第1節(jié)雜交育種與誘變育種學習導航1掌握雜交育種和誘變育種的原理和操作過程。2.比較各種育種方法的優(yōu)缺點。一、雜交育種(閱讀教材P98P99)1雜交育種之前的育種(1)方法：生產(chǎn)實踐中，挑選品質(zhì)好的個體進行傳種。(2)原理：利用生物的變異。(3)缺點：周期長，可選擇的范圍有限。2雜交育種(1)概念：將兩個或多個品種的優(yōu)良性狀通過交配集中在一起，再經(jīng)過選擇和培育，獲得新品種的方法。(2)原理：基因重組。(4)優(yōu)點：操作簡便。二、誘變育種(閱讀教材P100)1概念：利用物理因素(如X射線、射線、紫外線、激光等)或化學因素(如亞硝酸、硫酸二乙酯等)來處理生物，使生物發(fā)生基因突變。2優(yōu)點：可提高突變率，在較短時間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類型。3應用1連線2判斷(1)用化學因素誘變處理可提高突變率。()(2)雜交育種能夠產(chǎn)生新的基因。(×)分析：雜交育種的原理是基因重組，不能夠產(chǎn)生新的基因，誘變育種才能產(chǎn)生新的基因。(3)物理、化學等誘變因素可以使基因發(fā)生定向的變異。(×)分析：基因突變具有不定向性。(4)青霉素高產(chǎn)菌株是通過雜交育種獲得的。(×)分析：青霉素高產(chǎn)菌株是通過誘變育種獲得的。(5)雜交育種一定要從F2開始篩選。(×)分析：不一定。如培育雜合子品種，選親本雜交得到的F1即可。主題一雜交育種的應用及與單倍體育種的區(qū)別和聯(lián)系結合下面育種圖解，探究以下問題：1圖中為單倍體育種的過程，其中分別為配子和單倍體植株，、分別為花藥離體培養(yǎng)和秋水仙素處理。2雜交育種時(1)培養(yǎng)雙雜合子：利用子一代(圖中)的雜種優(yōu)勢如玉米等，但種子只能種一年。(2)培養(yǎng)隱性純合子：子二代(圖中)性狀符合要求的個體即可推廣。(3)培養(yǎng)具有顯性性狀的純合子：要多次自交選出穩(wěn)定遺傳的個體(圖中)。小組討論(1)雜交育種的方法比單倍體育種方法所用的時間一定長嗎？舉例說明。提示：不一定。當利用AAbb×aaBB培育aabb個體時，兩者所需時間是一樣的。(2)花藥離體培養(yǎng)與單倍體育種是一回事嗎？為什么？提示：不是。單倍體育種包括兩個階段：花藥離體培養(yǎng)成單倍體植株、用秋水仙素處理單倍體幼苗形成純合子，故花藥離體培養(yǎng)只是單倍體育種的一部分。動、植物雜交育種的區(qū)別(1)方法：植物雜交育種中純合子的獲得一般不用測交，常通過逐代自交的方法獲得；而動物雜交育種中純合子的獲得一般不通過逐代自交，而通過測交的方法進行確認后而獲得。(2)實例：現(xiàn)有基因型為BBEE和bbee的兩種植物或動物，欲培育基因型為BBee的植物或動物品種，育種過程用遺傳圖解表示如下：1已知小麥的高稈對矮稈為顯性、抗病對不抗病為顯性，分別由D/d和T/t控制，這兩對等位基因符合基因的自由組合定律?，F(xiàn)利用下圖兩種育種方法來獲得抗倒伏抗病(矮稈抗病)的植株。下列敘述錯誤的是()A圖中表示的基因組成分別為Dt、DDTT、ddTTB圖中F2中從上到下含所列基因型的個體所占比例為3931C圖中F3內(nèi)矮稈抗病的植株中，純合子占2/5D圖中代表的含義是連續(xù)多代自交解析：選C。