2019高中生物 第四章 生物的变异 第二节 生物变异在生产上的应用学案 浙科版必修2.doc
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1、1第二节第二节 生物变异在生产上的应用生物变异在生产上的应用学习目标 1.概述杂交育种的概念和基本过程。2.阐明人工诱变育种的概念和过程。3.说明单倍体育种的过程及特点。4.说明多倍体育种的过程及特点。5.说明转基因技术的过程及应用。一、杂交育种和诱变育种1.杂交育种(1)概念:利用基因重组原理,可以有目的地将两个或多个品种的优良性状组合在一起,培育出更优良的新品种。(2)原理:基因重组。(3)处理方法培育显性纯合子选取亲本F1F2连续自交,直至后代几乎不发生性杂交自交筛选表现型符合要求的个体状分离培育隐性纯合子选取亲本F1F2筛选符合要求的个体即可推广杂交自交(4)优缺点优点:使位于不同个体
2、上的多个优良性状集中于一个个体上,能产生新的基因型。缺点a.杂交后代会出现性状分离现象,育种过程缓慢。b.不能产生新基因、新性状。2.诱变育种(1)概念:利用物理、化学因素诱导生物发生变异,并从变异后代中选育新品种的过程。(2)原理:基因突变与染色体畸变。(3)常用方法:辐射诱变和化学诱变。(4)特点优点a.可提高突变频率。b.能在较短时间内有效地改良生物品种的某些性状。2c.改良作物品质,增强抗逆性。缺点:由于突变的多方向性,育种具有一定的盲目性。获得理想的个体需要处理大量的材料。(5)应用:用于作物、微生物和动物育种,其中在微生物育种方面成效极为明显。归纳总结 杂交育种和诱变育种的比较项目
3、杂交育种诱变育种原理基因重组基因突变、染色体畸变方法杂交自交选优辐射诱变、化学诱变优点不同个体的优良性状可集中到同一个体上提高变异频率,大幅度改良某些性状,加速育种进程缺点时间长、需要及时发现优良性状有利变异少,需要处理大量实验材料,具有不确定性例 1 有两个纯种小麦,一为高秆(D)抗锈病(T),另一为矮秆(d)不抗锈病(t)。这两对性状独立遗传,现要培育矮秆抗锈病的新品种,过程如下:高秆、抗锈病矮秆、不抗锈病F1F2稳定遗传的矮秆抗锈病类型。abc(1)这种过程叫_育种,过程 a 叫_,过程 b 叫_。(2)过程 c 的处理方法是_。(3)F1的基因型是_,表现型是_,矮秆抗锈病新品种的基因
4、型应是_。答案 (1)杂交 杂交 自交 (2)筛选和连续自交,直至选出能够稳定遗传的矮秆抗锈病新品种(3)DdTt 高秆抗锈病 ddTT解析 过程 a 叫做杂交,产生的 F1基因型为 DdTt,表现型为高秆抗锈病。过程 b 叫做自交,目的是获取表现型为矮秆抗锈病的小麦品种(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经过过程 c,即筛选和连续自交,直至后代不发生性状分离。特别提醒 动、植物杂交育种的区别实例分析:现有基因型为 BBEE 和 bbee 的两个植物(非多年生)或动物品系,欲培育基因型为BBee 的植物或动物品种,育种过程用遗传图解表示如下:
5、3将 B_ee 上的种子分别收集和种植,连续逐代自交,直到出现不发生性状分离的 BBee 为止 例 2 家兔的黑色对白色为显性,短毛对长毛为显性。这两对基因分别位于一对同源染色体上。下列关于利用黑色短毛纯种兔和白色长毛纯种兔培育出黑色长毛纯种兔的做法,错误的是( )A.黑色短毛纯种兔白色长毛纯种兔,得 F1B.选取健壮的 F1个体自交,得 F2C.从 F2中选取健壮的黑色长毛兔与白色长毛兔测交D.根据测交结果,选取 F2中稳定遗传的黑色长毛雌、雄兔答案 B解析 家兔属于雌雄异体生物,不能进行自交。例 3 下列关于诱变育种的说法中,不正确的是( )A.能够在较短的时间内获得更多的优良变异类型B.
