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高考专题复习
高中生物教材中的育种知识归纳总结
四川平昌县驷马中学 杨阳
近几年来，在高考生物试题中经常出现育种方面的问题，为帮助同学们理解，现归纳如下．
一、含义：
生物育种是指人们按照自己的意愿，依据不同的育种原理，有目的、有计划地获得人们所需要的生物新品种。包括两种情况：
1．从不良性状中把所需要的优良性状（相对性状）分离出来或把位于不同个体的优良性状集中到一个个体上来。如利用基因分离的原理从高秆小麦中分离出能抗倒伏的矮秆小麦品种；通过基因的自由组合，把小麦中高秆抗锈病和矮秆不抗锈病两种性状进行重新组合获得矮秆抗病的小麦优良品种。
2．创造具有优良性状的生物新品种。如利用人工诱变育种技术培育青霉素高产菌株；利用基因工程的原理创造能分泌胰岛素的大肠杆菌菌种。
二、育种方法：
（一）根据“变异的来源”原理进行育种
1．杂交育种：
（1）原理：基因重组（通过基因分离、自由组合或连锁交换，分离出优良性状或使各种优良性状集中在一起）
（2）方法：连续自交，不断选种。
（3）举例：
已知小麦的高秆（D）对矮秆（d）为显性，抗锈病（R）对易染锈病（r）为显性，两对性状独立遗传。现有高秆抗锈病、矮秆易染病两纯系品种。要求使用杂交育种的方法培育出具有优良性状的新品种。
P　　　　　　　　DDRR　×　ddrr
　　　　　 ↓
F1 　 　　　　　　　　DdRr　　　　　　　　
↓自交
F2　 　　　　　 选矮秆抗病的个体

F3
留未出现性状分离个体（纯合子）
出现性状分离个体（杂合子）
自交
重复
操作方法：（参见右面图解）
①让纯种的高秆抗锈病和矮秆易染锈病小麦杂交得F1 ；
②让F1自交得F2 ；
③选F2中矮秆抗锈病小麦自交得F3；
④留F3中未出现性状分离的矮秆抗病个体，对于F3中出现性状分离的再重复③④步骤
（4）特点：育种年限长，需连续自交不断择优汰劣才能选育出需要的类型。
（5）说明：
①该方法常用于：
a．同一物种不同品种的个体间，如上例；
b．亲缘关系较近的不同物种个体间（为了使后代可育，应做染色体加倍处理，得到的个体即是异源多倍体），如八倍体小黑麦的培育、萝卜和甘蓝杂交。
②若该生物靠有性生殖繁殖后代，则必须选育出优良性状的纯种，以免后代发生性状分离；若该生物靠无性生殖产生后代，那么只要得到该优良性状就可以了，纯种、杂种并不影响后代性状的表达。
2．诱变育种
（1）原理：基因突变
（2）方法：用物理因素（如X射线、γ射线、紫外线、激光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙脂等）来处理生物，使其在细胞分裂间期DNA复制时发生差错，从而引起基因突变。
（3）举例：太空育种、青霉素高产菌株的获得
（4）特点：提高了突变率，创造人类需要的变异类型，从中选择培育出优良的生物品种，但由于突变的不定向性，因此该种育种方法具有盲目性。
（5）说明：该种方法常用于微生物育种、农作物诱变育种等
3．单倍体育种
（1）原理：染色体变异
（2）方法：花药离体培养获得单倍体植株，再人工诱导染色体数目加倍。
（3）举例：
已知小麦的高秆（D）对矮秆（d）为显性，抗锈病（R）对易染锈病（r）为显性，两对性状独立遗传。现有高秆抗锈病、矮秆易染病两纯系品种。要求用单倍体育种的方法培育出具有优良性状的新品种。
P　　　　　　　　DDRR　×　ddrr
　　 　　　　　 ↓
F1 　 　　　　　　　　DdRr

