1、第四章生物的变异第二节生物变异在生产上的应用你见过像图示那样大的南瓜吗？它可不是普通的南瓜，它是由我国首次载人航天飞船“神舟”五号带入太空培育的新品种。这种南瓜比一般的杂交种品质好，一般重量在300400斤，是名副其实的“巨人”南瓜。这种育种方法的原理和过程是怎样的呢？今天我们就来学习有关育种的知识。课堂导入课堂导入一、杂交育种二、诱变育种当堂检测内容索引内容索引三、单倍体育种、多倍体育种和转基因技术一、杂交育种知识梳理1.概念：利用基因重组原理，可以有目的地将 的优良性状组合在一起，培育出更优良的新品种。2.原理：。3.处理方法(1)培育显性纯合子答案选取亲本 _，直至后代几乎不 发生_(2
2、)培育隐性纯合子两个或多个品种基因重组连续自交性状分离4.优缺点(1)优点：使位于不同个体上的多个优良性状集中于一个个体上，能产生新的 。(2)缺点：杂交后代会出现 现象，育种过程缓慢。答案基因型性状分离合作探究合作探究1.培育细菌新品种时，能否用杂交育种的方法？答案答案不能，杂交育种只适用于进行有性生殖的生物，如植物和动物。细菌是原核生物，不能进行有性生殖。答案答案P 高产、不抗病低产、抗病 F1 高产、抗病(均为显性性状)F2 选出 个体 连续 选出 的所有高产、抗病个体 新的优良品种2.完成下面培育高产抗病小麦的过程，并回答为什么要从F2开始筛选？选出后为什么还要连续自交？F2中才出现所
3、需要的高产抗病小麦，但不一定能稳定遗传，因此还要连续自交才会最终获得能稳定遗传的纯合品系。答案答案高产、抗病不发生性状分离答案3.是不是所有的育种过程都必须从F2开始筛选？是不是也都需要连续自交提高纯合度？举例说明。答案答案不一定。如果培育杂合子品种，选亲本杂交得到的F1即可。如果选育的优良性状是隐性性状，一旦出现就是纯合的，不需要再连续自交了。稳定遗传的矮秆抗锈病新品种。活学活用1.有两种纯种的小麦，一个为高秆(D)抗锈病(T)，另一个为矮秆(d)易感锈病(t)，这两对性状独立遗传，现要培育矮秆抗锈病新品种，方法如下：解析答案高秆抗锈病矮秆易感锈病(1)这种育种方法叫_育种。过程a叫_，过程
4、b叫_。(2)过程c的处理方法是_。(3)F1的基因型是_，表现型是_，稳定遗传的矮秆抗锈病新品种的基因型为_。解析解析将小麦两个品种的优良性状通过杂交集中在一起，培育矮秆抗锈病新品种的方法叫做杂交育种。其中过程a叫杂交，产生的F1的基因型为DdTt，表现型为高秆抗锈病。过程b叫自交，目的是获得表现型为矮秆抗锈病的小麦新品种(ddT_)，因为此过程所得后代会发生性状分离，所以要想得到稳定遗传的矮秆抗锈病植株必须要经过c过程，即连续自交，直到后代无性状分离为止。答案答案(1)杂交杂交自交(2)连续自交和观察，直至选出能稳定遗传的矮秆抗锈病新品种(3)DdTt高秆抗锈病ddTT一题多变一题多变(1
5、)选育出的纯合子新品种，在F2中的概率是多少？其在F2的矮秆抗锈病植株中的概率又是多少？选种应该从哪一代开始？答案(2)上述杂交育种过程至少需要几年的时间(假设每年只繁殖一代)?答案答案4年。第一年：种植亲代，杂交，收获F1种子；第二年：种植F1，自交，收获F2种子；第三年：种植F2，获得表现型符合要求的小麦(矮抗)，同时矮抗自交，收获F3种子，分单株保存；第四年：分别种植符合要求的F3，观察是否发生性状分离，不发生性状分离的为合乎要求的新品种。答案返回二、诱变育种答案知识梳理含义利用 因素诱导生物发生变异，并从变异后代中选育 的过程原理 _人工诱变方法 _特点可提高 能在较短时间内有效地改良
