1、第6章从杂交育种到基因工程课标要求核心素养命题趋势1.理解生物变异在育 种上应用的事例2.关注转基因生物和转基因食品的安全性1.生命观念：通过对生物变异类型的理解，应用到生产实践，培养理论与实践结合的能力2.科学思维：通过归纳总结各种育种方法的异同点，培养利用逻辑思维分析问题的能力3.科学探究：通过对各种育种原理和过程的分析，培养创新探究技能4.社会责任：通过对育种方法的不断探究，以提高作物品质质量为目的，增强社会责任感主要以选择题的形式考查各育种技术在实际生产、生活中的应用及相关原理。以与人类生产生活相关的社会热点问题及科技新成果为背景，综合考查遗传定律、基因表达、变异、育种等问题考情分析思
2、维网络第1、2节杂交育种与诱变育种、基因工程及其应用考点一1.杂交育种杂交育种与诱变育种考点梳理(1)原理：_。(2)过程培育杂合子品种在农业生产上，可以将杂种一代作为种子直接利用，如水稻、玉米等。其特点是利用杂种优势，品种高产、抗性强，但种子只能种一年。培育基本步骤如下：选取符合要求的纯种双亲杂交()F1(即所需品种)。基因重组培育隐性纯合子品种选取符合要求的双亲杂交()F1型符合要求的个体种植并推广。培育显性纯合子品种a.植物：选取双亲杂交()F1F2 选出表现F2选出表现型符合要求的个体F3选出稳定遗传的个体推广种植。b.动物：选择具有不同优良性状的亲本杂交，获得 F1F1雌雄个体交配获
3、得 F2鉴别、选择需要的类型与隐性类型测交，选择后代不发生性状分离的 F2 个体。优点长(3)优点：操作简便，可以把多个品种的_集中在一起。(4)缺点：获得新品种的周期_。2.诱变育种基因突变基因突变(1)概念：利用物理因素或化学因素来处理生物，使生物发生_，从而获得优良变异类型的育种方法。(2)原理：_。(3)方法：选择生物物理、化学方法诱变选择培育。(4)过程(5)优点可以提高突变率，在较短时间内获得更多的优良变异类型。大幅度地改良某些性状。(6)缺点：有利变异个体往往不多，需要处理大量材料。易错诊断1.抗虫小麦与矮秆小麦杂交，通过基因重组可获得抗虫矮秆小麦。()答案：2.抗病植株连续自交
4、若干代，纯合抗病植株的比例逐代降低。()答案：3.诱变育种和杂交育种均可形成新基因。()答案：4.利用高产、感病小麦与高产、晚熟小麦品种间杂交筛选)可获得高产、抗病小麦的品种。(答案：基础测评1.育种专家用高秆抗锈病水稻与矮秆不抗锈病水稻杂交，)培育出了矮秆抗锈病水稻，这种水稻出现的原因是(A.基因突变B.基因重组C.染色体变异D.环境条件的改变答案：B2.诱变育种能使植物体产生更多的突变个体，生物细胞对辐射、化学诱变剂敏感的时期是细胞分裂的()B.前期D.末期A.间期C.后期答案：A考点二1.单倍体育种单倍体育种与多倍体育种考点梳理(1)原理：_。花药离体培养(2)常用方法：_。缩短(3)优
5、点：明显_育种年限。(4)缺点：技术复杂，需要与杂交育种配合。(5)单倍体育种的基本步骤染色体变异(6)实例：用高秆抗病(DDTT)和矮秆不抗病(ddtt)小麦品种，培育矮秆抗病小麦的过程，如下图：2.多倍体育种(1)原理(2)常用方法：用_或低温处理。秋水仙素(3)优点：器官_，营养成分含量高，产量增加。(4)缺点：适用于植物，动物难以开展；多倍体植物生长周期延长，结实率降低。大萌发的种子或幼苗(5)处理材料：_。(6)实例：三倍体无子西瓜的培育用秋水仙素处理幼苗后，分生组织分裂产生的茎、叶、花染色体数目加倍，而未经处理部分(如根部细胞)的染色体数不变。三倍体西瓜无子的原因：三倍体西瓜植株在
6、减数分裂过程中，由于染色体联会紊乱，不能产生正常配子。有关育种的 4 点易错(1)诱变育种与杂交育种相比，前者能产生新基因，创造变异新类型，后者只是实现原有基因的重新组合。(2)育种中“最简便”与“最快速”的差异。“最简便”着重于技术含量应为“易操作”，如杂交育种，虽然年限长，但农民自己可简单操作。“最快速”未必简便，如单倍体育种可明显缩短育种年限，但其技术含量却较高。(3)“单倍体育种”“花药离体培养”。单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理等过程；花药离体培养只是单倍体育种的一个操作步骤。(4)单倍体育种和多倍体育种都需用秋水仙素处理，前者操作对象是幼苗期的单倍体植株；后者操作对象为萌发
