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1、第二節(jié)第二節(jié)生物變異在生產上的應用生物變異在生產上的應用學習導航學習導航1.理解雜交育種、誘變育種原理，掌握其方法、步理解雜交育種、誘變育種原理，掌握其方法、步驟及優(yōu)、缺點。驟及優(yōu)、缺點。(重點重點)2理解單倍體、多倍體育種原理，掌握其方法、步理解單倍體、多倍體育種原理，掌握其方法、步驟及優(yōu)、缺點。驟及優(yōu)、缺點。(重點重點)3了解轉基因技術原理及優(yōu)點。了解轉基因技術原理及優(yōu)點。新知初探思維啟動新知初探思維啟動一、雜交育種一、雜交育種1概念：有目的地將概念：有目的地將_品種的優(yōu)品種的優(yōu)良性狀組合在一起，培育出更優(yōu)良的新品種。良性狀組合在一起，培育出更優(yōu)良的新品種。2原理：原理：_。3手段：雜交、

2、選擇、手段：雜交、選擇、_。4目的：培育動、植物優(yōu)良品種。目的：培育動、植物優(yōu)良品種。兩個或多個兩個或多個基因重組基因重組純合化純合化5特點：特點：(1)只能利用已有的基因進行重組、不只能利用已有的基因進行重組、不能創(chuàng)造能創(chuàng)造_。(2)雜交后代會出現雜交后代會出現_現象、育種進現象、育種進程程_、過程復雜。、過程復雜。二、誘變育種二、誘變育種1概念：利用概念：利用_、化學因素誘導生物發(fā)、化學因素誘導生物發(fā)生變異，并從變異后代中選育新品種的過程。生變異，并從變異后代中選育新品種的過程。2原理：原理：_。3手段：手段：_突變和人工選擇。突變和人工選擇。新基因新基因性狀分離性狀分離緩慢緩慢物理物理基

3、因突變基因突變誘發(fā)誘發(fā)4方法：方法：(1)輻射誘變：如輻射誘變：如X射線、紫外線、射線、紫外線、射線。射線。(2)_ ：如亞硝酸、硫酸二乙酯。：如亞硝酸、硫酸二乙酯。5特點：特點：(1)提高提高_，為育種創(chuàng)，為育種創(chuàng)造出豐富的原材料。造出豐富的原材料。(2)能在能在_時間內有效地改良生物品種時間內有效地改良生物品種的某些性狀。的某些性狀。(3)改良作物品質，增強抗逆性。改良作物品質，增強抗逆性?；瘜W誘變化學誘變突變頻率突變頻率較短較短三、單倍體育種三、單倍體育種1概念：利用單倍體作為中間環(huán)節(jié)產生具有概念：利用單倍體作為中間環(huán)節(jié)產生具有優(yōu)良性狀的可育優(yōu)良性狀的可育_的育種方法。的育種方法。2單倍

4、體特點：植株小而弱、且單倍體特點：植株小而弱、且_。3原理：染色體畸變。原理：染色體畸變。純合子純合子高度不育高度不育4程序：程序：(1)用常規(guī)方法用常規(guī)方法(雜交雜交)獲得雜種獲得雜種F1。(2)_ 獲得單倍體幼苗。獲得單倍體幼苗。(3)用用_處理幼苗處理幼苗(單倍體單倍體)，成，成為可育的純合植株。為可育的純合植株。5特點：特點：(1)_ 育種年限。育種年限。(2)能排除顯隱性干擾，提高效率。能排除顯隱性干擾，提高效率。四、多倍體育種四、多倍體育種1概念：利用物理、化學因素來誘導概念：利用物理、化學因素來誘導_的產生，培育作物新品種。的產生，培育作物新品種?；ㄋ庪x體培養(yǎng)花藥離體培養(yǎng)秋水仙素

5、秋水仙素縮短縮短多倍體多倍體2多倍體特點：細胞大、有機物含量高、抗多倍體特點：細胞大、有機物含量高、抗逆性強。逆性強。3原理：原理：_。染色體畸變染色體畸變秋水仙素秋水仙素紡錘體紡錘體染色體染色體五、轉基因技術五、轉基因技術1概念：利用分子生物學和基因工程的手段，將某概念：利用分子生物學和基因工程的手段，將某種生物的基因種生物的基因(外源基因外源基因)轉移到其他生物物種中轉移到其他生物物種中,使其使其出現原物種不具有的新性狀的技術。出現原物種不具有的新性狀的技術。2原理：基因重組。原理：基因重組。3過程：用人工方法將人類所需要的過程：用人工方法將人類所需要的_導導入受體細胞內，使其整合到受體細

