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第23讲 从杂交育种到基因工程
课时强化训练
测控导航表练透基础
知识点
题号
1 .杂交育种及诱变育种的原理、过程及应用
4,9, 12
2.基因工程的原理及应用
6
3.生物变异在育种中的应用
5, 10, 13
4.综合考查
1,2, 3, 7,8, 11, 14
1. 生产上常用的育种方法有杂交育种、单倍体育种、诱变育种、多倍 体育种、基因工程育种，以下对这五种育种方法的描述，正确的选项是(D )
A. 都在细胞水平进行操作都不可能产生定向的可遗传变异
B. 都不能通过产生新基因从而产生新性状涉及的原理有基因突变、基因重组和染色体变异
解析:杂交育种、单倍体育种、诱变育种、多倍体育种、基因工程育 种的原理分别是基因重组、染色体变异、基因突变、染色体变异、基 因重组，都属于可遗传变异;杂交育种、诱变育种、基因工程育种都属 于分子水平的操作,多倍体育种和单倍体育种是在细胞水平的操作； 只有诱变育种会产生新基因。
2. 以下育种方法中，能在短时间内获得新物种的是(D )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,硕为单果型。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)可先让原始材料二倍体黄色块根、复果型(rrYyMm)植株自交, 从后代中选出白色块根、单果型二倍体植株，并收获其种子(甲)；播种 种子甲，长出的幼苗用秋水仙素处理后得到白色块根、单果型四倍体 植株,并收获其种子(乙)，同时播种甲、乙种子，植株长大后，相互杂交, 即可得到白色块根、单果型的三倍体种子o (2)因为要得到白色块根、 单果型的三倍体种子，可推知原始材料二倍体红色块根、复果型的植 株的基因型必须为Rr_yMm,这样自交后代才会出现白色块根、单果 型二倍体植株。但原始材料为二倍体红色块根、复果型的植株基因型 有多种，比方R可能会纯合，这样自交后代均会表现为红色块根。
答案：⑴步骤:①二倍体植株(rrYyMm)自交得F】;②从R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 的幼苗用秋水仙素处理得白色块根、单果型四倍体植株，并收获其种 子(乙)：④播种甲、乙两种种子，植株长大后杂交，即可得到白色块根、 单果型三倍体种子。
(2)不一定，因为表现型为红色块根、复果型的二倍体植株有多种基因 型，但只有基因型为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，进而获得白色块根、单果型的三倍体种子。
创新应用
13. (2020 •山西长治一模)番茄为一年生草本植物，因果实营养丰富 深受人们喜爱。番茄的紫茎(A)对绿茎(a)为显性，正常果形(B)对多棱 果(b)为显性，缺刻叶(C)对马铃薯叶(c)为显性，三对基因独立遗传。 现有基因型分别为AABBcc、AAbbCC、aaBBCC三个番茄品种甲、乙、 丙。请回答以下问题。
(1) 利用甲、乙、丙三个品种通过杂交培育绿茎多棱果马铃薯叶的植株丁的过程为o
此过程至少需要年。
(2) 在种植过程中，研究人员发现了一棵具有明显特性的变异株。要进一步判断该变异株的育种价值，首先要确定它是否属于变异。
假设该变异株具有育种价值,要获得可以稳定遗传的植株，可根据变异 类型及生产需要选择不同的育种方法。
』收获同T 自交 I 选育I新品神a|~h有种方法①|使枷处函番茄幼苗I 选育卜行有种方藏
组织嗣T番茄幼苗I 选育I新品种cT育种方法③如果变异株是个别基因的突变体,那么可采用育种方法①，使突变基因 逐渐培育成新品种A;但假设是显性突变，那么该方法的缺点
是。
为了规避该缺点,可以采用育种方法②，其中处理1采用的核心手段 是。假设要在较短时间内获得大量具有该变异的幼苗，可采用育种方法③，该育种方法的基本原理是O
