2014版高中生物《复习方略》浙科版配套课件：必修2 第四章 第二节生物变异在生产上的应用.ppt

1、第二节 生物变异在生产上的应用考纲要求四年考情生物变异在生产上的应用 2012浙江非选择题T32一、生物变异在生产上的应用1.杂交育种(1)含义:利用基因重组原理,有目的地将_的优良性状组合在一起,培育出更优良的新品种。(2)原理:基因重组。(3)方法:_后,再_、不断选种。(4)过程:_选择_。两个或多个品种杂交连续自交杂交纯合化2.诱变育种(1)含义:利用_、_因素诱导生物发生变异,并从变异后代中选育新品种的过程。(2)原理:_。(3)方法:_诱变、_诱变。(4)特点:可提高_;能在较短时间内有效地改良生物品种的_;改良作物品质,增强_。物理化学基因突变和染色体畸变辐射化学突变频率某些性状

2、抗逆性3.单倍体育种(1)含义:利用_作为中间环节产生具有优良性状的可育_的育种方法。(2)原理:染色体数目变异。(3)特点:缩短_;排除显隐性干扰,提高效率。单倍体纯合子育种年限(4)育种过程:杂交育种杂种F1_培养_处理可育的纯合子花药离体单倍体幼苗秋水仙素4.多倍体育种(1)原理:染色体数目变异。(2)常用方法:用_处理萌发的种子、幼苗。(3)作用机理:抑制纺锤体的形成，染色体复制后_，最终导致_。秋水仙素不能分离染色体数目加倍(4)无籽西瓜的培育过程:秋水仙素四倍体西瓜联会紊乱二、转基因技术和转基因生物1.转基因技术(1)含义:利用分子生物学和基因工程的手段,将某种生物的_转移到其他生

3、物物种中,使其出现原物种不具有的_的技术。新性状基因(2)实施过程:用人工方法将_导入受体细胞将_整合到受体的染色体上目的基因在受体细胞内得以_,并能稳定遗传(3)应用:培育农作物新品种、培育动物新品种、利用转基因动物作为_。2.转基因生物由于_的导入而引起_改变的生物。目的基因目的基因表达生物反应器外源基因原有遗传物质组成1.杂交育种和诱变育种都能产生前所未有的新基因,创造变异新类型。()【分析】诱变育种的原理是基因突变和染色体畸变,基因突变产生了新的基因,故可创造出变异新类型;杂交育种的原理是基因重组,没有产生新的基因,只是实现原有基因的重新组合。2.杂合子品种种子只能种一年,需要年年制种

4、。()【分析】杂合子品种种植一代,子代发生性状分离,需要年年制种。3.如果想在短时间内选择能稳定遗传的优良品种,可以采用单倍体育种。()【分析】单倍体育种的优点是能缩短育种年限,并能获得稳定遗传的纯合个体。4.基因工程定向改造生物性状,能够定向地引起基因突变。()【分析】基因工程能够定向改造生物性状,这属于基因重组,不属于基因突变。5.(2010全国T5C)用紫外线照射青霉菌,使其DNA发生改变,通过筛选获得青霉素高产菌株,这属于转基因技术。()【分析】用紫外线照射青霉菌,使其DNA发生改变,这属于诱变育种。考点几种常见育种方式的比较依据原理优点缺点举例杂交育种基因重组将不同个体的优良性状集中

5、于一个个体上时间长,需及时发现优良品种矮秆抗锈病小麦诱变育种基因突变和染色体畸变可以提高变异的频率,加速育种进程,大幅度地改良某些品种有利变异少,需大量处理实验材料青霉素高产菌株、太空椒依据原理优点缺点举例单倍体育种染色体数目变异可以明显地缩短育种年限技术复杂且需与杂交育种配合快速培育矮秆抗锈病小麦多倍体育种染色体数目变异器官大,提高产量和营养成分发育延迟,结实率低三倍体无籽西瓜、八倍体小黑麦转基因技术基因重组定向改变生物的性状;克服远缘杂交不亲和的障碍有可能引起生态危机产生人胰岛素的大肠杆菌、抗虫棉【高考警示】单倍体育种花药离体培养单倍体育种经过花药离体培养后,还要经过染色体加倍(如用秋水仙

