高中生物二轮专题 生物育种知识全改略

角顿市安康阳光实验学校“生物育种知识”复习全攻略
一、知识整理
1、诱变育种
（1）原理：基因突变
（2）方法：用物理因素（如X射线、γ射线、紫外线、中子、激光、电离辐射等）或化学因素（如亚硝酸、碱基类似物、硫酸二乙酯、秋水仙素等各种化学药剂）或空间诱变育种（用宇宙强辐射、微重力等条件）来处理生物。

（3）发生时期：有丝分裂间期或减数第一次分裂间期（DNA复制过程中）（4）优点：能提高变异频率，加速育种进程，可大幅度改良某些性状，创造人类需要的变异类型，从中选择培育出优良的生物品种；变异范围广。

（5）缺点：有利变异少，须大量处理材料；诱变的方向和性质不能控制。

改良数量性状效果较差，具有盲目性。

（6）举例：青霉素高产菌株、太空椒、高产小麦、“彩色小麦”等
2、杂交育种
（1）原理：基因重组
（2）方法：杂交、自交、再自交，不断选种。

（不同个体间杂交产生后代，然后连续自交后，筛选所需纯合子）
（3）发生时期：有性生殖的四分体时期或减数第一次分裂后期
（4）优点：使同种生物的不同优良性状集中于同一个个体，具有预见性。

（5）缺点：育种年限长，需连续自交才能选育出需要的优良性状。

（6）举例：矮茎抗锈病小麦等
3、多倍体育种
（1）原理：染色体变异
（2）方法：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。

（3）优点：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。

（4）缺点：结实率低，发育延迟（晚熟）。

（5）举例：三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦
4、单倍体育种
（1）原理：染色体变异
（2）方法：花药离体培养获得单倍体植株，再人工诱导染色体数目加倍。

（3）优点：能明显缩短育种年限，加速育种进程，自交后代不发生性状分离。

（4）缺点：技术相当复杂，需与杂交育种结合，其中的花药离体培养过程需要组织培养技术手段的支持，多限于植物。

（5）举例：“京花一号”小麦
5、基因工程育种（转基因育种）
（1）原理：基因重组（DNA重组）
（2）方法：基因工程基本操作程序的四个步骤（目的基因的获取→表达载体的构建→目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定）
（3）优点：目的性强，可以按照人们的意愿定向改造生物；缩短育种周期。

（4）缺点：可能会引起生态危机，技术难度大。

（5）举例：抗虫棉、抗真菌立枯丝核菌的烟草、抗盐碱和抗干旱作物、耐寒的番茄、抗除草剂大豆、增强甜味的水果、生产胰岛素的工程菌等。

6、细胞工程育种
7、植物激素育种
（1）原理：适宜浓度的生长素可以促进果实的发育
（2）方法：在未受粉的雌蕊柱头上涂上一定浓度的生长素类似物溶液，子房就可以发育成无子果实。

（3）优点：由于生长素所起的作用是促进果实的发育，并不能导致植物的基因型的改变，所以该种变异类型是不遗传的。

（4）缺点：该种方法只适用于植物。

（5）举例：无子番茄的培育
二、知识解读
1、诱变育种：①用物理（Χ射线、γ射线、紫外线、激光）或化学（亚硝酸、硫酸二乙酯、秋水仙素、碱基类似物等）的因素处理生物。

