高中生物思路方法规律三生物育种方法的比较和选择.docx

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高中生物思路方法规律三生物育种方法的比较和选择

思路方法规律（三）　生物育种方法的比较和选择

1．几种育种方法的比较

原理

常用方式

优点

缺点

举例

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，自交到不发生性状分离为止（纯合子）

培育杂种优势品种：

一般是选取纯合双亲杂交

①使不同个体优良性状集中在一个个体上

②操作简单

①育种时间长

②局限于同一种或亲缘关系较近的个体

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

年年制种：

杂交水稻、杂交玉米的培育

诱变

育种

基因

突变

辐射、激光、空间诱变等

提高变异频率，加速育种进程，大幅度改良性状

有很大的盲目性，有利变异少，需大量处理实验材料

青霉素高产菌株黑农五号”大豆品种等的培育和高产雄性家蚕的培育

单倍

体育

种

染色

体变

异

①先进行花药离体培养，培育出单倍体植株；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

①明显缩短育种年限

②子代均为纯合子

技术复杂，需与杂交育种配合

单倍体育种获得矮秆抗病小麦

多倍

体育

种

染色

体变

异

用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗

器官大，提高营养物质含量

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、八倍体小黑麦的培育

基因

工程

育种

基因

重组

提取目的基因→形成重组DNA分子→导入受体细胞→目的基因的表达与检测→筛选出符合要求的新品种

目的性强；育种周期短；克服了远缘杂交不亲和的障碍

技术复杂，生态安全问题较多

转基因“向日葵豆”、转基因抗虫棉的培育

2.几种育种过程的比较

3．不同育种方法的选择

（1）育种的目的：

培育具有优良性状（抗逆性好、生活力强、产量高、品质优良）的新品种，以便更好地为人类服务。

从基因组成上看，目标植株可能是纯合体，可防止后代发生性状分离，便于制种和推广；也有可能是杂合体，即利用杂种优势的原理，如杂交水稻的培育、玉米的制种等。

（2）不同需求的育种方法

①若要培育隐性性状个体，可用自交或杂交，只要出现该性状即可。

②有些植物如小麦、水稻等，杂交实验较难操作，其最简便的方法是自交。

③若要快速获得纯种，用单倍体育种方法。

④若实验植物为营养繁殖，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。

⑤若要培育原先没有的性状，可用诱变育种。

⑥若要集中双亲优良性状，可用单倍体育种（明显缩短育种年限）或杂交育种（耗时较长，但简便易行）。

⑦对原品系营养器官“增大”或“加强”可采应多倍体育种。

[典例赏析]

[典例]　A、B、C、D、E分别表示几种不同的育种方法，根据图回答：

（1）A图所示过程称克隆技术，新个体丙的性别决定于________亲本。

（2）在B图中，由物种P突变为物种P′，是指导蛋白质合成时，③处的氨基酸由物种P的________改变成了________。

（缬氨酸GUC；谷氨酰胺CAG；天冬氨酸GAC）

（3）C图所表示的育种方法叫________，该方法最常用的做法是在①处______________________。

（4）D图表示的育种方法是________，若要在F2中选出最符合生产要求的新品种，最简单的方法是____________________________________。

（5）E图中过程②常用的方法是________，与D方法相比，E方法的突出特点是_______________。

解析　克隆是无性生殖，其后代性别由提供的细胞核中的性染色体决定。

诱变育种是用人工的方法诱导基因突变，改变生物的性状。

杂交育种是通过基因重组获得更符合人类需要的品种。

单倍体育种往往先用花药离体培养得到单倍体植株，然后再用秋水仙素将单倍体中的染色体加倍，形成纯合的可育植株；而多倍体育种通常是对某一植株直接用秋水仙素处理，诱导细胞中的染色体加倍。

答案　

（1）甲　

（2）天冬氨酸　缬氨酸

（3）多倍体育种　用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗

（4）杂交育种　选出矮秆抗锈病的个体，让其连续自交，直到不发生性状分离为止

（5）花药离体培养　明显缩短育种年限

[专项突破]

1．下列有关育种的说法不正确的是（　　）

A．二倍体植物通过单倍体育种所得品种均为纯合子

B．杂交育种过程中，F1经多代自交筛选后可获得符合人类需要的优良品种

C．以人造卫星搭载的植物种子长成的植株只有很少的一部分具备更多的优良性状

D．基因工程操作成功的植物新品种变为新的物种

D　[二倍体的单倍体中只含有一个染色体组，所以经秋水仙素处理后都是纯合子；F1自交后会提高纯合子的几率；人造卫星搭载的植物种子经基因突变后产生的性状多害少利；基因工程可以打破物种界限，使生物获得本物种原不存在的性状，获得的是新品种，而不是新物种。

]

