第3讲 从杂交育种到基因工程生物变异在育种上的应用(Ⅱ) 转基因食品的安全(Ⅰ)知识点一 杂交育种和诱变育种1．杂交育种(1)概念：将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过①________和②________，获得新品种的方法(2)原理：③________(3)过程：选择具有不同优良性状的亲本→④__________，获得F1→⑤________→⑥________→鉴别、选择需要的类型(4)优点：可以把多个品种的优良性状集中在一起缺点：获得新品种的周期⑦________(5)应用：根据需要培育理想类型2．诱变育种(1)概念：利用物理因素或化学因素来处理生物，使生物发生⑧________，从而获得优良变异类型的育种方法(2)原理：⑨________(3)过程：选择生物→________→⑪________→培育(4)优点(5)缺点：诱发产生的突变，有利的个体往往不多，需处理大量材料应用：培育具有新性状的品种 比一比：(1)杂交育种与杂种优势是一回事吗？(2)诱变育种与杂交育种相比，最大的区别是什么？知识点二 基因工程1．概念又叫⑬________或DNA重组技术。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，⑭________地改造生物的⑮________2．原理不同生物间的⑯________3．基本工具21\n4．操作步骤提取________ ↓目的基因与________结合 ↓将目的基因导入________ ↓目的基因的________5．应用(1)作物育种：利用基因工程的方法，获得高产、稳产和具有优良品质的农作物，培育出具有各种抗逆性的作物新品种，如________等(2)药物研制：利用基因工程的方法，培育转基因生物，利用转基因生物生产出各种高质量、低成本的药品，如胰岛素、________、乙肝疫苗等(3)环境保护：如利用转基因细菌降解有毒有害的化合物，吸收环境中的重金属，分解泄漏的石油，处理工业废水等转基因生物和转基因食品的安全性讨论比一比：(1)DNA连接酶和DNA聚合酶有何不同？(2)运载体和细胞膜上的载体相同吗？,现代生物技术：凝胶电泳A．在DNA样本中加入一个或数个限制性核酸内切酶。这些酶把DNA切成小片段。B．凝胶块一端有注入DNA样本的小孔，方便注入样本；注入DNA样本后，对凝胶(相当于固定溶液)施以电场。21\nC．片段迁移 带负电的DNA片段会朝正极迁移。片段越小，在凝胶中的迁移速度越快。因此小片段最后会离加样孔最远。DNA重组技术(基因工程)将人的生长激素基因与质粒(运载体)重组并导入细菌中，重组质粒大量克隆的同时，目的基因表达(如上图合成了人的生长激素)自我校对：①选择 ②培育 ③基因重组 ④杂交 ⑤F1自交 ⑥获得F2 ⑦长 ⑧基因突变 ⑨基因突变 诱发基因突变 ⑪选择理想类型 ⑫突变频率 ⑬基因拼接技术 ⑭定向 ⑮遗传性状 ⑯基因重组 ⑰限制性核酸内切酶 ⑱DNA连接酶 ⑲质粒 ⑳噬菌体 动植物病毒 目的基因 运载体 受体细胞 检测与鉴定 抗虫棉 干扰素比一比：(1)不是。两者都是将两个品种中的优良性状集中到一个亲本上，但杂交育种培育成能稳定遗传的纯合子，杂种优势主要是利用杂种F121\n的优良性状，并不要求遗传学上的稳定；(2)二者最大的区别在于诱变育种能创造出新基因。比一比：(1)DNA连接酶是修复愈合DNA片段间单链上的缺口，使之形成磷酸二酯键。DNA聚合酶是DNA分子复制时，按模板链的要求，逐个把脱氧核苷酸连接起来，形成DNA的子链。(2)不同。①运载体是将外源基因导入受体细胞的专门运输工具，常用的运载体有质粒、动植物病毒、噬菌体等。②位于细胞膜上的载体是蛋白质，与控制物质进出细胞有关系。几种常见育种方式的比较高考地位：5年19考杂交育种诱变育种单倍体育种多倍体育种基因工程育种原理基因重组基因突变染色体变异染色体变异基因重组常用方式①选育纯种：杂交―→自交―→选优―→自交②选育杂种：杂交―→杂交种辐射诱变、激光诱变、空间诱变花药离体培养，然后再使染色体数目加倍秋水仙素处理萌发的种子或幼苗转基因(DNA重组)技术将目的基因导入生物体内，培育新品种育种程序 优点①使位于不同个体的优良性状集中到一个个体上②操作简便可以提高变异的频率、加速育种进程且大幅度地改良某些性状①明显缩短育种年限②所得品种为纯合子器官巨大，提高产量和营养成分打破物种界限，定向改变生物的性状缺点①育种时间长②不能克服远缘杂交不亲和的障碍有利变异少，需大量处理实验材料(有很大盲目性)技术复杂且需与杂交育种配合只适用于植物，发育延迟，结实率低有可能引发生态危机21\n应用用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦高产青霉菌用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦快速培育矮秆抗病小麦三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦转基因“向日葵豆”、转基因抗虫棉1．