必修2同步精练精析：杂交育种与诱变育种

第1节 杂交育种与诱变育种
【典例导悟】
【典例1】已知有两株玉米甲（aabb）与乙（aabb）分别发生了基因突变，甲植株为Aabb，乙植株为aaBb，已知A、B基因控制着优良性状，回答下列问题：
（1）若想获得优良性状纯合个体可采用杂交育种方法吗？（写出思路即可）
（2）若为了达到培育（AaBb）杂交种的目的，设计育种方案。（写出思路即可）
【思路点拨】本题主要考查常规育种的原理及特点，应从以下几个方面入手分析：
【自主解答】（1）杂交育种可产生新的基因型，实现的是基因重组，由于亲本中分别含有A、B基因，所以通过杂交后可使两个优良性状的基因组合到一个个体上，通过自交使之纯合。
（2）要想持续得到杂交种子，得有相应的纯合亲本做为保留种，若想较快得到纯合的保留种则用单倍体育种的方法。
【互动探究】题目中（1）与（2）所用育种方法相比各自有哪些缺点？
提示：题目（1）中培养纯合子所需时间长，（2）中培育杂交种则需年年制种，且技术复杂，成本高。
【典例2】（2009·深圳高一检测）如图示某种农作物品种①和②培育出⑥的几种方法，有关说法错误的是
A.经过Ⅲ培育形成④常用的方法是花药离体培养
B.过程Ⅵ常用一定浓度的秋水仙素处理④的幼苗
C.由品种①直接形成⑤的过程必须经过基因突变
D.由品种①和②培育能稳定遗传的品种⑥的最快途径是Ⅰ→Ⅴ
【规范解答】选D。本题主要考查各种育种方法的原理及优点，分析如下：
其中杂交育种操作比单倍体育种要简单，但相比之下要费时。
【学业达标训练】
1.2009年春晚，我国航天科研工作者手捧“太空花”展现于国人面前。下列相关叙述不正确的是( )
A.培育“太空花”的原理是基因突变
B.从飞船上带回的实验植物并非都长成如愿的美丽“太空花”
C.“太空花”是地球上原本不存在的物种
D.“太空花”的出现丰富了自然界的基因种类
【解析】选C。“太空花”的出现是由于控制该性状的基因发生了突变，产生了新的基因，从而丰富了自然界中基因的种类，而并未产生新物种，只是个别性状的改变，由于基因突变具有低频性、不定向性，所以实验植物并未都长成如愿的“太空花”。
2.（2010·三明高一检测）下列各项措施中，能够产生新基因的是( )
A.高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦杂交
B.用秋水仙素处理二倍体西瓜得到四倍体
C.用花药离体培养小麦植株
D.用X射线处理获得青霉素高产菌株
【解析】选D。基因突变能产生新的基因，用X射线处理后获得青霉素高产菌株的原理是基因突变，而选项A的原理为基因重组，选项B、C的原理为染色体变异。
3.与杂交育种、单倍体育种等育种方法相比，尽管人工诱变育种具有很大的盲目性，但是该育种方法的独特之处是（ ）
A.可以将不同品种的优良性状集中到一个品种上
B.按照人类的意愿定向改造生物
C.改变基因结构，创造前所未有的性状类型
D.能够明显缩短育种年限，后代性状稳定快
【解析】选C。诱变育种的原理为基因突变，具有不定向性，所以具盲目性，与其他几种育种方法相比其独特之处就是能够产生新的基因，从而创造出前所未有的性状类型。
4.育种专家用高秆抗锈病水稻与矮秆不抗锈病水稻杂交，培育出了矮秆抗锈病水稻，这种水稻出现的原因是( )
A.基因突变 B.基因重组
C.染色体变异 D.环境条件的改变
【解析】选B。使位于不同亲本的优良性状通过交配集中到同一个体上的方法即为杂交，是把原有基因重新组合的过程。
5.杂交育种中，杂交后代的性状一旦出现就能稳定遗传的是( )
A.优良性状 B.隐性性状 C.显性性状 D.相对性状
【解析】选B。纯合子的性状是稳定遗传的，而显性性状的个体不一定是纯合子，隐性性状的个体一定是纯合子，所以一旦出现即可稳定遗传。
6.杂交玉米的种植面积越来越广，农民需要每年购买玉米杂交种。不能自留种子来年再种的原因是( )
A.自留种子发芽率低
B.杂交种都具有杂种优势
C.自留种子容易患病虫害
D.杂交种的有性繁殖后代会发生性状分离
【解析】选D。玉米杂交种为杂合子，杂合子自交后代会发生性状分离，如果留种会造成减产。
