生物人教版必修2學案第6章第1節(jié)雜交育種與誘變育種

第1節(jié)雜交育種與誘變育種學習目標重點難點1．簡述雜交育種的概念，舉例說明雜交育種方法的優(yōu)點和不足。2．舉例說出誘變育種在生產(chǎn)中的應(yīng)用。3．討論遺傳和變異規(guī)律在生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用。1．遺傳和變異規(guī)律在改良農(nóng)作物和培育家畜品種等方面的應(yīng)用。2．雜交育種和誘變育種的優(yōu)點和局限性。一、選擇育種古代人們利用______________，通過長期選擇，汰劣留良，培育出許多優(yōu)良品種，這種選擇育種不僅________，而且________________。二、雜交育種1．概念：將兩個或多個品種的________通過______集中在一起，再經(jīng)過______和______，獲得新品種的方法。2．原理：________。3．實例：從第二代中選出__________的個體，將它們的種子留下來，下一年播種；再從后代中挑選出符合__________條件的植株，采收種子留下來做種。如此經(jīng)過幾代的__________的選擇過程，就可以得到新的優(yōu)良品種。4．優(yōu)點：使同種生物的__________集中于同一個體。5．應(yīng)用：①農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，改良__________，提高__________________的常規(guī)方法。②______________的育種：培育__________的乳用、肉用或乳肉兼用型優(yōu)良品種。三、誘變育種1．概念：利用______因素（如X射線、________、________、________等）或________因素（如亞硝酸、________等）來處理生物，使生物發(fā)生________。2．原理：__________。3．優(yōu)點：提高________，在____時間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類型。4．應(yīng)用：①農(nóng)作物誘變育種：例________________。②微生物誘變育種：例________________。預習交流2003年10月9日，這是一個對全國水稻種植區(qū)農(nóng)民來說十分重要的日子。第二期百畝示范田平均畝產(chǎn)達到800kg，“雜交水稻之父”袁隆平再創(chuàng)世界水稻育種奇跡。圖1圖片說明：看到超級雜交稻茁壯成長，并通過有關(guān)專家的驗收和認可，袁隆平歡喜之情溢于言表。2005年8月2日和8月29日，羅登強將79粒和70粒本地荷花種子，通過北京應(yīng)用衛(wèi)星總公司將其送往我國返回式科學衛(wèi)星進行高科技太空育種成功。2005年底他又將20粒荷花種子通過“神舟六號”再次送上太空。圖2即是搭載“神六”返航后的種子經(jīng)培育而成的荷花。太空育種荷花冬日綻放，種子曾隨“神六”上過天圖21．圖1、圖2分別反映的是什么育種過程？2．雜交育種有什么優(yōu)點？3．誘變、雜交育種分別應(yīng)用的原理是什么？在預習中，還有哪些問題需要你在聽課時加以關(guān)注？請在下列表格中做個備忘吧！我的學困點我的學疑點答案：一、生物的變異周期長可選擇的范圍是有限的二、1．優(yōu)良性狀交配選擇培育2．基因重組3．高產(chǎn)抗病高產(chǎn)抗病汰劣留良4．優(yōu)良性狀5．①作物品質(zhì)農(nóng)作物單位面積產(chǎn)量②中國荷斯坦牛適應(yīng)性強三、1．物理γ射線紫外線激光化學硫酸二乙酯基因突變2．基因突變3．突變率短4．①“黑農(nóng)五號”大豆品種②高產(chǎn)青霉素菌株預習交流：1．答案：圖1是雜交育種，圖2是誘變育種。2．答案：把同種生物優(yōu)良性狀集中到一體，提高產(chǎn)量。3．答案：基因突變、基因重組。一、雜交育種1．問題探討：有兩個不同品種的純種玉米：一個品種籽粒多（a），但不抗黑粉?。╮）；另一個品種籽粒少（A），但抗黑粉?。≧），控制兩對相對性狀的兩對等位基因分別位于兩對同源染色體上。請回答：（1）如何使兩優(yōu)良性狀集中在同一植株上？