1、学海导航高考总复习（第1轮）生物 专题四 第4讲 从杂交育种到 基因工程 必 修 2高考有我，前程无忧 考点1 杂交育种(1)概念：将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过 和 ，获得新品种的方法。(2)过程：选择具有不同优良性状的亲本 获得F1F1 获得F2鉴别、选择需要的类型优良品种。(3)原理：通过 产生新的基因型，从而产生新的优良性状。(4)优点：可以将两个或多个 集中在一起。(5)缺点：不会创造新基因，且杂交后代会出现性状分离，育种过程 ，过程复杂。试梳理 选择 培育 杂交 自交 基因重组 优良性状 缓慢 考点2 诱变育种(1)概念：利用物理因素或化学因素来处理生物，使生
2、物发生 ，从而获得优良变异类型的育种方法。(2)过程：选择生物诱发基因突变选择 培育。(3)诱变原理：。(4)诱变因素：X射线、紫外线、射线等。：亚硝酸、硫酸二乙酯等。(5)优点：可以在较 时间内获得更多的优良性状。(6)缺点：因为基因突变具有 性且 突变很少，所以诱变育种具有一定盲目性，所以利用理化因素处理生物提高突变率，且需要处理 的生物材料，再进行选择培育。基因突变 理想类型 基因突变 物理因素 化学因素 短 不定向 有利的 大量 考点3 基因工程(1)概念：基因工程，又叫作 或DNA重组技术。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，然后放到另一种生物的细胞里，改造生
3、物的遗传性状。(2)操作的基本步骤：提取目的基因目的基因与运载体结合将目的基因导入 目的基因的 。基因拼接技术 加以修饰改造 定向地 受体细胞 检测与鉴定(1)作物育种中最简捷的方法是杂交育种和单倍体育种()(2)采用克隆的方法培育作物品种能保持亲本的优良性状()(3)体细胞中染色体组数为奇数的作物品种都是经花药离体培养得来的()(4)未经受精的卵细胞发育成的植物，一定是单倍体()(5)四倍体水稻与二倍体水稻杂交，可得到三倍体水稻，稻穗、米粒变小()(6)单倍体育种是为了获得单倍体新品种()答案：（1）（2）（3）（4）（5）（6）查能力(7)六倍体小麦通过花药离体培养培育成的个体是三倍体()
4、(8)杂交育种与转基因育种依据的遗传学原理是基因重组；诱变育种依据的原理是基因突变；单倍体育种与多倍体育种依据的原理是染色体变异()(9)杂交育种一定需要较长的时间()(10)袁隆平培育的高产、抗逆性强的杂交水稻是基因突变的结果()(11)若要培育隐性性状的植物个体，可用自交或杂交，出现该性状即可()答案：（7）（8）（9)(10)(11)考点1 杂交育种 例1(2016临沂质检)袁隆平一直致力于杂交水稻的研究，极大地提高了水稻的产量，缓解了世界粮食短缺的现状，被提名为2014年诺贝尔和平奖的候选人。关于杂交育种的叙述正确的是A杂交水稻利用了不同亲本染色体重组的原理B杂交能将不同物种的优良性状
5、集中到一个个体中C杂交后代表现出优良性状就成为优良品种D该育种方法也可以用于家禽、家畜的育种解析：本题考查了杂交育种的相关知识，要求考生识记杂交育种的适用范围、原理、优点等基础知识，明确杂交育种适用于进行有性生殖的生物，能将同一物种不同个体的优良性状集中到一个个体中。杂交水稻利用了不同亲本基因重组的原理，A错误；不同物种之间存在生殖隔离，因此杂交能将同一物种不同个体的优良性状集中到一个个体中，B错误；表现出优良性状的杂交后代不一定就是优良品种，如显性杂合子，其自交后代会发生性状分离，同时表现型是基因型和环境因素共同作用的结果，C错误；杂交育种适用于进行有性生殖的生物，因此该育种方法也可以用于家
