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第二讲生物变异在生产上的应用【明确考向·定向备考】生物变异在生产上的应用(Ⅱ)。一、杂交育种与诱变育种1．杂交育种(1)含义：将的优良性状通过交配集中在一起，再经过，获得新品种的方法。(2)育种原理：。(3)方法：杂交→→选种→自交。两个或多个品种选择和培育基因重组自交2．诱变育种(1)含义：利用物理因素或化学因素来处理生物，使生物发生_______。(2)育种原理：。(3)方法：诱变、诱变。(4)特点：①可提高；②能在较短时间内有效地改良生物品种的；③改良作物品质，增强。判一判(1)杂交育种不一定需要连续自交(√)(2)选育显性纯种，则需要连续自交(√)(3)诱变育种可产生新的基因(√)(4)诱变育种适合珍贵动物的培育(×)变异基因突变和染色体畸变辐射化学突变频率某些性状抗逆性二、单倍体育种与多倍体育种1．单倍体育种(1)含义：利用作为中间环节产生具有优良性状的_____________的育种方法。(2)原理：。单倍体可育纯合子染色体数目变异(4)花药离体培养育种程序获得杂种F1↓F1花药离体培养形成，并诱导其分化成幼苗↓用处理幼苗，获得植株2．多倍体育种(判一判)(1)多倍体育种的基本原理是利用秋水仙素处理萌发的种子、幼苗(√)(2)多倍体育种技术明显缩短育种年限，获得后代一定都是杂合子(×)(3)无籽西瓜是利用人工诱变多倍体的方法获得(×)(4)多倍体育种可培育出新物种(√)常规方法愈伤组织秋水仙素可育的纯合三、转基因技术1．含义：利用和的手段，将某种生物的基因转移到中，使其出现____________________的技术。2．原理：。3．过程用人工方法将目的基因导入↓目的基因整合到上↓在受体细胞内得以表达，并能分子生物学基因工程其他生物物种原物种不具有的新性状基因重组受体细胞受体的染色体目的基因稳定遗传连一连考点一几种育种方式的比较[思前想后]单倍体育种并不等于花药离体培养技术单倍体育种经过花药离体培养后，还要经过染色体加倍(例如用秋水仙素处理幼苗)才能获得目标植株，而花药离体培养只是将花药进行培养，二者关系密切，但步骤和结果是不同的。[例1]假设a、B为玉米的优良基因，现有AABB、aabb两个品种，控制两对相对性状的基因位于两对同源染色体上，实验小组用不同方法进行了实验(见图)，下列说法不正确的是()A．过程①⑧育种方法运用的原理是基因突变，最大优点是能提高突变率，在短时间内获得更多的优良变异类型B．过程⑤使用的试剂是秋水仙素，它可作用于正在分裂的细胞，抑制纺锤体的形成C．过程②③④育种方法运用的原理是基因重组，基因型aaB_的类型经④后，子代中aaBB所占比例是5/6D．过程②⑥⑦应用了单倍体育种的方法，最大的优点是明显缩短育种年限[尝试解题]________[解析]①⑧是诱变育种。②③④是杂交育种，原理是基因重组，基因型aaB_的类型中aaBB占1/3，aaBb占2/3，经过自交后，子代中aaBB所占比例是1/2，故C错误。[答案]C考点二育种方式的选择1．若要培育隐性性状个体，可用自交或杂交，只要出现该性状即可。2．有些植物如小麦、水稻等，杂交实验较难操作，其最简便的方法是自交。3．若要快速获得纯种，可用单倍体育种方法。4．若要提高营养物质含量，可用多倍体育种方法。5．若要培育原先没有的性状，可用诱变育种。6．若培育植物为营养繁殖，如土豆、地瓜等，则只要出现所需性状即可，不需要培育出纯种。[易错警示]与杂交育种有关的4点注意事项(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状不再发生分离；若选育隐性优良纯种，则只要在子二代出现该性状个体即可。(2)诱变育种与杂交育种相比，前者能产生前所未有的新基因，创造变异新类型；后者不能产生新基因，只是实现原有基因的重新组合。