生物人教版必修2学案第6章第1节杂交育种与诱变育种

第1节杂交育种与诱变育种学习目标重点难点1．简述杂交育种的概念，举例说明杂交育种方法的优点和不足。2．举例说出诱变育种在生产中的应用。3．讨论遗传和变异规律在生产实践中的应用。1．遗传和变异规律在改良农作物和培育家畜品种等方面的应用。2．杂交育种和诱变育种的优点和局限性。一、选择育种古代人们利用______________，通过长期选择，汰劣留良，培育出许多优良品种，这种选择育种不仅________，而且________________。二、杂交育种1．概念：将两个或多个品种的________通过______集中在一起，再经过______和______，获得新品种的方法。2．原理：________。3．实例：从第二代中选出__________的个体，将它们的种子留下来，下一年播种；再从后代中挑选出符合__________条件的植株，采收种子留下来做种。如此经过几代的__________的选择过程，就可以得到新的优良品种。4．优点：使同种生物的__________集中于同一个体。5．应用：①农业生产中，改良__________，提高__________________的常规方法。②______________的育种：培育__________的乳用、肉用或乳肉兼用型优良品种。三、诱变育种1．概念：利用______因素（如X射线、________、________、________等）或________因素（如亚硝酸、________等）来处理生物，使生物发生________。2．原理：__________。3．优点：提高________，在____时间内获得更多的优良变异类型。4．应用：①农作物诱变育种：例________________。②微生物诱变育种：例________________。预习交流2003年10月9日，这是一个对全国水稻种植区农民来说十分重要的日子。第二期百亩示范田平均亩产达到800kg，“杂交水稻之父”袁隆平再创世界水稻育种奇迹。图1图片说明：看到超级杂交稻茁壮成长，并通过有关专家的验收和认可，袁隆平欢喜之情溢于言表。2005年8月2日和8月29日，罗登强将79粒和70粒本地荷花种子，通过北京应用卫星总公司将其送往我国返回式科学卫星进行高科技太空育种成功。2005年底他又将20粒荷花种子通过“神舟六号”再次送上太空。图2即是搭载“神六”返航后的种子经培育而成的荷花。太空育种荷花冬日绽放，种子曾随“神六”上过天图21．图1、图2分别反映的是什么育种过程？2．杂交育种有什么优点？3．诱变、杂交育种分别应用的原理是什么？在预习中，还有哪些问题需要你在听课时加以关注？请在下列表格中做个备忘吧！我的学困点我的学疑点答案：一、生物的变异周期长可选择的范围是有限的二、1．优良性状交配选择培育2．基因重组3．高产抗病高产抗病汰劣留良4．优良性状5．①作物品质农作物单位面积产量②中国荷斯坦牛适应性强三、1．物理γ射线紫外线激光化学硫酸二乙酯基因突变2．基因突变3．突变率短4．①“黑农五号”大豆品种②高产青霉素菌株预习交流：1．答案：图1是杂交育种，图2是诱变育种。2．答案：把同种生物优良性状集中到一体，提高产量。3．答案：基因突变、基因重组。一、杂交育种1．问题探讨：有两个不同品种的纯种玉米：一个品种籽粒多（a），但不抗黑粉病（r）；另一个品种籽粒少（A），但抗黑粉病（R），控制两对相对性状的两对等位基因分别位于两对同源染色体上。请回答：（1）如何使两优良性状集中在同一植株上？（2）将你的设计方案用遗传图解表示出来。（3）在第几代会出现所需要的表现型？要获得可推广使用的品种至少需要几年？2．原理：__________。3．育种的常用步骤：______________。4．从杂交后代出现的各种类型及育种周期来看，指出杂交育种的优点和缺点。优点：____________________________________________________________________缺点：_____________________________________________________________________思考回答：（1）杂交育种中，为什么从F2开始选育所需品种？如何选育？（2）杂交育种能否应用于微生物育种？试分析原因。用纯合的二倍体水稻品种高秆抗锈病（DDTT）和矮秆不抗锈病（ddtt）进行育种时，一种方法是杂交得到F1，F1自交得到F2；另一种方法是用F1的花药进行离体培养，然后用秋水仙素处理幼苗得到相应的植株。下列叙述正确的是（）。A．前一种方法所得F2中，重组类型占5/8，纯合子占1/4B．后一种方法所得的植株中，可用于生产的类型比例为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，这是由于染色体结构发生改变1．杂交育种方法流程（对植物而言）（1）杂交→自交→选种→自交（选显性性状）。（2）杂交→自交→选种（选隐性性状）。（3）杂交→杂种。2．杂交过程中基因型的纯化若选育的优良性状为隐性性状，则出现此性状的个体可稳定遗传。