6、生物品种的某些性状 改良 ，增强_应用用于作物、微生物和动物育种，其中在 育种方面成效极为明显物理、化学新品种基因突变与染色体畸变辐射诱变和化学诱变突变频率作物品质抗逆性微生物答案1.用诱变育种的方法选育农作物优良品种，为什么通常要处理萌发的种子或幼苗？答案答案萌发的种子或者幼苗有丝分裂旺盛，在DNA复制时容易诱发基因突变。合作探究合作探究(1)搭载航天器的植物种子需要做怎样的处理？说明原因。答案答案浸泡种子使其萌发。因为萌发的种子细胞分裂旺盛，易受到太空诱变因素的影响发生基因突变。(2)作物种子从太空返回地面后种植，往往能出现全新的变异特征，这种变异的来源主要是什么？答案答案基因突变。答案2
7、.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。它们是一些生物菌种、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。请回答下列问题：(3)这些新产生的变异对人类是否一定有益？答案答案不一定。因为基因突变是多方向的。(4)遨游太空回到地面后的种子，种植一代发现没有所需要的性状出现，可以随意丢弃吗？说明原因。答案答案不可以。因为可能发生隐性突变。答案3.杂交育种和诱变育种有着很大的区别，请完成下表进行比较：项目杂交育种诱变育种原理_ _方法杂交 自交 诱变、诱变等优点使不同个体的 _于一个个
8、体上可提高变异的频率，能大幅度改良某些性状缺点育种_ 个体少，需处理大量实验材料，具有不确定性应用植物和动物植物、动物和微生物基因重组基因突变、染色体畸变自交筛选辐射化学优良性状集中年限长有利答案活学活用2.如下图所示，科研小组用60Co照射棉花种子，诱变当代获得棕色(纤维颜色)新性状，诱变1代获得低酚(棉酚含量)新性状。已知棉花的纤维颜色由一对基因(A、a)控制，棉酚含量由另一对基因(B、b)控制，两对基因独立遗传。请回答下列问题：(1)两种新性状中，棕色是_性状，低酚是_性状。(2)诱变当代中，棕色、高酚的棉花植株的基因型是_，白色、高酚的棉花植株的基因型是_。(3)棕色棉抗虫能力强，低酚
9、棉产量高。为获得抗虫高产棉花新品种，研究人员将诱变1代中棕色、高酚植株自交，每株自交后代种植在一个单独的区域，从_的区域中得到纯合棕色、高酚植株。解析答案解析解析基因突变一般只是等位基因的一个基因发生突变，分为显性突变和隐性突变二种情况，即：诱变当代获得棕色新性状棕色为显性性状且诱变当代基因型为AaBB。诱变1代获得低酚新性状低酚为隐性性状且诱变当代基因型为aaBb。要培育纯合棕色低酚植株(其基因型为AAbb)，需用基因型为AABB的植株与诱变1代的白色低酚(aabb)植株进行杂交。答案答案(1)显性隐性(2)AaBBaaBb(3)不发生性状分离(或全为棕色棉，或没有出现白色棉)(1)用60C
10、o的射线辐射植物种子的目的是_。(2)用60Co的射线辐射原本开红花的植物种子，诱导产生了开白花、蓝花的植株等，说明基因突变具有_性。50株突变植株中，47株逐渐死亡，说明基因突变具有_的特性。(3)育种时用60Co的射线辐射正在萌发的种子，而不用60Co的射线辐射休眠的种子的原因是_。萌发种子的所有突变_(填“能”或“不能”)全部遗传给子代。(4)假如诱变产生的蓝花植株自交，其后代中又出现了红花植株，这说明蓝花突变是_突变。答案返回合作探究合作探究提高突变率多方向有害性萌发的种子中细胞分裂旺盛，DNA复制旺盛，易发生基因突变不能显性三、单倍体育种、多倍体育种和转基因技术知识梳理答案1.单倍体
11、育种(1)概念：利用 作为中间环节产生具有优良性状的可育 的育种方法。(2)单倍体特点：植株小而弱，而且 。(3)原理：染色体畸变。(4)程序用常规方法()获得杂种F1。获得单倍体幼苗。用 处理幼苗(单倍体)，成为可育的纯合植株。单倍体纯合子高度不育杂交花药离体培养秋水仙素答案(5)特点缩短育种年限。能排除显隐性干扰，提高效率。2.多倍体育种(1)概念：利用物理、化学因素来诱导 的产生，培育作物新品种。(2)多倍体特点：细胞大、有机物含量 、抗逆性强。(3)原理：染色体畸变。多倍体高答案(4)程序(5)实例：三倍体无籽西瓜的培育。种子或幼苗纺锤体答案3.转基因技术(1)概念：利用分子生物学和
