高三生物尖子生辅导.docx
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高三生物尖子生辅导
生物育种问题的总结与视野拓展
高中生物中涉及的育种技术和方法有：
转基因育种、细胞工程、（有性）杂交育种、单倍体育种、多倍体育种和诱变育种等。
这些育种知识分布在课本的各个章节，而且内容较为简洁。
进行高考总复习时，必须进行归纳总结，在广度和深度上进行适当的拓展，使其成为育种知识体系，以便系统地掌握生物育种的原理、方法及其优缺点等等，达到灵活运用的目的。
一、转基因育种（基因工程育种）
原理：
基因重组（或异源DNA重组）。
方法：
提取目的基因→装入载体→导入受体细胞→基因表达→筛选出符合要求的新品种。
优点：
不受种属限制，可根据人类的需要，有目的地进行。
缺点：
可能会引起生态危机，技术难度大。
例1：
阅读下列材料，回答问题：
材料：
目前，我国已培育成功两种转基因鱼：
一种是带有草鱼生长激素基因的转基因鲤鱼子一代，和普通鲤鱼不同的是，它的背部高高隆起，肌肉十分发达，并具有大规模繁殖能力。
另一种是具有草鱼生长激素基因的转基因三倍体鲤鱼“吉鲤”。
它长得酷似鲫鱼，在它的基因中，除了两套鲤鱼染色体外，还多了一套鲫鱼的染色体，但吉鲤是不能生育的，在推广过程中不用担心与其它动物杂交引起生态危机。
这两种鱼的生长速度很快，比普通鲤鱼快140％以上。
而且蛋白质高，脂肪含量较低，味道不错。
（1）文中的“转基因鲤鱼”是指遗传物质中导入了_________的鲤鱼。
（2）“吉鲤”不能生育是因为减数分裂过程中__________，不能生成正常的生殖细胞。
（3）请指出转基因育种的两种优点_____________________________________________
_______________________________________________________。
二.细胞工程育种
原理：
细胞的全能性（植物）细胞核的全能性（动物）
方法：
（1）植物：
去细胞壁→细胞融合→组织培养
（2）动物克隆：
核移植→胚胎移植
优点：
能克服远缘杂交的不亲和性，有目的地培育优良品种。
动物体细胞克隆，可用于保存濒危物种、保持优良品种、挽救濒危动物、利用克隆动物相同的基因背景进行生物医学研究等。
缺点：
技术复杂，难度大；它将对生物多样性提出挑战，有性繁殖是形成生物多样性的重要基础，而“克隆动物”则会导致生物品系减少，个体生存能力下降。
例2：
驱蚊草（又名蚊净香草）是一种具有驱蚊效果而对人体不仅无害、而且有益的植物，它是通过科学家十多年的潜心研究、采用细胞工程技术，把天竺葵的原生质体与香茅草的原生质体进行融合培育而成的，是一种纯天然及环保型产品。
驱蚊草含有香茅醛，散发出一种特殊的柠檬型香气，从而达到驱蚊的效果。
香茅醛同时还具有抗菌、除臭、抗忧郁、净化心灵、缓解紧张与压力的作用。
驱蚊草是多年生草本植物，从澳大利亚引入中国。
该产品已在澳大利亚、美国、日本、加拿大、台湾等地走进千家万户，确认了该植物的驱蚊效果和环保安全性。
下图是培育蚊净香草示意图。
请据图回答下列问题：
（1）从
（1）到
（2）的过程是使植物细胞形成__________，关键是使用________酶去除细胞壁。
（2）步骤
（2）（3）（4）是_________融合过程。
（3）步骤（6）（7）表示融合的细胞长成杂种植株的过程。
这个过程必须经过细胞分裂、________ 、_________ 几个阶段。
（4）请分析指出，利用蚊净香草驱蚊有什么优点？
____________________
例3：
20XX年11月6日，继我国首例皮肤细胞克隆牛“康康”之后，又一头以同样方法克隆的牛“双双”在山东省莱阳农学院诞生。
这两头克隆牛的降生，标志着我国体细胞克隆技术已达国际先进水平。
下图为克隆牛的培育过程，请据图回答：
（1）该克隆牛表现出的性状是__________牛的性状，基因型是___________，性别是___________。
（2）在培育克隆牛时，若将B牛换成基因型为Aa的雌牛，得到的克隆牛将是_______性。
