高三生物育种专题.pptx

育种专题育种专题 不遗传的变异在育种上没有价值，但不遗传的变异在育种上没有价值，但是在生产上有价值，农业生产中的田间是在生产上有价值，农业生产中的田间管理就是通过调节水肥、除草等措施使管理就是通过调节水肥、除草等措施使作物产生有利于人类的不遗传变异，如作物产生有利于人类的不遗传变异，如茎秆粗壮、子粒饱满等，是通过对外界茎秆粗壮、子粒饱满等，是通过对外界环境的控制，使其表现型朝着有利于人环境的控制，使其表现型朝着有利于人类的方向发展。类的方向发展。表现型是基因型和环境共同作用的结表现型是基因型和环境共同作用的结果，其内因是基因型，它在作物的个体果，其内因是基因型，它在作物的个体发育中起着发育中起着主导作用主导作用。所以要想获得高。所以要想获得高产丰收最重要的是育好种。产丰收最重要的是育好种。“种地选好种，一垅顶两垅种地选好种，一垅顶两垅”。常用的有杂交育种、诱变育种、单倍体育种、常用的有杂交育种、诱变育种、单倍体育种、多倍体育种、转基因育种、细胞工程育种和多倍体育种、转基因育种、细胞工程育种和综合方法育种等。（利用细胞质遗传培育杂综合方法育种等。（利用细胞质遗传培育杂交种，因为教材是选学，不做为高考内容。）交种，因为教材是选学，不做为高考内容。）可以通过比较这些作物育种的原理、方法可以通过比较这些作物育种的原理、方法（和过程）、优缺点以及应用进行复习。（和过程）、优缺点以及应用进行复习。一、杂交育种一、杂交育种 1原理：原理：基因重组基因重组。一般指种内不同品种。一般指种内不同品种间的杂交育种。人们用杂交的方法，有目的间的杂交育种。人们用杂交的方法，有目的地使生物不同品种间的基因重新组合，以便地使生物不同品种间的基因重新组合，以便使不同亲本的优良基因组合到一起，从而创使不同亲本的优良基因组合到一起，从而创造出对人类有益的新品种。造出对人类有益的新品种。基因重组是指在生物体进行有性生殖的过程基因重组是指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。中，控制不同性状的基因的重新组合。基因的基因的自由组合定律告诉我们，在生物体通过减数分自由组合定律告诉我们，在生物体通过减数分裂形成配子时，随着非同源染色体的自由组合，裂形成配子时，随着非同源染色体的自由组合，非等位基因也自由组合，这样，由雌雄配子结非等位基因也自由组合，这样，由雌雄配子结合形成的受精卵，就可能具有与亲代不同的基合形成的受精卵，就可能具有与亲代不同的基因型，这是一种类型的基因重组。因型，这是一种类型的基因重组。在减数分裂的四分体时期，由于同源染色体在减数分裂的四分体时期，由于同源染色体的的非姐妹染色单体之间常常发生局部交换非姐妹染色单体之间常常发生局部交换，这，这些染色单体上的基因组合，是另一种类型的基些染色单体上的基因组合，是另一种类型的基因重组。广义上讲，转基因也是基因重组。因重组。广义上讲，转基因也是基因重组。杂交育种选择亲本的基本条件：杂交育种选择亲本的基本条件：亲本应有较多优点和较少缺点，亲本间优亲本应有较多优点和较少缺点，亲本间优缺点力求达到互补。缺点力求达到互补。亲本中至少有一个是适应当地条件的优良亲本中至少有一个是适应当地条件的优良品种，在条件严酷的地区，双亲最好都是适品种，在条件严酷的地区，双亲最好都是适应的品种。应的品种。亲本之一的目标性状应有足够的遗传强度，亲本之一的目标性状应有足够的遗传强度，并无难以克服的不良性状。并无难以克服的不良性状。生态类型、亲缘关系上存在一定差异，或生态类型、亲缘关系上存在一定差异，或在地理上相距较远。在地理上相距较远。亲本的一般配合力较好，主要表现在加性亲本的一般配合力较好，主要表现在加性效应的配合力高。效应的配合力高。2方法和过程：方法和过程：杂交杂交自交自交选优（一般从选优（一般从F2开始）开始）杂交技术因不同作物特点而异，其共杂交技术因不同作物特点而异，其共同要点为：同要点为：调节开花期，通过分期播种、调节温调节开花期，通过分期播种、调节温度、光照及施肥管理等措施，使父本和母度、光照及施肥管理等措施，使父本和母本花期相遇；本花期相遇；控制授粉，在母本雌蕊成熟前进行人控制授粉，在母本雌蕊成熟前进行人工去雄，并套袋隔离，避免自交和天然异工去雄，并套袋隔离，避免自交和天然异交，然后适时授以纯净新鲜父本花粉，作交，然后适时授以纯净新鲜父本花粉，作好标志并套袋隔离和保护。好标志并套袋隔离和保护。用于杂交的父本和母本分别用用于杂交的父本和母本分别用P1和和P2表示，表示，其代表符号分别为其代表符号分别为和和；表示杂交。