6、一次诱变处理供实验的生物定能获得所需的变异类型C.青霉素产量很高的菌株的选育依据的原理是基因突变D.诱变育种过程能创造新的基因而杂交育种过程则不能答案 B解析 诱变育种依据的原理是基因突变,能创造新的基因,因此能够在较短的时间内获得更多的优良变异类型,但是基因突变具有多方向性,一次诱变处理供实验的生物不一定能获得所需的变异类型。二、单倍体育种、多倍体育种和转基因技术1.单倍体育种(1)单倍体植株特点:植株小而弱,且高度不育。(2)单倍体育种4原材料:单倍体。概念:利用单倍体作为中间环节产生具有优良性状的可育纯合子的育种方法。主要特点a.缩短育种年限。b.能排除显隐性干扰,提高效率。原理:染色体
7、数目变异。育种程序:PF1单倍体幼苗染色体加倍的可育纯合植杂交花药离体培养诱导愈伤组织秋水仙素处理株 优良新品种。选育2.多倍体育种(1)多倍体特点其细胞通常比二倍体的细胞大,细胞内有机物的含量高、抗逆性强,在生产上具有很好的经济价值。(2)人工诱导多倍体原理:染色体数目变异。方法:目前效果较好的方法是用秋水仙素处理萌发的种子、幼苗等,使它们的染色体加倍。机理:秋水仙素能抑制细胞分裂时纺锤体的形成,因此染色体虽已复制,但不能分离,最终导致染色体数目加倍。应用:培育作物新品种的另一条重要途径。举例:三倍体无籽西瓜的培育(过程图解)3.转基因技术(1)概念:利用分子生物学和基因工程的手段,将某种生
8、物的基因(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)处理方法:用人工方法将人类所需要的目的基因导入受体细胞内,使其整合到受体的染5色体上。(3)原理:基因重组。(4)特点人为地增加了生物变异的范围,实现种间遗传物质的交换。从采用的多种方法看,这种技术的针对性更强,效率更高,经济效益更明显。(5)应用:各种转基因动植物的培育,如抗虫棉。例 4 水稻是湛江主要的粮食作物,改善水稻的遗传性状是育种工作者不断努力的目标。下图表示培育优质水稻的一些途径。请回答下列问题:(1)以矮秆易感病(ddrr)和高秆抗病(DDRR)水稻为亲本进行杂交,得到 F1,F1自交产生F2,F
9、2中不能稳定遗传的个体占_,选 F2中的矮秆抗病的水稻植株让其进行自交,子代中ddRRddRr_。(2)若要在较短时间内获得矮秆抗病水稻,可选图中_(用图中序号和箭头表示)途径所用的方法。其中途径的常用方法是_。(3)科学工作者欲培育能产生人体蛋白的水稻新品种,应该选择图中_(用图中序号和箭头表示)途径最为合理可行,该育种方式所利用的原理为_。(4)图中_(用图中序号和箭头表示)途径具有多方向性。答案 (1) 32 (2) 花药离体培养 (3) 基因重组 (4)3 4解析 题图中途径表示诱变育种,途径表示基因工程育种,途径表示杂交育种,途径表示单倍体育种,途径表示多倍体育种。(1)用矮秆易感病
10、(ddrr)和高秆抗病(DDRR)水稻杂交,得到 F1(DdRr),F1自交产生 F2,F2中不能稳定遗传的占 1 。F2中矮秆抗病水稻基因型为 ddRR、 ddRr,自交后子代中 ddRR 占4 163 41 32 3 ,ddRr 占 ,故 ddRRddRr32。(2)要尽快获得矮秆抗病类型新品种,1 32 31 41 22 31 21 36应该采用单倍体育种的方式,即图中途径。将 F1的花药经过离体培养后,便可以得到单倍体植株。(3)培育能产生人体蛋白的水稻新品种,应该用基因工程育种的方式即图中途径,所利用的原理是基因重组。(4)诱变育种的原理是基因突变,基因突变具有多方向性,因此图中途径
11、具有多方向性。特别提醒 依据不同需求,选择适宜的育种方法(1)将两亲本的两个不同优良性状集中于同一生物体上,可利用杂交育种,亦可利用单倍体育种。(2)要求快速育种,则运用单倍体育种。(3)要求大幅度改良某一品种,使之出现前所未有的性状,可利用诱变育种和杂交育种相结合的方法。(4)要求提高品种产量,提高营养物质含量,可运用多倍体育种。(5)若要将特殊性状组合到一起,可考虑转基因技术,如抗虫棉的培育。例 5 下列有关育种的叙述正确的是( )A.诱变育种可以定向地改变生物的性状B.通过杂交育种获得新品种均需要从 F3开始选取C.多倍体育种中,秋水仙素处理的作用机理是抑制纺锤体的形成,使染色体不能移向