（2）將你的設(shè)計方案用遺傳圖解表示出來。（3）在第幾代會出現(xiàn)所需要的表現(xiàn)型？要獲得可推廣使用的品種至少需要幾年？2．原理：__________。3．育種的常用步驟：______________。4．從雜交后代出現(xiàn)的各種類型及育種周期來看，指出雜交育種的優(yōu)點和缺點。優(yōu)點：____________________________________________________________________缺點：_____________________________________________________________________思考回答：（1）雜交育種中，為什么從F2開始選育所需品種？如何選育？（2）雜交育種能否應(yīng)用于微生物育種？試分析原因。用純合的二倍體水稻品種高稈抗銹病（DDTT）和矮稈不抗銹?。╠dtt）進行育種時，一種方法是雜交得到F1，F(xiàn)1自交得到F2；另一種方法是用F1的花藥進行離體培養(yǎng)，然后用秋水仙素處理幼苗得到相應(yīng)的植株。下列敘述正確的是（）。A．前一種方法所得F2中，重組類型占5/8，純合子占1/4B．后一種方法所得的植株中，可用于生產(chǎn)的類型比例為2/3C．前一種方法的原理是基因重組，原因是非同源染色體自由組合D．后一種方法的原理是染色體變異，這是由于染色體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變1．雜交育種方法流程（對植物而言）（1）雜交→自交→選種→自交（選顯性性狀）。（2）雜交→自交→選種（選隱性性狀）。（3）雜交→雜種。2．雜交過程中基因型的純化若選育的優(yōu)良性狀為隱性性狀，則出現(xiàn)此性狀的個體可穩(wěn)定遺傳。若選育的優(yōu)良性狀為顯性性狀，獲得此品種則需連續(xù)自交，直到不再發(fā)生性狀分離。雜合子連續(xù)自交，后代中純合子或雜合子所占比例如下表（以Aa為例）：Fn雜合子純合子顯性純合子隱性純合子顯性性狀個體隱性性狀個體所占比例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．動植物雜交育種過程的區(qū)別（1）得到F1后，植物自交；動物雌雄交配。（2）從F2中選擇了所需性狀后，若有雜合子，植物連續(xù)自交直到不發(fā)生性狀分離；動物則采用測交的方式選出純合子。4．雜交育種的局限（1）雜交育種只能利用已有的基因重新組合，按需要選擇，并不能創(chuàng)造出新的基因。（2）進行雜交育種的個體一定是進行有性生殖的個體，只能進行無性生殖的個體無法通過雜交育種培育新品種。二、誘變育種1．概念：利用______因素（如X射線、________、________、________等）或________因素（如亞硝酸、________等）來處理生物，使生物發(fā)生________。2．原理：________。3．應(yīng)用：①農(nóng)作物誘變育種，如黑農(nóng)5號；②微生物誘變育種，如青霉素高產(chǎn)菌株等。思考回答：（1）我國利用返回式衛(wèi)星和神舟飛船成功地完成了太空育種，即誘變育種，利用太空中高能粒子輻射、磁場等因素提高了突變頻率，結(jié)合基因突變的特點，試總結(jié)誘變育種的優(yōu)點和局限性。（2）利用誘變育種方法選育品種時，對所選植物的生長發(fā)育狀況有什么要求？（2012·湖北武漢模擬）太空育種是將農(nóng)作物種子搭載于返回式地面衛(wèi)星，借助于太空真空、微重力及宇宙射線等地面無法模擬的環(huán)境變化，使種子發(fā)生變異，從而選擇出對人類有益的物種類型。下列有關(guān)敘述不正確的是（）。A．太空育種的原理主要是基因突變B．太空條件下產(chǎn)生的變異是不定向的C．太空育種可以縮短育種周期，但從太空搭載回來以后，在地面上要進行不少于四代的培育，才可能培育出優(yōu)良性狀品種D．不可能發(fā)生染色體變異產(chǎn)生新物種太空育種簡介太空育種主要是利用返回式衛(wèi)星和高空氣球所能達到的空間環(huán)境，通過強輻射、微重力和高真空等條件誘發(fā)植物種子的基因發(fā)生變異的作物育種新技術(shù)。經(jīng)歷過太空遨游的農(nóng)作物種子返回地面后再進行種植，不僅植株明顯增高增粗，果形增大，而且品質(zhì)也得到提高。