高中生物6大育种方式：高中生物-变异育种及进化
高中生物6大育种方式：高中生物-变异育种及进化热点之一 微生物的抗药性近几年来随着生存环境的日益恶化、，传染病的流行、滥用抗生素等国际热点问题的凸现，人们在不断探索解决这些问题的新途径，在此过程中，为微生物进化论的发展和完善提供了支持，吸引了人们的更多关注。（3）①胎儿脱落细胞中的X酶的②AaBB或AaBb 0.33%用生物进化论“聚焦”热点问题
①诊断某胎儿是否患苯丙酮尿症的是检验羊水中_______________的基因。
②图丙所示Ⅱ– 1因缺乏图乙中的酶X而患有苯丙酮尿症，Ⅱ– 3因缺乏图乙中的酶Y而患有尿黑酸尿症，(上述两种性状的等位基因分别用A和a、B和b表示)。则I– 1个体的基因型是___________。若人群中苯丙酮尿症发病率为1/10000，则II-3的后代患苯丙酮尿症的概率是_______。
【答案】 （1）维持培养液的pH 减少细胞代谢产物积累，补充细胞消耗的营养物质
（2）中期 形态和数目 低渗溶液 C
（3）①胎儿脱落细胞中的X酶的
②AaBB或AaBb 0.33%
用生物进化论“聚焦”热点问题
近几年来随着生存环境的日益恶化、，传染病的流行、滥用抗生素等国际热点问题的凸现，人们在不断探索解决这些问题的新途径，在此过程中，为微生物进化论的发展和完善提供了支持，吸引了人们的更多关注。
热点之一 微生物的抗药性
有证据表明，动物性食品中的某些致病菌如沙门氏菌、李斯特菌、禽流感H5N1和大肠杆菌O-157，是在现代畜牧业中滥用抗生素条件下抗药性提高而产生的新的致病菌系。用进化论的观点解释致病菌抗药性增强的原成因是
A．使用抗生素的剂量越大，病菌向抗药能力增强方向的变异越快
B．长期使用抗生素是对病原体进行选择的过程，结果导致种群中抗性基因频率增加
C．长期使用某种抗生素，能诱导病菌分解抗生素的基因大量表达
D．抗药性强的病菌所繁殖的后代都具有很强的抗药性
答案B
热点之二 “另类”杂交动物的诞生
深圳新闻网讯 记者从深圳野生动物园获悉，继过去4年内接连诞下11头狮虎兽后，该园非洲狮“帅长毛”的“爱妻”——东北虎“客家妹”，顺利产下3头狮虎兽，再次创造了狮虎兽出生并存活新的世界纪录。至此，深圳野生动物园已同时拥有14头狮虎兽和两头虎狮兽，该园不仅是世界上惟一同时拥有狮虎兽和虎狮兽的动物园，也是拥有狮虎兽和虎狮兽数量最多的动物园。狮虎兽通常被认为无法生育。专家发现，狮虎兽的染色体数量是19对，38条。据动物专家介绍 雄虎与母狮交配 生产下的后代叫虎狮兽;母虎与雄狮交配生产下的后代叫狮虎兽。下面对狮虎兽叙述正确的是
A 狮虎兽一般是无法生育的，可以说明虎与狮属于两个物种
B狮虎兽的染色体数量是19对，其原始生殖细胞可以进行正常减数分裂
C 狮虎兽是亲本经有性生殖形成的一个新物种
D 马和驴、虎与狮的交配成功的概率不同，与生存环境的差异程度无关
答案 A
杂交育种的几个问题分析
1 不同作物杂交育种的目的不同
在作物育种时，培育不同的作物，有不同的育种目的。如果是培育通常是以无性生殖为主的生物如马铃薯，一般通过有性生殖中的杂交过程，只要得到表现型符合要求的个体即可。对于通过种子繁殖的作物，小麦、豌豆等育种时要求得到纯合体，因为此时得到的是很多个这样的个体，所以说得到的是纯系，我们称之为常规杂交育种。而对于玉米、水稻等则是利用了杂种优势，所以它们得到的是杂合体。我们称之为优势杂交育种，因此它需要连年育种。
- 优势杂交育种与常规杂交育种的比较
①.育种程序
常规杂交育种—先“杂”后“纯”。即先杂交后自交，最后得到基因型纯合的定型品种。
优势杂交育种—先“纯”后“杂”。首先选系自交，再经分析和选择，最后得到优良基因型杂合的杂交品种。
