必修2第四章第二节生物变异在生产上的应用

第二节生物变异在生产上的应用资料正常水稻有两个染色体组，四倍体水稻的干粒重量是二倍体水稻的两倍，蛋白质含量提高5%~10%，单位面积增产达50％以上；四倍体水稻长得特别茂盛，能开花结果，但生长期特别长，甚至要几年才能成熟！只有一个染色体组的水稻生长十分瘦弱，稻穗中全是空壳。染色体数目加倍后的草莓多倍体和单倍体的特点：多倍体的特点：单倍体的特点：与二倍体植株相比，多倍体植株的茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加。但一般晚熟。与正常植株相比，单倍体植株长得弱小，而且高度不育。多倍体形成的原因体细胞有丝分裂过程中，染色体完成了复制，但是由于外界环境条件或生物内部因素的干扰，纺锤体的形成受到破坏，已分开的染色体不能移向两极使染色体数目加倍。即有丝分裂过程受阻多倍体的成因：正常有丝分裂由于受到某些因素的干扰，纺锤体不能形成此细胞不能分裂成两个细胞，于是一个细胞中的染色体就会加倍。多倍体育种原理：染色体变异(染色体组成倍地增加)方法:用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗

.有丝分裂秋水仙素抑制纺锤体形成细胞染色体数目加倍发育

多倍体植株优点：茎杆粗壮，叶片、果实和种子较大，营养物质含量较多。应用：四倍体水稻的培育八倍体小黑麦的培育

三倍体无籽西瓜的培育

二倍体西瓜幼苗二倍体西瓜幼苗秋水仙素处理二倍体西瓜植株四倍体西瓜植株♀♂联会紊乱三倍体西瓜种子无子西瓜杂交杂交×自然长成二倍体西瓜植株第一年第二年单倍体育种

原理：

染色体变异(染色体组成倍地减少)

优点：

明显缩短育种年限方法：花药离体培养,再用秋水仙素处理二倍体植株花药离体培养单倍体植株人工诱导染色体加倍恢复回二倍体植株（纯合体）自交纯合体花药离体培养人工获得单倍体的方法

。现有基因型为YyRr的黄圆豌豆种子,利用此种子,如何在较短时间内培育出能稳定遗传的绿圆豌豆种子?例子:单倍体育种

YRyRYryr黄色圆粒（YyRr）花药（配子）单倍体植株正常二倍体（纯合体）YYRRyyRRYYrryyrr黄圆绿圆黄皱绿皱秋水仙素处理幼苗YRyRYryr离体培养设想你是一位玉米育种专家，遇到这样的情况:品种A籽粒多，但不抗黑粉病；品种B籽粒少，但抗黑粉病。讨论：你用什么方法把两个品种的优良性状结合在一起，又能缺点去掉？黑粉病小麦高秆（D）对矮秆（d）为显性，抗锈病（T）对不抗锈病（t）为显性，现有纯合的高秆抗锈病的小麦（DDTT）和矮秆不抗锈病的小麦（ddtt），如果你是袁隆平，怎样才能得到矮秆抗病的优良品种（ddTT）？植物杂交育种的方法锈病以下是杂交育种的参考方案：Ｐ高抗矮不抗Ｆ１

高抗Ｆ２DDTTddttDdTtddTt高抗高不抗矮抗矮不抗ddTT矮抗ddTTddTt矮抗ddTT矮抗矮抗矮不抗ddTtddTT杂交自交选优自交F3选优思考：要培育出一个能稳定遗传的植物品种至少要几年？试一试：动物的杂交育种方法假设现有长毛立耳猫（BBEE）和短毛折耳猫（bbee），你能否培育出能稳定遗传的长毛折耳猫（BBee）？写出育种方案（图解）长毛折耳猫短毛折耳猫长毛立耳猫长毛立耳短毛折耳BBEEbbee长毛立耳BbEe长毛立耳BbEe长立长折短立短折BbeeBBeeBBeeBbeebbeebbee长折短折长折长折短折杂交F1间交配选优测交ＰＦ１Ｆ２F3长折短折思考：要培育出一个能稳定遗传的动物品种至少要几年？！注意1、动物杂交育种中纯合子的获得不用通过逐代自交，可改为测交。2、比植物杂交育种所需年限短。长毛折耳猫1.什么叫杂交育种？将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。2、杂交育种依据的遗传学原理是什么？基因重组3、常用的方法是什么？4、杂交育种有什么优点？将不同个体的优良性状集中到一个个体上5、你能举出我国在杂交育种方面的成就?杂交自交(选优自交)若干次纯种农作物：袁隆平杂交水稻

