专题16 生物变异在育种上的应用-备战2021年高考生物经典小题考前必刷（解析版）

专题 16 生物变异在育种上的应用 知识点一、单倍体育种 1．原理：染色体变异。 2．方法 3．优点：明显缩短育种年限。 4．缺点：技术复杂。 5．实例：用高秆抗病(DDTT)和矮秆不抗病(ddtt)小麦品种培育矮秆抗病小麦，过程见图。 知识点二、多倍体育种 1．方法：用秋水仙素或低温处理。 2．处理材料：萌发的种子或幼苗。 3．原理 4．优点：多倍体植株茎秆粗壮，叶、果实和种子比较 06 大，营养物质含量丰富。 5．缺点：多倍体植株发育延迟，结实率低，多倍体育种一般只适用于植物。 6．实例：三倍体无子西瓜 (1) 两次传粉 目的 第一次传粉：杂交获得 07 三倍体种子 第二次传粉：刺激子房发育成 08 果实 (2)三倍体西瓜无子的原因：三倍体西瓜在减数分裂过程中，由于染色体联会紊乱，不能产生正常配子。 (3)用秋水仙素处理幼苗后，分生组织分裂产生的茎、叶、花染色体数目加倍，而未经处理部分(如根部 细胞)的染色体数目不变。 知识点三、杂交育种 1．原理：基因重组。 2．过程 (1)培育杂合子品种 选取符合要求的纯种双亲杂交(♀×♂)→F1(即为所需品种)。 (2)培育隐性纯合子品种 选取符合要求的双亲杂交(♀×♂)→F1――→⊗ F2→选出表现型符合要求的个体种植并推广。 (3)培育显性纯合子品种 ①植物：选择具有不同优良性状的亲本杂交，获得 F1→F1 自交→获得 F2→鉴别、选择需要的类型，自 交至不发生性状分离为止。 ②动物：选择具有不同优良性状的亲本杂交，获得 F1→F1 雌雄个体交配→获得 F2→鉴别、选择需要的 类型与隐性类型测交，选择后代只出现一种性状的 F2 个体。 3．优点：操作简便，可以把多个品种的优良性状集中在一起。 4．缺点：获得新品种的周期长。 知识点四、诱变育种 1．原理：基因突变。 2．过程 3．优点 (1)可以提高突变率，在较短时间内获得更多的优良变异类型。 (2)大幅度地改良某些性状，创造人们所需要的优良变异类型。 4．缺点：有利变异个体往往不多，需处理大量材料。 知识点五、 针对不同育种目标的育种方案 育种目标 育种方案 集中双亲优良性状 单倍体育种(明显缩短育种年限) 杂交育种(耗时较长，但简便易行) 对原品系实施“定向”改造 基因工程育种 让原品系产生新性状(无中生有) 诱变育种(可提高变异频率，期望获得理想性 状) 使原品系营养器官“增大”或“加强” 多倍体育种 知识点六、“三体”≠“三倍体” 三倍体是指由受精卵发育而成，体细胞中含三个染色体组的个体，其每种形态的染色体为“三条相 同”(如图 1 所示)；三体则是二倍体(含两个染色体组)，只是其中某形态的染色体“多出了一条”而成为 3 条， 其余染色体均为两两相同(如图 2 所示)。 知识点七、明确三类“无子果实” (1)无子西瓜—利用染色体变异原理，无子的原因是三倍体联会紊乱，不能产生正常配子。 (2)无子番茄—利用生长素促进果实发育的原理，其无子的原因是“未受粉”。 (3)无子香蕉—天然三倍体，无子的原因在于染色体联会紊乱，不能产生正常配子。 知识点八、基因突变、基因重组、染色体变异的比较 比较项目 基因突变 基因重组 染色体变异 变异的本质 基因的分子结构发生 改变 原有基因的重新组合 染色体结构或数目发生 变化 发生时间 有丝分裂间期和减数 第一次分裂间期 减数第一次分裂前期 和后期 细胞分裂间期或分裂期 适用 范围 生物种类 所有生物均可发生 自然状态下，真核生 物 真核生物细胞增殖过程 均可发生 生殖类型 无性生殖、有性生殖 有性生殖 无性生殖、有性生殖 产生结果 产生新的基因 产生新基因型，不产 生新基因 没产生新基因，基因数目 或排列顺序发生变化 可否用光学 显微镜检出 光学显微镜下均无法检出，可根据是否有新 性状或新性状组合确定 光学显微镜下可检出 联系 ①三者均属于可遗传变异，都为生物的进化提供了原材料； ②基因突变产生的新的基因，是生物变异的根本来源； ③基因突变是基因重组的基础； ④基因重组是形成生物多样性的重要原因之一 知识点九、五种育种方法的归纳 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 内获得所需品 种 所得品种发育 迟缓、结实率 低、在动物中无 法开展 无子西瓜、八 倍体小黑麦 单倍体育 种 染色体变异 花药离体培养 后，再用秋水 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 “京花一号” 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 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 难度：★★★☆☆ 建议用时： 15 分钟 正确率 ： /15 1．