数分裂中染色体有多种联会方式,染色体分离时不规则,就会形成染色体数目不等、生活力很低的配子,结果不能完成受精作用,得不到足量的种子。育种③是植物组织培养,需不断制备组培苗,成本较高。(4)新品种1的形成是通过杂交育种培育形成,属于有性生殖,是基因重组的结果,新品种3是植物组织培养的结果,属于无性繁殖,基因没有重组,所以前者产生的多种基因型中只有一部分保留下来,后者全部保留下来。【考点定位】生物变异,杂交育种,单倍体育种,植物组织培养。【名师点睛】本题主要考查生物变异和育种的相关知识,要求学生理解可遗传变异的含义,理解杂交育种和单倍体育种的过程。14.(2017北京卷·30)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____分裂过程中染色体无法联会,导致配子中无完整的______。(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。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。【答案】(1)10 减数 染色体组(2)①卵细胞②紫粒亲本是杂合子 aaRr/Aarr③单倍体籽粒胚的表现型为白色,基因型为ar;二倍体籽粒胚的表现型为紫色,基因型为AaRr;二者籽粒胚乳的表现型为紫色,基因型为AaaRrr。(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【考点定位】遗传规律,育种,PCR【名师点睛】遗传学中,常用数学的方法对实验结果进行分析,本题中,“3/8=3/4×1/2”这个数学变化是解答该题(2)②小题的突破口。15.(2017天津卷·9)玉米自交系(遗传稳定的育种材料)B具有高产、抗病等优良性质,但难以直接培育成转基因植株,为使其获得抗除草剂性状,需依次进行步骤I、II试验。Ⅰ.获得抗除草剂转基因玉米自交系A,技术路线如下图。(1)为防止酶切产物自身环化,构建表达载体需用2种限制酶,选择的原则是______(单选)。①Ti质粒内,每种限制酶只有一个切割位点②G基因编码蛋白质的序列中,每种限制酶只有一个切割位点③酶切后,G基因形成的两个黏性末端序列不相同④酶切后,Ti质粒形成的两个黏性末端序列相同A.①③ B.①④ C.②③ D.②④(2)下表是4种玉米自交系幼胚组织培养不同阶段的结果。据表可知,细胞脱分化时使用的激素是_______________,自交系_______________的幼胚最适合培养成愈伤组织作为转化受体。(3)农杆菌转化愈伤组织时,T-DNA携带插入其内的片段转移到受体细胞。筛选转化的愈伤组织,需使用含_____________________的选择培养基。(4)转化过程中,愈伤组织表面常残留农杆菌,导致未转化愈伤组织也可能在选择培养基上生长。含有内含子的报告基因只能在真核生物中正确表达,其产物能催化无色物质K呈现蓝色。用K分别处理以下愈伤组织,出现蓝色的是_______________(多选)。A.无农杆菌附着的未转化愈伤组织B.无农杆菌附着的转化愈伤组织C.农杆菌附着的未转化愈伤组织D.农杆菌附着的转化愈伤组织(5)组织培养获得的转基因植株(核DNA中仅插入一个G基因)进行自交,在子代含G基因的植株中,纯合子占_____________。继续筛选,最终选育出抗除草剂纯合自交系A。II.通过回交使自交系B获得抗除草剂性状(6)抗除草剂自交系A(GG)与自交系B杂交产生F1,然后进行多轮回交(下图)。自交系B作为亲本多次回交的目的是使后代______________。(7)假设子代生活力一致,请计算上图育种过程F1、H1、H2、H3各代中含G基因植株的比例,并在图1中画出对应的折线图。若回交后每代不进行鉴定筛选,直接回交,请在图2中画出相应的折线图。(8)下表是鉴定含G基因植株的4种方法。请预测同一后代群体中,4种方法检出的含G基因植株的比例,从小到大依次是________。方法 检测对象 检测目标 检出的含G基因植株的比例PCR扩增 基因组DNA G基因 x1分子杂交 总mRNA G基因转录产物 x2抗原-抗体杂交 总蛋白质 G基因编码的蛋白质 x3喷洒除草剂 幼苗 抗除草剂幼苗 x4对Hn继续筛选,最终选育出高产、抗病、抗除草剂等优良性状的玉米自交系。