核心考點二變異原理在育種中的應用1.誘變育種原理2.單倍體育種與雜交育種的關系3.多倍體育種的原理分析4.準確選取育種方案育種目標育種方案集中雙親優良性狀雜交育種明顯縮短育種年限單倍體育種對原品系實施“定向”改變基因工程育種讓原品系產生新性狀(無中生有)誘變育種使原品系營養器官“增大”或“加強”多倍體育種突破生殖隔離，實現遠緣雜交植物體細胞雜交真題感悟常考題型育種的方法、原理和實驗設計典例1(2023·湖北卷)栽培稻甲產量高、品質好，但每年只能收獲一次。野生稻乙種植一次可連續收獲多年，但產量低。中國科學家利用栽培稻甲和野生稻乙雜交，培育出兼具兩者優點的品系丙，為全球作物育種提供了中國智慧。下列敘述錯誤的是(A)A．該成果體現了生物多樣性的間接價值B．利用體細胞雜交技術也可培育出品系丙C．該育種技術為全球農業發展提供了新思路D．品系丙的成功培育提示我們要注重野生種質資源的保護【解析】生物多樣性的直接價值體現在食用、藥用、文學藝術創作等，間接價值體現在調節生態系統的功能上，培育新品系不屬于間接價值，A錯誤；植物體細胞雜交使遠緣雜交不親和的植物有可能實現遺傳物質重組，創造和培養植物新品種乃至新物種，尤其在多基因控制農藝性狀的改良上具有較大優勢，因此可以利用該方法培育品系丙，B正確；該育種技術把栽培稻和野生稻雜交，為全球農業發展提供了新思路，C正確；品系丙的成功培育需要依靠野生稻的參與，提示我們要注重野生種質資源的保護，D正確。故選A。典例2(2023·浙江6月卷)浙江浦江縣上山村發現了距今1萬年的稻作遺址，證明我國先民在1萬年前就開始了野生稻馴化。經過長期馴化和改良，現代稻產量不斷提高。尤其是袁隆平院士團隊培育成的超級雜交稻品種，創造水稻高產新紀錄，為我國糧食安全作出杰出貢獻。下列敘述正確的是(D)A．自然選擇在水稻馴化過程中起主導作用B．現代稻的基因庫與野生稻的基因庫完全相同C．馴化形成的現代稻保留了野生稻的各種性狀D．超級雜交稻品種的培育主要利用基因重組原理【解析】自然選擇通常選擇出的是適應環境條件的類型，而人工選擇選擇的通常是對人類有利的類型，故人工選擇在水稻馴化過程中起主導作用，A錯誤；基因庫是指一個種群所有基因的總和，經過長期馴化和改良，現代稻產量不斷提高，則可推測現代稻與野生稻的基因庫不完全相同，B錯誤；馴化形成的現代稻保留了野生稻的優良性狀，而一些不利性狀在選擇中被淘汰，C錯誤；超級雜交稻品種的培育借助于雜交育種，該過程的原理主要是基因重組，D正確。故選D。典例3(2021·北京卷)研究者擬通過有性雜交的方法將簇毛麥(2n＝14)的優良性狀導入普通小麥(2n＝42)中。用簇毛麥花粉給數以千計的小麥小花授粉，10天后只發現兩個雜種幼胚，將其離體培養，產生愈傷組織，進而獲得含28條染色體的大量雜種植株。以下表述錯誤的是(C)A．簇毛麥與小麥之間存在生殖隔離B．培養過程中幼胚細胞經過脫分化和再分化C．雜種植株減數分裂時染色體能正常聯會D．