7、期的种子或幼苗期的正常植株。易错诊断1.花药离体培养可获得抗锈病高产小麦新品种。()答案：2.在多倍体育种中，一般用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。()答案：3.在单倍体育种中，一般先筛选 F1 花粉类型再分别进行花)药离体培养获得单倍体。(答案：基础测评1.下列技术中不能获得抗锈病高产小麦新品种的是()B.细胞融合D.转基因A.诱变育种C.花药离体培养答案：C2.育种的方法有杂交育种、单倍体育种、诱变育种、多倍体育种、基因工程育种等，下面关于这五种育种的说法中，正确的是()A.涉及的原理有：基因突变、基因重组、染色体变异B.都不可能产生定向的可遗传变异C.都在细胞水平上进行操作D.都不能通过产
8、生新基因从而产生新性状答案：A考点三基因工程育种考点梳理1.基因工程：又叫基因拼接技术或_技术，即按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，_生物的遗传性状。DNA 重组定向地改造2.原理：不同生物间的_。3.工具基因重组限制性核酸内切酶(1)基因的“剪刀”：_。(2)基因的“针线”：_。DNA 连接酶(3)运载体：_、噬菌体、动植物病毒等。质粒4.步骤：_目的基因与运载体结合将目的基因导入_目的基因的_。5.应用提取目的基因受体细胞检测与鉴定抗虫棉大肠杆菌细菌别名基因拼接技术或 DNA 重组技术操作环境生物体体外操作对象基因操作水平DNA 分子水
9、平基本过程剪切、拼接、导入、表达结果定向改造生物的遗传性状，获得人类需要的基因产物基因工程概念的理解方法原理常用方法优点缺点代表实例杂交育种基因重组 选 育 纯种：杂交自交选种 选 育 杂种：杂交杂交种使不同个体 优 良 性 状集中到一个个体上操作简便育种时间较长局限于亲缘关系较近的个体矮秆抗病小麦诱变育种基因突变辐射诱变、激光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盲目性，有利变异少，需处理大量实验材料高 产 青 霉菌株6.各种育种方法的比较方法原理常用方法优点缺点代表实例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 含量所得品种发育迟缓，结实率
10、低；在动物中无法开展无 子 西瓜、八倍体小黑麦单倍体育种染色体变异花药离体培养后，再用秋水仙素处理 明 显 缩 短育种年限 子 代 均 为纯合子技术复杂，需要与杂交育种配合“京花 1号”小麦(续表)方法原理常用方法优点缺点代表实例基因工程育种基因重组将一种生物的特定基因转移到另一种生物细胞中打破物种界限，能定向改造生物的遗传性状技术复杂，生态安全问题较多转基因抗虫棉(续表)育种方法图解图解中各字母表示的处理方法：A 表示杂交，D 表示自交，B 表示花药离体培养，C 表示秋水仙素处理，E 表示诱变处理，F 表示秋水仙素处理，G 表示转基因技术，H 表示脱分化，I 表示再分化，J 表示包裹人工种皮
11、。这是识别各种育种方法的主要依据。易错诊断1.能将多个优良性状集中到同一生物个体上，但耗时较长的是诱变育种。()答案：2.多害少利、能产生新基因、创造生物新类型的是单倍体育种。()答案：)3.最具预见性的育种技术是多倍体育种。(答案：基础测评1.下列关于育种方式的叙述，错误的是()A.诱变育种可产生新基因，大幅提高有利变异的比例B.杂交育种的育种周期长，可以获得稳定遗传的个体C.多倍体育种能得到营养物质含量高的品种D.单倍体育种明显缩短育种年限，可迅速获得纯合品系答案：A2.下列有关几种常见育种方法的叙述，错误的是()A.在杂交育种中，一般从 F2 开始选种，因为从 F2 开始发生性状分离B.