杂交所表示杂交。杂交所得种子种植而成的个体群称杂种一代（子一代）得种子种植而成的个体群称杂种一代（子一代），用，用F1表示。表示。F1群体内个体间交配或自交所得群体内个体间交配或自交所得的子代为的子代为F2、F3、F4等表示随后各世代。等表示随后各世代。安排亲本或杂种成对使之交配的杂交方式可安排亲本或杂种成对使之交配的杂交方式可以有：以有：成对杂交成对杂交（单交）即两个不同品种或系统间（单交）即两个不同品种或系统间的杂交，两亲可互为父母本（正反交）；的杂交，两亲可互为父母本（正反交）；复合杂交复合杂交，即几个品种分别先后进行多次杂，即几个品种分别先后进行多次杂交。回交是以杂种后代与亲本之一再交配的杂交。回交是以杂种后代与亲本之一再交配的杂交方式。交方式。3优缺点：优缺点：能根据人的预见把位于两个品种生物能根据人的预见把位于两个品种生物体上的优良性状集于一身体上的优良性状集于一身；育种时间长，需随时观察；育种时间长，需随时观察及时发现优良性状。及时发现优良性状。4应用：例如，在水稻中，有芒应用：例如，在水稻中，有芒(A)对无芒对无芒(a)是显是显性，抗病性，抗病(R)对不抗病对不抗病(r)是显性。有两个不同品种的是显性。有两个不同品种的水稻，一个品种无芒、不抗病；另一个品种有芒、抗水稻，一个品种无芒、不抗病；另一个品种有芒、抗病。人们将这两个不同品种的水稻进行杂交，根据自病。人们将这两个不同品种的水稻进行杂交，根据自由组台定律，在由组台定律，在F2中分离出的无芒、抗病中分离出的无芒、抗病(aaRR或或aaRr)植株应该占总数的植株应该占总数的3/16，其中，其中，l/16是纯合类型是纯合类型(aaRR),2/16是杂合类型是杂合类型(aaRr)。要进一步得到纯合类型，还需要对无芒、抗病类型要进一步得到纯合类型，还需要对无芒、抗病类型进行自交和选育，淘汰不符合要求的植株，最后得到进行自交和选育，淘汰不符合要求的植株，最后得到能够稳定遗传的无芒、抗病的类型。能够稳定遗传的无芒、抗病的类型。5经典例题：经典例题：例例1：假如水稻高秆（：假如水稻高秆（D）对矮秆（）对矮秆（d）为显性，）为显性，抗稻瘟病（抗稻瘟病（R）与易感稻瘟病（）与易感稻瘟病（r）为显性，两）为显性，两对性状独立遗传。用一个纯合易感病的矮秆品对性状独立遗传。用一个纯合易感病的矮秆品种（抗倒伏）与一个纯合抗病高秆品种（易倒种（抗倒伏）与一个纯合抗病高秆品种（易倒伏）杂交，伏）杂交，F2代中出现既抗病又抗倒伏类型的代中出现既抗病又抗倒伏类型的基因型及其比例为基因型及其比例为AddRR,1/8 BddRR,1/16CddRR,1/16和和ddRr,1/8 DDDrr,1/16和和DdRR,1/8答案：答案：C 解解析析：本本题题考考查查的的是是遗遗传传学学的的基基本本知知识识，内内容容涉涉及及到到有有关关杂杂交交、自自交交的的概概念念和和遗遗传传的的分分离离与与自自由由组组合合两两大大基基本本定定律律。本本题题的的思思路路是是，先先看看清清题题目目给给出出的的相相对对性性状状的的显显隐隐性性关关系系，并并根根据据亲亲代代的的表表现现型型确确定定亲亲代代的的基基因因型型为为ddrr和和DDRR，接接着着由由亲亲代代杂杂交交得得到到F1代代，基基因因型型为为DdRr，F1代代自自交交至至F2代代。关关键键要要对对F2代代中中表表现现型和基因型的比例进行分析。型和基因型的比例进行分析。两两对对相相对对性性状状的的纯纯合合体体杂杂交交，其其F2代代的的性性状状分分离离比比为为9 3 3 1，且且纯纯合合体体在在四四种种性性状状中中各各占占其其一一的的规规律律。在在比比例例为为9 3 3 1的的四四种种性性状状中中，9和和1分分别别为为双双显显性性性性状状和和双双隐隐性性性性状状，即即本本题题中中的的亲亲本本性性状状，3和和3是是通通过过非非等等位位基基因因的的自自由由组组合合得得到到的的重重组组性性状状，而而本本题题所所要要求求的的既既抗抗病病又又抗抗倒倒伏伏的的重重组组性性状状就就在在F2代代中中占占3/16，杂杂合体基因为合体基因为ddRr，占，占2/16（1/8）。）。如如果果对对上上述述规规律律不不十十分分熟熟悉悉，也也可可以以通通过过遗遗传传图图解解，用用棋棋盘盘格格法法写写出出F2代代的的16种种基基因因组组合合，从从中中数数出出符符合合要要求求的的ddRR有有1/16，ddRr有有2/16；或或用用分分枝枝法法计计算算出出ddRR所所占占比比例例为为1/41/41/16，ddRr所所占占比比例例为为1/42/42/16。