诱变育种与杂交育种相比，前者能产生前所未有的新基因，创造变异新类型；后者不能产生新基因，只是实现原有基因的重新组合。2．在所有育种方法中，最简捷、常规的育种方法——杂交育种。3．根据不同育种需求选择不同的育种方法。(1)将两亲本的两个不同优良性状集中于同一生物体上，可利用杂交育种，亦可利用单倍体育种。(2)要求快速育种，则运用单倍体育种。(3)要求大幅度改良某一品种，使之出现前所未有的性状，可利用诱变育种和杂交育种相结合的方法。(4)要求提高品种产量，提高营养物质含量，可运用多倍体育种。4．随着我国航天技术的日趋成熟，太空育种正在兴起，有两个优势：①太空失重、真空状态，将很多在地球重力场中无法完成的育种实验变为容易实现的现实；②太空高辐射环境为动、植物、微生物发生基因突变提供良好条件！★★★ 本考点单科试卷多以选择题形式出现，而理综试卷多以非选择题形式综合考查各种育种的原理、方法及相互联系，往往作为压轴的高区分度试题拉开考生间距离，应特别重视，防止丢分。【典例1】下图表示以番茄植株(HhRr)为实验材料培育新品种的途径。请据图分析回答下列问题。(1)途径2、3中获得幼苗的过程都应用了植物组织培养技术，该技术依据的生物学原理是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。21\n(2)要尽快获得稳定遗传的优良品种应采用途径________，该过程中秋水仙素的作用机理是________________________________________________________________________。(3)品种A与途径3中幼苗基因型相同的概率为______，品种C的基因型是____________。(4)品种C与B是否为同一个物种？____________，原因是________________________________________________________________________________________。(5)途径4依据的原理是____________，此途径与杂交育种相比，最突出的优点是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析 图解中途径1为种子繁殖，途径2为单倍体育种，途径3为多倍体育种，途径4为诱变育种。花药离体培养的生物学原理是植物细胞的全能性，单倍体育种能明显缩短育种年限，秋水仙素的作用机理是抑制纺锤体的形成，品种C和品种B不是同一物种，因为它们存在生殖隔离。答案 (1)植物细胞的全能性(2)2 抑制细胞分裂时纺锤体的形成(3) HHhhRRrr(4)否 存在生殖隔离(5)基因突变 能够产生新基因【训练1】(经典题)下面为6种不同的育种方法。据图回答下列问题。(1)图中A至D方向所示的途径表示________育种方式，这种方法属常规育种，一般从F2代开始选种，这是因为__________________。A―→B―→C的途径表示________育种方式，这两种育种方式中后者的优越性主要表现在________________。(2)B常用的方法为______________。21\n(3)E方法所用的原理是____________，所用的方法如______________、______________。育种时所需处理的种子应是萌动的(而非休眠的)种子，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)C、F过程最常用的药剂是____________，其作用的原理是________________________________________________________________________。(5)由G到H过程中涉及的生物技术有________________________________________________________________________________和______________。(6)K―→L―→M这种育种方法的优越性表现在________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案 (1)杂交 从F2代开始发生性状分离 单倍体 明显缩短育种年限 (2)花药离体培养 (3)基因突变 X射线、紫外线、激光 亚硝酸、硫酸二乙酯、秋水仙素(理化因素需各说出一项) 种子萌动后进行细胞分裂，DNA在复制过程中可能由于某种因素的影响发生基因突变 (4)秋水仙素 在细胞分裂时，抑制纺锤体形成，引起染色体数目加倍 (5)基因工程(或DNA拼接技术或DNA重组技术或转基因技术) 植物组织培养 (6)克服了远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围题后反思 (1)杂交育种选育的时间是从F2代开始，原因是从F2开始发生性状分离；选育后是否连续自交取决于所选优良性状是显性还是隐性。