12、在多倍体育种中，一般用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗C.在单倍体育种中，一般先筛选 F1 花粉类型再分别进行花药离体培养获得单倍体D.在诱变育种中，最初获得的显性优良性状个体一般是杂合子答案：C考向 1 各种生物育种方法的比较典例 1下图表示的是培育三倍体无子西瓜的两种方法，若图 1、图 2 中二倍体西瓜植株的基因型均为 Aa，下列说法正确的是()图 1图 2A.按照染色体组数目划分，图 2 中会出现 4 种染色体组数目不同的细胞B.图 2 中获得的三倍体西瓜植株中有两种基因型C.图 1a 过程常用的试剂是秋水仙素D.图 1 中获得的三倍体西瓜中 AAa 个体占 1/2解析图 2 中二倍体植株正
13、常体细胞中有 2 个染色体组，处于有丝分裂后期的体细胞中有 4 个染色体组，二倍体植株产生的配子中有 1 个染色体组。四倍体植株内处于有丝分裂后期的体细胞中含 8 个染色体组。三倍体植株正常体细胞中含 3 个染色体组，而处于有丝分裂后期的细胞中含 6 个染色体组，故按照染色体组数目划分共有 6 种细胞，A 错误。图 2 中四倍体植株的基因型为 AAaa，产生的配子有三种：AA、Aa、aa，二倍体植株的基因型为 Aa，产生的配子有 A、a 两种，故产生的三倍体西瓜植株的基因型有 AAA、AAa、Aaa、aaa 四种，B 错误。图 1 中 a 过程为植物细胞杂交过程，常用的试剂是聚乙二醇，C 错误
14、。由于二倍体植株的基因型为 Aa，其产生的花粉有A 和 a 两种，并且各占 1/2，因此图 1 中获得三倍体西瓜植株的基因型有两种：AAa、Aaa，数目各占 1/2，D 正确。答案D根据育种流程图来辨别育种方式(1)杂交育种：涉及亲本的杂交和子代的自交。(2)诱变育种：涉及诱变因子，产生的子代中会出现新的基因，但基因的总数不变。(3)单倍体育种：常用方法为花药离体培养，然后人工诱导染色体加倍，形成纯合子。(4)多倍体育种：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。(5)基因工程育种：与原有生物相比，出现了新的基因。考向预测1.下图为某二倍体植物单倍体育种过程，下列叙述正确的是()A.中发生了染色体数目变
15、异B.一般采用花药离体培养的方法C.中秋水仙素抑制着丝点分裂D.中选择的植株中 1/4 为纯合子答案：B2.(2019 年湖南四校联考)下列有关几种常见育种方法的叙述，错误的是()A.在杂交育种中，一般从 F2 开始选种，因为从 F2 开始发生性状分离B.在多倍体育种中，一般用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗C.在单倍体育种中，一般先筛选 F1 花粉类型再分别进行花药离体培养获得单倍体D.在诱变育种中，最初获得的显性优良性状个体一般是杂合子解析：通过杂交将控制优良性状的基因集中到 F1 中，F1 自交，F2 会出现性状分离，因此可从 F2 开始筛选出人们需要的新品种，A 正确；在多倍体育种中，用秋
16、水仙素处理萌发的种子或幼苗，秋水仙素能抑制纺锤体形成，从而使子代染色体不能平分到两极，细胞中的染色体数目加倍，B 正确；在单倍体育种中，一般不对花粉进行筛选，而是直接对全部花药离体培养获得单倍体，C 错误；在诱变育种中，通常只是一条染色体上的基因发生突变，最初获得的显性优良性状个体一般是杂合子，D 正确。答案：C3.(2019 年安徽六校联考)科学家用纯种的高秆(D)抗锈病(T)小麦与矮秆(d)易染锈病(t)小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种，方法如图。下列叙述正确的是()A.过程甲产生的 F1 有四种表现型B.该育种方法选育的优良品种不可育C.过程乙没有涉及花药离体培养D.该育种方法可以明显缩短育
17、种年限答案：D4.(2019 年广东深圳诊断)下面列举了四种育种方法，下列有关叙述错误的是()A.第种方法一般从 F2 开始选种，因为从 F2 开始出现新的性状组合B.在第种方法中，若 F1 中 n 对等位基因独立遗传，则单倍体幼苗有 3n 种类型C.第种育种方法的作用机理是秋水仙素抑制纺锤体形成D.第种方法中卫星搭载的种子应当选用萌发的种子或幼苗解析：是杂交育种，其原理是基因重组，F2 因性状分离出现重组性状，所以一般从 F2 开始选种，A 正确；是单倍体育种，若 F1 中 n 对等位基因独立遗传，非等位基因之间将遵循基因自由组合定律，F1 产生的配子有 2n 种，单倍体幼苗有 2n种类型，
