专题36 归类例析育种实验设计问题-高一生物下学期知识点梳理与测试(人教版必修2)

归类例析育种实验设计问题
育种实验设计问题已成为近几年来高考试题中的一个热点内容，这类试题常以农作物育种成果为背景，综合考查育种原理、育种方法选取、育种流程等知识。

本文试就这类问题的母题做分类例析，并总结出解题技巧。

一、诱变育种实验
【母题1】野生青霉菌分泌青霉素很少，产量只有20单位/mL，要求通过诱变育种的方法，培育出高产的青霉菌菌株，请你设计一个合理的育种程序。

答案：实验步骤：
（1）对野生的青霉菌多次进行X射线、紫外线照射以及综合处理，使之产生基因突变，并进行分离培养。

（2）从中筛选出符合要求的高产青霉菌菌株。

【技巧点拨】
（1）育种流程：萌发的种子或幼苗→经射线辐射或诱变剂处理→进行种植或培养获得多种变异植株→通过人工选择，从而获得新品种。

（2）育种特点：优点是能提高变异频率，加速育种过程，可大幅度改良某些性状，变异范围广；缺点是有利变异少，需大量处理材料，诱变的方向和性质不能控制，改良数量性状效果较差。

二、杂交育种实验
【母题2】现有甲、乙两个水稻品种，甲为高秆抗病（AABB），乙为矮秆不抗病（aabb），要求通过杂交育种的方法，培育出矮秆抗病（aaBB）的新品种，请你设计一个合理的育种程序。

答案：实验步骤：
（1）将甲、乙两个水稻品种的植株杂交，得F1的种子。

（2）种植F1，让其自交，得F2的种子。

（3）种植F2，用病原体感染的方法从中筛选出矮秆抗病（aaB_）植株，并对其不断进行自交和选育，最后得到能够稳定遗传的矮秆抗病（aaBB）类型。

【技巧点拨】
（1）育种流程：杂交→自交→选优（隐性性状育种到此结束）→连续自交，直至稳定遗传（显性性状育种）。

（2）育种特点：优点是能根据人的预见把位于两个生物体上的优良性状集于一身；缺点是时间长，需及时发现优良性状。

三、单倍体育种实验
【母题3】现有甲、乙两个水稻品种，甲为高秆抗病（AABB），乙为矮秆不抗病（aabb），要求在较短的时间内，培育出矮秆抗病（aaBB）的新品种，请你设计一个合理的育种程序答案：实验步骤：
（1）将甲、乙两个水稻品种的植株杂交，得F1的种子（AaBb）。

（2）种植F1，取其花粉离体培养成单倍体幼苗，经秋水仙素处理，发育成正常植株（3）用病原体感染的方法从中筛选出矮秆抗病植株，让其自交结实得F2（aaBB）。

（4）种植F2，发育成新的植株。

【技巧点拨】
（1）育种流程：不同性状的双亲杂交→F1花药离体培养→单倍体幼苗→秋水仙素处理→优选出符合要求的可育植株。

（2）育种特点：优点是明显缩短育种年限，加速育种进程；缺点技术较复杂，需与杂交育种结合，多限于植物。

四、多倍体育种实验
【母题4】四倍体番茄所含的维生素C比二倍体大约多了一倍，现有一番茄品种（2n），要求通过多倍体育种方法，获得四倍体番茄，请你设计一个合理的育种程序。

答案：实验步骤：
（1）把二倍体番茄种子种下去长成幼苗，经秋水仙素处理，发育成四倍体植株，自交结实，得四倍体番茄种子。

（2）把四倍体番茄种子种下去发育成四倍体番茄植株。

【技巧点拨】
（1）育种流程：正常幼苗或萌发种子→通过秋水仙素处理→获得多倍体植株→人工选择，筛选出新品种。

（2）育种特点：优点是可培育出自然界中没有的新品种，且培育出的植物器官大，产量高，营养丰富；缺点是只适于植物，结实率低。

五、细胞工程育种实验
【母题5】“白菜–甘蓝”具有生长期短、耐热性强和易于贮存等优点，现有优质白菜、甘蓝两个品种，要求运用植物细胞工程技术，培育出优质的“白菜–甘蓝”新品种，请你设计一个合理的育种程序。

答案：实验步骤：
（1）原生质体制备。

取白菜、甘蓝幼嫩叶的体细胞，分别用纤维素酶和果胶酶处理，获得原生质体。

（2）原生质体融合。

取等量的白菜和甘蓝的原生质体混合后，加入PEG溶液，获得杂种细胞。

（3）杂种细胞的筛选和培养。

用机械方法筛选出“白菜–甘蓝”的杂种细胞，进行组织培养，获得愈伤组织。

（4）杂种植株的再生与鉴定。

将愈伤组织培养成杂种植株，用形态学方法对该杂种植株进行鉴定，从中筛选出符合要求的“白菜—甘蓝”新品种。

【技巧点拨】
（1）育种流程：酶解法去除两个不同植物的体细胞壁→用诱导剂诱导原生质体融合成一个杂种细胞→把杂种细胞进行植物组织培养→培育成新植物体。

（2）育种特点：优点是克服远缘杂交不亲和的障碍，对培育作物新品种有重大意义；缺点是技术复杂，需要植物组织培养等技术支持。

六、基因工程育种实验
【母题6】“863计划”的实施对促进我国植物基因工程的发展起到了关键性作用。

1995年由中国科学院和中国农业科学院共同研究培育的“抗虫棉”，就是“863计划”成果之一。

在苏云金芽孢杆菌体内存在抗棉铃虫基因，而土壤农杆菌很容易感染植物细胞，现要求用基因工程的方法培育“抗虫棉”，请你设计一个合理的育种程序。

答案：实验步骤：
（1）提取目的基因。

从苏云金芽孢杆菌体内提取含目的基因的DNA，同时从土壤农杆菌体内提取带有四环素抗性基因的质粒。

（2）目的基因与运载体结合。

用同一种限制酶分别切割含目的基因的DNA和质粒DNA，并加入适量的DNA连接酶，获得含目的基因的重组质粒。

（3）将目的基因导入受体细胞。

将重组质粒导入经CaCl2处理过的对四环素敏感的土壤农杆菌体内。

（4）目的基因的检测和表达。

将上述土壤农杆菌放到加有四环素的培养基上进行培养，能够正常生长的土壤农杆菌就含有目的基因，反之则无。

让含有目的基因的土壤农杆菌去侵染棉花受精卵细胞，通过组织培养将上述棉花受精卵细胞培育成植株，然后用棉铃虫去取食其叶片，从中筛选出抗棉铃虫的转基因棉。

【技巧点拨】
（1）育种流程：提取目的基因→将目的基因与运载体结合→导入受体细胞→对导入的目的基因进行检测→筛选出符合要求的新品种。

（2）育种特点：优点是能打破物种界限，定向改变生物的性状；缺点是有可能引起生态危机，技术难度大。