例例2：某自花传粉植物的紫苗（某自花传粉植物的紫苗（A）对绿苗（）对绿苗（a）为显性，紧穗（为显性，紧穗（B）对松穗（）对松穗（b）为显性，黄种皮）为显性，黄种皮（D）对白种皮（）对白种皮（d）为显性，各由一对等位基因控制。）为显性，各由一对等位基因控制。假设这三对基因是自由组合的。现以绿苗紧穗白种皮假设这三对基因是自由组合的。现以绿苗紧穗白种皮的纯合品种作母本，以紫苗松穗黄种皮的纯合品种作的纯合品种作母本，以紫苗松穗黄种皮的纯合品种作父本进行杂交实验，结果父本进行杂交实验，结果F1表现为紫苗紧穗黄种皮。表现为紫苗紧穗黄种皮。请回答：请回答：（1）如果生产上要求长出的植株一致表现为紫苗紧）如果生产上要求长出的植株一致表现为紫苗紧穗黄种皮，那么播种穗黄种皮，那么播种F1植株所结的全部种子后，长出植株所结的全部种子后，长出的全部植株是否都表现为紫苗紧穗黄种皮？为什么？的全部植株是否都表现为紫苗紧穗黄种皮？为什么？（1）不是。因为）不是。因为F1代植株是杂合体，代植株是杂合体，F2代会发生性代会发生性状分离。状分离。（2）如果需要选育绿苗松穗白种皮的品种，那么能否）如果需要选育绿苗松穗白种皮的品种，那么能否从播种从播种F1植株所结种子长出的植株中选到？为什么？植株所结种子长出的植株中选到？为什么？（2）能。）能。因为因为F1代植株三对基因都是杂合的，代植株三对基因都是杂合的，F2代能代能分离出表现为绿苗松穗白种皮的类型。分离出表现为绿苗松穗白种皮的类型。（3）如果只考虑穗型和种皮色这两对性状，请写出）如果只考虑穗型和种皮色这两对性状，请写出F2代的表现型及其比例。代的表现型及其比例。（3）紧穗黄种皮：紧穗白种皮：松穗黄种皮：松穗白）紧穗黄种皮：紧穗白种皮：松穗黄种皮：松穗白种皮种皮=9：3：3：1 （4）如果杂交失败，导致自花受粉，则子代植株的表）如果杂交失败，导致自花受粉，则子代植株的表现型为现型为，基因型为，基因型为；如果杂交正常，但亲本发生基因突变，导致如果杂交正常，但亲本发生基因突变，导致F1植株群植株群体中出现个别紫苗松穗黄种皮的植株，该植株最可能体中出现个别紫苗松穗黄种皮的植株，该植株最可能的基因型为的基因型为。发生基因突变的亲本是。发生基因突变的亲本是本。本。（4）绿苗紧穗白种皮）绿苗紧穗白种皮 aaBBdd AabbDd 母母 解解析析：本本题题考考查查的的是是遗遗传传部部分分的的常常规规育育种种，属属于于中中等等难难度度。由由题题意意可可知知，紫紫苗苗（A）对对绿绿苗苗（a），紧紧穗穗（B）对对松松穗穗（b），黄黄种种皮皮（D）对对白白种种皮皮（d）是是三三对对相相对对性性状状，其其遗遗传传符符合合自自由由组组合合规规律律，则则用用于于杂杂交交实实验验的的母母本本（绿绿苗苗紧紧穗穗白白种种皮皮的的纯纯合合品品种种）的的基基因因型型为为aaBBdd,父父本本（紫紫苗苗松松穗穗黄黄种种皮皮纯纯合合品品种种）的的 基基 因因 型型 是是 AabbDD,其其 杂杂 交交 F1代代 基基 因因 型型 为为AaBbDd,三三对对基基因因全全为为杂杂合合，表表现现型型全全为为紫紫苗苗紧紧穗穗黄种皮。黄种皮。（可以先写出遗传图解，有利于回答问题。）（可以先写出遗传图解，有利于回答问题。）P 绿苗紧穗白种皮绿苗紧穗白种皮 紫苗松穗黄种皮紫苗松穗黄种皮 aaBBdd AAbbDD F 紫苗紧穗黄种皮紫苗紧穗黄种皮 AaBbDd 播播种种F1植植株株所所结结的的种种子子长长成成的的植植株株为为F2植植株株，其其表表现现型型就就会会发发生生性性状状分分离离，能能分分离离出出表表现现为为绿绿苗苗松松穗穗白白种种皮皮的的类类型型。如如果果只只考考虑虑穗穗型型和和种种皮皮两两对对性性状状，则则F2代代就就会会有有四四种种表表现现型型，为为紧紧穗穗黄黄种种皮皮：紧紧穗穗白白种种皮皮：松松穗穗黄黄种种皮皮：松松穗穗白白种种皮皮=9：3：3：1；如如果果用用上上述述父父本本与与母母本本杂杂交交，是是使使用用父父本本的的花花粉粉对对母母本本的的雌雌蕊蕊授授粉粉，如如果果杂杂交交失失败败而而导导致致自自花花授授粉粉，就就只只会会有有母母本本的的自自花花授授粉粉，而而母母本本植植株株是是纯纯合合体体，其其自自交交后后仍仍为为纯纯合合体体，基基因因型型不不变变，如如果果杂杂交交正正常常，则则F1代代三三对对基基因因都都是是杂杂合合AaBbDd，但但亲亲本本如如果果发发生生基基因因突突变变，导导致致后后代代出出现现紫紫苗苗松松穗穗黄黄种种皮皮的的变变异异类类型型，一一定定是是亲亲代代中中的的显显性性基基因因B变变成成了了b,所所以以是是母母本本发发生生了了突突变变，F1代代的的基基因因型型为为AabbDd。