6、素处理幼苗)才能获得目标植株;而花药离体培养只是将花药进行培养。二者关系密切,但步骤和结果是不同的。考查角度1育种过程及原理分析【典例1】(2013宁波模拟)将某种二倍体植物两个植株杂交,得到,将再做进一步处理,如图所示。下列分析不正确的是()A.由到的育种过程依据的主要原理是基因突变B.由过程形成的植株属于新物种C.若的基因型为AaBbdd,则植株中能稳定遗传的个体占总数的1/4D.由到的过程会发生突变和基因重组,可为生物进化提供原材料【解析】选D。多次射线处理主要目的是引起基因突变;由形成的植株属于三倍体,不能与原物种杂交产生可育的后代,所以属于新物种;若的基因型为AaBbdd,则植株中能

7、稳定遗传的个体包括4种纯合子,占总数的1/4;由到的过程是通过有丝分裂实现的,而基因重组发生在减数分裂过程中,故D项错误。【互动探究】(1)基因重组发生在图中哪些过程中?提示:到、到、。基因重组是指杂种一代在形成配子时,来自不同亲本、控制不同性状的基因发生重新组合。(2)由到和由到的过程中,秋水仙素的作用是否相同?提示:相同。由到和由到的过程中,秋水仙素的作用均是抑制纺锤体的形成,使染色体数目加倍。【变式训练】为获得纯合高蔓抗病番茄植株,采用了如图所示的方法,图中两对相对性状独立遗传。据图分析,不正确的是()A.过程的自交代数越多,纯合高蔓抗病植株的比例越高B.过程可以取任一植株的适宜花药作培

8、养材料C.过程原理是细胞的全能性D.图中筛选过程不改变抗病基因频率【解析】选D。过程的自交代数越多,杂合高蔓抗病植株的比例越来越少,纯合高蔓抗病植株的比例越来越高。过程可以任取F1植株的适宜花药进行离体培养。过程由高度分化的叶肉细胞培养成为转基因植株,原理是细胞的全能性。图中人为保留抗病植株,去掉感病植株,会提高抗病基因频率。考查角度2育种方法的特点【典例2】两个豌豆品种的基因型分别为AAbb和aaBB,这两对基因按自由组合定律遗传,要培育出基因型为aabb的新品种,最简捷的方法是()A.单倍体育种B.杂交育种C.人工诱变育种D.转基因技术【解析】选B。单倍体育种的过程为:两纯种亲本杂交获得F

9、1,F1花药离体培养获得单倍体,幼苗经秋水仙素处理获得纯合子,选择aabb新品种。该方式可以明显缩短育种年限,但操作复杂,要求高而不简捷。人工诱变不能实现基因重组,且有很强的盲目性。基因工程育种目的性强,但操作复杂。杂交育种则可以实现基因重组,在F2中选择出双隐性性状的新品种,这种操作方法比较简捷。【互动探究】(1)在两亲本杂交后的F1自交所得的F2中,基因型为aabb的新品种所占比例为多少?提示:1/16。F1的基因组成为AaBb,其自交获得的F2中,隐性纯合子出现的比例为1/16。(2)若利用杂种优势,应在哪一代进行选择留种?提示:应用F1作为种子。【变式训练】太空育种是指利用太空综合因素

10、(如强辐射、微重力等)诱导由宇宙飞船携带的种子发生变异,然后进行培育的一种育种方法。下列说法正确的是()A.太空育种产生的突变总是有益的B.太空育种产生的性状是定向的C.太空育种培育的植物是地球上原本不存在的D.太空育种与其他诱变方法在本质上是一样的【解析】选D。太空育种与其他诱变育种的原理都是基因突变,同样具有突变的不定向性、多害少利性。基因突变并不改变生物的种类,只是增加了新的基因,改变了生物的基因型。1.飞鹰太空育种基地占地约800亩,游客到现场可以参观难得一见的垒球大的西红柿、篮球大的太空茄子、棒球棒长的太空黄瓜等。下列哪些品种培育所依据的原理和上述作物类似()A.人工栽培选育出矮秆抗

11、锈病的小麦品种B.用一定浓度的生长素处理番茄雌蕊柱头获得无籽番茄C.用X射线照射青霉菌使青霉菌的繁殖能力增强D.用一定浓度的秋水仙素处理,获得八倍体小黑麦【解析】选C。太空育种依据的原理是基因突变,高产青霉菌的培育原理也是基因突变。2.(2013杭州模拟)相同条件下,小麦植株哪一部位的细胞最难产生新的基因()A.叶肉B.根尖分生区C.茎尖D.花药【解析】选A。新基因是通过基因突变产生的,而基因突变往往发生在DNA分子复制过程中,只有分裂的细胞才进行DNA分子复制,故细胞分裂频率高的组织易产生新基因。不分裂的细胞产生新基因的难度最大。3.(2013嘉兴模拟)与杂交育种、单倍体育种和基因工程育种相