花药（配子）　DR Dr dR dr

单倍体　　　DR Dr dR dr　

纯合子　　 DDRR　　DDrr　　 ddRR　 ddrr

秋水仙素诱导染色体加倍
离体培养（组织培养技术）
减数分裂
杂交
选取ddRR（矮抗）即为所需类型
操作方法：（参见下面图解）
①让纯种的高秆抗锈病和矮秆易染锈病小麦杂交得F1 ；
②取F1的花药离体培养得到单倍体；
③用秋水仙素处理单倍体幼苗，使染色体加倍，选取具有矮秆抗病性状的个体即为所需类型。
（4）特点：由于得到的个体基因都是纯合的，自交后代不发生性状分离，所以相对于杂交育种来说，明显缩短了育种的年限。
（5）说明：
①该方法一般适用于植物。
②该种育种方法有时须与杂交育种配合，其中的花药离体培养过程需要组织培养技术手段的支持。
4．多倍体育种：
（1）原理：染色体变异
（2）方法：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，从而使细胞内染色体数目加倍，染色体数目加倍的细胞继续进行正常的有丝分裂，即可发育成多倍体植株。
（3）举例：
①三倍体无子西瓜的培育（同源多倍体的培育）
过程图解：参见高二必修教材第二册第55页图解
说明：
a．三倍体西瓜种子种下去后，为什么要授以二倍体西瓜的花粉？
西瓜三倍体植株是由于减数分裂过程中联会紊乱，未形成正常生殖细胞，因而不能形成种子。但在三倍体植株上授以二倍体西瓜花粉后，花粉在柱头上萌发的过程中，将自身的色氨酸转变为吲哚乙酸的酶体系分泌到西瓜三倍体植株的子房中去，引起子房合成大量的生长素；其次，二倍体西瓜花粉本身的少量生长素，在授粉后也可扩散到子房中去，这两种来源的生长素均能使子房发育成果实（三倍体无籽西瓜）。
　　b．如果用二倍体西瓜作母本、四倍体西瓜作父本，即进行反交，则会使珠被发育形成的种皮厚硬，从而影响无子西瓜的品质。
②八倍体小黑麦的培育（异源多倍体的培育）：
普通小麦是六倍体（AABBDD），体细胞中含有42条染色体，属于小麦属；黑麦是二倍体（RR），体细胞中含有14条染色体，属于黑麦属。两个不同的属的物种一般是难以杂交的，但也有极少数的普通小麦品种含有可杂交基因，能接受黑麦的花粉。杂交后的子一代含有四个染色体组（ABDR），不可育，必须用人工方法进行染色体加倍才能产生后代，染色体加倍后的个体细胞中含有八个染色体组（AABBDDRR），而这些染色体来自不同属的物种，所以称它为异源八倍体小黑麦。
（4）特点：该种育种方法得到的植株茎秆粗壮，叶片、果实和种子较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量有所增加。
（5）说明：
①该种方法常用于植物育种；
②有时须与杂交育种配合。
（二）依据“工程原理”进行育种
1．利用“基因工程”育种
（1）原理：DNA重组技术（属于基因重组范畴）
（2）方法：按照人们的意愿，把一种生物的个别基因复制出来，加以修饰改造，放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。操作步骤包括：提取目的基因、目的基因与运载体结合、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与表达等。
（3）举例：能分泌人类胰岛素的大肠杆菌菌株的获得，抗虫棉，转基因动物等
（4）特点：目的性强，育种周期短。
（5）说明：对于微生物来说，该项技术须与发酵工程密切配合，才能获得人类所需要的产物。
2．利用“细胞工程”育种
原理
植物体细胞杂交
细胞核移植
方法
用两个来自不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞，并且把杂种细胞培育成新植物体的方法。操作步骤包括：用酶解法去掉细胞壁、用诱导剂诱导原生质体融合、将杂种细胞进行组织培养等。
是把一生物的细胞核移植到另一生物的去核卵细胞中，再把该细胞培育成一个新的生物个体。操作步骤包括：吸取细胞核、将移植到去核卵细胞中、培育（可能要使用胚胎移植技术）等。
举例
“番茄马铃薯”杂种植株
鲤鲫移核鱼，克隆动物等
特点
可克服远缘杂交不亲合的障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。
说明
该种方法须植物组织培养等技术手段的支持。
该种方法有时须胚胎移植等技术手段的支持。
（三）利用植物激素进行育种
1．原理：适宜浓度的生长素可以促进果实的发育
2．方法：在未受粉的雌蕊柱头上涂上一定浓度的生长素类似物溶液，子房就可以发育成无子果实。
3．举例：无子番茄的培育
4．特点：由于生长素所起的作用是促进果实的发育，并不能导致植物的基因型的改变，所以该种变异类型是不遗传的。
5．说明：该种方法适用于植物。

