生物变异的应用课时

生物变异的应用课时第1页，共63页，2023年，2月20日，星期一

生物育种是指利用遗传学、细胞生物学、现代生物工程技术等方法原理培育生物新品种(新基因型)的过程。育种的根本目的是培育具有优良性状(抗逆性好、品质优良、产量高)的新品种，以便更好地为人类服务。生物育种是提高农作物产量和品质的主要途径。

第2页，共63页，2023年，2月20日，星期一PF2两对相对性状的遗传实验现象个体数315108101329331：：：比例F1第3页，共63页，2023年，2月20日，星期一简述杂交育种的过程一、杂交育种文字表述和遗传图解表达1·概念利用基因重组的原理，有目的的将两个或多个品种的优良性状组合在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。3.方法：杂交得F1，F1自交得F2，筛选，

不断自交筛选，得纯种2.原理基因重组第4页，共63页，2023年，2月20日，星期一例1：现有宽叶、不抗病（AAbb）植株和窄叶、抗病（aaBB）植株。要培育宽叶、抗病（AABB）植株。请用写出杂交育种方案。杂交育种的过程（简述）文字表述①让宽叶、不抗病(AAbb)植株和窄叶、抗病(aaBB)植株杂交，得F1；②F1自交，得F2；③在F2中选出宽叶、抗病(A_B_)的植株，让其连续自交，筛选，最后得到纯合的宽叶、抗病(AABB)植株留种。第5页，共63页，2023年，2月20日，星期一杂交育种的过程（简述）遗传图解连续自交筛选纯合子AABB宽叶、抗病AaBb宽叶、抗病AAbb×aaBB宽叶、不抗病窄叶、抗病F1P9A_B_:3A_bb:3aaB_:1aabbF2自交…例1：现有宽叶、不抗病（AAbb）植株和窄叶、抗病（aaBB）植株。要培育宽叶、抗病（AABB）植株。请用写出杂交育种方案。第6页，共63页，2023年，2月20日，星期一例2：植物AAbb，aaBB，培育aabb让AAbb植株和aaBB植株杂交，得F1；F1自交，得F2；在F2中选出aabb的植株留种。AaBbAAbb×aaBBF1P9A_B_:3A_bb:3aaB_:1aabbF2自交选出aabb的植株留种遗传图解文字表述第7页，共63页，2023年，2月20日，星期一例3：动物AAbb，aaBB，培育AABB遗传图解文字表述让AAbb，aaBB杂交得F1；F1自由交配得F2；选出双显性个体测交，鉴定得到纯种AABBAaBbAAbb×aaBBF1P9A_B_:3A_bb:3aaB_:1aabbF2让雌雄个体自由交配测交，鉴定得到纯种AABB第8页，共63页，2023年，2月20日，星期一方法解读：选育时间：从F2开始原因：从F2开始发生性状分离。2.F2选育后是否进行连续自交提纯取决于所选育的性状是否是显性性状，若所需性状为隐性，则直接从F2选取即可。3.动物的杂交育种中，从F2的获得可通过F1的相互交配（非自交），F2中对应性状的筛选可用测交。第9页，共63页，2023年，2月20日，星期一

例4：现有3个西瓜品种，A品种的基因型为AABBdd，B品种的基因型为AAbbDD，C品种的基因型为aaBBDD。3对等位基因分别位于3对同源染色体上，并且分别控制叶形、花色和果形3对性状。请回答：（1）如何运用杂交育种方法利用以上3个品种获得基因型为aabbdd的植株？（用文字简要描述获得过程即可）