②.种子生产
常规育种简单，每年直接从生产田或种子田内植株上收获种子。优势育种复杂，不能在生产田留种，每年必须专设亲本繁殖区和生产用种基地。
3 动植物杂交育种过程中显性性状纯系的获得
对植物常规杂交育种中，通过杂交和自交，在F2代中得到表现型符合要求的个体，如何得到纯系呢？
一般是让其自交，每代都淘汰不符合要求的种子，这样经过几代后杂合子的比例越来越小，一般自交6－7次后认为是纯系了。
对于动物来说，在F2代中得到表现型符合要求的个体后，让其雄性个体与多个雌性个体测交，如果后代没有性状分离的个体即为纯合子，只要后代有性状分离则为杂合子，然后保留纯合子即可。
4 杂交育种例题分析
例1 小麦品种是纯合体，生产上用种子繁殖，现要选育矮杆（aa）、抗病（BB）的小麦新品种；马铃薯品种是杂合体（有一对基因杂合即可称为杂合体），生产上通常用块茎繁殖，现要选育黄肉（Yy）、抗病（Rr）的马铃薯新品种。
请分别设计小麦品种间杂交育种程序，以及马铃薯品种间杂交育种程序。要求用遗传图解表示并加以简要说明。（写出包括亲本在内的前三代即可）。
答案:
例2 现有3个番茄品种，A品种的基因型为AABBdd，B品种的基因型为AAbbDD，C品种的基因型为aaBBDD。3对等位基因分别位于3对同源染色体上，并且分别控制叶形、花色和果形3对性状。请回答：
（1）如何运用杂交育种方法利用以上3个品种获得基因型为aabbdd的植株？（用文字简要描述获得过程）
（2）如果从播种到获得种子需要一年，获得基因型为aabbdd的植株最少需要多少年？
解析：（1）为获得基因型为aabbdd的植株，首先是正确选择亲本，题意给出了三对等位基因，三个纯合品种，要求考生利用这三个品种进行杂交获得所需要的基因型为aabbdd的植株，具体做法是：第一步，获得三对等位基因都为杂合的即基因型为AaBbDd的植株，方法和途径有3条：①A品种（AABBdd）与B品种（AAbbDD）杂交得到杂交一代（AABbDd），再让杂交一代与C品种（aaBBDD）杂交，得到杂交二代（AaBbDd）；②A品种（AABBdd）和C品种（aaBBDD）杂交得到杂交一代（AaBBDd），再让杂交一代与B品种（AAbbDD）杂交，得到杂交二代（AaBbDd）；③B品种（AAbbDD）和C品种（aaBBDD）杂交得到杂交一代（AaBbDD），再让杂交一代与A品种（AABBdd）杂交，得到杂交二代（AaBbDd）。第二步，让杂交二代（AaBbDd）自交，便可在杂交二代植株上获得的需要的基因型为aabbdd的种子。第三步考生往往会遗漏，题意要求获得的是植株，因此得到了基因型为aabbdd的种子后，还应将该种子种下去长成植株，才符合该题要求。
（2）如果从播种到获得种子需要一年，那么根据上面的解析从A品种和B品种杂交收获种子需要一年，杂交一代和C品种杂交收获种子需要一年，杂交二代自交收获种子（aabbdd）需要一年，种子再播种长成植株需要一年，这样加起来共四年。
答案：（1）A和B杂交得到杂交一代，杂交一代再与C杂交，得到杂交二代，杂交二代自交，即可得到基因型为aabbdd的种子，该种子可长成aabbdd植株（2）4年
例3 某植物块根的颜色由两对自由组合的基因共同决定。只要基因R存在，块根必为红色，rrYY或rrYy为黄色，rryy为白色；在基因M存在时果实为复果型，mm为单果型。现要获得白色块根、单果型的三倍体种子。
（1）请写出以二倍体黄色块根、复果型（rrYyMm）植株为原始材料，用杂交育种的方法得到白色块根、单果型三倍体种子的主要步骤。
（2）如果原始材料为二倍体红色块根、复果型的植株，你能否通过杂交育种方法获得白色块根、单果型的三倍体种子？为什么？