12、的手段，将某种生物的 (外源基因)转移到其他生物物种中，使其出现原物种不具有的新性状的技术。(2)原理：。(3)过程：用人工方法将人类所需要的 导入受体细胞内，使其整合到受体的 上。人工选择出具有所需新性状的个体。(4)特点增加生物变异的范围，实现种间遗传物质交换。针对性更强、效率更高、经济效益更明显。基因工程基因基因重组目的基因染色体合作探究合作探究1.单倍体育种中花药离体培养和人工诱导染色体数目加倍的目的分别是什么？答案答案花药离体培养的目的是产生高度不育的单倍体植株；人工诱导染色体数目加倍的目的是通过诱导产生可育的纯合植株。2.单倍体育种为什么可以缩短育种年限、提高育种效率？答案答案(1
13、)单倍体育种中使用秋水仙素处理单倍体植株，可以快速获得大量纯种个体，缩短了纯化基因型的时间。(2)单倍体育种获得的是纯合子植株，基因型与表现型一致，可直接通过表现型来判断基因型，提高了育种效率。答案3.三倍体西瓜为什么无籽？无籽性状能否传递？答案答案三倍体西瓜细胞内有三个染色体组，在减数分裂时同源染色体联会紊乱，无法形成有活性的配子，导致不育；无籽西瓜的遗传物质发生了改变，属于可遗传的变异，通过无性生殖可传递给下一代。4.总结判断育种方式的技巧(1)从所实现的效果上来判断实现了优良性状的集中，则为 育种。产生了新基因、新性状，则为 育种。产生了多倍体植株，则为 育种。答案杂交诱变多倍体产生了单
14、倍体植株，则为 育种。实现了物种间的基因交流，则为 育种。(2)从所采用的手段上来判断运用了杂交手段，则为 育种。运用了射线处理的方法，则为 育种。运用了花药离体培养的方法，则为 育种。存在秋水仙素直接处理萌发的种子或幼苗的过程，则为 育种。运用了转基因手段，则为 育种。答案单倍体转基因技术杂交诱变单倍体多倍体转基因技术(1)过程的育种方法是_，依据的遗传学原理是_。(2)若C品种的基因型为AaBbdd，D植株中能稳定遗传的个体占总数的_。(3)过程使染色体数目加倍的方法是用_处理，该方法的原理是_。(4)若C作物为水稻，非糯性和糯性是一对相对性状，经过过程形成的花粉粒加碘液染色，置于显微镜下
15、观察，一半花粉呈现蓝黑色，另一半呈现橙红色，实验结果验证了_定律。活学活用3.请据图回答下列问题：答案问题导析单倍体育种染色体畸变(染色体数目变异)1/4抑制纺锤体的形成，使染色体数目加倍秋水仙素基因的分离问题导析问题导析返回上页答案(1)单倍体育种的原理是 。(2)稳定遗传个体基因型为AA、aa占 ，BB、bb占 ，dd占1，共占 。(3)单倍体育种过程中，可以用 处理幼苗，抑制 的形成，使染色体数目加倍。(4)颜色反应说明不同花粉中可能存在不同的 ，从而可以证明基因的 。染色体数目变异1/21/21/21/211/4秋水仙素纺锤体基因型分离定律一题多变一题多变如图，甲、乙表示两个水稻品种，
16、A、a和B、b分别表示位于两对同源染色体上的两对等位基因，表示培育水稻新品种的过程，下列说法正确的是()A.过程简便，可缩短培育周期B.的变异发生于有丝分裂间期C.过程常用的方法是花药离体培养D.过程与过程的育种原理相同解析答案解析解析过程是杂交育种，过程简便，但培育周期长，故A项错；杂交育种的原理是基因重组，基因重组发生在减数分裂的过程中，即的变异发生在减数分裂过程中，故B项错；经过程获得Ab的单倍体，故是花药离体培养，C项正确；过程是单倍体育种，其原理为染色体数目变异，过程是杂交育种，其原理是基因重组，故D项错误。答案答案C答案问题导析4.能够打破物种界限，定向改造生物的遗传性状，按照人们
