第二課時生物變異在育種上的應用課前自主檢測判斷正誤并找到課本原文1．三倍體無子西瓜中一顆種子也不會產生。(必修2P89—拓展題)(×)2．傳統的方法是選擇育種，通過汰劣留良的方法來選擇和積累優良基因。(必修2P98—正文)(√)3．選擇育種不僅周期長，而且可選擇的范圍是有限的。(必修2P98—正文)(√)4．雜交育種是將兩個或多個品種的優良性狀通過交配集中在一起，再經過選擇和培育，獲得新品種的方法。(必修2P99—正文)(√)5．我國科學家應用X射線和化學誘變劑進行人工誘變處理，從誘變后代中選出抗病性強的優良大豆。(必修2P100—小字)(√)6．基因工程就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細胞里，定向地改造生物的遺傳性狀。(必修2P102—正文)(√)7．質粒存在于許多細菌以及酵母菌等生物的細胞中，是擬核或細胞核外能夠自主復制的很小的環狀DNA分子。(必修2P103—正文)(√)8．基因工程的方法能夠高效率地生產出各種高質量、低成本的藥品，如青霉素。(必修2P104—正文)(×)真題重組判斷正誤(1)(2014·江蘇高考)通過誘導多倍體的方法可克服遠緣雜交不育，培育出作物新類型。(√)(2)(2013·大綱卷)用射線照射大豆使其基因結構發生改變，獲得種子性狀發生變異的大豆，屬于誘變育種。(√)(3)(2013·大綱卷)水稻F1花藥經培養和染色體加倍，獲得基因型純合新品種，屬于單倍體育種。(√)(4)(2013·大綱卷)將含抗病基因的重組DNA導入玉米細胞，經組織培養獲得抗病植株，屬于基因工程育種。(√)知識自主梳理一單倍體育種1．原理：eq\x(\s\up1(01))染色體變異。2．方法3．優點：eq\x(\s\up1(04))明顯縮短育種年限。4．缺點：技術復雜。5．實例：用高稈抗病(DDTT)和矮稈不抗病(ddtt)小麥品種培育矮稈抗病小麥，過程見圖。二多倍體育種1．方法：用eq\x(\s\up1(01))秋水仙素或低溫處理。2．處理材料：eq\x(\s\up1(02))萌發的種子或幼苗。3．原理4．優點：多倍體植株莖稈粗壯，葉、果實和種子比較eq\x(\s\up1(06))大，營養物質含量豐富。5．缺點：多倍體植株發育延遲，結實率低，多倍體育種一般只適用于植物。6．實例：三倍體無子西瓜(1)eq\a\vs4\al\co1(兩次傳粉,目的)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(第一次傳粉：雜交獲得\x(\s\up1(07))三倍體種子,第二次傳粉：刺激子房發育成\x(\s\up1(08))果實))(2)三倍體西瓜無子的原因：三倍體西瓜在減數分裂過程中，由于染色體eq\x(\s\up1(09))聯會紊亂，不能產生正常配子。(3)用秋水仙素處理幼苗后，分生組織分裂產生的莖、葉、花染色體數目加倍，而未經處理部分(如根部細胞)的染色體數目不變。三雜交育種1．原理：eq\x(\s\up1(01))基因重組。2．過程(1)培育雜合子品種選取符合要求的純種雙親雜交(♀×♂)→F1(即為所需品種)。(2)培育隱性純合子品種選取符合要求的雙親雜交(♀×♂)→F1eq\o((3)培育顯性純合子品種①植物：選擇具有不同優良性狀的親本雜交，獲得F1→F1eq\x(\s\up1(02))自交→獲得F2→鑒別、選擇需要的類型，自交至不發生性狀分離為止。②動物：選擇具有不同優良性狀的親本雜交，獲得F1→F1eq\x(\s\up1(03))雌雄個體交配→獲得F2→鑒別、選擇需要的類型與隱性類型測交，選擇后代只出現一種性狀的F2個體。3．優點：操作簡便，可以把多個品種的eq\x(\s\up1(04))優良性狀集中在一起。4．缺點：獲得新品種的周期eq\x(\s\up1(05))長。四誘變育種1．原理：eq\x(\s\up1(01))基因突變。2．過程3．優點(1)可以提高eq\x(\s\up1(03))突變率，在較短時間內獲得更多的優良變異類型。(2)大幅度地eq\x(\s\up1(04))改良某些性狀，創造人們所需要的優良變異類型。