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考点26 变异在育种上的应用
一、变异在育种中的运用实例
1. 诱变育种
(1)
基本原理：
(2)
过程
(3)
优点
①可以
，在较短时间内获得更多的优良变异类型。
②
地改良某些性状。
(4)
缺点：有利变异个体往往
，需处理
实验材料，具有
。
(5)
应用举例
①农作物：用辐射的方法处理大豆，选育出含油量高的大豆品种。
②微生物：青霉素高产菌株的选育。
经太空育种后得到的品种与原来的品种相比要大得多。太空育种的原理是利用太空微重力、高辐射诱发基因突变。
2. 杂交育种
(1)
基本原理：
(2)
过程
① 培育杂合子品种：选取符合要求的纯种双亲杂交（♀×♂）→F1（即为所需品种）
培育杂合子品种主要利用F1的优良性状，并不要求遗传上的稳定，将杂种一代作为种子直接利用。具有高产、优质、抗性
强的特点，因后代会出现性状分离，故需要年年制种。
② 培育隐性纯合子品种：选取符合要求的纯种双亲杂交（♀×♂）→F1
F2→选出表型符合要求
的个体种植并推广。
③ 培育显性纯合子品种
1
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a.植物：选择具有不同优良性状的亲本杂交，获得F1→F1自交→获得F2→鉴别、选择需要的类型，连
续自交至不发生性状分离为止。
b.动物：选择具有不同优良性状的亲本杂交，获得F1→F1雌雄个体交配→获得F2→鉴别、选择需要的
类型与隐性个体测交，选择后代只表现所需性状的F2个体。
(3)
优点：操作
，可以把多个品种的优良性状集中在一起。
(4)
缺点：获得新品种的
一般较长；局限于
的个体。
3. 多倍体育种
(1)
基本原理：
(2)
方法：用
或
处理萌发的种子或幼苗。
(3)
机理：当低温或秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，能够抑制
的形成，导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。染色体数目加倍的细胞继续进行
分裂，就可能发育成多
倍体植株。
(4)
三倍体的形成（以无子西瓜为例）
分析：
① 第1 次传粉：杂交获得
种子。
② 第2 次传粉：刺激
发育成果实。
③ 三倍体西瓜基本无种子的原因：原始生殖细胞中有三套非同源染色体，减数分裂时出现
，因此很难产生可育的配子。
(5)
普通小麦的培育过程：A、B、D 分别代表不同物种的一个染色体组，每个染色体组均含7 条染色体。
2
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(6)
优点：多倍体植物茎杆 ，器官 ，营养物质含量 。
(7)
缺点：技术 ，发育 ，结实率较 ，适用于植物，在动物中难以开展。
4. 单倍体育种
(1)
基本原理：
(2)
方法和步骤（以二倍体为例）
① 用常规方法获得杂种F1。
② 将F1的
放在人工培养基上进行
培养，花药细胞经多次分裂形成愈伤组织，诱导愈
伤组织分化成幼苗。
③ 用
处理幼苗，染色体加倍后可成为可育的纯合植株。
(3)
优点：可
育种年限，加速育种进程，得到纯合子。
(4)
缺点：技术复杂，成功率较低，一般需与杂交育种配合。
二、利用现代生物工程的育种方法
细胞工程育种
胚胎工程育种
基因工程育种
育种
程序
去细胞壁→细胞融合→组织培养
核移植→胚胎移植
提取目的基因→目的基因与运载体结
合→将目的基因导入受体细胞→目的
基因的检测与鉴定
优点
能够 繁殖、培育无病毒植株
等，克服 的
障碍，培育出作物新品种以繁殖优
良品种
能够用于保存
物种，有选择地繁
殖某性别的动物
目的性 ， 改变生物的遗
传性状，打破物种界限
缺点
技术要求高、培养条件严格、技术复杂，难度大；导致生
物品系减少，个体生存能力下降
技术要求较高，操作难度大，有可能
引发生态危机
3
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考法1 育种方法的选择及育种图解分析
1. 根据育种目标育种方式
（1）培育无子果实可选择多倍体育种，其原理是三倍体植株减数分裂时联会紊乱，不能结子。
（2）要获得本物种没有的性状可采用诱变育种或基因工程育种，其中基因工程育种的目的性强。