18、B 错误；是多倍体育种，秋水仙素的作用是抑制纺锤体的形成，使细胞不能正常分裂，从而使细胞中染色体数加倍，C 正确；萌发的种子或幼苗因细胞分裂旺盛，容易诱导基因突变，可作为诱变育种的材料，D 正确。答案：B考向 2 育种方式的选择典例 2下列关于生物变异和育种的叙述，正确的是()A.花药离体培养获得单倍体植株的过程中会发生基因重组B.通过杂交育种能将不同品种生物的优良性状集中在一起C.染色体上部分基因增加而引起性状的改变，属于基因突变D.人工诱变育种能改变基因结构，且能明显缩短育种年限解析减数分裂过程中会发生基因重组，花粉是经过减数分裂后形成的雄配子，经花药离体培养法获得单倍体植株的过程中不会发
19、生基因重组，A 错误；杂交育种能将不同品种生物的优良性状集中在一起，B 正确；染色体上部分基因增加而引起性状的改变，属于染色体结构变异，C 错误；单倍体育种能明显的缩短育种年限，而诱变育种的原理是基因突变，基因突变具有不定向性和低频性，D 错误。答案B育种目的育种方法集中双亲的不同优良性状杂交育种(耗时长，但简便易行)；单倍体育种(明显缩短育种年限，但技术复杂)大幅度改良某一品种，使之出现前所未有的新性状诱变育种(可提高变异频率，期望获得理想性状)对原有品种实施“定向”改造基因工程育种要求快速育种单倍体育种、植物组织培养据不同育种目标选择不同育种方案育种目的育种方法对原品种性状进行“增大”或“
20、加强”，提高营养物质含量多倍体育种突破种间界限基因工程育种、植物体细胞杂交(续表)考向预测5.(2019 年山东威海模拟)利用基因型为 Aa 的二倍体植株培育三倍体幼苗，其途径如图所示。下列叙述正确的是()A.过程需要秋水仙素处理，并在有丝分裂后期发挥作用B.过程为单倍体育种，能明显缩短育种期限C.两条育种途径依据的生物学原理都主要是基因突变和染色体变异D.两条育种途径中，只有通过途径一才能获得基因型为AAA 的三倍体幼苗解析：是人工诱导染色体数目加倍过程，该过程需要秋水仙素处理，而秋水仙素的作用原理是抑制纺锤体的形成，因此其在有丝分裂前期发挥作用，A 错误；过程是花药离体培养，属于单倍体育种
21、的步骤之一，B 错误；图中途径一为多倍体育种，途径二为植物体细胞杂交育种，两条育种途径的原理都是染色体变异，C 错误；途径一得到的三倍体的基因型为AAA、AAa、Aaa 或 aaa，途径二得到的三倍体的基因型为AAa或 Aaa，D 正确。答案：D6.(2020 年新课标卷)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_。已知普通小麦是杂种
22、二染色体加倍形成的多倍体，普通小麦体细胞中有_条染色体。一般来说，与二倍体相比，多倍体的优点是_(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_(答出 1 点即可)。(3)现有甲、乙两个普通小麦品种(纯合体)，甲的表现型是抗病易倒伏，乙的表现型是易感病抗倒伏。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。_。解析：(1)杂种一是一粒小麦和斯氏麦草杂交的产物，细胞内含有一粒小麦和斯氏麦草各一个染色体组，所以细胞内不含同源染色体，不能进行正常的减数分裂，因此高度不育；普通小麦含有 6 个染色体组，每个染色体组有 7 条染色体，所
23、以体细胞有 42 条染色体；多倍体植株通常茎秆粗壮，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都有所增加。(2)人工诱导植物细胞染色体加倍可以采用秋水仙素处理。(3)为获得稳定遗传的抗病抗倒伏的小麦，可以利用杂交育种，设计思路如下：将甲和乙两品种杂交获得 F1，将 F1 植株进行自交，选取 F2 中既抗病又抗倒伏的、且自交后代不发生性状分离的植株，即为稳定遗传的抗病又抗倒伏的植株。答案：(1)无同源染色体，不能进行正常的减数分裂42营养物质含量高、茎秆粗壮(2)秋水仙素处理(3)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考向 3 生