雜種植株的染色體加倍后能產生可育植株【解析】簇毛麥與普通小麥屬于兩個物種，故二者之間存在生殖隔離，A正確；幼胚細胞經過脫分化形成愈傷組織，愈傷組織經過再分化形成胚狀體或叢芽，從而得到完整植株，B正確；雜種植株細胞內由于沒有同源染色體，故減數分裂時染色體無法正常聯會，C錯誤；雜種植株的染色體加倍后能獲得可育植株，D正確。故選C。典例4(2022·江蘇卷)玉米是我國重要的糧食作物。玉米通常是雌雄同株異花植物(頂端長雄花序，葉腋長雌花序)，但也有的是雌雄異株植物。玉米的性別受兩對獨立遺傳的等位基因控制，雌花花序由顯性基因B控制，雄花花序由顯性基因T控制，基因型bbtt個體為雌株。現有甲(雌雄同株)、乙(雌株)、丙(雌株)、丁(雄株)4種純合體玉米植株。回答下列問題。(1)若以甲為母本、丁為父本進行雜交育種，需進行人工傳粉，具體做法是_對母本甲的雌花花序進行套袋，待雌蕊成熟時，采集丁的成熟花粉，撒在甲的雌蕊柱頭上，再套上紙袋__。(2)乙和丁雜交，F1全部表現為雌雄同株；F1自交，F2中雌株所占比例為_1/4__，F2中雄株的基因型是_bbTT、bbTt__；在F2的雌株中，與丙基因型相同的植株所占比例是_1/4__。(3)已知玉米籽粒的糯和非糯是由1對等位基因控制的相對性狀。為了確定這對相對性狀的顯隱性，某研究人員將糯玉米純合體與非糯玉米純合體(兩種玉米均為雌雄同株)間行種植進行實驗，果穗成熟后依據果穗上籽粒的性狀，可判斷糯與非糯的顯隱性。若糯是顯性，則實驗結果是_糯性植株上全為糯性籽粒，非糯植株上既有糯性籽粒又有非糯籽粒__；若非糯是顯性，則實驗結果是_非糯性植株上只有非糯籽粒，糯性植株上既有糯性籽粒又有非糯籽粒__。【解析】(1)雜交育種的原理是基因重組，若甲為母本，丁為父本雜交，因為甲為雌雄同株異花植物，所以在花粉未成熟時需對甲植株雌花花序套袋處理，等丁的花粉成熟后再通過人工授粉把丁的花粉授以甲的雌蕊柱頭后，再套袋。(2)根據題干信息“乙和丁雜交，F1全部表現為雌雄同株”，可知乙基因型為BBtt，丁的基因型為bbTT，F1基因型為BbTt，F1自交F2基因型及比例為9B_T_(雌雄同株)∶3B_tt(雌株)∶3bbT_(雄株)∶1bbtt(雌株)，故F2中雌株所占比例為1/4，雄株的基因型為bbTT、bbTt，雌株中與丙基因型相同的比例為1/4。(3)假設糯和非糯這對相對性狀受A/a基因控制，因為兩種玉米均為雌雄同株植物，間行種植時，既有自交又有雜交。若糯性為顯性，基因型為AA，非糯基因型為aa，則糯性植株無論自交還是雜交，糯性植株上全為糯性籽粒，非糯植株雜交子代為糯性籽粒，自交子代為非糯籽粒，所以非糯植株上既有糯性籽粒又有非糯籽粒。同理，非糯為顯性時，非糯性植株上只有非糯籽粒，糯性植株上既有糯性籽粒又有非糯籽粒。典例5(2022·廣東卷)《詩經》以“蠶月條桑”描繪了古人種桑養蠶的勞動畫面，《天工開物》中“今寒家有將早雄配晚雌者，幻出嘉種”，表明我國勞動人民早已擁有利用雜交手段培育蠶種的智慧，現代生物技術應用于蠶桑的遺傳育種，更為這歷史悠久的產業增添了新的活力。回答下列問題：(1)自然條件下蠶采食桑葉時，桑葉會合成蛋白酶抑制劑以抵御蠶的采食，蠶則分泌更多的蛋白酶以拮抗抑制劑的作用。