圖中分別代表的是dT、Dt，而代表的是經(jīng)過秋水仙素處理而得到的純合子，即DDTT、ddTT、ddtt；雜交育種F1自交后代的性狀分離比為高稈抗病高稈不抗病矮稈抗病矮稈不抗病9331；F2矮稈抗病植株中ddTT占1/3，ddTt占2/3，所以自交后代中矮稈抗病的植株為1/32/3×3/45/6，其中純合子為1/32/3×1/41/2，所占比例為3/5；圖中代表的含義是連續(xù)多代自交，目的是提高純合子的比例，選出所需的純種植株。2家兔的黑色對白色為顯性，短毛對長毛為顯性。這兩對基因分別位于一對同源染色體上。下列關于利用黑色短毛純種兔和白色長毛純種兔培育出黑色長毛純種兔的做法，錯誤的是()A黑色短毛純種兔×白色長毛純種兔，得F1B選取健壯的F1個體自交，得F2C從F2中選取健壯的黑色長毛兔與白色長毛兔測交D根據(jù)測交結果，選取F2中穩(wěn)定遺傳的黑色長毛雌、雄兔解析：選B。家兔屬于雌雄異體生物，不能進行自交。因此B項錯誤。主題二誘變育種與雜交育種的區(qū)別1結合下面育種過程分析以下問題：該過程發(fā)生了顯性突變。在二倍體生物中通常第一代就表現(xiàn)出來，但并不都是純合子。特別是在異花受粉的植物中，還必須經(jīng)過兩次自交到第三代，才能得到穩(wěn)定遺傳的純合突變類型。2結合下面過程分析以下問題：AAAa(不表現(xiàn)新性狀)aa該過程發(fā)生了隱性突變，在自花傳粉植物中只需要通過自交繁殖，到第二代便會有純合的隱性突變體分離出來，雖然數(shù)目較少，但是一旦出現(xiàn)便可選擇應用。雜交育種與誘變育種的比較雜交育種誘變育種原理基因重組基因突變適用范圍有性生殖的生物所有生物過程選擇具有不同優(yōu)良性狀的親本通過雜交獲得F1，F(xiàn)1連續(xù)自交或雜交，從中篩選獲得需要的類型利用射線或化學物質(zhì)等理化因素誘導正在分裂的細胞發(fā)生基因突變，并選取需要的類型特點不能產(chǎn)生新基因，原有基因性狀的重新組合；育種進程緩慢提高突變率，加快育種進程；產(chǎn)生新基因、新性狀，大幅改良生物性狀；盲目性大，有利變異少3下列關于誘變育種的說法中，不正確的是()A能夠在較短的時間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類型B一次誘變處理供實驗的生物定能獲得所需的變異類型C青霉素產(chǎn)量很高的菌株的選育依據(jù)的原理是基因突變D誘變育種過程能創(chuàng)造新的基因而雜交育種過程則不能解析：選B。誘變育種依據(jù)的原理是基因突變，能創(chuàng)造新的基因，因此能夠在較短的時間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類型，但是基因突變具有不定向性，一次誘變處理供實驗的生物不一定能獲得所需的變異類型。4如圖所示，將二倍體植株和雜交得到，再將作進一步處理。對此分析錯誤的是()A由得到的育種原理是基因重組B圖中秋水仙素的作用是使染色體數(shù)目加倍C若的基因型是AaBbdd，則的基因型可能是aBdD的過程中，所產(chǎn)生的變異都有利于生產(chǎn)解析：選D。多次射線處理萌發(fā)的種子應為誘變育種，由于突變是不定向的，所以產(chǎn)生的性狀有可能是有利的，也有可能是有害的；過程表示的是雜交育種的自交階段，遵循的原理為基因重組；由是花藥離體培養(yǎng)，所得到的幼苗是單倍體，可以為aBd等四種基因型；秋水仙素的作用是抑制紡錘體的形成，進而使染色體數(shù)目加倍。方法技巧育種方法的選擇核心知識小結網(wǎng)絡構建關鍵語句1雜交育種的原理是基因重組。2雜交育種一般從F2開始篩選，因為從F2開始才出現(xiàn)性狀分離。