Question

中国女科学家屠呦呦研制的抗疟药考青蒿素挽救了数百万人的生命。青蒿素是从植物黄花蒿（即中药青蒿）的组织细胞中提取的一种代谢产物。野生型青蒿（2n=18）的正常植株白青秆（A）对紫红秆（a）为显性，两对基因独立遗传，现有两个纯种青蒿品种，甲品种是白青秆稀裂叶（AABB），乙品种是紫红秆分裂叶（aabb）。将这两个品种进行下列3组实验，结果都能筛选出紫红秆稀裂叶植株。请回答下列问题：

（1）科学家在培育生物新品种时，无论采取杂交育种还是诱变育种等方法，都是使原生物物种的______发生改变，然后经过__________，最终培育出对人类有益的新品种。

（2）第①组的育种原理是____________。在F₂中紫红秆稀裂叶植株中占比例是____________。这些紫红秆稀裂叶植株自交所得的F₃中，紫红秆稀裂叶植株中占比例是____________。

（3）第②组的育种方法称为___________，其优点是___________。其中花药离体培养所得幼苗中含紫红秆稀裂叶基因的个体所占比例是___________。

（4）第③组的育种方法所依据的原理是___________。育种时所需处理的种子应当是萌发的而非休眠的，原因是___________。

Answer

（1）遗传物质 人工选择 （2）基因重组 3/16 5/6 （3）单倍体育种 明显缩短育种年限 1/4 （4）基因突变 细胞分裂旺盛，容易发生基因突变（基因突变主要发生在细胞分裂的间期）

【解析】（1）无论采取杂交育种还是诱变育种等方法，都是使原物种的遗传物质发生改变，然后经过人工选择，最终培育出对人类有益的新品种。（2）第①组为杂交育种，其育种原理是基因重组。根据亲本基因型AABB和aabb，F1为AaBb，则在F2表现型及其比例为9白青秆稀裂叶（A_B_）：3白青秆分裂叶（A_bb）：3紫红秆稀裂叶（aaB_）：1紫红秆分裂叶（aabb），其中紫红秆稀裂叶植株中占比例是3/16。这些紫红秆稀裂叶植株（1/3 aaBB和2/3 aaBb）自交所得的F3中，紫红秆稀裂叶植株中占比例是1/3+2/3×3/4=5/6。（3）第②组是单倍体育种，该育种方法称为最大的优点是明显缩短育种年限。由于所产生的aB的花粉占全部花粉的1/4，所以经花药离体培养所得幼苗中含紫红秆稀裂叶基因的个体所占比例是1/4。（4）第③组是诱变育种，该育种方法所依据的原理是基因突变。育种时所需处理的种子应当是萌发的而非休眠的，是因为萌发种子的细胞分裂旺盛，容易发生基因突变。

【考点定位】生物育种

【名师点睛】几种常见育种方式的比较

育种方法

杂交育种

诱变育种

单倍体育种

多倍体育种

原理

基因重组

基因突变

染色体数目变异

染色体数目变异

常用方式

①选育纯种：杂交→自交→选优→自交②选育杂种：纯合的双亲杂交→杂交种

辐射诱变、激光诱变、空间诱变等处理萌发的种子或幼苗

花药离体培养，然后再使染色体数目加倍

秋水仙素处理萌发的种子或幼苗

优点

①使位于不同个体的优良性状集中到一个个体上②操作简便

可以提高变异的频率、加速育种进程且大幅度地改良某些性状

①明显缩短育种年限②所得品种一般为纯合子

器官巨大，提高产量和营养成分

缺点

①育种时间长，杂种需年年制种②只能在同品种间进行

有利变异少，需大量处理实验材料（有很大盲目性）

技术复杂且需与杂交育种配合

只适用于植物，发育延迟，结实率低

应用

用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦

高产青霉菌

用纯种高秆抗病与矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦

三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