生物人教版必修2導(dǎo)學(xué)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問(wèn)題導(dǎo)學(xué)一、雜交育種活動(dòng)與探究1．問(wèn)題探討：有兩個(gè)不同品種的純種玉米：一個(gè)品種子粒多（a），但不抗黑粉?。╮）；另一個(gè)品種子粒少（A），但抗黑粉病（R），控制兩對(duì)相對(duì)性狀的兩對(duì)等位基因分別位于兩對(duì)同源染色體上。請(qǐng)回答下列問(wèn)題。（1）如何使兩種優(yōu)良性狀集中在同一植株上？（2）將你的設(shè)計(jì)方案用遺傳圖解表示出來(lái)。（3）在第幾代會(huì)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．從雜交后代出現(xiàn)的各種類型及育種周期來(lái)看，指出雜交育種的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。3．雜交育種中，為什么從F2開始選育所需品種？如何選育？4．雜交育種能否應(yīng)用于微生物育種？試分析原因。5．閱讀教材P98～99的有關(guān)內(nèi)容，嘗試寫出雜交育種的操作流程圖。遷移與應(yīng)用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(jìn)行育種時(shí)，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(jìn)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(duì)植物而言）（1）雜交→自交→選種→連續(xù)自交和選種，直到不發(fā)生性狀分離為止（選顯性性狀）。（2）雜交→自交→選種（選隱性性狀）。（3）雜交→雜種（利用雜種優(yōu)勢(shì)）。2．動(dòng)植物雜交育種過(guò)程的區(qū)別（1）得到F1后，植物自交；動(dòng)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(dòng)物則采用測(cè)交的方式選出純合子。3．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(jìn)行雜交育種的個(gè)體一定是進(jìn)行有性生殖的個(gè)體，只能進(jìn)行無(wú)性生殖的個(gè)體無(wú)法通過(guò)雜交育種培育新品種。二、誘變育種活動(dòng)與探究情景材料：太空育種太空育種也稱空間誘變育種，就是將農(nóng)作物種子或試管種苗送到太空，利用太空特殊的、地面無(wú)法模擬的環(huán)境（高真空、微重力、宇宙高能粒子輻射、宇宙磁場(chǎng)、高潔凈）的誘變作用，使種子產(chǎn)生變異。太空育種具有變異多、變幅大，以及能加速育種的進(jìn)程等特點(diǎn)。我國(guó)的太空育種技術(shù)開啟于1999年的神舟一號(hào)宇宙飛船航天計(jì)劃，隨后進(jìn)行的神舟二號(hào)、三號(hào)、五號(hào)、六號(hào)、七號(hào)和八號(hào)等宇宙飛船航天計(jì)劃相繼進(jìn)行了多種生物的太空育種實(shí)驗(yàn)。閱讀以上材料并結(jié)合教材P100的內(nèi)容，回答以下問(wèn)題。1．太空育種與誘變育種是何種關(guān)系？太空育種依據(jù)的原理是什么？2．哪些理化因素在太空育種中起了對(duì)生物的誘變作用？你能進(jìn)一步嘗試總結(jié)用于誘變育種的理化因素嗎？3．和自然突變相比，誘變育種的優(yōu)點(diǎn)有哪些？依據(jù)誘變育種的原理，你認(rèn)為誘變育種還有哪些局限性？4．列舉我國(guó)利用誘變育種技術(shù)培育的生物良種實(shí)例。5．對(duì)植物進(jìn)行誘變處理時(shí)，對(duì)理化因素比較敏感即理化因素的有效處理部位是何種組織？遷移與應(yīng)用太空育種是將農(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(wú)法模擬的環(huán)境變化，使種子發(fā)生變異，從而選擇出對(duì)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(lái)以后，在地面上要進(jìn)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1．誘變育種的適用對(duì)象：所有生物（包括細(xì)菌、真菌、植物和動(dòng)物等）。2．誘變育種與雜交育種的聯(lián)系通過(guò)誘變育種處理得到的個(gè)體叫作誘變體。對(duì)于有性生殖的生物而言，誘變體還要通過(guò)與正常個(gè)體雜交、子一代自交（或誘變體自交）等雜交育種過(guò)程才能成為穩(wěn)定遺傳的品種（純合子）。三、育種方法活動(dòng)與探究1．