[2019·江苏卷]下列关于生物变异与育种的叙述，正确的是( ) A．基因重组只是基因间的重新组合，不会导致生物性状变异 B．基因突变使 DNA 序列发生的变化，都能引起生物性状变异 C．弱小且高度不育的单倍体植株，进行加倍处理后可用于育种 D．多倍体植株染色体组数加倍，产生的配子数加倍，有利于育种 【答案】 C 【解析】 基因重组是生物变异的来源之一，可能会导致生物性状变异，A 错误；因为密码子具有简 并性以及基因的显隐性等，所以基因突变不一定导致生物性状发生改变，B 错误；弱小且高度不育的单倍体 植株经加倍处理后，其染色体数目加倍而成为可育的植株，可用于育种，C 正确；多倍体植株染色体组数加 倍，产生的配子数不变，D 错误。 2．某生物的基因型为 AaBB，通过下列技术可以分别将它转变为以下基因型的生物：①AABB ②aB ③AaBBC ④AAaaBBBB。则以下排列正确的是( ) A．诱变育种、转基因技术、花药离体培养、细胞融合 B．杂交育种、花药离体培养、转基因技术、多倍体育种 C．花药离体培养、诱变育种、多倍体育种、转基因技术 D．多倍体育种、花药离体培养、诱变育种、转基因技术 【答案】 B 【解析】 基因型为 AaBB 的植物通过自交可获得基因型为 AABB 的植物，属于杂交育种；基因型为 AaBB 的植物通过花药离体培养的方法可获得基因型为 aB 的单倍体；基因型为 AaBB 的植物通过转基因技 术可获得基因型为 AaBBC 的植物；基因型为 AaBB 的植物通过多倍体育种，诱导染色体数目加倍，可获得 基因型为 AAaaBBBB 的植物。 3．[2020·河北沧州质检]如图表示农作物育种的过程。相关叙述正确的是( ) A．育种途径Ⅰ→Ⅲ→Ⅵ和Ⅰ→Ⅴ都利用了杂交的方法，但目的不同 B．育种途径Ⅰ→Ⅲ→Ⅵ所需时间明显短于Ⅰ→Ⅴ C．Ⅳ过程需用秋水仙素处理，着丝点不能一分为二导致染色体加倍 D．需用植物组织培养技术的只有Ⅲ 【答案】 D 【解析】 分析图形可知，途径Ⅰ→Ⅲ→Ⅵ为单倍体育种，Ⅰ→Ⅴ为杂交育种，两者都利用了杂交的 方法，杂交的目的相同，都是为了实现基因重组，让不同优良性状集中到同一个体上，A 错误；图中育种 途径Ⅰ→Ⅲ→Ⅵ所需时间(3 年)长于Ⅰ→Ⅴ(2 年)，B 错误；图中Ⅵ过程需用秋水仙素处理，使纺锤丝不能形 成纺锤体而着丝点能一分为二，导致染色体加倍，C 错误；图中需用植物组织培养技术的只有Ⅲ，此过程可 得到单倍体幼苗，D 正确。 4．[2020·河北卓越联考]某农科所通过下图所示的育种过程培育成了高品质的糯小麦。有关叙述正确 的是( ) A．a 过程中运用的遗传学原理是基因重组 B．b 过程能提高突变率，从而明显缩短了育种年 限 C．a 过程需要使用秋水仙素，作用于萌发的种子 D．b 过程需要通过自交来提高纯合率 【答案】 D 【解析】 a 过程单倍体育种，原理是染色体数目变异，A 错误；b 过程杂交育种，其原理是基因重组， B 错误；a 过程用秋水仙素处理的是单倍体幼苗而不是种子，C 错误；b 过程属于杂交育种，可以逐代自交 来提高纯合子比例，D 正确。 5．生物界广泛存在着变异，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 【答案】 D 【解析】 把合 5．B “杂交水稻之父”袁隆平通过杂交技术培育出高产的超级稻，利用的原理是基因 重组，只产生了新的基因型，没有新的基因产生，A 错误；用 X 射线进行大豆人工诱变育种，使大豆细胞 发生基因突变，从而产生新的基因，所以从诱变后代中选出抗病性强的优良品种中有新基因产生，B 正确； 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，使染色体加倍，只产生了新的 基因型，没有新的基因产生，C 错误；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 的转基因水稻，属于基因工程技术，原理是基因重组，没有新的基因产生，D 错误。 