杂交育种与诱变育种课件(人教版必修II)

第1节杂交育种与诱变育种袁隆平的超级稻第三期目标亩产900kg攻关成功湖南省农科院举行的新闻发布会宣布，“杂交水稻之父”袁隆平院士的超级稻第三期目标亩(合1/15hm2，下同)产900kg攻关获得成功，在他领导下种植的隆回县百亩试验田亩产达到926.6kg。“这次隆回县百亩范围内平均亩产过900kg，是我国超级稻攻关一个重大突破，意味着中国的杂交稻研究水平已在世界上遥遥领先。”下一步，袁隆平将把奋斗目标设定为亩产1000kg。袁隆平说：“当然，这还是我的一个梦想，还需要科技部、农业部的立项，我会积极向上争取。”请思考：

1.杂交育种的原理是什么?2.杂交后代中有多种性状,如何在杂交水稻中选择人们需要的品种？课时目标探究点理解1.简述杂交育种过程、明确该育种方法的优缺点◆结合实例分析杂交育种的过程◆分析杂交育种的优缺点2.理解诱变育种的原理及优缺点◆分析诱变育种的原理◆探究诱变育种材料的选择及处理◆分析诱变育种的优缺点

识记3.杂交育种的概念4.举例说出诱变育种在生产中的应用主题一杂交育种1.概念将两个或多个品种的_________通过交配集中在一起，再经过___________，获得新品种的方法。2.原理：_________优良性状选择和培育基因重组3.过程(以高产抗病小麦品种的选育为例)

高产、抗病不发生性状分离4.优点使同种生物的_____________结合在一起改良作物品质提高农作物________________________的育种：培育适应性强的乳用、肉用或乳肉兼用型优良品种家畜、家禽不同优良性状单位面积产量5.应用农业生产【判一判】(1)杂交育种的亲本可利用具有优良性状的杂合亲本。（）【分析】选用杂合亲本，F1代存在性状分离，不易选出同时含有控制优良性状的各基因的个体。(2)杂交育种过程中，从F2中选出符合人们要求性状的个体就可以大田推广种植。（）【分析】所需优良性状为隐性性状时，从F2中选出的个体是纯合子，得到的种子可以推广种植；所需优良性状是显性性状时，从F2中选出的个体中存在杂合子，不能推广种植，需要进一步自交纯化，得到纯合子再推广种植。××1.结合实例分析杂交育种的过程已知小麦的高秆(D)对矮秆(d)为显性，抗锈病(T)对易染锈病(t)为显性，两对性状独立遗传。现有高秆抗锈病、矮秆易染锈病两纯系品种，欲培育能稳定遗传的矮秆抗锈病的小麦，请探究下列问题：(1)如何使两种优良性状集中在同一个植株上？两种优良性状集中在一个个体上的实质是什么？写出遗传图解。提示：选用分别具有一种优良性状的纯合亲本杂交，即可将两种优良性状集中在同一植株上。实质是将控制两种优良性状的基因集中在同一个植株体内。遗传图解如下：

(2)杂交育种的选择从第几代开始？为什么？提示：从F2开始选择；因为F2出现性状分离。(3)从F2中选出矮秆抗锈病的个体，能否立即推广种植，为什么？提示：不能。因为矮秆抗锈病个体的基因型有ddTT和ddTt两种，其中ddTt的个体自交后会发生性状分离，不能稳定遗传。提醒：纯合子才能够稳定遗传。2.杂交育种优缺点(1)由上述实例可知，杂交育种的最大优点是什么？提示：将多个优良性状集中到同一个体上。(2)分析从亲本到获得可大田推广种植的种子至少需要几年时间？提示：4年。(3)从杂交后代性状类型以及育种时间等方面分析杂交育种方法的不足。提示：①选育工作量大：杂交育种中从子二代开始，出现的性状类型多，需要及时发现符合要求的优良性状个体；②培育周期长：杂交后代会出现性状分离现象，一般需要的时间较长。【拓展延伸】常规杂交育种与杂种优势的区别(1)概念上的区别：①杂交育种是通过有性生殖，使不同品种的优良性状通过交配组合到后代的个体中，从而选育出优良品种的方法，如小麦品种的选育。②杂种优势是指杂合子F1在抗性、产量、品质等方面优于纯合子的现象，需要每年制种，如杂交玉米、杂交水稻的培育。(2)特点不同：①杂交育种不仅要求培育的品种性状整齐，而且要求培育的品种稳定遗传(纯合子)。②杂种优势主要利用F1的优良性状，不要求稳定遗传(杂合子)。