用_________方法可测知这头克隆牛的基因型，其基因型是_________。
（3）获得克隆牛的繁殖方式是_________。
三.单倍体育种
原理：
染色体变异，组织培养
方法：
选择亲本→有性杂交→F1产生的花粉离体培养获得单倍体植株→诱导染色体加倍获得可育纯合子→选择所需要的类型。
优点：
明显缩短育种年限，加速育种进程。
缺点：
技术较复杂，需与杂交育种结合，多限于植物。
例4：
石板菜是一种名贵蔬菜，为雌雄异株，属于XY型性别决定，其雄株产量与质量都超过雌株。
请你从提高经济效益的角度考虑，提出两种方案繁殖推广。
四.多倍体育种
原理：
染色体数目变异（染色体加倍）
方法：
秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。
（1）同源多倍体育种，如：
（2）异源多倍体育种，如：
优点：
可培育出自然界中没有的新品种，且培育出的植物器官大，产量高，营养丰富。
缺点：
只适于植物，发育延迟，结实率低。
例5：
下图是我国育种专家鲍文奎培育异源八倍体小麦的过程。
其中：
（1）A、B、R均代表_________。
（2）
不育的原因是_______。
（3）如何从F1培育出可育的新品种？
_________________________
五.有性杂交育种
原理：
基因重组。
方法：
杂交→自交→选优
优点：
能根据人的预见把位于两个生物体上的优良性状集于一身。
缺点：
时间长，需及时发现优良性状。
例6：
现有3个番茄品种，A品种的基因型为AABBdd，B品种的基因型为AAbbDD，C品种的基因型为aaBBDD。
3对等位基因分别位于3对同源染色体上，并且分别控制叶形、花色和果形3对性状。
请回答：
（1）如何运用杂交育种方法利用以上3个品种获得基因型为aabbdd的植株？
（用文字简要描述获得过程即可）
（2）如果从播种到获得种子需要一年，获得基因型为aabbdd的植株最少需要多少年？
六.诱变育种
原理：
基因突变
方法：
辐射诱变，激光、化学物质诱变，太空（辐射、失重）诱发变异→选择育成新品种
优点：
能提高变异频率，加速育种过程，可大幅度改良某些性状；变异范围广。
缺点：
有利变异少，须大量处理材料；诱变的方向和性质不能控制。
改良数量性状效果较差。
例7：
我国运用返回式运载卫星搭载水稻种子，返回地面后种植，培育出的水稻穗长粒大，亩产达600kg，最高达750kg，蛋白质含量增加8%-20%，生长期平均缩短10天。
请回答：
（1）水稻产生这种变异的来源是_____＿＿＿＿＿，产生变异的原因是________。
（2）这种方法育种的优点有__________。
七、植物激素育种
原理：
适宜浓度的生长素可以促进果实的发育
方法：
在未受粉的雌蕊柱头上涂上一定浓度的生长素类似物溶液，子房就可以发育成无子果实。
优点：
由于生长素所起的作用是促进果实的发育，并不能导致植物的基因型的改变，所以该种变异类型是不遗传的。
缺点：
该种方法只适用于植物。
例8：
无子番茄的培育
八、有关育种注意的问题
1、育种的根本目的是培育具有优良性状（抗逆性好、品质优良、产量高）的新品种，以便更好地为人类服务。
2、选择育种方法要视具体育种目标要求、材料特点、技术水平和经济因素，进行综合考虑和科学决策：
①一般作物育种可选杂交育种和单倍体育种；
②为得到特殊性状可选择诱变育种（如航天育种）或多倍体育种；
③若要将特殊性状组合到一起，但又不能克服远缘杂交不亲和性，可考虑运用基因工程和细胞工程育种，如培育各种用于生物制药的工程菌。
3、从基因组成上看，育种目标基因型可能是：
①纯合体，便于制种、留种和推广；②杂交种，充分利用杂种优势。
九、有关育种问题的配套练习
1、以下为五种不同的育种方法示意图，请据图回答：
（1）图中A，D方向所示的途径表示 育种方式，A→B→C的途径表示
育种方式。
这两种育种方式都是从亲本杂交开始，这样做的目的是 ______________________________________________________________，比较两种育种方式，后者的优越性主要表现在 ___________________。