6．番茄的高蔓(A)对矮蔓(a)、感病(B)对抗病(b)为显性。如图表示以①和②两个品种分别培育出④⑤ ⑥四个新品种的过程，有关说法正确的是( ) A．过程Ⅰ、Ⅱ得到⑤，育种方法为杂交育种 B．过程Ⅵ的原理是诱变育种，需要耗费大量实验材 料 C．①、②、⑤、⑥属于同一物种，不存在生殖隔离 D．Ⅳ、Ⅴ过程使用秋水仙素处理萌发的种子 【答案】 A 【解析】 用①和②培育成⑤的过程中所采用的方法Ⅰ和Ⅱ分别称为杂交和自交，该育种方法为杂交 育种，A 正确；过程Ⅵ的育种方法是诱变育种，原理是基因突变，需要耗费大量实验材料，B 错误；①、②、 ⑤属于同一物种，不存在生殖隔离；⑥是多倍体，为新物种，与它们存在生殖隔离，C 错误；Ⅳ过程使用秋 水仙素处理萌发的种子或幼苗，V 过程使用秋水仙素只能处理单倍体幼苗，D 错误。 7．(2019·江苏高考)下列关于生物变异与育种的叙述，正确的是( ) A．基因重组只是基因间的重新组合，不会导致生物性状变异 B．基因突变使 DNA 序列发生的变化，都能引起生物性状变异 C．弱小且高度不育的单倍体植株，进行加倍处理后可用于育种 D．多倍体植株染色体组数加倍，产生的配子数加倍，有利于育种 【答案】 C 【解析】 生物的可遗传变异包括基因重组、基因突变和染色体变异，都可能导致生物性状变异，A 错误；基因突变使 DNA 序列发生变化，当发生隐性突变时，不一定会引起生物性状变异，B 错误；多倍体 植株染色体组数加倍，但产生的配子数不会加倍，D 错误。 8．(2016·江苏高考)下图中甲、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∶1 D．个体乙染色体没有基因缺失，表型无异常 【答案】 B 【解析】 个体甲的变异属于缺失，影响表型，A 错误；个体乙发生的变异是倒位，可使减数分裂形 成的四分体异常，B 正确；含缺失染色体的配子一般是败育的，故其自交后代一般不会发生性状分离，C 错 误；个体乙染色体没有基因缺失，但发生倒位，表型异常，D 错误。 9．(2016·上海高考)导致遗传物质变化的原因有很多，图中字母代表不同基因，其中变异类型①和②依 次是( ) A．突变和倒位 B．重组和倒位 C．重组和易位 D．易位和倒位 【答案】 D 【解析】 ①中少了基因 a、b，多了基因 J，是非同源染色体间发生了片段交换，属于染色体结构变异 中的易位；②c、d、e 基因位置发生了颠倒，属于倒位，D 正确。 10．(2019·月考)番茄的抗病(R)对感病(r)为显性，高秆(D)对矮秆(d)为显性，控制上述两对相 对性状的基因分别位于两对同源染色体上。为获得纯合高秆抗病番茄植株，研究人员采用了如图所示的方 法。据图分析，正确的是( ) A．若过程①的 F1 自交一代，产生的高秆抗病植株中纯合子占 1/9 B．过程②常用一定浓度的秋水仙素处理单倍体的种子 C．过程③应用的原理是细胞增殖 D．过程④“航天育种”方法中主要的变异类型是基因重组 【答案】 A 【解析】 纯合高秆感病植株(DDrr)与纯合矮秆抗病植株(ddRR)杂交，F1 基因型为 DdRr，F1 自交一代， 产生的高秆抗病植株占总数的 9/16，其中纯合子占 1/9，A 正确；二倍体经花药离体培养获得的单倍体没有 种子，只能用秋水仙素处理幼苗，B 错误；过程③应用的原理是植物细胞的全能性，C 错误；过程④“航天 育种”方法中主要的变异类型是基因突变，D 错误。 11．(2019·河南许昌高级中学下学期第二次诊断)要提高农作物产量，良种是保障。下列关于几种育种 方法的叙述，错误的是( ) A．培育优质新品种时，单倍体育种和杂交育种都要先通过杂交集优 B．选育玉米杂交种时，要通过一定的方法先得到纯种再杂交获得杂种 C．诱变育种能提高突变率，但不能控制基因突变的方向 D．