解析：(1)根据题意，能培育出绿茎多棱果马铃薯叶的植株的培育过程 为甲(AABBcc)与乙(AAbbCC)杂交得到 F, (AABbCc), R (AABbCc)与丙 (aaBBCC)杂交,得到的F?基因型为AaB_C_, F2自交，收获种子，播种 种子得到F*选出表现型为绿茎多棱果马铃薯叶植株。以上培育过程 中甲与乙杂交需1年,R与丙杂交需1年,F?自交需一年，收获的种子 从播种到长出所需植株需一年,因此至少需要4年。
(2)要判断变异株的育种价值,首先要确定它是否属于可遗传变异。如 果变异株是基因突变所致，那么可采用育种方法①即杂交育种，杂交后 不断自交，使突变基因逐渐纯合,培育成新品种A,但假设是显性突变，那么 不断自交获得纯合个体所需的时间太长,故该方法的缺点是获得新品 种所需的时间(或周期)长。假设要明显缩短育种年限，可采用单倍体育 种的方法即育种方法②，其中处理1采用的核心手段是花药离体培养 (培育单倍体植株)和秋水仙素处理(使染色体数目加倍),最终得到纯 合个体，育种方法③即通过植物组织培养快速繁殖，原理是植物细胞 的全能性。
答案：(1)甲与乙杂交得到杂交一代，杂交一代与丙杂交，得到杂交二 代,杂交二代自交，收获种子，播种种子选出表现型为绿茎多棱果马铃 薯叶植株4 (2)可遗传 纯合 获得新品种所需的时间(或周期) 长花药离体培养和秋水仙素处理植物细胞的全能性基因工程育种B.杂交育种
C.单倍体育种 D.多倍体育种解析:多倍体育种可以培育出新的物种，基因工程育种、杂交育种和单 倍体育种只能得到新品种。
3. （2021 •重庆新高考适应性考试）以下关于作物育种的相关表达，正 确的是（A ）杂交育种的目的是组合优良性状
A. 人工诱导多倍体可导致基因重组诱变育种的优点是容易获得优良性状
B. 基因工程育种的优势是能诱导产生新基因解析:杂交育种是通过基因重组将不同个体的优良性状整合到一个个 体中；人工诱导多倍体的原理是染色体变异,不会导致基因重组;诱变 育种的原理是基因突变，由于基因突变的低频性及不定向性，很难获 得所需的优良性状，通常需要处理大量的实验材料;基因工程育种的 原理是基因重组，不能诱导产生新基因。
4. （2021 •湖南新高考适应性考试）育种与农作物和家禽家畜品种改 良密切相关。以下表达正确的选项是（A ）利用野生资源是杂交育种的重要手段
A. 杂交亲本间遗传差异越小,杂种优势越大与单倍体育种相比，杂交育种周期显著缩短
B. 诱变育种所依据的主要遗传学原理是基因的定向突变 解析:杂交亲本间遗传差异越大，杂种优势越大;与杂交育种相比，单 倍体育种能明显缩短育种年限;诱变育种依据的原理是基因突变，但 基因突变是不定向的。
5. 利用基因型为Aa的二倍体植株培育三倍体幼苗，其途径如下图, 以下表达正确的选项是（C ）理二砒谁株）会倾四制灌株）-津地空三做幼苗途径
小所（二倍体植株耳依雄的在顶
Mf/V（花药）旦购倍体幼苗）三倍体幼苗途建二
A. ①过程需用秋水仙素处理,并在有丝分裂后期发挥作用②过程称为单倍体育种,能明显缩短育种年限
B. 途径一和途径二的三倍体幼苗基因型不完全相同两条途径依据的生物学原理分别是基因重组和染色体变异
解析:据图分析，①过程为利用秋水仙素处理获得多倍体的过程，秋水 仙素作用的时期是有丝分裂前期;②过程为花药离体培养，是单倍体 育种的过程之一;途径一和途径二的三倍体幼苗基因型不完全相同， 前者基因型可能为AAA、AAa、Aaa或aaa,后者的基因型可能为AAa 或Aaa;两条途径依据的生物学原理都是染色体变异。
6. 以下技术手段不能实现目的的是（D ）DNA分子杂交技术可以用来比拟不同种生物DNA分子的差异
A. 诱变育种可以提高突变率，在较短时间内获得更多的优良变异类型基因工程可以按照人的意愿定向地改造生物的遗传性状
