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2019-2020年高考生物一輪復習方案 3-3 從雜交育種到基因工程 新人教版必修2 生物變異在育種上的應(yīng)用(Ⅱ)　轉(zhuǎn)基因食品的安全(Ⅰ) 知識點一　雜交育種和誘變育種 1．雜交育種 (1)概念：將兩個或多個品種的優(yōu)良性狀通過交配集中在一起，再經(jīng)過①________和②________，獲得新品種的方法 (2)原理：③________ (3)過程：選擇具有不同優(yōu)良性狀的親本→④__________，獲得F1→⑤________→⑥________→鑒別、選擇需要的類型 (4)優(yōu)點：可以把多個品種的優(yōu)良性狀集中在一起 缺點：獲得新品種的周期⑦________ (5)應(yīng)用：根據(jù)需要培育理想類型 2．誘變育種 (1)概念：利用物理因素或化學因素來處理生物，使生物發(fā)生⑧________，從而獲得優(yōu)良變異類型的育種方法 (2)原理：⑨________ (3)過程：選擇生物→________→?________→培育 (4)優(yōu)點 (5)缺點：誘發(fā)產(chǎn)生的突變，有利的個體往往不多，需處理大量材料 應(yīng)用：培育具有新性狀的品種 　比一比：(1)雜交育種與雜種優(yōu)勢是一回事嗎？(2)誘變育種與雜交育種相比，最大的區(qū)別是什么？ 知識點二　基因工程 1．概念 又叫?________或DNA重組技術(shù)。通俗地說，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細胞里，?________地改造生物的?________ 2．原理 不同生物間的?________ 3．基本 工具 4．操作步驟 提取________ 　　　　↓ 目的基因與________結(jié)合 　　　　↓ 將目的基因?qū)隷_______ 　　　　↓ 目的基因的________ 5．應(yīng)用 (1)作物育種：利用基因工程的方法，獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)作物，培育出具有各種抗逆性的作物新品種，如________等 (2)藥物研制：利用基因工程的方法，培育轉(zhuǎn)基因生物，利用轉(zhuǎn)基因生物生產(chǎn)出各種高質(zhì)量、低成本的藥品，如胰島素、 ________、乙肝疫苗等 (3)環(huán)境保護：如利用轉(zhuǎn)基因細菌降解有毒有害的化合物，吸收環(huán)境中的重金屬，分解泄漏的石油，處理工業(yè)廢水等 轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性討論 比一比：(1)DNA連接酶和DNA聚合酶有何不同？(2)運載體和細胞膜上的載體相同嗎？, 現(xiàn)代生物技術(shù)：凝膠電泳 A．在DNA樣本中加入一個或數(shù)個限制性核酸內(nèi)切酶。這些酶把DNA切成小片段。 B．凝膠塊一端有注入DNA樣本的小孔，方便注入樣本；注入DNA樣本后，對凝膠(相當于固定溶液)施以電場。 C．片段遷移　帶負電的DNA片段會朝正極遷移。片段越小，在凝膠中的遷移速度越快。因此小片段最后會離加樣孔最遠。 DNA重組技術(shù)(基因工程) 將人的生長激素基因與質(zhì)粒(運載體)重組并導入細菌中，重組質(zhì)粒大量克隆的同時，目的基因表達(如上圖合成了人的生長激素) 自我校對： ①選擇?、谂嘤、刍蛑亟M?、茈s交?、軫1自交?、瞢@得F2　⑦長?、嗷蛲蛔儭、峄蛲蛔儭≌T發(fā)基因突變　?選擇理想類型　?突變頻率　?基因拼接技術(shù)　?定向　?遺傳性狀　?基因重組　?限制性核酸內(nèi)切酶　?DNA連接酶　?質(zhì)?！?噬菌體　動植物病毒　目的基因　運載體　受體細胞　檢測與鑒定　抗蟲棉　干擾素 比一比：(1)不是。兩者都是將兩個品種中的優(yōu)良性狀集中到一個親本上，但雜交育種培育成能穩(wěn)定遺傳的純合子，雜種優(yōu)勢主要是利用雜種F1的優(yōu)良性狀，并不要求遺傳學上的穩(wěn)定；(2)二者最大的區(qū)別在于誘變育種能創(chuàng)造出新基因。 比一比：(1)DNA連接酶是修復愈合DNA片段間單鏈上的缺口，使之形成磷酸二酯鍵。DNA聚合酶是DNA分子復制時，按模板鏈的要求，逐個把脫氧核苷酸連接起來，形成DNA的子鏈。 (2)不同。①運載體是將外源基因?qū)胧荏w細胞的專門運輸工具，常用的運載體有質(zhì)粒、動植物病毒、噬菌體等。②位于細胞膜上的載體是蛋白質(zhì)，與控制物質(zhì)進出細胞有關(guān)系。 幾種常見育種方式的比較 高考地位：5年19考 雜交育種 誘變育種 單倍體育種 多倍體育種 基因工程育種 原理 基因重組 基因突變 染色體變異 染色體變異 基因重組 常用方式 ①選育純種：雜交―→自交―→選優(yōu)―→自交 ②選育雜種：雜交―→雜交種 輻射誘變、激光誘變、空間誘變 花藥離體培養(yǎng)，然后再使染色體數(shù)目加倍 秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗 轉(zhuǎn)基因(DNA重組)技術(shù)將目的基因?qū)肷矬w內(nèi)，培育新品種 育種程序 　　 優(yōu)點 ①使位于不同個體的優(yōu)良性狀集中到一個個體上 ②操作簡便 可以提高變異的頻率、加速育種進程且大幅度地改良某些性狀 ①明顯縮短育種年限 ②所得品種為純合子 器官巨大，提高產(chǎn)量和營養(yǎng)成分 打破物種界限，定向改變生物的性狀 缺點 ①育種時間長 ②不能克服遠緣雜交不親和的障礙 有利變異少，需大量處理實驗材料(有很大盲目性) 技術(shù)復雜且需與雜交育種配合 只適用于植物，發(fā)育延遲，結(jié)實率低 有可能引發(fā)生態(tài)危機 應(yīng)用 用純種高稈抗病小麥與矮稈不抗病小麥培育矮稈抗病小麥 高產(chǎn)青霉菌 用純種高稈抗病小麥與矮稈不抗病小麥快速培育矮稈抗病小麥 三倍體無子西瓜、八倍體小黑麥 轉(zhuǎn)基因“向日葵豆”、轉(zhuǎn)基因抗蟲棉 1．