1、第23讲从杂交育种到基因工程(限时:40分钟)测控导航表知识点题号及难易度1.诱变育种和杂交育种1,2,3,12,132.各种育种方法的比较5,6,7,8(中),9(中),10(中),11(中),14(中),15(难)3.基因工程的原理及应用41.(2015辽宁抚顺模拟)下列关于诱变育种的说法, 不正确的是(B)A.能够在较短的时间内获得更多的变异类型B.一次诱变处理供实验的生物一定能获得所需的变异类型C.诱变育种能大幅度改良生物的某些性状D.诱变育种过程能出现新的基因而杂交育种过程则不能解析:诱变育种与自然突变相比能提高突变频率,能在较短的时间内获得较多的变异类型,从而加快育种进程;由于基因
2、突变是随机发生的、不定向的,诱变处理供实验的生物不能定向获得所需的变异类型;诱变育种使生物发生基因突变,产生新基因,能大幅改良生物的某些性状;诱变育种过程能创造新的基因,而杂交育种过程则不能,杂交育种只能产生新的基因型。2.(2015陕西岐山质量检测)下图是高产糖化酶菌株的育种过程,下列有关叙述错误的是(D)原始菌株挑取200个单细胞菌体选出50株选出5株多轮重复筛选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B.X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:由于基因突变是不定向的,且获得的个体可能
3、是杂合体,所以通过图中筛选过程获得的高产菌株未必能作为生产菌株;X射线处理既可以引起基因突变也可能导致染色体变异;由于人工选择具有目的性,所以图中筛选高产菌株的过程是定向选择过程;由于基因突变具有不定向性,低频率性,所以诱变能提高基因的突变率,但不一定都使诱变相关基因的突变率提高。3.(2016安徽合肥月考)番茄是自花授粉的植物,高光效M对低光效m为显性,子粒少N对子粒多n为显性,以上两对基因独立遗传。现用纯合子高光效多子粒和低光效少子粒番茄通过杂交育种的方式培育高光效少子粒的优质品种。以下分析正确的是(D)A.该育种方式能产生新基因,使后代表现出优良性状B.该育种过程中,让F1自交与让F2自
4、交的目的相同C.F2重组类型占5/8,高光效少子粒中纯合子占1/16D.得到纯合的高光效少子粒植株的种子至少需要4年解析:题中所述育种方式为杂交育种,杂交育种方式的原理是基因重组,该育种能将优良性状集中到一起,但不能产生新基因,新基因的产生是通过基因突变;让F1自交与让F2自交的目的不同,F1自交的目的是产生性状分离,得到所需的性状,F2自交是为了提高纯合子比例;F2重组类型是高光效少子粒和低光效多子粒,占9/16+1/16=5/8,高光效少子粒中纯合子占(1/16)/(9/16)=1/9;F3植株成熟后必须授粉才能看到子粒的多少,故必须授粉才能选,在F3授粉后即可得到纯合的高光效少子粒植株的
5、种子,这一过程需要4年。4.下图表示一项重要生物技术的关键步骤,X是获得外源基因并能够表达的细胞。下列有关说法不正确的是(C)A.X是能合成胰岛素的细菌细胞B.质粒具有多个限制酶切点C.基因与运载体的重组只需要DNA连接酶D.该细菌的性状被定向改造解析:根据图示,重组质粒导入的是细菌细胞,所以X是能合成胰岛素的细菌细胞。质粒作为运载体需要有多个限制酶切点以便转运多种目的基因,同时具有标记基因以便于检测目的基因是否导入到受体细胞内。基因与运载体的重组需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶。基因工程的特点是能够定向改造生物的性状。5.要用基因型为AaBB的植物培育出以下基因型的品种:AaBb,AaBB