（2）B途径常用的方法为 。
（3）E途径获得的植物常用的方法是
（4）C，F过程最常用的药剂是。
使用方法是
（5）由G→J的过程中涉及到的生物技术有和。
（6）近年来，江苏农科院成功地将抗虫基因导入棉花细胞中，得到的棉花新品种对棉铃虫的毒杀效果高达80％以上，该项科技成果与上述过程相似。
但是科学家们预言，该“转基因抗虫棉”独立种植若干年以后，将会出现不抗虫的植株，其理由是。
2、麦品种是纯合体，生产上用种子繁殖，现要选育矮杆（aa）、抗病（BB）的小麦新品种；马铃薯品种是杂合体（有一对基因杂合即可称为杂合体），生产上通常用块茎繁殖，现要选育黄肉（Yy）、抗病（Rr）的马铃薯新品种。
请分别设计小麦品种间杂交育种程序，以及马铃薯品种间杂交育种程序。
要求用遗传图解表示并加以简要说明。
（写出包括亲本在内的前三代即可）。
3、兔子的黑毛（B）对白毛（b）为显性，短毛（E）对（e）为显性，这两对基因是独立遗传的。
现有纯合黑色短毛兔和白色长毛兔。
（1）请设计培育出稳定遗传的黑色长毛兔的育种方案（简要程序）。
第一步：
；
第二步：
；
第三步：
。
（2）在F2中黑色长毛兔的基因型有种，其纯合子占黑色长毛兔总数的，其杂合子占F2总数的。
（3）上述遗传遵循定律。
4、下图表示某种农作物①和②两个品种分别培育出④、⑤、⑥3个品种的过程。
根据上述过程，回答下列问题：
（1）用①和②培育⑤所采用的方法I和II分别称_______________和____________，其培育出⑤所依据的原理是________________
_________。
（2）由③培育出④的常用方法III是_______________，其培育中首先要应用细胞工程中的_____________技术，由④育成⑤品种的方法V称_____________，其优点是____________________________________。
（3）由③培育出⑥的常用方法IV是_________________，其形成的⑥称________。
5请分析下列两个实验：
①用适当浓度的的生长素溶液处理未受粉的番茄花蕾，子房发育成无子番茄。
②用四倍体西瓜与二倍体西瓜杂交，获得三倍体西瓜植株，其雌蕊授以二倍体西瓜的花粉，子房发育成无子西瓜。
试问：
（1）番茄的无子性状能否遗传？
__________；若取这番茄植株的枝条扦插，长成的植株所结果实中是否有种子？
_____。
为什么？
_____________________________________
（2）三倍体西瓜无性繁殖后，无子性状是否遗传？
______；若取这植株的枝条扦插，长成的植株的子房壁细胞含有______个染色体组。
为什么？
_________________________________________________________________
6.以下各图分别表示几种不同的育种方法。
请据图回答：
（1）A图所示过程是一种克隆动物的新技术，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′，在指导蛋白质合成时，③处的氨基酸由物种
P的 改变成了 。
（缬氨酸GUC；谷氨酰胺CAG；天门冬氨酸GAC）
（3）C图所示的育种方法叫 ，该方法最常用的做法是在1处 。
（4）D图所表示的育种方法叫 ，若要在F2中选出最符合生产要求的新品种，最简便的是 。
（5）E图中过程2常用的方法是 ，与D方法相比，E方法的突出优点是
。
7.已知水稻抗病（R）对感病（r）为显性，有芒（B）对无芒（b）为显
性，两对基因自由组合，体细胞染色体数为24条。
现用单倍体育种方法选育抗病、有芒水稻新品种。
（1）诱导单倍体所用的花药，应取自基因型为的植株。
（2）为获得上述植株，应采用基因型为和的两亲本进行杂交。
（3）在培养过程中，单倍体有一部分能自然加倍成为二倍体植株，该二倍体植株花粉表现（可育或不育），结实性为（结实或不结实），体细胞染色体数为。
（4）在培养过程中，一部分花药壁细胞能发育成为植株，该植株的花粉表现______（可育或不育），结实性为（结实或不结实）。
体细胞染色体数为。