誘變育種與雜交育種相比，前者能產(chǎn)生前所未有的新基因，創(chuàng)造變異新類型；后者不能產(chǎn)生新基因，只是實現(xiàn)原有基因的重新組合。 2．在所有育種方法中，最簡捷、常規(guī)的育種方法——雜交育種。 3．根據(jù)不同育種需求選擇不同的育種方法。 (1)將兩親本的兩個不同優(yōu)良性狀集中于同一生物體上，可利用雜交育種，亦可利用單倍體育種。 (2)要求快速育種，則運用單倍體育種。 (3)要求大幅度改良某一品種，使之出現(xiàn)前所未有的性狀，可利用誘變育種和雜交育種相結(jié)合的方法。 (4)要求提高品種產(chǎn)量，提高營養(yǎng)物質(zhì)含量，可運用多倍體育種。 4．隨著我國航天技術(shù)的日趨成熟，太空育種正在興起，有兩個優(yōu)勢：①太空失重、真空狀態(tài)，將很多在地球重力場中無法完成的育種實驗變?yōu)槿菀讓崿F(xiàn)的現(xiàn)實；②太空高輻射環(huán)境為動、植物、微生物發(fā)生基因突變提供良好條件！ ★★★　本考點單科試卷多以選擇題形式出現(xiàn)，而理綜試卷多以非選擇題形式綜合考查各種育種的原理、方法及相互聯(lián)系，往往作為壓軸的高區(qū)分度試題拉開考生間距離，應(yīng)特別重視，防止丟分。 【典例1】 下圖表示以番茄植株(HhRr)為實驗材料培育新品種的途徑。請據(jù)圖分析回答下列問題。 (1)途徑2、3中獲得幼苗的過程都應(yīng)用了植物組織培養(yǎng)技術(shù)，該技術(shù)依據(jù)的生物學原理是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)要盡快獲得穩(wěn)定遺傳的優(yōu)良品種應(yīng)采用途徑________，該過程中秋水仙素的作用機理是________________________________________________________________________。 (3)品種A與途徑3中幼苗基因型相同的概率為______，品種C的基因型是____________。 (4)品種C與B是否為同一個物種？____________，原因是________________ ________________________________________________________________________。 (5)途徑4依據(jù)的原理是____________，此途徑與雜交育種相比，最突出的優(yōu)點是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析　圖解中途徑1為種子繁殖，途徑2為單倍體育種，途徑3為多倍體育種，途徑4為誘變育種?；ㄋ庪x體培養(yǎng)的生物學原理是植物細胞的全能性，單倍體育種能明顯縮短育種年限，秋水仙素的作用機理是抑制紡錘體的形成，品種C和品種B不是同一物種，因為它們存在生殖隔離。 答案　(1)植物細胞的全能性 (2)2　抑制細胞分裂時紡錘體的形成 (3)　HHhhRRrr (4)否　存在生殖隔離 (5)基因突變　能夠產(chǎn)生新基因 【訓練1】 (經(jīng)典題)下面為6種不同的育種方法。 據(jù)圖回答下列問題。 (1)圖中A至D方向所示的途徑表示________育種方式，這種方法屬常規(guī)育種，一般從F2代開始選種，這是因為__________________。A―→B―→C的途徑表示________育種方式，這兩種育種方式中后者的優(yōu)越性主要表現(xiàn)在________________。 (2)B常用的方法為______________。 (3)E方法所用的原理是____________，所用的方法如______________、______________。育種時所需處理的種子應(yīng)是萌動的(而非休眠的)種子，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)C、F過程最常用的藥劑是____________，其作用的原理是________________________________________________________________________。 (5)由G到H過程中涉及的生物技術(shù)有________________________________________________________________________ ________和______________。 (6)K―→L―→M這種育種方法的優(yōu)越性表現(xiàn)在________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)雜交　從F2代開始發(fā)生性狀分離　單倍體　明顯縮短育種年限　(2)花藥離體培養(yǎng)　(3)基因突變　X射線、紫外線、激光　亞硝酸、硫酸二乙酯、秋水仙素(理化因素需各說出一項)　種子萌動后進行細胞分裂，DNA在復制過程中可能由于某種因素的影響發(fā)生基因突變　(4)秋水仙素　在細胞分裂時，抑制紡錘體形成，引起染色體數(shù)目加倍　(5)基因工程(或DNA拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)或轉(zhuǎn)基因技術(shù))　植物組織培養(yǎng)　(6)克服了遠緣雜交不親和的障礙，大大擴展了可用于雜交的親本組合范圍 題后反思　(1)雜交育種選育的時間是從F2代開始，原因是從F2開始發(fā)生性狀分離；選育后是否連續(xù)自交取決于所選優(yōu)良性狀是顯性還是隱性。 (2)基因工程技術(shù)應(yīng)用于育種有明顯的優(yōu)勢：①能夠按照人們的意愿，定向改造生物的性狀，目的性強，如生產(chǎn)人的胰島素、干擾素、白蛋白的各種工程菌的構(gòu)建；②打破了物種界限，克服了遠緣雜交不親和的障礙。 (3)誘變育種大幅度改良生物性狀，這是優(yōu)點；能提高突變率，但突變的不定向性和一般有害的特性決定了在突變的個體中有害遠多于有利，因而需要大量處理材料，工作量大，能否產(chǎn)生有價值的變異類型，不以人的意志為轉(zhuǎn)移，目的性差。 基因工程的操作工具及基本步驟 高考地位：5年32考 (xx全國新課標卷、浙江卷、福建卷、江蘇卷、海南卷，xx山東卷、浙江卷、四川卷、江蘇卷、海南卷……) 一、操作工具 1．基因的“剪刀”——限制性核酸內(nèi)切酶(簡稱限制酶) (1)分布：主要在微生物體內(nèi)。 (2)特性：一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切點上切割DNA分子。 (3)實例：EcoR Ⅰ限制酶能專一識別GAATTC序列，并在G和A之間將這段序列切開。 (4)切割結(jié)果：產(chǎn)生兩個帶有黏性末端的DNA片段。 (5)作用：基因工程中重要的切割工具。在微生物體內(nèi)能將外來的DNA切斷，對自己的DNA無損害。 2．基因的“針線”——DNA連接酶 (1)催化對象：兩個具有相同黏性末端的DNA片段。 (2)催化位置：脫氧核糖與磷酸之間的缺口。 (3)催化結(jié)果：形成重組DNA。 3．常用的運載體——質(zhì)粒 (1)本質(zhì)：小型環(huán)狀DNA分子 (2)作用 (3)條件 二、操作步驟 　 將目的基因?qū)胧荏w細胞：主要是借鑒細菌或病毒侵染細 胞的方法 　 (1)微生物常被用做受體細胞的原因是其具有繁殖快、代謝快、目的基因產(chǎn)物多的特點。(2)動物受體細胞一般選用受精卵，植物受體細胞可以是體細胞，但需與植物組織培養(yǎng)技術(shù)相結(jié)合。 ★★★　本考點必修內(nèi)容側(cè)重轉(zhuǎn)基因技術(shù)的基本操作、工具及安全性，深入考查基因工程的原理、過程及其應(yīng)用則是選修三的高考要求。從歷年高考命題來看，全國卷及各省市卷都有具體要求和較固定的命題模式(有的為必考，有的為選考)。備考時應(yīng)按本省市具體高考要求有的放矢的進行復習和訓練。 【典例2】 (xx全國新課標，40)根據(jù)基因工程的有關(guān)知識，回答下列問題。 (1)限制性內(nèi)切酶切割DNA分子后產(chǎn)生的片段，其末端類型有________和________。 (2)質(zhì)粒運載體用EcoR Ⅰ切割后產(chǎn)生的片段如下： 　AATT C……G G……CTTAA 為使運載體與目的基因相連，含有目的基因的DNA除可用EcoR Ⅰ切割外，還可用另一種限制性內(nèi)切酶切割，該酶必須具有的特點是____________________。 (3)按其來源不同，基因工程中所使用的DNA連接酶有兩類，即________DNA連接酶和________DNA連接酶。 (4)反轉(zhuǎn)錄作用的模板是________，產(chǎn)物是________________________________________________________________________。 若要在體外獲得大量反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，常采用________技術(shù)。 (5)基因工程中除質(zhì)粒外，________和________也可作為運載體。 (6)若用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌，一般情況下，不能直接用未處理的大腸桿菌作為受體細胞，原因是________________________________________________________________________。 解析　此題考查基因工程應(yīng)用的相關(guān)知識。(1)DNA分子經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端通常有黏性末端和平末端兩種類型。(2)為使運載體與目的基因相連，應(yīng)使二者被切割后產(chǎn)生的末端相同，故用另一種限制酶切割產(chǎn)生的末端必須與EcoR Ⅰ切割產(chǎn)生的末端相同。(3)根據(jù)酶的來源不同，DNA連接酶分為Ecoli DNA連接酶和T4DNA連接酶。(4)以RNA為模板，合成DNA的過程稱為逆轉(zhuǎn)錄，若要體外獲得大量DNA分子，可以使用PCR技術(shù)。(5)在基因工程中，通常利用質(zhì)粒作為運載體，另外噬菌體和動植物病毒也可作為運載體。(6)大腸桿菌作為受體細胞時，常用Ca2＋處理，使之成為能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的感受態(tài)細胞。 答案　(1)黏性末端　平末端　(2)切割產(chǎn)生的DNA片段末端與EcoR Ⅰ切割產(chǎn)生的相同(其他合理答案也行)　(3)大腸桿菌(Ecoli)　T4　(4)mRNA(或RNA)　cDNA(或DNA)　PCR　(5)噬菌體　動植物病毒 (6)未處理的大腸桿菌吸收質(zhì)粒(外源DNA)的能力極弱 【訓練2】 (xx海南單科，31)已知甲種農(nóng)作物因受到乙種昆蟲危害而減產(chǎn)，乙種昆蟲食用某種原核生物分泌的丙種蛋白質(zhì)后死亡。因此， 可將丙種蛋白質(zhì)基因轉(zhuǎn)入到甲種農(nóng)作物體內(nèi)，使甲種農(nóng)作物獲得抗乙種昆蟲危害的能力。 