新教材备战高考生物一轮复习全考点精讲课堂 第18讲 变异在育种中的应用(课件)
展开镰状细胞贫血 实例 细胞的癌变
二倍体、多倍体和单倍体
缺失、增加、易位、倒位
单基因遗传病多基因遗传病染色体异常遗传病
诱变育种、杂交育种、单倍体育种、多倍体育种、基因工程育种、植物体细胞杂交等
低温诱导植物细胞染色体数目的变化
第3课时 变异在育种中的应用
第九单元 基因突变及其他变异
了解各种育种方法的原理、育种过程、优缺点、实例,并能合理运用各种育种方法解决生产实践中的问题。
选取符合要求的纯合亲本杂交→F1(即为所需品种)
选取符合要求的纯合亲本杂交→F1→F2→选出隐性个体
植物:选取符合要求的纯合亲本杂交→F1→F2→选出表型符合要求的纯合个体(方法:连续自交、隔离选育等)
动物:选取符合要求的纯合亲本杂交→F1→F1雌雄个体交配→F2→选出表型符合要求的纯合个体(方法:测交)
操作简便,可以把多个品种的优良性状集中到一个个体上。
1、请填写下列杂交育种的相关内容,请回答:(1)杂交育种是将父母本杂交,形成不同种类的遗传多样性,再通过___________获得具有父母本优良性状,且不带有父母本中不良性状的新品种的育种方法。(2)杂交育种的优点是可以将同一物种里两个或多个优良性状集中在一个新品种中,还可以产生_________,获得比亲本品种更强或表现更好的新品种,缺点是____ _______________________________________。(3)杂交过程的去雄就是将______亲本的_____________在其开裂并散落花粉之前去除,去雄的雌花或花序要立即_____,以避免任何外来花粉对其进行授粉。(4)马铃薯品种是杂合子(有一对基因杂合即可称为杂合子),生产上通常用块茎繁殖,现要选育黄肉(Yy)、抗病(Rr)的马铃薯新品种。请设计马铃薯品种间杂交育种程序,要求用遗传图解表示并加以简要说明(写出包括亲本在内的三代即可)。
自交及筛选(或自交及选育或选择和培育)
育种周期长(或者不能突破物种的界限)
2、某种雌雄同株的农作物,高秆与矮秆、抗病与不抗病为两对相对性状,分别由两对等位基因控制。研究人员利用高秆抗病和矮秆不抗病植株进行杂交,F1全是高秆抗病,种植F1并自交,F2的表现型及比例为:高秆:矮秆=3:1;抗病:不抗病=3:1。回答下列问题:(1)依据上述F2的统计结果,不能说明这两对性状的遗传一定遵循自由组合定律,若要证明这两对性状的遗传遵循自由组合定律,应该对上述实验的数据做怎样的处理? ;处理结果为 ,则两对性状的遗传遵循自由组合定律,否则不遵循自由组合定律。(2)研究表明这两对相对性状独立遗传。现提供该作物不同的纯合种子,以选育矮秆抗病的纯合新品种,请设计该作物品种间杂交育种程序,要求用遗传图解表示并加以简要说明。(写出包括亲本在内的前三代即可,相关基因用A、a,B、b表示)。(3)按照(2)的育种程序,F2重组类型中纯合子所占的比例为_____,要获得大量的矮秆抗病种子用于生产,至少要经过_____年的育种工作。
将两对性状合在一起统计F2的表现型及比例
高秆抗病:高秆不抗病:矮秆抗病:矮秆不抗病=9:3:3:1
若要选育矮秆抗病的纯合新品种,需要选用高杆抗病(AABB)和矮杆不抗病(aabb)杂交,得到子一代AaBb从中获得矮秆抗病(aaB ),然后令其连续自交,直至不发生性状分离为止
可以提高突变率,在较短时间内获得更多的优良变异类型
具有较大的盲目性,需处理大量材料
基因突变具有低频性、随机性、不定向性
3、甲磺酸乙酯(EMS)能使鸟嘌呤(G)的N位置上带有乙基而成为7-乙基鸟嘌呤,这种鸟嘌呤不与胞嘧啶©配对而与胸腺嘧啶(T)配对,从而使DNA序列中G-C对转换成A-T对。育种专家为获得更多的变异水稻亲本类型,常先将水稻种子用EMS溶液浸泡,再在大田种植,通常可获得株高、穗形、叶色等性状变异的多种植株。请回答下列问题。(1)由显性基因突变成隐性基因叫隐性突变,由隐性基因突变成显性基因叫显性突变。经过处理后发现一株某种性状变异的水稻,其自交后代中出现两种表现型,说明这种变异为______(选填“显性”或“隐性”)突变。(2)用EMS浸泡种子是为了提高_______________,某一性状出现多种变异类型,说明变异具有____________。(3)EMS诱导水稻细胞的DNA发生变化,而染色体的____________不变。(4)某水稻品种经处理后光反应酶的活性显著提高,这可能与相关基因突变有关。在叶肉细胞内控制光反应酶的相关基因可能分布于__________________(填细胞结构名称)中。(5)水稻矮杆是一种优良性状。某纯种高秆水稻种子经EMS溶液浸泡处理后仍表现为高杆,但其自交后代中出现了一定数量的矮杆植株。请简述该矮杆植株形成的过程。
