1、1.染色体结构变异和数目变异()。2.生物变异在育种上的应用()。3.转基因食品的安全()一、生物育种1.杂交育种与单倍体育种的过程(以选育抗病高产 aaBB 为例)2几种育种方法的比较方法 原理 常用方法 优点 缺点 代表实例杂交育种 基因重组 杂交操作简单,目标性强育种年限长矮秆抗病小麦诱变育种 基因突变辐射诱变、激光诱变等提高突变率,加速育种进程有利变异少,需大量处理实验材料高产青霉素菌株多倍体育种 染色体变异秋水仙素处理萌发的种子或幼苗操作简单,且能在较短的时间内获所得品种发育迟缓、结实率低、在无子西瓜、八倍体小黑麦得所需品种 动物中无法开展单倍体育种 染色体变异花药离体培养后,再用秋
2、水仙素处理明显缩短育种年限技术复杂,需要与杂交育种配合“京花 1 号”小麦基因工程育种基因重组将一种生物特定的基因转移到另一种生物细胞中能定向改造生物的遗传性状有可能引发生态危机转基因抗虫棉3生物育种方法的选择(1)若要培育隐性性状个体,则可用自交或杂交的方法,只要出现该性状即可稳定遗传。(2)有些植物如小麦、水稻等,杂交实验较难操作,则最简便的方法是自交。(3)若要快速获得纯种,则最好采用单倍体育种方法。(4)若实验植物为营养繁殖类如马铃薯等,则只要出现所需性状即可,不需要培育出纯种。(5)若要培育原先没有的性状,则可用诱变育种。二、基因工程1.基因工程的原理(1)不同生物的 DNA 分子具
3、有相同结构。(2)基因是控制生物性状的基本结构单位和功能单位。(3)各种生物共用一套遗传密码。2基因工程操作的工具(1)限制性核酸内切酶基因的“剪刀”存在场所:主要是存在于微生物细胞中。 特性:一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的核苷酸序列,并且能够在特定的切点上切割 DNA 分子。作用结果:得到黏性末端。(2)DNA 连接酶基因的“针线”作用:连接限制性核酸内切酶切开的断口。 常用的种类及分类 不同点 EcoliDNA 连接酶 T4DNA 连接酶 来源 大肠杆菌 T4噬菌体 (3)运载体基因的运输工具作为运载体必须具备的条件: 能够在宿主细胞内复制并稳定地保存。 含有多个限制酶切点,以便和
4、外源基因相连。 含有标记基因,以便于筛选。3基因工程与基因重组比较项目 基因重组 基因工程 重组方式 同一物种的不同基因 不同物种间的不同基因 繁殖方式 有性生殖 无性生殖 变异大小 小 大 不同点 意义 是生物变异的来源之一,对生物进化有重要意义 使人类有可能按自己的意愿直接定向地改造生物,培育出新品种 相同点 都实现了不同基因间的重新组合,都能使生物产生变异 高频考点一 育种方法的选择与分析例 1.下图是利用玉米(2 n20)的幼苗芽尖细胞(基因型 BbTt)进行实验的流程示意图。下列分析不正确的是( )A.基因重组发生在图中过程,过程中能够在显微镜下看到染色单体的时期是前期和中期B.秋水
5、仙素用于培育多倍体的原理是其能够抑制纺锤体的形成C.植株 A 为二倍体,其体细胞内最多有 4 个染色体组;植株 C 属于单倍体,其发育起点为配子D.利用幼苗 2 进行育种的最大优点是明显缩短育种年限,植株 B 纯合的概率为 25%答案 D【变式探究】如图表示培育小麦的几种育种方式,纯种高秆抗锈病植株基因型为 DDRR,纯种矮秆不抗锈病植株基因型为 ddrr,两对基因分别位于两对同源染色体上。据图回答下列问题:(1)图中植株 A 培育的方法是_,将亲本杂交的目的是_。自交的目的是_。(2)植株 B 的培育运用的原理是_。(3)植株 C 需要染色体加倍的原因是_,诱导染色体加倍的最常用的方法是_。