2003年10月9日，30多年前颠覆了国际经典水稻理论的袁隆平再次让世界注意到了他。湖南省湘潭县泉塘子乡的超级杂交稻百亩示范片平均亩产达到807．46公斤，这个数字接近现在全国水稻平均亩产量的两倍，比普通杂交水稻的亩产量高出200公斤。水稻亩产从600公斤提高到800公斤是一个世界性的难题，而袁隆平从1997年提出“超级杂交稻计划”后，几乎每三年就能让杂交稻单产潜力成功提高100公斤，他的研究似乎是一株最为优良的作物——多产、稳定。中国黄牛ⅹ中国荷斯坦牛荷斯坦牛引进各纯种牛纯繁、驯化↓各纯种牛与当地黄牛杂交↓各杂交种互交↓……↓中国荷斯坦牛

优点：泌乳期可达305天，年产乳量可达6300Kg以上家畜、家禽：中国荷斯坦牛的育种过程：杂种优势基因型不同的两个亲本个体杂交产生的杂种第一代，在生长、繁殖、抗逆性、产量等性状上优于两个亲本的现象。杂交育种只能利用已有的基因重组，按需选择，并不能创造新的基因。杂交后代会出现性状分离现象，育种进程缓慢，过程繁琐杂交育种不能创造新的基因，并且所需时间要长，那有没有能出现意想不到的结果，并且需要时间相对要短的育种方法呢？神舟六号1、请你给诱变育种下一个合理的定义。利用物理因素（如ⅹ射线、γ射线、紫外线、激光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处理生物，使生物发生变异，并从变异后代中选育新品种的过程。2、依据什么原理?基因突变、染色体畸变3、常用的方法有哪些？辐射诱变、化学诱变中国首批太空实验育种动物诞生诱变育种的优点是能够提高突变率;在较短的时间内获得更多的优良变异类型;改良作物品质，增强抗逆性。诱变育种的局限性是诱发突变的方向难以掌握，突变体难以集中多个理想性状。要想克服这些局限性，可以扩大诱变后代的群体，增加选择的机会。4.例子农作物黑龙江省农科院用辐射方法处理大豆，培育成了“黑农五号”等大豆品种，产量提高了16％，含油量比原来提高2.5％。微生物青霉菌最初从发霉的甜瓜上发现，这种野生的青霉菌分泌的青霉素很少，青霉素是抗菌素的一种，是第一种能够治疗肺炎、脑膜炎、脓肿等人类疾病的抗生素。但产量只有20单位/mL。后来，人们对青霉菌进行X射线、紫外线照射以及综合处理，培育成了青霉素产量很高的菌株，目前产量已经可以达到50000单位/mL～60000单位/mL。太空育种太空辣椒平均单个重达500克，果实中维生素C的含量提高了10%～25%；黄瓜1根达1米多长；“航天芝麻1号”不仅个大，而且单株蒴果达98粒以上；水稻蛋白质含量可提高8.7%～12%。

杂交育种诱变育种单倍体育种多倍体育种原理常用方法优点缺点基因重组基因突变、染色体畸变染色体畸变（成倍减少）染色体畸变（成倍增加）杂交用物理或化学方法处理生物花药离体培养→单倍体→秋水仙素处理→纯种秋水仙素处理使位于不同个体的优良性状集中于一个个体上提高变异频率，加速育种进程，有利变异少，需大量处理供试材料明显缩短育种年限，育种时间较短。技术复杂，需与杂交育种配合各种器官大、营养成分高、抗性强与杂交育种配合；获得的新品种发育延迟育种时间最长转基因育种原理:DNA(基因)重组

[基因工程]优点:不受生物亲缘关系的限制，可按人的意愿改造生物，目的性强应用:抗虫棉、转基因“向日葵豆”“转基因超级绵羊”“转基因超级鲤鱼”等。过程:提取目的基因目的基因与运载体结合将目的基因导入受体细胞目的基因的检测和表达1.基因的“剪刀”──限制性内切酶（限制酶）一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切割点上将DNA分子切断。专一性基因的针线：DNA连接酶

