【步步高】2022届高考生物一轮考能专项突破7变异原理在育种中的应用

重点题型研析7——变异原理在育种中的应用典例剖析　水稻(2n＝24，自然状态下为纯合子)是一种重要的粮食作物，如图是与之有关的一些遗传育种途径。请回答下列问题：(1)A→B过程中，用60Co来处理___________________________________________，更易得到突变体。(2)为培育矮秆抗病(ddRR)的新品种，应以基因型为________________________的植株作亲本，F2矮秆抗病类型中能稳定遗传的个体的比例是__________________，为提高该类型的纯合度可进行__________________和筛选，直至不再发生性状分离。(3)若要在较短时间内获得上述新品种水稻，可利用图中____________(用字母和箭头表示)途径所用的方法，其中的G途径是指__________________________。(4)科学工作者若要通过C、D途径获取抗虫水稻，则转移基因后可通过________________技术检测目的基因是否插入到了转基因生物染色体的DNA上。经鉴定发现，2个相同的抗虫基因分别插入到了一对同源染色体中两条染色体的不同位置上，则其与非转基因水稻杂交后代中抗虫植株所占比例为________________。解析　(1)基因突变最容易发生在细胞分裂间期(DNA复制时)，因此应该选择分裂旺盛的材料来进行诱变处理。(2)选择亲本时要注意：一要包含所需优良基因，二要避免把“目标品系”选作亲本。ddrr×DDRR→DdRr→D_R_∶D_rr∶ddR_∶ddrr＝9∶3∶3∶1，注意“矮秆抗病类型”有ddRR(1/16)、ddRr(2/16)两种类型，其中纯合子占该类型的1/3；连续自交是生产实践中提高纯合度的一种有效方法。(3)单倍体育种如图中E→F→G途径所示，其最大的优点就是能明显缩短育种年限，具体过程包含两个主要环节：一是花药离体培养获得单倍体，二是人工诱导染色体加倍获得纯合个体。(4)若一对同源染色体的两条染色体上都有转移的目的基因，则可将其视为“AA”类纯合子，而非转基因水稻可理解为“aa”类个体，两者杂交产生的后代均为Aa，一定抗虫。答案　(1)萌发的种子或幼苗　(2)ddrr和DDRR　1/3　连续自交　(3)E→F→G　人工诱导染色体加倍　(4)DNA分子杂交　100%技法点拨　1．选亲本要求：亲本的表现型不能出现要培育品种的表现型例：培育绿色圆粒豌豆，亲本(纯合子)只能选黄圆×绿皱；若要培育黄圆品种，则亲本(纯合子)只能选黄皱×绿圆。2．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。3．动植物育种的区别-7-\n4．育种方法——按要求和题目中给定的信息设计，如要求最简捷的方法——杂交育种；产生新基因的方法——诱变育种；能明显缩短育种年限的方法——单倍体育种(但要注意若选择隐性性状或不完全显性的性状应考虑既简单又快速的杂交育种；还应考虑基因工程——定向改造或组织培养、克隆——无性繁殖不改变亲代的性状等)。5．育种年限的要求及计算(1)对植物要获得植株则比获得种子多一年。(2)对跨年度的植物如小麦则比不跨年度的植株豌豆要多一年。跟踪训练　中国是世界上最大的茄子生产国。为培育优良品种，育种工作者应用了多种育种方法。请回答下列相关问题：(1)茄子晚开花(A)对早开花(a)为显性，果实颜色有深紫色(BB)、淡紫色(Bb)与白色(bb)之分，两对基因自由组合。为培育早开花深紫色果实的茄子，选择基因型为AABB与aabb的植株为亲本进行杂交，F1自交得到的F2中有____种表现型，其中早开花深紫色果实的植株所占比例为______。(2)青枯病是茄子的主要病害，抗青枯病(T)对易感青枯病(t)为显性，基因T、t与控制开花期的基因A、a自由组合。