②优点：能提高变异频率，加速育种进程，从中选择培育出优良品种，大幅度地改良某些性状。

③缺点：诱发产生的突变，有利的个体往往不多，需处理大量的材料。

④实例：青霉素高产菌株的培育。

2、杂交育种：利用生物杂交产生的基因重组，使两个亲本的优良性状结合在一起，培育出所需要的优良品种。

①目的：获得某一优良性状的纯种。

②显性性状类型，需连续自交选择，直到不发生性状分离；选隐性性状类型，杂合子自交可选得。

③实例：用高杆抗锈病的小麦和矮杆不抗锈病的小麦杂交，培育出矮杆抗锈病的新类型。

3、单倍体育种：利用单倍体植株培育新品种，可以明显地缩短育种年限。

所谓的利用单倍体进行秋水仙素处理可以得到纯合子，这里要有一个前提条件，那就是这个单倍体必须是针对二倍体而言，即是由二倍体的配子培育而成的单倍体。

①形成原因：由生殖细胞不经过受精作用直接发育而成。

例如，蜜蜂中的雄蜂是单倍体动物；玉米的花粉粒直接发育的植株是单倍体植物。

②特点：生长发育弱，高度不育。

单倍体在育种工作上的应用常用方法：花药离体培养法。

③优点：明显缩短育种年限，速度快，单倍体植株染色体人工加倍后，即为纯合二倍体，后代不再分离，很快成为稳定的新品种，所培育的种子为绝对纯种。

利用花药离体培养获得单倍体，再经人工诱导使染色体数目加倍，迅速获得纯合子。

单倍体育种可大大缩短育种年限。

4、多倍体育种：①成因：细胞有丝分裂过程中，在染色体已经复制后，由于
外界条件的剧变， 使细胞分裂停止，细胞内的染色体数目成倍增加。

（当细胞有丝分裂进行到后期时破坏纺锤体，细胞就可以不经过末期而返回间期，从而使细胞内的染色体数目加倍。

）②特点：营养物质的含量高；但发育延迟，结实率低。

③人工诱导多倍体在育种上的应用：常用方法：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗；秋水仙素的作用：秋水仙素抑制纺锤体的形成；④实例：三倍体无籽西瓜（用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗得到四倍体西瓜；用二倍体西瓜与四倍体西瓜杂交，得到三倍体的西瓜种子。

三倍体西瓜在减数分裂过程中同源染色体联会紊乱，不能产生正常的配子。

）、八倍体小黑麦。

5、单性结实和无子果实
自然条件下，果实一般是在结合的基础上发育而成的。

由于人为因素或自然因素的影响，没有发生受精现象，此时由子房发育成果实的过程中单性结实。

无子果实是单性结实的结果。

下面介绍几种无子果实及其获得方法：
①无子番茄：用一定浓度的生长素处理未授粉的番茄花蕾而获得。

用此方法也可获得无子黄瓜、无子辣椒等。

②香蕉：由于染色体数目方面的原因，香蕉不能形成正常的精子和卵细胞，因而不能受精发育成种子。

子房能产生一定的生长素并自我刺激，发育成无子果实。

③无子西瓜：染色体变异引起的三倍体西瓜，无子西瓜的培养也需要一定的生长素的促进。

④无子葡萄：用赤霉素处理植株，也可诱导单性结实，形成无子果实，如无子葡萄。

有人认为，这是赤霉素提高了生长素的含量所致。

6、植物体细胞杂交和杂交育种的区别
植物体细胞杂交克服远源杂交不亲和的障碍，可以培育作物新品种。

7、植物组织培养与动物细胞培养的区别
动物细胞工程常用的技术手段有动物细胞培养、动物细胞融合、单克隆抗体、胚胎移植、核移植等。

其中，动物细胞培养技术是其他动物细胞工程技术的基础。

三、育种的相关原理
诱变育种的原理：用物理或化学的方法人工诱导基因发生突变。

杂交育种的原理：基因重组。

包括基因的交叉互换和基因的自由组合。

单倍体育种的原理：染色体数目变异。

先用花药离体培养成单倍体植株，然后
用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗得到染色体数目加倍的纯合子。