实例：
1、花生是自花传粉植物。已知花生匍匐生长（A）对直立生长（a）为显性，荚果薄壳（B）对荚果厚壳（b）为显性。基因型纯合、表现一致的花生才能作为品种使用。请回答：在匍匐薄壳、直立厚壳、匍匐厚壳3个花生品种中选择亲本进行杂交实验，以获得基因型纯合、一致，表现为直立薄壳的植株群体。要求用遗传图解表示并作简要说明。
解析：

2．某作物的高秆(A)对矮秆(a)为显性,感病(R)对抗病(r)为显性。Aa和Rr是位于非同源染色体上的两对等位基因。今有高秆抗病和矮秆感病纯种,人们希望利用杂交育种的方法在最少的世代内培育出矮秆抗病新类型。应该采取的步骤是:（5分）
(1)_____________________________________________________________
(2)_____________________________________________________________
(3)_____________________________________________________________
解析：该题考查运用基因自由组合定律进行杂交育种的过程。杂交育种能够有目的的把不同个体的优良性状进行重新组合，从而培育出合乎要求的新品种，这样从开始杂交到选育出新品种至少要3年的时间，一般需1－2年的纯化，共需4－5年的时间才能培育出一个新品种。
答案：（1）让高秆抗病和矮秆感病的两品种进行杂交得到F1；　（2）F1自交得到F2；（3）在F2群体中选出矮秆抗病的植株。
3、向日葵种子粒大（B）对粒小（b）是显性,含油少（S）对含油多（s）是显性，这两对等位基因按自由组合规律遗传。今有粒大油少和粒小油多的两纯合体杂交，试回答下列问题：
（1）F2表现型有哪几种？其比例如何？
（2）如获得F2种子544粒，按理论计算，双显性纯种______粒。双隐性纯种_____粒。性状为粒大油多的______粒。
（3）怎样才能培育出粒大油多，又能稳定遗传的新品种？
答案：（1）粒大油少；粒大油多；粒小油少；粒小油多四种，比例为9：3：3：1
（2）34；34；102　　（3）在F2中选出“粒大油多植株和双隐性植株杂交，如子代性状全是粒大油多，则该粒大油多植株为纯合子，可继续自交培育。（无继续培育扣1分）（在F2中选出粒大油多植株自交，如子代无其他性状出现，可能为纯合子，继续自交培育）
4、利用一定浓度的生长素溶液处理没有受粉的番茄花蕾，能获得无籽的番茄，其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（　）
A．生长素促进子房发育成果实               B．生长素抑制了蕃茄种子的发育
C．生长素抑制番茄的受精  　                 D．生长素使子房发育快、种子发育慢
解析：本题考查了生长素的作用及利用单性结实的原理培育无子果实的原理。
答案：A
5、世界上第一只克隆绵羊“多利”的培育程序如下图所示。请看图后回答：