6、胞的入受體細胞內，使其整合到受體細胞的_上。人工選擇出具有所需新性狀的個體。上。人工選擇出具有所需新性狀的個體。4特點：特點：(1)增加生物變異的范圍、實現種間遺傳物增加生物變異的范圍、實現種間遺傳物質交換。質交換。(2)針對性更強、效率更高、經濟效益更明顯。針對性更強、效率更高、經濟效益更明顯。目的基因目的基因染色體染色體要點突破講練互動要點突破講練互動不同育種目的下雜交育種的不同育種目的下雜交育種的基本步驟及特點基本步驟及特點 1.培育雜合子品種培育雜合子品種 在農業(yè)生產上，可以將雜種一代作為種子直接利用，在農業(yè)生產上，可以將雜種一代作為種子直接利用，如水稻、玉米等。如水稻、玉米等。 (1

7、)基本步驟：選取雙親基本步驟：選取雙親P(、)雜交雜交F1。 (2)特點：高產、優(yōu)質、抗性強，但種子只能種一年。特點：高產、優(yōu)質、抗性強，但種子只能種一年。 2培育純合子品種培育純合子品種 (1)培育隱性純合子品種的基本步驟：培育隱性純合子品種的基本步驟： 選取雙親選取雙親P(、)雜交雜交F1自交自交F2選出表現型符合要求的個體種植推廣。選出表現型符合要求的個體種植推廣。 (2)培育雙顯純合子或一隱一顯雜合子品種培育雙顯純合子或一隱一顯雜合子品種的基本步驟：的基本步驟： 選取雙親選取雙親P(、)雜交雜交F1自交自交F2選出表現型符合要求的個體自交選出表現型符合要求的個體自交F3選出穩(wěn)定遺傳個體

8、推廣種植。選出穩(wěn)定遺傳個體推廣種植。 (3)特點：操作簡單，但需時較長。特點：操作簡單，但需時較長。(2012紹興一中質檢紹興一中質檢)有兩個純種小麥，有兩個純種小麥，一為高稈一為高稈(D)抗銹病抗銹病(T)，另一為矮稈，另一為矮稈(d)不不抗銹病抗銹病(t)。這兩對性狀獨立遺傳，現要培。這兩對性狀獨立遺傳，現要培育矮稈抗銹病的新品種，過程如下：育矮稈抗銹病的新品種，過程如下： 高稈、抗銹病高稈、抗銹病矮稈、不抗銹病矮稈、不抗銹病a,F1b,F2c,穩(wěn)定遺傳的矮稈抗銹病類型。穩(wěn)定遺傳的矮稈抗銹病類型。 (1)這種過程叫這種過程叫_育種，過程育種，過程a叫叫_，過程，過程b叫叫_。 (2)過程過

9、程c的處理方法是的處理方法是_。例例1 (3)F1的基因型是的基因型是_，表現型是，表現型是_，矮稈抗銹病新品種的基因型應，矮稈抗銹病新品種的基因型應是是_。 【解析解析】過程過程a叫做雜交。產生的叫做雜交。產生的F1基因基因型為型為DdTt，表現型為高稈抗銹病。過程，表現型為高稈抗銹病。過程b叫叫做自交，目的是獲取表現型為矮稈抗銹病做自交，目的是獲取表現型為矮稈抗銹病的小麥品種的小麥品種(ddT_)，因為此過程所得后代，因為此過程所得后代會發(fā)生性狀分離，所以要想得到穩(wěn)定遺傳會發(fā)生性狀分離，所以要想得到穩(wěn)定遺傳的矮稈抗銹病植株必須經過的矮稈抗銹病植株必須經過c，即篩選和連，即篩選和連續(xù)自交，直

10、至后代無性狀分離。續(xù)自交，直至后代無性狀分離。 【答案答案】(1)雜交雜交雜交雜交自交自交 (2)篩選和連續(xù)自交，直至選出能夠穩(wěn)定遺篩選和連續(xù)自交，直至選出能夠穩(wěn)定遺傳的矮稈抗銹病新品種傳的矮稈抗銹病新品種 (3)DdTt高稈抗銹病高稈抗銹病ddTT幾種育種方法的比較幾種育種方法的比較育種育種方法方法項目項目雜交雜交育種育種人工誘人工誘變育種變育種單倍體育單倍體育種種多倍體育多倍體育種種基因工基因工程育種程育種依據原依據原理理基因基因重組重組基因突基因突變變染色體畸染色體畸變變染色體畸染色體畸變變基因重基因重組組育種育種方法方法項目項目雜交育種雜交育種人工人工誘變誘變育種育種單倍體育單倍體育種