A和B杂交得到杂交一代，杂交一代再与C杂交，得到杂交二代，杂交二代自交，即可得到基因型为aabbdd的种子，该种子可长成aabbdd植株

（2）如果从播种到获得种子需要一年，获得基因型为aabbdd的植株最少需要多少年？4年第10页，共63页，2023年，2月20日，星期一优点：缺点:杂交后代会出现性状分离，进行纯化时工作量大，过程复杂,所需时间长。育种的目的性强，使位于不同个体的优良性状集中于一个个体上。4、杂交育种的优缺点第11页，共63页，2023年，2月20日，星期一通过杂交育种培育性状稳定遗传的新品种所需时间长，且相对性状越多，显性性状越多，所耗费时间越长，若要通过杂交快速解决性状问题，可以考虑利用杂种优势培育杂合子，但此杂种优势由于后代性状分离，只表现在杂种一代，所以需解决留种的问题。第12页，共63页，2023年，2月20日，星期一农作物：袁隆平杂交水稻杂种优势第13页，共63页，2023年，2月20日，星期一杂种优势骡子为几倍体：高度不育的原因：二倍体体内两个染色体组不同，减数分裂联会紊乱，不能产生正常的配子第14页，共63页，2023年，2月20日，星期一练习.某一些地区一些玉米植株比一般玉米植株早熟，生长整齐而健壮，果穗大、子粒多，因此这些植株可能是（）。

A．单倍体B．三倍体Ｃ．四倍体Ｄ．杂交种第15页，共63页，2023年，2月20日，星期一例5：植物Aabb，aaBb，长期培育AaBb杂交育种的过程（简述）第16页，共63页，2023年，2月20日，星期一育种方案设计（2003年全国理宗卷1）26.（14分）小麦品种是纯合体，生产上用种子繁殖，现要选育矮杆（aa）、抗病（BB）、的小麦新品种；马铃薯品种是杂合体（有一对基因杂合即可称为杂合体），生产上通常用块茎繁殖，现要选育黄肉（Yy）、抗病（Rr）的马铃薯新品种。请分别设计小麦品种间杂交育种程序，以及马铃薯品种间杂交育种程序。要求用遗传图解加以简要说明。（写出包括亲本在内的前三代即可）第17页，共63页，2023年，2月20日，星期一小麦第一代PAABB×aabb亲本杂交第二代F1AaBb种植F1代，自交第三代F2A_B_,A_bb,aaB_aabb种植F2代，选矮杆，抗病（aaB_）,连续多代自交、筛选，获得纯合体马铃薯种植，选出黄肉、抗病（YyRr）第一代PyyRr×Yyrr亲本杂交第二代F1YyRr,yyRr,Yyrr,yyrr第三代F2YyRr用块茎繁殖第18页，共63页，2023年，2月20日，星期一下图为选育低植酸抗病水稻品种的过程。图中两对相对性形状分别由两对基因控制，并独立遗传。

采用上图育种过程，需从______代开始筛选，经筛选淘汰后，在选留的植株中低植酸抗病纯合体所占的比例是_______。选留植株多代自交，经筛选可获得低植酸抗病性状稳定的品性。F21/9第19页，共63页，2023年，2月20日，星期一21.（14分）填空回答下列问题：（1）水稻杂交育种是通过品种间杂交，创造新变异类型而选育新品种的方法。其特点是将两个纯合亲本的________通过杂交集中在一起，再经过选择和培育获得新品种。（2）若这两个杂交亲本各具有期望的优点，则杂交后，F1自交能产生多种非亲本类型，其原因是F1在________形成配子过程中，位于_______________________基因通过自由组合，或者位于_____________________基因通过非姐妹染色单体交换进行重新组合。（3）假设杂交涉及到n对相对性状，每对相对性状各受一对等位基因控制，彼此间各自独立遗传。在完全显性的情况下，从理论上讲，F2表现型共有_____种，其中纯合基因型共有______种，杂合基因共有______种。（4）从F2代起，一般还要进行多代自交和选择。自交的目的是____________________;选择的作用是___________。优良性状减数分裂非同源染色体上的非等位同源染色体上的非等位保留所需的类型获得基因型纯合的个体3n－2n2n2n第20页，共63页，2023年，2月20日，星期一某植物块根的颜色由两对自由组合的基因共同决定，只要基因R存在，块根必为红色，rrYY或rrYy为黄色，rryy为白色；在基因M存在时果实为复果型，mm为单果型。现要获得白色块根、单果型的三倍体种子。（1）请写出以二倍体黄色块根、复果型（rrYyMm）植株为原始材料，用杂交育种的方法得到白色块根、单果型三倍体种子的主要步骤。①二倍体植株（rrYyMm）自交得种子（3分）