我國從1987年開始太空育種。1987年8月5日我國發(fā)射的第9顆返回式衛(wèi)星首次搭載了青椒、小麥、水稻等一批種子，開始了我國太空育種的嘗試。至今，我國已先后8次進行了太空育種實驗。經(jīng)過太空育種的青椒、番茄、黃瓜、水稻等作物，高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、抗病性強。美國曾進行過玫瑰的太空育種，希望獲得玫瑰油產(chǎn)量高的突變體；俄羅斯曾經(jīng)進行過圣誕樹的太空育種，現(xiàn)在從太空回來的圣誕樹大面積種植在西伯利亞和哈薩克斯坦地區(qū)，長得非常高大。三、育種方法原理常用方式優(yōu)點缺點舉例雜交育種______________________①使不同個體優(yōu)良性狀______在一個個體上②操作____①育種時間____②局限于親緣關(guān)系較近的個體矮稈抗病小麥誘變育種______________________輻射、激光、空間誘變等提高__________，加速育種進程，大幅度__________________性，有利變異__，需大量處理實驗材料高產(chǎn)青霉素菌株單倍體育種________________________花藥離體培養(yǎng)用____________處理①明顯_____育種年限②子代均為___技術(shù)復雜，需與_______配合單倍體育種獲得矮稈抗病植株多倍體育種________________________用秋水仙素處理萌發(fā)的___________________器官__________，提高產(chǎn)量和營養(yǎng)物質(zhì)只適用于植物，發(fā)育_______________，三倍體無子西瓜（1）在所有育種方法中，最簡便、常規(guī)的育種方法是__________，可以培育具有優(yōu)良性狀且能穩(wěn)定遺傳的新品種，防止后代發(fā)生性狀分離，便于制種和推廣。（2）雜交育種不一定都需要連續(xù)自交，若選育顯性優(yōu)良純種，則需要__________，直至性狀不再發(fā)生分離；若選育__________，則只要出現(xiàn)該性狀即可。（3）雜種優(yōu)勢是通過雜交獲得種子，一般不是純合子，在雜種后代上表現(xiàn)出多個優(yōu)良性狀，但只能用雜種一代，因為后代會發(fā)生性狀分離，如雜交玉米的制種。2．根據(jù)不同育種需求選擇不同的育種方法（1）將兩親本的兩個不同優(yōu)良性狀集中于同一生物體上，可利用__________，亦可利用____________。（2）要求快速育種，則運用__________。（3）要求大幅度改良某一品種，使之出現(xiàn)前所未有的性狀，可利用________________相結(jié)合的方法。（4）要求提高品種產(chǎn)量，提高營養(yǎng)物質(zhì)含量，可運用______________。3．雜交育種選育的時間是從F2開始，原因是________________；選育后是否連續(xù)自交取決于所選優(yōu)良性狀是顯性還是隱性。（2012·山東臨沂一模）下圖甲、乙表示水稻兩個品種A、a和B、b表示分別位于兩對同源染色體上兩對等位基因，①～⑦表示培育水稻新品種的過程，則下列說法錯誤的是（）。A．①→②過程簡便，但培育周期長B．①和⑦的變異都發(fā)生于有絲分裂間期C．③過程常用的方法是花藥離體培養(yǎng)D．③→⑥過程與⑦過程的育種原理相同雜交育種與雜種優(yōu)勢遺傳學上雜交育種是指連續(xù)自交多次獲得集中優(yōu)良性狀的純種品系，能穩(wěn)定遺傳下去。雜種優(yōu)勢是指基因型不同的親本個體相互雜交產(chǎn)生的雜種第一代，在生長勢、生活力、繁殖力、抗逆性、產(chǎn)量和品質(zhì)等一種或多種性狀上優(yōu)于兩個親本的現(xiàn)象。雜種優(yōu)勢F1表現(xiàn)最明顯，F(xiàn)2以后逐漸減弱。如用馬和驢交配獲得體力強大、耐力好的雜種——騾子，就是運用雜種優(yōu)勢。而生產(chǎn)上雜交育種常常尋求某種雜交組合，利用F1的雜種優(yōu)勢，并不要求遺傳上的穩(wěn)定性，這樣往往需要年年制種（雜種）。1．下列不屬于誘變育種的是（）。A．用一定劑量的γ射線處理，引起變異而獲得新性狀B．