11、種多倍體多倍體育種育種基因工程基因工程育種育種常用常用方法方法(1)雜交雜交自交自交選選優(yōu)優(yōu)自交自交(2)雜交雜交所需雜交所需雜交品種品種物 理物 理誘變誘變、 化、 化學 誘學 誘變變花藥的離花藥的離體培養(yǎng)，體培養(yǎng)，然后再誘然后再誘導染色體導染色體加倍加倍秋水仙秋水仙素處理素處理萌發(fā)的萌發(fā)的種子、種子、幼苗幼苗轉基因轉基因(DNA重重組組)技術技術將目的基將目的基因引入生因引入生物體內，物體內，培育新品培育新品種種育種育種方法方法項目項目雜交育雜交育種種人工人工誘變誘變育種育種單倍體單倍體育種育種多倍體多倍體育種育種基因工基因工程育種程育種特點特點產生新產生新的基因的基因組合組合產生產生新的

12、新的基因基因得到的得到的全為純全為純合子，合子，自交后自交后代不發(fā)代不發(fā)生性狀生性狀分離分離染色體染色體組成倍組成倍增加增加獲得外獲得外源基因源基因育種育種方法方法項目項目雜交育種雜交育種人工誘變人工誘變育種育種單倍體單倍體育種育種多倍體多倍體育種育種基因工基因工程育種程育種優(yōu)點優(yōu)點將不同個將不同個體的優(yōu)良體的優(yōu)良性狀集中性狀集中于一個個于一個個體上體上可以提高可以提高變異的頻變異的頻率，加速率，加速育種進程，育種進程，或大幅度或大幅度地改良某地改良某些品種些品種可以明可以明顯地縮顯地縮短育種短育種年限年限器官巨器官巨大，提大，提高產量高產量和營養(yǎng)和營養(yǎng)成分成分打破物打破物種界限，種界限，定向

13、改定向改變生物變生物的性狀的性狀缺點缺點時間長，時間長，須及時發(fā)須及時發(fā)現優(yōu)良品現優(yōu)良品種種有利變異有利變異少，須大少，須大量處理實量處理實驗材料驗材料技術復技術復雜且須雜且須與雜交與雜交育種配育種配合合發(fā)育延發(fā)育延遲，結遲，結實率低實率低有可能有可能引起生引起生態(tài)危機態(tài)危機育種育種方法方法項目項目雜交育種雜交育種人工誘人工誘變育種變育種單倍體單倍體育種育種多倍體多倍體育種育種基因工基因工程育種程育種育種育種程序程序育種育種方法方法項目項目雜交育雜交育種種人工誘人工誘變育種變育種單倍體單倍體育種育種多倍體多倍體育種育種基因工基因工程育種程育種舉例舉例矮稈抗矮稈抗銹病小銹病小麥麥青霉素青霉素高產

14、菌高產菌株、太株、太空椒空椒單倍體單倍體育種獲育種獲得的矮得的矮稈抗銹稈抗銹病小麥病小麥三倍體三倍體無籽西無籽西瓜、八瓜、八倍體小倍體小黑麥黑麥產生人產生人胰島素胰島素的大腸的大腸桿菌、桿菌、抗蟲棉抗蟲棉普通小麥中有高稈抗病普通小麥中有高稈抗病(TTRR)和矮稈易和矮稈易感病感病(ttrr)兩個品種，控制兩對性狀的基因兩個品種，控制兩對性狀的基因分別位于兩對同源染色體上。實驗小組利分別位于兩對同源染色體上。實驗小組利用不同的方法進行了如下三組實驗：用不同的方法進行了如下三組實驗：例例2 請分析回答：請分析回答： (1)A組由組由F1獲得獲得F2的方法是的方法是_，F2矮矮稈抗病植株中不能穩(wěn)定遺

15、傳的占稈抗病植株中不能穩(wěn)定遺傳的占_。 (2)、三類矮稈抗病植株中，最可三類矮稈抗病植株中，最可能產生不育配子的是能產生不育配子的是_類。類。 (3)A、B、C三組方法中，最不容易獲得矮三組方法中，最不容易獲得矮稈抗病小麥品種的是稈抗病小麥品種的是_組，原因是組，原因是_。 (4)通過矮稈抗病通過矮稈抗病獲得矮稈抗病小麥新品種的獲得矮稈抗病小麥新品種的方法是方法是_。獲得。獲得的矮稈抗病植株中能穩(wěn)定遺傳的占的矮稈抗病植株中能穩(wěn)定遺傳的占_。 (5)在一塊高稈在一塊高稈(純合子純合子)小麥田中，發(fā)現了一株小麥田中，發(fā)現了一株矮稈小麥。請設計實驗方案探究該矮稈性狀出矮稈小麥。請設計實驗方案探究該矮