高杆基因经处理发生(隐性)突变,自交后代(或F1)因性状分离出现矮杆。
4、(2020·全国Ⅰ)遗传学理论可用于指导农业生产实践。回答下列问题:(1)生物体进行有性生殖形成配子的过程中,在不发生染色体结构变异的情况下,产生基因重新组合的途径有两条,分别是_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)在诱变育种过程中,通过诱变获得的新性状一般不能稳定遗传,原因是_________________________,若要使诱变获得的性状能够稳定遗传,需要采取的措施是___________________________________。
在减数分裂过程中,随着非同源染色体的自由组合,非等位基因自由组合;同源染色体上的等位基因随着非姐妹染色单体的交换而发生交换,导致染色单体上的基因重组
控制新性状的基因是杂合的
通过自交筛选出性状能稳定遗传的子代
明显缩短育种年限。(用种方法培育得到的植株是纯合的,自交后代不发生性状分离)
特别提醒:花药离体培养≠单倍体育种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。
单倍体育种一般应用于二倍体植物,因为若为四倍体植物,通过单倍体育种形成的个体不一定是纯合子。
5、(2020山东惠民月考)下图为某二倍体植物单倍体育种过程,下列叙述正确的是( ) A. ①中发生了染色体数目变异 B. ②一般采用花药(或花粉)离体培养的方法 C. ③中秋水仙素抑制着丝粒分裂 D. ④中选到的植株中1/4为纯合子
6、(2021·广东)白菜型油菜(2n=20)的种子可以榨取食用油(菜籽油),为了培育高产新品种,科学家诱导该油菜未受精的卵细胞发育形成完整植株Bc。下列叙述错误的是( ) A. Bc成熟叶肉细胞中含有两个染色体组 B. 将Bc作为育种材料,能缩短育种年限 C. 秋水仙素处理Bc幼苗可以培育出纯合植株 D. 自然状态下Bc因配子发育异常而高度不育
7、如图为二倍体玉米花粉培育成植株的过程。下列有关叙述错误的是( ) A. 过程①是花药离体培养 B. 过程②若正常培养,则植株B是单倍体 C. 过程②若使用秋水仙素处理幼苗使其染色体加倍,则植株B是二倍体纯合子 D. 若该过程为单倍体育种,则育种原理是基因重组
8、生产中使用的某物品种都是具有优良性状的杂合子(杂种优势),且该植物的穗大(A)对穗小(a)为显性,黄粒(B)对白粒(b)为显性。请利用现有的穗大白粒和穗小黄粒品种(基因型未知)设计一个快速的育种方案,以实现长期培育穗大黄粒(AaBb)优良品种的目的。
①分别种植穗大白粒、穗小黄粒植株、性成熟后,分别取其花药离体培养至单倍体幼苗,然后用秋水仙素处理得到二倍体纯合子,分别自交,选择穗大白粒(AAbb)、穗小黄粒(aaBB)分别留种。 ②分别种植穗大白粒(AAbb)、穗小黄粒(aaBB)的植株,选择其中的一部分植株进行杂交,获得穗大黄粒(AaBb)的杂合子品种。 ③其余另一部分植株进行自交,获得穗大白粒(AAbb)、穗小黄粒(aaBB)分别留种。
所得品种发育迟缓,结实率低;在动物中无法开展
用秋水仙素或低温处理萌发的种子或幼苗。
操作简单,且能在较短时间内获得所需品种。
特别提醒: 用秋水仙素处理植株使染色体数目加倍,若操作对象是单倍体植株,属于单倍体育种;若操作对象为正常植株,叫多倍体育种,不能看到“染色体数目加倍”就认为是多倍体育种。
9、下图是三倍体无子西瓜的培育过程图解。请据图分析下列问题。
(1)为什么秋水仙素/低温处理时,要选择萌发的种子或幼苗?
萌发的种子或幼苗分裂旺盛。当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时,能够抑制纺锤体的形成,导致染色体不能移向细胞两极,从而引起细胞内染色体数目加倍。
(2)秋水仙素能将细胞分裂抑制在哪个时期?
