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知识点9
生物的变异及育种
1.(2017·天津高考·T4)基因型为AaBbDd的二倍体生物,其体内某精原细胞减数分裂时同源染色体变化示意图如下。叙述正确的是()
A.三对等位基因的分离均发生在次级精母细胞中
B.该细胞能产生AbD、ABD、abd、aBd四种精子
C.B(b)与D(d)间发生重组,遵循基因自由组合定律
D.非姐妹染色单体发生交换导致了染色体结构变异
【解析】选B。等位基因(A、a,D、d)的分离发生在减数第一次分裂后期,此时细胞称为初级精母细胞;等位基因(B、b)的分离发生在减数第一次分裂后期、减数第二次分裂后期,细胞分别为初级精母细胞、次级精母细胞,A项错误。该细胞发生了交叉互换,可以产生AbD、ABD、abd、aBd四种精子,B项正确。由于B(b)与D(d)位于同一对染色体上,不能自由组合,不遵循基因自由组合定律,C项错误;同源染色体的非姐妹染色单体间发生交叉互换属于基因重组,不属于染色体结构变异,D项错误。
2.(2017·江苏高考·T27)研究人员在柑橘中发现一棵具有明显早熟特性的变异株,决定以此为基础培育早熟柑橘新品种。请回答下列问题:
(1)要判断该变异株的育种价值,首先要确定它的 物质是否发生了变化。
(2)在选择育种方法时,需要判断该变异株的变异类型。如果变异株是个别基因的突变体,则可采用育种方法①,使早熟基因逐渐 ,培育成新品种1。为了加快这一进程,还可以采集变异株的 进行处理,获得高度纯合的后代,选育成新品种2,这种方法称为 育种。
(3)如果该早熟植株属于染色体组变异株,可以推测该变异株减数分裂中染色体有多种联会方式,由此造成不规则的 ,产生染色体数目不等、生活力很低的 ,因而得不到足量的种子。即使得到少量后代,早熟性状也很难稳定遗传。这种情况下,可考虑选择育种方法③,其不足之处是需要不断制备 ,成本较高。
(4)新品种1与新品种3均具有早熟性状,但其他性状有差异,这是因为新品种1选育过程中基因发生了多次 ,产生的多种基因型中只有一部分在选育过程中保留下来。
【解析】(1)生物的变异包括可遗传的变异和不可遗传的变异,区别在于遗传物质是否改变,只有遗传物质改变引起的可遗传的变异才具有育种价值。(2)育种方法①是杂交育种,可以将基因突变产生的变异株进行连续多代自交,使早熟基因逐渐纯合,进而培育成新品种1。由于单倍体育种能明显缩短育种年限,所以也可以采集变异株的花药进行花药离体培养,获得单倍体幼苗,然后用秋水仙素处理后获得高度纯合的后代。
(3)如果该早熟植株属于染色体组变异株,可以推测该变异株在减数分裂过程中染色体有多种联会方式,由此造成不规则的染色体分离,产生染色体数目不等、生活力很低的配子,影响受精卵的形成,因而得不到足量的种子。育种方法③是植物组织培养,在这种育种方法中需要不断通过植物组织培养方法获得组培苗用于选育。(4)育种方法①是杂交育种,其原理是基因重组,所以在新品种1选育过程中基因发生了多次重组,产生的多种基因型中只有一部分在选育过程中保留下来。
答案:(1)遗传(2)纯合 花药 单倍体(3)染色体分离 配子 组培苗(4)重组
【知识总结】准确选取育种方案
(1)依据目标选方案:
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
基因工程及植物细胞工程(植物体细胞杂交)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
(2)关注“三最”定方向:
①最简便——侧重于技术操作,杂交育种操作最简便。
②最快——侧重于育种时间,单倍体育种所需时间明显缩短。