若选育的优良性状为显性性状，获得此品种则需连续自交，直到不再发生性状分离。杂合子连续自交，后代中纯合子或杂合子所占比例如下表（以Aa为例）：Fn杂合子纯合子显性纯合子隐性纯合子显性性状个体隐性性状个体所占比例1/2n1－（eq\f(1,2)）neq\f(1,2)－eq\f(1,2n＋1)eq\f(1,2)－eq\f(1,2n＋1)eq\f(1,2)＋eq\f(1,2n＋1)eq\f(1,2)－eq\f(1,2n＋1)3．动植物杂交育种过程的区别（1）得到F1后，植物自交；动物雌雄交配。（2）从F2中选择了所需性状后，若有杂合子，植物连续自交直到不发生性状分离；动物则采用测交的方式选出纯合子。4．杂交育种的局限（1）杂交育种只能利用已有的基因重新组合，按需要选择，并不能创造出新的基因。（2）进行杂交育种的个体一定是进行有性生殖的个体，只能进行无性生殖的个体无法通过杂交育种培育新品种。二、诱变育种1．概念：利用______因素（如X射线、________、________、________等）或________因素（如亚硝酸、________等）来处理生物，使生物发生________。2．原理：________。3．应用：①农作物诱变育种，如黑农5号；②微生物诱变育种，如青霉素高产菌株等。思考回答：（1）我国利用返回式卫星和神舟飞船成功地完成了太空育种，即诱变育种，利用太空中高能粒子辐射、磁场等因素提高了突变频率，结合基因突变的特点，试总结诱变育种的优点和局限性。（2）利用诱变育种方法选育品种时，对所选植物的生长发育状况有什么要求？（2012·湖北武汉模拟）太空育种是将农作物种子搭载于返回式地面卫星，借助于太空真空、微重力及宇宙射线等地面无法模拟的环境变化，使种子发生变异，从而选择出对人类有益的物种类型。下列有关叙述不正确的是（）。A．太空育种的原理主要是基因突变B．太空条件下产生的变异是不定向的C．太空育种可以缩短育种周期，但从太空搭载回来以后，在地面上要进行不少于四代的培育，才可能培育出优良性状品种D．不可能发生染色体变异产生新物种太空育种简介太空育种主要是利用返回式卫星和高空气球所能达到的空间环境，通过强辐射、微重力和高真空等条件诱发植物种子的基因发生变异的作物育种新技术。经历过太空遨游的农作物种子返回地面后再进行种植，不仅植株明显增高增粗，果形增大，而且品质也得到提高。我国从1987年开始太空育种。1987年8月5日我国发射的第9颗返回式卫星首次搭载了青椒、小麦、水稻等一批种子，开始了我国太空育种的尝试。至今，我国已先后8次进行了太空育种实验。经过太空育种的青椒、番茄、黄瓜、水稻等作物，高产优质、抗病性强。美国曾进行过玫瑰的太空育种，希望获得玫瑰油产量高的突变体；俄罗斯曾经进行过圣诞树的太空育种，现在从太空回来的圣诞树大面积种植在西伯利亚和哈萨克斯坦地区，长得非常高大。三、育种方法原理常用方式优点缺点举例杂交育种______________________①使不同个体优良性状______在一个个体上②操作____①育种时间____②局限于亲缘关系较近的个体矮秆抗病小麦诱变育种______________________辐射、激光、空间诱变等提高__________，加速育种进程，大幅度__________________性，有利变异__，需大量处理实验材料高产青霉素菌株单倍体育种________________________花药离体培养用____________处理①明显_____育种年限②子代均为___技术复杂，需与_______配合单倍体育种获得矮秆抗病植株多倍体育种________________________用秋水仙素处理萌发的___________________器官__________，提高产量和营养物质只适用于植物，发育_______________，三倍体无子西瓜（1）在所有育种方法中，最简便、常规的育种方法是__________，可以培育具有优良性状且能稳定遗传的新品种，防止后代发生性状分离，便于制种和推广。（2）杂交育种不一定都需要连续自交，若选育显性优良纯种，则需要__________，直至性状不再发生分离；若选育__________，则只要出现该性状即可。（3）杂种优势是通过杂交获得种子，一般不是纯合子，在杂种后代上表现出多个优良性状，但只能用杂种一代，因为后代会发生性状分离，如杂交玉米的制种。2．根据不同育种需求选择不同的育种方法（1）将两亲本的两个不同优良性状集中于同一生物体上，可利用__________，亦可利用____________。（2）要求快速育种，则运用__________。（3）要求大幅度改良某一品种，使之出现前所未有的性状，可利用________________相结合的方法。（4）要求提高品种产量，提高营养物质含量，可运用______________。3．杂交育种选育的时间是从F2开始，原因是________________；选育后是否连续自交取决于所选优良性状是显性还是隐性。（2012·山东临沂一模）下图甲、乙表示水稻两个品种A、a和B、b表示分别位于两对同源染色体上两对等位基因，①～⑦表示培育水稻新品种的过程，则下列说法错误的是（）。