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07届高三生物第二轮专题复习之育种
生物育种问题归类
高中生物中涉及的育种技术和方法有：转基因育种(分子水平)、细胞工程(细胞水平)、（有性）杂交育种、单倍体育种、多倍体育种和诱变育种等。这些育种知识分布在课本的各个章节，而且内容较为简洁。进行高考总复习时，必须进行归纳总结，在广度和深度上进行适当的拓展，使其成为育种知识体系，以便系统地掌握生物育种的原理、方法及其优缺点等等，达到灵活运用的目的。
一、转基因育种
原理：基因重组（或异源DNA重组）。
方法：提取目的基因→与运载体结合→导入受体细胞→基因表达→筛选出符合要求的新品种。
优点：不受种属限制，可根据人类的需要，有目的地进行。
缺点：可能会引起生态危机，技术难度大。
例1：阅读下列材料，回答问题：
材料：目前，我国已培育成功两种转基因鱼：一种是带有草鱼生长激素基因的转基因鲤鱼子一代，和普通鲤鱼不同的是，它的背部高高隆起，肌肉十分发达，并具有大规模繁殖能力。另一种是具有草鱼生长激素基因的转基因三倍体鲤鱼“吉鲤”。它长得酷似鲫鱼，在它的基因中，除了两套鲤鱼染色体外，还多了一套鲫鱼的染色体，但吉鲤是不能生育的，在推广过程中不用担心与其它动物杂交引起生态危机。这两种鱼的生长速度很快，比普通鲤鱼快140％以上。而且蛋白质高，脂肪含量较低，味道不错。
（1）文中的“转基因鲤鱼”是指遗传物质中导入了 的鲤鱼。
（2）“吉鲤”不能生育是因为减数分裂过程中 ，不能生成正常的生殖细胞。
（3）请指出转基因育种的两种优点 。
二． 细胞工程育种
原理：细胞的全能性
方法：（1）植物：去细胞壁→细胞融合→组织培养
（2）动物克隆：核移植→胚胎移植
优点：能克服远源杂交的不亲和性，有目的地培育优良品种。动物体细胞克隆，可用于保存濒危物种、保持优良品种、挽救濒危动物、利用克隆动物相同的基因背景进行生物医学研究等。
缺点：技术复杂，难度大；它将对生物多样性提出挑战，有性繁殖是形成生物多样性的重要基础，而“克隆动物”则会导致生物品系减少，个体生存能力下降。
例2：驱蚊草（又名蚊净香草）是一种具有驱蚊效果而对人体不仅无害、而且有益的植物，它是通过科学家十多年的潜心研究、采用细胞工程技术，把天竺葵的原生质体与香茅草的原生质体进行融合培育而成的，是一种纯天然及环保型产品。驱蚊草含有香茅醛，散发出一种特殊的柠檬型香气，从而达到驱蚊的效果。香茅醛同时还具有抗菌、除臭、抗忧郁、净化心灵、缓解紧张与压力的作用。驱蚊草是多年生草本植物，从澳大利亚引入中国。该产品已在澳大利亚、美国、日本、加拿大、台湾等地走进千家万户，确认了该植物的驱蚊效果和环保安全性。右图是培育蚊净香草示意图。请据图回答下列问题：
（1）从（1）到（2）的过程是使植物细胞形成_________________，关键是使用_________酶去除细胞壁。
（2）步骤（2）（3）（4）（5）是_______________融合过程，完成______________的杂交。
（3）步骤（6）（7）表示融合的细胞长成杂种植株的过程。这个过程必须经过细胞分裂、_________、_________几个阶段。
（4）请分析指出，利用蚊净香草驱蚊有什么优点？_______________________________________
例3：2003年11月6日，继我国首例皮肤细胞克隆牛“康康”之后，又一头以同样方法克隆的牛“双双”在山东省莱阳农学院诞生。这两头克隆牛的降生，标志着我国体细胞克隆技术已达国际先进水平。下图为克隆牛的培育过程，请据图回答：

（1）该克隆牛表现出的性状是__________牛的性状，基因型是___________，性别是___________。
（2）在培育克隆牛时，若将B牛换成基因型为Aa的雌牛，得到的克隆牛将是_______性。用_________方法可测知这头克隆牛的基因型，其基因型是_________。
（3）获得克隆牛的繁殖方式是_________。
三. 单倍体育种
原理：染色体变异，组织培养
方法：选择亲本→有性杂交→F1产生的花粉离体培养获得单倍体植株→诱导染色体加倍获得可育纯合子→选择所需要的类型。
优点：明显缩短育种年限，加速育种进程。
缺点：技术较复杂，需与杂交育种结合，多限于植物。
例4：石板菜是一种名贵蔬菜，为雌雄异株，属于XY型性别决定，其雄株产量与质量都超过雌株。请你从提高经济效益的角度考虑，提出两种方案繁殖推广。

