生物人教版必修2导学案第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问题导学一、杂交育种活动与探究1．问题探讨：有两个不同品种的纯种玉米：一个品种子粒多（a），但不抗黑粉病（r）；另一个品种子粒少（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。请回答下列问题。（1）如何使两种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．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。3．杂交育种中，为什么从F2开始选育所需品种？如何选育？4．杂交育种能否应用于微生物育种？试分析原因。5．阅读教材P98～99的有关内容，尝试写出杂交育种的操作流程图。迁移与应用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→连续自交和选种，直到不发生性状分离为止（选显性性状）。（2）杂交→自交→选种（选隐性性状）。（3）杂交→杂种（利用杂种优势）。2．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。3．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、诱变育种活动与探究情景材料：太空育种太空育种也称空间诱变育种，就是将农作物种子或试管种苗送到太空，利用太空特殊的、地面无法模拟的环境（高真空、微重力、宇宙高能粒子辐射、宇宙磁场、高洁净）的诱变作用，使种子产生变异。太空育种具有变异多、变幅大，以及能加速育种的进程等特点。我国的太空育种技术开启于1999年的神舟一号宇宙飞船航天计划，随后进行的神舟二号、三号、五号、六号、七号和八号等宇宙飞船航天计划相继进行了多种生物的太空育种实验。阅读以上材料并结合教材P100的内容，回答以下问题。1．太空育种与诱变育种是何种关系？太空育种依据的原理是什么？2．哪些理化因素在太空育种中起了对生物的诱变作用？你能进一步尝试总结用于诱变育种的理化因素吗？3．和自然突变相比，诱变育种的优点有哪些？依据诱变育种的原理，你认为诱变育种还有哪些局限性？4．列举我国利用诱变育种技术培育的生物良种实例。5．对植物进行诱变处理时，对理化因素比较敏感即理化因素的有效处理部位是何种组织？迁移与应用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1．诱变育种的适用对象：所有生物（包括细菌、真菌、植物和动物等）。2．诱变育种与杂交育种的联系通过诱变育种处理得到的个体叫作诱变体。对于有性生殖的生物而言，诱变体还要通过与正常个体杂交、子一代自交（或诱变体自交）等杂交育种过程才能成为稳定遗传的品种（纯合子）。三、育种方法活动与探究1．填空理解各种育种方法原理常用方式优点缺点举例杂交育种______________↓自交↓______↓______①使不同个体优良性状______在同一个体上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．明确育种的要求是选择育种方法的主要依据，尝试把左栏的育种要求和右栏相应的育种方法连线。迁移与应用下图甲、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）。答案：课前·预习导学一、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家畜、家禽适应性强三、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：资料一是杂交育种，资料二是诱变育种。2．答案：把同种生物优良性状集中于同一个体，提高产量。3．答案：诱变育种的原理为基因突变；杂交育种的原理为基因重组。课堂·合作探究【问题导学】一、活动与探究：1．（1）答案：通过杂交育种。（2）答案：从F2中选出子粒多抗黑粉病个体，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．答案：优点：可以将不同个体的优良性状集中于同一个体身上；缺点：育种周期长，具有远缘杂交不亲和的障碍。3．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。4．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。5．答案：选择不同性状的纯合子亲本杂交获得F1→F1自交得到F2→从F2选出表现型符合生产要求的个体→连续自交和选择，直到后代不发生性状分离为止。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．答案：太空育种属于诱变育种，太空育种依据的原理是基因突变。2．答案：高真空、微重力、宇宙高能离子辐射、宇宙磁场、高洁净等因素在太空育种中起了对生物的诱变作用。用于诱变育种的理化因素包括物理因素和化学因素，前者实例有X射线、γ射线、紫外线、激光、宇宙高能粒子辐射、宇宙磁场、高真空环境等；后者实例有亚硝酸、硫酸二乙酯等。3．答案：优点：提高了突变频率，变异多、变幅大，能加速育种的进程，可大幅度改变某些性状。局限性：需要处理大量的实验材料，具有一定的盲目性。4．答案：大豆品种——“黑农5号”，青霉菌新品种——青霉素高产的菌株。5．答案：分裂旺盛的部位即分生组织。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）的培养，才可能培育出优良性状品种。三、活动与探究：1．答案：基因重组杂交选种自交集中简便长基因突变突变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延迟结实率低（1）杂交育种（2）连续自交隐性优良纯种2．答案：①—d；②—c；③—b；④—e；⑤—a。迁移与应用：B解析：①→②过程属于杂交育种，杂交育种原理是基因重组，发生在减数分裂的过程中，该种育种方法操作简便，但培育周期长。③→⑥过程是单倍体育种，⑦过程是多倍体育种，它们的原理相同都是染色体变异。当堂检测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答案：D解析：诱变育种是利用物理因素（如X射线、γ射线等）或化学因素（如亚硝酸等）处理生物，引发基因突变。人工种植马铃薯，造成退化的直接原因是高温、干旱、病毒感染等，故不属于诱变育种。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育出克隆牛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．①②⑥答案：C解析：通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒属于太空育种，其原理为基因突变；通过体细胞克隆技术培育出克隆牛属于无性生殖，应用的原理是细胞核的全能性；用一定浓度的生长素处理，获得无子番茄应用的是生长素的生理作用。3．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年答案：C4．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）F1雄配子幼苗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）是减数分裂答案：D解析：该育种过程中，（1）为杂交，（2）为减数分裂产生配子的过程，（3）为花药离体培养获得单倍体的过程，（4）为用秋水仙素处理，使染色体数目加倍，而恢复成正常纯合个体，故D项对。5．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y