6、(4)植株 E 培育方法的原理是_,该育种方法和基因工程育种一样,都可以_。解析:(1)植株 A 的培育方法是杂交育种,第一步需要杂交,将相关的基因集中到 F1上,但 F1未表现出所需性状,自交的目的就是使 F1发生基因重组,在 F2中出现所需性状(矮秆抗病)植株。(2)植株 B 的培育方法是诱变育种,其原理是基因突变。(3)植株 C 是单倍体,由于细胞中的染色体组为一个,所以不能正常进行减数分裂,个体不可育,为了使单倍体获得可育性,用秋水仙素处理单倍体幼苗,抑制了纺锤体的形成,从而导致染色体数目加倍。(4)从题图中可以看出,植株 E 的培育方法是利用了细胞工程中的植物体细胞杂交技术,其原理是
7、染色体数目变异。该育种方法和基因工程育种一样,都可以克服远缘杂交不亲和的障碍。答案:(1)杂交育种 将位于两个亲本中的矮秆基因和抗病基因集中到 F1上 通过基因重组使 F2中出现矮秆抗病植株 (2)基因突变 (3)植株 C 中只有一个染色体组,不能进行减数分裂产生配子(不可育) 利用秋水仙素处理幼苗 C (4)染色体数目变异 克服远缘杂交不亲和的障碍【举一反三】染色体部分缺失在育种方面也有重要作用。下图所示为育种专家对棉花品种的培育过程,相关叙述错误的是( )A.太空育种依据的原理主要是基因突变B.粉红棉 M 的出现是染色体缺失的结果C.深红棉 S 与白色棉 N 杂交产生深红棉的概率为14D.
8、粉红棉 M 自交产生白色棉 N 的概率为14答案 C高频考点二 生物变异在育种上的应用例 2、利用基因型为 aabb 与 AABB 的水稻作为亲本培育基因型为 AAbb 的新品种,有关叙述不正确的是( )A.利用 F1的花药进行离体培养可获得该新品种B.操作最简便的是杂交育种,能明显缩短育种年限的是单倍体育种C.诱变育种不能定向获得该新品种D.若通过多倍体育种获得 AAAAbbbb 个体,和该新品种存在生殖隔离答案 A解析 利用 F1的花药进行离体培养得到的是单倍体,还需经过秋水仙素诱导加倍后才能获得该新品种,A项错误。杂交育种是最简便的操作方法;单倍体育种得到的都是纯合子,能明显缩短育种年限
9、,B 项正确。由于基因突变是不定向的,所以诱变育种不能定向获得该新品种,C 项正确。通过多倍体育种获得的AAAAbbbb 个体与 AAbb 的新品种是两个不同的物种,所以它们之间存在生殖隔离,D 项正确。【变式探究】如图表示培育小麦的几种育种方式,纯种高秆抗锈病植株基因型为 DDRR,纯种矮秆不抗锈病植株基因型为 ddrr,两对基因分别位于两对同源染色体上。据图回答下列问题:(1)图中植株 A 培育的方法是_,将亲本杂交的目的是_。自交的目的是_。(2)植株 B 的培育运用的原理是_。(3)植株 C 需要染色体加倍的原因是_,诱导染色体加倍的最常用的方法是_。(4)植株 E 培育方法的原理是_
10、,该育种方法和基因工程育种一样,都可以_。答案 (1)杂交育种 将位于两个亲本中的矮秆基因和抗病基因集中到 F1上 通过基因重组使 F2中出现矮秆抗病植株 (2)基因突变 (3)植株 C 中只有一个染色体组,不能进行减数分裂产生配子(不可育) 利用秋水仙素处理幼苗 C (4)染色体数目变异 克服远缘杂交不亲和的障碍高频考点三、不同育种方法的比较例 43作物育种技术是遗传学研究的重要内容之一,关于作物育种的叙述正确的是( )A培育高产、抗逆性强的杂交水稻属于诱变育种B改良缺乏某种抗病性的水稻品种常采用单倍体育种C培育无子西瓜过程中可用一定浓度的秋水仙素处理二倍体幼苗D把两个小麦品种的优良性状结合
