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热点05 现代育种技术与农业可持续发展
（热点解读+情境预测+限时检测）
2023 年中央一号文件强调“加快种业振兴，推进农业现代化”，我国高度重视育种技术创新。现代育
种技术（如杂交育种、诱变育种、基因工程育种等）通过优化生物遗传特性，显著提高了农作物产量和抗
逆性，成为保障粮食安全的核心手段。例如，利用基因编辑技术培育的抗虫水稻、抗旱小麦，以及通过航
天诱变获得的高产蔬菜品种，均体现了育种技术对现代农业的重要支撑。此外，“一带一路”国际合作
中，中国与沿线国家共享育种成果，推动了全球农业科技的协同发展。
高考生物命题常以育种技术为情境，结合遗传规律、生物变异等核心考点，考查学生分析实际问题的
能力，体现“应用性、创新性”的评价要求。
考点1 教材考点梳理
1.生物变异的类型与育种原理
1.基因突变
特点：普遍性、随机性、低频性、不定向性。
应用：诱变育种（如太空椒、高产青霉菌株）。
2.基因重组
类型：自由组合（减数分裂Ⅰ后期）、交叉互换（减数分裂Ⅰ前期）、基因工程。
应用：杂交育种（如高产抗病小麦）、基因工程育种（如抗虫棉）。
3.染色体变异
类型：数目变异（如三倍体无子西瓜）、结构变异（如猫叫综合征）。
应用：单倍体育种（快速获得纯合子）、多倍体育种（提高产量和抗逆性）。
2. 遗传育种的基本方法
育种方法
原理
优点
缺点
实例
杂交育种
基因重组
操作简单，可集中优良性
状
育种周期长
高产抗病小麦
诱变育种
基因突变
提高突变率，加速育种进
程
具有盲目性，需大量筛选
太空椒、黑农五号大豆
单倍体育种
染色体数目变异
明显缩短育种年限
技术复杂，需与杂交结合
矮秆抗病水稻
多倍体育种
染色体数目变异
果实大，营养物质含量高
发育延迟，结实率低
三倍体无子西瓜
基因工程育
种
基因重组
定向改造生物性状
技术难度高，存在安全性争议
抗虫棉、抗除草剂玉米
3.基因的传递规律与育种实践
孟德尔遗传定律：通过杂交实验分析性状分离比，设计育种方案（如显性性状的筛选需连续自交）。
显隐性判断：通过杂交或自交实验确定性状显隐性，避免误选隐性纯合子。
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基因表达与环境：性状是基因与环境共同作用的结果，需在特定条件下评估育种效果。
4.转基因技术与生物安全
操作步骤：获取目的基因→构建基因表达载体→导入受体细胞→检测与鉴定。
安全性争议：基因漂移、生态风险、伦理问题，需遵循相关法规（如《生物安全法》）。
考点2 高考考点拓展
情境 1 杂交育种与性状分离
教材背景：某农业科研团队用高秆抗病（DDRR）和矮秆感病（ddrr）小麦杂交，培育矮秆抗病品种。
情境 2 诱变育种与突变体筛选
教材背景：利用γ 射线诱变水稻种子，获得抗倒伏突变体。
情境 3 基因工程育种与抗虫作物
教材背景：将 Bt 毒蛋白基因转入棉花，培育抗虫品种
情境 4 多倍体育种与无子果实
教材背景：三倍体无子西瓜的培育过程。
（建议用时：40 分钟）
一、单选题
1．“白雪公主”草莓被誉为“水果皇后”，具有广阔的市场前景和较高的经济价值。草莓是无性繁殖的
植物，感染病毒后容易传染给后代。病毒在草莓体内逐年积累，会导致产量降低，品质变差。如图是育种
工作者选育高品质“白雪公主”草莓的过程。下列叙述正确的是（ ）
A．获得外植体时需要用纤维素酶和果胶酶处理草莓植株
B．选用茎尖做外植体是因为其含病毒极少甚至不含病毒
C．培育无病毒草莓苗时不用控制培养基中植物激素的比例
D．常需要用95%的酒精对愈伤组织消毒后再诱导其再分化
2．科研人员利用γ-射线对普通小麦（无雌雄之分，染色体组成为AABBDD，其中A、B、D 表示来自不同
物种的染色体组，均含有7 条染色体）花粉进行辐射，并授粉给近缘种——硬粒小麦（AABB），得到辐
