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2019-2020年高三生物總復習 第27講 生物育種教案 【考綱要求】 生物育種 考綱要求 (1)生物變異在育種上應用 (2)轉(zhuǎn)基因食品的安全 Ⅱ I 【考點分析】 知識點 試卷類型 分值 題型 (1)生物變異在育種上應用 (2)轉(zhuǎn)基因食品的安全 xx 全國 20 非選擇題 xx 北京 16 非選擇題 xx 四川 18 非選擇題 xx 全國卷I 18 非選擇題 xx 全國卷Ⅱ 17 非選擇題 xx 山海 2 非選擇題 xx 天津 30 非選擇題 xx 廣東 8 非選擇題 xx 海南 14 非選擇題 【考點預測】 本考點在高考中經(jīng)常出現(xiàn)，主要是和孟德爾的遺傳定律聯(lián)合起來考察，主要考察的是幾種育種方式和原理，其中最重要的是雜交育種占的比例更加大，主要是試驗設計的題型出現(xiàn)。 【知識梳理】 一、 生物育種方式 1、 雜交育種 2、 誘變育種 3、 單倍體育種 4、 多倍體育種 二、轉(zhuǎn)基因食品安全 【重點解析】 生物育種 （一）雜交育種 1．原理 基因重組(通過基因分離、自由組合，分離出優(yōu)良性狀或使各種優(yōu)良性狀集中在一起)。 2．方法 首先根據(jù)育種的要求來選擇親本，其次根據(jù)要求選擇雜交還是自交。如果給出純合體的材料，要求選育純合體，一般采用親本雜交得到子一代后自交，在子二代中選育的方法；如果給出雜合體要求選育純合體，直接自交選育即可；如果給出雜合體要求選育雜合體依照題意要求來做。 （二）單倍體育種 1．原理 染色體變異。 2．方法 取F1花藥(不需要F1自交后)離體培養(yǎng)獲得單倍體幼苗，再人工誘導單倍體幼苗(不是花藥)染色體數(shù)目加倍。該育種方法有時須與雜交育種配合，其中的花藥離體培養(yǎng)過程 需要組織培養(yǎng)技術(shù)手段的支持。 （三）多倍體育種 1．原理 染色體變異。 2．方法 用秋水仙素或低溫處理萌發(fā)的種子或幼苗，從而使細胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍，染色體數(shù)目加倍的細胞繼續(xù)進行正常的有絲分裂，即可發(fā)育成多倍體植株。 （四）誘變育種 1.原理 基因突變 2.方法 運用物理、化學或者是生物方法是植物的種子或者是幼苗發(fā)生基因突變，或者是在太空中經(jīng)過射線照射。 例1小麥品種是純合子，生產(chǎn)上用種子繁殖，現(xiàn)要選育矮桿（aa）、抗病（BB）的小麥新品種；馬鈴薯品種是雜合子（有一對基因雜合即可稱為雜合子），生產(chǎn)上通常用塊莖繁殖，現(xiàn)要選育黃肉（Yy）、抗?。≧r）的馬鈴薯新品種。請分別設計小麥品種間雜交育種程序，以及馬鈴薯品種間雜交育種程序。要求用遺傳圖解表示并加以簡要說明。（寫出包括親本在內(nèi)的前三代即可） 解析： 本題要求考生根據(jù)生產(chǎn)的需求進行雜交育種程序設計，是屬于較高層次的試題，不僅需要有較強的基礎(chǔ)知識，還要有較強的審題能力，以及具備初步的生產(chǎn)實踐知識。 本題中有幾組關(guān)鍵詞必須注意到，第一組：“小麥品種是純合子”，“馬鈴薯品種是雜合子”，即我們現(xiàn)有的小麥、馬鈴薯原始品種分別是“純合子”和“雜合子”。因此小麥親本的基因型只能是AABB、aabb，馬鈴薯親本的基因型只能是yyRr、Yyrr。第二組：要求設計的分別是“小麥品種間雜交育種”程序，以及“馬鈴薯品種間雜交育種”程序，即設計的育種程序必須是雜交育種。