(3)杂交育种与杂种优势不同：①杂交育种是在杂交后代众多类型中选择符合育种目标的个体进一步培育，直到获得稳定遗传的具有优良性状的新品种；②杂种优势主要是利用杂种F1的优良性状，并不要求遗传上的稳定。(4)杂交种与多倍体的比较：二者都可产生很多优良性状如茎秆粗壮、抗倒伏、产量提高、品质改良，但多倍体生长周期长，晚熟；而杂交种可早熟，故根据成熟期早晚可判定是多倍体还是杂交种。[例2](2014年浙江五校联考)如图为利用纯合高秆(D)抗病(E)小麦和纯合矮秆(d)染病(e)小麦快速培育纯合优良小麦品种矮秆抗病小麦(ddEE)的示意图，下列有关此图叙述错误的是()A．②过程中发生了非同源染色体的自由组合B．实施④过程通常用一定浓度的秋水仙素C．实施③过程依据的主要生物学原理是细胞增殖D．实施①过程的主要目的是让控制不同优良性状的基因组合到一起[尝试解题]________[解析]③过程为花药离体培养过程，依据的主要生物学原理是细胞的全能性；②过程为减数分裂产生配子的过程，发生了非同源染色体的自由组合；实施④过程通常用一定浓度的秋水仙素使染色体数目加倍；①过程为具有相对性状的亲本杂交，其主要目的是让控制不同优良性状的基因组合到一起。[答案]C[思前想后]育种方式的选择依据作物育种方式包括杂交、诱变、单倍体育种、多倍体育种以及基因工程育种，育种的最终目的就是改变原有品种的遗传物质，培育出符合人类需求的新品种。在具体解题中，要正确区分不同育种的特点，恰当使用育种程序步骤综合分析，寻找出解题突破口。例如：绝大多数生物为二倍体，所以，其单倍体应高度不育，但对于部分属于多倍体的配子发育成的个体则有可能可育。同时，注意几种育种方法的处理时间，如利用基因突变育种时，处理时间是细胞分裂的间期，利用染色体畸变育种时，处理时间是萌发的种子或幼苗。探究如何正确判断育种的方法和过程A．图甲杂种一和杂种二与Y组中的花药离体培养不同，有2个染色体组，自然条件下可育B．图乙X组中，F1自交后代F2中的矮秆抗病植株中能稳定遗传的占1/3，若要确定F2中获得的矮秆抗病植株是否符合要求，可采用测交法C．图乙X、Y、Z三种方法中，最不容易获得矮秆抗病小麦新品种的是ZD．图乙通过Y组获得的矮秆抗病Ⅱ为纯合子[尝试解题]________[审题指导][失误探因](1)不能区分花药离体培养与单倍体育种的关系。单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理两个过程。花药离体培养只得到单倍体，只有经过秋水仙素处理才能得到纯合植株。(2)不明确杂交育种中纯合子的筛选方法。植物杂交育种一般用自交，动物杂交育种一般用测交。(3)此类问题还常因不能准确选择育种方法而出现失误，如“最简捷”的方法是杂交育种，明显缩短育种年限的是单倍体育种。[答案]C常用的育种方法[图示][信息解读](1)AABB、aabb经过①②③培育出新品种AAbb的过程为杂交育种。(2)AABB、aabb经过①⑤⑥得到AAbb的育种方法为单倍体育种。(3)AABB或aabb经过⑦得到AAbb的过程为诱变育种。(4)AAbb经过④导入抗虫基因C为基因工程育种。(5)AABB经过⑧得到AAAABBBB的过程为多倍体育种。[解题技巧]审准图示育种方式，明确各种育种过程是解题的突破点。[例]下面为6种不同的育种方法，据图回答下列问题：(1)图中A至D方向所示的途径表示________育种方式，这种方法属常规育种，一般从F2代开始选种，这是因为__________________。A→B→C的途径表示________育种方式，这两种育种方式中后者的优越性主要表现在__________。(2)B常用的方法为________。(3)E方法所用的原理是______________，所用的方法如________、________。育种时所需处理的种子应是萌动的(而非休眠的)种子，原因是____________________________________。