2．培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如下：

下列有关该育种方法的叙述中，正确的是（　　）

A．过程①②③是杂交

B．过程④一般使用秋水仙素处理

C．过程②为有丝分裂

D．过程③必须经过受精作用

B　[在该育种过程中，①为杂交；②为减数分裂产生配子的过程；③为花药离体培养获得单倍体幼苗的过程；④常用秋水仙素处理，使染色体数目加倍而恢复成正常纯合个体。

]

3．利用杂交育种方法，培育具有两个优良性状的新品种，下列相关说法错误的有（　　）

①材料的选择：

所选的原始材料是人们在生产中多年栽培过的、分别具有我们所期望的个别性状、能稳定遗传的品种，一般是纯合子　②杂交一次，得F1是杂合子，不管在性状上是否完全符合要求，一般情况下，都不能直接用于扩大栽培　③让F1自交，得F2（性状的重新组合一般是在F2中出现），选出在性状上符合要求的品种，这些品种的基因型有纯合子，也有杂合子　④把初步选出的品种进行隔离自交，根据F3是否出现性状分离，可以确定被隔离的亲本是否是纯合子

　A．0项B．1项C．2项D．3项

A　[杂交育种的过程：

选择具有不同优良性状的纯合亲本杂交（得F1）→F1自交（得F2）→筛选所需性状的个体，因此题干四种说法都是正确的。

]

4．下列不属于诱变育种实例的是（　　）

A．一定剂量的γ射线引起变异得到新品种

B．用一定剂量X射线处理青霉菌菌株获得高产菌株

C．玉米单株自交后代中出现一定比例的白化苗

D．激光照射植物或动物引起突变得到新品种

C　[A、B、D三项均是物理因素诱变的实例。

玉米单株自交后代出现一定比例的白化苗是由于杂合子自交产生了性状分离。

]

5．如图所示为某农作物①和②两个品种（二倍体）分别培育出④⑥⑦⑧四个品种的过程，下列有关分析不正确的是（　　）

A．由③到④的育种过程依据的主要原理是基因突变

B．由⑤×⑥培育出的⑧植株可育

C．若③的基因型为AaBbdd，则⑦植株中纯合子约占

D．由⑤到⑦过程可能发生基因突变和基因重组

B　[③→④为诱变育种；③→⑤→⑦为杂交育种；由于①和②为二倍体，则⑤为二倍体，⑥经秋水仙素处理为四倍体，杂交得到的⑧为三倍体，为不育个体。

]

6．下列关于培育生物新品种的叙述，正确的是（　　）

A．诱变育种获得的新品种都能稳定遗传

B．单倍体育种是为了获得单倍体新品种

C．多倍体育种得到的新品种果实较小

D．杂交育种可获得集中双亲优良性状的新品种

D　[诱变育种获得的新品种不一定都是纯合子，故诱变育种获得的新品种不一定都能稳定遗传；进行单倍体育种是为了快速获得新品种。

]

7．设小麦的高产与低产受一对等位基因控制，基因型AA为高产，Aa为中产，aa为低产。

小麦抗锈病（B）对不抗锈病（b）为显性。

这两对等位基因的遗传遵循自由组合定律。

如图是某同学设计的以高产不抗锈病与低产抗锈病两个纯种品系为亲本培育高产抗病小麦品种的过程图。

试回答：

（1）通过方法①→②获得的高产抗病小麦的基因型有________________种。

（2）步骤④的方法是________________________，步骤⑤中最常用的药剂是___________________________。

（3）基因重组发生在图中的________（填步骤代号）。

（4）经步骤⑥（人工诱变）处理获得小麦品种不一定是高产抗病类型，这是因为诱发突变是________，而且突变频率________________。

（5）已知小麦是两年生植物（第一年秋冬季播种，第二年春夏季开花、结果），则通过“①→④→⑤”途径获得基因型为AABB小麦植株至少需要________年。

解析　

（1）图中过程①→②→③为杂交育种，获得的高产抗病小麦的基因型有AABB和AABb两种。

（2）步骤①→④→⑤为单倍体育种，步骤④是花药离体培养，步骤⑤中最常用的药剂是秋水仙素。

（3）基因重组发生在减数分裂过程中，图中①②③④步骤都进行了减数分裂。

（4）基因突变是不定向的，且突变频率很低。

（5）根据题意，第一年获得基因型为AaBb的种子，第二年秋冬季播种，第三年春季开花，并进行花药离体培养，经秋水仙素处理获得基因型为AABB的小麦植株。

答案　

（1）两　

（2）花药离体培养　秋水仙素　（3）①②③④　（4）不定向的　很低　（5）3

8．请回答下列相关问题：

（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的植株为亲本杂交，F1自交得到的F2中有________种表现型，其中能稳定遗传的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，运用杂交和花药离体培养的方法，培育纯合的二倍体早开花抗青枯病茄子，则主要步骤为：