第三組：小麥“用種子繁殖”，馬鈴薯“用塊莖繁殖”，因此在育種過程中，小麥可通過選擇和連續(xù)自交獲得理想的小麥純合新品種，馬鈴薯可通過選擇和塊莖繁殖，獲得理想的馬鈴薯雜合新品種。失分的主要原因有：①審題能力欠缺，沒有充分挖掘題干中的關(guān)鍵詞；如小麥是純合子、馬鈴薯是雜合子，馬鈴薯通常用塊莖繁殖等；②考慮欠周全，沒有意識到這是兩對相對性狀的雜交實驗，導致部分考生將親本寫成單對基因。③基礎(chǔ)知識不扎實，如遺傳圖解怎樣表示等等。④缺乏實踐經(jīng)驗。 答案： 第一代 AAbb aaBB AaBb 種植F1，自交 A_B_，A_bb，aaB_，aabb 種植F2，選矮抗個體連續(xù)自交，直至不發(fā)生 性狀分離，就可得到純合的矮抗小麥種子。 第二代 第三代 小麥 親本雜交 第一代 yyRr Yyrr YyRr,yyRr,YyRR,yyrr 種植，選黃肉、抗病（YyRr） 用塊莖繁殖 YyRr 第二代 第三代 親本雜交 馬鈴薯 例2為了快速培育抗某種除草劑的水稻，育種工作者綜合應用了多種培育種方法，過程如下。請回答問題。 （1）從對該種除草劑敏感的二倍水稻植株上取花藥離體培養(yǎng)，誘導成 幼苗。 （2）用射線照射上述幼苗，目的是 ；然后用該除草劑噴灑其幼葉，結(jié)果大部分葉片變黃，僅有個別幼葉的小片組織保持綠色，表明這部分組織具有 。 （3）取該部分綠色組織再進行組織培養(yǎng)，誘導植株再生后，用秋水仙素處理幼苗，使染色體 ，獲得純合 ，移栽到大田后，在苗期噴灑該除草劑鑒定其抗性。 （4）對抗性的遺傳基礎(chǔ)做一步研究，可以選用抗性植株與 雜交，如果 ，表明抗性是隱性性狀。自交，若的性狀分離比為15（敏感）：1（抗性），初步推測 。 解析：本題考查了單倍體育種，誘變育種等知識，同時考查了多倍體育種的方法和遺傳規(guī)律的應用?；ㄋ庪x體培養(yǎng)是單倍體育種的基本手段，射線激光有誘發(fā)突變的能力，而且體細胞突變必須經(jīng)過無性繁殖才能保留該突變形狀，所以需要經(jīng)過組織培養(yǎng)，為了獲得可育的植株，需用秋水仙素使染色體加倍，加倍獲得的是純和子，通過與敏感型植株雜交，子一代表現(xiàn)出來的性狀是顯性，子二代出現(xiàn)性狀分離，分離比是15：1，不符合分離定律，可以用自由組合定律來解釋，只有兩對基因都隱性時才表現(xiàn)為抗性。所以初步推測該抗性植株中兩個基因發(fā)生了突變。 答案： （1）單倍體 （2）誘發(fā)基因突變 抗該除草劑的能力 （3）加倍 二倍體 （4）（ 純合）敏感型植株 都是敏感型 該抗性植株中有兩個基因發(fā)生了突變 【實戰(zhàn)訓練】 （09上海卷）1.下列技術(shù)中不能獲得抗銹高產(chǎn)小麥新品種的是 A. 誘變育種 B. 細胞融合 C. 花粉離體培養(yǎng) D. 轉(zhuǎn)基因 答案：C 解析：花藥離體培養(yǎng)獲得是單倍體，一般高度不育。 （09天津卷）2．（30分）水稻種子中70％的磷以植酸形式存在。植酸易同鐵、鈣等金屬離子或蛋白質(zhì)結(jié)合排出體外，是多種動物的抗營養(yǎng)因子，同時，排出的大量磷進入水體易引起水華。 （1）磷元素除了形成植酸外，還可以出現(xiàn)在下列_____________分子或結(jié)構(gòu)中（多選）。 A.核糖 B.ATP C.核糖體 D.核膜 （2）種植蘆葦能有效抑制水華的發(fā)生，表明蘆葦與引起水華的藻類關(guān)系是_____________。 （3）植酸酶可降解植酸，在谷物類飼料中添加植酸酶可提高飼料的_____________ 利用率。 （4）酵母菌中植酸的活性較高。下圖是從不同類型酵母菌的發(fā)酵液中提取植酸酶的工藝流程。 