回答下列問題。 (1)為了獲得丙種蛋白質(zhì)的基因，在已知丙種蛋白質(zhì)氨基酸序列的基礎(chǔ)上，推測出丙種蛋白質(zhì)的________序列，據(jù)此可利用________方法合成目的基因。獲得丙種蛋白質(zhì)的基因還可用________和________方法。 (2)在利用上述丙種蛋白質(zhì)基因和質(zhì)粒載體構(gòu)建重組質(zhì)粒的過程中，常需要使用________酶和________酶。 (3)將含有重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌與甲種農(nóng)作物的愈傷組織共同培養(yǎng)，篩選出含有丙種蛋白質(zhì)的愈傷組織，由該愈傷組織培養(yǎng)成的再生植株可抵抗________的危害。 (4)若用含有重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌直接感染甲種農(nóng)作物植株葉片傷口，則該植株的種子________(填“含有”或“不含”)丙種蛋白質(zhì)基因。 解析　本題考查抗蟲作物培育過程的相關(guān)知識。(1)獲取目的基因的方法主要有基因文庫獲取法、PCR技術(shù)擴增法和人工化學合成法三種。已知丙種蛋白質(zhì)氨基酸序列，可通過推測丙種蛋白質(zhì)的基因序列，然后利用化學方法人工合成丙種蛋白質(zhì)基因。(2)在構(gòu)建重組質(zhì)粒的過程中，需要使用限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶，前者能識別特定的核苷酸序列，使每條鏈特定部位的核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開，使其形成黏性末端，被喻為“分子手術(shù)刀”；后者能將兩個帶有相同黏性末端的DNA片段連接起來，被稱為“分子針線”。(3)將含有重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌與甲種農(nóng)作物的愈傷組織共同培養(yǎng)，可篩選出含有丙種蛋白質(zhì)的愈傷組織，而后培養(yǎng)出含有丙種蛋白質(zhì)的抗乙種昆蟲的植株。(4)若只用重組質(zhì)粒感染甲種農(nóng)作物葉片傷口，可在葉片組織中篩選出含丙種蛋白質(zhì)的細胞，由于該重組質(zhì)粒感染的是體細胞，故該植株的種子中不含有丙種蛋白質(zhì)。 答案　(1)基因　化學　基因文庫　PCR(其他合理答案也可)　(2)限制　DNA連接　(3)乙種昆蟲　(4)不含 規(guī)避2個易混點 易混點1　混淆無子西瓜培育過程中父本與母本的選擇與處理 　點　撥　(1)無子西瓜的培育過程中，兩次傳粉的目的：第一次傳粉是為了雜交得到三倍體種子，第二次傳粉是為了刺激子房發(fā)育成果實。(2)如果以二倍體西瓜為母本，四倍體西瓜為父本，也能得到三倍體種子，但這種三倍體種子結(jié)的西瓜，因珠被發(fā)育成厚硬的種皮，故達不到“無子”的目的。(3)用秋水仙素處理二倍體西瓜幼苗使之成為四倍體時，處理的對象應(yīng)是“幼苗或萌發(fā)的種子”。因為萌發(fā)的種子和幼苗具有分生能力，細胞進行有絲分裂，秋水仙素處理后可達到使產(chǎn)生的新細胞染色體數(shù)目加倍的目的。 易混點2　混淆“最簡便”與“最快” 　點　撥　“最簡便”著重于技術(shù)含量應(yīng)為“易操作”如雜交育種，雖然年限長，但農(nóng)民自己可簡單操作，但“最快速”則未必簡便如單倍體育種可明顯縮短育種年限，但其技術(shù)含量卻較高，單就花粉培養(yǎng)成幼苗已很難實現(xiàn)。 糾錯演練 1．(xx江蘇蘇北四市一次調(diào)研)下列有關(guān)育種的敘述中，錯誤的是(　　)。 A．用于大田生產(chǎn)的優(yōu)良品種不一定是純合子 B．通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育脫毒苗，篩選培育抗病毒新品種 C．誘變育種可提高突變頻率，加速新基因的產(chǎn)生，從而加速育種進程 D．為了避免對三倍體無子西瓜年年制種，可利用植物組織培養(yǎng)快速繁殖 解析　植物組織培養(yǎng)技術(shù)屬于無性繁殖，常采用莖尖部位進行培養(yǎng)，獲得脫毒苗，不需要篩選；人工誘變育種的優(yōu)點在于提高突變頻率，加速新基因的產(chǎn)生，從而加速育種進程；三倍體無子西瓜減數(shù)分裂時聯(lián)會紊亂，不能產(chǎn)生種子，可利用植物組織培養(yǎng)快速繁殖。 答案　B 2．(xx浙江金華十校期末，37)現(xiàn)有甲、乙兩物種的植株(均為二倍體純種)，其中甲種植株的光合作用能力高于乙種植株，但乙種植株很適宜在寒冷的條件下種植。若想培育出高產(chǎn)、耐寒的植株，有多種生物技術(shù)手段可以利用。下列所采用的技術(shù)手段中可能不可行的是(　　)。 A．先雜交得到F1，再利用單倍體育種技術(shù)獲得純種的目標植株 B．將乙種植株耐寒基因?qū)氲郊追N植株的根尖中，可培育出目標植株 C．利用人工誘變的方法處理乙種植株以獲得滿足要求的目標植株 D．誘導兩種植株的愈傷組織細胞融合并培育成幼苗 解析　甲乙是兩種物種，遠緣雜交不親和，兩者不可雜交產(chǎn)生后代。 答案　A 各種育種的原理、方法及應(yīng)用 1.(xx海南單科，25)已知小麥無芒(A)與有芒(a)為一對相對性狀，用適宜的誘變方式處理花藥可導致基因突變。為了確定基因A是否突變?yōu)榛騛，有人設(shè)計了以下4個雜交組合，雜交前對每個組合中父本的花藥進行誘變處理，然后與未經(jīng)處理的母本進行雜交。若要通過對雜交子一代表現(xiàn)型的分析來確定該基因是否發(fā)生突變，則最佳的雜交組合是(　　)。 