高三专题：提高农作物的产量

例题2：玉米的抗病和不抗病（基因为Ａ、ａ）、
高杆和矮杆（基因为Ｂ、ｂ）是两对独立遗传的相对 性状。现有不抗病矮杆玉米种子（甲），研究人员欲 培育抗病高杆玉米，进行以下实验：取适量的甲，用 合适剂量的γ射线照射后种植，在后代中观察到白化 苗4株、抗病矮杆1株（乙）和不抗病高杆1株（丙）。 将乙与丙杂交，Ｆ１中出现抗病高杆、抗病矮杆、不 抗病高杆、不抗病矮杆。选Ｆ1中的抗病高杆植株上的 花药进行离体培养获得幼苗，经秋水仙素处理后选出 纯合二倍体的抗病高杆植株（丁）。请回答：
目的基因的获取 过程 基因表达载体的构建 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测与鉴定
克服远缘杂交不亲和的 障碍，定向改变生物的 遗传性状
优点
例题1：为获得纯合高蔓抗病番茄植株，采用了下
图所示的方法：图中两对相对性状独立遗传。据图分 析，不正确的是
A、过程①的自交代数越多，纯合高蔓抗病植株的比 例越高 B、过程②可以取任一植株的适宜花药作培养材料 C、过程③包括脱分化和再分化两个过程 D、过程①②③最后育出纯合高蔓抗病植株，说明变 异是定向的
二、提高农作物产量——改善细胞代谢条件
㈡改变呼吸作用条件 1、夜间适当降低大棚温度；
2、适当剪去下部不见光枝条， 减少呼吸作用消耗；
二、提高农作物产量——改善细胞代谢条件
㈢合理灌溉
1、吸收部位： 根尖成熟区
2、吸收原理： 渗透作用
放
大 放 大
参与的化学反应： 生物大分子的水解， ATP的水解，光合作 用，呼吸作用
二、提高农作物产量——改善细胞代谢条件
㈠改变外界条件，提高光合作用强度
光照
强度、时间、面积
二氧化碳浓度
温度
酶 酶
二、提高农作物产量——改善细胞代谢条件
㈠改变外界条件，提高光合作用强度 强度 光照 时间 面积 二氧化碳浓度 “正其行通其风”，使 用二氧化碳发生器，施 用农家肥 温度 白天利用大棚薄膜保温
有丝分裂旺盛，DNA复制频繁
2、不足：诱变育种的方向难以掌握，有利变异少
基因突变具有不定向性， 多害少利
3、解决方案：可以扩大诱变后代的群体（大 量处理实验材料），增加选择的机会。
一、提高作物产量——使优良遗传物质组合
育种 方法 原理 诱变育种 基因突变 杂交育种 基因重组 杂交：得杂合子 F1自交 筛选出符合要求的个体不 断自交，直到不发生性状 分离 操作简便；使不同个体多 个优良性状组合在一起
例题4：江苏某小型天然湖泊原有少量鱼类，后改造
为人工鱼塘，投饵养殖植食性鱼类和肉食性鱼类，两 类鱼均无滤食浮游生物的能力。养殖前后生态调查的 数据见下表，请回答下列问题：
调查结果 生物类群、物种数和生物量 2007年(养殖前) 13 560 11 2 2010年(养殖后) 5 20 20 10 物种数 生物量(湿重kg/1000m2) 物种数 生物量(干重g/m3)
分裂前期 2、秋水仙素的作用时期：
一、提高作物产量——使优良遗传物质组合
育种 方法 原理 基因工程育种 基因重组 植物体细胞杂交 细胞膜的流动性 细胞的全能性
目的基因的获取 过程 基因表达载体的构建 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测与鉴定
克服远缘杂交不亲和的 障碍，定向改变生物的 遗传性状 克服远缘杂交不亲和的障 碍 得到新物种
育种 方法 原理 单倍体育种 多倍体育种
染色体变异
杂交：得F1，取F1花粉 花药离体培养 人工诱导染色体加倍
染色体变异
一定浓度的秋水仙素处 理萌发的种子或幼苗
过程
优点
明显缩短育种年限，自 交后代不会发生性状分 离
器官较大、产量高；得到 新物种
1、秋水仙素的作用原理： 作用于正在分裂的细胞， 能抑制纺锤体的形成，以致染色体不能移向细 胞两极，从而引起细胞内染色体数目加倍。
⑴上述培育抗病高杆玉米的实验运用了 诱变育种、 单倍体育种和杂交育种技术，其中杂交育种技术 依据的原理是 基因重组 。 ⑵请用遗传图解表示乙与丙植株杂交得到Ｆ1 的过 程。
⑶取乙丙植株的叶肉细胞制成原生质体，并将两者相 混，使之融合，诱导产生细胞团并最终发育成植株。 纤维素酶和果胶酶 在植物细胞融合技术中，常用_______ __ 除去 细胞壁 , 促使其融合，细胞融合后诱导产 生的细胞团叫 愈伤组织 。如果只考虑2个原生质 体的相互融合，由该细胞团分化发育成的植株，其 AaaaBbbb ，其体细胞的染色体组数可 基因型是 能为 4、8 。
水生高等植物
浮游藻类 鱼类 虾、贝等 小型动物
物种数
生物量(湿重kg/1000m2) 物种数
15
30 25
8
750 8
生物量(湿重kg/1000m2)
55
13
⑴从种间关系的角度分析，水生高等植物明显减少 的直接原因是 捕食者（植食性鱼类）增加 、 竞争者（浮游藻类）大量繁殖 。 ⑵从表中可以推测，与2007年相比，2010年湖水中 生物体内所含的总能量显著增加，其主要原因是 投饵输入大量能量 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 ⑶若对该湖泊进行生态修复，除停止养鱼外，还需 恢复水生高等植物，以抑制浮游藻类生长。在这 一过程中水生高等植物的直接作用是 竞争光照 、 吸收营养物质 ＿＿＿＿＿＿＿＿。