B. 基因治疗可通过取代或修补病人细胞中有缺陷的基因来治疗各种 遗传病解析:DNA分子杂交技术可以通过碱基互补配对的情况来比拟不同种 生物DNA分子的差异;诱变育种可以提高突变率，通过对不定向变异 的选择，在较短时间内获得更多的优良变异类型;基因工程可以按照 人的意愿定向地改造生物的遗传性状，实现不同物种间的基因重组； 基因治疗可通过将正常的基因导入病人细胞中来治疗单基因遗传病， 目前还不能修补病人细胞中有缺陷的基因。
7. （2020 •湖南长沙模拟）目前市场上食用的香蕉均来自三倍体香蕉 植株，如下图为某三倍体香蕉的培育过程。以下表达组合正确的一 组是（B ）野生芭蕉理有子香蕉4«尚 杂交
一 1无于眷蕙3e
|野生芭蕉冗卜1
①“无子香蕉”培育过程的原理主要是基因重组 ②图中染色体加倍 的原因是有丝分裂前期纺锤体的形成受阻 ③野生芭蕉和四倍体有 子香蕉虽能杂交，但它们仍然存在生殖隔离 ④假设图中无子香蕉3n 的基因型为Aaa,那么有子香蕉4n的基因型可能为AAaa⑤该过程所发 生的变异是生物进化的原材料之一 ⑥该育种方法的优点是明显缩 短育种年限①②③④⑤⑥B.②③④⑤
C.①④⑤ D.④⑥解析:该“无子香蕉”培育的方法为多倍体育种，其原理是染色体变异,
① 错误；图中染色体加倍的原因是有丝分裂前期纺锤体的形成受阻，正确;野生芭蕉和四倍体有子香蕉虽能杂交,但它们的后代为三倍 体，不育，所以仍然存在生殖隔离，③正确;假设图中无子香蕉3n的基因 型为Aaa,那么有子香蕉4n的基因型可能为AAaa,④正确；该过程所发生 的变异是染色体变异，是生物进化的原材料之一，⑤正确;该“无子香 蕉”培育的方法为多倍体育种，而明显缩短育种年限是单倍体育种的 优点，⑥错误。
训练素能
8. （2020 •湖南四校联考）以下有关几种常见育种方法的表达错误的 是（C ）杂交育种中一般从凡开始选种，因为从&开始发生性状别离
A. 在多倍体育种中一般用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗在单倍体育种中一般先筛选R花粉类型,再分别进行花药离体培养, 获得单倍体
B. 在诱变育种中，最初获得的显性优良性状个体一般是杂合子解析：由于杂交育种要从&才发生性状别离，开始出现所需要的表现 型,所以从F?开始选种;在多倍体育种中，一般用秋水仙素处理萌发的 种子或幼苗;在单倍体育种中，先对Fi的花粉进行离体培养，再经秋水 仙素处理，长成植株后再进行筛选;在诱变育种中，最初获得的显性优 良性状个体一般是杂合子。
9. （2020 •山东潍坊模拟）玉米非糯性基因（B）对糯性基因（b）是显性， 如图为玉米培育的示意图。染色体片段缺失不影响减数分裂过程，但 染色体缺失的花粉不育，而雌配子可育。以下表达不正确的选项是（D ）
.让F冲非犒性.
植株随机传妨匕
甲属于诱变育种得到的染色体结构变异个体
A. 甲与正常糯性玉米进行正反交，子代表现型及比例不同R非糯性玉米中，含有异常染色体的个体占2/3
B. 在&非糯性玉米的叶肉细胞中，异常染色体的数目最多为2条 解析:射线引起的染色体片段缺失属于染色体结构变异；当甲作为母 本时，产生两种类型的配子，当作为父本时产生一种类型的配子，因此 子代的表现型及比例不同;R非糯性玉米中有1/3BB、2/3Bb,其中 1/3BB、l/3Bb中含有异常染色体，因此含有异常染色体的个体占2/3; 叶肉细胞为成熟细胞，不再发生DNA复制，染色体缺失的花粉不育，因 此不会产生含有2条异常染色体的叶肉细胞。
10. （2020 •浙江杭州模拟）某二倍体植物的基因A （控制红花）对基因 a（控制白花）为完全显性。现将基因型为Aa的幼苗甲用秋水仙素处理, 使其成为植株乙;再将植株乙产生的配子离体培养成幼苗丙后，用秋 水仙素处理使其成为植株丁。以下有关表达正确的选项是（B ）由甲培育乙的过程和乙培育丁的过程均为多倍体育种
A. 假设将植株乙单独种植，那么后代中白花植株占1/36幼苗丙含有两个染色体组，是可育的二倍体