6、禽、家畜的育种，D正确。答案：D提升一：单倍体育种与杂交育种的关系 提升二：针对不同目的的杂交育种流程(1)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使用，如水稻、玉米等。其特点是可以利用杂种优势，获得的品种高产、抗性强，但种子只能种一年。培育的基本步骤如下：选取符合要求的纯种双亲杂交()F1(即为所需品种)。(2)培育隐性纯合子品种：选取双亲杂交()F1 F2选出表现型符合要求的个体种植并推广。(3)培育显性纯合子品种：选取双亲杂交()F1 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。(1)杂交育种不一定需要连续自交。若选育显性优良纯种，则需要连续自交筛选直至性
7、状不再发生分离；若选育隐性优良纯种，则只要在子二代中出现该性状个体即可。(2)植物杂交育种中纯合子的获得一般通过逐代自交的方法；而动物杂交育种中纯合子的获得一般通过双亲杂交获得F1，F1雌雄个体间交配，选F2与异性隐性纯合子测交的方法。(3)以培育一对相对性状的显性纯合子为例，亲本Aa在逐代自交过程中将隐性纯合子去掉，自交n代后显性个体中纯合子(AA)所占比例为变式1(2016西城区模拟)为获得优良性状的纯合子，将基因型为Aa的小麦逐代自交，且逐代淘汰aa，下列说法不正确的是()A该育种方式与单倍体育种相比所需育种年限长B此过程中F1出现aa个体的基础是等位基因分离C育种过程中若不发生突变，则
8、该种群没有进化D可通过单倍体育种方式得到100%的纯合品种解析：自交可以提高纯合子的比例，但要获得纯合的显性个体，需要多年。F1中出现aa个体是由于基因型为Aa的亲本减数分裂过程中等位基因分离，产生了A、a两种配子。育种过程中逐代淘汰aa，导致a的基因频率下降，该种群发生了进化。通过单倍体育种，先获得基因型为A的单倍体幼苗，再用秋水仙素处理，获得基因型为AA的纯合二倍体植株。C 考点2、3 诱变育种和基因工程 例2(2014江苏)下图是高产糖化酶菌株的育种过程，有关叙述错误的是（）A通过上图筛选过程获得的高产菌株未必能作为生产菌株BX射线处理既可以引起基因突变也可能导致染色体变异C上图筛选高产
9、菌株的过程是定向选择过程D每轮诱变相关基因的突变率都会明显提高解析：题图育种过程为诱变育种。因未进行酶活性检测等，故该过程获得的高产菌株不一定符合生产要求；X射线处理等物理因素既可以引起基因突变也能引起染色体变异；题图筛选高产菌株是选择符合人类特定要求菌株的过程，属于人工选择，是定向的；诱变的突变率高于自发突变率，但不一定每轮诱变都是与高产相关的基因发生突变。答案：D例3 下列关于限制酶和DNA连接酶的理解，正确的是（）A其化学本质都是蛋白质BDNA连接酶可以恢复DNA分子中的氢键C它们不能被反复使用D在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA连接酶解析：限制酶与DNA连接酶的化学本质都是蛋
10、白质；DNA连接酶连接的是两个DNA片段间相邻两个脱氧核苷酸间的磷酸二酯键；酶在化学反应前后其数量、性质、功能均不发生改变，因此可以反复利用；DNA聚合酶是在细胞内DNA分子复制时发挥作用的，不能替代DNA连接酶。答案：A提升一：五种育种方法的比较 提升二：育种方式的选择(1)根据育种目的和提供的材料选择合适的育种方法：集中不同亲本的优良性状：a.一般情况下，选择杂交育种，这也是最简捷的方法；b.需要缩短育种年限(快速育种)时，选择单倍体育种。培育果实较大或植株较大或营养物质含量较高的新物种多倍体育种。提高变异频率，“改良”“改造”或“直接改变”现有性状，获得当前不存在的基因或性状诱变育种。若