17、的意愿培育生物新品种的方法是()A.诱变育种和转基因技术 B.杂交育种和诱变育种C.杂交育种和基因工程 D.转基因技术育种 D(1)是利用同种生物的不同品种进行交配，然后选育出新品种的方法。(2)诱变育种是利用人工条件诱发 或 ，可导致新基因的产生，但基因突变具有多方向性。(3)可以将控制特定性状的基因从一种生物体内转移到另一种生物体内，使基因实现了跨物种的转移，定向改造生物的遗传性状。返回上页答案问题导析问题导析杂交育种基因突变染色体畸变转基因技术请将下列育种实例与对应的育种方法进行连线。一题多变一题多变答案返回答案课堂小结课堂小结基因重组基因突变、染色体畸变单倍体缩短育种秋水仙素目的基因表
18、达能定向改造生物的遗传性状当堂检测解析答案1.杂交育种是植物育种的常规方法，其选育新品种的一般方法是()A.根据杂种优势原理，从子一代中即可选出B.从子三代中选出，因为子三代中才出现纯合子C.既可从子二代中选出，也可从子三代中选出D.只能从子四代中选出能稳定遗传的新品种解析解析杂交育种从子二代开始出现性状分离。C解析答案2.用杂合子(DdEe)种子获得纯合子(ddee)最简捷的方法是()A.种植F1选双隐性植株纯合子B.种植秋水仙素处理纯合子C.种植花药离体培养单倍体幼苗秋水仙素处理纯合子D.种植秋水仙素处理花药离体培养纯合子解析解析杂合子(DdEe)种子中含有d、e基因，自交后一旦出现隐性性
19、状便能稳定遗传，方法简捷。A解析答案3.下列几种育种方法，能改变原有基因的分子结构的是()A.杂交育种 B.诱变育种C.单倍体育种 D.多倍体育种解析解析基因的分子结构的改变是指基因中脱氧核苷酸的种类或顺序发生改变基因突变。杂交育种、单倍体育种和多倍体育种都是在原有基因结构的基础上，经过重新组合、加倍等过程产生新的性状组合，基因结构不发生变化。B解析答案4.改良缺乏某种抗病性的棉花品种，不宜采用的方法是()A.诱变育种 B.单倍体育种 C.转基因技术育种 D.杂交育种解析解析诱变育种、转基因技术育种和杂交育种均可获得抗病基因，而单倍体育种不能。B解析答案5.已知西瓜早熟(A)对晚熟(a)为显性
20、，皮厚(B)对皮薄(b)为显性，沙瓤(C)对紧瓤(c)为显性，控制上述三对性状的基因独立遗传。现有三个纯合的西瓜品种甲(AABBcc)、乙(aabbCC)、丙(AAbbcc)，进行下图所示的育种过程。请分析并回答问题：(1)为获得早熟、皮薄、沙瓤的纯种西瓜，最好选用品种_和_进行杂交。解析解析根据性状的显隐性，要获得早熟、皮薄、沙瓤的纯种西瓜，其基因型为AAbbCC，可选用品种乙(aabbCC)和丙(AAbbcc)进行杂交，得到子代后再进行自交，在F3中选育出纯种西瓜。乙丙(2)图中_植株(填数字序号)能代表无子西瓜，该植物体细胞中含有_个染色体组。解析解析由图示可知，由自然生长的二倍体植株与
21、四倍体植株杂交，得到的植株含有三个染色体组。(3)获得幼苗常采用的技术手段是_；与植株相比，植株的特点是_，所以明显缩短育种年限。解析解析图中植株是由花药离体培养得到的单倍体，经过秋水仙素诱导染色体加倍后，得到的植株全部为纯合子。三花药离体培养均为纯合子解析答案返回(4)按图中所示的育种方案，植株最不容易获得AAbbCC品种，原因是_。解析解析图中植株是通过诱变育种而获得，诱变育种的原理是基因突变，基因突变具有多方向性、有害性，因此该方法获得AAbbCC品种的难度最大。(5)图中的植株属于新物种，其单倍体_(可育、不可育)。解析解析图中的植株是由二倍体植株经过秋水仙素处理后得到的四倍体，产生的花粉发育成的植株的体细胞中含有2个染色体组，是可育的。基因突变是多方向的，而且产生有利变异的频率较低可育解析答案