11、在一起,常采用植物体细胞杂交技术答案 C解析 培育高产、抗逆性强的杂交水稻常采用的方法是杂交育种;培养 B 选项所述水稻品种常采用的方法是基因工程育种;把两个小麦品种的优良性状结合在一起常采用的方法是杂交育种。【变式探究】如图甲、乙表示水稻两个品种(两对相对性状独立遗传),表示培育水稻新品种的过程。下列说法正确的是( )A如果过程中逐代自交,那么自交代数越多纯合植株的比例越高B与过程的育种原理相同,过程表示单倍体育种C育种过程中需要进行筛选,筛选不会改变任何一个基因的频率D经过和过程培育的品种和甲、乙品种基因型不同,但是仍然属于同一个物种答案 A解析 由图可知,为杂交育种,为单倍体育种,为基因
12、工程育种,为多倍体育种,为诱变育种。杂合子连续自交,随自交代数的增加纯合子的比例逐代增加;诱变育种的原理是基因突变,基因工程育种的原理是基因重组;筛选过程中种群的基因频率发生改变;甲、乙品种为二倍体植物,经过和过程培育的品种为四倍体植物,二倍体植物与四倍体植物杂交后代是三倍体,由于三倍体植物不可育,因此二倍体与四倍体间存在生殖隔离,为不同的物种。【方法技巧】育种方式的选择(1)根据育种目的和提供的材料选择合适的育种方法集中不同亲本的优良性状:a.一般情况下,选择杂交育种,这也是最简捷的方法;b.需要缩短育种年限(快速育种)时,选择单倍体育种。培育果实较大或植株较大或营养物质含量较高的新物种多倍
13、体育种。提高变异频率, “改良” “改造”或“直接改变”现有性状,获得当前不存在的基因或性状诱变育种。若要培育隐性性状个体,可选择自交或杂交育种,只要出现该性状即可。实现定向改变现有性状基因工程育种。若培育的植物的生殖方式为营养繁殖(如马铃薯),则不需要培育成纯种,只要出现该性状即可。(2)根据育种流程图来辨别育种方式杂交育种:涉及亲本的杂交和子代的自交。诱变育种:涉及诱变因子,产生的子代中会出现新的基因,但基因的总数不变。单倍体育种:常用方法为花药离体培养,然后人工诱导染色体加倍,形成纯合子。多倍体育种:用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。基因工程育种:与原有生物相比,出现了新的基因。高频考点四
14、 生物育种的原理和操作例 4下列关于生物学中常见育种方法的叙述错误的是( )A在杂交育种中,一般从 F2开始选种,因为从 F2开始发生性状分离B在单倍体育种中,常先筛选 F1的花粉再进行花药离体培养C在多倍体育种中,秋水仙素处理的目的是使染色体加倍D在诱变育种中,常选用萌发的种子或幼苗作为处理材料【解析】在单倍体育种中,通常先将 F1的花粉进行花药离体培养,待秋水仙素处理获得纯合子后再进行筛选。【答案】 B 【变式探究】下列有关育种的叙述中,错误的是 ( )A用于大田生产的优良品种不一定是纯合子B通过植物组织培养技术培育脱毒苗,筛选培育抗病毒新品种C诱变育种可提高突变频率,加速新基因的产生,从
15、而加速育种进程D为了避免对三倍体无子西瓜年年制种,可利用植物组织培养快速繁殖【解析】 脱毒即使其无毒,不一定能抗毒。 【答案】 B 高频考五、基因工程例 5、下列有关基因工程中限制酶的描述,错误的是 ( )A一种限制酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列B限制酶的活性受温度影响C限制酶能识别和切割 RNAD限制酶可从原核生物中提取【解析】 限制性内切酶作用的底物为 DNA。 【答案】 C 【变式探究】科学家用纳米技术制造出一种“生物导弹” ,可以携带 DNA 分子。把它注射入组织中,可以通过细胞的胞吞作用的方式进入细胞内,DNA 被释放出来,进入到细胞核内,最终整合到细胞染色体中,成为细胞基因组的