二、诱变育种二、诱变育种 1原理：原理：基因突变基因突变。这种方法可以提高突变。这种方法可以提高突变率，创造人类需要的变异类型，从中选择、培率，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。育出优良的生物品种。2方法和过程：是指利用物理因素方法和过程：是指利用物理因素(如太空如太空的辐射的辐射X射线、射线、射线、紫外线、失重或用激光射线、紫外线、失重或用激光等等)；化学因素；化学因素(如亚硝酸、硫酸二乙酯等如亚硝酸、硫酸二乙酯等)来处来处理生物（如萌动的植物芽或种子），使生物发理生物（如萌动的植物芽或种子），使生物发生基因突变。生基因突变。诱发变异诱发变异选择育成新品种选择育成新品种。3优缺点：优缺点：能提高变异频率，加速育种过程，可大幅度改良某些能提高变异频率，加速育种过程，可大幅度改良某些性状（有时可产生超效基因），变异范围广；有利变性状（有时可产生超效基因），变异范围广；有利变异少，须大量处理材料；诱变的方向和性质不能控制。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（多基因遗传的性状）效果较差。改良数量性状（多基因遗传的性状）效果较差。理解其优缺点，需要先了解一下基因突变作为生物变理解其优缺点，需要先了解一下基因突变作为生物变异的一个重要来源，它具有以下主要特点：异的一个重要来源，它具有以下主要特点：第一，基因突变在生物界中是普遍存在的第一，基因突变在生物界中是普遍存在的。无论是低。无论是低等生物，还是高等的动植物以及人，都可能发生基因等生物，还是高等的动植物以及人，都可能发生基因突变。例如，棉花的短果枝，水稻的矮杆、糯性，果突变。例如，棉花的短果枝，水稻的矮杆、糯性，果蝇的白眼、残翅，家鸽羽毛的灰红色，以及人的色盲、蝇的白眼、残翅，家鸽羽毛的灰红色，以及人的色盲、糖尿病、白化病等遗传病，都是突变性状，（通过基糖尿病、白化病等遗传病，都是突变性状，（通过基因突变产生等位基因）。自然条件下发生的基因突变因突变产生等位基因）。自然条件下发生的基因突变叫做自然突变，人为条件下诱发产生的基因突变叫做叫做自然突变，人为条件下诱发产生的基因突变叫做诱发突变。诱发突变。第二，基因突变是随机发生的第二，基因突变是随机发生的。它可以发生在生物。它可以发生在生物个体发育的任何时期和生物体的任何细胞。个体发育的任何时期和生物体的任何细胞。一般来说，在生物个体发育的过程中，基因突变发一般来说，在生物个体发育的过程中，基因突变发生的时期越迟，生物体表现突变的部分就越少。例如，生的时期越迟，生物体表现突变的部分就越少。例如，植物的叶芽如果在发育的早期发生基因突变，那么由植物的叶芽如果在发育的早期发生基因突变，那么由这个叶芽长成的枝条，上面着生的叶、花和果实都有这个叶芽长成的枝条，上面着生的叶、花和果实都有可能与其他枝条不同。如果基因突变发生在花芽分化可能与其他枝条不同。如果基因突变发生在花芽分化时，那么，将来可能只在一朵花或一个花序上表现出时，那么，将来可能只在一朵花或一个花序上表现出变异。变异。基因突变可以发生在体细胞中，也可以发生在生殖基因突变可以发生在体细胞中，也可以发生在生殖细胞中。发生在生殖细胞中的突变，可以通过受精作细胞中。发生在生殖细胞中的突变，可以通过受精作用直接传递给后代。发生在体细胞中的突变，一般是用直接传递给后代。发生在体细胞中的突变，一般是不能传递给后代的（如人的某种癌变）。不能传递给后代的（如人的某种癌变）。第三，在自然状态下，对一种生物来说，基因突变的第三，在自然状态下，对一种生物来说，基因突变的频率是很低的频率是很低的。据估计，在高等生物中，大约十万个到。据估计，在高等生物中，大约十万个到一亿个生殖细胞中，才会有一个生殖细胞发生基因突变，一亿个生殖细胞中，才会有一个生殖细胞发生基因突变，突变率是突变率是105108。不同生物的基因突变率是不同的。不同生物的基因突变率是不同的。例如，玉米的抑制色素形成的基因的突变率为例如，玉米的抑制色素形成的基因的突变率为1.06104，而黄色胚乳基因的突变率为，而黄色胚乳基因的突变率为2.2106。同一种生物。同一种生物的不同基因，突变率也不相同。的不同基因，突变率也不相同。第四，大多数基因突变对生物体是有害的。第四，大多数基因突变对生物体是有害的。由于任何由于任何一种生物都是长期进化过程的产物，它们性状与环境条一种生物都是长期进化过程的产物，它们性状与环境条件已经取得了高度的协调。