12、比,尽管人工诱变育种具有很大的盲目性,但是该育种方法的独特之处是()A.可以将不同品种的优良性状集中到一个品种上B.能够明显缩短育种年限,后代性状稳定快C.改变基因结构,创造出前所未有的性状类型D.可以实现种间遗传物质的交流【解析】选C。杂交育种可以将不同品种的优良性状集中到一个品种上;单倍体育种能够明显缩短育种年限,后代性状稳定快;基因工程育种可以实现种间遗传物质的交流;诱变育种可以通过基因突变产生新基因,创造出前所未有的性状类型。4.对于如图所示育种方法的说法不正确的是()A.方向所示的途径依据的原理是基因重组B.过程所示的育种方法依据的原理是染色体变异C.过程都要用秋水仙素处理萌发的种子

13、或幼苗D.过程一般发生在生殖细胞中才具有遗传性【解析】选C。方向所示的途径表示杂交育种,原理是基因重组;过程所示的育种方法为多倍体育种,多倍体育种和单倍体育种的原理都是染色体变异;过程中最常使用的药剂是秋水仙素,但是过程不能处理种子,只能处理幼苗;过程是基因突变,实质是DNA分子结构发生改变,基因突变可发生在生物个体发育的各个时期,但是,一般发生在生殖细胞中才具有遗传性。5.家蚕的性别决定为ZW型。用X射线处理使第2号染色体上的含显性斑纹基因PB的区段易位到W染色体上,再将雌蚕与白体雄蚕交配,其后代凡是雌蚕都有斑纹,凡是雄蚕都无斑纹,这样有利于“去雌留雄”,提高蚕丝产量。该育种方法依据的原理是

14、()A.基因突变B.基因重组C.染色体结构的变异D.染色体数目的变异【解析】选C。根据题意可知,用X射线处理后,家蚕第2号染色体上的含显性斑纹基因PB的区段易位到W染色体上,即将染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上,这种变异属于染色体结构的变异。6.科研人员围绕培育四倍体草莓进行了探究,实验中,每个实验组选取50株草莓幼苗,以秋水仙素溶液处理它们的幼芽,得到如图所示结果。相关说法错误的是()A.实验原理是秋水仙素能够抑制纺锤体的形成进而诱导形成多倍体B.自变量是秋水仙素浓度和处理时间,所以各组草莓幼苗数量应该相等C.由实验结果可知用0.2%的秋水仙素溶液处理草莓幼苗1天最容易成功D.该实

15、验中的变异和基因突变的实质都是染色体上的DNA中碱基对排列顺序的改变【解析】选D。用秋水仙素处理幼苗引起的变异为染色体数目变异(以染色体组的形式成倍的增加),基因突变则是染色体上的DNA中碱基对的缺失、增加、替换,二者实质不同,故D项错误。7.普通小麦中有高秆抗病(TTRR)和矮秆易感病(ttrr)两个品种,控制两对性状的基因分别位于两对同源染色体上。实验小组利用不同的方法进行了如下三组实验:A组 B组 C组P 高秆抗病矮秆易感病 高秆抗病矮秆易感病 高秆抗病F1 高秆抗病 高秆抗病 矮秆抗病F2 矮秆抗病 矮秆抗病花药离体培养射线请分析回答:(1)A组由F1获得F2的方法是,F2矮秆抗病植株

16、中不能稳定遗传的占。(2)、三类矮秆抗病植株中,最可能产生不育配子的是类。(3)A、B、C三组方法中,最不容易获得矮秆抗病小麦品种的是组,原因是。(4)通过矮秆抗病获得矮秆抗病小麦新品种的方法是。(5)在一块高秆(纯合子)小麦田中,发现了一株矮秆小麦。请设计实验方案探究该矮秆性状出现的可能原因(简要写出所用方法、结果和结论)。【解析】(1)将F1高秆抗病类型自交,在F2中可获得高秆抗病、矮秆抗病、高秆易感病和矮秆易感病四种类型,从四种类型中选择矮秆抗病。该矮秆抗病类型的基因组成为ttRR或ttRr,其中,不能稳定遗传的(ttRr)在矮秆抗病植株中占2/3。(2)B组中矮秆抗病类型是由F1高秆抗