據(jù)圖回答： ①植酸酶________________（Ⅰ/Ⅱ）屬于分泌蛋白。 ②若植酸酶Ⅰ和Ⅱ的肽鏈組成不同，其差異體現(xiàn)在______________________。 ③提純的植酸酶需做活性條件測定。右圖為測定結(jié)果。 圖中的自變量可為____________________________(答一種)； 因變量可以通過測定______________________來表示。 （5）為從根本上解決水稻中的高植酸問題，可將植酸酶基因?qū)胨?，培育低植酸轉(zhuǎn)基因水稻品種。下圖是獲取植酸酶基因的流程。 據(jù)圖回答： ①圖中基因組文庫____________（小于/等于/大于）cDNA文庫。 ②B過程需要的酶是______________；A、C過程中_____________（可以/不可以）使用同一種探針篩選含目的基因的菌株。 ③目的基因Ⅰ和Ⅱ除從構(gòu)建的文庫中分離外，還可以分別利用圖中___________。和_____________為模板直接進行PCR擴增，該過程中所用酶的顯著特點是_________________________。 （6）已獲得的轉(zhuǎn)植酸酶基因水稻品系植酸含量低，但易感病，下圖為選育低植酸抗病水稻品種的過程。圖中兩對相對性形狀分別由兩對基因控制，并獨立遺傳。 采用上圖育種過程，需從_______________代開始篩選，經(jīng)篩選淘汰后，在選留的植株中低植酸抗病純合體所占的比例是______________。選留植株多代自交，經(jīng)篩選可獲得低植酸抗病性狀穩(wěn)定的品性。 答案： （1）BCD （2）競爭關(guān)系 （3）營養(yǎng)成分 （4）①I ②氨基酸的種類、數(shù)量和排列順序不同 ③溫度（或PH） 單位時間內(nèi)植酸的降解量（或植酸降解產(chǎn)物的生成量） （5）①大于 ②逆轉(zhuǎn)錄酶 可以 ③DNA cDNA耐高溫 （6）F2 1/9 解析：本題考查物質(zhì)的元素組成、生物的種間關(guān)系、蛋白質(zhì)、酶、基因工程、遺傳定律的相關(guān)知識，涉及的知識點較多，綜合性很強。（1）只有核糖中不含磷元素，ATP（磷酸基團）、核糖體（含RNA）、核膜（含磷脂）中均含有磷元素。（2）蘆葦能抑制水華的發(fā)生，表明蘆葦與水華的藻類關(guān)系是競爭。（3）植酸易同鐵、鈣等金屬離子或蛋白質(zhì)結(jié)合排出體外，是多種動物的抗營養(yǎng)因子，而植酸酶可降解植酸，因此在谷物類飼料中添加植酸酶可提高飼料的營養(yǎng)成分的利用率。（4）分析圖可知，植酸酶Ⅱ需要經(jīng)過兩次離心，因此植酸酶Ⅰ屬于分泌蛋白。若植酸酶Ⅰ和Ⅱ的肽鏈組成不同，其差異體現(xiàn)在氨基酸的種類、數(shù)量和排列順序的不同。從圖的可看出，自變量可為溫度或pH，因變量可以通過測定單位時間內(nèi)植酸的降解量或植酸降解量產(chǎn)物的生成量來表示。（5）分析獲取植酸酶基因的流程圖可知，圖中基因組文庫大于cDNA文庫。B過程需要的酶應該是逆轉(zhuǎn)錄酶，因為A、C過程都能獲得含目的基因的菌株，所以可以使用同一種探針進行篩選。目的基因Ⅰ和Ⅱ除從構(gòu)建的文庫中分離外，還可以分別利用圖中DNA和cDNA為模板直接進行PCR擴增，該過程中所用酶的顯著特點是耐高溫。（6）根據(jù)上圖育種過程，所需性狀在F2代中才開始出現(xiàn)，所以應從F2代開始篩選。從圖中可以看出，低植酸抗病是雙顯性（在F2中占9/16），經(jīng)篩選淘汰后，在選留的植株中純合體所占的比例是1/9。 （09廣東卷）3 .（8分） 為了快速培育抗某種除草劑的水稻，育種工作者綜合應用了多種培育種方法，過程如下。