填空理解各種育種方法原理常用方式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)舉例雜交育種______________↓自交↓______↓______①使不同個(gè)體優(yōu)良性狀______在同一個(gè)體上②操作____①育種時(shí)間____②局限于親緣關(guān)系較近的個(gè)體矮稈抗病小麥誘變育種________輻射、激光、空間誘變等提高_(dá)_______，加速育種進(jìn)程，大幅度_____________性，有利變異____，需大量處理實(shí)驗(yàn)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(fù)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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)只適用于植物，發(fā)育___，__________三倍體無(wú)子西瓜（1）在所有育種方法中，最簡(jiǎn)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(shì)是通過(guò)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(gè)優(yōu)良性狀，但只能用雜種一代，因?yàn)楹蟠鷷?huì)發(fā)生性狀分離，如雜交玉米的制種。2．明確育種的要求是選擇育種方法的主要依據(jù)，嘗試把左欄的育種要求和右欄相應(yīng)的育種方法連線。遷移與應(yīng)用下圖甲、乙表示水稻兩個(gè)品種A、a和B、b表示分別位于兩對(duì)同源染色體上兩對(duì)等位基因，①～⑦表示培育水稻新品種的過(guò)程，則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）。A．①→②過(guò)程簡(jiǎn)便，但培育周期長(zhǎng)B．①和⑦的變異都發(fā)生于有絲分裂間期C．③過(guò)程常用的方法是花藥離體培養(yǎng)D．③→⑥過(guò)程與⑦過(guò)程的育種原理相同雜交育種與雜種優(yōu)勢(shì)遺傳學(xué)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(shì)是指基因型不同的親本個(gè)體相互雜交產(chǎn)生的雜種第一代，在生長(zhǎng)勢(shì)、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(gè)親本的現(xiàn)象。雜種優(yōu)勢(shì)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(qiáng)大、耐力好的雜種——騾子，就是運(yùn)用雜種優(yōu)勢(shì)。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(shì)，并不要求遺傳上的穩(wěn)定性，這樣往往需要年年制種（雜種）。答案：課前·預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)一、生物的變異周期長(zhǎng)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家畜、家禽適應(yīng)性強(qiáng)三、1．物理γ射線紫外線激光化學(xué)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(hào)”大豆品種②高產(chǎn)青霉素菌株預(yù)習(xí)交流：1．答案：資料一是雜交育種，資料二是誘變育種。2．答案：把同種生物優(yōu)良性狀集中于同一個(gè)體，提高產(chǎn)量。3．答案：誘變育種的原理為基因突變；雜交育種的原理為基因重組。課堂·合作探究【問(wèn)題導(dǎo)學(xué)】一、活動(dòng)與探究：1．（1）答案：通過(guò)雜交育種。（2）答案：從F2中選出子粒多抗黑粉病個(gè)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．答案：優(yōu)點(diǎn)：可以將不同個(gè)體的優(yōu)良性狀集中于同一個(gè)體身上；缺點(diǎn)：育種周期長(zhǎng)，具有遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。3．答案：從F2開始出現(xiàn)性狀分離；從F2中選出所需性狀的個(gè)體，連續(xù)自交直到不發(fā)生性狀分離為止。4．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(guò)程中；微生物一般不進(jìn)行減數(shù)分裂，故不用雜交育種。5．答案：選擇不同性狀的純合子親本雜交獲得F1→F1自交得到F2→從F2選出表現(xiàn)型符合生產(chǎn)要求的個(gè)體→連續(xù)自交和選擇，直到后代不發(fā)生性狀分離為止。遷移與應(yīng)用：C解析：水稻高稈抗銹?。