四. 多倍体育种
原理：染色体加倍（染色体变异）
方法：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。（1）同源多倍体育种，如：

（2）异源多倍体育种，如：

优点：可培育出自然界中没有的新品种，且培育出的植物器官大，产量高，营养丰富。
缺点：只适于植物，结实率低。
例5：下图是我国育种专家鲍文奎培育异源八倍体小麦的过程。其中：
（1）A、B、R均代表___________________。
（2）不育的原因是________。
（3）如何从F1培育出可育的新品种？ ____________。
五. 有性杂交育种
原理：基因重组。
方法：杂交→自交→选优
优点：能根据人的预见把位于两个生物体上的优良性状集于一身。
缺点：时间长，需及时发现优良性状。
例6：现有3个番茄品种，A品种的基因型为AABBdd，B品种的基因型为AAbbDD，C品种的基因型为aaBBDD。3对等位基因分别位于3对同源染色体上，并且分别控制叶形、花色和果形3对性状。请回答：
（1）如何运用杂交育种方法利用以上3个品种获得基因型为aabbdd的植株？（用文字简要描述获得过程）

（2）如果从播种到获得种子需要一年，获得基因型为aabbdd的植株最少需要多少年？
六. 诱变育种
原理：基因突变
方法：辐射诱变，激光、化学物质诱变，太空（辐射、失重）诱发变异→选择育成新品种
优点：能提高变异频率，加速育种过程，可大幅度改良某些性状；变异范围广。
缺点：有利变异少，须大量处理材料；诱变的方向和性质不能控制。改良数量性状效果较差。
例7：我国运用返回式运载卫星搭载水稻种子，返回地面后种植，培育出的水稻穗长粒大，亩产达600kg，最高达750kg，蛋白质含量增加8%-20%，生长期平均缩短10天。请回答：
（1）水稻产生这种变异的来源是________，产生变异的原因是__________________________________。
（2）这种方法育种的优点有________________________________________________________________。
【答案提示】
例1：（1）草鱼生长激素基因 （2）染色体联会发生紊乱 （3）能够打破种属的限制；可以最大限度地满足人类的愿望。
例2：（1）原生质体；纤维素酶、果胶酶（2）原生质体；体细胞（3）细胞分化；器官形成（4）对环境无污染
例3：（1）B, Aa，雄性 （2）雌，测交 Aa （3）无性生殖
例4：方案1：运用组织培养的方法，过程如下图：

方案2：运用单倍体育种方法：

例5：（1）染色体组（2）减数分裂时染色体不能联会，无法形成正常的配子（3）将F1萌发的种子或幼苗用秋水仙素处理，使染色体加倍。
例6：（1）A和B杂交得到杂交一代，杂交一代再与C杂交，得到杂交二代，杂交二代自交，即可得到基因型为aabbdd的种子，该种子可长成aabbdd植株（2）4年
例7：（1）基因突变；各种宇宙射线和失重的作用，使基因的分子结构发生改变。（2）能提高变异频率，加速育种进程，并能大幅度改良某些性状。
【课堂训练】
[基础题]（一定要拿满分哟！）．下图为五种不同育种方法示意图。据图回答：

( 1 ) 图中展示了哪几种育种方式：
A、D和 A→B→C的两种育种方式相比较，后者的优越性主要表现在 。
（2）B常用的方法为
（3）E方法所运用的原理是 。
（4）C、F过程中最常采用的药剂是 。
（5）由G→J的过程中涉及到的生物工程技术有 和 。
1．逆转录病毒的遗传物质RNA能逆转录生成DNA，并进一步整合到宿主细胞的某条染色体中。用逆转录病毒作为运载体可用于基因治疗和培育转基因动物等。
（1）病毒在无生命培养基上不能生长，必须依靠活细胞提供
等物质基础，才能繁殖。逆转录病毒较T2噬菌体更容易变异，从分子水平看，是由于 。
（2）基因治疗时，将目的基因与逆转录病毒运载体结合的“针线”是 。
将带有目的基因的受体细胞转入患者体内，患者症状会有明显缓解，这表明 。
（3）若将目的基因转入胚胎干细胞，再经过一系列过程可获得目的基因稳定遗传的转基因动物。
①将带有目的基因的胚胎干细胞注射到普通动物的 胚中，胚胎发育成嵌合型个体。如果转化的胚胎干细胞正好发育成 细胞，则嵌合型个体生下的幼体就极有可能带有目的基因。
②从胚胎干细胞转化到获得目的基因纯合子，配合基因检测，最少需要 代。
试简述育种的基本过程： 。
2．我国植物学家将名贵兰花的茎尖细胞放进培养基中进行培养，最终发育成完整的新植株。下图是细胞培养形成兰花植株示意图，请据图回答：