16、一部分,DNA 整合到细胞染色体中的过程,属于 ( )A基因突变 B基因重组C基因互换 D染色体变异【解析】 该过程属于人工基因重组。 【答案】 B 1 (2018 天津卷,2)芦笋是雌雄异株植物,雄株性染色体为 XY,雌株为 XX;其幼茎可食用,雄株产量高。以下为两种培育雄株的技术路线。有关叙述错误的是( )A形成愈伤组织可通过添加植物生长调节剂进行诱导B幼苗乙和丙的形成均经过脱分化和再分化过程C雄株丁的亲本的性染色体组成分别为 XY、XXD与雄株甲不同,雄株丁培育过程中发生了基因重组【答案】C1 (2017 年江苏卷,27)研究人员在柑橘中发现一棵具有明显早熟特性的变异株,决定以此为基础培
17、育早熟柑橘新品种。 请回答下列问题:(1)要判断该变异株的育种价值,首先要确定它的_物质是否发生了变化。 (2)在选择育种方法时,需要判断该变异株的变异类型。如果变异株是个别基因的突变体,则可采用育种方法,使早熟基因逐渐_,培育成新品种 1。为了加快这一进程,还可以采集变异株的_进行处理,获得高度纯合的后代,选育成新品种 2,这种方法称为_育种。(3)如果该早熟植株属于染色体组变异株,可以推测该变异株减数分裂中染色体有多种联会方式,由此造成不规则的_,产生染色体数目不等、生活力很低的_,因而得不到足量的种子。即使得到少量后代,早熟性状也很难稳定遗传。这种情况下,可考虑选择育种方法,其不足之处是
18、需要不断制备_,成本较高。 (4)新品种 1 与新品种 3 均具有早熟性状,但其他性状有差异,这是因为新品种 1 选育过程中基因发生了多次_,产生的多种基因型中只有一部分在选育过程中保留下来。【答案】 (1)遗传(2)纯合 花药 单倍体(3)染色体分离 配子 组培苗(4)重组1.(2016 江苏卷.14)右图中甲、乙两个体的一对同源染色体中各有一条发生变异(字母表示基因) 。下列叙述正确的是A.个体甲的变异对表型无影响B.个体乙细胞减数分裂形成的四分体异常C.个体甲自交的后代,性状分离比为 3:1D.个体乙染色体没有基因缺失,表型无异常【答案】B1 (2014江苏卷)下图是高产糖化酶菌株的育种
19、过程,有关叙述错误的是( )出发菌株 选出 50 株 选出 5 株 多轮重复筛选 X射 线 处 理 挑 取 200个单 细 胞 菌 株 初 筛 复 筛 X射 线 处 理 A通过上图筛选过程获得的高产菌株未必能作为生产菌株BX 射线处理既可以引起基因突变也可能导致染色体变异C上图筛选高产菌株的过程是定向选择过程D每轮诱变相关基因的突变率都会明显提高【答案】D 【解析】由于 X 射线处理导致的基因突变具有随机性和不定向性,所以即使筛选获得的高产菌株也可能存在其他的基因问题而未必能作为生产菌株,A 项正确。X 射线处理导致的突变可能引起基因突变或者染色体变异,B 项正确。题图是高产糖化酶菌株的育种过
20、程,是定向筛选高产菌株的过程,C 项正确。基因突变具有低频性、随机性及不定向性,所以不是每轮诱变相关基因突变率都提高,D 项错误。2 (2014北京卷)为控制野兔种群数量,澳洲引入一种主要由蚊子传播的兔病毒。引入初期强毒性病毒比例最高,兔被强毒性病毒感染后很快死亡,致兔种群数量大幅下降。兔被中毒性病毒感染后可存活一段时间。几年后中毒性病毒比例最高,兔种群数量维持在低水平。由此无法推断出( )A病毒感染对兔种群的抗性具有选择作用B毒性过强不利于维持病毒与兔的寄生关系C中毒性病毒比例升高是因为兔抗病毒能力下降所致D蚊子在兔和病毒之间的协同(共同)进化过程中发挥了作用【答案】C 3 (2014天津卷
