2024高考生物一轮复习学案第6单元第27讲生物变异在育种上的应用(人教版新教材).docx
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1、第27讲生物变异在育种上的应用课标内容阐明生物变异在育种上的应用。1.杂交育种(以培育显性纯合子植物品种为例提醒若培育隐性纯合品种则无需连续自交筛选,F2中出现相关表型即为纯种,可推广应用。2.诱变育种包括花药离体培养和秋水仙素处理两个过程3.单倍体育种4.多倍体育种两次传粉用秋水仙素处理幼苗后,分生组织分裂产生的茎、叶、花的染色体数目加倍,而未经处理部分(如根部细胞)的染色体数目不变。三倍体西瓜无子的原因:三倍体西瓜植株在减数分裂过程中,由于染色体联会紊乱,一般不能产生正常配子。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,属于单倍体育种;若操作对象为正常植株,则属于多倍体育种
2、。不能看到“染色体数目加倍”就认为是多倍体育种。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。单倍体育种在幼苗期处理,多倍体育种在种子萌发期或幼苗期处理。【情境推理探究】 1.为什么平时吃的香蕉是没有种子的?提示平时吃的香蕉是栽培品种,体细胞中含有3个染色体组,在进行减数分裂时,染色体联会紊乱,不能产生正常配子。2.三倍体无子西瓜培育时用一定浓度的秋水仙素溶液处理二倍体西瓜的芽尖的原因是_。提示西瓜幼苗的芽尖是有丝分裂旺盛的地方,用秋水仙素处理有利于抑制细胞有丝分裂时形成纺锤体,从而形成四倍体西瓜植株3.已知普通青椒的果实肉薄且不抗病,基因型为ddtt,而现有果实肉厚且抗病的太空
3、椒的基因型为DdTt。若要在最短时间内培育出纯合的果实肉厚且抗病的太空椒育种思路是_。提示种植果实肉厚且抗病的太空椒(DdTt),取其花粉离体培养获得单倍体,用秋水仙素处理单倍体幼苗获得二倍体植株,挑选出果实肉厚且抗病的植株即为符合要求的纯合品种考向1结合育种的原理及过程,考查科学思维1.普通西瓜(2n22)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()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答案D解析题图
4、中获得三倍体无子西瓜的过程,利用了染色体数目变异的原理,A正确;秋水仙素抑制了纺锤体的形成,使得二倍体西瓜变成四倍体西瓜,而二倍体西瓜和四倍体西瓜杂交产生的后代三倍体西瓜高度不育,说明四倍体西瓜和二倍体西瓜具有生殖隔离,是两个物种,B正确;四倍体西瓜植株作母本与二倍体西瓜植株杂交,所结出的西瓜为四倍体,但其中的种子为三倍体,即胚细胞含有三个染色体组,C正确;三倍体西瓜的植株在进行减数分裂时,细胞中同源染色体联会紊乱,因此难以产生正常的可育配子,但也可能产生极少数种子,D错误。2.(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
5、学知识,回答有关某品种水稻(2N24,两性花,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_。(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11,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)_。(3)该水稻花序的正常和异常是由一
6、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11。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11的原因可能是_。(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24RR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24CC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
7、为_。(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_。答案(一)(1)基因重组省掉去雄的操作,提高了杂交育种的效率(2)RrTTrrtt或rrTTRrtt1053531(3)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(二)(1)2624RC(2)可育(自交可产生可育后代)(3)抗赤霉病具有来自R染色体的抗赤霉病基因考向2育种方法的选择3.(2023广东惠州调研)现有小麦种质资源包括:高产、感病;低产、抗病;高产、晚
8、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.利用品种间杂交筛选获得aB.对品种进行染色体加倍处理筛选获得bC.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答案C解析欲获得高产、抗病品种,应利用和进行品种间杂交筛选;欲获得高产、早熟品种,则应对进行诱变育种;诱变育种可以产生新基因,因此,a、b、c都可以通过诱变育种获得;杂交育种不能获得新性状,因此,不能利用杂交育种的方法培育出抗旱植株。4.(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
9、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答案C解析杂交育种中可将多个亲本的优良性状集中在一起,A正确;杂种优势的利用也是杂交育种的一种应用,B正确;与诱变育种相比,杂交育种一般过程操作繁琐,育种时间较长,C错误;隐性纯合子在性状表现上就可以确定是纯合子,如果显隐性性状只由一对等位基因控制,那么杂交育种用时与单倍体育种基本相同,D正确。跳出题海 根据不同育种目标选择最佳育种方案重
10、温真题经典再现1.(2021广东卷,11)白菜型油菜(2n20)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答案A解析白菜型油菜是二倍体,有两个染色体组,植株Bc是由该油菜的卵细胞发育而成的单倍体植株,故其成熟叶肉细胞中含有一个染色体组,A错误;在单倍体育种中可以用单倍体幼苗Bc作为实验材料,通过秋水仙素诱导其染色体数目加倍来获取纯合植株,能明显缩短育种年限
11、,B、C正确;植株Bc仅含有一个染色体组,在形成配子时,由于染色体联会紊乱而使其配子发育异常,最终导致高度不育,D正确。2.(2021北京卷,7)研究者拟通过有性杂交的方法将簇毛麦(2n14)的优良性状导入普通小麦(2n42)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答案C解析簇毛麦(2n14)与小麦(2n42)属于不同的物种,物种之
12、间存在生殖隔离,A正确;幼胚细胞经过脱分化形成愈伤组织,愈伤组织经过再分化形成胚状体或丛芽,从而得到完整植株,B正确;杂种植株细胞内由于没有同源染色体,故减数分裂时染色体无法正常联会,C错误;杂种植株的染色体加倍后能获得可育植株,D正确。3.(2021重庆卷,22)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
13、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_。(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。(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)。答案(1)不变(2)ATCGAC64(3)多(4)(5)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(AG)
14、,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4364种。(3)由题意可知,基因b抑制基因P的转录,使其表现为抗稻瘟病,不抗稻瘟病水稻细胞中含基因B,无法抑制基因P的转录,故其基因P转录出的mRNA比抗稻瘟病水稻细胞中多。(4)先让长穗、不抗稻瘟病植株(HHBB)和短穗、抗稻瘟病植株(hhbb)杂交得F1,F1自交,从F2中选育出长穗、抗稻瘟病植株(H_bb)不断自交,直至不出现性状分离的即为所需品种
15、。(5)某水稻群体中抗稻瘟病植株基因型频率为10%,假设抗稻瘟病植株为10株,则不抗稻瘟病植株为90株,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为10(110%)(110%)12.1(株),不抗稻瘟病植株为90(110%)(110%)72.9(株),则第二代中抗稻瘟病植株占比为12.1/(12.172.9)100%14%。4.(2020全国卷,32)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_。(2)在诱变育种过程中,通过诱变获得的新性
16、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_。答案(1)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(2)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
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