2020高中生物 第六章 從雜交育種到基因工程 1 雜交育種與誘變育種學(xué)案 新人教版必修2

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1、第1節(jié)　雜交育種與誘變育種 [學(xué)習(xí)目標(biāo)]　1.說(shuō)出雜交育種的概念、原理、優(yōu)點(diǎn)和不足。2.舉例說(shuō)明雜交育種的技術(shù)流程。(重點(diǎn))3.說(shuō)出誘變育種的概念、原理、優(yōu)點(diǎn)和不足。 知識(shí)點(diǎn)1　雜交育種 請(qǐng)仔細(xì)閱讀教材第98～99頁(yè)，完成下面的問(wèn)題。 1．概念：將兩個(gè)或多個(gè)品種的優(yōu)良性狀通過(guò)交配集中在一起，再經(jīng)過(guò)選擇和培育，獲得新品種的方法。 2．原理：基因重組，即控制不同優(yōu)良性狀的基因，通過(guò)減數(shù)分裂和受精作用重新組合在一起，產(chǎn)生新的基因型，從而控制相應(yīng)的新的表現(xiàn)型。 3．過(guò)程(以高產(chǎn)抗病小麥品種的選育為例) 4．雜交育種的優(yōu)缺點(diǎn) (1)優(yōu)點(diǎn)：可以把多個(gè)品種的優(yōu)良性狀集中在一起。 (

2、2)缺點(diǎn)：①雜交育種只能利用已有基因的重組，按需選擇，并不能創(chuàng)造新基因；②雜交后代會(huì)出現(xiàn)分離現(xiàn)象，育種進(jìn)程緩慢，過(guò)程復(fù)雜；③雜交育種只能用同一物種或親緣關(guān)系較近的物種進(jìn)行雜交。 5．適用范圍 雜交育種適用于能進(jìn)行有性生殖的個(gè)體，且相關(guān)基因遵循細(xì)胞核遺傳規(guī)律，只進(jìn)行無(wú)性生殖的個(gè)體無(wú)法通過(guò)雜交育種的方法培育新品種。 6．應(yīng)用 (1)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)：改良作物品質(zhì)，提高農(nóng)作物單位面積產(chǎn)量。 (2)家畜、家禽的育種，如引進(jìn)優(yōu)質(zhì)種牛與本地品種雜交，可培育出優(yōu)良的品種。 知識(shí)點(diǎn)2　誘變育種 請(qǐng)仔細(xì)閱讀教材第100頁(yè)，完成下面的問(wèn)題。 1．概念：誘變育種是利用物理因素(如X射線、γ射線、紫外線、激光

3、等)或化學(xué)因素(如亞硝酸、硫酸二乙酯等)來(lái)處理生物，使生物發(fā)生基因突變。 2．原理：基因突變。 3．優(yōu)缺點(diǎn) (1)優(yōu)點(diǎn)：①提高突變率，加速育種進(jìn)程；②大幅度改良某些性狀，創(chuàng)造人們所需的優(yōu)良變異類(lèi)型。 (2)缺點(diǎn)：①基因突變具有不定向性和低頻性，因此基因突變產(chǎn)生的有利個(gè)體往往少，具有一定的盲目性；②突變個(gè)體難以集中多個(gè)優(yōu)良性狀，所以育種過(guò)程需要處理大量供試材料，需消耗大量的人力、物力。 4．應(yīng)用：在農(nóng)作物育種方面，培育出的新品種抗病力強(qiáng)、產(chǎn)量高、品質(zhì)好；在微生物育種方面，誘變育種也發(fā)揮了重要作用，如青霉菌的選育。 要點(diǎn)一　辨析雜交育種1.動(dòng)、植物雜交育種的區(qū)別 (1)方法：植物

4、雜交育種中純合子的獲得不能通過(guò)測(cè)交，只能通過(guò)逐代自交的方法獲得；而動(dòng)物雜交育種中純合子的獲得一般不通過(guò)逐代自交，而通過(guò)測(cè)交的方法進(jìn)行確認(rèn)后而獲得。 (2)實(shí)例：現(xiàn)有基因型為BBEE和bbee的兩種植物或動(dòng)物，欲培育基因型為BBee的植物或動(dòng)物品種，育種過(guò)程的遺傳圖解如下： 2．育種程序的比較 (1)單倍體育種、多倍體育種程序的比較 (2)單倍體育種與雜交育種程序的比較 3．育種年限的確定 雜交育種需要的年限，首先取決于所需性狀都是隱性性狀，還是帶有顯性性狀。 如果所需性狀都是隱性性狀，隱性性狀一旦出現(xiàn)，即為純合子，就可用于生產(chǎn)，所需年限較短。例如：通過(guò)雜交育種的方法，