②从自交后代中选择白色单型的二倍体植株，并收获其种子（甲）;（3分）

③播种种子甲，长出的植株秋水仙色处理得四倍体并收获种子（乙）;（3分）

④播种甲乙两种种子，杂交，得到白色块根、单果型。（3分）（若用遗传图解答题，合理也给分）第21页，共63页，2023年，2月20日，星期一

不一定（1分）因为表现型为红色块根、复果型的植株有多种基因型，其中只有RrYyMm或RryyMm的植株自交后代才能出现基因型为rryymm的二倍体植株。（4分）（其它合理答案也给分）某植物块根的颜色由两对自由组合的基因共同决定，只要基因R存在，块根必为红色，rrYY或rrYy为黄色，rryy为白色；在基因M存在时果实为复果型，mm为单果型。现要获得白色块根、单果型的三倍体种子。（2）如果原始材料为二倍体红色块根复果型的植株，你能否通过杂交育种方法获得白色块根、单果型的三倍体种子？为什么？第22页，共63页，2023年，2月20日，星期一第二课时生物变异在生产上的应用“西瓜的愿景”第23页，共63页，2023年，2月20日，星期一第24页，共63页，2023年，2月20日，星期一非甜、红果肉（SSRR）特甜、黄果肉(ssrr)愿景一：性状稳定遗传的特甜、红果肉新品种ssRR最简单的方法杂交育种第25页，共63页，2023年，2月20日，星期一若从播种到收获果实需要一年,则培育出能稳定遗传的特甜、红果肉的品种至少需要几年?P特甜、黄果肉

ssrr×非甜、红果肉

SSRRF1非甜、红果肉

SsRr↓第1年↓×选育出需要的特甜、红果肉品种F2S_R_S_rrssR_ssrr甜红杂交育种过程第2年第3年生长ssRRF3第4年↓×↓×杂交自交选优自交选优原理？第26页，共63页，2023年，2月20日，星期一杂交育种2.方法：杂交得F1，F1自交得F2，筛选，

不断自交筛选，得纯种1.原理基因重组3.优点:4.缺点:操作简单，集多种优良性状与一体需时较长杂交范围只限于种内不能产生新性状，只能产生新的性状组合最短时间内获得新品种？第27页，共63页，2023年，2月20日，星期一植株弱小，且高度不孕。单倍体的特点：但诱导染色体加倍，便可得到可育的纯合子获得单倍体的常用技术：花药离体培养

使染色体加倍常用技术：秋水仙素处理

低温诱导

二倍体

2n

配子

n

单倍体

n减数

分裂离体

培养单倍体育种：利用单倍体作为中间环节生产具有优良性状的可育纯合子的育种方法。单倍体育种最快速的方法第28页，共63页，2023年，2月20日，星期一步骤：1.杂交得F1，2.取F1花粉，进行花药离体培养得幼苗，3.秋水仙素处理幼苗得纯种，筛选。第29页，共63页，2023年，2月20日，星期一西瓜非甜红果肉（SSRR）、特甜黄果肉(ssrr)，培育稳定遗传的特甜红果肉新品种。文字表述:1.让非甜红果肉（SSRR）植株和特甜黄果肉(ssrr)植株杂交，得F1；2.种植F1，待其开花后，取其花粉离体培养，得单倍体植株；3.用秋水仙素处理单倍体植株幼苗，得到纯合体植株，选出特甜红果肉（ssRR）植株留种。第30页，共63页，2023年，2月20日，星期一花药离体培养单倍体类型：秋水仙素处理选出特甜、红果个体，即是纯合子花粉类型：SRSrsRsrSRSrsRsrSSRR