21、) MRSA 菌是一种引起皮肤感染的“超级细菌” ,对青霉素等多种抗生素有抗性。为研究人母乳中新发现的蛋白质 H 与青霉素组合使用对 MRSA 菌生长的影响,某兴趣小组的实验设计及结果如下表。下列说法正确的是( )组别 培养基中的添加物 MRSA 菌1 100 g/mL 蛋白质 H 生长正常2 20 g/mL 青霉素 生长正常3 2 g/mL 青霉素100 g/mL 蛋白质 H 死亡A.细菌死亡与否是通过光学显微镜观察其细胞核的有无来确定的B第 2 组和第 3 组对比表明,使用低浓度的青霉素即可杀死 MRSA 菌C实验还需设计用 2 g/mL 青霉素做处理的对照组D蛋白质 H 有很强的杀菌作用
22、,是一种新型抗生素【答案】C 【解析】细菌是原核细胞,无细胞核,A 项错误。第 2 组和第 3 组对比说明使用低浓度青霉素和高浓度蛋白质 H 可杀死 MRSA 菌,B 项错误。该实验缺少用 2 g/mL 青霉素做处理的对照组,C 项正确。抗生素是由微生物产生的具有抗菌作用的物质,而蛋白质 H 是乳腺细胞产生的,不属于抗生素,D 项错误。4 (2014四川卷)油菜物种甲(2 n20)与乙(2 n16)通过人工授粉杂交,获得的幼胚经离体培养形成幼苗丙,用秋水仙素处理丙的顶芽形成幼苗丁,待丁开花后自交获得后代戊若干。下列叙述正确的是( )A秋水仙素通过促进着丝点分裂,使染色体数目加倍B幼苗丁细胞分裂
23、后期,可观察到 36 或 72 条染色体C丙到丁发生的染色体变化,决定了生物进化的方向D形成戊的过程未经过地理隔离,因而戊不是新物种【答案】B 5 (2014广东卷)某种兰花有细长的花矩(如图),花矩顶端贮存着花蜜,这种兰花的传粉需借助具有细长口器的蛾在吸食花蜜的过程中完成,下列叙述正确的是( )A蛾口器的特征决定兰花花矩变异的方向B花矩变长是兰花新种形成的必要条件C口器与花矩的相互适应是共同进化的结果D蛾的口器会因吸食花蜜而越变越长【答案】C 【解析】生物的变异是不定向的,A 项错误。物种形成的必要条件是隔离,新物种形成的标志是产生生殖隔离,B 项错误。蛾口器与兰花细长的花矩的相互适应是相互
24、选择、共同进化的结果,C 项正确。蛾的口器细长是自然选择的结果,不是用进废退的结果,D 项错误。6 (2014江苏卷)某医院对新生儿感染的细菌进行了耐药性实验,结果显示 70%的致病菌具有耐药性。下列有关叙述正确的是( )A孕妇食用了残留抗生素的食品,导致其体内大多数细菌突变B即使孕妇和新生儿未接触过抗生素,感染的细菌也有可能是耐药菌C新生儿体内缺少免疫球蛋白,增加了致病菌的耐药性D新生儿出生时没有及时接种疫苗,导致耐药菌形成【答案】B 7 (2014重庆卷)肥胖与遗传密切相关,是影响人类健康的重要因素之一。(1)某肥胖基因发现于一突变系肥胖小鼠,人们对该基因进行了相关研究。为确定其遗传方式,
25、进行了杂交实验,根据实验结果与结论完成以下内容。实验材料:_小鼠;杂交方法:_。实验结果:子一代表现型均正常。结论:遗传方式为常染色体隐性遗传。正常小鼠能合成一种蛋白类激素,检测该激素的方法是_。小鼠肥胖是由于正常基因的编码链(模板链的互补链)部分序列“CTC CGA”中的一个 C 被 T 替换,突变为决定终止密码(UAA 或 UGA 或 UAG)的序列,导致该激素不能正常合成,突变后的序列是_,这种突变_(填“能”或“不能”)使基因的转录终止。在人类肥胖症研究中发现,许多人能正常分泌该类激素却仍患肥胖症,其原因是靶细胞缺乏相应的_。(2)目前认为,人的体重主要受多基因遗传的控制。假如一对夫妇
26、的基因型均为 AaBb(A、B 基因使体重增加的作用相同且具累加效应,两对基因独立遗传),从遗传角度分析,其子女体重超过父母的概率是_,体重低于父母的基因型为_。(3)有学者认为,利于脂肪积累的基因由于适应早期人类食物缺乏而得以保留并遗传到现代,表明_决定生物进化的方向。在这些基因的频率未明显改变的情况下,随着营养条件改善,肥胖发生率明显增高,说明肥胖是_共同作用的结果。【答案】(1)纯合肥胖小鼠和纯合正常 正反交抗原抗体杂交(分子检测) CTCTGA(TGA) 不能受体(2)5/16 aaBb、Aabb、aabb(3)自然选择 环境因素与遗传因素(2013全国卷)下列实践活动包含基因工程技术