17、病类型的花药离体培养直接获得,其基因组成为tR,属于单倍体,高度不育。(3)由题干信息可知,A为杂交育种,B为单倍体育种,C为诱变育种,因诱变育种具有突变率低且不定向等特点,所以C组最不易获得矮秆抗病小麦品种。(4)矮秆抗病是单倍体,要经过秋水仙素(或低温)诱导染色体加倍,才能得到矮秆抗病小麦新品种。(5)一块高秆(纯合子)小麦田中,发现了一株矮秆小麦,属于变异。导致变异的原因有两种:环境条件导致的不可遗传的变异和遗传物质变化引起的可遗传的变异。所以,探究该矮秆性状出现可能原因的实验思路是通过判断该变异性状能否遗传来获得结论,若该变异性状能遗传,则是基因突变的结果;若该变异性状不能遗传,则是由

18、环境引起的。实验方法有两种,其一,将矮秆小麦与高秆小麦杂交,如果子二代中高秆矮秆=31(或出现性状分离),则矮秆性状是基因突变造成的,否则,矮秆性状是由环境引起的。其二,将矮秆小麦与高秆小麦种植在相同环境条件下,如果两者未出现明显差异,则矮秆性状由环境引起,否则是基因突变的结果。答案:(1)自交2/3(2)(3)C基因突变频率低且不定向(4)秋水仙素(或低温)诱导染色体加倍(5)将矮秆小麦与高秆小麦杂交。如果子一代为高秆,子二代中高秆矮秆=31(或出现性状分离),则矮秆性状是基因突变造成的;否则,矮秆性状是由环境引起的。或将矮秆小麦与高秆小麦种植在相同环境条件下。如果两者未出现明显差异,则矮秆

19、性状是由环境引起的;否则,矮秆性状是基因突变的结果。8.(2012广东高考)科学家用人工合成的染色体片段,成功替代了酵母菌的第6号和第9号染色体的部分片段,得到的重组酵母菌能存活,未见明显异常。关于该重组酵母菌的叙述,错误的是()A.还可能发生变异B.表现型仍受环境的影响C.增加了酵母菌的遗传多样性D.改变了酵母菌的进化方向【解析】选D。题干中“科学家用人工合成的染色体片段,成功替代了酵母菌的第6号和第9号染色体的部分片段”说明该变异属于染色体结构变异,重组酵母菌仍能发生变异,A正确。表现型是基因型与环境共同作用的结果,B正确。人工合成的染色体片段中DNA的碱基排列顺序代表遗传信息,与原来酵母

20、菌的不同,增加了酵母菌的遗传多样性,C正确。进化的实质是在自然选择的作用下,基因频率的定向改变,故酵母菌进化的方向由自然选择决定。9.(2009上海高考)下列技术中不能获得抗锈高产小麦新品种的是()A.诱变育种B.杂交育种C.花粉离体培养D.转基因【解析】选C。花粉离体培养获得的是单倍体,一般表现为高度不育。10.(2012浙江高考)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

21、),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:(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。(3

22、)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。【解题指南】解答本题的突破口是根据F1中四种表现型推测出乙和丙的基因型。【解析】本题考查实验设计的有关知识。(1)从题意知白化苗是由于控制叶绿素合成的基因缺失了一段DNA,不能表达出正常的叶绿素;这样的变异对生物不利,所以具有有害性的特点;由于是基因缺失了一段DNA,所以是基因突变。(2)题干中用到射线照射,为诱变育种;杂交育种的原理为基因重组;花药离体培养为单倍体育种的一部分,属于植物组织培养,所以可通过诱导脱分化产生愈伤组织,再分化形成芽和根,获得再生植株,也可以通过诱导形成

23、大量胚状体获得再生植株。(3)由题干甲和丁杂交,子一代都为抗病高秆,可知抗病和高秆都为显性。由乙和丙杂交得到后代可知:抗病不抗病抗病、不抗病,所以亲本抗病基因型为Aa,不抗病基因型为aa,矮秆高秆矮秆、高秆,所以亲本高秆基因型为Bb,矮秆基因型为bb,即乙的基因型为Aabb,丙的基因型为aaBb,所以F1中抗病高秆基因型为AaBb,可以产生4种配子。(4)乙的基因型为Aabb、丙的基因型为aaBb,所以F1中抗病高秆基因型为AaBb。遗传图解表示乙和丙杂交得到F1为: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)【方法技巧】基因突变和染色体结构变异的判断染色体结构变异使排列在染色体上的“基因的数目或排列顺序”发生改变,从而导致性状的变异。基因突变是“基因结构”的改变,包括DNA分子中碱基对的替换、增加和缺失。基因突变导致“新基因”的产生,染色体结构变异未形成新的基因。