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    备考2024届高考生物一轮复习讲义第七章生物的变异和进化课时2染色体变异与生物育种考点3变异在育种中的应用

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    这是一份备考2024届高考生物一轮复习讲义第七章生物的变异和进化课时2染色体变异与生物育种考点3变异在育种中的应用,共6页。

    1.六种育种方法的比较
    2.育种方法的选择
    提醒(1)单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理两个过程。
    (2)单倍体育种一般应用于二倍体植物,因为对于四倍体植物,通过单倍体育种形成的个体不一定是纯合子。
    (3)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,叫多倍体育种。不能看到“染色体数目加倍”就认为是多倍体育种。
    (4)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。
    基础自测
    1.诱变育种可通过改变基因的碱基序列达到育种目的。( √ )
    2.诱变育种和多倍体育种均可形成新基因。(× )
    3.杂交育种是改良作物品质、提高作物单位面积产量的常规方法。( √ )
    4.杂交育种只能利用已有基因的重组,按需选择,并不能创造新的基因。( √ )
    5.二倍体生物花药离体培养后即可得到纯合子。(× )
    6.多倍体植株都可以用种子繁殖后代。(× )
    7.弱小且高度不育的单倍体植株,进行染色体加倍处理后可用于育种。( √ )
    情境应用
    现在很多家庭都养殖有色彩斑斓、形态各异的金鱼,这些金鱼在培育过程中,利用了哪些育种方法?其依据的原理是什么?
    提示 诱变育种和杂交育种。依据的原理分别是基因突变和基因重组。
    深度思考
    1.培育二倍体植物时,为什么采用单倍体育种能够明显缩短育种年限?
    提示 因为用单倍体育种方法得到的植株不但能够正常生殖,而且每对染色体上成对的基因都是纯合的,自交后代不发生性状分离。
    2.在实施杂交育种时,一定要经过不断自交、筛选过程吗?
    提示 不一定。若要培育杂合子品种,可将杂种子一代作为种子直接使用,但种子只能用一年;若要培育隐性纯合子品种,在F2中选出表型符合要求的个体种植并推广即可;若要培育显性纯合子,则往往需要不断自交、筛选。
    3.多倍体都是可育的吗?
    提示 多倍体有的可育,有的不可育,需要依据具体情况进行判断,方法如下:一看染色体组的来源,如同源四倍体、同源八倍体都是可育的;异源四倍体有的不育,如普通小麦(六倍体)和黑麦(二倍体)杂交,得到的异源四倍体是不育的。二看染色体组的数量,若染色体组数是奇数,则是不育的。
    研透高考 明确方向
    命题点1 育种原理、方法的选择和判断
    1.[北京高考]甲、乙是严重危害某二倍体观赏植物的病害。研究者先分别获得抗甲、乙的转基因植株,再将二者杂交后得到F1,结合单倍体育种技术,培育出同时抗甲、乙的植物新品种。以下对相关操作及结果的叙述,错误的是(D )
    A.将含有目的基因和标记基因的载体导入受体细胞
    B.通过接种病原体对转基因的植株进行抗病性鉴定
    C.调整培养基中植物激素比例获得F1花粉再生植株
    D.经花粉离体培养获得的若干再生植株均为二倍体
    解析 基因工程的核心是基因表达载体的构建,基因表达载体包括目的基因、标记基因、启动子、终止子等,A正确。可通过病原体接种实验对转基因植株进行个体水平的检测,B正确。花粉离体培养技术就是以花粉为外植体进行的组织培养,其培养基中需要添加生长素和细胞分裂素等植物激素,且在组织培养不同阶段需要调整激素的比例,C正确。经花粉离体培养获得的再生植株均为单倍体,D错误。
    命题变式
    [题干改变型]甲、乙是严重危害某二倍体观赏植物的病菌。研究者发现抗甲基因、抗乙基因可分别控制合成相应的蛋白质抑制细胞增殖,并获得了抗甲、乙的转基因植株,再将二者杂交后得到F1,结合单倍体育种技术,培育出同时抗甲、乙的植物新品种。以下相关叙述正确的是(B )
    A.分别导入不同受体细胞的抗甲、抗乙基因都能有效编码相应的蛋白质
    B.培育该植物新品种的过程利用了基因工程育种、杂交育种和单倍体育种技术
    C.该新品种的培育利用了基因重组、基因突变、染色体变异等生物学原理
    D.培育出的该新品种植物是四倍体,和原植物存在着明显的生殖隔离
    解析 目的基因导入受体细胞不一定都能表达,A错误;该品种的培育过程利用了基因重组、染色体变异等原理,没有利用基因突变,C错误;该新品种依然是二倍体,没有证据表明其是一个新物种,D错误。
    2.[江苏高考,8分]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 遗传 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 纯合 ,培育成新品种1。为了加快这一进程,还可以采集变异株的 花药 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 单倍体 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 染色体分离 ,产生染色体数目不等、生活力很低的 配子 ,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 组培苗 ,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 重组 ,产生的多种基因型中只有一部分在选育过程中保留下来。