4．缺點：有利變異個體往往不多，需處理大量材料。五針對不同育種目標的育種方案育種目標育種方案集中雙親優良性狀eq\x(\s\up1(01))單倍體育種(明顯縮短育種年限)eq\x(\s\up1(02))雜交育種(耗時較長，但簡便易行)對原品系實施“定向”改造eq\x(\s\up1(03))基因工程育種讓原品系產生新性狀(無中生有)eq\x(\s\up1(04))誘變育種(可提高變異頻率，期望獲得理想性狀)使原品系營養器官“增大”或“加強”eq\x(\s\up1(05))多倍體育種1．單倍體育種過程，使用秋水仙素處理萌發的種子或幼苗。(×)2．單倍體育種所得個體均為純合子。(×)3．花藥離體培養得到單倍體植株。(√)1．“三體”≠“三倍體”三倍體是指由受精卵發育而成，體細胞中含三個染色體組的個體，其每種形態的染色體為“三條相同”(如圖1所示)；三體則是二倍體(含兩個染色體組)，只是其中某形態的染色體“多出了一條”而成為3條，其余染色體均為兩兩相同(如圖2所示)。2．明確三類“無子果實”(1)無子西瓜—利用染色體變異原理，無子的原因是三倍體聯會紊亂，不能產生正常配子。(2)無子番茄—利用生長素促進果實發育的原理，其無子的原因是“未受粉”。(3)無子香蕉—天然三倍體，無子的原因在于染色體聯會紊亂，不能產生正常配子。雜交育種過程中的問題：1．第一次雜交的目的？提示將控制優良性狀的基因集中到一個個體。2．為什么從F2開始選優？提示F2出現性狀分離，有所需優良性狀個體。誘變育種為什么往往需處理大量實驗材料？提示誘變育種原理是基因突變，基因突變具有不定向性和低頻性，故需處理大量實驗材料才有可能得到所需優良性狀個體。考點題型突破考點生物變異在育種上的應用題型一單倍體與多倍體育種過程及應用1．小麥品種中高稈(A)對矮稈(a)為顯性、抗病(B)對易感病(b)為顯性，兩對相對性狀獨立遺傳。某生物興趣小組利用基因型為AaBb的小麥來培育能夠穩定遺傳的矮稈抗病小麥新品種，培育方法如圖所示，下列相關敘述中正確的是()A．該生物興趣小組培育小麥新品種的原理為單倍體育種B．圖中②過程常采用花藥離體培養的方法C．配子未分化，圖中②過程不需要經過脫分化過程D．④過程得到的是四倍體植株為純合子答案B解析題中生物興趣小組依據的育種原理為染色體變異，A錯誤；②表示將花藥進行離體培養，得到單倍體植株，B正確；配子高度分化，經脫分化、再分化形成單倍體植株，C錯誤；④過程得到的四倍體植株中仍含有等位基因，應為雜合子，D錯誤。2．下圖是三倍體西瓜育種原理的流程圖，請據圖回答下列問題：(1)秋水仙素可誘導多倍體的產生，其作用為________________________________________________________________________。(2)四倍體母本上結出的三倍體西瓜，其果肉細胞中有________個染色體組，種子的胚細胞中有________個染色體組。三倍體植株不能形成生殖細胞的原因是____________________。(3)育種過程中，三倍體無子西瓜偶爾有少量種子。請從染色體組的角度解釋，其原因是________________________________________________________________________。(4)三倍體無子西瓜的性狀________(填“能”或“不能”)遺傳，請設計簡單實驗驗證你的結論并做出預期實驗結果。設計方案：將三倍體無子西瓜果皮的任意一部分________________________________________________________________________。結果預期：________________________________________________________________________。答案(1)抑制分裂前期的細胞形成紡錘體(2)四三聯會紊亂(3)一個染色體組的全部染色體正好移向細胞的一極，另外兩個染色體組的全部染色體正好移向細胞的另一極，產生了正常的配子(4)能進行植物組織培養(或無性繁殖)，觀察果實中是否有種子成活長大后的植株仍然不能結出有子果實解析(1)秋水仙素可誘導多倍體的產生，其作用是抑制分裂前期的細胞形成紡錘體。