5、用黃粒矮稈(YYdd)玉米和白粒高稈(yyDD)玉米培育白粒矮稈優(yōu)良品種，只需3年時(shí)間。 如果所需性狀帶有顯性性狀，表現(xiàn)顯性性狀的個(gè)體，既有純合子，又有雜合子，則需要連續(xù)自交，選擇純合優(yōu)良品種，所需年限較長(zhǎng)。 4．雜交育種與雜種優(yōu)勢(shì)的區(qū)別 (1)雜交育種過(guò)程就是要在雜交后代的眾多類(lèi)型中選留符合育種目標(biāo)的個(gè)體進(jìn)一步培育，直至獲得穩(wěn)定遺傳的具有優(yōu)良性狀的新品種(純合子)。 (2)雜種優(yōu)勢(shì)是指基因型不同的親本個(gè)體相互雜交產(chǎn)生的雜種子一代，在長(zhǎng)勢(shì)、生長(zhǎng)活力、繁殖力、抗逆性、產(chǎn)量和品質(zhì)等一種或多種性狀上優(yōu)于兩個(gè)親本的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象在生物界中普遍存在。在育種實(shí)踐中，人們常利用雜種優(yōu)勢(shì)獲得經(jīng)濟(jì)性

6、狀較好的植株。雜種優(yōu)勢(shì)主要是利用雜交子一代(雜種F1)的優(yōu)良性狀，并不要求性狀的穩(wěn)定遺傳。雜種優(yōu)勢(shì)的大小，取決于雙親的遺傳差異和互補(bǔ)程度。 【典例1】　雜交育種是植物育種的常規(guī)方法，其選育新品種的一般方法是(　　) A．根據(jù)雜種優(yōu)勢(shì)原理，從子一代中即可選出 B．從子三代中選出，因?yàn)樽尤懦霈F(xiàn)純合子 C．可從子二代中選出，或從子三代及以后的后代中選出 D．只能從子四代及以后的后代中選出能穩(wěn)定遺傳的新品種 [解析]　雜交育種的一般過(guò)程：首先親本雜交產(chǎn)生子一代，子一代自交產(chǎn)生子二代，如果選擇的是雙隱性性狀，則從子二代中就可選出；如果需要選擇含有顯性性狀的品種，則需要進(jìn)一步自交后，從子三

7、代或其多次自交的后代中選出。所以，雜交育種選育的新品種既可從子二代中選出，也可從子三代及以后的后代中選出。 [答案]　C [針對(duì)訓(xùn)練1]　現(xiàn)有抗病黃果肉(ssrr)和易感病紅果肉(SSRR)兩個(gè)番茄品種，研究人員欲通過(guò)雜交育種培育出一個(gè)既抗病又是紅果肉的新品種(ssRR)。下列敘述正確的是(　　) A．親本雜交產(chǎn)生F1的過(guò)程中s和R發(fā)生了基因重組 B．可以直接在F2中選出目標(biāo)新品種進(jìn)行推廣 C．此育種過(guò)程中產(chǎn)生了新的基因型 D．也可利用F1經(jīng)過(guò)花藥離體培養(yǎng)后直接得到目標(biāo)新品種 [解析]　親本抗病黃果肉(ssrr)和易感病紅果肉(SSRR)雜交，則F1基因型為SsRr，s和R集中在

8、同一個(gè)體是因?yàn)榕渥咏Y(jié)合形成受精卵，A錯(cuò)誤；F2中抗病紅果肉(ssR_)基因型有2種，無(wú)法直接選出純合的ssRR進(jìn)行推廣，B錯(cuò)誤；雜交育種過(guò)程中沒(méi)有產(chǎn)生新基因，但產(chǎn)生了新的基因型，C正確；F1的基因型為SsRr，產(chǎn)生SR、Sr、sR、sr 4種配子，利用F1花藥離體培養(yǎng)產(chǎn)生的是單倍體，而不是目標(biāo)新品種，D錯(cuò)誤。 [答案]　C 要點(diǎn)二　作物育種方法的綜合分析1.顯性突變和隱性突變?cè)谟N中的應(yīng)用 (1)顯性突變的應(yīng)用 aa (2)隱性突變的應(yīng)用 AAAa(不表現(xiàn)新性狀)aa(表現(xiàn)出新性狀，且穩(wěn)定遺傳) 2．四種育種方法的比較 [特別提醒]　單倍體培育與單倍體育種要區(qū)分開(kāi)：