6、C,AAaaBBBB,aB。则对应的育种方法依次是(A)A.诱变育种、转基因技术、多倍体育种、花药离体培养B.杂交育种、花药离体培养、转基因技术、多倍体育种C.花药离体培养、诱变育种、多倍体育种、转基因技术D.多倍体育种、花药离体培养、诱变育种、转基因技术解析:用基因型为AaBB的植物培育出AaBb品种,可利用物理或化学方法处理材料,通过基因突变获得;要获得AaBBC的品种,由于本物种没有C基因,所以必须通过转基因技术;要获得AAaaBBBB的品种,可通过多倍体育种的方法使其染色体数目加倍而获得;要获得aB的品种,可利用花药离体培养。6.(2016辽宁师大附属中学期中)为获得具有优良性状的纯合
7、子,将基因型为Aa的小麦逐代自交,且逐代淘汰基因型为aa的个体,下列说法不正确的是(C)A.该育种方法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基因突变,则该物种没有进化D.可通过单倍体育种得到100%的纯合品种解析:与杂交育种方式相比,单倍体育种方式能明显缩短育种年限,A正确;Aa自交后代出现性状分离是等位基因分离的结果,B正确;生物进化的实质就是种群基因频率的改变,该育种过程中虽然没发生突变,但逐代淘汰aa,种群的基因频率发生了改变,所以该物种发生了进化,C错误;基因型为Aa的小麦通过单倍体育种可得到AA和aa纯合品种,D错误。7.
8、(2015山东德州模拟)已知小麦高秆对矮秆为显性、抗病对不抗病为显性,以纯合高秆抗病小麦和纯合矮秆不抗病小麦为亲本,培育矮秆抗病小麦新品种,下列叙述不正确的是(A)A.单倍体育种方法最快,因为取F1的花药离体培养,即可从中筛选出所需品种B.杂交育种过程需要不断筛选、自交,直到矮秆抗病个体的后代不发生性状分离C.利用射线、亚硝酸盐等处理矮秆不抗病小麦种子可提高突变频率,但成功率低D.育种中的筛选过程实质上是通过选择实现种群中抗病基因频率的定向提高解析:单倍体育种可以明显缩短育种年限,F1的花药离体培养得到的是单倍体幼苗,需经染色体加倍产生纯种植株后,即可从中筛选出所需品种;杂交育种到F2代出现符
9、合要求的矮秆抗病性状,但是由于抗病是显性性状,矮秆抗病类型中有一部分是杂合子,杂合子性状不稳定,易在后代中出现性状分离,因此需要不断筛选、自交,直到矮秆抗病个体的后代不发生性状分离;利用物理(射线)、化学(亚硝酸盐)等诱变因子处理萌发的矮秆不抗病小麦种子可提高突变频率,但由于基因突变的不定向性、少利多害性,因此成功率很低;和自然选择一样,育种中的人工淘汰不抗病的类型、保留抗病类型,其实质上是实现种群中抗病基因频率的定向提高。8.(2015云南昆明三中模拟)下列有关不同育种方法优缺点的说法中,不正确的是(B)A.基因工程育种的最大优点是定向改造生物B.多倍体育种的优点是快速获得性状遗传稳定的纯合
10、子C.人工诱变育种的优点是能够大幅度改良生物的性状D.杂交育种的优点之一是获得杂种并表现杂种优势解析:多倍体育种只适用于植物,其优点是所得植株器官大,可提高营养物质的含量。9.(2016广东揭阳期中)用纯合的二倍体水稻品种高秆抗锈病(DDTT)和矮秆不抗锈病(ddtt)进行育种时,一种方法是杂交得到F1,F1再自交得到F2;另一种方法是用F1的花药进行离体培养,再用秋水仙素处理幼苗得到相应植株。下列相关叙述正确的是(C)A.前一种方法所得的F2中重组类型占5/8B.后一种方法所得到的植株中可用于生产的类型比例为2/3C.前一种方法的原理是基因重组,原因是非同源染色体自由组合D.后一种方法的原理