若采用二倍体早开花易感青枯病茄子(aatt)与四倍体晚开花抗青枯病茄子(AAAATTTT)为育种材料，运用杂交和花药离体培养的方法，培育纯合的二倍体早开花抗青枯病茄子，则主要步骤为：①第一步：_____________________________________________________________。②第二步：以基因型为____________的茄子作亲本进行杂交，得到F1(AaTt)。③第三步：______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(用遗传图解或文字简要描述)。答案　(1)6　1/16　(2)①种植四倍体晚开花抗青枯病茄子(AAAATTTT)，取其花药离体培养，获得基因型为AATT的子代(用图解方式作答亦可)　②aatt与AATT　③F1自交得F2，从F2中选出表现型为早开花抗青枯病茄子，并连续自交，直至不发生性状分离，即获得纯合二倍体早开花抗青枯病茄子(aaTT)(或种植F1，取其花药离体培养，并在幼苗期用秋水仙素处理，获得纯合二倍体，从中选出表现型为早开花抗青枯病茄子)-7-\n解析　(1)茄子果实的颜色是由一对等位基因控制的，却有3种表现型，其中基因型BB和Bb分别控制两种不同的颜色，基因型为AABB与aabb的植株杂交，F1的基因型为AaBb。根据自由组合定律，F1自交得到的F2中，表现型有2×3＝6(种)，其中早开花深紫色果实的植株(aaBB)所占比例为1/4×1/4＝1/16。(2)由题意可知，本次育种的目标是培育纯合的二倍体早开花抗青枯病茄子(aaTT)，现有的材料是二倍体(aatt)和四倍体(AAAATTTT)，运用的育种方法是杂交和花药离体培养。据此并结合试题已给的实验步骤，可先将四倍体材料(AAAATTTT)进行花药离体培养以获得基因型为AATT的植株，然后让该植株(AATT)与题干所给植株(aatt)杂交，这样将所需基因“a”与“T”集中于同一个个体(AaTt)中，继而采取连续自交、逐代淘汰的方法或花药离体培养、秋水仙素处理单倍体幼苗诱导染色体加倍的方法，即可选育到所需的纯合的二倍体早开花抗青枯病茄子(aaTT)。实验技能突破7——调查类实验技能归纳　人类遗传病调查的基本程序及其分类(1)基本程序：根据调查目的(是患病概率，还是遗传方式)→确定被调查的遗传病→设计记录表格→进行分组调查→汇总结果，统计分析。(2)因为调查目的不同，分为遗传病患病概率调查和遗传病遗传方式调查两类，二者的主要差别是调查对象不同。调查患病概率时，应做到随机取样，因此，调查的对象是一定范围内的所有人，而不仅仅是调查患病家系；调查遗传方式时，应在患病家系中进行，并进行系谱图的绘制与分析，不能随机取样。典例剖析　某遗传病研究所对一个地区的人类遗传病进行调查，发现有一种遗传病表现出明显的家族倾向，且往往是代代相传，如图为该研究所绘制的此病在这个地区10000人中的发病情况图。请分析回答：(1)控制该病的基因最可能位于________染色体上，主要理由是_________________。(2)对某男患者的家族进行分析，发现他的祖父母、父亲和一位姑姑都患病，另一姑姑正常；患病的姑姑生了一个患病的女儿，其他家族成员正常。①请绘出相关遗传系谱图，并标出该男患者父母的基因型(该致病基因用A或a表示)。②该男患者与其姑姑的患病女儿的基因型相同的概率是________________。③该男患者经手术治疗后表现正常，与表现型正常的女性婚配，你认为其后代是否会患该病？为什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。④据调查，该男患者与其妻子均色觉正常，妻子的弟弟是色盲(XbY)，则他们生育完全正常孩子的可能性是________，妻子卵细胞的基因型是____________。