射杂种小麦，随机分析115 个辐射杂种小麦，获得38404 个SNP 标记（SNP 指基因组中单个核苷酸发生变
异的位置），这有利于小麦的分子育种。下列叙述正确的是（ ）
A．普通小麦基因组测序需测定21 条染色体的DNA 序列
B．115 个辐射杂种的体细胞中最多含有21 对同源染色体
C．该结果说明γ-射线辐射剂量与SNP 标记数呈正相关
D．SNP 标记数说明普通小麦的所有基因都发生突变
3．将某油菜品种的大量种子置于太空环境中，返回地面后筛选出突变体Ch1，突变体Chl 油菜籽产量提高
了约3.6%。检测发现，该突变体内与油菜籽有关的酶基因Ch1 发生了基因突变，导致蛋白Chl 第34 位氨
基酸发生变化，其他氨基酸序列未发生改变，Chl 蛋白酶的活性因此增强，从而促进了油菜籽产量的提高。
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下列分析合理的是（ ）
A．上述育种过程利用了物理因素来处理油菜种子，使油菜种子发生基因突变
B．基因Chl 发生了碱基对的增添、缺失或替换，该类变异类型是生物进化的根本来源
C．需要处理大量种子才可能得到产量提高的突变体，仅体现基因突变有不定向性
D．经太空环境处理的种子发育成突变体Chl 植株体现了植物体细胞的全能性
4．下列关于生物变异与育种的叙述，正确的是（ ）
A．用射线照射萌发的矮茎豌豆种子获得高茎豌豆植株，这属于诱变育种
B．欲使栽培稻获得野生稻的抗稻瘟病性状，只能通过杂交育种方式获得
C．六倍体小麦与二倍体黑麦杂交获得的八倍体小黑麦，属于单倍体育种
D．二倍体棉植株的花药离体培养后获得的植株细胞内均含有两个染色体组
5．生物变异为人类生产实践提供了丰富的育种资源。下列关于生物变异与育种，说法正确的是（ ）
A．四分体中染色体的互换实现了染色体上等位基因的重新组合
B．通过射线诱变处理大肠杆菌可引发基因突变或染色体变异
C．秋水仙素在单倍体育种和多倍体育种过程中的作用机理和作用对象相同
D．育种可以培育出新品种，也可能得到新物种
6．图示普通韭菜（2m=16）的花药结构。为了快速获得普通韭菜的纯系，科研人员利用其花药进行单倍体
育种。下列相关叙述错误的是（ ）
A．花粉细胞和花药壁细胞均具有全能性
B．单倍体育种就是要获得单倍体植株
C．镜检根尖分生区细胞的染色体，可鉴定出单倍体幼苗
D．秋水仙素处理单倍体幼苗，所得植株的细胞中染色体数不都是16
7．我国科学家利用基因编辑技术敲除杂交水稻中的4 个基因，获得了可以发生无融合生殖（不发生雌雄配
子的细胞核融合，其中一方染色体退化消失）的水稻。该无融合生殖的原理过程如图所示，下列相关分析
正确的是（ ）
A．通过无融合生殖得到的子代水稻为单倍体，后续还需进行染色体组加倍
B．无融合生殖应用于水稻育种中可增加水稻种群的遗传多样性
C．利用基因编辑技术敲除水稻的4 个基因，属于基因突变中的缺失
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D．敲除的4 个基因在正常减数分裂过程中的作用可能是使同源染色体分离
二、多选题
8．穿梭育种是近年来水稻、小麦等禾本科植物育种采用的新模式。农业科学家将一个地区的品种与国内
国际其他地区的品种进行杂交，然后通过在两个地区间不断地反复交替穿梭种植、选择、鉴定，最终选育
出多种抗病高产等优良特征的农作物新品种。下列关于穿梭育种的叙述正确的是（ ）
A．穿梭育种利用的主要原理是基因重组
B．穿梭育种充分地利用了禾本科植物的物种多样性
C．穿梭育种培育的新品种可适应两个地区的环境条件
D．自然选择的方向不同使各地区的水稻基因库存在差异
9．家蚕（2n=56）的性别决定方式是ZW 型。若家蚕野生型和味盲型分别由Z 染色体上R、r 基因控制，
蚕卵颜色的紫灰和白色分别由10 号染色体上的B、b 基因控制。已知雄蚕的吐丝率更高，为了在家蚕还未
孵化时通过卵色判断蚕的性别，科研育种人员采用辐射的方法处理，获得了一只如图所示的味盲型紫灰卵