多倍体育种的原理：染色体数目变异。

用秋水仙素抑制细胞有丝分裂时纺锤体
的形成使染色体数目加倍。

植物组织培养的原理：植物细胞的全能性 植物细胞培养的原理：细胞
的增殖
植物体细胞杂交的原理：细胞膜的流动性、植物细胞的全能性
植物原生质体融合的原理：细胞膜的流动性
动物细胞培养的原理：细胞的增殖动物细胞融合的原理：细胞膜的流动性
核移植技术的原理：动物细胞核的全能性
四、细胞工程有关的几个概念的比较
1、受精作用、原生质体融合、动物细胞融合
受精作用、原生质体融合和动物细胞融合，三者的相同点是，它们都是由两个细胞融合成一个细胞，而且，融合而成的这个细胞中的遗传物质都是由原来的两个
细胞决定的。

三者之间的不同点是：①细胞类型不同，受精作用是精子和卵细胞融合为受精卵的过程，精子和卵细胞是有性生殖细胞；而原生质体融合和动物细胞融合中的细胞是体细胞。

②细胞来源不同，用于受精作用的精子和卵细胞是来自同种生物个体；原生质体融合和动物细胞融合的细胞一般来自不同种的生物个体。

③染色体数目变化不同，精子和卵细胞中的染色体数为N，受精卵中的染色体数又恢复到体细胞中的染色体数2N；而原生质体融合和动物细胞融合是两个体细胞（2N）融合成一个细胞，融合而成的杂种细胞中的染色体数是两个细胞中染色体数之和
（2N+2N，并不一定是2N×2）。

④融合条件不同，受精作用一般不需人工方法促进细胞融合；而原生质体融合和动物细胞融合，需要人工的方法促使细胞融合。

⑤原生质体融合与动物细胞融合基本原理相同，没有明显的区别，它们只是概念适用的对象不同，原生质体融合是植物体细胞杂交中的一个步骤，植物细胞有细胞壁，有细胞壁的植物细胞是不能直接融合的，首先要除去细胞壁，而植物细胞除去细胞壁之后就是原生质体，所以，原生质体融合的概念一般用于植物细胞。

2、细胞核移植与动物细胞融合
细胞核移植与动物细胞融合，从表面上看，它们是相似的，都是形成一个细胞，所以，许多同学误认为是一致的。

其实，两者之间有许多不同点：①动物细胞融合是两个细胞形成一个杂种细胞，而细胞核移植不是两个细胞融合成一个细胞，而是两个不完整的细胞组合成一个细胞，它取自一个细胞的细胞核，和另一个细胞的细胞膜和细胞质（这两部分合称为胞质体——一般用去核的卵细胞），由细胞核和胞质体重新组合成一个细胞，这个细胞一般叫重组细胞（重构卵）。

②这种重组细胞中的核基因由细胞核提供，质基因由胞质体提供。

而动物细胞融合成的杂种细胞，核基因和质基因都分别由两个细胞提供。

③染色体数目变化不同，重组细胞中的
染色体数保持本物种的染色体数，而杂种细胞中的染色体数是两个细胞中染色体数之和。

3、植物体细胞杂交和多倍体育种
两者的相同点是：都采用一定的方法，通过改变细胞或植株染色体的数目来改变遗传物质，从而改变生物体的性状，从中选育出符合人们要求的新品种。

两者的不同点是：①基本原理不同，多倍体育种的原理是染色体数目变异。

植物体细胞杂交的原理是原生质体融合和组织培养。

②方法不同，植物多倍体育种，
常用的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，使染色体数目加倍。