7.诱变育种与杂交育种的不同之处表现为( )
①能大幅度改变某些性状 ②能形成新基因
③能形成新基因型 ④一般对个体生存有利
A.①② B.①③ C.②③ D.②④
【解析】选A。基因突变是诱变育种的原理，它可产生新基因，即产生了新基因型，能大幅度改变生物性状，但它是多害少利的，杂交育种的原理是基因重组，它也会产生新基因型。
8.在红粒高秆的麦田里，偶然发现一株白粒矮秆优质小麦，欲在两三年内能获得大量的白粒矮秆麦种，通常用的育种方法是( )
A.自交育种 B.诱变育种
C.人工嫁接 D.单倍体育种
【解析】选A。由于不确定突变出来的白粒矮秆个体是显性突变还是隐性突变，也就不能确定此个体是纯合子还是杂合子，只能进行自交，使之纯化。
9.如图①～④列举了四种作物的育种方法，请回答相应问题：
（1）上述育种方法中，属于诱变育种的是_____（填序号），其形成的原理是________。
（2）在第②种方法中，若只考虑F1中分别位于n对同源染色体上的n对等位基因，则利用其花药离体培育成的幼苗的基因型，在理论上应有_______种类型。
（3）第③种方法中使用秋水仙素的作用是促使染色体加倍，其作用机理是_________________。
（4）①代表的育种方法是_________________。
【解析】（1）诱变育种的原理是基因突变，基因突变会受外因（如宇宙射线和失重等）的影响，它是不定向的，所以要经过人工选择。
（2）第②种方法为单倍体育种，F1中的n对等位基因，在减数分裂过程中会形成2n种配子，所以培育成幼苗的种类也为2n。
（3）秋水仙素在细胞分裂前期时会抑制纺锤体的形成，进而使细胞不分裂，染色体数目加倍。
（4）①是常规的杂交育种，通过杂交使优良性状集中到同一个体上，通过自交使之纯合。
答案：（1）④ 基因突变 （2）2n
（3）抑制纺锤体的形成[来源:21世纪教育网
（4）杂交育种
【素能综合检测】21世纪教育网
一、选择题（本题包括7小题，每小题3分，共21分）
1.对下列有关育种方法原理的解释，正确的是( )
A.培育无子西瓜利用了单倍体育种的原理
B.杂交育种利用了染色体数目变异的原理
C.培养青霉素高产菌株过程中利用了基因突变的原理21世纪教育网
D.“多利”羊的诞生利用了诱变育种的原理
【解析】选C。三倍体无子西瓜的育种原理为染色体数目变异，杂交育种的原理为基因重组，青霉素高产菌株的产生利用了基因突变的原理，“多利”羊的诞生利用了动物细胞核的全能性。
2.（2010·盐城高一检测）已知水稻的抗病（R）对感病（r）为显性，有芒（B）对无芒（b)为显性。现有抗病有芒和感病无芒两个品种，要想选育出抗病无芒的新品种，从理论上分析，不可行的育种方法为( )
A.杂交育种
B.单倍体育种21世纪教育网
C.诱变育种
D.多倍体育种
【解析】选D。亲本基因型为R_B_、rrbb，获得基因型为RRbb的新品种可用杂交育种（即图①）、单倍体育种（即图②）、诱变育种（即图③），用多倍体育种只能增加染色体数目，而不能实现基因的重新组合。
3.杂交育种是植物育种的常规方法，其选育新品种的一般方法是（ ）
A.根据杂种优势原理，从子一代中即可选出
B.从子三代中选出，因为子三代才出现纯合子
C.既可从子二代中选出，也可从子三代中选出
D.只能从子四代中选出能稳定遗传的新品种
【解析】选C。根据所需，若新品种为隐性纯合子，则在F2中即可找到，若新品种为显性个体，在F2中即可出现该性状的个体，但不一定为纯合子，经隔离选育后在F3中才能确定是否为纯合子。
4.如图，甲、乙表示水稻两个品种，A、a和B、b分别表示位于两对同源染色体上的两对等位基因，①～⑦表示培育水稻新品种的过程，则下列说法错误的是( )
A.①→②过程操作简单，但培育周期长21世纪教育网
B.过程⑥表示的是AaBB自交获得aaBB，但这不是惟一的途径
C.③→④过程与⑦过程育种原理相同
D.⑤过程表示的途径与⑥过程是相同的
【解析】选D。过程①②表示杂交育种，⑥过程可以是 AaBB的自交选育，也可以是单倍体育种，而⑤过程中得到AaBB，可以由AaBb自交选育获得，而不能用单倍体育种，因为单倍体育种获得的二倍体均为纯合子。③→④与⑦都是利用了染色体数目的变化。