9、單倍體培育是通過(guò)花藥離體培養(yǎng)獲得單倍體；而單倍體育種則是在此基礎(chǔ)上用秋水仙素處理等手段使染色體數(shù)目加倍獲得純合子，再篩選出所需要的品種。 3．育種方法選擇類(lèi)試題的解法 育種的根本目的是培育具有優(yōu)良性狀(抗逆性強(qiáng)、生活力強(qiáng)、產(chǎn)量高、品質(zhì)優(yōu)良)的新品種。一般可根據(jù)育種目標(biāo)來(lái)確定育種方式 具體確定育種方式時(shí)，還應(yīng)結(jié)合所給材料的特點(diǎn)、技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)因素等進(jìn)行綜合考慮和科學(xué)決策。 【典例2】　已知水稻的抗病(R)對(duì)感病(r)為顯性，有芒(B)對(duì)無(wú)芒(b)為顯性?，F(xiàn)有抗病有芒和感病無(wú)芒兩個(gè)品種，要想選育出抗病無(wú)芒的新品種，從理論上分析不可以選用的育種方法是(　　) A．雜交育種 B．單倍體

10、育種 C．誘變育種 D．多倍體育種 [解析]　要選育的抗病無(wú)芒新品種不是多倍體，故不能用多倍體育種的方法?？刹捎秒s交育種，使不同個(gè)體的優(yōu)良性狀集于一體；利用單倍體育種可以明顯縮短育種時(shí)間；也可以采用誘變處理進(jìn)行誘變育種，通過(guò)選擇獲得符合要求的品種。 [答案]　D [針對(duì)訓(xùn)練2]　下列有關(guān)育種的敘述，錯(cuò)誤的是(　　) A．誘變育種可提高突變頻率，從而加速育種進(jìn)程 B．原核生物育種一般采用誘變育種的方法，也可采用雜交育種 C．為獲得隱性純合子，可利用雜交育種的方法 D．為了解決三倍體無(wú)子西瓜需年年制種的問(wèn)題，可利用植物組織培養(yǎng)快速繁殖 [解析]　原核生物不能進(jìn)行減數(shù)分裂，所以不

11、能運(yùn)用雜交的方法進(jìn)行育種，一般采用的方法是誘變育種。隱性純合子自交后代不發(fā)生性狀分離，故可通過(guò)雜交育種得到符合生產(chǎn)要求的隱性純合子。 [答案]　B 課堂歸納小結(jié) [網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建] 自我校對(duì)：基因重組　基因突變　染色體變異　染色體變異　花藥離體培養(yǎng)　秋水仙素處理 [拓展閱讀] 雜交新品種—異類(lèi)梨 2011年7月19日，在蘇浙滬農(nóng)科院科技興農(nóng)聯(lián)合服務(wù)團(tuán)成立十周年大會(huì)上，一批品質(zhì)高、口感好的新品種在這里集中展示：中西合璧的“紅衣”雜交梨；“大塊頭”糖分高的“申華”葡萄；披著杏“外衣”的桃子……它們大部分都已上市。 我們常見(jiàn)的梨有黃的、綠的，而在展示會(huì)上穿“紅衣”的異類(lèi)梨是科研人員

12、利用西洋梨雜交出的新品種。梨分為東洋梨和西洋梨兩大類(lèi)，東洋梨主要生長(zhǎng)在亞洲，而西洋梨主要生長(zhǎng)在歐洲。西洋梨最大的特點(diǎn)就是它的果皮是紅色的，很喜慶。這次展示的是西洋梨與本地品種雜交后的“新一代”。純種的西洋梨口感細(xì)膩，沒(méi)有我們傳統(tǒng)梨子那么脆，但是它香味濃郁，“中西合璧”之后可以發(fā)揮出兩種梨的最大優(yōu)勢(shì)。 除了雜交水果以外，我們?cè)谏钪羞€會(huì)接觸到哪些雜交物種？雜交育種有何優(yōu)點(diǎn)？ 提示：雜交水稻、玉米等。 雜交育種優(yōu)點(diǎn)：能集合雙親的優(yōu)良性狀于一身。 [學(xué)業(yè)水平合格測(cè)試] 1．在遺傳育種的過(guò)程中，能產(chǎn)生新基因的是(　　) A．用雜交育種方式獲得矮稈抗銹病小麥 B．用秋水仙素誘導(dǎo)二倍體