如果发生基因突变，就有可件已经取得了高度的协调。如果发生基因突变，就有可能破坏这种协调关系。因此，基因突变对于生物的生存能破坏这种协调关系。因此，基因突变对于生物的生存往往是有害的。例如，植物中常见的白化苗，也是基因往往是有害的。例如，植物中常见的白化苗，也是基因突变形成的。这种苗由于缺乏叶绿素，不能进行光合作突变形成的。这种苗由于缺乏叶绿素，不能进行光合作用制造有机物，最终导致死亡。但是，也有少数基因突用制造有机物，最终导致死亡。但是，也有少数基因突变是有利的。例如，植物的抗病性突变、耐旱性突变、变是有利的。例如，植物的抗病性突变、耐旱性突变、微生物的抗药性突变等，都是有利于生物生存的。微生物的抗药性突变等，都是有利于生物生存的。第第五五，基基因因突突变变是是不不定定向向的的。一一个个基基因因可可以以向向不不同同的的方方向向发发生生突突变变，产产生生一一个个以以上上的的等位基因。等位基因。例例如如，控控制制小小鼠鼠毛毛色色的的灰灰色色基基因因(A+)可可以以突突变变成成黄黄色色基基因因(AY)，也也可可以以突突变变成成黑黑色色基基因因(a)。但但是是每每一一个个基基因因的的突突变变，都都不不是是没没有有任何限制的。任何限制的。例例如如，小小鼠鼠毛毛色色基基因因的的突突变变，只只限限定定在在色色素素的的范范围围内内，不不会会超超出出这这个个范范围围。所所控控制制的的都都是是同同一一性性状状的的不不同同表表现现类类型型，它它们们属属于于等等位基因。位基因。4应用：应用：本世纪本世纪60年代以来，我国通过农作物诱年代以来，我国通过农作物诱变育种培育出了数百个农作物新品种。这些变育种培育出了数百个农作物新品种。这些新品种具有抗病力强、产量高、品质好等优新品种具有抗病力强、产量高、品质好等优点，在农业生产中发挥了巨大作用。点，在农业生产中发挥了巨大作用。例如，黑龙江省农业科学院用辐射方法处例如，黑龙江省农业科学院用辐射方法处理大豆，培育成了黑农五号等大豆品种，含理大豆，培育成了黑农五号等大豆品种，含油量比原来的品种提高了油量比原来的品种提高了2.5，大豆产量提，大豆产量提高了高了16。也有时可利用对人类有益的芽变，通过营也有时可利用对人类有益的芽变，通过营养繁殖培育优良品种。养繁殖培育优良品种。在微生物育种方面，诱变育种也发挥了重要在微生物育种方面，诱变育种也发挥了重要作用。青霉菌的选育就是一个典型的例子。作用。青霉菌的选育就是一个典型的例子。现在世界各国生产青霉素的菌种，最初是在现在世界各国生产青霉素的菌种，最初是在 1943年从一个发霉的甜瓜上得来的。这种野年从一个发霉的甜瓜上得来的。这种野生的青霉菌分泌的青霉素很少，产量只有生的青霉菌分泌的青霉素很少，产量只有20单单位位/mL。后来，人们对青霉菌多次进行后来，人们对青霉菌多次进行X射线、紫外射线、紫外线照射以及综合处理，再通过筛选培育成了青线照射以及综合处理，再通过筛选培育成了青霉素产量很高的菌株，目前青霉素的产量已经霉素产量很高的菌株，目前青霉素的产量已经可以达到可以达到50 000单位单位/mL60 000单位单位/mL。5经典例题：经典例题：例例1：科学家将一些作物的种子搭载人造卫星科学家将一些作物的种子搭载人造卫星进入太空，经过宇宙射线、高度真空和微重力进入太空，经过宇宙射线、高度真空和微重力等综合因素的作用，使种子内的等综合因素的作用，使种子内的DNA发生变化，发生变化，从而培育出优质高产的新品种。（多选）从而培育出优质高产的新品种。（多选）A这项工作属于诱变育种这项工作属于诱变育种 B从太空带回来的种子都是优良品种从太空带回来的种子都是优良品种C从太空带回来的种子都变成多倍体从太空带回来的种子都变成多倍体 D从太空带回来的种子还得进行人工选择从太空带回来的种子还得进行人工选择答案：答案：A、D。例例2：自然界中，一种生物某一基因及其三种突变基因决定自然界中，一种生物某一基因及其三种突变基因决定的蛋白质的部分氨基酸序列如下：的蛋白质的部分氨基酸序列如下：正常基因正常基因 精氨酸精氨酸 苯丙氨酸苯丙氨酸 亮氨酸亮氨酸 苏氨酸苏氨酸 脯氨酸脯氨酸突变基因突变基因1 精氨酸精氨酸 苯丙氨酸苯丙氨酸 亮氨酸亮氨酸 苏氨酸苏氨酸 脯氨酸脯氨酸突变基因突变基因2 精氨酸精氨酸 亮氨酸亮氨酸 亮氨酸亮氨酸 苏氨酸苏氨酸 脯氨酸脯氨酸突变基因突变基因3 精氨酸精氨酸 苯丙氨酸苯丙氨酸 苏氨酸苏氨酸 酪氨酸酪氨酸 