（5）自然加倍植株和花药壁植株中都存在抗病、有芒的表现型。
为获得稳定遗传的抗病、有芒新品种，本实验应选以上两种植株中的植株，因为自然加倍植株花药壁植株。
（6）鉴别上述自然加倍植株与花药壁植株的方法是__________________。
8.大豆是两性花植物。
下面是大豆某些性状的遗传实验：
（1）大豆子叶颜色（BB表现深绿；Bb表现浅绿；bb呈黄色，幼苗阶段死亡）和花叶病的抗性（由R、r基因控制）遗传的实验结果如下表：
组合
母本
父本
F1的表现型及植株数
一
子叶深绿不抗病
子叶浅绿抗病
子叶深绿抗病220株；子叶浅绿抗病217株
二
子叶深绿不抗病
子叶浅绿抗病
子叶深绿抗病110株；子叶深绿不抗病109株；
子叶浅绿抗病108株；子叶浅绿不抗病113株
①组合一中父本的基因型是_____________，组合二中父本的基因型是_______________。
②用表中F1的子叶浅绿抗病植株自交，在F2的成熟植株中，表现型的种类有____________________________________________________，其比例为_____________。
③用子叶深绿与子叶浅绿植株杂交得F1，F1随机交配得到的F2成熟群体中，B基因的基因频率为________________。
④将表中F1的子叶浅绿抗病植株的花粉培养成单倍体植株，再将这些植株的叶肉细胞制成不同的原生质体。
如要得到子叶深绿抗病植株，需要用_________________基因型的原生质体进行融合。
⑤请选用表中植物材料设计一个杂交育种方案，要求在最短的时间内选育出纯合的子叶深绿抗病大豆材料。
（2）有人试图利用细菌的抗病毒基因对不抗病大豆进行遗传改良，以获得抗病大豆品种。
①构建含外源抗病毒基因的重组DNA分子时，使用的酶有______________________。
②判断转基因大豆遗传改良成功的标准是__________________________________，具体的检测方法_______________________________________________________________。
（3）有人发现了一种受细胞质基因控制的大豆芽黄突变体（其幼苗叶片明显黄化，长大后与正常绿色植株无差异）。
请你以该芽黄突变体和正常绿色植株为材料，用杂交实验的方法，验证芽黄性状属于细胞质遗传。
（要求：
用遗传图解表示）
9.为了快速培育抗某种除草剂的水稻，育种工作者综合应用了多种培育种方法，过程如下。
请回答问题。
（1）从对该种除草剂敏感的二倍水稻植株上取花药离体培养，诱导成幼苗。
（2）用射线照射上述幼苗，目的是；然后用该除草剂喷洒其幼叶，结果大部分叶片变黄，仅有个别幼叶的小片组织保持绿色，表明这部分组织具有。
（3）取该部分绿色组织再进行组织培养，诱导植株再生后，用秋水仙素处理幼苗，使染色体，获得纯合，移栽到大田后，在苗期喷洒该除草剂鉴定其抗性。
（4）对抗性的遗传基础做一步研究，可以选用抗性植株与杂交，如果，表明抗性是隐性性状。
自交，若的性状分离比为15（敏感）：
1（抗性），初步推测。
10.填空回答下列问题：
（1）水稻杂交育种是通过品种间杂交，创造新变异类型而选育新品种的方法。
其特点是将两个纯合亲本的______通过杂交集中在一起，再经过选择和培育获得新品种。
（2）若这两个杂交亲本各具有期望的优点，则杂交后，F1自交能产生多种非亲本类型，其它原因是F1在______形成配子过程中，位于______基因通过自由组合，或者位于______基因通过非姐妹染色单体交换进行重新组合。
（3）假设杂交涉及到n对相对性状，每对相对性状各受一对等位基因控制，彼此间各自独立遗传。
在完全显性的情况下，从理论上讲，F2表现型共有______种，其中纯合基因型共有______种，杂合基因共有______种。
（4）从F2代起，一般还要进行多代自交和选择。
自交的目的是_____；选择的作用是______。
参考答案
例1答案：
（1）草鱼生长激素基因
（2）同源染色体联会发生紊乱
（3）能够打破种属的限制；可以定向改变生物的遗传性状，最大限度地满足人类的愿望。
例2答案：