11、是染色体变异,是由于染色体结构发生改变解析:前一种方法是杂交育种,原理是基因重组,原因是非同源染色体自由组合,DDTTddttF1(DdTt),F1自交得F2为DTDttddTddtt=9331,其中重组类型(与亲本表现型不同的类型)是高秆不抗锈病(Dtt)和矮秆抗锈病(ddT),在F2中占3/8;后一种方法是单倍体育种,原理是染色体变异,是由于染色体数目发生改变,用F1(DdTt)的花药进行离体培养,再用秋水仙素处理幼苗所得植株的基因型及比例为DDTTDDttddTTddtt=1111,可用于生产的类型(ddTT)比例为1/4。10.(2015湖北襄阳联考)为获得纯合高蔓抗病番茄植株,采用了
12、下图所示的方法,图中两对相对性状独立遗传。据图分析,正确的是(C)A.图中的筛选过程不会引起番茄种群的进化B.过程说明,抗病与高蔓均为显性性状C.过程可以选择F1任一植株的适宜花药作培养材料D.过程体现了所有高等生物细胞都具有全能性解析:筛选过程中有淘汰和选择,因此会使种群的基因频率发生改变,会引起番茄种群的进化。逐代自交,然后进行人工筛选高蔓抗病植株,不能确定显隐性关系,花药离体培养时,不用对花药进行筛选,过程只能体现植物细胞的全能性,人工筛选可改变基因频率。11.(2015湖北调研)已知伞花山羊草是二倍体,二粒小麦是四倍体,普通小麦是六倍体。为了将伞花山羊草携带的抗叶锈病基因转入小麦,并且
13、尽最大可能保证新品种具备普通小麦的优良性状,研究人员做了如图所示的操作。下列有关叙述正确的是(D)A.杂种P能产生正常的可育配子B.异源多倍体与普通小麦杂交产生的杂种Q中一定含有抗叶锈病基因C.射线照射杂种R使抗叶锈病基因的染色体片段移接到小麦染色体上,属于基因重组D.两次与普通小麦杂交可保证杂种R中含有较多普通小麦染色体解析:杂种P是异源三倍体,不能产生配子;伞花山羊草若是杂合子,杂种P有的有抗叶锈病基因、有的没有,所以杂种Q中也不一定含有抗叶锈病基因;易位属于染色体结构变异;两次与普通小麦杂交可保证杂种R中含有较多普通小麦染色体。12.(2015湖北七市(州)调研)从油菜种子中榨出的油因含
14、有芥酸会使品质降低,其芥酸含量只有高、中、低三种类型,受两对独立遗传的等位基因(H和h,G和g)控制,两种显性基因均可降低菜油的芥酸含量。研究人员拟利用基因型为HHgg和hhGG的两个中芥酸品种培育低芥酸的纯合品种。请回答下列相关问题。(1)题中两个中芥酸品种杂交所结种子中的芥酸含量表现为;让F1自交获得F2,让F2植株自交,单株收获并统计所结种子的芥酸含量,不同植株所结种子芥酸含量的六种情况为:全部为低芥酸,全部为中芥酸,全部为高芥酸,有低芥酸和中芥酸,有低芥酸、中芥酸与高芥酸。其中,所结种子为低芥酸和中芥酸的植株占F2的。(2)杂交到F2后,由于表现为低芥酸的种子种植后后代可能发生性状分离
15、,不能保证后代的性状一致,需要进行纯化才能得到稳定遗传的低芥酸纯合品种。上述杂交育种方法的原理是,该育种方法的缺点是。解析:(1)根据题意可知,两个中芥酸品种杂交(HHgghhGG)所结种子(HhGg)中的芥酸含量表现为低芥酸;让F2植株自交,单株收获并统计所结种子的芥酸含量,不同植株所结种子芥酸含量的六种情况为:基因型为HHGG的植株所结种子全部为低芥酸,基因型为HHgg和hhGG的植株所结种子全部为中芥酸,基因型为hhgg的植株所结种子全部为高芥酸,基因型为HHGg和HhGG的植株所结种子有低芥酸和中芥酸,基因型为HhGg的植株所结种子有低芥酸、中芥酸与高芥酸,基因型为Hhgg和hhGg的