A. ♂無芒♀有芒( ♂AA♀aa) B. ♂無芒♀有芒( ♂Aa♀aa) C. ♂無芒♀無芒( ♂Aa♀Aa) D. ♂無芒♀無芒( ♂AA♀Aa) 解析　本題考查育種原理及其應(yīng)用的知識。在四個選項中，A選項中，♀、 ♂個體均為純合子，是具有相對性狀的親本組合，其雜交后代只有一種表現(xiàn)型，即顯性性狀，若 ♂無芒個體中A突變?yōu)閍，則雜交后代將會出現(xiàn)有芒和無芒，A選項適合；而B、C、D選項中，其親本♀、 ♂個體均有雜合子，故通過雜交實驗無法檢測 ♂無芒個體中的基因A是否突變?yōu)榛騛。 答案　A 2．(xx海南單科，29)無子西瓜是由二倍體(2n＝22)與同源四倍體雜交后形成的三倍體。回答下列問題。 (1)雜交時選用四倍體植株作母本，用二倍體植株作父本，取其花粉涂在四倍體植株的________上，授粉后套袋。四倍體植株上產(chǎn)生的雌配子含有________條染色體，該雌配子與二倍體植株上產(chǎn)生的雄配子結(jié)合，形成含有________條染色體的合子。 (2)上述雜交獲得的種子可發(fā)育為三倍體植株。該植株會產(chǎn)生無子果實，該果實無子的原因是三倍體的細胞不能進行正常的________分裂。 (3)為了在短期內(nèi)大量繁殖三倍體植株，理論上可以采用________的方法。 解析　本題以三倍體無子西瓜的培育過程為信息載體，考查了多倍體育種的方法。(1)在三倍體無子西瓜培育過程中，以四倍體植株為母本，授以二倍體植株花粉，可獲得三倍體西瓜種子(胚)。四倍體植株上產(chǎn)生的雌配子含有22條染色體，二倍體產(chǎn)生的雄配子含11條染色體，則合子中含有三個染色體組，33條染色體。(2)三倍體西瓜無子的原因是：三倍體的細胞含有三個染色體組，在減數(shù)分裂時，染色體聯(lián)會紊亂，不能產(chǎn)生正常的生殖細胞。(3)由于三倍體植株不能進行有性繁殖，故可采用組織培養(yǎng)等無性生殖方式繁殖。 答案　(1)雌蕊(或柱頭)　22　33 (2)減數(shù) (3)組織培養(yǎng)(其他合理答案也可) 3．(xx浙江理綜，32)玉米的抗病和不抗病(基因為A、a)、高稈和矮稈(基因為B、b)是兩對獨立遺傳的相對性狀?，F(xiàn)有不抗病矮稈玉米種子(甲)，研究人員欲培育抗病高稈玉米，進行以下實驗： 取適量的甲，用合適劑量的γ射線照射后種植，在后代中觀察到白化苗4株、抗病矮稈1株(乙)和不抗病高稈1株(丙)。將乙與丙雜交，F(xiàn)1中出現(xiàn)抗病高稈、抗病矮稈、不抗病高稈和不抗病矮稈。選取F1中抗病高稈植株上的花藥進行離體培養(yǎng)獲得幼苗，經(jīng)秋水仙素處理后選出純合二倍體的抗病高稈植株(丁)。 另一實驗表明，以甲和丁為親本進行雜交，子一代均為抗病高稈。 請回答下列問題。 (1)對上述1株白化苗的研究發(fā)現(xiàn)，控制其葉綠素合成的基因缺失了一段DNA，因此該基因不能正常________，功能喪失，無法合成葉綠素，表明該白化苗的變異具有________的特點，該變異類型屬于________。 (2)上述培育抗病高稈玉米的實驗運用了________、單倍體育種和雜交育種技術(shù)，其中雜交育種技術(shù)依據(jù)的原理是________?；ㄋ庪x體培養(yǎng)中，可通過誘導愈傷組織分化出芽、根獲得再生植株，也可通過誘導分化成________獲得再生植株。 (3)從基因組成看，乙與丙植株雜交的F1中抗病高稈植株能產(chǎn)生________種配子。 (4)請用遺傳圖解表示乙與丙植株雜交得到F1的過程。 解析　此題考查基因突變、遺傳育種等知識。(1)γ射線照射玉米種子，可能會導致葉綠素合成基因發(fā)生突變，產(chǎn)生白化苗，該種變異對幼苗本身是有害的。(2)本實驗中運用了多種育種方法。γ射線照射種子是運用了誘變育種方法；抗病矮稈(乙)和不抗病高稈(丙)雜交得到F1，運用了雜交育種方法；最后選取F1中抗病高稈植株的花藥進行離體培養(yǎng)獲得幼苗，再用秋水仙素處理后得到純合二倍體的抗病高稈植株，這是單倍體育種方法?；ㄋ庪x體培養(yǎng)過程中，可通過誘導愈傷組織分化成胚狀體獲得再生植株，也可直接誘導愈傷組織分化出根、芽，獲得再生植株。(3)不抗病矮稈(甲)和抗病高稈(丁)雜交，子一代均為抗病高稈，這說明抗病、高稈均為顯性，故甲、丁基因型分別為aabb、AABB。由甲突變來的乙、丙植株基因型分別為Aabb、aaBb。乙與丙雜交得到的F1中抗病高稈植株基因型為AaBb，AaBb植株可產(chǎn)生Ab、AB、aB、ab四種配子。(4)乙、丙植株基因型分別為Aabb、aaBb。書寫遺傳圖解時注意不要漏寫P、配子、F1及各種表現(xiàn)型的比例等。 答案　(1)表達　有害性　基因突變　(2)誘變育種　基因重組　胚狀體　(3)4 (4) 基因工程 4.(xx浙江理綜，6)天然的玫瑰沒有藍色花，這是由于缺少控制藍色色素合成的基因B，而開藍色花的矮牽牛中存在序列已知的基因B?，F(xiàn)用基因工程技術(shù)培育藍玫瑰，下列操作正確的是(　　)。 A．提取矮牽牛藍色花的mRNA，經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄獲得互補的DNA，再擴增基因B B．利用限制性核酸內(nèi)切酶從開藍色花矮牽牛的基因文庫中獲取基因B C．利用DNA聚合酶將基因B與質(zhì)粒連接后導入玫瑰細胞 D．將基因B直接導入大腸桿菌，然后感染并轉(zhuǎn)入玫瑰細胞 解析　此題考查基因工程及其應(yīng)用的相關(guān)知識。獲取目的基因B，可先提取矮牽牛藍色花的mRNA，經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄獲得互補的DNA，再經(jīng)PCR技術(shù)擴增，A正確；基因文庫構(gòu)建時是將目的基因與載體連接起來，形成重組載體，再導入受體菌中儲存和擴增，提取目的基因時不再使用限制酶，B錯誤；連接目的基因與質(zhì)粒的酶是DNA連接酶，C錯誤；將目的基因?qū)胫参锛毎?