27、的是( )A水稻 F1花药经培养和染色体加倍,获得基因型纯合新品种B抗虫小麦与矮秆小麦杂交,通过基因重组获得抗虫矮秆小麦C将含抗病基因的重组 DNA 导入玉米细胞,经组织培养获得抗病植株D用射线照射大豆使其基因结构发生改变,获得种子性状发生变异的大豆【答案】C 【解析】本题通过生物变异、育种考查学生对基因工程的理解。基因工程指在生物体外,通过对 DNA 分子进行人工“剪切”和“拼接”对生物的基因进行改造和重新组合,然后导入受体细胞,并在受体细胞表达,得到人类所需要的基因产物的技术。选项中只有 C 项符合。A 项是单倍体育种,原理是染色体数目变异,B 项是杂交育种,D 项是诱变育种,三项都与基因
28、工程无关。(2013江苏卷) 现有小麦种质资源包括:高产、感病;低产、抗病;高产、晚熟等品种。为满足不同地区及不同环境条件下的栽培需求,育种专家要培育 3 类品种:a.高产、抗病;b.高产、早熟;c.高产、抗旱。下述育种方法可行的是( )A利用品种间杂交筛选获得 aB对品种进行染色体加倍处理筛选获得 bCa、b 和 c 的培育均可采用诱变育种方法D用转基因技术将外源抗旱基因导入中获得 c【答案】CD【解析】本题通过育种方式的选择,考查变异等知识,属于分析、判断和理解能力。欲获得 a,应利用和品种进行杂交筛选,A 项错误;染色体加倍后结实率降低,欲获得 b,可对进行诱变育种,B 项错误;诱变育种
29、可以产生新基因,因此 a、b、c 都可以通过诱变育种获得,C 项正确;基因工程可定向改造生物的性状,利用获得 c 可通过基因工程实现,D 项正确。 (2013四川卷)大豆植株的体细胞含 40 条染色体。用放射性 60Co 处理大豆种子后,筛选出一株抗花叶病的植株 X,取其花粉经离体培养得到若干单倍体植株,其中抗病植株占 50%。下列叙述正确的是( )A用花粉离体培养获得的抗病植株,其细胞仍具有全能性B单倍体植株的细胞在有丝分裂后期,共含有 20 条染色体C植株 X 连续自交若干代,纯合抗病植株的比例逐代降低D放射性 60Co 诱发的基因突变,可以决定大豆的进化方向【答案】A (2013浙江卷)
30、在玉米中,控制某种除草剂抗性(简称抗性,T)与除草剂敏感(简称非抗,t)、非糯性(G)与糯性(g)的基因分别位于两对同源染色体上。有人以纯合的非抗非糯性玉米(甲)为材料,经过 EMS 诱变处理获得抗性非糯性个体(乙);甲的花粉经 EMS 诱变处理并培养等,获得可育的非抗糯性个体(丙)。请回答:(1)获得丙的过程中,运用了诱变育种和_育种技术。(2)若要培育抗性糯性的新品种,采用乙与丙杂交,F 1只出现抗性非糯性和非抗非糯性的个体;从 F1中选择表现型为_的个体自交,F 2中有抗性糯性个体,其比例是_。(3)采用自交法鉴定 F2中抗性糯性个体是否为纯合子。若自交后代中没有表现型为_的个体,则被鉴定个体为纯合子;反之则为杂合子。请用遗传图解表示杂合子的鉴定过程。(4)拟采用转基因技术改良上述抗性糯性玉米的抗虫性。通常从其他物种获得_,将其和农杆菌的_用合适的限制性核酸内切酶分别切割,然后借助_连接,形成重组 DNA 分子,再转移到该玉米的培养细胞中,经筛选和培养等获得转基因抗虫植株。【答案】 (1)单倍体(2)抗性非糯性 3/16(3)非抗糯性P:抗性糯性(Ttgg)F1雌配子雄配子 Tg tgTgTTgg抗性糯性Ttgg抗性糯性tgTtgg抗性糯性ttgg非抗糯性抗性糯性非抗糯性31(4)抗虫基因(或目的基因) Ti 质粒 DNA 连接酶