G

AA

TT

CC

TT

AA

GG

AA

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CC

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GGC

TT

AA

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GG

C

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AA

TT

C

GGC

TT

AA

AA

TT

C

G用同种限制酶切割２、基因的针线──DNA连接酶连接酶的作用是：将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整的DNA分子。3、基因的运输工具——运载体常用的运载体：质粒、噬菌体和动植物病毒标记基因，便于进行检测。转基因技术过程用限制酶提取目的基因，用与提取目的基因相同的限制酶切割质粒使之出现一个切口，将目的基因插入切口处，让目的基因的黏性末端与切口上的黏性末端互补配对后，在连接酶的作用下连接形成重组DNA分子。将目的基因导入受体细胞导入扩增常用的受体细胞：菌类和动植物细胞目的基因的表达和检测大量的受体细胞接受不多的目的基因。处理的受体细胞中真正摄入了目的基因的很少，必须将它从中检测出来。将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落中是否有目的基因的表达产物。淘汰无表达产物的菌落，保留有表达产物的进一步培养、研究。无表达产物无表达产物有表达产物无表达产物

例1.普通小麦中有高杆抗病（TTRR）和矮杆易感病（ttrr）两个品种，控制两对相对性状的基因分别位于两对同源染色体上。实验小组利用不同的方法进行了如下三组实验：请分析回答：（1）A组由F1获得F2的方法是

，F2矮杆抗病植株中不能稳定遗传的占

。（2）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三类矮杆抗病植株中，最可能产生不育配子的是

类。（3）A、B、C三组方法中，最不容易获得矮杆抗病小麦新品种的方法是

组，原因是基因突变发生的频率极低且不定向性自交2/3ⅢC（4）通过矮杆抗病Ⅱ获得矮杆抗病小麦新品种的方法是

。获得的矮杆抗病植株中能稳定遗传的占

。（5）在一块高杆（纯合体）小麦田中，发现了一株矮杆小麦。请设计实验方案探究该性状出现的可能的原因（简要写出所用方法、结果和结论）将矮秆小麦与高杆小麦杂交；如果子一代为高杆，子二代高杆：矮秆=3：1（或出现性状分离），则矮秆性状是基因突变造成的；否则，矮秆性状是环境引起的。或将矮秆小麦与高杆小麦种植在相同环境下，如果两者未出现明显差异，则矮秆性状是环境引起；否则矮秆性状是基因突变造成的。秋水仙素（或低温）诱导染色体数目加倍100%例2.甘蓝均为二倍体，体细胞染色体数目分别为20、18。以白菜为母本、甘蓝为父本。经人工授粉后，将雌蕊离体培养，可得到“白菜－甘蓝”杂种幼苗。请回答问题：⑴白菜和甘蓝是两个不同的物种，存在_____隔离。自然条件下，这两个物种间不能通过_______________的方式产生后代。雌蕊离体培养“白菜－甘蓝”杂种幼苗获得，所依据的理论基础是植物细胞具有_______。⑵为观察“白菜－甘蓝”染色体数目和形态，通常取幼苗的__________做临时装片，用______染色。观察、计数染色体的最佳时期是_______。⑶二倍体“白菜－甘蓝”的染色体数为_______。这种植株通常不育，原因是减数分裂过程中______________________。为使其可育，可通过人工诱导产生四倍体“白菜－甘蓝”，这种变异属于_________。生殖杂交（有性生殖）全能性根尖（茎尖）龙胆紫有丝分裂中期19没有同源染色体配对的现象染色体变异当神舟六号航天飞船搭载着两位英雄宇航员成功返航时，一些特殊的乘客也回到了地球。他们是一些：生物菌种、植物组培苗和作物、植物、花卉种子等。在太空周游了115小时32分钟，返回地球后，搭载单位的科研人员将继续对它们进行有关试验。回答：（1）作物种子从太空返回地面后种植，往往能出现新的变异特征。这种变异的来源主要是植物种子经太空中的

辐射后，其

发生变异。请预测可能产生的新的变异对人类是否有益?

，你判断的理由是________________。（2）试举出这种育种方法的优点：。

宇宙射线等

基因

不一定

基因突变是不定向的

变异频率高，大幅度改良某些性状

小试身手！

这些题你