，常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，不使用大腸桿菌，D錯誤。 答案　A (時間：45分鐘) A級　基礎(chǔ)演練 1．(xx南京一模)科學家將豌豆染色體片段導入玉米細胞，培育出具有豌豆優(yōu)良性狀而染色體數(shù)目不變的玉米新品種。下列有關(guān)敘述正確的是(　　)。 A．新品種玉米的培育原理是染色體結(jié)構(gòu)變異 B．新品種玉米表現(xiàn)出的豌豆性狀一定是單基因控制的性狀 C．新品種玉米自交后代仍然都具有豌豆的優(yōu)良性狀 D．新品種玉米能表現(xiàn)出玉米和豌豆的所有性狀 解析　由題意知新品種玉米的某染色體上加入了豌豆的染色體片段，發(fā)生了染色體結(jié)構(gòu)的變異；導入的染色體片段上有多個基因，所以新品種玉米表現(xiàn)出的豌豆性狀也可能是多基因控制的性狀，且該玉米自交后代可能會發(fā)生性狀分離，不一定都具有豌豆的優(yōu)良性狀，該玉米不能表現(xiàn)出玉米和豌豆的所有性狀。 答案　A 2．(xx銀川、吳忠聯(lián)考)育種專家在稻田中發(fā)現(xiàn)一株十分罕見的“一稈雙穗”植株，經(jīng)鑒定該變異性狀是由基因突變引起的。下列敘述正確的是(　　)。 A．這種現(xiàn)象是由顯性基因突變成隱性基因引起的 B．該變異株自交可產(chǎn)生這種變異性狀的純合個體 C．觀察細胞有絲分裂中期染色體形態(tài)可判斷基因突變發(fā)生的位置 D．將該株水稻的花粉離體培養(yǎng)后即可獲得穩(wěn)定遺傳的高產(chǎn)品系 解析　由題意可知，該突變也可能是顯性突變，A錯；基因突變在光學顯微鏡下是不可見的，C錯；花藥離體培養(yǎng)得到的是單倍體，需要用秋水仙素處理單倍體幼苗，才能獲得能穩(wěn)定遺傳的純合子，D錯。 答案　B 3．(xx泉州質(zhì)檢)下列有關(guān)育種方法的敘述中，正確的是(　　)。 A．多倍體育種需在獲得單倍體植株的基礎(chǔ)上進行 B．單倍體育種需在親本植株染色體數(shù)加倍的基礎(chǔ)上進行 C．雜交育種的親本雙方可以是具有相對性狀的雜合子 D．誘變育種可以獲得目的基因發(fā)生定向變異的新類型 解析　人工誘導多倍體的方法很多，如低溫處理，目前最常用而且最有效的方法是用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗，而非在單倍體植株的基礎(chǔ)上進行；單倍體育種是先采用花藥(花粉)離體培養(yǎng)的方法得到單倍體，然后經(jīng)過人工誘導使染色體加倍，使其重新恢復到正常植株的染色體數(shù)目；雜交育種利用的原理是基因重組，雙親既可以是雜合子，也可以是純合子；誘變育種的原理是基因突變，基因突變是不定向的，所以育種過程中需要篩選出變異的新類型。 答案　C 4．(xx蘇錫常鎮(zhèn)四市一調(diào))通過下列育種方法產(chǎn)生的后代，其染色體數(shù)一定發(fā)生變化的是(　　)?！　　　　　　　　　　　　　　　　　? A．單倍體育種 B．植物體細胞雜交育種 C．雜交育種 D．轉(zhuǎn)基因育種 解析　單倍體育種過程中用秋水仙素處理幼苗，后代的染色體數(shù)沒有發(fā)生變化；植物體細胞雜交產(chǎn)生的后代的染色體數(shù)是兩種植物體細胞的染色體數(shù)之和。 答案　B 5．如圖為DNA分子的某一片段，其中①②③分別表示某種酶的作用部位，則相應(yīng)的酶依次是(　　)。 A．DNA連接酶、限制性核酸內(nèi)切酶、解旋酶 B．限制性核酸內(nèi)切酶、解旋酶、DNA連接酶 C．解旋酶、限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶 D．限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶、解旋酶 答案　C 6．(xx北京西城區(qū)期末)下列有關(guān)基因工程操作的敘述正確的是(　　)。 A．用同種限制性核酸內(nèi)切酶切割運載體與目的基因可獲得相同黏性末端 B．以蛋白質(zhì)的氨基酸序列為依據(jù)合成的目的基因與原基因的堿基序列相同 C．檢測到受體細胞含有目的基因就標志著基因工程操作的成功 D．用含抗生素抗性基因的質(zhì)粒作為運載體是因為其抗性基因便于與外源基因連接 解析　因多種密碼子可決定一種氨基酸，故以蛋白質(zhì)的氨基酸序列為依據(jù)合成的目的基因與原基因的堿基序列不一定完全相同；目的基因在受體細胞中表達才能說明基因工程操作的成功；用含抗生素抗性基因的質(zhì)粒作為運載體是因為便于篩選。 答案　A 7．通過DNA重組技術(shù)使原有基因得以改造的動物稱為轉(zhuǎn)基因動物。運用這一技術(shù)可使羊奶中含有人體蛋白質(zhì)，下圖表示這一技術(shù)的基本過程，在該工程中所用的基因“剪刀”能識別的序列和切點是—G↓GATCC—，請回答下面的問題。 (1)從羊染色體中“剪下”羊蛋白質(zhì)基因的酶是________________，人體蛋白質(zhì)基因“插入”后連接在羊體細胞染色體中需要的酶是________。 (2)請畫出質(zhì)粒被切割形成黏性末端的過程圖。 －G↓GATC C—―→ (3)人體蛋白質(zhì)基因之所以能連接到羊的染色體DNA中，原因是______________________，人體蛋白質(zhì)基因?qū)胙蚣毎麜r常用的工具是________。 (4)此過程中目的基因的檢測與表達中的表達是指________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)你認為此類羊產(chǎn)的奶安全可靠嗎？