(2)基因工程技术应用于育种有明显的优势：①能够按照人们的意愿，定向改造生物的性状，目的性强，如生产人的胰岛素、干扰素、白蛋白的各种工程菌的构建；②打破了物种界限，克服了远缘杂交不亲和的障碍。(3)诱变育种大幅度改良生物性状，这是优点；能提高突变率，但突变的不定向性和一般有害的特性决定了在突变的个体中有害远多于有利，因而需要大量处理材料，工作量大，能否产生有价值的变异类型，不以人的意志为转移，目的性差。基因工程的操作工具及基本步骤高考地位：5年32考(2022全国新课标卷、浙江卷、福建卷、江苏卷、海南卷，2022山东卷、浙江卷、四川卷、江苏卷、海南卷……)一、操作工具1．基因的“剪刀”——限制性核酸内切酶(简称限制酶)(1)分布：主要在微生物体内。(2)特性：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。(3)实例：EcoRⅠ限制酶能专一识别GAATTC序列，并在G和A之间将这段序列切开。21\n(4)切割结果：产生两个带有黏性末端的DNA片段。(5)作用：基因工程中重要的切割工具。在微生物体内能将外来的DNA切断，对自己的DNA无损害。2．基因的“针线”——DNA连接酶(1)催化对象：两个具有相同黏性末端的DNA片段。(2)催化位置：脱氧核糖与磷酸之间的缺口。(3)催化结果：形成重组DNA。3．常用的运载体——质粒(1)本质：小型环状DNA分子(2)作用(3)条件二、操作步骤 将目的基因导入受体细胞：主要是借鉴细菌或病毒侵染细胞的方法 (1)微生物常被用做受体细胞的原因是其具有繁殖快、代谢快、目的基因产物多的特点。(2)动物受体细胞一般选用受精卵，植物受体细胞可以是体细胞，但需与植物组织培养技术相结合。21\n★★★ 本考点必修内容侧重转基因技术的基本操作、工具及安全性，深入考查基因工程的原理、过程及其应用则是选修三的高考要求。从历年高考命题来看，全国卷及各省市卷都有具体要求和较固定的命题模式(有的为必考，有的为选考)。备考时应按本省市具体高考要求有的放矢的进行复习和训练。【典例2】(2022·全国新课标，40)根据基因工程的有关知识，回答下列问题。(1)限制性内切酶切割DNA分子后产生的片段，其末端类型有________和________。(2)质粒运载体用EcoRⅠ切割后产生的片段如下： AATTC……GG……CTTAA为使运载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外，还可用另一种限制性内切酶切割，该酶必须具有的特点是____________________。(3)按其来源不同，基因工程中所使用的DNA连接酶有两类，即________DNA连接酶和________DNA连接酶。(4)反转录作用的模板是________，产物是________________________________________________________________________。若要在体外获得大量反转录产物，常采用________技术。(5)基因工程中除质粒外，________和________也可作为运载体。(6)若用重组质粒转化大肠杆菌，一般情况下，不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞，原因是________________________________________________________________________。解析 此题考查基因工程应用的相关知识。(1)DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有黏性末端和平末端两种类型。(2)为使运载体与目的基因相连，应使二者被切割后产生的末端相同，故用另一种限制酶切割产生的末端必须与EcoRⅠ切割产生的末端相同。(3)根据酶的来源不同，DNA连接酶分为E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶。(4)以RNA为模板，合成DNA的过程称为逆转录，若要体外获得大量DNA分子，可以使用PCR技术。(5)在基因工程中，通常利用质粒作为运载体，另外噬菌体和动植物病毒也可作为运载体。(6)大肠杆菌作为受体细胞时，常用Ca2＋处理，使之成为能吸收周围环境中DNA分子的感受态细胞。答案 (1)黏性末端 平末端 (2)切割产生的DNA片段末端与EcoRⅠ切割产生的相同(其他合理答案也行) (3)大肠杆菌(E·coli) T4 (4)mRNA(或RNA) cDNA(或DNA) PCR (5)噬菌体 动植物病毒(6)未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱【训练2】(2022·海南单科，31)已知甲种农作物因受到乙种昆虫危害而减产，乙种昆虫食用某种原核生物分泌的丙种蛋白质后死亡。