桑與蠶相互作用并不斷演化的過程稱為_協同進化(共同進化)__。(2)家蠶的虎斑對非虎斑、黃繭對白繭、敏感對抗軟化病為顯性，三對性狀均受常染色體上的單基因控制且獨立遺傳。現有上述三對基因均雜合的親本雜交，F1中虎斑、白繭、抗軟化病的家蠶比例是_3/64__；若上述雜交親本有8對，每只雌蠶平均產卵400枚，理論上可獲得_50__只虎斑、白繭、抗軟化病的純合家蠶，用于留種。(3)研究小組了解到：①雄蠶產絲量高于雌蠶；②家蠶的性別決定為ZW型；③卵殼的黑色(B)和白色(b)由常染色體上的一對基因控制；④黑殼卵經射線照射后攜帶B基因的染色體片段可轉移到其他染色體上且能正常表達。為達到基于卵殼顏色實現持續分離雌雄，滿足大規模生產對雄蠶需求的目的，該小組設計了一個誘變育種的方案。下圖為方案實施流程及得到的部分結果。Ⅲ組所得黑殼卵雄蠶為雜合子(基因型為ZBZb)，與白殼卵雌蠶雜交，后代的黑殼卵和白殼卵中均既有雌性又有雄性，無法通過卵殼顏色區分性別。統計多組實驗結果后，發現大多數組別家蠶的性別比例與Ⅰ組相近，有兩組(Ⅱ、Ⅲ)的性別比例非常特殊。綜合以上信息進行分析：①Ⅰ組所得雌蠶的B基因位于_常__染色體上。②將Ⅱ組所得雌蠶與白殼卵雄蠶(bb)雜交，子代中雌蠶的基因型是_bbZWB__(如存在基因缺失，亦用b表示)。這種雜交模式可持續應用于生產實踐中，其優勢是可在卵期通過卵殼顏色篩選即可達到分離雌雄的目的。③盡管Ⅲ組所得黑殼卵全部發育成雄蠶，但其后代仍無法實現持續分離雌雄，不能滿足生產需求，請簡要說明理由_Ⅲ組所得黑殼卵雄蠶為雜合子，與白殼卵雌蠶雜交，后代的黑殼卵和白殼卵中均既有雌性又有雄性，無法通過卵殼顏色區分性別__。【解析】(1)不同物種之間、生物與無機環境之間在相互影響中不斷進化和發展，這就是協同進化。(2)由題意可知，三對性狀均受常染色體上的單基因控制且獨立遺傳，即符合自由組合定律，將三對基因均雜合的親本雜交，可先將三對基因分別按照分離定律計算，再將結果相乘，即F1各對性狀中，虎斑個體占3/4，白繭個體占1/4，抗軟化病個體占1/4，相乘后F1中虎斑、白繭、抗軟化病的家蠶比例是3/4×1/4×1/4＝3/64。若上述雜交親本有8對，每只雌蠶平均產卵400枚，總產卵數為8×400＝3200枚，其中虎斑、白繭、抗軟化病的純合家蠶占1/4×1/4×1/4＝1/64，即3200×1/64＝50只。(3)黑殼卵經射線照射后，攜帶B基因的染色體片段轉移到其他染色體上，轉移情況可分為三種，即攜帶B基因的染色體片段可轉移到常染色體上、轉移到Z染色體上或轉移到W染色體上。將誘變孵化后挑選的雌蠶作為親本與雄蠶(bb)雜交，統計子代的黑殼卵孵化后雌雄家蠶的數目。Ⅰ組黑殼卵家蠶中雌雄比例接近1∶1，說明該性狀與性別無關，即攜帶B基因的染色體片段轉移到了常染色體上；Ⅱ組黑殼卵家蠶全為雌性，說明攜帶B基因的染色體片段轉移到了W染色體上；Ⅲ組黑殼卵家蠶全為雄性，說明攜帶B基因的染色體片段轉移到了Z染色體上。