SSrrssRRssrrSsRr植株类型：ssrr×SSRR特甜、黄果非甜、红果非甜、红果F1P遗传图解单倍体育种中子代的基因型、表现型的种类，取决于F1花粉（精子）的种类第31页，共63页，2023年，2月20日，星期一P特甜、黄果肉

ssrr×非甜、红果肉

SSRRF1非甜、红果肉

SsRr↓↓×选育出需要的特甜、红果肉品种F2S_R_S_rrssR_ssrr抗红生长ssRRF3↓××减数分裂配子SRSrsRsr单倍体SRSrsRsrSSrrssRRssrr纯合子SSRR特甜、红果肉杂交育种单倍体育种第1年第2年第1年第2年第3年第4年若从播种到收获种子需要一年,则培育出能稳定遗传的特甜、红果肉的品种至少需要几年?第32页，共63页，2023年，2月20日，星期一二、单倍体育种1.原理：2.方法:染色体变异（成倍的减少）明显缩短育种年限（2年）3.优点：杂交得F1，取F1花粉，进行花药离体培养得幼苗，秋水仙素处理幼苗，筛选，得纯种。第33页，共63页，2023年，2月20日，星期一1.已知某种小麦的基因型是AaBbCc，且3对基因分别位于三对同源染色体上，利用花药进行离体培养，获得N株小麦，其中基因型为aabbcc的个体占（）A0BN/16CN/8DN/4A2.已知某种小麦的基因型是AaBbCc，且3对基因分别位于三对同源染色体上，对其幼苗进行秋水仙素处理获得N株小麦，其中基因型为aabbcc的个体占（）A0BN/16CN/8DN/4A第34页，共63页，2023年，2月20日，星期一4.已知某种小麦的基因型是AaBbCc，且3对基因分别位于三对同源染色体上，利用花药进行离体培养，对幼苗进行秋水仙素处理获得N株小麦，其中基因型为AaBbCc的个体占（）A0BN/16CN/8DN/4A3.已知某种小麦的基因型是AaBbCc，且3对基因分别位于三对同源染色体上，利用花药进行离体培养，对幼苗进行秋水仙素处理获得N株小麦，其中基因型为AAbbCC的个体占（）A0BN/16CN/8DN/4C第35页，共63页，2023年，2月20日，星期一愿景二：吃西瓜不吐西瓜子！！！无籽西瓜最优方案：多倍体育种原理：染色体数目变异奇数个染色体组的生物由于减数分裂过程中染色体不能正常平均分配（联会紊乱），不能产生正常配子，因而无受精卵发育而成的种子。1.用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗

2.低温处理方法：第36页，共63页，2023年，2月20日，星期一二倍体秋水仙素四倍体（母本）二倍体（父本）杂交花粉刺激果实生长三倍体第一年第二年二倍体幼苗（2N）秋水仙素四倍体（4N）×二倍体（2N）卵细胞（2N）精子（N）受精卵（3N）三倍体植株（3N）花粉刺激联会紊乱无籽西瓜三倍体植株第37页，共63页，2023年，2月20日，星期一想一想:

1、经秋水仙素处理的二倍体西瓜幼苗，所有细胞都是四倍体吗？2、四倍体母本的西瓜瓜瓤和瓜子分别有几个染色体组？3.两次传粉的作用有什么不同？4.三倍体西瓜为什么没有种子？真的一颗都没有吗?怎样留种？第38页，共63页，2023年，2月20日，星期一想一想：6.现有味甘汁多、消暑解渴、稳定遗传的绿皮（G）红瓤（R）小子（e）西瓜品种甲做母本，白皮（g）黄瓤（r）大子（E）西瓜品种乙做父本，那么通过多倍体育种所结的无子西瓜果实基因型