因此，可将丙种蛋白质基因转入到甲种农作物体内，使甲种农作物获得抗乙种昆虫危害的能力。回答下列问题。21\n(1)为了获得丙种蛋白质的基因，在已知丙种蛋白质氨基酸序列的基础上，推测出丙种蛋白质的________序列，据此可利用________方法合成目的基因。获得丙种蛋白质的基因还可用________和________方法。(2)在利用上述丙种蛋白质基因和质粒载体构建重组质粒的过程中，常需要使用________酶和________酶。(3)将含有重组质粒的农杆菌与甲种农作物的愈伤组织共同培养，筛选出含有丙种蛋白质的愈伤组织，由该愈伤组织培养成的再生植株可抵抗________的危害。(4)若用含有重组质粒的农杆菌直接感染甲种农作物植株叶片伤口，则该植株的种子________(填“含有”或“不含”)丙种蛋白质基因。解析 本题考查抗虫作物培育过程的相关知识。(1)获取目的基因的方法主要有基因文库获取法、PCR技术扩增法和人工化学合成法三种。已知丙种蛋白质氨基酸序列，可通过推测丙种蛋白质的基因序列，然后利用化学方法人工合成丙种蛋白质基因。(2)在构建重组质粒的过程中，需要使用限制性核酸内切酶和DNA连接酶，前者能识别特定的核苷酸序列，使每条链特定部位的核苷酸之间的磷酸二酯键断开，使其形成黏性末端，被喻为“分子手术刀”；后者能将两个带有相同黏性末端的DNA片段连接起来，被称为“分子针线”。(3)将含有重组质粒的农杆菌与甲种农作物的愈伤组织共同培养，可筛选出含有丙种蛋白质的愈伤组织，而后培养出含有丙种蛋白质的抗乙种昆虫的植株。(4)若只用重组质粒感染甲种农作物叶片伤口，可在叶片组织中筛选出含丙种蛋白质的细胞，由于该重组质粒感染的是体细胞，故该植株的种子中不含有丙种蛋白质。答案 (1)基因 化学 基因文库 PCR(其他合理答案也可) (2)限制 DNA连接 (3)乙种昆虫 (4)不含规避2个易混点易混点1 混淆无子西瓜培育过程中父本与母本的选择与处理 点 拨 (1)无子西瓜的培育过程中，两次传粉的目的：第一次传粉是为了杂交得到三倍体种子，第二次传粉是为了刺激子房发育成果实。(2)如果以二倍体西瓜为母本，四倍体西瓜为父本，也能得到三倍体种子，但这种三倍体种子结的西瓜，因珠被发育成厚硬的种皮，故达不到“无子”的目的。(3)用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗使之成为四倍体时，处理的对象应是“幼苗或萌发的种子”。因为萌发的种子和幼苗具有分生能力，细胞进行有丝分裂，秋水仙素处理后可达到使产生的新细胞染色体数目加倍的目的。易混点2 混淆“最简便”与“最快” 点 拨 “最简便”着重于技术含量应为“易操作”如杂交育种，虽然年限长，但农民自己可简单操作，但“最快速”则未必简便如单倍体育种可明显缩短育种年限，但其技术含量却较高，单就花粉培养成幼苗已很难实现。纠错演练21\n1．(2022·江苏苏北四市一次调研)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 植物组织培养技术属于无性繁殖，常采用茎尖部位进行培养，获得脱毒苗，不需要筛选；人工诱变育种的优点在于提高突变频率，加速新基因的产生，从而加速育种进程；三倍体无子西瓜减数分裂时联会紊乱，不能产生种子，可利用植物组织培养快速繁殖。答案 B2．(2022·浙江金华十校期末，37)现有甲、乙两物种的植株(均为二倍体纯种)，其中甲种植株的光合作用能力高于乙种植株，但乙种植株很适宜在寒冷的条件下种植。若想培育出高产、耐寒的植株，有多种生物技术手段可以利用。下列所采用的技术手段中可能不可行的是( )。A．先杂交得到F1，再利用单倍体育种技术获得纯种的目标植株B．将乙种植株耐寒基因导入到甲种植株的根尖中，可培育出目标植株C．利用人工诱变的方法处理乙种植株以获得满足要求的目标植株D．诱导两种植株的愈伤组织细胞融合并培育成幼苗解析 甲乙是两种物种，远缘杂交不亲和，两者不可杂交产生后代。答案 A各种育种的原理、方法及应用1.(2022·海南单科，25)已知小麦无芒(A)与有芒(a)为一对相对性状，用适宜的诱变方式处理花药可导致基因突变。为了确定基因A是否突变为基因a，有人设计了以下4个杂交组合，杂交前对每个组合中父本的花药进行诱变处理，然后与未经处理的母本进行杂交。若要通过对杂交子一代表现型的分析来确定该基因是否发生突变，则最佳的杂交组合是( )。A.♂无芒×♀有芒(♂AA×♀aa)B.♂无芒×♀有芒(♂Aa×♀aa)C.♂无芒×♀无芒(♂Aa×♀Aa)D.♂无芒×♀无芒(♂AA×♀Aa)解析 本题考查育种原理及其应用的知识。在四个选项中，A选项中，♀、♂个体均为纯合子，是具有相对性状的亲本组合，其杂交后代只有一种表现型，即显性性状，若♂无芒个体中A突变为a，则杂交后代将会出现有芒和无芒，A选项适合；而B、C、D选项中，其亲本♀、♂个体均有杂合子，故通过杂交实验无法检测21\n♂无芒个体中的基因A是否突变为基因a。