黑面绵羊
去核卵细胞
白面绵羊
乳腺细胞核
重组细胞
早期胚胎
另一头母绵羊子宫
克隆绵羊“多利”
电脉冲刺激
妊娠、出生

（1）写出图中 a、b所指的细胞工程名称： 　
a____________，b__________             
（2）实施细胞工程a时，所需的受体细胞大多采用动物卵细胞的原因是：
__________________________________________________________________。
（3）“多利”面部的毛色是__________，请根据遗传学原理说明判断的原因是：____________________________。
（4）继植物组织培养之后，克隆绵羊的培育成功，证明动物细胞也具有_______________。
（5）请举一例,说明克隆绵羊培育成功的实际意义_______________________________。
解析：本题考查了与克隆技术相关的细胞工程知识、遗传信息的表达、细胞的全能性及克隆技术的应用等知识。
答案：（1）细胞核移植，胚胎移植；（2）卵细胞体积大，易操作，通过发育可直接表现出性状来；（3）白色，“多利”的全部细胞核基因来自白面绵羊；（4）全能性；（5）保存濒危物种，繁育优良品种，医学上克隆器官……（以上答案中答出任何一都给分）。
6、现有甲乙两个烟草品种（2n=48），其基因型分别为aaBB和AAbb，两对基因位于非同源染色体上，且在光照强度大于800勒克司时，都不能生长，这是由于它们中的一对隐性纯合基因（aa或bb）作用的结果。
取甲乙两品种的花粉分别培养成植株，将它们的叶肉细胞制成原生质体，并将两者相混，使之融合，诱导产生的细胞团。然后，放到大于800勒克司光照下培养，结果有的细胞团不能分化，有的能分化发育成植株。请回答下列问题：
（1）甲乙两烟草品种花粉的基因型分别为_________和_________。
（2）将叶肉细胞制成原生质体时，使用_________破除细胞壁。
（3）在细胞融合技术中，常用的促融剂是_________。
（4）细胞融合后诱导产生的细胞团叫_________。
（5）在大于800勒克司光照下培养，有_________种细胞团不能分化；能分化的细胞团是由_________的原生质体融合来的（这里只考虑2个原生质体的相互融合）。由该细胞团分化发育成的植株，其染色体数是_________，基因型是_________，该植株自交后代中，在大于800勒克司光照下，出现不能生长的植株的概率是_________。
解析：该题创设了一个新的生物学情境，让学生根据学过的细胞融合（细胞杂交）技术，减数分裂与生殖细胞成熟，遗传规律等有关知识综合回答提出的问题，重在考查学生运用所学基础知识，结合分析解决问题的能力。
答案：（1）aB Ab （2）纤维素酶（或果胶酶） （3）聚乙二醇（或灭活的病毒）
（4）愈伤组织 （5）2 甲乙两品种 48 AaBb 7/16
7、小麦品种是纯合体，生产上用种子繁殖，现要选育矮杆（aa）、抗病（BB）的小麦新品种；马铃薯品种是杂合体（有一对基因杂合即为杂合体），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。请分别设计小麦品种间杂交育种程序，以及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前三代即可）
解析：本题主要考查作物杂交育种的有关知识，同时考查了有关生殖方面的知识。就试题本身而言不难，但考生很容易出现以下几方面的问题：
    ①不能准确地绘制遗传图解。考生在绘制遗传图解时随意性太大，没有掌握遗传图解的绘制方法和规范。
    ②混淆了杂交育种与单倍体育种。部分考生在选育小麦时运用了单倍体育种的方法。
    ③题意理解出现偏差。对题干中“现要选育黄肉(Yy)、抗病(Rr)的马铃薯新品种”的理解不到位，使得部分考生难以确定育种中马铃薯亲本的基因型。
④在做题时没有考虑到利用种子繁殖和利用块茎进行繁殖对后代的影响。
答案： 小麦　　　
第一代　　　AABB　×　aabb 　　　　　亲本杂交（3分）
↓
第二代　F1　　　　AaBb　　　　　　　　 种植F1代自交（2分）
　　　　　　　　　 ↓自交
第三代　F2　A＿B＿，A＿bb，aaB＿，aabb　种植F2代，选矮杆、抗病（aaB_），继续自交，期望下代获得纯合体（2分）
（注：①A＿B＿，A＿bb，aaB＿，aabb表示F2出现的九种基因型和四种表现型。
　　　　　②学生写出F2的九种基因型和四种表现型均给满分）
　　　　　　　　　　　马铃薯
第一代　　　 yyRr ×　Yyrr 亲本杂交（3分）
↓
第二代　 YyRr，yyRr，Yyrr，yyrr 种植，选黄肉、抗病（YyRr）（3分）

第三代 YyRr 　　　　用块茎繁殖（2分）
四、巩固训练：
1．萝卜和甘兰杂交，能得到的种子一般不育，如果要得到可育的种子，你认为应该采取下列哪种措施( )
A.利用花药离体培养技术 B.利用染色体数目加倍技术
C.利用细胞融合技术 D.利用诱变育种技术
2．用生长素和秋水仙素分别处理二倍体番茄的花蕾和幼苗，成熟后所获得的果实中分别含有的染色体组数是( )
A.2和4 B.2和2 C.4和2 D.4和4
3．在生产实践中，欲想获得无子果实常采用的方法有( )
①人工诱导多倍体育种 ②人工诱变 ③单倍体育种 ④用适当浓度的生长素处理
A.①② B.②③ C.①④ D.③④
4．在水稻中有芒（A）对无芒（a）为显性，抗病（B）对不抗病（b）为显性。有两种不同的水稻，一个品种无芒、不抗病；另一个品种有芒、抗病。这两对性状独立遗传。
无芒、不抗病×有芒、抗病　　F1　　F2　　稳定遗传无芒、抗病的类型
a
b
c
（1）杂交育种法培育出矮秆抗锈病能稳定遗传的步骤是：

①过程a叫____________________，过程b叫____________________。
②过程c的处理方法是______________________________________。
③F1基因型是______________，表现型是________________，矮秆、抗锈病中所需基因型是______________，整个育种过程至少需要_______年时间。
（2）单倍体育种法培育矮秆抗锈病类型步骤是：
无芒、不抗病×有芒、抗病　　F1　　dT配子　　dT幼苗　　稳定遗传无芒、抗病的类型
d
e
f
g