丙氨酸丙氨酸根据上述氨基酸序列确定这三种突变基因根据上述氨基酸序列确定这三种突变基因DNA分子的改变是分子的改变是A突变基因突变基因1和和2为一个碱基的替换，突变基因为一个碱基的替换，突变基因3为一个碱基为一个碱基的增添的增添B突变基因突变基因2和和3为一个碱基的替换，突变基因为一个碱基的替换，突变基因1为一个碱基为一个碱基的增添的增添C突变基因突变基因1为一个碱基的替换，突变基因为一个碱基的替换，突变基因2和和3为一个碱基为一个碱基的增添的增添D突变基因突变基因2为一个碱基的替换，突变基因为一个碱基的替换，突变基因1和和3为一个碱基为一个碱基的增添的增添答案：答案：A 解解析析：本本题题通通过过基基因因突突变变对对蛋蛋白白质质中中氨氨基基酸酸序序列列影影响响，考考查查考考生生是是否否理理解解基基因因突突变变可可能能产产生生的的后后果果，这这样样就就把把DNA和和RNA中中的的两两种种碱碱基基序序列列关关系系、密密码码子子、碱碱基基的的变变异异类类型型及及后后果果的的知知识识综综合合起起来来考考查查，特特别别是是有有的的氨氨基基酸酸不不止止有有一一个个密密码码子子的的情情况况是是解解题题的的关关键键，借借此此考考查查考考生生的的理理解解能能力力、分分析析综综合合能能力力和和推推理理能能力力。把把考考查查的的最最终终落落点点，体体现现在在综合能力上。综合能力上。三、单倍体育种三、单倍体育种 在自然条件下，玉米、高梁、水稻、番茄等在自然条件下，玉米、高梁、水稻、番茄等高等植物，偶尔也会出现单倍体植株。与正常高等植物，偶尔也会出现单倍体植株。与正常的植株相比，单倍体植株长得弱小，而且是高的植株相比，单倍体植株长得弱小，而且是高度不育的。但是，它们在育种上有特殊的意义。度不育的。但是，它们在育种上有特殊的意义。单倍体育种是利用花药（花粉）离体培养技单倍体育种是利用花药（花粉）离体培养技术获得单倍体植株，再诱导其染色体加倍，从术获得单倍体植株，再诱导其染色体加倍，从而获得所需要的纯系植株的育种方法。而获得所需要的纯系植株的育种方法。1原理：原理：染色体变异、基因重组和组织培染色体变异、基因重组和组织培养养。2方法和过程：方法和过程：选择亲本选择亲本有性杂交有性杂交F1产生的花粉离体培产生的花粉离体培养获得单倍体植株养获得单倍体植株诱导染色体加倍获得可育诱导染色体加倍获得可育纯合子纯合子选择所需要的品种类型。选择所需要的品种类型。育种工作者常常采用花药离体培养的方法来获育种工作者常常采用花药离体培养的方法来获得单倍体植株，然后经过人工诱导使染色体数得单倍体植株，然后经过人工诱导使染色体数目加倍，重新恢复到正常植株的染色体数目。目加倍，重新恢复到正常植株的染色体数目。这种方法得到的植株，不仅能够正常生殖，而这种方法得到的植株，不仅能够正常生殖，而且每对染色体上的成对的基因都是纯合的，自且每对染色体上的成对的基因都是纯合的，自交产生的后代不会发生性状分离。交产生的后代不会发生性状分离。3优缺点：优缺点：明显缩短育种年限，加速育种进明显缩短育种年限，加速育种进程程，利用单倍体植株培育新品种只需要两年时，利用单倍体植株培育新品种只需要两年时间，就可以得到一个稳定的纯系品种。与常规间，就可以得到一个稳定的纯系品种。与常规的杂交育种方法相比，明显地缩短了育种年限：的杂交育种方法相比，明显地缩短了育种年限：技术较复杂，需与杂交育种结合，（不适合动技术较复杂，需与杂交育种结合，（不适合动物育种工作）。物育种工作）。4应用：早在应用：早在20世纪世纪70年代初，我国就开年代初，我国就开始用花药体培养选育新品种，育成了始用花药体培养选育新品种，育成了“京花一京花一号号”小麦等新品种。小麦等新品种。“京花一号京花一号”小麦穗大粒小麦穗大粒多，丰产性好，而且适应性和抗病性强，现在多，丰产性好，而且适应性和抗病性强，现在已经大面积推广种植。已经大面积推广种植。5经典例题：经典例题：例例 1：用纯种的高秆：用纯种的高秆(D)抗锈病抗锈病(T)小麦与矮秆小麦与矮秆(d)易染易染锈病锈病(t)小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如下：小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如下：高秆抗锈病高秆抗锈病矮秆易染锈病矮秆易染锈病F1雄配子雄配子 幼苗幼苗选出符合要求的品种，下列有关此育种选出符合要求的品种，下列有关此育种方法的叙述中，正确的是方法的叙述中，正确的是A这种育种方法叫杂交育种这种育种方法叫杂交育种B过程过程必须使用生长素处理必须使用生长素处理C这种方法的最大优点是缩短育种年限这种方法的最大优点是缩短育种年限D过程必须经过受精作用过程必须经过受精作用答案：答案：C四、多倍体育种四、多倍体育种体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体叫做多倍体。