雌蚕（10 号染色体上基因用b0 表示）（注：仅有一个卵色基因的卵不能孵化成幼蚕）。以下说法错误的
是（ ）
A．该处理产生的变异属于染色体结构变异，诱变后得到的雌蚕染色体数目发生改变
B．用该突变体与隐性纯合子为亲本杂交，子代中味盲型白卵雄幼蚕的概率为1/3
C．用该突变体与味盲型白卵异性蚕杂交，选取白卵，淘汰紫灰卵
D．该突变体可以产生
、
、
三种类型的配子
10．除草剂草甘膦可抑制植物体内某些酶的活性，干扰蛋白质合成使植物黄化死亡，野生型水稻（均为纯
合子）对草甘膦敏感。为快速培育抗除草剂的水稻品种，育种工作者利用如图所示方法开展育种研究，下
列说法错误的是（ ）
A．过程①的条件需先避光再照光，避光时培养基无须添加有机碳源
B．过程②用
射线照射单倍体幼苗，只能提高基因突变的突变频率
C．过程③用除草剂喷洒单倍体幼苗，可以诱导单倍体幼苗产生抗性突变
D．过程⑤是单倍体育种的一部分，培育出的植株是二倍体
11．如图是基因工程育种过程中剔除转基因植物标记基因的一种策略，下列叙述正确的是（ ）
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A．图中的两个质粒，都带有T-DNA 序列
B．该方法可以将标记基因和目的基因转移到同源染色体上
C．获得的无筛选标记转基因植株发生了染色体结构变异
D．除去转化植株的标记基因必须经过有性繁殖阶段的基因重组
三、非选择题
12．棉花雌雄同株，是一种重要的经济作物。棉纤维大多为白色，棉纤维白色（B）和红色（b）是一对相
对性状。回答下列问题：
(1)目前各种天然彩棉很受大众喜爱，科学家培育了其他色彩的棉花植株。首先得到深红棉（棉纤维深红色，
基因型为bb），再经 的方法处理，可得到单倍体植株，即为粉红棉（棉纤维粉红色）新品种。
(2)由于单倍体植株棉纤维少、产量低，育种专家对深红棉作了如图（Ⅰ和Ⅱ为染色体）所示的技术处理。
图中培育新品种的处理过程发生了染色体 变异。为确认上述处理是否成功，可以利用显微镜观察根
尖 区细胞分裂中期的染色体形态结构。
(3)为探究染色体缺失是否会导致配子不育，科学家将上图中的抗旱粉红棉新品种（图中基因A、a 分别控
制抗旱与不抗旱性状）与不抗旱深红棉植株杂交，分析实验结果并得出结论： 。
(4)若实验结果证实染色体的片段缺失不影响配子的存活，则图中的抗旱粉红棉新品种自交产生的子代中，
抗旱粉红棉个体所占的比例是 。
13．麻鸡（性别决定方式为ZW 型）的慢羽和快羽是一对相对性状，且慢羽（M）对快羽（m）为显性，
其中慢羽初生雏鸡的翅尖羽毛较短；快羽初生雏鸡的翅尖羽毛较长。麻鸡的育种过程及结果如图1 所示。
不考虑Z、W 染色体同源区段。
回答下列问题：
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(1)正常情况下，母鸡减数分裂过程中含有2 条Z 染色体的细胞称为 。由图1 可知，
等位基因M/m 位于 染色体上，判断依据是 。
(2)若要通过羽毛长短即可直接区分雏鸡的性别，从而达到多养母鸡、多得鸡蛋的育种目的，则设计的最佳
杂交组合方案为 （用基因型表示）。
(3)麻鸡羽毛黑色（A）对黄色（a）为显性，且这对等位基因位于常染色体上。为探究麻鸡出现黄羽的原因，
研究者对A 和a 基因位点进行PCR 扩增和电泳检测，并对其调控的下游基因相对表达量进行测定，如图2
所示。
据图2 可知，麻鸡出现黄羽的原因是A 基因发生碱基的 而突变为a 基因，从而导致
，最终使黑色素合成减少或无法合成。
(4)母鸡产蛋后由于某种原因，可能出现卵巢退化，精巢重新发育，出现公鸡性征并且产生正常精子。据此
推测，鸡群中黄色慢羽公鸡的基因型最多有 种。为确定一只黄色慢羽公鸡的基因型，研究人员将
该只黄色慢羽公鸡与多只杂合黑色快羽母鸡进行杂交，观察后代的表型及比例（已知基因型WW 致死）。
请完成下列部分预期结果及结论：
①若后代公鸡：母鸡=1：1，且无论公鸡还是母鸡都是黑色慢羽：黄色慢羽=1 1∶，则这只黄色慢羽公鸡的基