(1)过程④和⑤要经过____________、__________和__________________________。
(2)在培养过程中，除了提供水分、无机盐、糖类、维生素以及氨基酸外，还需要在培养基中加入____________。同时，在培养过程中，除必要的温度、光照和氧气等外界条件外，成功的另一个关键是操作过程必须保证____________________。
(3)从育种的角度来看，植物组织培养与有性繁殖相比，优势主要有(列举两条)：
_______________________________________________________________________。
(4)与植物组织培养的培养基相比，用于动物细胞培养的培养液除含有水分、无机盐、糖类、维生素以及氨基酸等之外，通常还要添加___________________。
3．为了加快优良种牛的繁殖速度，科学家采用了两种方法：
（1） 你认为可以采用哪两种育种方法,请简要描述过程?并注明其中所使用的生物学技术名称(试管牛和克隆牛的培育)
（2）用来促进牛多排卵的激素可能是________分泌的促性腺激素。
（3）产生两种牛的理论依据是__________________________________，其生殖方式属于__________________。
（4）要培育高产奶率的转基因牛，则目的基因的受体细胞一般是________，转基因牛乳腺细胞中含有较多的参与分泌物加工的__________________________等细胞器。

【提示】1．（10分）⑴酶、ATP、代谢原料、核糖体 RNA不如双链DNA稳定
（2）DNA连接酶 目的基因随受体细胞DNA复制而复制，并在子细胞中表达
（3）①囊 生殖 ② 2 检测目的基因，选择目的基因进入生殖细胞的嵌合型个体交配，再从中选出目的基因纯合的个体。
2：（8分）（1）细胞分裂 细胞（组织）分化 组织器官的形成（逐渐发育成为新的植物体） （2）植物激素（植物激素类似物） 无菌 （3）能保持母本的优良性状；培养周期短，繁殖效率高；能培养无病毒植物 （4）动物血清

【课后训练】
1．番茄是自花授粉植物，已知红果(R)对黄果(r)为显性，正常果形(F)对多棱果(f)为显性。以上两对基因分别位于非同源染色体上。现有红色多棱果品种、黄色正常果形品种和黄色多棱果品种(三个品种均为纯合体)，育种家期望获得红色正常果形的新品种，为此进行杂交。试回答下列问题：
(1)应选用以上哪两个品种作为杂交亲本?如何完成育种过程

(2)上述两亲本杂交产生的F1代具有何种基因型和表现型?

(3)在F2代中红色正常果形植株出现的比例有多大?F2代中能稳定遗传的红色正常果形植株出现的比例有多大?

2．请回答下列关于育种的一组问题。
(1)杂种优势在抗逆性等方面明显优于纯种亲本。马铃薯、甘薯等作物，生产上只要选择那些具有杂种优势的优秀单株进行 ，就可保留杂种优势。玉米、小麦等作物的杂种优势一般只能利用F1，F2开始就会出现 现象，为减少每年均需制种的工作量，可利用 技术，将F1体细胞通过培养得到大量的杂种幼苗。
(2)为了克服远源杂交的不孕性，常利用 的原理，用一定浓度的秋水仙素溶液处理杂种F1，获得八倍体小黑麦等可育的人工多倍体；也可采用 技术，培育“白菜一甘蓝”等的蔬菜新品种。
3．棉花的纤维有白色的，也有紫色的；植株有抗虫的也有不抗虫的。为了鉴别有关性状的显隐关系。用紫色不抗虫植株分别与白色抗虫植株a、b进行杂交。结果如下表。(假定控制两对性状的基因独立遗传；颜色和抗虫与否的基因可分别用A、a和B、b表示)，请回答：
组合序号
杂交组合
子代的表现型和植株数目
类型
紫色不抗虫
白色不抗虫