理由是什么？ ________________________________________________________________________。 解析　本題的第(1)問比較簡單，難點是第(2)問，首先要按照堿基互補配對原則，由已知的一條鏈完成質(zhì)粒雙鏈上的堿基序列，再根據(jù)切點寫出切割后形成的黏性末端。(3)要求回答基因能夠拼接的原因，不同生物的DNA化學組成和空間結(jié)構(gòu)相同，即都具有相同的物質(zhì)基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。目的基因?qū)胧荏w細胞需要先與運載體結(jié)合，最常用的運載體是質(zhì)粒，也可以用動物病毒。(4)基因的表達是指基因通過控制蛋白質(zhì)的合成來控制生物的性狀，即通過轉(zhuǎn)錄和翻譯過程合成相應(yīng)的蛋白質(zhì)。(5)為開放性的問題，但要注意回答的理由要與觀點相對應(yīng)。 答案　(1)限制性核酸內(nèi)切酶　DNA連接酶 (2)—G　　　G— (3)具有相同的物質(zhì)基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)(有互補的堿基序列)　細菌質(zhì)?；騽游锊《尽?4)人體蛋白質(zhì)基因在羊體細胞內(nèi)控制合成人體蛋白質(zhì)　(5)安全。因目的基因?qū)胧荏w細胞后，控制合成的人奶蛋白質(zhì)成分沒有改變(或不安全，因目的基因?qū)胧荏w細胞后，可能由于羊細胞中某些成分的影響，合成的蛋白質(zhì)成分可能發(fā)生一定的改變) 8．(xx廣東茂名一模，27)已知水稻的光效(光能利用效率)由一對基因(A、a)控制，抗病性由另一對基因(B、b)控制，兩對基因獨立遺傳。高光效抗病水稻的育種方案如下，請回答下列問題。 (1)水稻的低光效與高光效這對相對性狀中，________是顯性性狀，而甲的基因型為________。 (2)假設(shè)輻射處理后得到一株水稻，檢測突變基因轉(zhuǎn)錄出的mRNA，發(fā)現(xiàn)第二個密碼子中的一個堿基發(fā)生替換，問該水稻的光能利用效率一定提高嗎？________，原因是 ________________________________________________________________________。 (3)若用乙培育高光效抗病水稻新品種，為了提高其在子代中的比例，應(yīng)采用的育種方法是________，其比例為____________。 (4)若右圖為一株水稻(Aa)減數(shù)分裂過程中的一個細胞，同一條染色體兩條姐妹染色單體的同一位點上的基因分別是A和a，造成這種結(jié)果可能的原因有_______________________。 若要使水稻的高光效基因在玉米植株中表達，從理論上講常用的育種方法是________。 解析　(1)由F1(F1中低光效抗病水稻與高光效抗病水稻＝3∶1)可推出低光效是顯性性狀，且乙的基因型是AaBB或Aabb，因此，甲的基因型為AABB或AAbb。(2)由于密碼子具有簡并性，基因突變不一定會引起性狀的改變，因此，輻射處理后得到一株水稻，檢測突變基因轉(zhuǎn)錄出的mRNA，發(fā)現(xiàn)第二個密碼子中的一個堿基發(fā)生替換，該水稻的光能利用效率不一定提高。(3)單倍體育種能在較短時間內(nèi)得到純合體。由于乙的基因型是AaBB或Aabb，因此，用乙培育高光效抗病水稻新品種的比例為。(4)一株水稻(Aa)減數(shù)分裂過程中的一個細胞，同一條染色體的兩條姐妹染色單體的同一位點上的基因分別是A和a，造成這種結(jié)果可能的原因有基因突變或同源染色體的非姐妹染色單體交叉互換。 答案　(1)低光效　AABB或AAbb (2)不一定　密碼子具有簡并性(或一個氨基酸可以由幾個不同的密碼子來決定) (3)單倍體育種　 (4)基因突變或同源染色體的非姐妹染色單體交叉互換　基因工程 B級　智能提升 9．(xx西安一模，4)如圖表示某種農(nóng)作物品種①和②培育出⑥的幾種方法，有關(guān)說法錯誤的是(　　)。 A．培育品種⑥的最簡捷途徑是Ⅰ→V B．通過Ⅱ→Ⅳ過程最不容易到達目的 C．通過Ⅲ→Ⅵ過程的原理是染色體變異 D．過程Ⅵ常用一定濃度的秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗 解析　通過雜交育種獲得符合要求的新品種是最簡便的方法，A正確；由①―→④屬于基因突變，由于突變率很低，故通過Ⅱ―→Ⅳ過程不易達到目的，B正確；Ⅲ―→Ⅵ過程是單倍體育種過程，其原理是染色體變異，C正確；過程Ⅵ是通過花粉的離體培養(yǎng)獲得單倍體，不存在種子，D錯誤。 答案　D 10．(xx襄陽調(diào)研)下列關(guān)于育種方法的敘述正確的是(　　)。 A．用雜交的方法進行育種，往往從F1自交后代中可篩選出符合人類需要的優(yōu)良品種 B．用輻射的方法進行誘變育種，誘變后的植株一定比誘變前的植株具備更多優(yōu)良性狀 C．用基因型為DdTt的植株進行單倍體育種，所育的新品種自交后代中約有為純合子 D．用基因型為DdTt的植株進行多倍體育種，所育的新品種和原品種雜交一定能產(chǎn)生可育后代 解析　誘變育種的生物學原理為基因突變，基因突變具有多害少利和不定向的特點，故誘變后的植株不一定比誘變前的植株具備更多優(yōu)良性狀，故B錯誤。用基因型為DdTt的植株進行單倍體育種，產(chǎn)生的新品種全為純合子，其自交后代也全為純合子，故C錯誤。二倍體植株染色體加倍后成為四倍體植株，四倍體植株和原二倍體植株雜交得到的三倍體植株是高度不育的，故D錯誤。 答案　A 11．(xx浙江五校聯(lián)考，18)下圖為利用純合高稈(D)抗病(E)小麥和純合矮稈(d)染病(e)小麥快速培育純合優(yōu)良小麥品種矮稈抗病小麥(ddEE)的示意圖，下列有關(guān)此圖的敘述錯誤的是(　　)。 