-7-\n(3)通过__________________________等手段，对遗传病进行监测和预防，在一定程度上能够有效地预防遗传病的产生和发展。解析　(1)由题干相关信息，结合男女比例可知，该病为常染色体遗传，原因是该病男女患者比例基本相同，无性别差异。(2)①根据相关信息绘制系谱图时，应注意世代、性别、性状表现及其个体关系。②由于该病是常染色体显性遗传病，再结合绘制的系谱图可知该男患者与其姑姑的患病女儿的基因型应完全相同。③尽管该男患者经手术治疗后表现正常，但并没有改变其遗传物质的组成，因此，其后代仍有患病的可能。④由于该男患者妻子的弟弟是色盲，故其妻子可能是色盲基因的携带者，基因型及其概率为1/2aaXBXB、1/2aaXBXb，他们生育的孩子患所调查遗传病的概率为1/2，患色盲的概率为1/8，因此，所生孩子完全正常的概率为(1/2)×(7/8)＝7/16。(3)为了防止遗传病的发生，可通过遗传咨询和产前诊断进行监测和预防。答案　(1)常　男女患者比例基本相同　(2)①如图②100%　③有可能，因为手术治疗不会改变基因型(或致病基因仍然存在)　④7/16　aXB或aXb　(3)遗传咨询和产前诊断即时巩固1．为了解一些常见遗传病的发病情况，我们可以进行人群中某种遗传病的调查活动，下面是调查活动的相关知识，请做补充。(1)活动原理：人类遗传病是由于____________改变而引起的人类疾病；可以通过____________和____________的方式了解遗传病的发病情况。(2)实施调查过程：划分调查小组→确定调查课题→实施调查→____________→写出调查报告。(3)注意事项：最好选取群体中发病率较________(高、低)的________(单、多)基因遗传病，如____________。答案　(1)遗传物质　社会调查　家系调查　(2)统计分析(3)高　单　红绿色盲(合理即可)解析　本题综合考查了对人类遗传病的认识和调查人类遗传病的细节知识。掌握教材中关于此活动的相关介绍和关于人类遗传病的基础知识是解答本题的关键。2．某学校生物兴趣小组开展了“调查人群中的遗传病”的实践活动，以下调查方法或结论不太合理的是(　　)A．调查时，最好选取群体中发病率相对较高的多基因遗传病，如原发性高血压、冠心病等B．应分多个小组、对多个家庭进行调查，以获得足够大的群体调查数据C．为了更加科学、准确地调查某遗传病在人群中的发病率，应特别注意随机取样D．若调查结果是男女患者比例相近，且发病率较高，则可能是常染色体上的显性遗传病答案　A-7-\n解析　调查人类遗传病时应选择发病率较高的单基因遗传病；为保证足够大的群体，应分组调查后再汇总，使数据更科学、更准确；调查某遗传病的发病率时，应在群体中随机取样；对于某人类遗传病，若男女患者比例相近，则该病可能与性别无关，若发病率较高则很可能是显性遗传病。热点专项聚焦7——用图解法巧解遗传学习题运用图解法解答遗传学习题，能够简明地提取有效信息，形象地再造习题情境和剖析跟习题相关的生物学过程，从而发现解决问题的切入点，从而达到能够迅速地解答疑难问题，能更有效地培养发现问题和解决问题的能力。1．用字母和文字勾画例1　基因型是AaBb(非等位基因之间只考虑自由组合)的一个卵原细胞经减数分裂后，产生了一个基因型为Ab的卵细胞和三个极体，这三个极体的基因组成是(　　)A．AB、aB、abB．AB、aB、aBC．aB、aB、aBD．Ab、aB、aB解析　解答此类问题的关键是搞清楚如下图所示的减数分裂过程中的基因复制与分配情况(AA、bb表示一对相同基因位于一条染色体的两条染色单体上)。答案　D2．用线条或几何图形勾画例2　在氮源为14N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14N－DNA(对照)；在氮源为15N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15N－DNA(亲代)。