秋水仙素能抑制纺锤体的形成,据此模拟题认为秋水仙素作用后,细胞将停留在分裂前期。 实际上,抑制纺锤体的形成后,染色体虽然无法排列到细胞中央,但染色体从形态上会螺旋化加粗达到极大限度,故秋水仙素处理会导致停留在分裂中期。
(3)三倍体无子西瓜为什么不育?
三倍体的原始生殖细胞中有三套非同源染色体,减数分裂时出现联会紊乱,不能形成可育的配子。
(4)无子西瓜每年都需要大量制种,很麻烦,有没有别的替代方法?
①进行无性繁殖,将三倍体植株进行组织培养。 ②利用生长素或生长素类似物处理二倍体植株未受粉的雌蕊,以促进子房发育成无种子的果实,同时,进行套袋处理,以避免受粉。
10、如图为利用玉米(基因型为BbTt)进行实验的流程示意图。下列分析正确的是( ) A.T与B、b的自由组合发生在①过程 B.植株B为纯合子的概率为1/4 C.①③过程为单倍体育种 D.⑤过程可发生基因突变、染色体变异
11、野生猕猴桃是一种多年生的富含维生素C的二倍体(2n=58)小野果。如图是某科研小组利用野生猕猴桃种子(aa)为材料培育无子猕猴桃新品种(AAA)的过程,下列关于育种叙述错误的是( )
A. ①为诱变育种,优点是可提高突变率,在较短时间内获得更多的变异类型 B. ③、⑥都可表示用秋水仙素或低温处理萌发的种子或幼苗,以获得多倍体 C. 图中无子猕猴桃属于可遗传变异 D. 若④是自交,则其产生AAAA的概率为1/4
10、(2022广东深圳一模)在自然条件下,二倍体植物(2n=4)形成四倍体植物的过程如图所示。下列说法正确的是( ) A. 相对于二倍体植物,四倍体植物果实大且多 B. 二倍体植物与四倍体植物不存在生殖隔离 C. 秋水仙素形成多倍体的原理与该过程类似 D. 确定四倍体植物的DNA序列只需测2种染色体
12、利用基因型为Aa的二倍体植株培育三倍体幼苗,其途径如下图所示,下列叙述正确的是( )
A. ①过程需用秋水仙素处理,并在有丝分裂后期发挥作用 B. ②过程称为单倍体育种,能明显缩短育种期限 C. 途径一和途径二的三倍体幼苗基因型不完全相同 D. 两条途径依据的生物学原理分别是基因重组和染色体变异
13、(2020·全国Ⅲ)普通小麦是目前世界各地栽培的重要粮食作物。普通小麦的形成包括不同物种杂交和染色体加倍过程,如图所示(其中A、B、D分别代表不同物种的一个染色体组,每个染色体组均含7条染色体)。在此基础上,人们又通过杂交育种培育出许多优良品种。回答下列问题:
(1)在普通小麦的形成过程中,杂种一是高度不育的,原因是 。已知普通小麦是杂种二染色体加倍形成的多倍体,普通小麦体细胞中有_____条染色体。一般来说,与二倍体相比,多倍体的优点是______________________________________(答出2点即可)。
无同源染色体,不能进行正常的减数分裂
营养物质含量高、茎秆粗壮
(2)若要用人工方法使植物细胞染色体加倍,可采用的方法有________________(答出1点即可)。
(3)现有甲、乙两个普通小麦品种(纯合子),甲的表型是抗病易倒伏,乙的表型是易感病抗倒伏。若要以甲、乙为实验材料设计实验获得抗病抗倒伏且稳定遗传的新品种,请简要写出实验思路。
甲、乙两个品种杂交,F1自交,选取F2中既抗病又抗倒伏、且自交后代不发生性状分离的植株
特别提醒 “最简便”与“最快速” “最简便”应为“易操作”,“最快速”则未必简便,如用单倍体育种获得的有显性性状的纯合子,可明显缩短育种年限,但其技术含量却较高。
14、西瓜消暑解渴,深受百姓喜爱,已知西瓜的染色体数目2n=22,品种甲、乙都能稳定遗传,如图是几种育种方法流程图,据此以下说法中正确的是( ) A. ⑦⑧过程都用到了植物组织培养技 术,都体现了植物细胞的全能性 B. 试剂1和试剂2的种类不同,但花粉 刺激与试剂2的作用相似 C. ①③过程均能获得无子西瓜,且两 者的无子性状都属于不可遗传的变 异 D. ⑥⑦过程能克服远缘杂交不亲和, 通过⑥⑦过程获得杂种植株的育种 原理是基因重组