ddEE (花藥)(單倍體) A．②過程中發(fā)生了非同源染色體的自由組合 B．實施④過程通常用一定濃度的秋水仙素 C．實施③過程依據(jù)的主要生物學原理是細胞增殖 D．實施①過程的主要目的是讓控制不同優(yōu)良性狀的基因組合到一起 解析?、圻^程為花藥離體培養(yǎng)過程，依據(jù)的主要生物學原理是細胞的全能性；②過程為減數(shù)分裂產(chǎn)生配子的過程，發(fā)生了非同源染色體的自由組合；實施④過程通常用一定濃度的秋水仙素使染色體數(shù)目加倍；①過程為具有相對性狀的親本雜交，其主要目的是讓控制不同優(yōu)良性狀的基因組合到一起。 答案　C 12．(xx蘇錫常鎮(zhèn)四市一調(diào))李振聲院士運用小麥與偃麥草(一種野生牧草)遠緣雜交并誘導染色體移接，成功培育出多個優(yōu)良小麥新品種。下列有關(guān)敘述中不正確的是(　　)。 A．小麥和偃麥草之間存在生殖隔離 B．大多數(shù)染色體變異對生物體是不利的 C．染色體移接屬于染色體數(shù)目變異 D．這項研究體現(xiàn)了生物多樣性的價值 解析　小麥和偃麥草是兩個物種，二者之間存在生殖隔離；大多數(shù)染色體變異對生物體是不利的；染色體移接屬于染色體結(jié)構(gòu)變異；題中所述研究體現(xiàn)了生物多樣性的直接價值。 答案　C 13．(xx南京四校聯(lián)考)已知水稻的高稈(A)對矮稈(a)為顯性，抗病(B)對感病(b)為顯性，有芒(D)對無芒(d)為顯性，三對相對性狀獨立遺傳。請回答下列問題。 (1)現(xiàn)有三個純系水稻品種：①矮稈感病有芒，②高稈感病有芒，③高稈抗病無芒。要在最短時間內(nèi)獲得矮稈抗病無芒純系新品種，請寫出育種過程。 第一步：________________________________________________________________________。 第二步：________________________________________________________________________。 第三步：________________________________________________________________________。 (2)為獲得矮稈無芒的新品種，科研人員設(shè)計了育種方案，如圖所示。根據(jù)預期，F(xiàn)1植株所結(jié)種子分株保存、播種后長出的植株應(yīng)既有高稈，又有矮稈。但研究人員發(fā)現(xiàn)有一株植株所結(jié)的種子播種后長出的植株全部表現(xiàn)為矮稈，并據(jù)此推斷F1中有純合矮稈植株。通過分析認為，F(xiàn)1中純合矮稈植株出現(xiàn)的原因可能有兩種：一是母本去雄不徹底，母本自交；二是父本在減數(shù)分裂形成花粉時，一個高稈基因發(fā)生了基因突變。要確定是哪一種原因，可以通過分析F2矮稈植株上所結(jié)種子的表現(xiàn)情況來進行判斷。 觀察F1各植株所結(jié)種子長出的植株性狀 ①如果所結(jié)種子的表現(xiàn)型為________，則原因是母本去雄不徹底，發(fā)生了自交。 ②如果所結(jié)種子的表現(xiàn)型為________，則原因是父本在減數(shù)分裂形成花粉時，一個高稈基因發(fā)生了基因突變。 解析　(1)根據(jù)育種要求，需通過雜交將矮稈、抗病、無芒基因集中在同一生物體中，因此選擇①和③雜交，F(xiàn)1的基因型為AaBbDd，然后通過單倍體育種方法獲得純合矮稈抗病無芒純合子。(2)采用逆推法，母本的基因型為aaDD，父本的基因型為AAdd，二者雜交形成F1，①若母本去雄不徹底，母本發(fā)生自交，則F1中還有基因型為aaDD的個體，該植株自交后代全為矮稈有芒，因此，若F2矮稈植株上所結(jié)種子全為有芒，則可推測是母本去雄不徹底；②若父本減數(shù)分裂形成花粉時發(fā)生基因突變，則父本的基因型為Aadd，和母本雜交，F(xiàn)1的基因型為aaDd和AaDd，F(xiàn)1自交，后代中既有有芒，也有無芒。 答案　(1)第一步：選擇①和③雜交得到F1 第二步：取F1的花藥進行離體培養(yǎng)，獲得單倍體幼苗 第三步：用秋水仙素處理單倍體幼苗，然后選育矮稈抗病無芒的純系新品種 (2)①全為有芒?、谟忻⒑蜔o芒 14．(xx廈門質(zhì)檢)家蠶是二倍體生物，含56條染色體，ZZ為雄性，ZW為雌性。幼蠶體色中的有斑紋和無斑紋性狀分別由Ⅱ號染色體上的A和a基因控制。雄蠶由于吐絲多，絲的質(zhì)量好，更受蠶農(nóng)青睞，但在幼蠶階段，雌雄不易區(qū)分。于是，科學家采用如圖所示的方法培育出了“限性斑紋雌蠶”來解決這個問題。請回答下面的問題。 (1)家蠶的一個染色體組含有________條染色體。 (2)圖中變異家蠶的“變異類型”屬于染色體變異中的________。由變異家蠶培育出限性斑紋雌蠶所采用的育種方法是________。圖中的限性斑紋雌蠶的基因型為________。 (3)在生產(chǎn)中，可利用限性斑紋雌蠶和無斑紋雄蠶培育出可根據(jù)體色辨別幼蠶性別的后代。請用遺傳圖解和適當?shù)奈淖?，描述選育雄蠶的過程。 解析　(1)二倍體家蠶體細胞中有56條染色體，其生殖細胞中有28條染色體，則其一個染色體組含有28條染色體。(2)由圖示可知，家蠶的變異屬于染色體結(jié)構(gòu)變異中的易位。由變異家蠶培育出限性斑紋雌蠶利用的是雜交育種。圖中的限性斑紋雌蠶的基因型是aaZWA。(3)可以用限性斑紋雌蠶和無斑紋雄蠶雜交，其后代中無斑紋的都是雄蠶，有斑紋的都是雌蠶。 答案　(1)28　(2)染色體結(jié)構(gòu)變異　雜交育種　aaZWA (3)如圖 文字說明：后代中有斑紋的均為雌蠶，應(yīng)淘汰；無斑紋的為雄蠶，應(yīng)保留。