③最准确——侧重于目标精准度,基因工程技术可“定向”改变生物性状。
3.(2017·北京高考·T30)玉米(2n=20)是我国栽培面积最大的作物,近年来常用的一种单倍体育种技术使玉米新品种选育更加高效。
(1)单倍体玉米体细胞的染色体数为 ,因此在 分裂过程中染色体无法联会,导致配子中无完整的。
(2)研究者发现一种玉米突变体(S),用S的花粉给普通玉米授粉,会结出一定比例的单倍体籽粒(胚是单倍体;胚乳与二倍体籽粒胚乳相同,是含有一整套精子染色体的三倍体。见图1)
①根据亲本中某基因的差异,通过PCR扩增以确定单倍体胚的来源,结果见图2。
从图2结果可以推测单倍体的胚是由 发育而来。
②玉米籽粒颜色由A、a与R、r两对独立遗传的基因控制,A、R同时存在时籽粒为紫色,缺少A或R时籽粒为白色。紫粒玉米与白粒玉米杂交,结出的籽粒中紫∶白=3∶5,出现性状分离的原因是。推测白粒亲本的基因型是。
③将玉米籽粒颜色作为标记性状,用于筛选S与普通玉米杂交后代中的单倍体,过程如下
P ♀普通玉米 × ♂突变体S
(白粒,aarr)↓(紫粒,AARR)
F1
二倍体籽粒,单倍体籽粒
请根据F1籽粒颜色区分单倍体和二倍体籽粒并写出与表型相应的基因型。
(3)现有高产抗病白粒玉米纯合子(G)、抗旱抗倒伏白粒玉米纯合子(H),欲培育出高产抗病抗旱抗倒伏的品种。结合(2)③中的育种材料与方法,育种流程应为:;将得到的单倍体进行染色体加倍以获得纯合子;选出具有优良性状的个体。
【解析】(1)单倍体玉米是由配子发育形成的,故染色体数目与正常体细胞相比减半,存在10条染色体。单倍体植株只存在1个染色体组,因此在减数分裂过程中无法正常联会,染色体分离异常,导致配子中没有一套完整的染色体组。
(2)①由电泳图分析知,F1单倍体胚的基因和普通玉米(母本)相同,与突变体S(父本)不同,可以推测单倍体胚是由普通玉米的卵细胞发育而来的。
②性状分离的原因是减数第一次分裂后期,等位基因随同源染色体分离,非等位基因随非同源染色体自由组合。基因型A_R_为紫色籽粒,其他基因型为白色籽粒,结出的籽粒中紫∶白=3∶5,可以分解为3/8=3/4×1/2,由此可推出一个亲本的基因型为AaRr,另一个亲本的基因型为aaRr或Aarr,即白粒亲本的基因型为Aarr或aaRr。
③单倍体籽粒的胚是由母本卵细胞发育而来,所以基因型为ar,颜色为白色;二倍体籽粒的胚是由受精卵发育而来,所以基因型为AaRr,颜色为紫色。
(3)根据题意可知,实验目的是培育高产抗病抗旱抗倒伏的品种。已有高产抗病白粒玉米纯合子G和抗旱抗倒伏白粒玉米纯合子H,根据杂交育种的特点,先使G和H杂交得到F1杂合子,根据(2)③可知,用突变体S花粉给普通玉米授粉,子代中白色籽粒为单倍体,所以用F1作为母本,和突变体S(紫粒,AARR)杂交,F2中白色籽粒即为单倍体籽粒,使用秋水仙素或者低温处理,使染色体加倍得到白色具有优良性状的纯合子植株。
答案:(1)10 减数 染色体组(2)①普通玉米母本卵细胞
②亲本为紫色杂合子,等位基因随同源染色体分离,非等位基因随非同源染色体自由组合进入不同配子中 Aarr或aaRr
③二倍体籽粒紫色AaRr、单倍体籽粒白色ar
(3)G和H杂交,产生的F1作为母本,突变体S作为父本,继续杂交,选F2中的单倍体白色籽粒
【方法规律】“两步法”解答变异和育种题目
(1)根据题干分析变异的类型和来源。
(2)根据育种要求选择合适的育种方法:在进行育种时一般都需要先获得杂合子,再根据需要对杂合子进行自交或测交或单倍体育种,但最后都需要进行筛选。
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