答案 A2．(2022·海南单科，29)无子西瓜是由二倍体(2n＝22)与同源四倍体杂交后形成的三倍体。回答下列问题。(1)杂交时选用四倍体植株作母本，用二倍体植株作父本，取其花粉涂在四倍体植株的________上，授粉后套袋。四倍体植株上产生的雌配子含有________条染色体，该雌配子与二倍体植株上产生的雄配子结合，形成含有________条染色体的合子。(2)上述杂交获得的种子可发育为三倍体植株。该植株会产生无子果实，该果实无子的原因是三倍体的细胞不能进行正常的________分裂。(3)为了在短期内大量繁殖三倍体植株，理论上可以采用________的方法。解析 本题以三倍体无子西瓜的培育过程为信息载体，考查了多倍体育种的方法。(1)在三倍体无子西瓜培育过程中，以四倍体植株为母本，授以二倍体植株花粉，可获得三倍体西瓜种子(胚)。四倍体植株上产生的雌配子含有22条染色体，二倍体产生的雄配子含11条染色体，则合子中含有三个染色体组，33条染色体。(2)三倍体西瓜无子的原因是：三倍体的细胞含有三个染色体组，在减数分裂时，染色体联会紊乱，不能产生正常的生殖细胞。(3)由于三倍体植株不能进行有性繁殖，故可采用组织培养等无性生殖方式繁殖。答案 (1)雌蕊(或柱头) 22 33(2)减数(3)组织培养(其他合理答案也可)3．(2022·浙江理综，32)玉米的抗病和不抗病(基因为A、a)、高秆和矮秆(基因为B、b)是两对独立遗传的相对性状。现有不抗病矮秆玉米种子(甲)，研究人员欲培育抗病高秆玉米，进行以下实验：取适量的甲，用合适剂量的γ射线照射后种植，在后代中观察到白化苗4株、抗病矮秆1株(乙)和不抗病高秆1株(丙)。将乙与丙杂交，F1中出现抗病高秆、抗病矮秆、不抗病高秆和不抗病矮秆。选取F1中抗病高秆植株上的花药进行离体培养获得幼苗，经秋水仙素处理后选出纯合二倍体的抗病高秆植株(丁)。另一实验表明，以甲和丁为亲本进行杂交，子一代均为抗病高秆。请回答下列问题。(1)对上述1株白化苗的研究发现，控制其叶绿素合成的基因缺失了一段DNA，因此该基因不能正常________，功能丧失，无法合成叶绿素，表明该白化苗的变异具有________的特点，该变异类型属于________。(2)上述培育抗病高秆玉米的实验运用了________、单倍体育种和杂交育种技术，其中杂交育种技术依据的原理是________。花药离体培养中，可通过诱导愈伤组织分化出芽、根获得再生植株，也可通过诱导分化成________获得再生植株。21\n(3)从基因组成看，乙与丙植株杂交的F1中抗病高秆植株能产生________种配子。(4)请用遗传图解表示乙与丙植株杂交得到F1的过程。解析 此题考查基因突变、遗传育种等知识。(1)γ射线照射玉米种子，可能会导致叶绿素合成基因发生突变，产生白化苗，该种变异对幼苗本身是有害的。(2)本实验中运用了多种育种方法。γ射线照射种子是运用了诱变育种方法；抗病矮秆(乙)和不抗病高秆(丙)杂交得到F1，运用了杂交育种方法；最后选取F1中抗病高秆植株的花药进行离体培养获得幼苗，再用秋水仙素处理后得到纯合二倍体的抗病高秆植株，这是单倍体育种方法。花药离体培养过程中，可通过诱导愈伤组织分化成胚状体获得再生植株，也可直接诱导愈伤组织分化出根、芽，获得再生植株。(3)不抗病矮秆(甲)和抗病高秆(丁)杂交，子一代均为抗病高秆，这说明抗病、高秆均为显性，故甲、丁基因型分别为aabb、AABB。由甲突变来的乙、丙植株基因型分别为Aabb、aaBb。乙与丙杂交得到的F1中抗病高秆植株基因型为AaBb，AaBb植株可产生Ab、AB、aB、ab四种配子。(4)乙、丙植株基因型分别为Aabb、aaBb。书写遗传图解时注意不要漏写P、配子、F1及各种表现型的比例等。答案 (1)表达 有害性 基因突变 (2)诱变育种 基因重组 胚状体 (3)4(4)基因工程4.(2022·浙江理综，6)天然的玫瑰没有蓝色花，这是由于缺少控制蓝色色素合成的基因B，而开蓝色花的矮牵牛中存在序列已知的基因B。现用基因工程技术培育蓝玫瑰，下列操作正确的是( )。A．提取矮牵牛蓝色花的mRNA，经逆转录获得互补的DNA，再扩增基因BB．利用限制性核酸内切酶从开蓝色花矮牵牛的基因文库中获取基因BC．利用DNA聚合酶将基因B与质粒连接后导入玫瑰细胞D．将基因B直接导入大肠杆菌，然后感染并转入玫瑰细胞解析 此题考查基因工程及其应用的相关知识。获取目的基因B，可先提取矮牵牛蓝色花的mRNA，经逆转录获得互补的DNA，再经PCR技术扩增，A正确；基因文库构建时是将目的基因与载体连接起来，形成重组载体，再导入受体菌中储存和扩增，提取目的基因时不再使用限制酶，B错误；连接目的基因与质粒的酶是DNA连接酶，C错误；将目的基因导入植物细胞，常用农杆菌转化法，不使用大肠杆菌，D错误。答案 A21\n(时间：45分钟)A级 基础演练1．