（1）原生质体；纤维素
（2）原生质体（3）细胞分化；器官形成（4）对环境无污染
例３答案：
（1）B,Aa，雄性
（2）雌，测交Aa（3）无性生殖
例４答案：
方案1：
运用植物组织培养的方法，过程如下图：
方案2：
运用单倍体育种方法：
例5答案：
（1）染色体组
（2）减数分裂时染色体不能联会，无法形成正常的配子（3）将F1萌发的种子或幼苗用秋水仙素处理，使染色体加倍。
例6答案：
（1）A和B杂交得到杂交一代，杂交一代再与C杂交，得到杂交二代，杂交二代自交，即可得到基因型为aabbdd的种子，该种子可长成aabbdd植株
（2）4年
例7答案：
（1）基因突变；各种宇宙射线和失重的作用，使基因的分子结构发生改变。
（2）能提高变异频率，加速育种进程，并能大幅度改良某些性状。
1．
（1）杂交单倍体两个亲本控制的优良性状的基因集中到F1中，再从F1→F2的过程中发生基因（性状）重组，培育出符合育种目标的优良品种 明显缩短育种年限
（2）花药离体培养（3）人工诱导基因突变（人工诱变）（4）秋水仙素用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗（5）基因工程（DNA拼接技术或DNA重组技术或转基因技术）植物组织培养技术（6）G→J，抗虫棉在繁殖后代的过程中，抗虫基因会产生不定向变异，从而可能产生不抗虫植株。
2小麦
↓
第一代 AABB × aabb亲本杂交
第二代 AaBb种植F1代自交
↓自交
第三代 A＿B＿，A＿bb，aaB＿，aabb
种植F2种子得植株，选矮
杆、抗病（aaB_），继续自交、不断选优，期望获得纯合体。
马铃薯
↓
↓
第一代 yyRr× Yyrr亲本杂交
第
二代 YyRr，yyRr，Yyrr，yyrr种植，选黄肉、抗病（YyRr）
第三代YyRr用块茎繁殖
3⑴让黑色短毛兔（BBEE）和白色长毛兔（bbee）杂交得到F1；让F1中雌雄个体交配得到F2，从F2中选出黑色长毛兔（B ee）;让选出的黑色长毛兔与白色短毛兔测交,若不发生性状分离,则该兔为纯合子,否则为杂合子
⑵21/31/8⑶基因分离和基因自由组合
4
（1）杂交，自交，基因重组
（2）花药离体培养；组织培养；用秋水仙素处理单倍体幼苗；可获得纯合子（3）用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗；四倍体
5
（1）不能。
扦插长成的植株具有原植株的遗传特征，所结果实仍有种子。
（2）能，3,经无性繁殖如组织培养、扦插、嫁接、压条等方式长成的植株仍是三倍体，无籽性状仍能遗传；由此长成的植株的子房壁细胞含三个染色体组。
6
（1）甲
（2）天门冬氨酸缬氨酸（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个体，让其连续多代自交，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
7、
（1）RrBb
（2）RRbb和rrBB （3）可育，结实，24条
（4）可育，结实，24条 （5）自然
加倍，基因型纯合，基因型杂合
（6）将植株分别自交，子代性状表现一致的是自然加倍植株，子代性状分离的是花药壁植株。
8.
（1）①BbRRBbRr
②子叶深绿抗病∶子叶深绿不抗病∶子叶浅绿抗病∶子叶浅绿不抗病3∶1∶6∶2
③80％④BR与BR、BR与Br⑤用组合一的父本植株自交，在子代中选出子叶深绿类型即为纯合的子叶深绿抗病大豆材料。
（2）①限制性内切酶和DNA连接酶
②培育的植株具有病毒抗体用病毒分别感染转基因大豆植株和不抗病植株，观察比较植株的抗病性（3）
9.
（1）单倍体
（2）诱发基因突变抗该除草剂的能力（3）加倍二倍体
（4）（纯合）敏感型植株都是敏感型该抗性植株中有两个基因发生了突变
10
（1）优良性状（或优良基因）
（2）减数分裂非同源染色体上的非等位同源染色体上的非等位（3）2n2n3n－2n
（4）获得基因型纯合的个体保留所需的类型
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