进行多倍体育种时，加倍的染色体一定来自于一个物种 【答案】 D 【解析】 培育优质新品种时，可先将两个或多个品种的优良性状通过杂交集中在一起，再采用单倍 体育种或杂交育种的方式继续培育和选择，进而获得所需要的新品种，A 正确；由于用纯合的亲本杂交时， 获得的子代均为杂合子，其杂种优势最大，所以选育玉米杂交种时，要通过一定的方法先得到纯种再杂交 获得杂种，B 正确；诱变育种的原理是基因突变，而基因突变是不定向的，因此诱变育种能提高突变率，但 不能控制基因突变的方向，C 正确；进行多倍体育种时，加倍的染色体不一定来自于一个物种，例如八倍体 小黑麦的培育，加倍的染色体来自普通小麦与二倍体黑麦，D 错误。 12．家蚕(2n＝28)雌性体细胞内有两个异型的性染色体 ZW，雄性体细胞内有两个同型性染色体 ZZ。 人们用辐射的方法使常染色体上带有卵色基因的片段易位到 W 染色体，使 ZW 卵和不带卵色基因的 ZZ 卵 有所区别，从而在家蚕卵还未孵化时就能区分雌雄。下列有关说法错误的是( ) A．这种育种方式属于诱变育种 B．辐射的目的是为了提高基因的突变率，更容易筛选到卵色基因 C．上述带有卵色的受精卵将来会发育为雌性家蚕 D．上述带有卵色基因的家蚕染色体组型图与正常家蚕不同 【答案】 B 【解析】 人们用辐射的方法使常染色体上带有卵色基因的片段易位到 W 染色体，说明该方法是诱变 育种，A 正确；辐射的目的是为了提高变异的突变率，更容易筛选到含有卵色基因的个体，B 错误；根据题 意可知，卵色基因的片段易位到 W 染色体，则带有卵色的受精卵为 ZW，为雌性家蚕，C 正确；上述带有 卵色基因的家蚕 W 染色体多了一段染色体，所以其染色体组型图与正常家蚕不同，D 正确。 13．小麦品种中高秆(A)对矮秆(a)为显性、抗病(B)对易感病(b)为显性，两对相对性状独立遗传。某生 物兴趣小组利用基因型为 AaBb 的小麦来培育能够稳定遗传的矮秆抗病小麦新品种，培育方法如图所示，下 列相关叙述中正确的是( ) A．该生物兴趣小组培育小麦新品种的原理为单倍体育种 B．图中②过程常采用花药离体培养的方法 C．配子未分化，图中②过程不需要经过脱分化过程 D．④过程得到的是四倍体植株为纯合子 【答案】 B 【解析】 题中生物兴趣小组依据的育种原理为染色体变异，A 错误；②表示将花药进行离体培养， 得到单倍体植株，B 正确；配子高度分化，经脱分化、再分化形成单倍体植株，C 错误；④过程得到的四倍 体植株中仍含有等位基因，应为杂合子，D 错误。 14.(2019·大连期中)除草剂敏感型的大豆经辐射获得抗性突变体，且敏感基因与抗性基因是一对等位基 因。下列叙述正确的是( ) A.突变体若为 1 条染色体的片段缺失所致，则该抗性基因一定为隐性基因 B.突变体若为 1 对同源染色体相同位置的片段缺失所致，则再经诱变可恢复为敏感型 C.突变体若为基因突变所致，则再经诱变不可能恢复为敏感型 D.抗性基因若为敏感基因中的单个碱基对替换所致，则该抗性基因一定不能编码肽链 【答案】 A 【解析】 突变体若为 1 条染色体的片段缺失所致，则除草剂敏感型大豆为杂合体。它缺失的一定是 显性敏感基因，体内依旧存在的是隐性抗性基因，A 正确；突变体若为 1 对同源染色体相同位置的片段缺 失所致，而染色体缺失引发的变异是不可逆的，不能恢复原状，B 错误；因为基因突变具有不定向性，所以 再经诱变可能由抗除草剂型恢复为敏感型，C 错误；敏感基因中的单个碱基对替换将发生基因突变，可能使 编码的肽链翻译提前终止或延长，不一定不能编码肽链，D 错误。 15．以下有关变异的叙述，正确的是( ) A．用普通二倍体西瓜培育出四倍体西瓜，再用普通二倍体西瓜给四倍体西瓜授粉，则四倍体植株上会 结出三倍体无籽西瓜 B．基因重组所产生的新基因型不一定会表达为新的表现型 C．基因重组导致杂合子 Aa 自交后代出现性状分离，产生新的基因 D．花药离体培养过程中，基因重组、基因突变和染色体变异均有可能发生 【答案】 B 【解析】 用普通二倍体西瓜培育出四倍体西瓜，再用普通二倍体西瓜给四倍体西瓜授粉，由于正常 授粉，因此该四倍体植株上会结出三倍体有籽西瓜，A 错误；由于性状的显隐性关系，基因重组所产生的 新基因型不一定会表达为新的表现型，B 正确；基因分离导致杂合子 Aa 自交后代出现性状分离，且该过程 并没有产生新的基因，C 错误；花药离体培养过程中，基因突变和染色体变异均有可能发生，但不会发生基 因重组，D 错误。