B. 最终获得的植株丁有3种可能的基因型，且一定为纯合子 解析:用秋水仙素处理使二倍体幼苗甲成为四倍体乙的过程是多倍体 育种,将乙的配子离体培养成幼苗丙后再用秋水仙素处理产生丁的过 程是单倍体育种;植株乙(AAaa)能产生AA、Aa、aa三种配子，比例为 1 ： 4 ： 1,产生aa配子的概率为1/6,所以后代中白花植株(aaaa)占 1/36;幼苗丙含有两个染色体组，是可育的，但其是由配子形成的单倍 体;植株乙产生的配子经离体培养再用秋水仙素处理后，最终获得的 植株丁基因型为AAAA或aaaa或AAaa,其中AAaa仍含有等位基因，故 丁可能为杂合子。
11. (2020 •河北邯郸质检)某一年生植物开两性花，其花非常小，杂交 育种时去雄困难。其花粉可育与不育由细胞核基因A/a(A、a基因仅 在花粉中表达)和线粒体基因(N、S,每一植株只具有其中一种基因) 共同控制，花粉不育的机理如下图(P蛋白的存在是S基因表达的必 要条件)oaM因一P蛋白
s基因—►花粉不育(不只受精能力)
注:基因型可用“线粒体基因(核基因型)”的形式表示，如植株N(aa)、 花粉N(a)以下说法正确的选项是(B )
A. 上述基因的遗传遵循自由组合定律现有植株N(aa)、S(aa)、S(AA) > N(AA),假设要培育出植株S(Aa), 母本最好选用S(aa)
B. 植株S(Aa)能产生两种类型的可育花粉D.植株S(Aa)自交，后代的基因型及比例是S(AA) : S(Aa) : S(aa)=1 ：
2 : 1解析：由题意可知,a基因表达出P蛋白，可促进线粒体基因S表达出S 蛋白，存在S蛋白使花粉不育，即花粉S(a)不育。孟德尔遗传规律适 用于核基因，不适用细胞质基因，上述基因中只有A、a遵循基因别离 定律;通过分析可知，假设要培育出植株S (Aa),选用的母本的线粒体基 因一定是S,由于杂交时去雄困难，所以母本最好选择花粉不育的 S(aa);植株S (Aa)产生S(A)和S (a)两种类型的花粉，其中S (a)不育; 植株S(Aa)自交，花粉只有S(A) 一种可育，卵细胞S(A) : S(a)=1 ： 1, 因此后代的基因型及比例是S(AA) : S(Aa)=l : lo
12. (2020 •河南新乡联考)2019年国审新入库117个玉米优质品种, 为“中国粮的奇迹”又添新篇。正常玉米是一种雌雄同株异花(如图 所示)的一年生植物，花粉靠风力传播，玉米植株叶片紧凑型对叶片平 展型为显性性状(以下简称紧凑型和平展型，相关基因用D和d表示)o 某校生物兴趣小组进行了相关的课外探究活动。回答以下问题。

(1)尽管己知D基因是由d基因突变而来，但兴趣小组同学认为仅此还
无法比拟基因D和d中碱基对的多少,原因是o （2）实验室现有大量平展型玉米种子和少量纯种紧凑型玉米种子，指 导老师要求兴趣小组同学设计一个简单的育种方案:在一个种植季节 既保存下紧凑型纯种，又得到紧凑型杂合子，并在收获时能轻松分开 两种不同类型的玉米种子。兴趣小组的同学己在同一块实验田中采用 间行种植的方法得到了紧凑型和平展型的两种纯种玉米幼苗,请你为 他们补充完善后续传粉和种子收获阶段的培育方案（注:实验田附近 无其他外来花粉干扰、各种条件适宜）。
解析：（1）基因突变的种类包含基因中碱基对的增添、缺失和替换，所 以尽管D基因是由d基因突变而来，但无法比拟基因D和d中碱 基对的多少。
（2）兴趣小组的同学己在同一块实验田中采用间行种植的方法得到了 紧凑型和平展型的两种纯种玉米幼苗。具体方案为：
传粉:花粉成熟前，去除所有叶片平展型植株（基因型为dd）的雄蕊，让 实验田中的玉米植株自然传粉。
收获:待种子成熟后，单独收获紧凑型植株（基因型为DD）上的种子即 为所需紧凑型纯种,单独收获所有平展型植株上的种子即为所需紧凑 型杂合子。
答案：（1）基因突变的种类包含基因中碱基对的增添、缺失和替换（2）传粉:花粉成熟前，去除所有叶片平展型植株的雄蕊，让实验田中 的玉米植株自然传粉。
收获:待种子成熟后，单独收获紧凑型植株上的种子即为所需紧凑型 纯种，单独收获所有平展型植株上的种子即为所需紧凑型杂合子。