（3）如果要将不同个体的优良性状集中到同一个体上，则可以选择杂交育种或单倍体育种，其中单倍体
育种可大大缩短育种年限，从而快速获得纯种。
（4）如果要克服远缘杂交不亲和的障碍，则可以选择基因工程育种或植物体细胞杂交技术。
（5）如果要培育具有隐性性状个体，则可用自交或杂交的方法，只要出现该性状即可。
（6）如果要使染色体数目加倍，则可以采用秋水仙素处理等方法，也可以采用细胞融合的方法，并且细
胞融合可在两个不同物种之间进行。
（7）有些植物如小麦、水稻等，杂交实验较难操作，则最简便的方法是自交。
（8）实验材料若为动物，则杂交育种时一般通过测交的方法培育获得纯种。
（9）实验材料若为植物的营养繁殖体，如土豆、地瓜等，则只要出现所需性状即可，不需要培育出纯
种。
（10）实验材料若为原核生物，则不能采用杂交育种，如细菌的育种，一般采用诱变育种或基因工程育
种。
2. 育种图解的分析
（1）A 表示杂交，D 表示自交；方法1 表示杂交育种。
（2）A 表示杂交，B 表示花药离体培养，C 表示秋水仙素处理或低温处理；方法2 表示单倍体育种。
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（3）E 表示人工诱变；方法3 表示诱变育种。
（4）F 表示秋水仙素处理或低温处理；方法4 表示多倍体育种。
（5）G 表示基因工程，H 表示脱分化，I 表示再分化；方法5 表示基因工程育种。
（6）K 表示原生质体融合，L 表示脱分化，M 表示再分化；方法6 表示植物体细胞杂交。
3. 基于个体基因型的育种图解分析
①②表示杂交育种，①③④表示单倍体育种，①⑥表示多倍体育种，①⑦表示基因工程育种，⑤表示诱变
育种。
【典例1】 （2023•河南模拟）糯玉米和甜玉米都是普通玉米在栽培过程中发生了隐性突变而产生的新类
型（控制两性状的基因独立遗传）。某科研团队欲利用现有的糯玉米和甜玉米培育甜糯玉米，以下相关叙
述正确的是（ ）
A．可采用传统的杂交育种方法，但育种时间比较长，约需6～8 代才能达到目的
B．若利用纯合甜玉米和纯合糯玉米杂交，F1自交所得F2中普通玉米：甜糯玉米为6：1
C．上述B 项所得F2单株留种，播种后自交，理论上在F3中会出现约
的甜糯籽粒
D．若采用单倍体育种的方法，会大大缩短得到甜糯玉米的时间
【典例2】 （2023•齐齐哈尔三模）草莓植株的营养物质含量与发育状况和染色体组数目有关，感染病毒
后会出现结实率下降，品质变差等问题。育种工作者用森林草莓（2n，某对染色体上有抗虫基因）和哈尼
草莓（8m＝56）进行实验，培育草莓新品种。下列叙述错误的是（ ）
A．用低温（4℃）处理森林草莓长出的1cm 左右不定根，能诱导染色体数目加倍
B．可切取一定大小的哈尼草莓茎尖进行植物组织培养，获得抗病毒草莓
C．两种草莓多次杂交得到的多倍体植株可为品质改良和进化提供原材料
D．可诱变处理哈尼草莓愈伤组织来获得突变体，进而培育成新品种
【典例3】 （2023•沙坪坝区校级模拟）马铃薯抗病（A）对易感病（a）为显性，块茎大（B）对块茎小
（b）为显性。现利用品系甲（Aabb）和品系乙（aaBb）培育抗病块茎大的新品种。科学家利用了以下两
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种途径进行培育。下列有关叙述错误的是（ ）
A．目标品系M 和目标品系N 的染色体组数相同
B．目标品系M 和目标品系N 的核DNA 数相同
C．目标品系M 和目标品系N 的相关基因组成相同
D．目标品系M 和目标品系N 的表型不一定相同
【典例4】 （2023•越秀区校级三模）水稻的花属于两性花，水稻的花粉是否可育受到细胞质基因（S、
N）和细胞核基因（R、r）共同控制。细胞核的不育基因用r 表示，可育基因用R 表示，R 对r 完全显性；
细胞质的不育基因用S 表示，可育基因用N 表示。细胞核可育基因（R）能够抑制细胞质不育基因（S）的
表达。因此，当细胞质基因为S 且细胞核基因型为rr[记为S（rr）]时，水稻才表现为雄性不育。袁隆平的
“三系法”生产杂交水稻S（Rr）生产过程如图所示，根据题意，下列说法错误的是（ ）
A．保持系B 的基因组成最可能是N（rr），恢复系的基因组成最可能是N（RR）
B．“三系法”杂交水稻的缺点是需要年年制杂交种