24、物育种过程的分析及应用典例 3粮食问题是当今举世瞩目的迫切问题之一。改善农作物的遗传性状、提高粮食产量是科学工作者不断努力的目标，下图是遗传育种的一些途径。下列有关分析，错误的是()A.若要 在较短 时间内获 得图示新品种小麦，可 选图 中EFG 的育种方法B.HI、JK 都必须用到与 G 过程相同的技术操作C.F1F2 的育种原理是基因重组D.图中的遗传育种途径，AB 所表示的方法具有典型的不定向性解析单倍体育种最大的优点是能缩短育种年限，较短时间得到新品种纯合子，A 正确；JK 涉及多倍体育种，需要用秋水仙素诱导染色体数目加倍；HI 是植物体细胞杂交，不需要用秋水仙素诱导染色体数目加倍，B
25、 错误；F1F2 是杂交育种，原理是基因重组，C 正确；AB 是诱变育种，原理是基因突变，具有不定向性，D 正确。答案B考向预测7.(2019 年山西四校联考)野生猕猴桃是一种多年生富含维生素 C 的二倍体(2n58)小野果。下图是某科研小组以大量的野生猕猴桃种子(aa)为实验材料培育抗虫猕猴桃无籽新品种的过程，分析正确的是()A.该培育过程中不可使用花药离体培养B.过程必须使用秋水仙素C.的亲本不是同一物种D.过程得到的个体是四倍体解析：图中过程中可用花药离体培养，再诱导染色体加倍获得基因型为 AA 的个体，A 错误；秋水仙素或低温诱导均可导致染色体数加倍，B 错误；的亲本中，AA 为二倍体
26、，AAAA 为四倍体，不是同一物种，C 正确；过程为利用 DNA重组技术导入抗虫基因，获得的仍是三倍体，D 错误。答案：C8.(2020 年河北石家庄高三下学期质量检测)普通小麦 6n42，记为 42E；长穗偃麦草 2n14，记为 14M，长穗偃麦草中某条染色体含有抗虫基因。下图为普通小麦与长穗偃麦草杂交选育抗虫小麦新品种的过程。据图分析，下列正确的是()A.普通小麦与长穗偃麦草不存在生殖隔离，杂交产生的 F1为四倍体B.过程目前效果较好的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗C.丙中来自长穗偃麦草的染色体数目为 3M 或 4MD.过程利用辐射诱发染色体发生易位后即可得到戊解析：普通小麦与长穗偃
27、麦草杂交产生的后代 F1 不育，存在生殖隔离，不是同一个物种，A 错误；F1 不含同源染色体，不可育，因此过程目前效果较好的方法是用秋水仙素处理幼苗，不能处理萌发的种子，B 错误；分析题图可知，乙中来自长穗偃麦草的染色体组是一个，因此乙中长穗偃麦草的染色体不能联会，产生的配子的染色体数目是 2107M，因此丙中来自长穗偃麦草的染色体数目为 07M，C 错误；过程利用辐射诱发染色体发生易位后可得到戊，D 正确。答案：D9.下图表示培育小麦的几种育种方式，纯种高秆抗锈病植株基因型为 DDRR，纯种矮秆不抗锈病植株基因型为 ddrr，两对基因分别位于两对同源染色体上。据图回答下列问题：(1)图中植株
28、 A 培育的方法是_，将亲本杂交的目的是_。自交的目的是_。(2)植株 B 的培育运用的原理是_。(3)植株 C 需要染色体加倍的原因是_，诱导染色体加倍的最常用的方法是_。(4)植株 E 培育方法的原理是_，该育种方法和基因工程育种一样，都可以_。解析：(1)植株 A 的培育方法是杂交育种，第一步需要杂交，将相关的基因集中到 F1 上，但 F1 未表现出所需性状，自交的目的就是通过基因重组，在 F2 中出现所需性状(矮秆抗病)植株。(2)植株 B 的培育方法是诱变育种，其原理是基因突变。(3)植株C 是单倍体，由于细胞中的染色体组为一个，所以不能正常进行减数分裂，个体不可育，为了使单倍体获得可育性，用秋水仙素处理单倍体幼苗，抑制了纺锤体的形成，从而导致染色体数目加倍。(4)从题图中可以看出，植株 E 的培育方法是利用了细胞工程中的植物体细胞杂交技术，其原理是染色体数目变异。该育种方法和基因工程育种一样，都可以克服远缘杂交不亲和的障碍。答案：(1)杂交育种将位于两个亲本中的矮秆基因和抗病基因集中到 F1 上通过基因重组使 F2 中出现矮秆抗病植株(2)基因突变(3)植株 C 体细胞中只有一个染色体组，不能进行减数分裂产生配子(不可育)利用秋水仙素处理幼苗 C(4)染色体数目变异克服远缘杂交不亲和的障碍