【答案】(1)A(2)2,4-D 乙(3)除草剂(4)BD(5)1/3(6)积累越来越多自交系B的遗传物质/优良性状(7)如图(8)X4,X3,X2,X1【解析】(1)质粒作为将目的基因导入受体细胞的载体,每种限制酶的切割位点最好只有一个,否则切割后会导致基因缺失,影响基因的表达;限制酶的识别序列和切割位点位于DNA上,G基因编码的序列是蛋白质,没有限制酶的识别序列和切割位点;酶切后,G基因和Ti质粒形成的两个黏性末端序列均不相同。故选A。(2)细胞脱分化形成愈伤组织,由表中结果可知,使用2,4-D时愈伤组织形成率最高。比较4个自交系,甲自交系中芽的分化率比较低,丙自交系中根的诱导率比较低,丁自交系中愈伤组织的形成率比较低,乙自交系中愈伤组织形成率、芽的分化率和根的诱导率都相对较高,故最适合培养成愈伤组织作为转化受体。(3)试验的目的是获得抗除草剂转基因玉米自交系A,则筛选转化的愈伤组织,需使用含除草剂的选择培养基。(4)含有内含子的报告基因位于农杆菌Ti质粒的T-DNA中,无农杆菌附着的未转化愈伤组织不含内含子的报告基因,不会出现蓝色;不论是否有无农杆菌附着,转化愈伤组织中都含有Ti质粒,含内含子的报告基因,会出现蓝色;农杆菌附着的未转化愈伤组织,含内含子的报告基因位于农杆菌中,农杆菌属于原核生物,其中的报告基因不能正确表达,不会出现蓝色。故选BD。(5)由于转基因植株的核DNA中仅插入一个G基因,设其基因型为GO,则其自交后代含G基因的植株基因型为GG或GO,比例为1∶2,纯合子占1/3。(6)回交是指杂交后代与自交系B杂交,会使后代积累越来越多自交系B的遗传物质/优良性状。(7)自交系B不含抗除草剂基因,设基因型为OO,则自交系A(GG)与之杂交得F1,基因型为GO,都含有G基因,再与自交系B(OO)回交得H1,基因型为GO和OO,比例为1∶1,含有G基因的植株占1/2,筛选去除基因型为OO的植株后,剩余的都是基因型为GO的植株,再回交,则与H1结果相同,含有G基因的植株占1/2。若不筛选,则1/2GO、1/2OO植株回交得H2,基因型为1/4GO、3/4OO,含有G基因的植株占1/4;1/4GO、3/4OO植株回交得H3,基因型为1/8GO、7/8OO,含有G基因的植株占1/8。(8)G基因导入受体细胞后,不一定转录形成mRNA,转录形成的mRNA不一定翻译形成相应的蛋白质,翻译形成的相应的蛋白质,不一定表现出抗除草剂性状,所以检测出的含G基因植株的比例,由小到大依次是X4,X3,X2,X1。【考点定位】基因工程,植物组织培养,分离定律【名师点睛】本题主要考查基因工程和分离定律的相关知识。对于基因工程,要求考生理解双酶切的目的,同时理解农杆菌转化法。对于连续自交并筛选,要求考生根据分离定律写出连续四代个体的基因型及比例,难度比较大。 16.(2015浙江卷·9)某自花且闭花授粉植物,抗病性和茎的高度是独立遗传的性状。抗病和感病由基因R和r控制,抗病为显性;茎的高度由两对独立遗传的基因(D、d,E、e)控制,同时含有D和E表现为矮茎,只含有D或E表现为中茎,其他表现为高茎。现有感病矮茎和抗病高茎两品种的纯合种子,欲培育纯合的抗病矮茎品种。请回答:(1)自然状态下该植物一般都是_______合子。(2)若采用诱变育种,在γ射线处理时,需要处理大量种子,其原因是基因突变具有______和有害性这三个特点。(3)若采用杂交育种,可通过将上述两个亲本杂交,在F2等分离世代中_____抗病矮茎个体,再经连续自交等_____手段,最后得到稳定遗传的抗病矮茎品种。据此推测,一般情况下,控制性状的基因数越多,其育种过程所需的_____。若只考虑茎的高度,亲本杂交所得的F1在自然状态下繁殖,则理论上,F2的表现型及比例为_______。(4)若采用单倍体育种,该过程涉及的原理有____。请用遗传图解表示其过程(说明:选育结果只需写出所选育品种的基因型、 表现型及其比例)。【答案】(1)纯(2)多方向性、稀有性(3)选择 纯合化 年限越长 矮茎∶中茎∶高茎=9∶6∶1(4)基因重组和染色体畸变 遗传图解如下: 展开更多...... 收起↑ 资源预览