紫色不抗虫×白色抗虫a
210
208

紫色不抗虫×白色抗虫b
O
280

1．上述两对性状中，_____________是显性性状。
2．做出上述判断所运用的遗传定律是______________________________。
3．亲本中紫色不抗虫、白色抗虫a、白色抗虫b的基因型分别是________、 ________、_________。
4．现有杂合的白色不抗虫品种，欲在最短时间内，获得可稳定遗传的白色抗虫棉品种，最可选取的育种方法是_____________，试简述其主要过程，______________________________________________________。

4．玉米是一种主要的农作物，为了提高玉米的产量，科学家在玉米育种中和栽培中作了大量的研究。下图是关于玉米培养的过程，请据图回答：
(1)取玉米幼苗的茎尖进行组织培养如图A→C，发育成植株D，取D的花药进行离体培养成幼苗如图E→F，经秋水仙素处理后发育成为植株G。从生殖方式上分析，A→D属于______生殖。从细胞分裂方式上分析，E→F过程中进行了 分裂。
(2)若用14C标记CO2分子，则14C在玉米光合作用过程中，将依次出现在 。淀粉产生在　　　　　细胞内。
(3)即使土壤中矿质营养丰富，但在非常潮湿的气候条件下，玉米上部叶片也容易出现矿质营养缺乏症，其主要原因是__ __
5．金茶花是中国特有的观赏品种，但易得枯萎病，降低观赏价值。科学家在某种植物中找到了抗枯萎病的基因，用转基因方法培育出了抗枯萎病的新品种。请据图回答：
(1)将②连接到①上并形成③，常用到的酶有 。
(2)②与①上的某种抗药性基因在结构上的最大区别是 。
(3)经检测，被③侵染的茶花叶片细胞具备了抗病性，这说明②已经 。欲快速培育大量该抗病新品种，应该采用的技术是 ，依据的理论基础是 。
(4)通过转基因方法获得的抗病金茶花，将来产生的配子中是否一定含有抗病基因? 。
6．果蝇是研究遗传学的好材料。现有三管果蝇，每管中均有红眼和白眼（相关的基因为B、b），且雌雄各一半。管内雌雄果蝇交配后的子代情况如下：A管：雌雄果蝇均为红眼：B管：雌果蝇为红眼，雄果蝇均为白眼：C管：雌雄果蝇均为一半红眼，一半白眼。
（1）请你根据上述结果判断：控制红眼和白眼的基因位于 染色体上，三个试管中的A管的亲代白眼果蝇的性别是 ，C管中果蝇的基因型为 。
（2）摩尔根等人用纯种灰身残翅果蝇与纯种黑身长翅果蝇交配，所获子代（F1）全部为灰身长翅，由此可推出，果蝇的 为显性性状。
（3）你如何确定灰身一黑身、长翅一残翅的遗传行为是否符合基因的自由组合定律？
；
；
。
测定时间(h)
0
6
12
18
24
菌种密度(万／m1)
0.037
0.17
1.8×102
2.0×104
2.1×104
pH
7.50
7.47
7.14
6.56
6.37
7．利用基因工程改造的某个大肠杆菌品系能够合成人的．y干扰素。某制药厂引进该品系菌种培养。在一液体培养基中接人少量菌种后，每6小时测定一次菌种密度和培养基的pH并作记录，结果见下表。请回答下列问题：
(1)大肠杆菌是原核生物，无法将直接从人细胞中获取的^y干扰素基因表达为有生物活性的产物，因此导人大肠杆菌的γ干扰素基因只能通过 的方法获取。
　　(2)除pH外，影响微生物生长的主要环境因素还有 和 。
　　(3)第三次测定时，细菌处于生长的 期。该时期细菌的特点是代谢旺盛， 和
比较稳定，因此常作为生产用的菌种和科研的材料。
　　(4)为了提高工程菌代谢产物的产量，一般采用_____的方法在发酵罐中进行生产。同时要注意，对排出的气体和废培养液以及设备都必须严格消毒灭菌，防止_______对环境造成危害。

【提示】
6：（1）Ⅹ 　 雄　　 XbXb、XBXb、XBY、XbY （2）灰身长翅
（3）用F1的果蝇与黑身残翅果蝇进行测交；统计测交后代的表现型比例；
若为灰身长翅:黑身残翅:灰身残翅:黑色长翅=1:1:1:1，则说明灰身—黑身，长翅—残翅的遗传行为符合基因的自由组合定律，否则不符合。
7：(1)人工合成(1分) (2)温度(1分) 氧(1分)
　　(3)对数(1分) 个体形态(1分) 生理特性(1分)
　　(4)连续培养(1分) 人造生物新种(或工程菌)的扩散(1分)

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