①过程d叫____________________，e是指________________；
②过程f是指___________________，过程g是指___________________。各个育种过程只需_______年时间。
（3）对比上述两种育种方法，给出的结论是___________________________________。
5．下图表示水稻的花药通过无菌操作，接入试管后，在一定条件下形成试管苗的培养过程，已知该水稻的基因型为AaBb。

（1）愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团，在愈伤组织形成过程中，必须从培养基中获得_________和小分子有机物等营养物质。
（2）要促进花粉细胞分裂和生长，培养基中应有_________两类激素。
（3）愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根，再生芽发育成叶和茎。这一过程必须给予光照，其原因是_________利用光能制造有机物，供试苗生长发育。
（4）试管苗的细胞核中含有_________条脱氧核苷酸链。
（5）培育出的试管苗可能出现的基因型有_________。
（6）该试管苗需经人工诱导，使它的_____________________，才能成为可育的植株。
6．下图为发酵工程生产产品的流程图，据图回答：　　

（1）能生产人生长激素的工程菌是通过①培养的，①是__________；高产青霉素茵种是通过②培育的，②是_________，③是_________。
　　（2）整个过程的中心阶段是发酵，要随时取样检测培养基中的细菌数目、产物浓度等。同时，要严格控制_________和通气量、转速等发酵条件。
　　（3）若⑥是单细胞蛋白的话，⑥是_______，氨基酸、维生素属⑦中的_________产物。
　　7．下图是将人的生长激素基因导入细菌B细胞内制造“工程菌”示意图，所用载体为质粒A。已知细菌B细胞内不含质粒A，也不含质粒A上的基因，质粒A导入细菌B后，其上的基因能得到表达。

（1）图中质粒A与目的基因结合产生重组质粒的过程通常是在体外完成的，此过程必须用到的工具酶为__________________。
　　（2）目前把重组质粒导入细菌时效率不高，在导入前一般要用______处理细菌，以增大细菌细胞壁的通透性。
（3）在导入完成后得到的细菌，实际上有的根本没有导入质粒，所以在基因工程的操作步骤中必须要有______________这一步骤。
（4）若将重组质粒导入细菌后，目的基因在“工程菌”中表达成功的标志是什么？____________________________________________________________。
8．据下图回答问题：
（1）过程①②应使用______________处理细胞去除植物细胞的细胞壁；
（2）过程③叫做_____________技术，该过程的诱导方法有__________和_________两大类；
（3）过程④是___________过程，与此过程密切相关的细胞器是______________；
（4）⑤过程中进行的细胞分裂方式是_________________，通过分裂形成___________，然后再分化形成杂种植物幼苗；
马铃薯细胞
番茄细胞
①
②
③
④
⑤
杂种植
物幼苗
（5）若番茄细胞内含A个染色体，马铃薯细胞内含B个染色体，则番茄－马铃薯细胞内含________个染色体；若采用杂交育种方法成功的话，得到的后代含_____个染色体，必须用______________来处理幼苗，才能得到可育的番茄－马铃薯，其中含有_____个染色体。这两种方法相比，体细胞杂交方法的优点是：______________________。

参考答案：
1．B　　　2．A　　　3．C
4．（1）①杂交　自交　　②选出F2中无芒抗病类型，连续自交，逐代去掉无芒不抗病类型，直到不发生性状分离　　③AaBb　有芒抗病　aaBB　7－8年
　（2）①杂交　减数分裂　　②花药离体培养　秋水仙素处理幼苗　2
　（3）单倍体育种能明显的缩短育种年限
5．（1）水分和植物生活所必需的矿质元素 （2）生长素和细胞分裂素 （3）叶绿体 （4）24 （5）AB、aB、Ab、ab　（6）染色体数目加倍
6．（1）基因工程　诱变育种　细胞工程　　　（2）溶氧量、温度、pH　　　（3）微生物菌体　初级代谢
7．（1）限制酶和DNA连接酶　（2）CaCl2　（3）目的基因的检测与表达　（4）“工程菌”能合成生长激素
8．（1）纤维素酶和果胶酶　　（2）原生质体融合　物理法　化学法　　（3）细胞壁的再生　高尔基体　　（4）有丝分裂　愈伤组织　　（5）A＋B　(A＋B)/2　秋水仙素　克服远缘杂交不亲合的障碍，培育作物新品种方面有重大突破

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