請回答問題。 （1）從對該種除草劑敏感的二倍水稻植株上取花藥離體培養(yǎng)，誘導成 幼苗。 （2）用射線照射上述幼苗，目的是 ；然后用該除草劑噴灑其幼葉，結(jié)果大部分葉片變黃，僅有個別幼葉的小片組織保持綠色，表明這部分組織具有 。 （3）取該部分綠色組織再進行組織培養(yǎng)，誘導植株再生后，用秋水仙素處理幼苗，使染色體 ，獲得純合 ，移栽到大田后，在苗期噴灑該除草劑鑒定其抗性。 （4）對抗性的遺傳基礎(chǔ)做一步研究，可以選用抗性植株與 雜交，如果 ，表明抗性是隱性性狀。自交，若的性狀分離比為15（敏感）：1（抗性），初步推測 。 答案： （1）單倍體 （2）誘發(fā)基因突變 抗該除草劑的能力 （3）加倍 二倍體 （4）（ 純合）敏感型植株 都是敏感型 該抗性植株中有兩個基因發(fā)生了突變 解析：本題考查了單倍體育種，誘變育種等知識，同時考查了多倍體育種的方法和遺傳規(guī)律的應用?；ㄋ庪x體培養(yǎng)是單倍體育種的基本手段，射線激光有誘發(fā)突變的能力，而且體細胞突變必須經(jīng)過無性繁殖才能保留該突變形狀，所以需要經(jīng)過組織培養(yǎng)，為了獲得可育的植株，需用秋水仙素使染色體加倍，加倍獲得的是純和子，通過與敏感型植株雜交，子一代表現(xiàn)出來的性狀是顯性，子二代出現(xiàn)性狀分離，分離比是15：1，不符合分離定律，可以用自由組合定律來解釋，只有兩對基因都隱性時才表現(xiàn)為抗性。所以初步推測該抗性植株中兩個基因發(fā)生了突變。 （09海南卷）4．（14分） 填空回答下列問題： （1）水稻雜交育種是通過品種間雜交，創(chuàng)造新變異類型而選育新品種的方法。其特點是將兩個純合親本的______通過雜交集中在一起，再經(jīng)過選擇和培育獲得新品種。 （2）若這兩個雜交親本各具有期望的優(yōu)點，則雜交后，F(xiàn)1自交能產(chǎn)生多種非親本類型，其它原因是F1在______形成配子過程中，位于______基因通過自由組合，或者位于______基因通過非姐妹染色單體交換進行重新組合。 （3）假設雜交涉及到n對相對性狀，每對相對性狀各受一對等位基因控制，彼此間各自獨立遺傳。在完全顯性的情況下，從理論上講，F(xiàn)2表現(xiàn)型共有______種，其中純合基因型共有______種，雜合基因共有______種。 （4）從F2代起，一般還要進行我代自交和選擇。自交的目的是_____；選擇的作用是______。 答案： （1）優(yōu)良性狀（或優(yōu)良基因）（2分） （2）減數(shù)分裂（1分）非同源染色體上的非等位（1分） 同源染色體上的非等位（2分）（3）（1分） （1分） （2分） （4）獲得基因型純合的個體 保留所需的類型（每空2分，共4分，其他合理答案也給分） 【名師點撥】 四種育種方法原理的比較 項目 類型 雜交育種 誘變育種 單倍體育種 多倍體育種 依據(jù)原理 基因重組的純種或者雜種 基因突變 染色體成倍性減少，再加倍得到純種 染色體成倍性增加 常用方法 ①雜交—自交—選優(yōu)—自交 ②雜交—雜種 輻射誘變、激光誘變 花藥離體培養(yǎng)再加倍 秋水仙素處理幼苗或者種子 優(yōu)點 將不同個體的優(yōu)良性狀集中在一個個體上 可以提高變異頻率或者出現(xiàn)新性狀，加速育種進程 明顯縮短育種年限 器官巨大，提高產(chǎn)量和營養(yǎng)成分 缺點 時間長，須及時發(fā)現(xiàn)優(yōu)良性狀 有利變異少，須大量處理實驗材料，具有不明確性 技術(shù)復雜且須大量處理實驗材料，具有不確定性 適用于植物在動物上很難開展。