因型是 ；
②若后代公鸡：母鸡=1 2∶，且公鸡全表现为慢羽，母鸡中慢羽：快羽=1 1∶，则这只黄色慢羽公鸡的基因型
是 。
14．通过从自然界中筛选、基因工程育种等方法可获得不同类型和性能的酵母菌。回答下列问题：
(1)酿酒酵母菌种的性能是决定果酒品质的重要因素。利用选择培养基筛选高耐酸、高耐糖的酵母菌时，培
养基的pH 应呈 ，同时培养基中应添加 。
(2)通过基因工程可培育乳酸乙酯（白酒香味的主要来源）高产酵母菌。利用同源重组技术在重组酶的作用
下将酿酒酵母质粒上的丙酮酸脱氢酶基因（PD）直接替换为植物乳杆菌中的乳酸脱氢酶基因（L-PG）。
重组酶可催化PCR 产物直接进行重组连接，不需要酶切产生黏性末端。酵母菌质粒与目的基因L-PG 连接
过程如图1（Amp"表示氨苄青霉素抗性基因），L-PG 基因结构及相关引物如图2。
①图1 中L-PG 与PD 发生同源重组的前提条件是 。若要获得如图2 所示的含PA 和PB 片段的L-PG
基因并进行PCR 扩增，则最好选择图2 中的引物 。与传统双酶切法构建基因表达载体相比，利用同
源重组技术构建基因表达载体的优点是 （答出1 点）。
Amp
②
R可作为 用于酵母菌的筛选。
③请设计实验证明转L-PG 基因酵母菌获得了产乳酸乙酯的能力。写出简要的实验思路： 。
15．雄性不育植株可简化育种流程，是杂交育种的重要材料。研究发现利用油菜纯合的雄性不育植株甲做
母本与野生型杂交，后代均可育，但总会出现部分白化幼苗长到成体死亡。为研究相关机制，提高育种效
率，科研人员进行了相关实验。
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(1)植株甲中存在雄性不育基因A'，导致雄蕊不能发育。实验发现甲与油菜品系丙杂交，后代均可育，且不
出现白化现象。科研人员将甲与野生型杂交所得存活的F1与甲、丙杂交得到的F1杂交，发现子代中雄性可
育幼苗占比为 ，进而推测丙产生了新的显性突变基因（记作B），使雄性不育基因A'导致的不育性
状得以恢复，且两基因位于非同源染色体上。
(2)为研究A'、B 基因与白化性状的关系，科研人员进行如下实验。
①从油菜中分离A'、B 基因，将A'基因导入拟南芥（拟南芥不含与A'、B 同源的基因），筛选得到至少插
入一个外源基因的转基因植株TA 群体。将B 基因转入拟南芥，经筛选获得纯合子TB．设计杂交实验，检
测存活F1的基因组成，杂交组合及结果如下表。
组
号
杂交组合
存活的F1
成体总数
含A’成体数
不含A’成体数
一
♀TA 群体×♂野生型
630
95
535
二
♀TA 群体×♂TB
607
415
192
据实验结果推测，A'基因引起部分子代死亡，B 基因可抑制A'基因的作用，依据是 。二组F1中含
有A'的植株比例超过1/2 的原因 。
②植物中核蛋白N 与叶绿体发育有关。新的研究发现，基因A'的表达产物可与核蛋白N 形成复合体。科研
人员推测，基因Ｂ通过抑制A'基因的表达而解除A'对N 的影响。为证明该推测，请完成下列实验设计。
实验材料
操作
观察指标
野生型拟南
芥
导入A’基因
叶绿体发育情况
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
a、导入A'基因 b、导入B 基因 c、导入A'、B 基因 d、野生型拟南芥 e、N 缺失突变拟南芥
Ⅰ~Ⅳ应依次填写 （填写选项前字母）
16．如图表示某植物的多种育种流程，请回答下列有关问题：
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(1)图1 中，子代Ⅱ和子代Ⅲ育种原理 （填“相同”或“不相同”）。
(2)图1 中，采用杂交育种选育能稳定遗传的显性性状个体时，需 ，子代Ⅴ有可能发生 （变异
类型）。
(3)图2 中，利用PCR 技术扩增目的基因前，需先获得供体细胞的 。为了便于扩增的DNA 片段与表