(2022·南京一模)科学家将豌豆染色体片段导入玉米细胞，培育出具有豌豆优良性状而染色体数目不变的玉米新品种。下列有关叙述正确的是( )。A．新品种玉米的培育原理是染色体结构变异B．新品种玉米表现出的豌豆性状一定是单基因控制的性状C．新品种玉米自交后代仍然都具有豌豆的优良性状D．新品种玉米能表现出玉米和豌豆的所有性状解析 由题意知新品种玉米的某染色体上加入了豌豆的染色体片段，发生了染色体结构的变异；导入的染色体片段上有多个基因，所以新品种玉米表现出的豌豆性状也可能是多基因控制的性状，且该玉米自交后代可能会发生性状分离，不一定都具有豌豆的优良性状，该玉米不能表现出玉米和豌豆的所有性状。答案 A2．(2022·银川、吴忠联考)育种专家在稻田中发现一株十分罕见的“一秆双穗”植株，经鉴定该变异性状是由基因突变引起的。下列叙述正确的是( )。A．这种现象是由显性基因突变成隐性基因引起的B．该变异株自交可产生这种变异性状的纯合个体C．观察细胞有丝分裂中期染色体形态可判断基因突变发生的位置D．将该株水稻的花粉离体培养后即可获得稳定遗传的高产品系解析 由题意可知，该突变也可能是显性突变，A错；基因突变在光学显微镜下是不可见的，C错；花药离体培养得到的是单倍体，需要用秋水仙素处理单倍体幼苗，才能获得能稳定遗传的纯合子，D错。答案 B3．(2022·泉州质检)下列有关育种方法的叙述中，正确的是( )。A．多倍体育种需在获得单倍体植株的基础上进行B．单倍体育种需在亲本植株染色体数加倍的基础上进行C．杂交育种的亲本双方可以是具有相对性状的杂合子D．诱变育种可以获得目的基因发生定向变异的新类型21\n解析 人工诱导多倍体的方法很多，如低温处理，目前最常用而且最有效的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，而非在单倍体植株的基础上进行；单倍体育种是先采用花药(花粉)离体培养的方法得到单倍体，然后经过人工诱导使染色体加倍，使其重新恢复到正常植株的染色体数目；杂交育种利用的原理是基因重组，双亲既可以是杂合子，也可以是纯合子；诱变育种的原理是基因突变，基因突变是不定向的，所以育种过程中需要筛选出变异的新类型。答案 C4．(2022·苏锡常镇四市一调)通过下列育种方法产生的后代，其染色体数一定发生变化的是( )。 A．单倍体育种B．植物体细胞杂交育种C．杂交育种D．转基因育种解析 单倍体育种过程中用秋水仙素处理幼苗，后代的染色体数没有发生变化；植物体细胞杂交产生的后代的染色体数是两种植物体细胞的染色体数之和。答案 B5．如图为DNA分子的某一片段，其中①②③分别表示某种酶的作用部位，则相应的酶依次是( )。A．DNA连接酶、限制性核酸内切酶、解旋酶B．限制性核酸内切酶、解旋酶、DNA连接酶C．解旋酶、限制性核酸内切酶、DNA连接酶D．限制性核酸内切酶、DNA连接酶、解旋酶答案 C6．(2022·北京西城区期末)下列有关基因工程操作的叙述正确的是( )。A．用同种限制性核酸内切酶切割运载体与目的基因可获得相同黏性末端B．以蛋白质的氨基酸序列为依据合成的目的基因与原基因的碱基序列相同C．检测到受体细胞含有目的基因就标志着基因工程操作的成功D．用含抗生素抗性基因的质粒作为运载体是因为其抗性基因便于与外源基因连接解析 因多种密码子可决定一种氨基酸，故以蛋白质的氨基酸序列为依据合成的目的基因与原基因的碱基序列不一定完全相同；目的基因在受体细胞中表达才能说明基因工程操作的成功；用含抗生素抗性基因的质粒作为运载体是因为便于筛选。答案 A7．通过DNA重组技术使原有基因得以改造的动物称为转基因动物。运用这一技术可使羊奶中含有人体蛋白质，下图表示这一技术的基本过程，在该工程中所用的基因“剪刀”能识别的序列和切点是—G↓GATCC—，请回答下面的问题。21\n(1)从羊染色体中“剪下”羊蛋白质基因的酶是________________，人体蛋白质基因“插入”后连接在羊体细胞染色体中需要的酶是________。(2)请画出质粒被切割形成黏性末端的过程图。－G↓GATCC—―→(3)人体蛋白质基因之所以能连接到羊的染色体DNA中，原因是______________________，人体蛋白质基因导入羊细胞时常用的工具是________。(4)此过程中目的基因的检测与表达中的表达是指________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)你认为此类羊产的奶安全可靠吗？理由是什么？________________________________________________________________________。解析 本题的第(1)问比较简单，难点是第(2)问，首先要按照碱基互补配对原则，由已知的一条链完成质粒双链上的碱基序列，再根据切点写出切割后形成的黏性末端。(3)要求回答基因能够拼接的原因，不同生物的DNA化学组成和空间结构相同，即都具有相同的物质基础和结构基础。