体叫做多倍体。其中，体细胞中含有三个染色体组的个体，其中，体细胞中含有三个染色体组的个体，叫做三倍体，比如香蕉。叫做三倍体，比如香蕉。体细胞中含有四个染色体组的个体，叫做四体细胞中含有四个染色体组的个体，叫做四倍体，比如马铃薯。倍体，比如马铃薯。多倍体在植物中广泛地存在着，在动物中比多倍体在植物中广泛地存在着，在动物中比较少见。在被子植物中，至少有较少见。在被子植物中，至少有1/3的物种是的物种是多倍体。例如，普通小麦、棉花、烟草、苹多倍体。例如，普通小麦、棉花、烟草、苹果、梨、菊、水仙等大都是多倍体。帕米尔果、梨、菊、水仙等大都是多倍体。帕米尔高原的高山植物，有高原的高山植物，有65的种类是多倍体。的种类是多倍体。1原原理理：染染色色体体变变异异（染染色色体体加加倍倍）。体体细细胞胞在在有有丝丝分分裂裂的的过过程程中中，染染色色体体完完成成了了复复制制，但但是是细细胞胞受受到到外外界界环环境境条条件件(如如温温度度骤骤变变)或或生生物物内内部部因因素素的的干干扰扰，纺纺锤锤体体的的形形成成受受到到破破坏坏，以以致致染染色色体体不不能能被被拉拉向向两两极极，细细胞胞也也不不能能分分裂裂成成两两个个子子细细胞胞，于于是是就就形形成成染染色色体体数数目目加加倍的细胞。倍的细胞。如如果果这这样样的的细细胞胞继继续续进进行行正正常常的的有有丝丝分分裂裂，就可以发育成染色体数目加倍的组织或个体。就可以发育成染色体数目加倍的组织或个体。2方法和过程：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。方法和过程：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，能够抑制纺锤当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，能够抑制纺锤体形成，导致染色体不分离，从而引起细胞内染色体体形成，导致染色体不分离，从而引起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，将来就可以发育成多倍体植株。丝分裂，将来就可以发育成多倍体植株。3优缺点：可培育出自然界中没有的新品种，且优缺点：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；结实率低，培育出的植物器官大，产量高，营养丰富；结实率低，只适于植物。只适于植物。4应用：目前世界各国利用人工诱导多倍体的方应用：目前世界各国利用人工诱导多倍体的方法已经培育出不少新品种，如含糖量高的三倍体无子法已经培育出不少新品种，如含糖量高的三倍体无子西瓜和甜菜等。此外，我国科技工作者还创造出自然西瓜和甜菜等。此外，我国科技工作者还创造出自然界中没有的作物界中没有的作物八倍体小黑麦。八倍体小黑麦。三倍体无子西瓜的培育：在二倍体西瓜的幼苗期，用三倍体无子西瓜的培育：在二倍体西瓜的幼苗期，用秋水仙素处理，可以得到四倍体植株。然后，用四倍秋水仙素处理，可以得到四倍体植株。然后，用四倍体植株作母本，用二倍体植株作父本，进行杂交，得体植株作母本，用二倍体植株作父本，进行杂交，得到含有三个染色体组的种子。把这些种子种下去，就到含有三个染色体组的种子。把这些种子种下去，就会长出三倍体植株。由于三倍体植株在减数分裂的过会长出三倍体植株。由于三倍体植株在减数分裂的过程中，染色体的联会发生紊乱，因而不能形成正常的程中，染色体的联会发生紊乱，因而不能形成正常的生殖细胞。当三倍体植株开花时，需要授给普通西瓜生殖细胞。当三倍体植株开花时，需要授给普通西瓜(二倍体二倍体)成熟的花粉，刺激子房发育而成为果实成熟的花粉，刺激子房发育而成为果实(一般一般需要施用一定浓度的生长素，做为辅助手段，以外源需要施用一定浓度的生长素，做为辅助手段，以外源生长素诱导内源生长素促进结果生长素诱导内源生长素促进结果)。因为胚珠并不发育。因为胚珠并不发育成为种子，所以这种西瓜叫做无子西瓜。无子西瓜不成为种子，所以这种西瓜叫做无子西瓜。无子西瓜不仅满足了国内市场的需求，而且远销国外。仅满足了国内市场的需求，而且远销国外。如果反交，得到的三倍体西瓜珠被可发育成种皮，这如果反交，得到的三倍体西瓜珠被可发育成种皮，这样的三倍体西瓜没有使用价值。样的三倍体西瓜没有使用价值。