C．基因（S、N）符合母系遗传规律，基因（R、r）遵循遗传分离定律
D．已知精子中几乎不含细胞质，所以S（rr）自交时产生的精子中几乎不含S 基因
【典例5】 （2023•肥城市模拟）玉米是一年生雌雄同株、异花授粉植物。玉米富含各种营养物质、味道
香甜，可做各式菜肴，也是生产工业酒精和酿制白酒的主要原料。
（1）现阶段我国大面积种植的玉米品种均为杂合子，杂交种（F1）的杂种优势明显，在高产、抗病等
方面杂合子表现出的某些性状优于其纯合亲本，但在F2会出现杂种优势衰退现象。其原因是
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。玉米的大粒杂种优势性状由一对等位基因（E、e）控制，
现将若干大粒玉米杂交种平均分为甲、乙两组，相同条件下隔离种植，甲组自然状态授粉，乙组人工控
制其自交授粉。在种植期间因未知原因导致含显性基因的精子与含隐性基因的卵细胞不能结合，若所有
的种子均正常发育，在第3 年种植时甲组和乙组杂种优势衰退率（小粒所占比例）分别为
、
。
（2）已知在种子培育期间，研究玉米无叶舌性状对培育高产优质的玉米新品种具有重要作用。用5 个
玉米有叶舌（AA）自交系品种1～5 和无叶舌（aa）自交系LG，分别培育出品种1～5 的无叶舌近等基
因系（指除了控制叶舌性状的基因存在差异之外，其他遗传信息均相同或相近的一组品系）1'～5'，操
作流程如图。分别选择
作为供体亲本和受体亲本，F1与
受体亲本杂交子代BC1的基因型为
，经自交后，选择出现性状分离的类型与受体亲本回交，
如此重复，最终获得无叶舌的玉米自交系1'～5'。
（3）研究人员通过实验已确定a 基因的位置范围，插入了分子标记S 序列（可通过检测S 序列快速判
断a 基因的位置）。现发现有叶舌品种6 具有抗叶斑病、丝黑穗病能力增强等一系列优良性状，有叶舌
品种7 具有高油酸、抗倒伏等一系列优良性状。如何利用以上品种及S 序列快速培育出具有两个品种优
势的无叶舌杂交种？请写出主要思路：
。
【变式1】 （2023•高要区校级模拟）水稻（2n＝24）是两性花，雌雄同株。我国科学家“杂交水稻之
父”袁隆平继培育出杂交水稻之后又成功培育出海水稻。海水稻是在海边滩涂等盐碱地生长的特殊水稻，
具有抗盐碱、耐淹等优势。袁隆平团队利用杂交育种的方法，大大提高了海水稻的产量。以下说法错误的
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是（ ）
A．袁隆平团队培育海水稻原理是基因重组
B．水稻基因组计划应测其12 条染色体上的DNA 序列
C．海水稻细胞液的浓度比淡水稻高
D．利用野生水稻培育海水稻能大大的缩短育种年限
【变式2】 （2023•河南二模）普通小麦是目前世界各地栽培的重要粮食作物。普通小麦的形成包括不同
物种杂交和染色体加倍过程，如图所示（其中A、B、D 分别代表不同物种的一个染色体组，每个染色体
组均含7 条染色体）。在此基础上，人们又通过杂交育种培育出许多优良品种。下列说法正确的是
（ ）
A．观察一粒小麦花药中的细胞分裂图像，只能观察到含有14 条或28 条染色体的细胞
B．杂种一是单倍体，高度不育
C．杂种一经过秋水仙素处理得到的拟二粒小麦可育，观察其减数分裂图像时可看到28 个四分体
D．杂种二为三倍体，含有三个染色体组，减数分裂时联会紊乱，很难产生正常配子
【变式3】 （2023•河南模拟）中国是世界上第一个成功研发和推广杂交水稻的国家，杂交水稻的推广解
决了世界五分之一人们的温饱问题。雄性不育水稻的发现促进了杂交水稻的培育，其中，“农垦58S”是
我国科学家发现的光敏感雄性核不育突变体水稻，其在长日照下花粉败育，短日照下则可育。回答下列问
题。
（1）杂交水稻具有杂种优势，但因杂种后代会发生
，导致每年需要重新制种。
（2）将野生型与“农垦58S”杂交，F1均为野生型，F1自交后代中野生型与雄性不育的比例为3：1，
出现这一比例的原因是在形成配子的过程中
。
（3）结合实际生产，写出培育水稻杂交种（F1）的简要操作过程
；若要保存“农垦58S”，以备来年育种使用，
还应使F1自交，让其后代在
（填“长日照”或“短日照”）条件下进行花的发育，从而
筛选出“农垦58S”。
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