目的基因导入受体细胞需要先与运载体结合，最常用的运载体是质粒，也可以用动物病毒。(4)基因的表达是指基因通过控制蛋白质的合成来控制生物的性状，即通过转录和翻译过程合成相应的蛋白质。(5)为开放性的问题，但要注意回答的理由要与观点相对应。答案 (1)限制性核酸内切酶 DNA连接酶(2)—G G—(3)具有相同的物质基础和结构基础(有互补的碱基序列) 细菌质粒或动物病毒 (4)人体蛋白质基因在羊体细胞内控制合成人体蛋白质 (5)安全。因目的基因导入受体细胞后，控制合成的人奶蛋白质成分没有改变(或不安全，因目的基因导入受体细胞后，可能由于羊细胞中某些成分的影响，合成的蛋白质成分可能发生一定的改变)8．(2022·广东茂名一模，27)已知水稻的光效(光能利用效率)由一对基因(A、a)控制，抗病性由另一对基因(B、b)控制，两对基因独立遗传。高光效抗病水稻的育种方案如下，请回答下列问题。21\n(1)水稻的低光效与高光效这对相对性状中，________是显性性状，而甲的基因型为________。(2)假设辐射处理后得到一株水稻，检测突变基因转录出的mRNA，发现第二个密码子中的一个碱基发生替换，问该水稻的光能利用效率一定提高吗？________，原因是________________________________________________________________________。(3)若用乙培育高光效抗病水稻新品种，为了提高其在子代中的比例，应采用的育种方法是________，其比例为____________。(4)若右图为一株水稻(Aa)减数分裂过程中的一个细胞，同一条染色体两条姐妹染色单体的同一位点上的基因分别是A和a，造成这种结果可能的原因有_______________________。若要使水稻的高光效基因在玉米植株中表达，从理论上讲常用的育种方法是________。解析 (1)由F1(F1中低光效抗病水稻与高光效抗病水稻＝3∶1)可推出低光效是显性性状，且乙的基因型是AaBB或Aabb，因此，甲的基因型为AABB或AAbb。(2)由于密码子具有简并性，基因突变不一定会引起性状的改变，因此，辐射处理后得到一株水稻，检测突变基因转录出的mRNA，发现第二个密码子中的一个碱基发生替换，该水稻的光能利用效率不一定提高。(3)单倍体育种能在较短时间内得到纯合体。由于乙的基因型是AaBB或Aabb，因此，用乙培育高光效抗病水稻新品种的比例为。(4)一株水稻(Aa)减数分裂过程中的一个细胞，同一条染色体的两条姐妹染色单体的同一位点上的基因分别是A和a，造成这种结果可能的原因有基因突变或同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换。答案 (1)低光效 AABB或AAbb(2)不一定 密码子具有简并性(或一个氨基酸可以由几个不同的密码子来决定)(3)单倍体育种 (4)基因突变或同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换 基因工程B级 智能提升21\n9．(2022·西安一模，4)如图表示某种农作物品种①和②培育出⑥的几种方法，有关说法错误的是( )。A．培育品种⑥的最简捷途径是Ⅰ→VB．通过Ⅱ→Ⅳ过程最不容易到达目的C．通过Ⅲ→Ⅵ过程的原理是染色体变异D．过程Ⅵ常用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗解析 通过杂交育种获得符合要求的新品种是最简便的方法，A正确；由①―→④属于基因突变，由于突变率很低，故通过Ⅱ―→Ⅳ过程不易达到目的，B正确；Ⅲ―→Ⅵ过程是单倍体育种过程，其原理是染色体变异，C正确；过程Ⅵ是通过花粉的离体培养获得单倍体，不存在种子，D错误。答案 D10．(2022·襄阳调研)下列关于育种方法的叙述正确的是( )。A．用杂交的方法进行育种，往往从F1自交后代中可筛选出符合人类需要的优良品种B．用辐射的方法进行诱变育种，诱变后的植株一定比诱变前的植株具备更多优良性状C．用基因型为DdTt的植株进行单倍体育种，所育的新品种自交后代中约有为纯合子D．用基因型为DdTt的植株进行多倍体育种，所育的新品种和原品种杂交一定能产生可育后代解析 诱变育种的生物学原理为基因突变，基因突变具有多害少利和不定向的特点，故诱变后的植株不一定比诱变前的植株具备更多优良性状，故B错误。用基因型为DdTt的植株进行单倍体育种，产生的新品种全为纯合子，其自交后代也全为纯合子，故C错误。二倍体植株染色体加倍后成为四倍体植株，四倍体植株和原二倍体植株杂交得到的三倍体植株是高度不育的，故D错误。答案 A11．(2022·浙江五校联考，18)下图为利用纯合高秆(D)抗病(E)小麦和纯合矮秆(d)染病(e)小麦快速培育纯合优良小麦品种矮秆抗病小麦(ddEE)的示意图，下列有关此图的叙述错误的是( )。ddEE(花药)(单倍体)21\nA．②过程中发生了非同源染色体的自由组合B．