施用农家肥的好处？
三、提高农作物产量——施加调节物质
种子萌发成幼苗——生长阶段——成熟阶段——种子阶段
（赤霉素）
（生长素）
（乙烯）
（脱落酸）
例题3：为了探究生长素和乙烯对植物生长的影响
及这两种激素的相互作用，科学家用某种植物进行 了一系列实验，结果如下图所示，由此可初步推测 （多选）
A．浓度高于10-6mol／L的生长素会抑制该植物茎段的生长 B．该植物茎中生长素含量达到M值时，植物开始合成乙烯 C．该植物茎中乙烯含量的增加会促进生长素的合成 D．该植物茎中生长素和乙烯的含量达到峰值是不同步的
四、提高农作物产量——调整能量流动方向
一、除去竞争者——杂 草，使作物获得较多光 能进行光合作用；
二、除去部分初级消费 者——作物害虫，使作 物合成的有机物较多转 移到果实和种子；
化学防治、生物防治、机械防治 利用音响设备发出不同声信号诱捕或驱赶动物
利用昆虫信息素诱捕或警示有害动物
利用特殊的化学物质扰乱某些动物的雌雄交配， 降低其繁殖力
杂交育种，诱变育种，单倍体 育种，多倍体育种，基因工程 育种，植物体细胞杂交
适当增强光照
提高二氧化碳浓度
增大昼夜温差 合理灌溉 科学施肥
改 善 细 胞 代 谢
调整能量流动方向 植物激素调节
1、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
吸水部位：根尖成熟区
吸收原理：渗透作用 跨膜运输方式： 自由扩散
产生水的细胞器： 核糖体，高尔基体， 线粒体，叶绿体
二、提高农作物产量——改善细胞代谢条件
㈣科学施肥 1、农家肥含有机物较多，经微 生物分解释放较多二氧化碳 和NO3-、HPO4-等无机盐； 2、改善通气等理化条件。 促进根细胞的呼吸作用， 利于无机盐的主动运输
江苏省泰兴中学
朱颖
全球 40个国家 粮食短缺
一、提高作物产量——使优良遗传物质组合
育种 方法 原理 过程
提高突 变率， 在短时 间内获 得更多 的优良 性状
诱变 育种 基因 突变
杂交 育种 基因 重组
单倍体 多倍体 基因工 植物体细 育种 育种 程育种 胞杂交 染色体 染色体 变异 变异 基因 重组
BCD
2、一密闭透明薄膜大棚内，一天中的光照强度与 棚内物制造的有机物量分别如图中曲线I、曲 线Ⅱ所示采取某项措施后，植物制造有机物量 则如图中曲线Ⅲ所示。采取的这项措施是 A．降低温度 B．提高湿度 C．增加CO2浓度 D．增加O2浓度
c
3、为了快速培育抗某种除草剂的水稻，育种工作者综合应 用了多种培育种方法，过程如下。请回答问题： ⑴从对该种除草剂敏感的二倍水稻植株上取花药离体培 养，诱导成 单倍体 幼苗。 ⑵用射线照射上述幼苗，目的是 诱发基因突变；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抗该除草剂的能力 。 ⑶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 加倍 ，获得纯 合 二倍体 ，移栽到大田后，在苗期喷洒该除草剂鉴定 其抗性。 ⑷对抗性的遗传基础做一步研究，可以选用抗性植株与 （纯合）敏感型植株 杂交，如果 F1都是敏感型，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 该抗性植株中有两个基因发生了突变 。
细胞膜的流 动性、细胞 的全能性
优点
器官较 大、产 量高； 得到新 物种
克服远缘 杂交不亲 和的障碍 得到新物 种
一、提高作物产量——使优良遗传物质组合
育种 方法 原理 诱变育种 基因突变 杂交育种 基因重组
过程
物理、化学方法诱变→ 选育
优点
提高突变率，在短时间 内获得更多的优良性状
1、处理部位：萌发种子、幼苗
核酸分子杂交 目的基因的检测与鉴定 目的基因是否转录： 目的基因是否翻译： 抗原抗体 杂交 个体生物学水平鉴定： 性状检测
一、提高作物产量——使优良遗传物质组合
育种 方法 原理 基因工程育种 基因重组 植物体细胞杂交 细胞膜的流动性 细胞的全能性 酶解法去除细胞壁 物理化学方法诱融原生 质体融合 杂种细胞进行植物组织 培养得到杂种植株 克服远缘杂交不亲和的障 碍 得到新物种
优点
目的基因的获取
基因表达载体的构建
将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测与鉴定
基因工程的核心
目的基因的获取
基因表达载体的构建
导入植物细胞的常用方式：
农杆菌转化法ຫໍສະໝຸດ Baidu
将目的基因导入受体细胞 导入的植物细胞类型： 任意植物细胞 目的基因的检测与鉴定
目的基因的获取
基因表达载体的构建
将目的基因导入受体细胞 是否插入目的基因： DNA分子杂交
过程
物理、化学方法诱变→ 选育
优点
提高突变率，在短时间 内获得更多的优良性状
思考：基因重组的类型有哪些？发生的时间 分别是什么？
减数第一分裂前期，同源染色体上 非姐妹染色体单体交叉互换。 减数第一次分裂后期，随着非同源 染色体的自由组合，非等位基因也 自由组合
一、提高作物产量——使优良遗传物质组合