11、要培育隐性性状个体，可选择自交或杂交育种，只要出现该性状即可。实现定向改变现有性状基因工程育种。若培育的植物的生殖方式为营养繁殖(如马铃薯)，则不需要培育成纯种，只要出现该性状即可。(2)根据育种流程图来辨别育种方式：杂交育种：涉及亲本的杂交和子代的自交。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。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。多倍体育种：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。基因工程育种：与原有生物相比，出现了新的基因。变式2 大豆植株的体细胞含40条染色体。用放射性60Co处理大豆种子后，筛选出一株抗花叶病的植株X，取其花粉经离
12、体培养得到若干单倍体植株，其中抗病植株占50%。下列叙述正确的是()A用花粉离体培养获得的抗病植株，其细胞仍具有全能性B单倍体植株的细胞在有丝分裂后期，共含有20条染色体C植株X连续自交若干代，纯合抗病植株的比例逐代降低D放射性60Co诱发的基因突变，可以决定大豆的进化方向解析：高度分化的植物细胞仍具有全能性，因为其含有发育成完整个体所需的全套遗传物质；单倍体植株的体细胞含有20条染色体，其有丝分裂后期共含有40条染色体；因为植株X花药离体培养后得到的单倍体植株中抗病植株占50%，所以植株X是杂合子，连续自交可以使纯合抗病植株的比例升高；基因突变是不定向的，不能决定生物进化的方向，自然选择能决
13、定生物进化的方向。A 变式3(2016顺义模拟)柴油树的种子榨出的油加以提炼就可成为柴油，请回答下列问题：(1)为培育高产和抗病的柴油树品种，科学家在“神舟六号”飞船上搭载幼苗进行实验，用幼苗作为实验材料的理由是 ；若发现返回地面的某幼苗长成的植株有高产抗病的特性，可用 技术对其大规模繁殖，该技术的理论基础是 ；若要生产脱毒苗，可以选用 作为材料。(2)研究发现，柴油树产油的代谢途径如下图，图中所示基因位于两对同源染色体上，据此回答：该柴油树产油植株的基因型有 种。幼苗细胞分裂旺盛，DNA复制时更容易发生基因突变 植物组织培养(微型繁殖)细胞的全能性 茎尖(或根尖)4 若两株不能产油的纯合柴油
14、树杂交，F1均能产油，则两植株的基因型分别是 ；F1自交后代的表现型中不符合生产要求的个体所占的比例为 。(3)若通过基因工程来获得这种“柴油树”，首先需要获得目的基因。如果用反转录法合成目的基因，需要用到的两种酶是 ，与“太空搭载”相比，基因工程育种的优点是 。AAbb、aaBB 7/16 逆转录酶和DNA聚合酶 定向改变生物的遗传性状 解析：(1)由于幼苗细胞分裂旺盛，DNA复制时更容易发生基因突变，所以科学家在“神舟六号”飞船上搭载幼苗进行实验，以培育高产和抗病的柴油树品种。由于植物细胞具有全能性，所以可用植物组织培养技术对幼苗长成的具有高产抗病特性的植株进行大规模培养繁殖。由于植物的茎
15、尖或根尖一般没有被病毒感染，所以要生产脱毒苗，可以选用茎尖或根尖作为材料。(2)根据题意和图示分析可知：该柴油树产油植株的基因型有AABB、AaBB、AABb和AaBb共4种。若两株不能产油的纯合柴油树杂交，F1均能产油，说明F1的基因型为AaBb，两植株的基因型分别是AAbb、aaBB。F1自交后代的表现型为产油不产油97，其中不符合生产要求的个体所占的比例为7/16。(3)用反转录法合成目的基因，是指以RNA为模板，合成DNA，所以需要用到逆转录酶和DNA聚合酶。由于基因突变是不定向的，所以与“太空搭载”相比，基因工程育种的优点是定向改变生物的遗传性状。(1)混淆“最简便”与“最快”“最简
16、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，但“最快速”则未必简便，如单倍体育种可明显缩短育种年限，但其技术含量却较高，单就花粉培养成幼苗已很难实现。(2)单倍体育种与花药离体培养(得到单倍体)单倍体育种主要包括杂交、花药离体培养、秋水仙素处理和筛选四个过程，不能简单认为花药离体培养就是单倍体育种的全部。考点1 杂交育种 1下列关于动植物杂交选种的操作中，不完全正确的是()A在植物杂交育种中到了F1代后，可以采用不断自交选育新品种B在哺乳动物杂交育种中到了F2代后，再采用测交鉴别选出纯合个体C如果是用植物的营养器官来繁殖的，则只要杂交后代出现所需性状即可留种D