15、下列关于生物变异与育种的叙述,正确的是( ) A. 基因重组只是基因间的重新组合,不会导致生物性状变异 B. 基因突变使DNA序列发生的变化,都能引起生物性状变异 C. 弱小且高度不育的单倍体植株,进行加倍处理后可用于育种 D. 多倍体植株染色体组数加倍,产生的配子数加倍,有利于育种
16、二倍体经秋水仙素诱导可获得同源四倍体。与二倍体相比,同源四倍体植株往往育性差,结实率低,其原因是( ) A. 减数分裂时容易发生联会紊乱,形成较多的染色体数目异常的配子 B. 有丝分裂前的间期容易发生染色体结构变异,导致植株活力下降 C. 秋水仙素抑制纺锤体的形成,导致初级性母细胞中染色体复制受阻 D. 四倍体植株体细胞中基因数目增多,导致凋亡基因过量表达,细胞活力差
17、(2021·北京)研究者拟通过有性杂交的方法将簇毛麦(2n=14)的优良性状导入普通小麦(2n=42)中。用簇毛麦花粉给数以千计的小麦小花授粉,10天后只发现两个杂种幼胚,将其离体培养,产生愈伤组织,进而获得含28条染色体的大量杂种植株。以下表述错误的是( ) A. 簇毛麦与小麦之间存在生殖隔离 B. 培养过程中幼胚细胞经过脱分化和再分化 C. 杂种植株减数分裂时染色体能正常联会 D. 杂种植株的染色体加倍后能产生可育植株
18、(2022·吕梁市高三模拟)某二倍体植物雌雄异株,高茎(H)对矮茎(h)为显性,红花(R)对黄花(r)为显性,且两对等位基因分别位于两对同源染色体上,现有基因型为HHRR和hhrr的植株作亲本进行育种,下列说法正确的是( ) A. 如果要获得hhRR植株,最简便的方法是采用杂交育种技术,其过程不需要选育 B. 如果要获得hhRR植株,最快捷的方法是单倍体育种技术,其原理是基因重组 C. 如果采用诱变育种技术,也可以获得hhRR植株,不过存在一定的随机性 D. 如果育种过程中需要筛选出hhRR和hhRr的植株,最简便的方法是通过自交判断
19、研究表明,植物的染色体多倍化与环境密切相关。在北极地区,多倍体的出现频率随着纬度的增加而增加;在适应干旱胁迫时,基因组加倍已被证明会导致植物的蒸腾作用速率、水分利用效率、光合作用速率、抗氧化反应等发生变化。下列说法正确的是( ) A. 低温可诱导多倍体的产生,作用机理是抑制有丝分裂中着丝粒的分裂 B. 二倍体西瓜和四倍体西瓜是同一物种,二者杂交后可获得三倍体西瓜 C. 染色体多倍化可能是植物应对极端干旱或寒冷环境的一种适应机制 D. 染色体的多倍化不产生新的基因,不能为生物的进化提供原材料
20、石刀板是一种二倍体名贵蔬菜,雌、雄异株植物。野生型石刀板叶窄,产量低。在某野生种群中,发现生长着少数几株阔叶石刀板(突变型),雌株、雄株均有。(1)有人认为阔叶突变型株是由于基因突变或具有多倍体的特点的缘故。请你设计一个简单实验来鉴定突变型的出现是基因突变所致,还是染色体组加倍所致?(要求写出实验方案和预期结果及结论)
实验方案: 取根尖分生区细胞制成装片,显微观察有丝分裂中期细胞内染色体数目预期结果与结论: 若观察到染色体增倍,则属染色体组加倍所致;否则为基因突变所致
21、石刀板是一种二倍体名贵蔬菜,雌、雄异株植物。野生型石刀板叶窄,产量低。在某野生种群中,发现生长着少数几株阔叶石刀板(突变型),雌株、雄株均有。(2)若已证实阔叶为基因突变所致,有两种可能:一是显性突变。二是隐性突变,请你设计杂交实验方案加以判定(要求写出杂交组合,预期结果及结论)。(3)若已证实阔叶是显性突变,获得高产的纯种阔叶石刀板最快的方法是____________。
实验方案一:选用多株阔叶突变型石刀板雌、雄相交,统计子代性状表现。预期结果与结论:若杂交后代出现了野生型(窄叶),则为显性突变所致; 若杂交后代仅出现突变型(阔叶),则为隐性突变所致。实验方案二: 选用突变型(阔叶)与野生型(窄叶)植株杂交,统计子代性状表现。预期结果与结论:若杂交后代出现了突变型(阔叶),则为显性突变所致; 若杂交后代全为野生型(窄叶),则为隐性突变所致。
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