。表现型

。（三对基因自由组合）GGgRRrEee

绿皮红瓤无子

第39页，共63页，2023年，2月20日，星期一

除了用多倍体育种的方法来获得无子西瓜，还有什么方法也可以获得无子西瓜呢？1、试剂：2、处理的时机和部位：生长素或生长素类似物未授粉的雌蕊柱头思考第40页，共63页，2023年，2月20日，星期一3、用激素育种所培育的无子西瓜的无子性状是否能遗传？若取这植株的根尖进行组织培养，长成的植株所结的果实中是否有种子？4、三倍体西瓜无性繁殖后，无子性状是否遗传？若取这植株的根尖进行组织培养，长成的植株的瓜瓤细胞含有多少个染色体组？（不能；有种子）（可遗传；三个）5、与这一种方法相比，人们更青睐用多倍体育种的方法所生产的无子西瓜，为什么？与二倍体相比，果实大，糖类蛋白质含量高第41页，共63页，2023年，2月20日，星期一愿景三：大西瓜！！大西瓜！！！第42页，共63页，2023年，2月20日，星期一方案：多倍体育种（1）多倍体细胞通常比二倍体对细胞大，细胞内有机物对含量高、抗逆性强。（2）但发育延迟，结实率低。多倍体的特点：第43页，共63页，2023年，2月20日，星期一愿景三：大西瓜！！大西瓜！！！不够大！！不够大！！！方案：诱变育种第44页，共63页，2023年，2月20日，星期一第45页，共63页，2023年，2月20日，星期一太空育种这种太空南瓜王最大能长到200多公斤，在生长繁殖期高峰时，南瓜每天能增大5公斤。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%；第46页，共63页，2023年，2月20日，星期一

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！第47页，共63页，2023年，2月20日，星期一辐射诱变：X射线、紫外线、γ射线等化学诱变：各种化学诱变剂思考：诱变处理应在什么时候进行？诱变材料应作如何处理？诱变育种辐射诱变、化学诱变基因突变、染色体变异2.方法：1.原理（能产生新基因、新性状）第48页，共63页，2023年，2月20日，星期一基因突变是不定向的，而且大多数是有害的，但人工选择是定向的，我们可以选择有利变异，经多代积累便可以获得优良品种。③人工诱变是定向的还是不定向的？④人工诱变产生的变异大多有害的还是有利的？思考题：⑤人工诱变育种如何获得优良品种？①诱变处理应在什么时候进行？诱变材料应作如何处理？②诱变育种基因的突变率很高吗？第49页，共63页，2023年，2月20日，星期一3、特点①可提高突变频率，②能在短时间内有效地改良生物品种的某些性状③改良作物品质，增强抗逆性变异不定向，有利变异少，需大量处理供试材料优点:缺点:第50页，共63页，2023年，2月20日，星期一②辐射处理培育的黑农五号大豆品种，含油量比原来的品种提高了2.5％，大豆产量提高了16％。诱变育种应用实例①如青霉菌，最初产量为20单位／mL，后经人们多次用射线等综合处理，目前产量已是50000～60000单位／mL了。4、诱变育种在农业生产中的应用第51页，共63页，2023年，2月20日，星期一西瓜的某迟熟（AA）品种,那么我们有什么好办法快速得到早熟（aa）品种？能力提升早熟品种(aa)花药离体培养迟熟品种(AA)杂合子(Aa)人工诱变

幼苗（A）

幼苗（a）秋水仙素处理迟熟品种(AA)秋水仙素处理人工诱变+单倍体育种第52页，共63页，2023年，2月20日，星期一愿景四：强壮！！抗病！！！健康！！！！第53页，共63页，2023年，2月20日，星期一基因工程育种3.优点②定向改变生物的遗传特性①无远缘亲本杂交的限制

③缩短育种时间获取目的（外源）基因目的基因导入受体细胞并整合到染色体上外源基因的增殖与表达筛选出符合要求的转基因生物1.原理：基因重组2.方法：构建重组DNA第54页，共63页，2023年，2月20日，星期一育种名称处理方法原理优点缺点实例杂交育种诱变育种单倍体育种多倍体育种基因工程育种杂交、自交、筛选基因重组操作简便育种周期长培养矮秆、抗病小麦诱变剂处理基因突变染色体变异染色体变异基因重组花药离体培养，后秋水仙素处理秋水仙素处理萌发的种子或幼苗转基因可大幅度改变性状明显缩短育种年限有机物含量高，抗逆性强可定向改造生物需处理大量材料青霉菌高产菌株培育培养矮秆、抗病小麦无籽西瓜抗虫棉其他：植物体细胞杂交、核移植技术