实施④过程通常用一定浓度的秋水仙素C．实施③过程依据的主要生物学原理是细胞增殖D．实施①过程的主要目的是让控制不同优良性状的基因组合到一起解析 ③过程为花药离体培养过程，依据的主要生物学原理是细胞的全能性；②过程为减数分裂产生配子的过程，发生了非同源染色体的自由组合；实施④过程通常用一定浓度的秋水仙素使染色体数目加倍；①过程为具有相对性状的亲本杂交，其主要目的是让控制不同优良性状的基因组合到一起。答案 C12．(2022·苏锡常镇四市一调)李振声院士运用小麦与偃麦草(一种野生牧草)远缘杂交并诱导染色体移接，成功培育出多个优良小麦新品种。下列有关叙述中不正确的是( )。A．小麦和偃麦草之间存在生殖隔离B．大多数染色体变异对生物体是不利的C．染色体移接属于染色体数目变异D．这项研究体现了生物多样性的价值解析 小麦和偃麦草是两个物种，二者之间存在生殖隔离；大多数染色体变异对生物体是不利的；染色体移接属于染色体结构变异；题中所述研究体现了生物多样性的直接价值。答案 C13．(2022·南京四校联考)已知水稻的高秆(A)对矮秆(a)为显性，抗病(B)对感病(b)为显性，有芒(D)对无芒(d)为显性，三对相对性状独立遗传。请回答下列问题。(1)现有三个纯系水稻品种：①矮秆感病有芒，②高秆感病有芒，③高秆抗病无芒。要在最短时间内获得矮秆抗病无芒纯系新品种，请写出育种过程。第一步：________________________________________________________________________。第二步：________________________________________________________________________。第三步：________________________________________________________________________。(2)为获得矮秆无芒的新品种，科研人员设计了育种方案，如图所示。根据预期，F1植株所结种子分株保存、播种后长出的植株应既有高秆，又有矮秆。但研究人员发现有一株植株所结的种子播种后长出的植株全部表现为矮秆，并据此推断F1中有纯合矮秆植株。通过分析认为，F1中纯合矮秆植株出现的原因可能有两种：一是母本去雄不彻底，母本自交；二是父本在减数分裂形成花粉时，一个高秆基因发生了基因突变。要确定是哪一种原因，可以通过分析F2矮秆植株上所结种子的表现情况来进行判断。21\n观察F1各植株所结种子长出的植株性状①如果所结种子的表现型为________，则原因是母本去雄不彻底，发生了自交。②如果所结种子的表现型为________，则原因是父本在减数分裂形成花粉时，一个高秆基因发生了基因突变。解析 (1)根据育种要求，需通过杂交将矮秆、抗病、无芒基因集中在同一生物体中，因此选择①和③杂交，F1的基因型为AaBbDd，然后通过单倍体育种方法获得纯合矮秆抗病无芒纯合子。(2)采用逆推法，母本的基因型为aaDD，父本的基因型为AAdd，二者杂交形成F1，①若母本去雄不彻底，母本发生自交，则F1中还有基因型为aaDD的个体，该植株自交后代全为矮秆有芒，因此，若F2矮秆植株上所结种子全为有芒，则可推测是母本去雄不彻底；②若父本减数分裂形成花粉时发生基因突变，则父本的基因型为Aadd，和母本杂交，F1的基因型为aaDd和AaDd，F1自交，后代中既有有芒，也有无芒。答案 (1)第一步：选择①和③杂交得到F1第二步：取F1的花药进行离体培养，获得单倍体幼苗第三步：用秋水仙素处理单倍体幼苗，然后选育矮秆抗病无芒的纯系新品种(2)①全为有芒 ②有芒和无芒14．(2022·厦门质检)家蚕是二倍体生物，含56条染色体，ZZ为雄性，ZW为雌性。幼蚕体色中的有斑纹和无斑纹性状分别由Ⅱ号染色体上的A和a基因控制。雄蚕由于吐丝多，丝的质量好，更受蚕农青睐，但在幼蚕阶段，雌雄不易区分。于是，科学家采用如图所示的方法培育出了“限性斑纹雌蚕”来解决这个问题。请回答下面的问题。(1)家蚕的一个染色体组含有________条染色体。(2)图中变异家蚕的“变异类型”属于染色体变异中的________。由变异家蚕培育出限性斑纹雌蚕所采用的育种方法是________。图中的限性斑纹雌蚕的基因型为________。21\n(3)在生产中，可利用限性斑纹雌蚕和无斑纹雄蚕培育出可根据体色辨别幼蚕性别的后代。请用遗传图解和适当的文字，描述选育雄蚕的过程。解析 (1)二倍体家蚕体细胞中有56条染色体，其生殖细胞中有28条染色体，则其一个染色体组含有28条染色体。(2)由图示可知，家蚕的变异属于染色体结构变异中的易位。由变异家蚕培育出限性斑纹雌蚕利用的是杂交育种。图中的限性斑纹雌蚕的基因型是aaZWA。(3)可以用限性斑纹雌蚕和无斑纹雄蚕杂交，其后代中无斑纹的都是雄蚕，有斑纹的都是雌蚕。答案 (1)28 (2)染色体结构变异 杂交育种 aaZWA(3)如图文字说明：后代中有斑纹的均为雌蚕，应淘汰；无斑纹的为雄蚕，应保留。21