达载体连接，需在引物的
端加上限制酶切割位点且常在两条引物上设计加入不同的限制酶切割位点，主
要目的是 。
(4)用PCR 扩增下图中的DNA 片段：
供选择的引物有：①
②
③
④
共四种，应选择______（填字母）。
A．①②
B．②③
C．③④
D．①④
(5)为了扩增图2 中的Ⅱ，一般先用 处理大肠杆菌，使之处于一种能吸收周围环境中的DNA 分子的
状态。
(6)图2 中，⑥可与 结合，同时合成多条肽链。
17．真核生物的基本启动子位于基因5'端附近，且不具备组织特异性，其单独存在时不足以启动基因的表
达。增强子位于基因上游或下游，与特定蛋白结合后激活基本启动子，驱动相应基因在特定组织中表达，
其作用机制如图1 所示。
(1)基因表达载体中的启动子包含增强子和基本启动子。一般来说，增强子 （填“具备”或“不具
备”）组织特异性。构建基因表达载体时，需要PCR 扩增特定增强子片段，反应体系中应添加引物，其作
用是 ；限制酶的识别序列添加在引物的 端。
(2)研究人员尝试通过基因编辑技术有针对性地将增强子插入内源基因的启动子区域，实现直接增强内源基
因转录的“原位激活”，增强子的插入 （填“会”或“不会”）引起内源基因表达的蛋白质氨基酸
序列改变，原因是 。通过检测 的含量可以从分子水平上鉴定增强子是否导入成功。
(3)我国科学家将筛选得到的增强子靶向插入到水稻基因启动子中，通过一次敲入，实现多个基因的同时激
活。由此可知，增强子与基本启动子的数量对应关系是 ；如若通过添加荧光蛋白基因来报告增强子
是否插入成功，请在答题卡方框内绘图表示所需基因表达载体的结构组成，并标出各部分名称。
(4)适合精确敲入的增强子的短缺限制了其在植物育种中的应用。为解决此问题，研究者构建了由基本启动
子和报告基因组成的“增强子捕获载体”（如图2 所示），捕获载体可随机插入受体细胞的基因组。将
“增强子捕获载体”导入受体细胞可以定位、筛选出所需的增强子，原理是 。
18．普通小麦（6n=42，AABBDD，一个字母代表一个染色体组，每个染色体组都含7 条染色体）是异源
六倍体粮食作物。小麦具有三对与直链淀粉合成有关的基因E/e、F/f、H/h，它们依次位于7A、4A、7D
（数字代表染色体的编号）染色体上，当没有显性基因时才表现为糯性。小麦是否具有抗锈病由Y/y 基因
控制。现有一种非糯性抗锈病纯系小麦和糯性易感锈病纯系小麦杂交得F1，F1自交得F2，F2的表型及比例
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如图所示。请回答下列问题。
(1)小麦进行人工杂交时，对母本的操作步骤是 →套袋→授粉→ 。
(2)根据实验结果不能确定基因Y、y 是否位于7A 染色体上，因为当亲本基因型为 时，不管Y、y
是否位于7A 染色体上，都可能出现图示结果。
(3)进一步研究表明Y、y 位于4D 染色体上，则自然界中非糯性抗锈病小麦的基因型有 种。该实验中，
F2非糯性抗锈病小麦中的纯合子占 ；F2中非糯性易感锈病小麦与糯性抗锈病小麦杂交，子代中
糯性抗锈病小麦占 。
(4)六倍体小黑麦（6n=42，AABBRR）具有高千粒重、粒长等优良性状。为将六倍体小黑麦的优良性状基
因转入普通小麦，科研人员进行了如下实验。（注：减数分裂Ⅰ后期不能配对的染色体会随机移向两极）
F
①
1含有 个染色组，F1产生的 （雌、雄）配子是不育的。
F
②
2的染色体数理论上介于 之间。对M 进行核型分析，其染色体数为44，R 中只含有2R、4R、6R
染色体。F1中含2R、4R、6R 染色体的植株占比如下表，结果表明不同R 染色体的传递效率由高到低依次
是 。
小黑麦R 染
色体
比
例/%
2R
22.12
4R
33.65
6R
39.42
③以F1中具有优良性状的个体为材料，培育性状优良且能稳定遗传的新品种，请简要提出育种方案 。
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