解析：（1）白色块根、单果型的三倍体种子（rrryyymmm）是可用白色块根、单果型二倍体（rryymm）与白色块根、单果型的四倍体（rrrryyyymmmm）杂交获得；白色块根、单果型的四倍体（rrrryyyymmmm）可用秋水仙素溶液处理白色块根、单果型二倍体（rryymm）来获得。而白色块根、单果型二倍体（rryymm）的获得可用二倍体黄色块根、复果型（rrYyMm）植株自交获得，也可用二倍体黄色块根、复果型（rrYyMm）植株进行单倍体育种来获得。
（2） 由题中信息可知只要有Ｒ存在块根就表现为红色，二倍体红色块根、复果型的植株的基因型有多种，如R_Y_M_(有8 种类型)、R_yyM_（有4 种类型），当其中只要有一对基因是显性纯合（没有相应的隐性基因）存在，如果没有基因突变，就无法得到白色块根、单果型二倍体（rryymm），也就无法得到白色块根、单果型三倍体种子（rrryyymmm）。
答案：（1）步骤：
①二倍体植株（rrYyMm）自交，得到种子；②从自交后代中选择白色块根、单果型的二倍体植株，并收获其种子（甲）；③播种种子甲，长出的植株经秋水仙素处理得到白色块根、单果型四倍体植株，并收获其种子（乙）；
④播种甲、乙两种种子，长出植株后，进行杂交，得到白色块根、单果型三倍体种子。（若用遗传图解答题，合理也给分）
（2）不一定
因为表现型为红色块根、复果型的植株有多种基因型，其中只有基因型为RrYyMm或RryyMm的植株自交后代才能出现基因型为rryymm的二倍体植株。（其他合理答案也给分）
例4：为了提高玉米的产量，在农业生产上使用的玉米都是杂交种，杂交玉米的性状不能稳定遗传，因此农民每年都需要购买玉米杂交种。现有长果穗（A）白粒（b）和短果穗（a）黄粒（B）的两个玉米杂合子品种，为了达到长期培育长果穗黄粒（AaBb ）杂交种玉米的目的，请你以遗传图解加简要说明的形式，设计出你的育种方案。
解析：由于玉米育种是为了获得杂合体AaBb，而它可以由两种纯合体AABB与aabb杂交直接得到，也可由另两种纯合子AAbb与aaBB杂交直接得到。题中给出了两种原材料长果穗（A）白粒（b）和短果穗（a）黄粒（B）的两个玉米杂合子品种，即两种的基因型分别为Aabb和aaBb 可以有几种方案，一是让其杂交，从中选出表型符合要求的两种类型（即为A_B_与aabb）再分别自交从中选出纯种，一部分纯种用于自交保留育种原材料，另一部分进行杂交即得到AaBb，第二种方案是直接让Aabb和aaBb自交选育纯种（基因型为Aabb和aaBB），然和仍然是一部分自交作为育种原材料，另一部分进行杂交得到AaBb的种子，此外也可用单倍体育种的方法进行。
答案：方案一：
方案二：
方案三：
几种育种方式的比较——诱变育种、杂交育种、基因工程育种
一、知识整理
1、诱变育种
（1）原理：基因突变
（2）方法：用物理因素（如X射线、γ射线、紫外线、中子、激光、电离辐射等）或化学因素（如亚硝酸、碱基类似物、硫酸二乙酯、秋水仙素等各种化学药剂）或空间诱变育种（用宇宙强辐射、微重力等条件）来处理生物。
（3）发生时期：有丝分裂间期或减数第一次分裂间期（DNA复制过程中）
（4）优点：能提高变异频率，加速育种进程，可大幅度改良某些性状，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；变异范围广。
（5）缺点：有利变异少，须大量处理材料；诱变的方向和性质不能控制。改良数量性状效果较差，具有盲目性。
（6）举例：青霉素高产菌株、太空椒、高产小麦、“彩色小麦”等
2、杂交育种