用X射線照射處理，得到高產(chǎn)青霉素菌株C．用亞硝酸處理，得到動物和植物的新類型D．人工種植的馬鈴薯塊莖逐年變小2．下列高科技成果中，根據(jù)基因重組原理進行的是（）。①利用雜交技術(shù)培育出超級水稻②通過返回式衛(wèi)星搭載種子培育出太空椒③通過體細胞克隆技術(shù)培養(yǎng)出克隆牛④將蘇云金桿菌的某些基因移植到棉花體內(nèi)，培育出抗蟲棉⑤將健康人的正?；蛑踩氩∪梭w內(nèi)治療基因病⑥用一定濃度的生長素處理，獲得無子番茄A．①③⑤B．①②④C．①④⑤D．①②⑥3．（2012·山東煙臺檢測）現(xiàn)有三個番茄品種，A種的基因型為aaBBDD，B種的基因型為AAbbDD，C種的基因型為AABBdd，三種等位基因分別位于三對同源染色體上。若通過雜交育種要獲得aabbdd植株，且每年只繁殖一代，至少需要的時間為（）。A．2年B．3年C．4年D．5年4．（2012·江蘇常州質(zhì)檢）培育矮稈抗銹病小麥新品種的方法如下：純種的高稈（D）抗銹?。═）×純種的矮稈（d）易染銹?。╰）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))選出符合要求的品種。下列有關(guān)該育種方法的敘述中，正確的是（）。A．過程（1）（2）（3）是雜交B．過程（4）必須使用生長素處理C．過程（3）必須經(jīng)過受精作用D．過程（2）是減數(shù)分裂5．（2011·湖南瀏陽模擬）農(nóng)科所通過如下圖育種過程培育出了高品質(zhì)的糯小麥，相關(guān)敘述正確的是（）。A．該育種過程中運用的遺傳學原理是基因突變B．要獲得yyRR，b過程需要進行不斷的自交來提高純合率C．a(chǎn)、c過程都需要使用秋水仙素，都作用于萌發(fā)的種子D．a(chǎn)過程能提高突變率，明顯縮短育種年限用精練的語言把你當堂掌握的核心知識的精華部分和基本技能的要領(lǐng)部分寫下來，并進行識記。知識精華技能要領(lǐng)答案：問題導學一、活動與探究：1．（1）答案：雜交。（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從F2中選出高產(chǎn)抗病個體，連續(xù)自交直到不發(fā)生性狀分離，這就是我們需要的品種。（3）答案：F2；4年。2．基因重組3．雜交→自交→選育4．可以將不同個體的優(yōu)良性狀集中于同一個體身上。育種周期長，具有遠緣雜交不育的障礙。思考回答：（1）答案：從F2開始出現(xiàn)性狀分離；從F2中選出所需性狀的個體，連續(xù)自交直到不發(fā)生性狀分離為止。（2）答案：不能。雜交育種利用基因重組的原理，一般發(fā)生在有性生殖的減數(shù)分裂過程中；微生物一般不進行減數(shù)分裂，故不用雜交育種。遷移與應(yīng)用：C解析：水稻高稈抗銹?。―DTT）和矮稈不抗銹?。╠dtt）雜交得到F1（DdTt），F(xiàn)1自交得F2，其中重組類型占3/16＋3/16＝3/8，純合子占1/4；這種方法是雜交育種，原理是基因重組，即非同源染色體自由組合。用F1花藥進行組織培養(yǎng)，用秋水仙素處理幼苗，得到矮稈抗銹病植株（ddTT），所占比例為1/4，這種方法是單倍體育種，原理是染色體數(shù)目變異。二、活動與探究：1．物理γ射線紫外線激光化學硫酸二乙酯基因突變2．基因突變3．思考回答：（1）答案：優(yōu)點：提高了突變頻率，加速育種進程；可大幅改良某些性狀。局限性：需要處理大量的實驗材料。（2）答案：需處理分裂旺盛的部位，一般為萌發(fā)的種子或幼苗。遷移與應(yīng)用：D解析：太空育種的原理主要是基因突變，但在太空中由于受太空真空、微重力及空間輻射多種環(huán)境因素的綜合作用，也可能會引起細胞中染色體的變異。太空育種能提高突變的頻率，從而加快育種進程；當太空搭載種子送回地面后，需種植種子獲親本植株（第1代），雜交得F1，F(xiàn)1自交得F2，從子二代中選擇出所需性狀的個體再自交，觀察F3是否會出現(xiàn)性狀分離，因而在地面上要進行不少于四代（即親代，F(xiàn)1、F2、F3代）的培養(yǎng)，才可能培育出優(yōu)良性狀品種。三、活動與探究：1．基因重組雜交選種自交集中簡便長基因突變變異頻率改良性狀盲目少染色體變異秋水仙素縮短純合子雜交育種染色體變異種子或幼苗大