(4)C、F过程最常用的药剂是________，其作用的原理是______________________。(5)由G到H过程中涉及的生物技术有__________________和______________。(6)K→L→M这种育种方法的优越性表现在______________。[尝试解题]________[解析]方法1应为杂交育种，它的可操作性最强，但育种周期最长；方法2为单倍体育种，其最大优点为明显缩短育种周期；方法3为诱变育种，这种方法获得新品种的速度最快，但因有利变异往往不多，需大量处理供试材料；方法4为多倍体育种，它可获得性状改良的多倍体；方法5为转基因技术即基因工程育种，它可定向改造生物性状获得新品种；方法6为细胞工程育种，它可克服远缘杂交不亲和的障碍，培育生物新品种。[答案](1)杂交从F2代开始发生性状分离单倍体明显缩短育种年限(2)花药离体培养(3)基因突变X射线、紫外线、激光亚硝酸、硫酸二乙酯、秋水仙素(理化因素需各说出一项)种子萌动后进行细胞分裂，DNA在复制过程中可能由于某种因素的影响发生基因突变(4)秋水仙素在细胞分裂时，抑制纺锤体形成，引起染色体数目加倍(5)基因工程或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)克服了远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本范围针对不同育种目标的育种方案[例](2012年高考浙江卷)玉米的抗病和不抗病(基因为A、a)、高秆和矮秆(基因为B、b)是两对独立遗传的相对性状。现有不抗病矮秆玉米种子(甲)，研究人员欲培育抗病高秆玉米，进行以下实验：取适量的甲，用合适剂量的γ射线照射后种植，在后代中观察到白化苗4株、抗病矮秆1株(乙)和不抗病高秆1株(丙)。将乙与丙杂交，F1中出现抗病高秆、抗病矮秆、不抗病高秆和不抗病矮秆。选取F1中抗病高秆植株上的花药进行离体培养获得幼苗，经秋水仙素处理后选出纯合二倍体的抗病高秆植株(丁)。另一实验表明，以甲和丁为亲本进行杂交，子一代均为抗病高秆。请回答：(1)对上述1株白化苗的研究发现，控制其叶绿素合成的基因缺失了一段DNA，因此该基因不能正常________________，功能丧失，无法合成叶绿素，表明该白化苗的变异具有________________的特点，该变异类型属于________________。(2)上述培育抗病高秆玉米的实验运用了________、单倍体育种和杂交育种技术，其中杂交育种技术依据的原理是________。花药离体培养中，可通过诱导愈伤组织分化出芽、根获得再生植株，也可通过诱导分化成________获得再生植株。(3)从基因组成看，乙与丙植株杂交的F1中抗病高秆植株能产生________种配子。(4)请用遗传图解表示乙与丙植株杂交得到F1的过程。[解析](1)DNA分子中发生碱基对的增加、缺失或替换而引起的基因结构的改变属于基因突变。由此可以判断，控制其叶绿素合成的基因缺失了一段DNA属于基因突变，突变后的基因不能正常表达而影响细胞正常的生理功能。基因突变具有低频性、不定向性、多害少利性等特点。(2)取适量甲种子，用合适剂量的γ射线照射，属于诱变育种的方法；杂交育种的原理为基因重组；单倍体育种常采用花药离体培养技术，在该过程中，可通过诱导其脱分化形成愈伤组织，再分化出芽、根获得再生植株，也可以通过诱导分化成胚状体获得再生植株。(3)根据甲与丁杂交的结果可判断抗病对不抗病为显性、高秆对矮秆为显性。因为乙为抗病矮秆，其基因型为A_bb，丙为不抗病高秆，其基因型为aaB_，再根据乙与丙杂交的结果，可判断乙的基因型为Aabb，丙的基因型为aaBb。乙与丙杂交，F1中抗病高秆的基因型为AaBb，根据基因自由组合定律可知，它能产生AB、Ab、aB、ab四种数目相等的配子。(4)根据乙、丙的基因型，写出遗传图解。[答案](1)表达有害性基因突变(2)诱变育种基因重组胚状体(3)4(4)如图本小节结束请按ESC键返回