A．①→②过程简便，但培育周期长B．①和⑦的变异都发生于有丝分裂间期C．③过程常用的方法是花药离体培养D．③→⑥过程与⑦过程的育种原理相同杂交育种与杂种优势遗传学上杂交育种是指连续自交多次获得集中优良性状的纯种品系，能稳定遗传下去。杂种优势是指基因型不同的亲本个体相互杂交产生的杂种第一代，在生长势、生活力、繁殖力、抗逆性、产量和品质等一种或多种性状上优于两个亲本的现象。杂种优势F1表现最明显，F2以后逐渐减弱。如用马和驴交配获得体力强大、耐力好的杂种——骡子，就是运用杂种优势。而生产上杂交育种常常寻求某种杂交组合，利用F1的杂种优势，并不要求遗传上的稳定性，这样往往需要年年制种（杂种）。1．下列不属于诱变育种的是（）。A．用一定剂量的γ射线处理，引起变异而获得新性状B．用X射线照射处理，得到高产青霉素菌株C．用亚硝酸处理，得到动物和植物的新类型D．人工种植的马铃薯块茎逐年变小2．下列高科技成果中，根据基因重组原理进行的是（）。①利用杂交技术培育出超级水稻②通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒③通过体细胞克隆技术培养出克隆牛④将苏云金杆菌的某些基因移植到棉花体内，培育出抗虫棉⑤将健康人的正常基因植入病人体内治疗基因病⑥用一定浓度的生长素处理，获得无子番茄A．①③⑤B．①②④C．①④⑤D．①②⑥3．（2012·山东烟台检测）现有三个番茄品种，A种的基因型为aaBBDD，B种的基因型为AAbbDD，C种的基因型为AABBdd，三种等位基因分别位于三对同源染色体上。若通过杂交育种要获得aabbdd植株，且每年只繁殖一代，至少需要的时间为（）。A．2年B．3年C．4年D．5年4．（2012·江苏常州质检）培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如下：纯种的高秆（D）抗锈病（T）×纯种的矮秆（d）易染锈病（t）eq\o(→,\s\up7(1))F1eq\o(→,\s\up7(2))雄配子eq\o(→,\s\up7(3))幼苗eq\o(→,\s\up7(4))选出符合要求的品种。下列有关该育种方法的叙述中，正确的是（）。A．过程（1）（2）（3）是杂交B．过程（4）必须使用生长素处理C．过程（3）必须经过受精作用D．过程（2）是减数分裂5．（2011·湖南浏阳模拟）农科所通过如下图育种过程培育出了高品质的糯小麦，相关叙述正确的是（）。A．该育种过程中运用的遗传学原理是基因突变B．要获得yyRR，b过程需要进行不断的自交来提高纯合率C．a、c过程都需要使用秋水仙素，都作用于萌发的种子D．a过程能提高突变率，明显缩短育种年限用精练的语言把你当堂掌握的核心知识的精华部分和基本技能的要领部分写下来，并进行识记。知识精华技能要领答案：问题导学一、活动与探究：1．（1）答案：杂交。（2）答案：P籽粒多不抗黑粉病籽粒少抗黑粉病aarr×AARR↓F1AaRr,↓F2A_R_A_rraaR_aarr籽粒少抗籽粒少不籽粒多籽粒多不黑粉病抗黑粉抗黑粉抗黑粉9:3:3:1从F2中选出高产抗病个体，连续自交直到不发生性状分离，这就是我们需要的品种。（3）答案：F2；4年。2．基因重组3．杂交→自交→选育4．可以将不同个体的优良性状集中于同一个体身上。育种周期长，具有远缘杂交不育的障碍。思考回答：（1）答案：从F2开始出现性状分离；从F2中选出所需性状的个体，连续自交直到不发生性状分离为止。（2）答案：不能。杂交育种利用基因重组的原理，一般发生在有性生殖的减数分裂过程中；微生物一般不进行减数分裂，故不用杂交育种。迁移与应用：C解析：水稻高秆抗锈病（DDTT）和矮秆不抗锈病（ddtt）杂交得到F1（DdTt），F1自交得F2，其中重组类型占3/16＋3/16＝3/8，纯合子占1/4；这种方法是杂交育种，原理是基因重组，即非同源染色体自由组合。用F1花药进行组织培养，用秋水仙素处理幼苗，得到矮秆抗锈病植株（ddTT），所占比例为1/4，这种方法是单倍体育种，原理是染色体数目变异。二、活动与探究：1．物理γ射线紫外线激光化学硫酸二乙酯基因突变2．基因突变3．思考回答：（1）答案：优点：提高了突变频率，加速育种进程；可大幅改良某些性状。局限性：需要处理大量的实验材料。（2）答案：需处理分裂旺盛的部位，一般为萌发的种子或幼苗。迁移与应用：D解析：太空育种的原理主要是基因突变，但在太空中由于受太空真空、微重力及空间辐射多种环境因素的综合作用，也可能会引起细胞中染色体的变异。太空育种能提高突变的频率，从而加快育种进程；当太空搭载种子送回地面后，需种植种子获亲本植株（第1代），杂交得F1，F1自交得F2，从子二代中选择出所需性状的个体再自交，观察F3是否会出现性状分离，因而在地面上要进行不少于四代（即亲代，F1、F2、F3代）的培养，才可能培育出优良性状品种。三、活动与探究：1．基因重组杂交选种自交集中简便长基因突变变异频率改良性状盲目少染色体变异秋水仙素缩短纯合子杂交育种染色体变异种子或幼苗大