16、植株所结种子有中芥酸和高芥酸;其中,所结种子为低芥酸和中芥酸的植株(HHGg和HhGG)占F2的比例为2/41/4+2/41/4=1/4。(2)杂交育种的原理是基因重组;该育种方法的缺点是育种周期长;单倍体育种可明显缩短育种年限。答案:(1)低芥酸有中芥酸和高芥酸1/4(2)基因重组育种周期长13.(2013浙江理综)在玉米中,控制某种除草剂抗性(简称抗性,T)与除草剂敏感(简称非抗,t)、非糯性(G)与糯性(g)的基因在分别位于两对同源染色体上。有人以纯合的非抗非糯性玉米(甲)为材料,经过EMS诱变处理获得抗性非糯性个体(乙);甲的花粉经EMS诱变处理并培养等,获得可育的非抗糯性个体(丙)。
17、请回答:(1)获得丙的过程中,运用了诱变育种和育种技术。(2)若要培育抗性糯性的新品种,采用乙与丙杂交,F1只出现抗性非糯性和非抗非糯性的个体;从F1中选择表现型为的个体自交,F2中有抗性糯性个体,其比例是。(3)采用自交法鉴定F2中抗性糯性个体是否为纯合子。若自交后代中没有表现型为的个体,则被鉴定个体为纯合子;反之则为杂合子。请用遗传图解表示杂合子的鉴定过程。(4)拟采用转基因技术改良上述抗性糯性玉米的抗虫性。通常从其他物种获得,将其和农杆菌的用合适的限制性核酸内切酶分别切割,然后借助连接,形成重组DNA分子,再转移到该玉米的培养细胞中,经筛选和培养等获得转基因抗虫植株。解析:(1)纯合非抗
18、非糯性个体(ttGG)的花粉(tG)经EMS诱变处理,可能产生基因突变(tGtg),再经花药离体培养和秋水仙素处理后,可获得可育的非抗糯性个体丙(ttgg)。该育种过程运用了诱变育种和单倍体育种技术。(2)乙(抗性非糯性)与丙(非抗糯性)杂交,F1只出现抗性非糯性和非抗非糯性的个体,由此推出乙的基因型为TtGG,而丙的基因型为ttgg,则F1个体的基因型为TtGg、ttGg;从F1中只有选表现型为抗性非糯性(TtGg)的个体自交,F2中才有抗性糯性(Tgg)出现,根据基因的自由组合定律,F2中抗性糯性个体的比例为3/41/4=3/16。(3)F2中抗性糯性的基因型有两种:TTgg、Ttgg;纯
19、合子能稳定遗传,自交后代不发生性状分离,后代无非抗糯性个体产生。遗传图解的书写应注意:标清亲代(P)、子一代(F1)、自交()等符号;个体基因型、表现型及比例。(4)欲使抗性糯性玉米具有抗虫性,必须将从其他物种获得的抗虫基因作为目的基因,通过基因工程培育出具抗虫基因的玉米。在基因工程中,必须用合适的限制性核酸内切酶切割目的基因和质粒,露出相同的黏性末端,再用DNA连接酶构建基因表达载体。农杆菌中Ti质粒可转移至受体细胞,并且整合到受体细胞染色体DNA上。故所用载体应为农杆菌中的Ti质粒。答案:(1)单倍体(2)抗性非糯性3/16(3)非抗糯性(4)抗虫(基因)(或目的基因)Ti质粒DNA连接酶