（1）原理：基因重组
（2）方法：杂交、自交、再自交，不断选种。（不同个体间杂交产生后代，然后连续自交后，筛选所需纯合子）
（3）发生时期：有性生殖的四分体时期或减数第一次分裂后期
（4）优点：使同种生物的不同优良性状集中于同一个个体，具有预见性。
（5）缺点：育种年限长，需连续自交才能选育出需要的优良性状。
（6）举例：矮茎抗锈病小麦等
3、基因工程育种（转基因育种）
（1）原理：基因重组（DNA重组）
（2）方法：基因工程基本操作程序的四个步骤（目的基因的获取→表达载体的构建→目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定）
（3）优点：目的性强，可以按照人们的意愿定向改造生物；缩短育种周期。
（4）缺点：可能会引起生态危机，技术难度大。
（5）举例：抗虫棉、抗真菌立枯丝核菌的烟草、抗盐碱和抗干旱作物、耐寒的番茄、抗除草剂大豆、增强甜味的水果、生产胰岛素的工程菌等。
二、经典解析
1．某种植物的两个亲本的基因型分别为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，最简单（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．细胞工程育种
答案：B
2．以下有关基因工程的叙述，正确的是
A．基因工程是细胞水平上的生物工程 B．基因工程的产物对人类部是有益的
C．基因工程产生的变异属于人工诱变 D．基因工程育种的优点之一是目的性强
答案：D
3．能够使植物体表达动物蛋白的育种方法是
A．单倍体育种 B．杂交育种 C．基因工程育种 D．多倍体育种
答案：C
4．太空育种是指利用太空综合因素如强辐射、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
答案：D
5.生物世界广泛存在着变异，人们研究并利用变异可以培育高产、优质的作物新品种。下列能产生新基因的育种方式是
A．“杂交水稻之父”袁隆平通过杂交技术培育出高产的超级稻
B．用X射线进行大豆人工诱变育种，从诱变后代中选出抗病性强的优良品种
C．通过杂交和人工染色体加倍技术，成功培育出抗逆能力强的八倍体小黑麦
D．把合成β-胡萝卜素的有关基因转进水稻，育成可防止人类VA缺乏症的转基因水稻
答案：B
6.(7分)甲磺酸乙酯(EMS)能使鸟嘌呤(G)的N位置上带有乙基而成为7-乙基鸟嘌呤，这种鸟嘌呤不与胞嘧啶(C)配对而与胸腺嘧啶(T)配对，从而使DNA序列中G—C对转换成A—T对。育种专家为获得更多的变异水稻亲本类型，常先将水稻种子用EMS溶液浸泡，再在大田种植，通常可获得株高、穗形、叶色等性状变异的多种植株。请回答下列问题。
(1)经过处理后发现一株某种性状变异的水稻，其自交后代中出现两种表现型，说明这种变异为—— 突变。
(2)用EMS浸泡种子是为了提高————，某一性状出现多种变异类型，说明变异具有 ———— 。
(3)EMS诱导水稻细胞的DNA发生变化，而染色体的————不变。
(4)经EMS诱变处理后表现型优良的水稻植株也可能携带有害基因，为了确定是否携带有害基因，除基因工程方法外，可采用的方法有————、————。
(5)诱变选育出的变异水稻植株还可通过PCR方法进行检测，通常该植株根、茎和叶都可作为检测材料，这是因为———— 。
答案：(1)显性水稻种子用EMS溶液浸泡 (2)基因突变频率 不定向性
(3)结构和数目 (4)自交 花药离体培养形成单倍体、秋水仙素诱导加倍形成二倍体
(5)该水稻植株体细胞基因型相同
调查人群中的遗传病调查注意事项与优生
一、调查时的注意事项