植物体细胞杂交则通过原生质体融合和植物组织培养的方法得到杂种植株。

③染色体来源和数目变化不同，通过染色体加倍得到的多倍体植株，它的染色体数是原来的倍数关系，且来自同种同一个体，加倍的是同源染色体。

而通过植物体细胞杂交得到的杂种植株，染色体数不一定是倍数关系，它的染色体数是两个细胞中的染色体数之和（2N+2N ）。

且一般来自两种不同的植物体。

例如，“白菜—甘蓝”它的染色体数是白菜的染色体数与甘蓝的染色体数之和。

4、植物体细胞杂交与杂交育种
两者的相同点是通过改变细胞内的遗传物质，达到改变植物体的性状，培育出符合人们要求的新品种。

主要的不同点在于：①基本原理不同，杂交育种的基本原理是基因重组，通过基因重组产生新的基因型。

植物体细胞杂交原理同上。

②杂交性质不同，用于杂交育种的精子和卵细胞是有性生殖细胞，即有性杂交；而用于
植物体细胞杂交的细胞是体细胞，即无性杂交。

③染色体数变化不同，杂交育种产生的后代染色体数与亲代相同，而体细胞杂交得到的杂种植株染色体数目与亲代不同。

④杂交亲本来源不同，杂交育种的亲本是同种的，得到的是种内杂种，而
植物体细胞杂交可以得到种内杂种外，还可以得到种间杂种或属间杂种。

⑤育种年限不同，杂交育种一般要4至5年，植物体细胞杂交一般1至2年。

5、植物组织培养与动物细胞培养
植物组织培养与动物细胞培养的基本过程是相同的。

它们的不同之处在于：①
培养基的成分不同，由于植物细胞和动物细胞的代谢类型的不同，导致培养基的成分有所不同，培养条件也存在着差异。

②培养起点不同，植物组织培养可以是离体的器官或组织或细胞，而动物细胞培养的起点是单个细胞，离体的组织或器官需用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理，分散成为单个细胞，配制成细胞悬浮液。

这也许是用“动物细胞”培养之名的原因。

③培养的结果不同，植物的组织培养一般得到一棵完整的植株，而动物细胞培养一般只是得到细胞群，通过细胞培养的方法得到的早期胚胎实际上也是一个细胞群。

1．（2005·广东）某种植物的两个亲本的基因型分别为AAbb 和aaBB ，这两对基因
按自由组合定律遗传，要培育出基因型为aabb 的新品种，最简单（简捷）的方法是
A ．单倍体育种
B ．杂交育种
C ．人工诱变育种
D ．细胞工程育种 【解析】B 生物育种方法有多种，其中杂交育种是利用两个亲本的基因型分别为AAbb 和aaBB ，遵循基因的自由组合定律进行遗传，因aabb 为双隐性类型，
可在子二代中直接筛选出，因此只需二年就可选育出。

要培育出基因型为aabb 的
新品种，单倍体育种能明显缩短育种年限，一般也需二年，但技术复杂。

人工诱变育种工作量大，需要大量的实验材料。

单倍体育种和细胞工程育种都需要利用植物的组织培养技术，操作要求高，技术复杂。

在相同的时间内，杂交育种用材及技术简单。

2．（2005·广东）以下有关基因工程的叙述，正确的是
A ．基因工程是细胞水平上的生物工程
B ．基因工程的产物对人类部是有益的
C ．基因工程产生的变异属于人工诱变
D ．基因工程育种的优点之一是目
的性强
【解析】D 基因工程是分子水平的生物工程，是在生物体外，通过对DNA 分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造（目的性强）和重新组合（基因重组），然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物，但并不是所有的基因产物对人类都有益
的。

基因工程所产生的变异应该属于基因重组引起的变异，是将现有的目的基因
和DNA 重新组合，不属于基因突变。

基因工程由于选用的基因是特定的，一般情况下生物的性状改变也是定向的，所以基因工程和细胞工程育种一样，能引起生物的定向变异。

3．（2005·广东综合）在现代农业生产中植物生长素已被广泛使用。

下列各项与植物生长素应用无关的是 A ．培育无子番茄
B ．棉花保蕾、保铃
C ．延长种子
寿命
D ．促进插枝生根
【解析】C 植物生长素在农业生产上的应用，主要有以下几方面：①促进扦插的枝条生根；②促进果实发育，农业上运用这种方法获得了无子番茄、无子黄瓜、无子辣椒等；③防止落花落果，农业上运用这种方法喷洒一定浓度的生长素类似物可达到棉花保蕾保铃的效果。

