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知識點(diǎn)9

生物的變異及育種

1.(2017·天津高考·T4)基因型為AaBbDd的二倍體生物,其體內(nèi)某精原細(xì)胞減數(shù)分裂時同源染色體變化示意圖如下。敘述正確的是()

A.三對等位基因的分離均發(fā)生在次級精母細(xì)胞中

B.該細(xì)胞能產(chǎn)生AbD、ABD、abd、aBd四種精子

C.B(b)與D(d)間發(fā)生重組,遵循基因自由組合定律

D.非姐妹染色單體發(fā)生交換導(dǎo)致了染色體結(jié)構(gòu)變異

【解析】選B。等位基因(A、a,D、d)的分離發(fā)生在減數(shù)第一次分裂后期,此時細(xì)胞稱為初級精母細(xì)胞;等位基因(B、b)的分離發(fā)生在減數(shù)第一次分裂后期、減數(shù)第二次分裂后期,細(xì)胞分別為初級精母細(xì)胞、次級精母細(xì)胞,A項(xiàng)錯誤。該細(xì)胞發(fā)生了交叉互換,可以產(chǎn)生AbD、ABD、abd、aBd四種精子,B項(xiàng)正確。由于B(b)與D(d)位于同一對染色體上,不能自由組合,不遵循基因自由組合定律,C項(xiàng)錯誤;同源染色體的非姐妹染色單體間發(fā)生交叉互換屬于基因重組,不屬于染色體結(jié)構(gòu)變異,D項(xiàng)錯誤。

2.(2017·江蘇高考·T27)研究人員在柑橘中發(fā)現(xiàn)一棵具有明顯早熟特性的變異株,決定以此為基礎(chǔ)培育早熟柑橘新品種。請回答下列問題:

(1)要判斷該變異株的育種價值,首先要確定它的　　　　　物質(zhì)是否發(fā)生了變化。

(2)在選擇育種方法時,需要判斷該變異株的變異類型。如果變異株是個別基因的突變體,則可采用育種方法①,使早熟基因逐漸　　　　　　,培育成新品種1。為了加快這一進(jìn)程,還可以采集變異株的　　　　　　進(jìn)行處理,獲得高度純合的后代,選育成新品種2,這種方法稱為　　　　　　育種。

(3)如果該早熟植株屬于染色體組變異株,可以推測該變異株減數(shù)分裂中染色體有多種聯(lián)會方式,由此造成不規(guī)則的　　　　　　　　　　　,產(chǎn)生染色體數(shù)目不等、生活力很低的　　　　　　,因而得不到足量的種子。即使得到少量后代,早熟性狀也很難穩(wěn)定遺傳。這種情況下,可考慮選擇育種方法③,其不足之處是需要不斷制備　　　　　　　,成本較高。

(4)新品種1與新品種3均具有早熟性狀,但其他性狀有差異,這是因?yàn)樾缕贩N1選育過程中基因發(fā)生了多次　　　　　　,產(chǎn)生的多種基因型中只有一部分在選育過程中保留下來。

【解析】(1)生物的變異包括可遺傳的變異和不可遺傳的變異,區(qū)別在于遺傳物質(zhì)是否改變,只有遺傳物質(zhì)改變引起的可遺傳的變異才具有育種價值。(2)育種方法①是雜交育種,可以將基因突變產(chǎn)生的變異株進(jìn)行連續(xù)多代自交,使早熟基因逐漸純合,進(jìn)而培育成新品種1。由于單倍體育種能明顯縮短育種年限,所以也可以采集變異株的花藥進(jìn)行花藥離體培養(yǎng),獲得單倍體幼苗,然后用秋水仙素處理后獲得高度純合的后代。

(3)如果該早熟植株屬于染色體組變異株,可以推測該變異株在減數(shù)分裂過程中染色體有多種聯(lián)會方式,由此造成不規(guī)則的染色體分離,產(chǎn)生染色體數(shù)目不等、生活力很低的配子,影響受精卵的形成,因而得不到足量的種子。育種方法③是植物組織培養(yǎng),在這種育種方法中需要不斷通過植物組織培養(yǎng)方法獲得組培苗用于選育。(4)育種方法①是雜交育種,其原理是基因重組,所以在新品種1選育過程中基因發(fā)生了多次重組,產(chǎn)生的多種基因型中只有一部分在選育過程中保留下來。

答案:(1)遺傳(2)純合　花藥　單倍體(3)染色體分離　配子　組培苗(4)重組

【知識總結(jié)】準(zhǔn)確選取育種方案

(1)依據(jù)目標(biāo)選方案:

育種目標(biāo)

育種方案

集中雙親優(yōu)良性狀

單倍體育種(明顯縮短育種年限)

雜交育種(耗時較長,但簡便易行)

對原品系實(shí)施“定向”改造

基因工程及植物細(xì)胞工程(植物體細(xì)胞雜交)育種

讓原品系產(chǎn)生新性狀(無中生有)

誘變育種(可提高變異頻率,期望獲得理想性狀)

使原品系營養(yǎng)器官“增大”或“加強(qiáng)”

多倍體育種

(2)關(guān)注“三最”定方向:

①最簡便——側(cè)重于技術(shù)操作,雜交育種操作最簡便。

②最快——側(cè)重于育種時間,單倍體育種所需時間明顯縮短。

③最準(zhǔn)確——側(cè)重于目標(biāo)精準(zhǔn)度,基因工程技術(shù)可“定向”改變生物性狀。

3.(2017·北京高考·T30)玉米(2n=20)是我國栽培面積最大的作物,近年來常用的一種單倍體育種技術(shù)使玉米新品種選育更加高效。

(1)單倍體玉米體細(xì)胞的染色體數(shù)為　　　,因此在　　　分裂過程中染色體無法聯(lián)會,導(dǎo)致配子中無完整的。

(2)研究者發(fā)現(xiàn)一種玉米突變體(S),用S的花粉給普通玉米授粉,會結(jié)出一定比例的單倍體籽粒(胚是單倍體;胚乳與二倍體籽粒胚乳相同,是含有一整套精子染色體的三倍體。見圖1)

①根據(jù)親本中某基因的差異,通過PCR擴(kuò)增以確定單倍體胚的來源,結(jié)果見圖2。

從圖2結(jié)果可以推測單倍體的胚是由　　　　　發(fā)育而來。

②玉米籽粒顏色由A、a與R、r兩對獨(dú)立遺傳的基因控制,A、R同時存在時籽粒為紫色,缺少A或R時籽粒為白色。紫粒玉米與白粒玉米雜交,結(jié)出的籽粒中紫∶白=3∶5,出現(xiàn)性狀分離的原因是。推測白粒親本的基因型是。

③將玉米籽粒顏色作為標(biāo)記性狀,用于篩選S與普通玉米雜交后代中的單倍體,過程如下

P　　　　♀普通玉米　　　×　　　♂突變體S

(白粒,aarr)↓(紫粒,AARR)

F1

二倍體籽粒,單倍體籽粒

請根據(jù)F1籽粒顏色區(qū)分單倍體和二倍體籽粒并寫出與表型相應(yīng)的基因型。

(3)現(xiàn)有高產(chǎn)抗病白粒玉米純合子(G)、抗旱抗倒伏白粒玉米純合子(H),欲培育出高產(chǎn)抗病抗旱抗倒伏的品種。結(jié)合(2)③中的育種材料與方法,育種流程應(yīng)為:;將得到的單倍體進(jìn)行染色體加倍以獲得純合子;選出具有優(yōu)良性狀的個體。

【解析】(1)單倍體玉米是由配子發(fā)育形成的,故染色體數(shù)目與正常體細(xì)胞相比減半,存在10條染色體。單倍體植株只存在1個染色體組,因此在減數(shù)分裂過程中無法正常聯(lián)會,染色體分離異常,導(dǎo)致配子中沒有一套完整的染色體組。

(2)①由電泳圖分析知,F1單倍體胚的基因和普通玉米(母本)相同,與突變體S(父本)不同,可以推測單倍體胚是由普通玉米的卵細(xì)胞發(fā)育而來的。

②性狀分離的原因是減數(shù)第一次分裂后期,等位基因隨同源染色體分離,非等位基因隨非同源染色體自由組合。基因型A_R_為紫色籽粒,其他基因型為白色籽粒,結(jié)出的籽粒中紫∶白=3∶5,可以分解為3/8=3/4×1/2,由此可推出一個親本的基因型為AaRr,另一個親本的基因型為aaRr或Aarr,即白粒親本的基因型為Aarr或aaRr。

③單倍體籽粒的胚是由母本卵細(xì)胞發(fā)育而來,所以基因型為ar,顏色為白色;二倍體籽粒的胚是由受精卵發(fā)育而來,所以基因型為AaRr,顏色為紫色。

(3)根據(jù)題意可知,實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖桥嘤弋a(chǎn)抗病抗旱抗倒伏的品種。已有高產(chǎn)抗病白粒玉米純合子G和抗旱抗倒伏白粒玉米純合子H,根據(jù)雜交育種的特點(diǎn),先使G和H雜交得到F1雜合子,根據(jù)(2)③可知,用突變體S花粉給普通玉米授粉,子代中白色籽粒為單倍體,所以用F1作為母本,和突變體S(紫粒,AARR)雜交,F2中白色籽粒即為單倍體籽粒,使用秋水仙素或者低溫處理,使染色體加倍得到白色具有優(yōu)良性狀的純合子植株。

答案:(1)10　減數(shù)　染色體組(2)①普通玉米母本卵細(xì)胞

②親本為紫色雜合子,等位基因隨同源染色體分離,非等位基因隨非同源染色體自由組合進(jìn)入不同配子中　Aarr或aaRr

③二倍體籽粒紫色AaRr、單倍體籽粒白色ar

(3)G和H雜交,產(chǎn)生的F1作為母本,突變體S作為父本,繼續(xù)雜交,選F2中的單倍體白色籽粒

【方法規(guī)律】“兩步法”解答變異和育種題目

(1)根據(jù)題干分析變異的類型和來源。

(2)根據(jù)育種要求選擇合適的育種方法:在進(jìn)行育種時一般都需要先獲得雜合子,再根據(jù)需要對雜合子進(jìn)行自交或測交或單倍體育種,但最后都需要進(jìn)行篩選。