17、在植物杂交育种中到了F2代后，即可通过测交检验选出新品种解析：在植物杂交育种中到了F2代后，不可通过测交检验选出新品种，如果使用测交，则后代都会是杂合子了。D 2(2016南通模拟)下列关于作物育种的叙述，正确的是 ()A把两种小麦的优良性状结合在一起常采用植物体细胞杂交技术B改良缺乏某种抗病性的水稻品种常采用单倍体育种C培育无子西瓜可用适宜浓度的生长素处理三倍体西瓜雌蕊柱头D袁隆平培育的高产、抗逆性强的杂交水稻是基因突变的结果解析：选项A常采用杂交育种，选项B常采用基因工程，选项D应该是利用基因重组，选项C一般采用花粉刺激，如果用生长素处理亦能达到目的。C 考点2 诱变育种 3(2016余姚
18、模拟)下列关于育种的叙述中，正确的是()A用物理因素诱变处理可提高突变率B诱变育种和杂交育种均可形成新的基因C自然条件下，三倍体与二倍体能进行杂交D诱变获得的突变体多数表现出优良性状解析：杂种育种的原理是基因重组，不能形成新的基因；三倍体在减数分裂时因染色体联会紊乱，不能形成正常的可育配子，自然条件下不能与二倍体进行杂交；基因突变的一个特点为多害少利，因此突变体多数表现出不利性状。A 4下列与变异有关的叙述，正确的是()A三倍体西瓜不能形成正常的配子，是因为秋水仙素抑制纺锤体的形成B子代的性状分离是基因突变的结果C用二倍体植物的花药离体培养，能得到叶片和果实较小的单倍体植物D诱变育种和杂交育种
19、均可形成新的基因型解析：诱变育种能产生新的基因，从而产生新的基因型；而杂交育种中经过基因重组也能形成新的基因型，但不能形成新的基因。单倍体植物高度不育，不能得到果实。D 考点3 基因工程 5现有甲、乙两种植株(均为二倍体纯种)，其中甲种植株的光合作用能力高于乙种植株，但乙种植株很适宜在盐碱地种植。要利用甲、乙两种植株各自的优势，培育出高产、耐盐的植株，有多种生物技术手段可以利用。下列所采用的技术手段中不可行的是()A利用植物细胞融合技术，可获得满足要求的四倍体杂种目的植株B将乙种植株耐盐基因导入到甲种植株的受精卵中，可培育出目的植株C两种植株杂交后得到F1，取其花粉，进行花药离体培养获得目的植
20、株D诱导两种植株的花粉融合并培育成幼苗，幼苗用秋水仙素处理，可培育出目的植株解析：采取不同的技术手段，最终目的是获得具有甲、乙种植株优良性状的新品种。因甲、乙为不同种植株，无法通过杂交得到F1，故C项操作不可行。C 6(2016揭阳模拟)油菜的株高由等位基因G和g决定，GG为高秆，Gg为中秆，gg为矮秆。B基因是另一种植物的高秆基因，B基因与G基因在油菜的株高上有相同的效果，并且株高与这两个基因的数量呈正相关。下图是培育转基因油菜的操作流程。请回答下列问题：(1)步骤中用到的工具酶是 ，可用含 的培养基来筛选含有目的基因的油菜受体细胞，目的基因能在植物体内稳定遗传的关键是 。(2)若将一个B基
21、因连接到了矮秆油菜的染色体上并在植株中得到成功表达，且B基因与g基因位于非同源染色体上，这样的转基因油菜表现为 ，该转基因油菜自交产生的子一代中，高秆植株应占 。DNA连接酶 草丁膦 目的基因整合到受体细胞的DNA上 中秆 1/4(或25%)(3)若将一个B基因连接到了中秆油菜的染色体上并在植株中得到成功表达，培育了甲丁四种转基因油菜：(如下图)这四种油菜中，丙植株的表现型与其余三种植株不同。理由是 。在不考虑交叉互换的前提下，这四种转基因油菜分别自交，子代有3种表现型的是 ，另外还有一种转基因油菜的自交子代也有3种表现型，请在下图中的染色体上标出B基因的位置。B基因插入G基因中，导致G基因被破坏，植株体细胞内的高秆基因只有一个，仍表现为中秆 丙 高考有我，前程无忧