16、稈性狀出現的可能原因現的可能原因(簡要寫出所用方法、結果和結簡要寫出所用方法、結果和結論論)。 【解析解析】(1)A組為雜交育種方法：兩親本雜交組為雜交育種方法：兩親本雜交TTRRttrr獲得獲得F1 TtRr，F1自交，后代中有四種表自交，后代中有四種表現型，其中矮抗個體為現型，其中矮抗個體為ttRR或或ttRr，ttRR 只占只占1/3,ttRr占占2/3；(2)在在B組育種中，矮抗植株組育種中，矮抗植株是是通過花藥離體培養(yǎng)得到的個體，為單倍體，應為通過花藥離體培養(yǎng)得到的個體，為單倍體，應為高度不育，不能產生可育配子；高度不育，不能產生可育配子；(3)C組為誘變育組為誘變育種，原理為基因突

17、變，具有不定向性，且突變頻種，原理為基因突變，具有不定向性，且突變頻率低，因此率低，因此C組育種較難獲得符合要求的新品種；組育種較難獲得符合要求的新品種；(4)在在B組中要想得到矮桿抗病植物必須用秋水仙組中要想得到矮桿抗病植物必須用秋水仙素對單倍體幼苗進行處理，獲得的個體全為素對單倍體幼苗進行處理，獲得的個體全為ttRR； (5)矮稈的性狀如果是環(huán)境因素造成的，不能遺傳矮稈的性狀如果是環(huán)境因素造成的，不能遺傳給后代；給后代；矮稈性狀如果是基因突變造成的，能夠穩(wěn)矮稈性狀如果是基因突變造成的，能夠穩(wěn)定地遺傳給后代。定地遺傳給后代。 【答案答案】(1)自交自交2/3(2) (3)C基因突變頻率低且不

18、定向基因突變頻率低且不定向 (4)秋水仙素秋水仙素(或低溫或低溫)誘導染色體加倍誘導染色體加倍100% (5)將矮稈小麥與高稈小麥雜交，如果子一代為高稈，將矮稈小麥與高稈小麥雜交，如果子一代為高稈，子二代高稈子二代高稈 矮稈矮稈3 1(或出現性狀分離或出現性狀分離)，則矮稈，則矮稈性狀是基因突變造成的，否則，矮稈性狀是環(huán)境引起性狀是基因突變造成的，否則，矮稈性狀是環(huán)境引起的。的。 或將矮稈小麥與高稈小麥種植在相同環(huán)境或將矮稈小麥與高稈小麥種植在相同環(huán)境條件下條件下,如果兩者未出現明顯差異，則矮稈如果兩者未出現明顯差異，則矮稈性狀由環(huán)境引起性狀由環(huán)境引起,否則，矮稈性狀是基因突否則，矮稈性狀是基

19、因突變的結果變的結果.互動探究互動探究(1)C組與組與A組育種方法相比有何優(yōu)點？組育種方法相比有何優(yōu)點？(2)A組組F2中出現兩種新品種的具體原因是什么？中出現兩種新品種的具體原因是什么？【提示提示】(1)誘變育種能夠產生新基因。誘變育種能夠產生新基因。(2)F1在進行減數分裂時，非同源染色體上的非等在進行減數分裂時，非同源染色體上的非等位基因自由組合形成了位基因自由組合形成了TR、Tr、tR、tr四種類型四種類型的配子，其中的配子，其中Tr、tR是新組合，從而出現兩種新是新組合，從而出現兩種新類型的小麥品種。類型的小麥品種?！咎揭?guī)尋律探規(guī)尋律】在具體育種工作中，育種目標不在具體育種工作中，育

20、種目標不同，育種方案與策略應隨之改變，現總結如下：同，育種方案與策略應隨之改變，現總結如下：(1)欲集中不同親本的優(yōu)良性狀欲集中不同親本的優(yōu)良性狀雜交育種。雜交育種。(2)欲既集中優(yōu)良性狀，又縮短育種時間欲既集中優(yōu)良性狀，又縮短育種時間單單倍體育種。倍體育種。(3)欲獲得較大果實或大型植株或提高營養(yǎng)物質欲獲得較大果實或大型植株或提高營養(yǎng)物質含量含量多倍體育種。多倍體育種。(4)欲提高變異頻率，欲提高變異頻率，“改良改良”或或“改造改造”或直或直接接“改變改變”現有性狀，獲得當前不存在的基因或現有性狀，獲得當前不存在的基因或性狀性狀誘變育種。誘變育種。(5)欲實現欲實現“定向定向”改變性狀改變性狀基因工程?；蚬こ?。