    解析 (1)生物的可遗传性状是由基因控制的,培育得到的新品种,与原品种控制相关性状的遗传物质(基因)可能有所差异,因而可根据变异株中的遗传物质是否发生变化来判断变异株是否具有育种价值。(2)连续自交过程中早熟基因逐渐纯合,培育成新品种1。可先通过花药离体培养,再用秋水仙素处理单倍体幼苗,从而获得高度纯合的后代,这种方法属于单倍体育种。(3)若是染色体组数目改变引起的变异,则在减数分裂过程中同源染色体配对会发生紊乱,不规则的染色体分离导致产生染色体数目不等、生活力很低的异常配子,只有极少数配子正常,故只得到极少量的种子。育种方法③需经植物组织培养获得柑橘苗,而植物组织培养技术操作复杂,成本较高。(4)育种方法①需连续自交,每次减数分裂时与早熟性状相关的基因和与其他性状相关的基因都会发生重组,产生多种基因型,经选育只有一部分基因型保留下来。
    命题点2 育种方案的分析与设计
    3.[2021广东]白菜型油菜(2n=20)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 )
    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
    解析 据题意可知,白菜型油菜为二倍体,科学家诱导该油菜未受精的卵细胞发育形成的完整植株Bc为单倍体,其成熟叶肉细胞中只含有一个染色体组,A错误;利用单倍体育种,能明显缩短育种年限,B正确;秋水仙素处理Bc幼苗可以培育出纯合植株,C正确;自然状态下,Bc植株细胞中没有同源染色体,不能产生可育配子,因而高度不育,D正确。
    4.[全国Ⅲ高考,10分]普通小麦是目前世界各地栽培的重要粮食作物。普通小麦的形成包括不同物种杂交和染色体加倍过程,如图所示(其中A、B、D分别代表不同物种的一个染色体组,每个染色体组均含7条染色体)。在此基础上,人们又通过杂交育种培育出许多优良品种。回答下列问题:
    (1)在普通小麦的形成过程中,杂种一是高度不育的,原因是 无同源染色体,不能进行正常的减数分裂 。已知普通小麦是杂种二染色体加倍形成的多倍体,普通小麦体细胞中有 42 条染色体。一般来说,与二倍体相比,多倍体的优点是 营养物质含量高、茎秆粗壮 (答出2点即可)。
    (2)若要用人工方法使植物细胞染色体加倍,可采用的方法有 用秋水仙素处理 (答出1点即可)。
    (3)现有甲、乙两个普通小麦品种(纯合体),甲的表型是抗病易倒伏,乙的表型是易感病抗倒伏。若要以甲、乙为实验材料设计实验获得抗病抗倒伏且稳定遗传的新品种,请简要写出实验思路。
    甲、乙两个品种杂交,F1自交,选取F2中既抗病又抗倒伏、且自交后代不发生性状分离的植株。(合理即可)
    解析 (1)杂种一(AB)含有一粒小麦的一个染色体组(A)和斯氏麦草的一个染色体组(B),由于杂种一无同源染色体,不能进行正常的减数分裂,故其高度不育。普通小麦(AABBDD)有6个染色体组,结合题干信息“A、B、D分别代表不同物种的一个染色体组,每个染色体组均含7条染色体”可知,普通小麦体细胞中有42条染色体。一般来说,与二倍体植株相比,多倍体植株茎秆粗壮,叶片、果实和种子都比较大,糖类和蛋白质等营养物质的含量高。(2)人工诱导多倍体的方法有:用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,低温处理等。(3)若要以甲(抗病易倒伏)和乙(易感病抗倒伏)小麦纯种为实验材料,获得抗病抗倒伏且稳定遗传的新品种,可通过杂交育种或单倍体育种的方法来实现。
    方法一:P 甲(抗病易倒伏)×乙(易感病抗倒伏)F1F2 (抗病易倒伏、抗病抗倒伏、易感病易倒伏、易感病抗倒伏)筛选出抗病抗倒伏小麦植株进行连续自交,自交后代不发生性状分离的植株即目标植株。
    方法二:P 甲(抗病易倒伏)×乙(易感病抗倒伏)F1单倍体幼苗F2(抗病易倒伏、抗病抗倒伏、易感病易倒伏、易感病抗倒伏)从中选择抗病抗倒伏的小麦植株即可。育种
    方法
    常规流程
    变异类型
    优点
    缺点
    实例
    杂交育种
    具有不同优良性状的双亲杂交→F1自交→选种、自交……
    [1] 基因重组
    操作简便
    育种时间长
    矮秆抗病小麦
    诱变
    育种
    用X射线或亚硝酸盐等处理萌发的种子或幼苗
    主要是[2]
    基因突变
    ①提高[3] 变异频率 ,可以在较短时间内选择更多的优良变异类型;②大幅度[4] 改良性状
    有很大盲目性
    太空种子
    单倍体
    育种
    花药单倍体幼苗染色体数目加倍,得到所需纯合子
    [5] 染色体变异
    明显缩短育种年限
    技术复杂
    水稻、小麦等的单倍
    体育种
    多倍体
    育种
    用[6] 秋水仙素 (或低温)处理[7] 萌发的种子或幼苗
    提高营养物质含量
    发育延迟
    三倍体无
    子西瓜
    细胞
    工程
    育种
    白菜和甘蓝→植物体细胞杂交→白菜—甘蓝(异源四倍体)
    [8] 染色体变异
    打破物种界限(克服生殖隔离),定向改造生物的遗传性状
    技术复杂
    白菜—甘蓝
    基因
    工程
    育种
    将某特定基因转移到另一种生物的细胞中
    [9] 基因重组
    转基因抗
    虫棉
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