①由以上分析可知，Ⅰ組攜帶B基因的染色體片段轉移到了常染色體上，即所得雌蠶的B基因位于常染色體上。②由以上分析可知，Ⅱ組攜帶B基因的染色體片段轉移到了W染色體上，親本雌蠶的基因型為ZWB，與白殼卵雄蠶bb雜交，子代雌蠶的基因型為bbZWB(黑殼卵)，雄蠶的基因型為bbZZ(白殼卵)，可以通過卵殼顏色區分子代性別。將子代黑殼卵雌蠶繼續雜交，后代類型保持不變，故這種雜交模式可持續應用于生產實踐中。③Ⅲ組黑殼卵家蠶全為雄性，說明攜帶B基因的染色體片段轉移到了Z染色體上，親本雌蠶的基因型為ZBWb，與白卵殼雄蠶ZbZb雜交，子代雌蠶的基因型為ZbWb(白殼卵)，雄蠶的基因型為ZBZb(黑殼卵)。再將黑殼卵雄蠶(ZBZb)與白殼卵雌蠶(ZbWb)雜交，子代為ZBZb、ZbZb、ZBWb、ZbWb，其后代的黑殼卵和白殼卵中均既有雌性又有雄性，無法通過卵殼顏色區分性別，故不能滿足生產需求。歸納提升：有關變異與育種的易錯易混點(1)育種原理和育種方法分辨不清，出現答非所問的情況。原理是育種的理論依據，如多倍體育種和單倍體育種的原理都是染色體變異。(2)單倍體育種和花藥離體培養相混淆。花藥離體培養是單倍體育種的一個步驟，只能獲得單倍體，而單倍體育種最終要獲得正常個體。(3)不同的育種方法獲得的新品種的性狀能否遺傳的問題。凡是依據基因突變、基因重組和染色體變異原理獲得的新品種的性狀都是可遺傳的，如通過多倍體育種獲得的無子西瓜的“無子”性狀屬于可遺傳的變異，而通過涂抹生長素獲得的無子番茄的“無子”性狀是不可遺傳的變異。典例6(2020·天津卷)小麥的面筋強度是影響面制品質量的重要因素之一，如制作優質面包需強筋面粉，制作優質餅干需弱筋面粉等。小麥有三對等位基因(A/a，B1/B2，D1/D2)分別位于三對同源染色體上，控制合成不同類型的高分子量麥谷蛋白(HMW)，從而影響面筋強度。科研人員以兩種純合小麥品種為親本雜交得F1，F1自交得F2，以期選育不同面筋強度的小麥品種。相關信息見下表。基因基因的表達產物(HMW)親本F1育種目標小偃6號安農91168強筋小麥弱筋小麥A甲＋＋＋＋－B1乙－＋＋－＋B2丙＋－＋＋－D1丁＋－＋－＋D2戊－＋＋＋－注：“＋”表示有相應表達產物；“－”表示無相應表達產物據表回答：(1)三對基因的表達產物對小麥面筋強度的影響體現了基因可通過控制_蛋白質的結構__來控制生物體的性狀。(2)在F1植株上所結的F2種子中，符合強筋小麥育種目標的種子所占比例為_1/16__，符合弱筋小麥育種目標的種子所占比例為_0__。(3)為獲得純合弱筋小麥品種，可選擇F2中只含_甲、乙、丁__產物的種子，采用_誘變、基因工程、將其與不含甲產物的小麥品種進行雜交__等育種手段，選育符合弱筋小麥育種目標的純合品種。【解析】(1)由題意“控制合成不同類型的高分子量麥谷蛋白，從而影響面筋強度”可知，三對基因的表達產物對小麥面筋強度的影響體現了基因可通過控制蛋白質的結構直接控制生物體的性狀。(2)由題意分析可知，親本小偃6號基因型為AAB2B2D1D1，安農91168的基因型為AAB1B1D2D