5.有一种塑料在乳酸菌的作用下能迅速分解为无毒物质，可以降解，不至于对环境造成严重的“白色污染”。培育专门“吃”这种塑料的细菌能手的方法是( )
A.杂交育种 B.单倍体育种
C.诱变育种 D.多倍体育种
【解析】选C。能分解这种塑料的乳酸菌应含有相应的酶，控制合成该酶的基因是从无到有的，应属于基因突变。
6.（2010·淄博高一检测）现有A、B、C三个番茄品种，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，三对基因分别位于三对同源染色体上。若要利用上述品种培育获得aabbdd植株至少需要几年( )
A.2年 B.3年 C.4年 D.5年
【解析】选B。过程为：
7.下列关于育种的叙述中，错误的是（多选）（ ）
A.用物理因素诱变处理可提高突变率
B.诱变育种和杂交育种均可形成新的基因
C.三倍体植物不能由受精卵发育而来
D.诱变获得的突变体多数表现出优良性状
【解析】选B、C、D。杂交育种只是原有基因的重新组合，不会形成新的基因；四倍体和二倍体杂交，产生的受精卵发育成的个体为三倍体；诱变育种一般多害少利。
二、非选择题（本题包括2小题，共29分）
8.（12分）（2009·广东高考）为了快速培育抗某种除草剂的水稻，育种工作者综合应用了多种育种方法，过程如下。请回答问题。
（1）从对该种除草剂敏感的二倍体水稻植株上取花药离体培养，诱导成_____幼苗。
（2）用γ射线照射上述幼苗，目的是________；然后用该除草剂喷洒其幼叶，结果大部分叶片变黄，仅有个别幼叶的小片组织保持绿色，表明这部分组织具有___________。
（3）取该部分绿色组织再进行组织培养，诱导植株再生后，用秋水仙素处理幼苗，使染色体______________，获得纯合_____
_____，移栽到大田后，在苗期喷洒该除草剂鉴定其抗性。
（4）对抗性的遗传基础做进一步研究，可以选用抗性植株与______________杂交，如果__________，表明抗性是隐性性状。F1自交，若F2的性状分离比为15（敏感）∶1（抗性），初步推测___________。
【解析】本题考查单倍体育种、诱变育种等知识，同时考查多倍体育种的方法和遗传规律的应用。花药离体培养是单倍体育种的基本手段，射线、激光有诱发突变的能力，而且体细胞突变必须经过无性繁殖才能保留该突变性状，所以需要经过组织培养，为了获得可育的植株，需用秋水仙素使染色体加倍，加倍获得的是纯合子。通过与敏感型植株杂交，子一代表现出来的性状是显性性状，子二代出现性状分离，分离比若是15∶1，不符合分离定律，可以用自由组合定律来解释，只有两对基因都隐性时才表现为抗性。所以初步推测该抗性植株中两个基因发生了突变。21世纪教育网
答案：（1）单倍体21世纪教育网
（2）诱发基因突变 抗该除草剂的能力
（3）加倍 二倍体
（4）（纯合）敏感型植株 F1都是敏感型 该抗性植株中有两个基因发生了突变
［实验·探究］
9.（17分）太空中的空间环境可为生物的变异提供条件，如利用飞船搭载了蚕卵、鸡蛋、猪精液、农作物种子、植物种苗等，进行有关空间生命的科学研究。
（1）在挑选航天员时，航天员的遗传特征不容忽视。研究表明，有些人由于遗传方面的原因对宇宙辐射特别敏感，一旦受到辐射就容易出现严重的反应，甚至产生___________导致癌症。如图为对宇宙辐射特别敏感病的遗传系谱图（假定对宇宙辐射特别敏感病由单基因控制），其中Ⅳ15已被有关部门初步确定为我国航天员人选，尽管其综合条件优越，但航天医学工程问题专家却谨慎地表示不乐观，原因是Ⅳ15________,故还需进一步做基因检测。21世纪教育网
(2)“神舟七号”所搭载的上述物种可用于基因结构改变的研究，猪精液可以吗？为什么？
_____________________________________。
（3）飞船搭载的种子应当选用刚萌发的而非休眠的种子，原因是_________________________________________。