20、14.假设A、b代表玉米的优良基因,这两种基因是自由组合的。现有AABB、aabb两个品种,为培育出优良新品种AAbb,可以采用的方法如图所示。请据图回答下列问题。(1)由品种AABB、aabb经过过程培育出新品种的育种方法称为,其原理是此过程中会出现。这种育种方式的不足之处是。(2)若经过过程产生的子代总数为1 552株,则其中基因型为AAbb的植株理论上有株。基因型Aabb的植株经过过程,子代中AAbb与aabb的数量比是。(3)过程常采用技术得到Ab个体。(4)过程的育种方式是 ,与过程比较,过程的明显优势是。解析:(1)由品种AABB、aabb经过过程培育出新品种的育种方式称为杂交育种
21、,其原理是基因重组;杂交育种的不足之处是育种时间长、受远缘杂交不亲和性的限制。(2)过程是基因型为AaBb的玉米自交,其后代中基因为AAbb(在后代中所占比例为1/41/4=1/16)的个体在理论上有1 5521/16=97(株);基因型为Aabb的植株经过过程,即基因型为Aabb的植株自交,子代中AAbb与aabb的数量比是11。(3)过程常采用花药离体培养技术得到Ab个体。(4)过程是诱变育种,过程是基因工程育种,基因工程育种可定向改变生物的性状。答案:(1)杂交育种基因重组育种时间长、受远缘杂交不亲和性的限制(2)9711(3)花药离体培养(4)诱变育种产生的变异是定向的(或:基因工程育
22、种转入的基因是已知的,或基因工程育种目的明确)15. (2015江西师大附中期末)下图列举了五种育种方法,请回答下列相关问题:(1)属于育种。水稻某一优良性状(A)对不良性状(a)为显性,如用第种方法育种,通过连续自交并逐代淘汰子代中具有不良性状个体,提高具有优良性状个体比例。则杂合子Aa逐代自交3次,后代中纯合子的比例是。(2)第种育种方法的原理是,红色种皮的花生种子经第种育种方法培育获得了一株紫色种皮的变异植株,其自交后代中有些结出了红色种皮的种子,其原因是 。(3)一定能体现细胞具全能性的是方法(选填)。与方法相比方法的优点是。(4)通过育种方法培育抗虫棉属基因工程育种,此操作过程中抗虫
23、基因表达时的遗传信息传递方向是。解析:(1)属于杂交育种;杂合子Aa逐代自交n次,Fn中杂合子Aa占,纯合子是1-,则AA是1/2(1-),淘汰掉aa个体,根据Aa/(AA+Aa)算式,代入计算得Fn中Aa的比例为2/(2n+1),将n=3带入公式,可得杂合子Aa逐代自交3次,并逐代淘汰子代中具有不良性状的隐性个体,后代中杂合子的比例是=,则纯合子所占的比例是1-=。(2)第种育种方法是诱变育种,其原理是基因突变;红色种皮的花生种子经第种育种方法培育获得了一株紫色种皮的变异植株,其自交后代中有些结出了红色种皮的种子,即后代中出现了性状分离现象,说明该变异植株是显性杂合子,故该突变为显性突变。(
24、3)属于单倍体育种,该育种过程中的花药离体培养获得单倍体植株的步骤,体现了细胞具有全能性;用秋水仙素处理单倍体幼苗使染色体加倍后,所得植株均为纯合子,自交后代不发生性状分离,因而可以明显缩短育种年限。(4)抗虫基因表达过程包括转录和翻译两大步骤。答案:(1)杂交7/9(2)基因突变该突变为显性突变(或该变异植株是杂合子)(3)明显缩短育种年限 (4)DNAmRNA蛋白质【教师备用】 (2015安徽宿州一模)如图表示利用某种农作物品种和培育出的几种方法,据图分析错误的是(A)A.过程是用秋水仙素处理正在萌发的种子B.培育品种的最简捷的途径是C.通过过程育种的原理是染色体变异D.通过过程育种最不容易达到目的解析:ab为单倍体,没有种子,过程是用秋水仙素处理幼苗;为杂交育种,培育品种的最简捷的途径是杂交育种;过程为单倍体育种,其育种的原理是染色体变异,过程为诱变育种,最不容易达到目的。
