Question

18．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甲品种×乙品种→F₁$\stackrel{?}{→}$F₂$→_{人工选择}^{?}$F₃$→_{人工选择}^{?}$F₄稳定遗传的新品种
②甲品种×乙品种→F₁$\stackrel{花药离体培养}{→}$幼苗$\stackrel{秋水仙素}{→}$若干植株$\stackrel{人工选择}{→}$新品种
③甲品种种子$\stackrel{飞船搭载太空飞行、返地种植}{→}$多种变异植株$\stackrel{人工选择}{→}$新品种
（1）科学家在培育生物新品种时，无论采取杂育种还是诱变育种等方法，都是使原生物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组的育种原理是基因重组．在F₂中紫红秆稀裂叶植株中占比例是$\frac{3}{16}$．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$\frac{5}{6}$
（3）第②组的育种方法称为单倍体育种，其优点是明显缩短育种年限．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$\frac{1}{4}$．
（4）第③组的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，原因是细胞分裂旺盛，容易发生基因突变（基因突变主要发生在细胞分裂的间期）．

Answer 1

分析 1、分析题图：①是杂交育种，②是单倍体育种，③是诱变育种．
2、四种育种方法的比较如下表：

	杂交育种	诱变育种	单倍体育种	多倍体育种
方法	杂交→自交→选优	辐射诱变、激光诱变、化学药剂处理	花药离体培养、秋水仙素诱导加倍	秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
原理	基因重组	基因突变	染色体变异（染色体组先成倍减少，再加倍，得到纯种）	染色体变异（染色体组成倍增加）

解答 解：（1）科学家在培育生物新品种时，无论采取杂育种还是诱变育种等方法，都是使原生物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，其原理是基因重组；亲本的基因型为AABB和aabb，则F₁的基因型为AaBb，因此F₂中紫红秆稀裂叶植株（aaB_）所占的比例是$\frac{1}{4}×\frac{3}{4}=\frac{3}{16}$；紫红秆稀裂叶植株的基因型及比例为$\frac{1}{3}$aaBB、$\frac{2}{3}$aaBb，其自交所得的F₃中，紫红秆稀裂叶植株中占比例是$\frac{1}{3}$+$\frac{2}{3}×\frac{3}{4}$=$\frac{5}{6}$．
（3）第②组为单倍体育种，由于后代都是纯合子，自交后代不发生性状分离，因此其优点是明显缩短育种年限；F₁代的基因型为AaBb，它的花粉有四种基因型：AB、Ab、aB、ab，各占$\frac{1}{4}$，经过花药离体培养后，含紫红秆稀裂叶基因的个体所占比例是$\frac{1}{4}$．
（4）第③组育种方法（太空诱变育种）所依据的原理是基因突变，由于基因突变的低频性，一般来说，在多种变异植株中符合要求的新品种比例较低，育种时所需处理的种子应当是萌发的（而非休眠的）种子，原因是萌发的种子中细胞分裂旺盛，更容易发生基因突变．
故答案为：
（1）遗传物质     人工选择
（2）基因重组    $\frac{3}{16}$     $\frac{5}{6}$
（3）单倍体育种   明显缩短育种年限       $\frac{1}{4}$ 
（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）

点评 本题以作物育种为背景，综合考查诱变育种、杂交育种、单倍体和多倍体育种及基因工程育种的区别与联系，这部分需要重点记忆杂交育种的概念和原理以及诱变育种的原理．