（4）马铃薯常用的品种是杂合子，农业生产常用块茎繁殖。如果选马铃薯种子也搭乘飞船经太空返回后得到了淀粉少而不抗病（Aabb）和淀粉多且抗病（aaBb）的品种，要选育出淀粉少、抗病(AaBb）的马铃薯新品种，试设计育种方案。（写出思路过程即可）
【解析】（1）癌症是基因突变的结果,由于Ⅲ9和Ⅲ10不患病而Ⅳ16为患者则此遗传病为隐性遗传病，Ⅱ8患病，而Ⅲ14正常，故该遗传病不可能为伴X隐性遗传病，应为常染色体隐性遗传病，所以Ⅳ15可能为致病基因的携带者。
（2）（3）基因突变最易发生在DNA复制时，此时DNA解旋后结构不稳定易使碱基对发生变化。而DNA复制发生在细胞分裂周期的间期。
（4）杂交育种有两种类型，其中一种为获得杂合子，需年年制种，在获得符合要求的个体之前必须得到分别是有一种优良性状的两种纯合子留种。
答案：（1）基因突变 有2/3的可能性携带对宇宙射线敏感病致病基因
（2）不可以。因为精子是经减数分裂产生的，不再分裂，不适于基因结构改变的研究
（3）刚萌发的种子细胞分裂旺盛，在间期DNA复制时基因易发生突变
（4） 马铃薯
【精品题库】
1.水稻的糯性、无子西瓜、黄圆豌豆×绿皱豌豆→绿圆豌豆，这些新品种中变异的来源依次是( )
A.环境改变、染色体变异、基因突变
B.染色体变异、基因突变、基因重组
C.基因突变、环境改变、基因重组
D.基因突变、染色体变异、基因重组
【解析】选D。水稻的糯性来源于基因突变；无子西瓜的培育利用的原理是染色体变异；黄圆豌豆×绿皱豌豆→绿圆豌豆，利用的原理是基因重组。
2.下列有关育种的叙述正确的是( )
A.单倍体育种的原理是染色体结构的变异
B.人工诱变可培育出合成人生长激素的大肠杆菌
C.种子长成植株过程中会出现基因重组
D.青霉素高产菌株的育成原理为基因突变
【解析】选D。单倍体育种过程中用花药离体培养成的植株染色体数目为正常植株的一半，应为染色体数目变异。人工诱变产生新的基因，但不会产生另一个物种的基因。种子长成植株的过程为有丝分裂，不存在基因重组，青霉素高产菌株的育成利用了基因突变的原理。
3.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21世纪教育网
【解析】选D。太空育种的原理为基因突变，基因突变具有低频性、不定向性和多害性。基因突变只是改变了部分性状，不会产生新物种。
4.改良缺乏某种抗病性的水稻品种，不宜采用的方法是( )
A.诱变育种 B.单倍体育种
C.基因工程育种 D.杂交育种
【解析】选B。改良缺乏某种抗病性的水稻品种，采用诱变育种、基因工程育种、杂交育种均可能获得抗病基因；单倍体育种不能获得抗病基因，因此该方法不宜采用。
5.西瓜味甜汁多，营养丰富。现有能稳定遗传的红瓤（R）、小子（e）西瓜品种甲和黄瓤（r）、大子（E）西瓜品种乙，两对基因的遗传遵循自由组合定律。已知西瓜的染色体数目2n=22，请根据下面提供的西瓜育种流程图回答有关问题：
（1）取品种甲某个体的种子经①处理后，再让其自花传粉，结果后代出现红瓤大子西瓜，其原因是___________。
（2）图中②过程所用的试剂是________，③过程产生的种子萌发后，取这种幼苗的茎尖制成装片放在显微镜下进行观察，细胞中应该含有_____________条染色体。21世纪教育网
（3）某生物科研小组通过⑤途径获得大量F1的种子，他们准备利用这些种子来培育能稳定遗传的红瓤大子西瓜品种。请你帮助他们设计实验步骤，选出需要的品种。
【解析】（1）由于甲株的基因组成为RRee，为红瓤小子西瓜，经射线处理后发生基因突变，则e→E，表现出大子的性状。
（2）使染色体数目加倍的试剂为秋水仙素，形成的三倍体中含有三个染色体组，共有33条染色体。
（3）⑤过程为杂交使不同性状集中到同一个体上，可以使用自交的方法使之纯合，也可使用单倍体育种的方法使之纯合。
答案：（1）射线处理造成控制小子的基因（e）发生突变
（2）秋水仙素 33
（3）①播种F1的种子，获得F1植株，让F1植株进行自花传粉，选择红瓤大子西瓜结的种子；
②播种选出的种子，进行自花传粉；选择后代全是红瓤大子西瓜植株的种子。（采用单倍体育种方式，表达合理也可）