Question

20．下面①～⑤列舉了五種育種方法：
①甲品種×乙品種→F₁→自交→F₂→人工選擇→自交→F₃→人工選擇→自交…→性狀穩(wěn)定遺傳的新品種．
②甲品種×乙品種→F₁→F₁花藥離體培養(yǎng)→若干幼苗→秋水仙素處理芽尖→若干植株→人工選擇→新品種．
③正常的幼苗→秋水仙素處理→人工選擇→新品種．
④人造衛(wèi)星搭載種子→返回地面種植→發(fā)生多種變異→人工選擇→新品種．
⑤獲取甲種生物的某基因→通過(guò)某種載體將該基因攜帶入乙種生物→新生物個(gè)體．
（1）假設(shè)A、b代表玉米的優(yōu)良基因，這兩種基因是自由組合的．現(xiàn)有AABB、aabb兩個(gè)品種，為培育出優(yōu)良新品種AAbb，可以采用第①種方法，第①種方法的原理是基因重組，該方法屬常規(guī)育種，一般從F₂代開(kāi)始選種，這是因?yàn)镕₂開(kāi)始出現(xiàn)性狀分離．若F₂總數(shù)為1552株，則其中基因型為AAbb的理論上有97株．基因型為Aabb的類型經(jīng)過(guò)自交，在子代符合生產(chǎn)要求的性狀中AAbb占$\frac{1}{3}$．
（2）在第②種方法中，我們?nèi)糁豢紤]F₁分別位于n對(duì)同源染色體上的n對(duì)等位基因，則利用其花藥離體培育成的幼苗應(yīng)有2ⁿ種類型（理論數(shù)據(jù)）．與第①種方法相比，第②種方法突出的優(yōu)點(diǎn)是明顯縮短育種年限．
（3）第③種育種方法中使用秋水仙素的作用是促使染色體加倍，其機(jī)理是秋水仙素抑制紡錘體的形成．
（4）第④種方法中發(fā)生的變異一般是基因突變，衛(wèi)星搭載的種子應(yīng)當(dāng)選用萌發(fā)的（而非休眠的）種子，試闡述原因萌發(fā)的種子有旺盛的細(xì)胞分裂能力，DNA復(fù)制過(guò)程中可能由于外界因素的干擾而發(fā)生基因突變．
（5）第⑤種方法培育的新生物個(gè)體可以表達(dá)出甲種生物的遺傳信息，該表達(dá)過(guò)程包括遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯，該方法必須用到的工具酶是限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶．與第①種方法相比，該方法育種的優(yōu)勢(shì)是打破物種界限．

Answer 1

分析 根據(jù)題意和圖示分析可知：①是雜交育種，②是單倍體育種，③是多倍體育種，④是誘變育種，⑤是基因工程育種．
五種育種方法比較：

	雜交育種	誘變育種	單倍體育種	多倍體育種
方法	（1）雜交→自交→選優(yōu)（2）雜交	輻射誘變、激光誘變、化學(xué)藥劑處理	花藥離體培養(yǎng)、秋水仙素誘導(dǎo)加倍	秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗
原理	基因重組	基因突變	染色體變異（染色體組先成倍減少，再加倍，得到純種）	染色體變異（染色體組成倍增加）
優(yōu) 點(diǎn)	不同個(gè)體的優(yōu)良性狀可集中于同一個(gè)體上	提高變異頻率，出現(xiàn)新性狀，大幅度改良某些性狀，加速育種進(jìn)程	明顯縮短育種年限	營(yíng)養(yǎng)器官增大、提高產(chǎn)量與營(yíng)養(yǎng)成分
缺 點(diǎn)	時(shí)間長(zhǎng)，需要及時(shí)發(fā)現(xiàn)優(yōu)良性狀	有利變異少，需要處理大量實(shí)驗(yàn)材料，具有不確定性	技術(shù)復(fù)雜，成本高	技術(shù)復(fù)雜，且需要與雜交育種配合；在動(dòng)物中難以實(shí)現(xiàn)

解答 解：（1）現(xiàn)有AABB、aabb兩個(gè)品種，為培育出優(yōu)良新品種AAbb，可以采用第①種雜交育種的方法，其原理是基因重組．該方法屬常規(guī)育種，由于F₂開(kāi)始出現(xiàn)性狀分離，所以一般從F₂代開(kāi)始選種．若F₂總數(shù)為1552株，則其中基因型為AAbb的理論上有1552×$\frac{1}{16}$=97株．基因型為Aabb的類型經(jīng)過(guò)自交，在子代符合生產(chǎn)要求的性狀（AAbb、Aabb）中AAbb占$\frac{1}{3}$．
（2）在第②種單倍體育種方法中，我們?nèi)糁豢紤]F₁分別位于n對(duì)同源染色體上的n對(duì)等位基因，由于1對(duì)等位基因能產(chǎn)生2種配子，所以利用其花藥離體培育成的幼苗應(yīng)有2ⁿ種類型．與方法①相比，由于獲得的個(gè)體都是純合體，所以其突出優(yōu)點(diǎn)是明顯縮短育種年限．
（3）秋水仙素的作用是抑制細(xì)胞有絲分裂過(guò)程中紡錘體的形成，使染色體數(shù)目加倍．
（4）第④種方法是誘變育種，在太空中發(fā)生的變異一般是基因突變．由于萌發(fā)的種子有旺盛的細(xì)胞分裂能力，DNA復(fù)制過(guò)程中可能由于外界因素的干擾而發(fā)生基因突變，所以衛(wèi)星搭載的種子應(yīng)當(dāng)選用萌發(fā)的而非休眠的種子．
（5）第⑤種方法是基因工程育種．培育的新生物個(gè)體可以表達(dá)出甲種生物的遺傳信息，該表達(dá)過(guò)程包括遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯，該方法必須用到的工具酶是限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶．與第①種方法雜交育種相比，該方法育種的優(yōu)勢(shì)是能克服遠(yuǎn)緣親本雜交不親和的障礙，從而打破物種之間的界限．
故答案為：
（1）基因重組   F₂開(kāi)始出現(xiàn)性狀分離    97    $\frac{1}{3}$
（2）2ⁿ   明顯縮短育種年限
（3）秋水仙素抑制紡錘體的形成
（4）基因突變   萌發(fā)的種子有旺盛的細(xì)胞分裂能力，DNA復(fù)制過(guò)程中可能由于外界因素的干擾而發(fā)生基因突變
（5）轉(zhuǎn)錄和翻譯   限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶    打破物種界限

點(diǎn)評(píng) 本題考查生物變異及其應(yīng)用，要求考生識(shí)記生物變異的類型，掌握生物變異在育種工作中的應(yīng)用；識(shí)記幾種常見(jiàn)育種方法的原理、方法及優(yōu)缺點(diǎn)等知識(shí)，能結(jié)合所學(xué)的知識(shí)準(zhǔn)確答題．