①第一步：

_______________。

②第二步：

以基因型为________________的茄子作亲本进行杂交，得到F1（AaTt）。

③第三步：

________________

（用遗传图解或文字简要描述）。

解析　

（1）茄子果实的颜色由一对等位基因控制，却有3种表现型，其中基因型BB和Bb分别控制两种不同的颜色，这是本题的特点，也是题干给出的新信息，因此解题时应充分读懂和运用该信息。

基因型为AABB与aabb的植株杂交，F1的基因型为AaBb。

根据自由组合定律，F1自交得到的F2中，表现型有2×3＝6（种），其中能稳定遗传的早开花深紫色果实的植株（aaBB）所占比例为1/4×1/4＝1/16。

（2）由题意可知，本次育种的目标是培育纯合的二倍体早开花抗青枯病茄子（aaTT），现有的材料是二倍体（aatt）和四倍体（AAAATTTT），运用的育种方法是杂交和花药离体培养。

据此并结合试题已给的实验步骤，可先将四倍体材料（AAAATTTT）进行花药离体培养以获得基因型为AATT的植株，然后将该植株（AATT）与题干所给二倍体植株（aatt）杂交，这样将所需基因“a”与“T”集中于同一个个体（AaTt）中，继而采取连续自交、逐代淘汰的方法或花药离体培养、秋水仙素处理单倍体幼苗诱导染色体加倍的方法，即可选育到所需的纯合的二倍体早开花抗青枯病茄子（aaTT）。

答案　

（1）6　1/16　

（2）①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AATT的子代（用图解方式作答亦可）　②aatt与AATT　③F1自交得F2，从F2中选出表现型为早开花抗青枯病茄子，并连续自交，直至不发生性状分离，即可获得纯合二倍体早开花抗青枯病茄子（aaTT）。

（或种植F1，取其花药离体培养，并在幼苗期用秋水仙素处理，获得纯合二倍体，从中选出表现型为早开花抗青枯病茄子）

9．现有两个小麦品种，一个纯种小麦的性状是高秆（D），抗锈病（T）；另一个纯种小麦的性状是矮秆（d），易染锈病（t）。

两对基因独立遗传。

育种专家提出了如图所示的Ⅰ、Ⅱ两种育种方法以获得小麦新品种。

问：

（1）要缩短育种年限，应选择的方法是________，依据的原理是____________；另一种方法的育种原理是________。

（2）图中①和④基因组成分别为______和______。

（3）

（二）过程中，D和d的分离发生在____________；（三）过程采用的方法称为____________；（四）过程最常用的化学药剂是__________。

（4）（五）过程产生的抗倒伏抗锈病植株中的纯合子占______；如果让F1按（五）、（六）过程连续自交2代，则⑥中符合生产要求的能稳定遗传的个体占________。

（5）如将方法Ⅰ中获得的③⑤植株杂交，再让所得到的后代自交，则后代的基因型比例为___________。

解析　图中

（一）过程属于杂交过程，作用是把矮秆和抗病性状组合到一个植株上。

图中

（二）是F1种下后，开花时产生花粉（雄配子）的过程中要进行减数分裂，两对等位基因自由组合后产生4种配子（DT、Dt、dT、dt）。

根据图中可知，①的基因型是DT，②的基因型是dT。

图中（三）是培养单倍体的过程，一般用花药离体培养的方法获得单倍体植株。

图中（四）是诱导染色体加倍的过程，常用的方法是用秋水仙素处理单倍体幼苗，经诱导后长成的植物体一定是纯合子。

从图中不难看出，③④⑤对应的基因型分别是DDtt、ddTT和ddtt。

Ⅰ是单倍体育种，Ⅱ是杂交育种。

图中（五）过程是指F1自交的过程，其后代中的矮秆抗锈病植株的表现型虽符合要求，但其中能稳定遗传的纯合子只有

，还有

是杂合子，不能稳定遗传，其基因型分别是ddTT

和ddTt

。

如果再让其自交一代，各种基因型比例的计算方法是：

ddTT自交后代仍是ddTT，占总数

；ddTt占总数

，自交后代中的基因型及比例分别是：

ddTT

、ddTt

、ddtt

。

所以ddTT＝

＋

×

＝

。

题中第（5）小题的计算方法是：

③⑤的基因型分别是DDtt和ddtt，因为两个体中的第二对基因都是tt，不论是自交还是杂交，对后代基因型的比例都没有影响，所以只要考虑DD和dd就可以了。

答案　

（1）Ⅰ　染色体变异　基因重组　

（2）DT　ddTT　（3）减数第一次分裂后期　花药离体培养　秋水仙素　（4）

　（5）DDtt︰Ddtt︰ddtt＝1︰2︰1