杂交育种的原理及操作的目的(1)原理：基因重组。(2)几种操作目的：①亲本杂交：将控制优良性状的基因集中在同一个体内。②F1自交：获得性状分离的F2。③连续自交：选出符合要求的纯合个体。【典题训练】杂交育种是植物育种的常规方法，其选育新品种的一般方法是()A.根据杂种优势原理，从子一代中即可选出B.从子三代中选出，因为子三代才出现纯合子C.既可从子二代中选出，也可从子三代中选出D.只能从子四代中选出能稳定遗传的新品种【解题指南】明确选育新品种一般是选育纯合子品种；选择纯合子时，若选择隐性纯合子，在子二代即可选出，若选择显性纯合子，至少在子三代中选出。【解析】选C。根据所需，若新品种为隐性纯合子，则在F2中即可找到；若新品种为显性个体，在F2中即可出现该性状的个体，但不一定为纯合子，经隔离、选育后在F3中才能确定是否为纯合子。【规律方法】两种杂交育种的操作步骤(1)培育杂合子品种(杂种优势的利用)：选取合适的双亲杂交→F1。(2)培育纯合子品种：①培育隐性纯合子：选取合适的双亲杂交→F1→自交→F2→直接选出表现型符合要求的个体推广种植。②培育双显纯合子或一隐一显纯合子：选取合适的双亲杂交→F1→自交→F2→选出表现型符合要求的个体自交F3→……(逐步淘汰不符合性状要求的个体)→直到不发生性状分离，选出稳定遗传的个体推广种植。【变式训练】用纯合的高秆抗锈病水稻(DDTT)和矮秆不抗锈病水稻(ddtt)进行育种获得纯合矮秆抗锈病水稻时，一种方法是杂交得到F1，F1再自交得F2，然后再选育；另一种方法是用F1的花药进行离体培养，再用秋水仙素处理幼苗得到相应植株。下列叙述正确的是()A.前一种方法所得的F2中，重组类型占5/8B.后一种方法所得的植株中可用于生产的类型占2/3C.前一种方法的原理是基因重组，原因是非同源染色体自由组合D.后一种方法的原理是染色体变异，是由于染色体结构发生改变【解析】选C。根据题意可知，F1基因型是DdTt，F1自交得F2，根据基因的自由组合定律可得F2中重组类型(D_tt,ddT_)占3/8。后一种方法所得的植株中可用于生产的类型比例为1/4。后一种方法的原理是染色体变异，是由于染色体数目发生了改变。主题二诱变育种

_____因素：如X射线、紫外线等

_____因素：如亚硝酸等原理：_________2.优点可以___________，在_________内获得更多的优良变异类型。

_______诱变育种：如培育的“黑农五号”大豆

_______育种：如选育青霉素高产菌株物理化学基因突变提高突变率较短时间农作物微生物1.概念3.应用处理方法【想一想】

在农作物诱变育种的过程中应该用诱变剂处理什么状态的种子？为什么？提示：萌发的种子。由于基因突变主要发生在细胞分裂的间期，萌发的种子中细胞分裂旺盛。

1.分析诱变育种的原理和特点(1)“航天种子”产生的变异属于哪种类型?这种变异是否产生了新的基因?提示：属于基因突变；该变异产生了新的基因。(2)经太空培育后的个体，发现有的出现了有利变异，有的个体的变异却不利于生物的生存或生长，试分析出现此现象的原因。提示：因为诱变育种的原理是基因突变，基因突变具有不定向性，所以可能产生有利变异和不利变异。(3)发生变异的个体，出现了一些新性状，试探讨出现新性状的本质原因。提示：基因突变能产生新基因，从而表现出一些新性状。2.诱变育种的优缺点(1)从育种年限、性状变异程度方面分析，与杂交育种比较，诱变育种具有哪些优点？提示：①可以加速育种进程，缩短育种年限。②能提高突变率，产生新基因，为育种创造丰富的原材料。③大幅度改良生物的某些性状。(2)从基因突变的特点分析，诱变育种有哪些局限性？提示：由于突变具有不定向性，产生的有利变异个体少，所以需要大量处理实验材料。根据育种目标选择育种方式育种目标育种方式集中双亲优良性状快速育种单倍体育种操作简单杂交育种让原品系产生“新”性状诱变育种

对原品种性状进行“增大”或“加强”多倍体育种

保持原品种“优良”特性，快速繁殖(植物)

植物组织培养三种育种方式的比较杂交育种诱变育种单倍体育种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)

方法(1)杂交→自交→选优；(2)杂交辐射诱变、激光诱变、化学药剂处理花药离体培养、秋水仙素诱导染色体数目加倍

杂交育种诱变育种单倍体育种优点操作简便提高突变率，大幅度改良某些性状，加速育种进程明显缩短育种年限缺点时间长，需要及时发现优良性状有利变异少，需要处理大量实验材料，具有不确定性技术复杂，成本高【特别提醒】杂交育种只应用于进行有性生殖的生物，而诱变育种不仅能应用于进行有性生殖的生物，还能应用于进行无性生殖的生物。单倍体育种主要用于进行有性生殖的植物。【典题训练】1943年，青霉素产量只有20单位/mL，产量很低，不能满足要求。后来科学家用X射线、紫外线等照射青霉菌，结果大部分青霉菌死亡，少量存活下来。在存活下来的青霉菌中，青霉素的产量存在很大差异，其中有的青霉菌产生的青霉素的量提高了几千倍(目前已经达到50000单位/mL～60000单位/mL)，从而选育出高产青霉菌株。根据以上材料回答下列问题：(1)用射线照射青霉菌，目的是诱发青霉菌发生

。(2)从分子水平看，发生上述变化的根本原因是

的结构发生了变化。(3)存活下来的青霉菌产生的青霉素的量存在着很大的差异，这说明

。(4)上述育种方式叫

育种，所获得的高产青霉菌的青霉素产量提高了几千倍，这说明这种育种方式的优点是

。【解题指南】明确诱变育种的原理是基因突变；基因突变具有不定向性,有利变异少、有害变异多的特点；基因突变的实质是DNA分子结构改变，产生新基因。【解析】(1)用射线照射青霉菌，目的是诱发青霉菌发生基因突变。(2)基因突变的实质是DNA分子结构发生改变。(3)由于基因突变具有不定向性，产生的后代有产量高的、有产量低的，但大部分青霉菌还是保持原有的产量水平，对少量的高产菌株做进一步选育，即可得到所需品种。(4)该育种方式是诱变育种，诱变育种能提高突变率，加速育种进程，并能大幅度改良某些性状。答案：(1)基因突变