(2)由于果實的果肉部分是由母本的子房壁細胞分裂、分化而來的，與父本無關，所以四倍體母本上結出的三倍體西瓜，其果肉細胞中含有四個染色體組。種子中的胚是由卵細胞和精子結合成受精卵發育而成，所以胚細胞中含三個染色體組。三倍體植株在減數分裂過程中聯會發生紊亂，不能形成正常的生殖細胞。(4)三倍體無子西瓜的育種原理是染色體數目變異，是一種可遺傳的變異，它的性狀是可以遺傳的，但必須用無性繁殖的手段進行培養，如植物組織培養。(1)單倍體育種一般應用于二倍體植物，因為若為四倍體植物，通過單倍體育種形成的個體不一定是純合子。(2)用秋水仙素處理植株使染色體數目加倍，若操作對象是單倍體植株，屬于單倍體育種；若操作對象為正常植株，叫多倍體育種，不能看到“染色體數目加倍”就認為是多倍體育種。(3)單倍體育種和多倍體育種都需用秋水仙素處理，使染色體數目加倍。單倍體育種在幼苗期處理，多倍體育種在種子萌發期或幼苗期處理。題型二誘變育種與雜交育種3．家蠶(2n＝28)雌性體細胞內有兩個異型的性染色體ZW，雄性體細胞內有兩個同型性染色體ZZ。人們用輻射的方法使常染色體上帶有卵色基因的片段易位到W染色體，使ZW卵和不帶卵色基因的ZZ卵有所區別，從而在家蠶卵還未孵化時就能區分雌雄。下列有關說法錯誤的是()A．這種育種方式屬于誘變育種B．輻射的目的是為了提高基因的突變率，更容易篩選到卵色基因C．上述帶有卵色的受精卵將來會發育為雌性家蠶D．上述帶有卵色基因的家蠶染色體組型圖與正常家蠶不同答案B解析人們用輻射的方法使常染色體上帶有卵色基因的片段易位到W染色體，說明該方法是誘變育種，A正確；輻射的目的是為了提高變異的突變率，更容易篩選到含有卵色基因的個體，B錯誤；根據題意可知，卵色基因的片段易位到W染色體，則帶有卵色的受精卵為ZW，為雌性家蠶，C正確；上述帶有卵色基因的家蠶W染色體多了一段染色體，所以其染色體組型圖與正常家蠶不同，D正確。4．現有三個番茄品種，A品種的基因型為AABBdd，B品種的基因型為AAbbDD，C品種的基因型為aaBBDD，三對等位基因分別位于三對同源染色體上，并且分別控制葉形、花色和果形三對相對性狀。請回答：(1)如何運用雜交育種方法利用以上三個品種獲得基因型為aabbdd的植株？(用文字簡要描述獲得過程即可)(2)如果從播種到獲得種子需要一年，獲得基因型為aabbdd的植株最少需要幾年？答案(1)A與B雜交得到雜交一代，雜交一代與C品種雜交，得到雜交二代，雜交二代自交，可以得到基因型為aabbdd的種子，該種子可以長成基因型為aabbdd的植株。(2)4年。解析(1)根據基因的自由組合定律，把基因型為AABBdd的A品種和基因型為AAbbDD的B品種進行雜交，并將得到的雜交一代與基因型為aaBBDD的C品種雜交，得到雜交二代。再將雜交二代自交，就可以得到基因型為aabbdd的種子，該種子可以長成基因型為aabbdd的植株。(2)第一年：A品種和B品種雜交，得到雜合植株AABbDd；第二年：雜合植株和C品種雜交，得到AaBBDD、AaBBDd、AaBbDD、AaBbDd；第三年：第二年收獲的種子形成的植株自交，得到含aabbdd的種子；第四年：第三年收獲的種子形成植株。5．動物雜交育種的方法假設現有長毛立耳貓(BBEE)和短毛折耳貓(bbee)，你能否培育出能穩定遺傳的長毛折耳貓(BBee)？寫出育種方案(圖解)。注意：動物雜交育種與植株雜交育種的不同。答案可以培育出穩定遺傳的長毛折耳貓，育種圖解如下：如果子三代只有長毛折耳貓，則說明子二代長毛折耳貓就是所要的品(純)種；如果子三代既有長毛折耳貓又有短毛折耳貓，則說明子二代長毛折耳貓不是所要的品(雜)種。題型三生物育種的綜合判斷6．(2019·唐山一中月考)番茄的抗病(R)對感病(r)為顯性，高稈(D)對矮稈(d)為顯性，控制上述兩對相對性狀的基因分別位于兩對同源染色體上。為獲得純合高稈抗病番茄植株，研究人員采用了如圖所示的方法。據圖分析，正確的是()A．