Question

2．玉米（2N=20）是重要的粮食作物之一．已知玉米的高秆易倒伏（D）对矮秆抗倒伏（d）为显性，抗病（R）对易感病（r）为显性，控制上述两对性状的基因分别位于两对同源染色体上．为获得纯合矮秆抗病玉米植株，研究人员采用了下图所示的方法．根据材料分析回答问题．

（1）获得此纯合矮杆抗病植株涉及的育种方式有杂交育种、单倍体育种、基因工程育种、诱变育种．
（2）过程③的育种过程依据的主要原理是基因重组，在构建抗病基因表达载体时，必须使用限制酶和DNA连接酶两种工具酶；
（3）若过程①的F₁自交1代，产生的矮杆抗病植株中纯合体占$\frac{1}{3}$．
（4）过程②，若单倍体幼苗通过加倍后获得M株玉米，通过筛选得到的矮秆抗病植株的基因型为ddRR，在理论上有$\frac{M}{4}$株．
（5）盐碱地是一种有开发价值的土地资源，为了开发利用盐碱地，从而扩大耕地面积，增加粮食产量，我国科学家应用耐盐基因培育出了耐盐玉米新品系．为了确定耐盐转基因玉米是否培育成功，要用一定浓度盐水浇灌（移栽到盐碱地）的方法从个体水平鉴定玉米植株的耐盐性．

Answer 1

分析 1、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）

2、基因工程，又叫基因的拼接技术或DNA重组技术，是指按照人们的意愿，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品的过程；基因工程的原理是基因重组；“基因剪刀”、“基因针线”和“基因的运载体”是基因工程最基本的工具．
3、分析题图：题图是研究人员获得纯合矮秆抗病玉米植株所采取的几种育种方法，其中育种方法①需要对筛选的植株连续自交，逐带筛选获得目标植株，是杂交育种；育种方法②需要对选取的花药进行离体培养获得单倍体植株，再通过染色体加倍获得目标植株，是单倍体育种；育种方法③是将抗病基因导入矮杆易感病植株的叶肉细胞，即通过基因工程获取目标植株，是基因工程育种；④是将种子搭载卫星至太空后使其基因发生突变，经培养筛选后获得目标植株，是诱变育种．

解答 解：（1）由以上分析知，获得此纯合矮杆抗病植株涉及的育种方式有杂交育种、单倍体育种、基因工程育种、诱变育种．
（2）过程③的育种过程是基因工程育种，基因工程育种是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状，其依据的主要原理是基因重组，在构建抗病基因表达载体时，必须使用限制酶（“基因的剪刀”）和DNA连接酶（“基因的针线”）两种工具酶．
（3）过程①中由纯合高杆抗病植株（DDRR）和纯合矮杆易感病植株（ddrr）杂交产生的F₁的基因型为DdRr，F₁自交1代，产生的F₂代中矮杆抗病植株的基因型为ddRR和ddRr两种、其比例为ddRR：ddRr=1：2，其中纯合体（ddRR）占$\frac{1}{3}$．
（4）由于F₁的基因型为DdRr，其减数分裂后可产生DR、Dr、dR、dr等量的四种花药，所以若单倍体幼苗通过加倍后获得M株玉米，通过筛选得到的矮秆抗病植株的基因型为ddRR的植株理论上有$\frac{M}{4}$株．
（5）用耐盐基因培育出了耐盐玉米新品系是否具有耐盐性，应该用一定浓度盐水浇灌玉米植株或移栽到盐碱地中，观察玉米的生长状况，据此确定耐盐转基因玉米是否培育成功．
故答案为：
（1）杂交育种、单倍体育种、基因工程育种、诱变育种
（2）基因重组    限制酶   DNA连接酶    
（3）$\frac{1}{3}$
（4）ddRR   $\frac{M}{4}$  
（5）一定浓度盐水浇灌（移栽到盐碱地）

点评 本题结合研究人员获得纯合矮秆抗病玉米植株所采取的几种育种方法图，考查变异在育种中的应用，考生对杂交育种、单倍体育种、诱变育种、基因工程育种等育种方法的原理、优点和缺点、育种方法和过程等方面的识记和理解是解题的关键．