5经典例题：经典例题：例例 1：四倍体水稻的花粉经离体培养得到的单：四倍体水稻的花粉经离体培养得到的单倍体植株中，所含的染色体组数是倍体植株中，所含的染色体组数是 A1组组 B2组组 C3组组 D4组组答案：答案：B （同源四倍体）（同源四倍体）五、基因工程育种五、基因工程育种一种生物的一种生物的DNA上的基因之所以能在其他生物体内得以上的基因之所以能在其他生物体内得以进行相同的表达，是因为它们共用一套遗传密码。在该进行相同的表达，是因为它们共用一套遗传密码。在该育种方法中需两种工具酶（限制性内切酶、育种方法中需两种工具酶（限制性内切酶、DNA连接酶）连接酶）和运载体（质粒），质粒上必须有相应的识别基因，便和运载体（质粒），质粒上必须有相应的识别基因，便于基因检测。如人的胰岛素基因移接到大肠杆菌的于基因检测。如人的胰岛素基因移接到大肠杆菌的DNA上后，可在大肠杆菌的细胞内指导合成人的胰岛素；抗上后，可在大肠杆菌的细胞内指导合成人的胰岛素；抗虫棉植株的培育虫棉植株的培育;将固氮菌的固氮酶基因移接到植物将固氮菌的固氮酶基因移接到植物DNA分子上去，培育出固氮植物。固氮基因的表达方式分子上去，培育出固氮植物。固氮基因的表达方式为：为：1原理：基因重组（或异源原理：基因重组（或异源DNA重组）和所有生物氨重组）和所有生物氨基酸遗传密码子的通用性。基酸遗传密码子的通用性。物质基础是：生物的物质基础是：生物的DNA均由四种脱氧核苷酸组成。均由四种脱氧核苷酸组成。其结构基础是：一般生物的其结构基础是：一般生物的DNA均为双螺旋结构。均为双螺旋结构。2方法和过程：方法和过程：提取目的基因提取目的基因装入载体装入载体导入受体细胞导入受体细胞基因表达基因表达筛选出符合要求的新品种。筛选出符合要求的新品种。这种技术是在生物体外，通过对这种技术是在生物体外，通过对DNA分子进行人工分子进行人工“剪切剪切”和和“拼接拼接”，对生物的基因进行改造和重新组，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。通俗地说，就是按照人们的主观意愿，把一种生物的通俗地说，就是按照人们的主观意愿，把一种生物的个别基因复制出来，加以修饰改造，然后放到另一种个别基因复制出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。基因工生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。基因工程是在程是在DNA分子水平上进行设计施工的。分子水平上进行设计施工的。重组的重组的DNA分子进入受体细胞后，受体细胞必须表现分子进入受体细胞后，受体细胞必须表现出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达过程。出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达过程。3优缺点：不受种属限制，可根据人类的需优缺点：不受种属限制，可根据人类的需要，有目的地进行，育种时间短要，有目的地进行，育种时间短；可能会引；可能会引起生态危机，技术难度大。起生态危机，技术难度大。4应用：科学家最初做抗虫棉试验时，虽然应用：科学家最初做抗虫棉试验时，虽然已经检测出棉的植株中含有抗虫的基因，但让已经检测出棉的植株中含有抗虫的基因，但让棉铃虫食用棉的叶片时，棉铃虫并没有被杀死，棉铃虫食用棉的叶片时，棉铃虫并没有被杀死，这说明抗虫基因还不能在高等植物中表达。科这说明抗虫基因还不能在高等植物中表达。科学家在研究的基础上，又一次对棉植株中的抗学家在研究的基础上，又一次对棉植株中的抗虫基因进行了修饰，然后再让棉铃虫食用棉的虫基因进行了修饰，然后再让棉铃虫食用棉的叶片，结果食用的第二天棉铃虫就中毒死亡了。叶片，结果食用的第二天棉铃虫就中毒死亡了。这说明抗虫基因在棉植株中得到了表达。这说明抗虫基因在棉植株中得到了表达。5经典例题：经典例题：例例 1：在培养转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基：在培养转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因（因（kan）常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基）常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。下图为获得因的细胞才能在卡那霉素培养基上