种子寿命的长短与种子自身新陈代谢强度有关，农业上常通过晾晒使种子干燥，由于自由水大量减少，种子的代
谢最弱，从而可延长种子的寿命，因此这与植物生长素无关。

4．（2005·江苏）能够使植物体表达动物蛋白的育种方法是
A．单倍体育种 B．杂交育种 C．基因工程育种 D．多倍体育种
【解析】C要让动物蛋白在植物体内表达，必须将控制动物蛋白合成的相关基因导入植物细胞中并让其表达，因此需要通过基因工程技术才能实现。

5．（2006·北京）以下不能
．．说明细胞全能性的实验是
A．胡萝卜韧皮部细胞培育出植株 B．紫色糯性王米种子培育出植株
C．转入抗虫基因的棉花细胞培育出植株D．番茄与马铃薯体细胞杂交后培育出植株
【解析】B植物细胞的全能性是指离体的植物细胞具有发育成一个植株的潜能。

在B选择项中，玉米种子是一个新的生命体，由它发育成一个植株不属于细胞的全能性。

6．（2007·广东）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（新物种）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
【解析】D引发基因突变的因素：物理因素（X射线、γ射线、紫外线、激光等）、化学因素（亚硝酸、硫酸二乙酯、碱基类似物等）、生物因素（包括病毒和某些细菌等）。

其中太空育种主要是利用物理方面的微重力、宇宙
射线等因素诱发基因突变。

基因突变具有普遍性、随机性、低频性、多害少
利性、不定向性、多方向性等特点。

太空育种与诱变育种本质上都是基因突
变，符合基因突变的特点。

7．（2007·广东）在早春低温时为了让水稻种子早发芽，稻农常将种子置于流动的河流或溪水中浸泡一段时间。

这种做法与下列哪种激素变化的相关性最大？
A．脱落酸 B．细胞分裂素 C．赤霉素 D．生长素【解析】A 种子休眠与种子中存在脱落酸有关，如桃、蔷薇的休眠种子
的外种皮中存在脱落酸，所以只有通过层积处理，脱落酸水平降低后，种子
才能正常发芽。

水稻种子数量较大，用流水浸泡法更为实用。

因此，在萌发
前将种子浸泡在清水中，将脱落酸溶出后种子就能萌发。

8．（2005·全国卷Ⅲ）已知水稻抗病（R）对感病（r）为显性，有芒（B）对无芒（b）为显性，两对基因自由组合，体细胞染色体数为24条。

现用单倍体育种方法选育抗病、有芒水稻新品种。

（1）诱导单倍体所用的花药，应取自基因型为的植株。

（2）为获得上述植株，应采用基因型为和的两纯合亲本进行杂交。

（3）在培养过程中，单倍体有一部分能自然加倍成为二倍体植株，该二倍体植株花粉表现
（可育或不育），结实性为（结实或不结实），体细胞染色体数为。

（4）在培养过程中，一部分花药壁细胞能发育成植株，该二倍体植株花粉表现
（可育或不育），结实性为（结实或不结实），体细胞染色体数为。

（5）自然加倍植株和花药壁植株中都存在抗病、有芒的表现型。

为获得稳定遗传的抗病、有芒新品种，本实验应选以上两种植株中的植株，因为自然加倍植株，花药壁植株。

（6）鉴别上述自然加倍植株与花药壁植株的方法
是。

【解析】（1）由题可知，要选育的抗病、有芒水稻新品种，其基因型为RRBB，它的单倍体植株的基因型为RB，所以诱导单倍体所用的花药，植株的基因型应为RrBb。

（2）能获得基因型为RrBb植株的杂交组合有RRBB×rrbb或RRbb×rrBB，但前者就是所要选育的新品种，故只能选后者。

（3）单倍体自然加倍成为二倍体植株，则该二倍体植株能通过减数分裂形成正常配子，所以花粉表现为可育，能结实；水稻体细胞染色体数为24条，则其单倍体植株的染色体数为12条，自然加倍成为二倍体植株的体细胞染色体数为24条。