12、细胞两极D.通过花药离体培养获得的新个体即为纯合子答案 C解析 由于基因突变具有多方向性,所以诱变育种不能定向改变生物的性状;通过杂交育种获得新品种可以从 F2就开始选取;在多倍体育种中,秋水仙素处理的作用机理是能抑制纺锤体的形成,使染色体不能移向细胞两极,从而引起细胞内染色体数目加倍;在单倍体育种的过程中,通过花药离体培养获得的新个体是单倍体,高度不育,需通过人工诱导染色体加倍后,才可能得到纯种个体。71.育种专家用高秆抗锈病水稻与矮秆不抗锈病水稻杂交,培育出了矮秆抗锈病水稻,这种水稻出现的原理是( )A.基因突变 B.基因重组C.染色体畸变 D.环境条件的改变答案 B解析 矮秆抗锈病水稻是
13、经杂交育种得到的,其原理是基因重组。2.(2018台州高一测试)通过单倍体育种将宽叶不抗病(AAbb)和窄叶抗病(aaBB)两个烟草品种培育成宽叶抗病(AABB)新品种。下列关于育种过程的叙述正确的是( )A.将 AAbb 和 aaBB 杂交得到 AaBb 的过程实现了基因重组B.对 F1的花药进行离体培养,利用了细胞的全能性C.需要用秋水仙素处理萌发的 F1种子,使染色体加倍D.育种过程中淘汰了杂合个体,明显缩短了育种年限答案 B解析 将 AAbb 和 aaBB 杂交,由于 AAbb 和 aaBB 都是纯合子,所以得到 AaBb 的过程没有发生基因重组,A 错误;对 F1的花药进行离体培养,
14、获得单倍体植株,利用了植物细胞的全能性,B 正确;单倍体育种过程中,F1的花药进行离体培养获得单倍体植株,然后需要用秋水仙素处理单倍体幼苗,使染色体加倍,C 错误;单倍体育种过程中,获得的都是纯合子,不需要进行淘汰杂合子个体,所以明显缩短了育种年限,D 错误。83.下列关于育种方法的叙述,正确的是( )A.用杂交的方法进行育种,从 F1自交后代中可筛选出符合人类需要的优良品种B.用辐射的方法进行诱变育种,诱变后的植株一定比诱变前的植株具备更多优良性状C.用基因型为 DdTt 的植株进行单倍体育种,所有的新品种自交后代中约有 1/4 为纯合子D.用基因型为 DdTt 的植株进行多倍体育种,所育的
15、新品种和原品种杂交一定能产生可育后代答案 A解析 诱变育种的生物学原理为基因突变,基因突变具有多害少利和多方向性的特点,故诱变后的植株不一定比诱变前的植株具备更多优良性状,故 B 错误;用基因型为 DdTt 的植株进行单倍体育种,产生的新品种全为纯合子,其自交后代也全为纯合子,故 C 错误;二倍体植株染色体加倍后成为四倍体植株,四倍体植株和原二倍体植株杂交得到的三倍体植株是高度不育的,故 D 错误。4.下列关于育种的叙述中,错误的是( )A.用物理因素诱变处理萌发的种子可提高突变率B.诱变育种和杂交育种均可形成新的基因C.三倍体植物可以由受精卵发育而来D.单倍体育种最大的优点是能明显缩短育种年
16、限答案 B解析 基因突变的频率是很低的,物理因素、化学因素处理生物可以提高基因的突变率,A正确;诱变育种的原理是基因突变,可以产生新基因,杂交育种的原理是基因重组,不能产生新基因,B 错误;二倍体生物与四倍体生物杂交可以获得三倍体生物,三倍体生物可以由受精卵发育而来,C 正确;单倍体育种最大的优点是能明显缩短育种年限,D 正确。5.普通小麦中有高秆抗病(TTRR)和矮秆易感病(ttrr)两个品种,控制两对性状的基因分别位于两对同源染色体上。实验小组利用不同的方法进行了如下三组实验:请分析回答下列问题:(1)A 组由 F1获得 F2的方法是_,F2矮秆抗病植株中不能稳定遗传的占_。(2)、三类矮
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