将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上，再连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ)，用某种离心方法分离得到的结果如图1所示。请分析：(1)由实验结果可推测第一代(Ⅰ)细菌的DNA分子中一条链是____________，另一条链是____________。(2)将第一代(Ⅰ)细菌转移到含15N的培养基上繁殖一代，将得到细菌的DNA用同样方法分离，请参照图1将DNA分子可能出现在试管中的位置在图2中标出。-7-\n解析　根据DNA半保留复制的特点，用实线表示含15N的DNA链、用虚线表示含14N的DNA链，绘制如图所示的DNA复制的相关过程，即可轻松获得答案。答案　(1)含15N的母链　含14N的子链　(2)如图3．图解法提取关键信息例3　香豌豆中，等位基因A与a、B与b位于两对同源染色体上，当A、B两个基因都存在时，花色为红色，一株红花香豌豆与基因型为Aabb的植株杂交，子代中约有3/8的个体开红花，若让此植株自花受粉，则后代中非红花植株占多少？解析　(1)先绘制如图的遗传图解提取关键信息。(2)借助图解分析不难发现，推导亲代红花豌豆的基因型是解决问题的关键。推导基因型一般依据表现型和亲子代中是否有隐性类型进行，此题没有明确指出亲子代中有无隐性类型，也没有做出相应判断的直接依据。所以，子代红花豌豆所占的比例为3/8，是确定亲代基因型的重要条件。(3)3/8的比例说明形成子代的受精方式至少有8种：受精方式的种类数＝雌配子种类数×雄配子种类数。Aabb的亲代只能形成2种配子，另一亲代(红花)至少应能形成4种配子，按照自由组合定律，该亲代的基因型为AaBb。(4)基因型为AaBb红花豌豆自交，子代中[A__B__]、[A__bb]、[aaB__]和[aabb]之比为9∶3∶3∶1，非红花类型所占比例为：(3＋3＋1)/(9＋3＋3＋1)＝7/16。答案　7/164．图解展示推导过程例4　一个初级精母细胞在减数分裂的第一次分裂时，有一对同源染色体不发生分离，所形成的次级精母细胞减数分裂的第二次分裂正常。另一个初级精母细胞减数分裂的第一次分裂正常，减数分裂的第二次分裂时，在两个次级精母细胞中，有一个次级精母细胞的一条染色体的姐妹染色单体没有分开。以上两个初级精母细胞可产生染色体数目不正常的配子。上述两个初级精母细胞减数分裂的最终结果应该是(　　)A．两者产生的配子全部都不正常B．两者都只产生一半不正常的配子C．前者产生一半不正常的配子，后者产生的配子都不正常-7-\nD．前者产生全部不正常的配子，后者产生一半不正常的配子解析　用线条代表染色体绘制图解再造试题情境(如图)，展示试题所述生物学现象的过程。答案　D例5　基因型为Rr的红花豌豆连续自交10代，F10中纯合红花类型占多少？解析　绘制如图所示的遗传图解，即可发现以下规律：每一代中的杂合红花类型Rr都占上一代杂合红花类型Rr自交后代的1/2。答案　F10中纯合红花类型占(1－1/210)/2。例6　某家庭父亲正常，母亲色盲，生了一个性染色体组成为XXY的色觉正常的儿子，产生这种染色体变异的原因可能是：_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析　解答本题的首要环节是所生儿子多出的一条X染色体是来自母方还是来自父方，通过遗传图解就能比较轻松地解决这一环节，进而就能发现关键的问题——父亲产生了XBY的异常精子。作如图所示的遗传图解，按图中序号分析，不难发现该色觉正常儿子的XB染色体来自父亲，而正常情况下父亲的X染色体只遗传给女儿，这说明父亲形成了XBY的异常精子。答案　由于减数第一次分裂时，同源染色体X与Y没有相互分离，父亲形成了XBY的异常精子，该精子参与受精形成的异常受精卵发育形成了这种染色体变异个体。-7-