若過程①的F1自交一代，產生的高稈抗病植株中純合子占1/9B．過程②常用一定濃度的秋水仙素處理單倍體的種子C．過程③應用的原理是細胞增殖D．過程④“航天育種”方法中主要的變異類型是基因重組答案A解析純合高稈感病植株(DDrr)與純合矮稈抗病植株(ddRR)雜交，F1基因型為DdRr，F1自交一代，產生的高稈抗病植株占總數的9/16，其中純合子占1/9，A正確；二倍體經花藥離體培養獲得的單倍體沒有種子，只能用秋水仙素處理幼苗，B錯誤；過程③應用的原理是植物細胞的全能性，C錯誤；過程④“航天育種”方法中主要的變異類型是基因突變，D錯誤。7．(2019·河南許昌高級中學下學期第二次診斷)要提高農作物產量，良種是保障。下列關于幾種育種方法的敘述，錯誤的是()A．培育優質新品種時，單倍體育種和雜交育種都要先通過雜交集優B．選育玉米雜交種時，要通過一定的方法先得到純種再雜交獲得雜種C．誘變育種能提高突變率，但不能控制基因突變的方向D．進行多倍體育種時，加倍的染色體一定來自于一個物種答案D解析培育優質新品種時，可先將兩個或多個品種的優良性狀通過雜交集中在一起，再采用單倍體育種或雜交育種的方式繼續培育和選擇，進而獲得所需要的新品種，A正確；由于用純合的親本雜交時，獲得的子代均為雜合子，其雜種優勢最大，所以選育玉米雜交種時，要通過一定的方法先得到純種再雜交獲得雜種，B正確；誘變育種的原理是基因突變，而基因突變是不定向的，因此誘變育種能提高突變率，但不能控制基因突變的方向，C正確；進行多倍體育種時，加倍的染色體不一定來自于一個物種，例如八倍體小黑麥的培育，加倍的染色體來自普通小麥與二倍體黑麥，D錯誤。不同育種方法需注意的問題(1)誘變育種：多用于植物和微生物。原核生物不能進行減數分裂，所以不能運用雜交的方法進行育種，如細菌的育種一般采用的方法是誘變育種。誘變育種與雜交育種相比，前者能產生前所未有的新基因，創造變異新類型；后者不能產生新基因，只是實現原有基因的重新組合。(2)雜交育種：不一定需要連續自交。若選育顯性優良純種，需要連續自交篩選，直至性狀不再發生分離；若選育隱性優良純種，則只要出現該性狀個體即可。(3)花藥離體培養≠單倍體育種：花藥離體培養只是其中的一個程序，要想得到可育的品種，一般還需要用秋水仙素處理單倍體使染色體數目加倍。(4)多倍體育種得到的整個植株并不是所有細胞的染色體數目都加倍，細胞是否都出現染色體數目加倍與處理方法有關。方向真題體驗1．(2019·江蘇高考)下列關于生物變異與育種的敘述，正確的是()A．基因重組只是基因間的重新組合，不會導致生物性狀變異B．基因突變使DNA序列發生的變化，都能引起生物性狀變異C．弱小且高度不育的單倍體植株，進行加倍處理后可用于育種D．多倍體植株染色體組數加倍，產生的配子數加倍，有利于育種答案C解析生物的可遺傳變異包括基因重組、基因突變和染色體變異，都可能導致生物性狀變異，A錯誤；基因突變使DNA序列發生變化，當發生隱性突變時，不一定會引起生物性狀變異，B錯誤；多倍體植株染色體組數加倍，但產生的配子數不會加倍，D錯誤。2．(2016·江蘇高考)下圖中甲、乙兩個體的一對同源染色體中各有一條發生變異(字母表示基因)。下列敘述正確的是()A．個體甲的變異對表型無影響B．個體乙細胞減數分裂形成的四分體異常C．個體甲自交的后代，性狀分離比為3∶1D．個體乙染色體沒有基因缺失，表型無異常答案B解析個體甲的變異屬于缺失，影響表型，A錯誤；個體乙發生的變異是倒位，可使減數分裂形成的四分體異常，B正確；含缺失染色體的配子一般是敗育的，故其自交后代一般不會發生性狀分離，C錯誤；個體乙染色體沒有基因缺失，但發生倒位，表型異常，D錯誤。3．(2016·上海高考)導致遺傳物質變化的原因有很多，圖中字母代表不同基因，其中變異類型①和②依次是()A．突變和倒位 B．重組和倒位C．重組和易位 D．易位和倒位答案D解析①中少了基因a、b，多了基因J，是非同源染色體間發生了片段交換，屬于染色體結構變異中的易位；②c、d、e基因位置發生了顛倒，屬于倒位，D正確。4．(2017·江蘇高考)研究人員在柑橘中發現一棵具有明顯早熟特性的變異株，決定以此為基礎培育早熟