（4）由花药壁细胞（属于体细胞）能发育成植株，该二倍体植株的体细胞基因组成与母本RrBb完全一样，则花粉表现可育，能结实，体细胞染色体数也为24条。

（5）要获得稳定遗传的抗病、有芒新品种，应选自然加倍植株，因为自然加倍植株基因型纯合，而花药壁植株基因型杂合，不能选用。

（6）由单倍体自然加倍成为二倍体植株为纯合子，而花药壁植株为杂合子，鉴别它们的最简便（简单）的方法是自交，自然加倍植株的自交后代不发生性状分离，而花药壁植株的自交后代会发生性状分离。

【答案】（1）RrBb（2）RRbb rrBB（3）可育结实 24（4）可育结实 24（5）自然加倍基因型纯合基因型杂合（6）将植物分别自交，子代性状表现一致的是自然加倍植株，子代性状分离的是花药壁植株。

六、实战练兵
1．下列生物新品种的培育与相关的育种原理搭配正确的一项是
A．无子番茄——染色体变异B．抗虫棉——细胞工程
C．青霉素高产菌株——基因重组D．太空椒——基因突变
2．在下列有关育种的叙述中，不正确的是
A．培育无子西瓜和培育无子番茄的原理相同
B．利用植物体细胞杂交的方法可以克服远源杂交不亲和的障碍
C．培育青霉菌高产菌株是利用基因突变的原理
D．培育抗虫棉和培育能生产人胰岛素的大肠杆菌都是通过基因工程实现的3．下列哪种生物技术能有效地打破物种的界限，定向改造生物，培育新的农作
物优良品种
A．杂交育种技术 B．诱变育种技术 C．基因工程育种技术 D．单倍体育种技术
4．能在细胞分裂间期起作用的措施是
①农作物的诱变育种②用秋水仙素使染色体数目加倍
③肿瘤的治疗④花药离体培养
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
5．某生物的基因型为AaBB，通过下列技术可以分别将它转变为以下基因型的生物：①AABB ②aB ③AaBBC ④AAaaBBBB。

则以下排列正确的是
A．诱变育种、转基因技术、花药离体培养、细胞融合
B．杂交育种、花药离体培养、转基因技术、多倍体育种
C．花药离体培养、诱变育种、多倍体育种、转基因技术
D．多倍体育种、花药离体培养、诱变育种、转基因技术
6．基因型为Aa的植株连续自交，子代中基因型为aa的个体因不符合育种要求而被逐代淘汰，那么在F3代所形成的种群中，aa基因型个体出现的频率是A．1／64 B．1／8 C．1／16 D．1／10
7．10月农科集团第二次在全市范围内公开征集的包括紫叶生菜、孔雀草等15种生物育种材料随“神六”在大空邀游110多个小时后返回地面，由此该集团又确立了一批太空农业项目。

下列有关生物技术及原理，说法正确的是A．返回地面后，孔雀草开出不常见的墨色花，其根本原因最可能是基因发生重
组
B．如果在孔雀草的种植过程中发现开出了不常见的墨色花时，为了快速大量生产宜采用植物组织培养法
C．在培育转基因抗虫孔雀草中，获得目的基因用的工具酶有限制酶、DNA连接酶和运载体
D．在太空环境（微重力、强辐射等）条件下，孔雀草种子不可能发芽
8．下图表示用某种农作物①和②两个品种分别培育出④、⑤、⑥三个品种的过程，相关叙述正确的是
A．由①和②培育⑤所采用的方法I和Ⅱ分别杂交和测交
B．由③培育出④的常用方法Ⅲ是用花药离体培养
C．由③培育出⑥的常用方法Ⅳ是用物理的或化学的方法进行诱变处理
D．图中培育出⑤所依据的原理是基因突变和基因重组
9．下图①～⑤列举了五种作物育种方法，请回答相应问题：。