―DTT）和矮稈不抗銹病（ddtt）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(jìn)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(dòng)與探究：1．答案：太空育種屬于誘變育種，太空育種依據(jù)的原理是基因突變。2．答案：高真空、微重力、宇宙高能離子輻射、宇宙磁場(chǎng)、高潔凈等因素在太空育種中起了對(duì)生物的誘變作用。用于誘變育種的理化因素包括物理因素和化學(xué)因素，前者實(shí)例有X射線、γ射線、紫外線、激光、宇宙高能粒子輻射、宇宙磁場(chǎng)、高真空環(huán)境等；后者實(shí)例有亞硝酸、硫酸二乙酯等。3．答案：優(yōu)點(diǎn)：提高了突變頻率，變異多、變幅大，能加速育種的進(jìn)程，可大幅度改變某些性狀。局限性：需要處理大量的實(shí)驗(yàn)材料，具有一定的盲目性。4．答案：大豆品種——“黑農(nóng)5號(hào)”，青霉菌新品種——青霉素高產(chǎn)的菌株。5．答案：分裂旺盛的部位即分生組織。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(huì)引起細(xì)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(jìn)程；當(dāng)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(gè)體再自交，觀察F3是否會(huì)出現(xiàn)性狀分離，因而在地面上要進(jìn)行不少于四代（即親代、F1、F2、F3）的培養(yǎng)，才可能培育出優(yōu)良性狀品種。三、活動(dòng)與探究：1．答案：基因重組雜交選種自交集中簡(jiǎn)便長(zhǎng)基因突變突變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延遲結(jié)實(shí)率低（1）雜交育種（2）連續(xù)自交隱性優(yōu)良純種2．答案：①—d；②—c；③—b；④—e；⑤—a。遷移與應(yīng)用：B解析：①→②過(guò)程屬于雜交育種，雜交育種原理是基因重組，發(fā)生在減數(shù)分裂的過(guò)程中，該種育種方法操作簡(jiǎn)便，但培育周期長(zhǎng)。③→⑥過(guò)程是單倍體育種，⑦過(guò)程是多倍體育種，它們的原理相同都是染色體變異。當(dāng)堂檢測(cè)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(dòng)物和植物的新類型D．人工種植的馬鈴薯塊莖逐年變小答案：D解析：誘變育種是利用物理因素（如X射線、γ射線等）或化學(xué)因素（如亞硝酸等）處理生物，引發(fā)基因突變。人工種植馬鈴薯，造成退化的直接原因是高溫、干旱、病毒感染等，故不屬于誘變育種。2．下列高科技成果中，根據(jù)基因重組原理進(jìn)行的是（）。①利用雜交技術(shù)培育出超級(jí)水稻②通過(guò)返回式衛(wèi)星搭載種子培育出太空椒③通過(guò)體細(xì)胞克隆技術(shù)培育出克隆牛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(zhǎng)素處理，獲得無(wú)子番茄A．①③⑤B．①②④C．①④⑤D．①②⑥答案：C解析：通過(guò)返回式衛(wèi)星搭載種子培育出太空椒屬于太空育種，其原理為基因突變；通過(guò)體細(xì)胞克隆技術(shù)培育出克隆牛屬于無(wú)性生殖，應(yīng)用的原理是細(xì)胞核的全能性；用一定濃度的生長(zhǎng)素處理，獲得無(wú)子番茄應(yīng)用的是生長(zhǎng)素的生理作用。3．現(xiàn)有三個(gè)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(duì)同源染色體上。若通過(guò)雜交育種要獲得aabbdd植株，且每年只繁殖一代，至少需要的時(shí)間為（）。A．2年B．3年C．4年D．5年答案：C4．培育矮稈抗銹病小麥新品種的方法如下：純種的高稈（D）抗銹病（T）×純種的矮稈（d）易染銹?。╰）F1雄配子幼苗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(guò)程（1）（2）（3）是雜交B．過(guò)程（4）必須使用生長(zhǎng)素處理C．過(guò)程（3）必須經(jīng)過(guò)受精作用D．過(guò)程（2）是減數(shù)分裂答案：D解析：該育種過(guò)程中，（1）為雜交，（2）為減數(shù)分裂產(chǎn)生配子的過(guò)程，（3）為花藥離體培養(yǎng)獲得單倍體的過(guò)程，（4）為用秋水仙素處理，使染色體數(shù)目加倍，而恢復(fù)成正常純合個(gè)體，故D項(xiàng)對(duì)。5．農(nóng)科所通過(guò)如下圖育種過(guò)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(guò)程中運(yùn)用的遺傳學(xué)原理是基因突變B．要獲得y