13、西瓜獲得四倍體西瓜 C．用X射線、紫外線處理青霉菌獲得青霉素產(chǎn)量很高的菌株 D．用六倍體普通小麥的花藥培育單倍體小麥植株 [解析]　雜交育種的遺傳學(xué)原理是基因重組，其可產(chǎn)生新的基因型，不能產(chǎn)生新的基因；獲得單倍體和多倍體的遺傳學(xué)原理是染色體變異，不能產(chǎn)生新的基因；用X射線、紫外線處理青霉菌獲得青霉素產(chǎn)量很高的菌株的原理是基因突變，能產(chǎn)生新基因。 [答案]　C 2．誘變育種與雜交育種的不同之處表現(xiàn)為(　　) ①能大幅度改變某些性狀　②能形成新基因?、勰苄纬尚禄蛐汀、芤话銓?duì)個(gè)體生存有利 A．①② B．①③ C．②③ D．②④ [解析]　誘變育種的原理是基因突變，它可產(chǎn)生新的

14、基因，能大幅度改變生物的某些性狀，但基因突變是多害少利的；雜交育種的原理是基因重組，它不能產(chǎn)生新的基因，但會(huì)產(chǎn)生新的基因型。 [答案]　A 3．下列有關(guān)太空育種的說(shuō)法正確的是(　　) A．該育種方法的原理是基因突變，培育出的新品種是地球上原本不存在的物種 B．從太空返回的植物種子基因結(jié)構(gòu)一定發(fā)生了變化 C．與地面種子相比，太空種子發(fā)育成的植株具有產(chǎn)量高、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富等優(yōu)點(diǎn) D．從太空返回的種子需進(jìn)行篩選才能獲得需要的性狀 [解析]　誘變育種的原理是基因突變，但不一定產(chǎn)生新的物種，A錯(cuò)誤；植物種子在太空中不一定全部發(fā)生基因突變，B錯(cuò)誤；變異具有不定向性，太空種子發(fā)育成的植株不一定都

15、具有優(yōu)良性狀，所以需要進(jìn)行篩選，C錯(cuò)誤、D正確。 [答案]　D [學(xué)業(yè)水平等級(jí)測(cè)試] 4．中國(guó)共產(chǎn)黨第十九次全國(guó)代表大會(huì)(簡(jiǎn)稱(chēng)黨的十九大)中指出我國(guó)穩(wěn)定解決了十幾億人的溫飽問(wèn)題。育種在解決此問(wèn)題上發(fā)揮了重要作用，如圖表示由某種農(nóng)作物品種①和②培育出⑥的幾種方法，下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　) A．經(jīng)過(guò)過(guò)程Ⅲ培育形成④常用的方法是花藥離體培養(yǎng) B．過(guò)程Ⅵ常用一定濃度的秋水仙素處理④的幼苗 C．由品種①直接形成⑤的過(guò)程必須經(jīng)過(guò)基因突變 D．用品種①和②培育能穩(wěn)定遺傳的品種⑥的最快途徑是Ⅰ→Ⅴ [解析]　本題主要考查各種育種方法的原理及優(yōu)點(diǎn)，分析如下： 其中雜交育種比單倍體育

16、種操作要簡(jiǎn)單，但相比之下要費(fèi)時(shí)。 [答案]　D 5．現(xiàn)用高稈分蘗力弱和矮稈分蘗力強(qiáng)的純合水稻，培育純合高稈分蘗力強(qiáng)的水稻。若高稈(H)對(duì)矮稈(h)為顯性，分蘗力強(qiáng)(A)對(duì)分蘗力弱(a)為顯性。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．應(yīng)用的育種原理可以是基因重組，也可以是染色體變異 B．高稈分蘗力弱和矮稈分蘗力強(qiáng)的純合子雜交得F1，F(xiàn)1自交，從F2中可選出符合要求的 C．高稈分蘗力弱和矮稈分蘗力強(qiáng)的純合子雜交獲得F1(HhAa)后，再進(jìn)行花藥離體培養(yǎng)不能選出所需水稻 D．雜交育種比單倍體育種所需的年限要長(zhǎng) [解析]　為培育高稈分蘗力強(qiáng)的水稻，可以利用雜交育種，也可以利用單倍體育種，其原理分別是基因重組、染色體變異，A正確。利用雜交育種，從F2中選出的高稈分蘗力強(qiáng)的水稻(H_A_)不一定是純合子，所以不能直接選出，B錯(cuò)誤。單倍體育種的過(guò)程中，經(jīng)花藥離體培養(yǎng)后得到的都是單倍體，還需經(jīng)人工誘導(dǎo)才可能得到所需水稻，C正確。單倍體育種能夠明顯縮短育種年限，D正確。 [答案]　B 11