3雜交育種能將兩個或多個品種的優(yōu)良性狀通過交配集中在一起。4誘變育種的原理是基因突變。5人工誘變只是提高了突變率，但不能確定突變方向。6青霉素高產(chǎn)菌株是通過誘變育種培育的。隨堂檢測知識點一雜交育種1甲地區(qū)的油菜，籽大抗性差；乙地區(qū)的油菜，籽小抗性強。要提高兩地的油菜品種質(zhì)量，通常采用的繁殖技術是()A雜交育種 B誘變育種C多倍體育種 D單倍體育種解析：選A。由于甲、乙兩地的油菜分別具有不同的優(yōu)良性狀，所以要通過雜交育種將位于不同親本上的優(yōu)良性狀集中到同一個體上。2用雜合子F1(DdEe)種子獲得純合子(ddee)，最簡捷的方法是()A種植F2選雙隱性性狀個體純合子B種植秋水仙素處理純合子C種植花藥離體培養(yǎng)單倍體幼苗秋水仙素處理純合子D種植秋水仙素處理花藥離體培養(yǎng)純合子解析：選A。用秋水仙素處理或花藥離體培養(yǎng)等操作較復雜，而雜交育種雖育種進程長，但操作最簡捷。3現(xiàn)有A、B、C三個番茄品種，A品種的基因型為aaBBDD，B品種的基因型為AAbbDD，C品種的基因型為AABBdd，三對基因分別位于三對同源染色體上。若要利用上述品種培育獲得aabbdd植株至少需要幾年()A2年 B3年C4年 D5年解析：選B。過程為：知識點二誘變育種4有一種塑料在某種細菌的作用下能迅速分解為無毒物質(zhì)，可以降解，不至于對環(huán)境造成嚴重的“白色污染”。培育專門吃這種塑料的細菌的方法是()A雜交育種 B單倍體育種C誘變育種 D多倍體育種解析：選C。對于細菌來說，一般通過誘變育種或基因工程育種的方法來培育。5(2015·惠州高一檢測)航天技術的發(fā)展為我國的生物育種創(chuàng)造了更多更好的機會。下列有關航天育種的說法不正確的是()A航天育種可縮短育種周期B種子在宇宙輻射、微重力及弱的磁場等因素的誘導下發(fā)生基因突變C航天育種技術是快速培育農(nóng)作物優(yōu)良新品種的重要途徑之一D“太空種子”絕大多數(shù)會發(fā)生突變解析：選D。航天育種實際上是一種人工誘變育種，其誘變因素是微重力、高強度的宇宙射線等，其顯著優(yōu)點是可提高突變率，從而縮短育種周期。由于基因突變的不定向性、多害少利性和低頻性，能培育出高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)新品種的“太空種子”僅僅是少數(shù)，多數(shù)變異是不利的，絕大多數(shù)種子是不發(fā)生突變的。6(2015·高考浙江卷)某自花且閉花授粉植物，抗病性和莖的高度是獨立遺傳的性狀?？共『透胁∮苫騌和r控制，抗病為顯性；莖的高度由兩對獨立遺傳的基因(D、d，E、e)控制，同時含有 D 和 E 表現(xiàn)為矮莖，只含有 D 或 E 表現(xiàn)為中莖，其他表現(xiàn)為高莖?，F(xiàn)有感病矮莖和抗病高莖兩品種的純合種子，欲培育純合的抗病矮莖品種。請回答： (1)自然狀態(tài)下該植物一般都是_合子。 (2)若采用誘變育種，在射線處理時，需要處理大量種子，其原因是基因突變具有_和有害性這三個特點。 (3)若采用雜交育種，可通過將上述兩個親本雜交，在F2等分離世代中_抗病矮莖個體，再經(jīng)連續(xù)自交等_手段，最后得到穩(wěn)定遺傳的抗病矮莖品種。據(jù)此推測，一般情況下，控制性狀的基因數(shù)越多，其育種過程所需的_。若只考慮莖的高度，親本雜交所得的F1在自然狀態(tài)下繁殖，則理論上F2的表現(xiàn)型及其比例為_。(4)若采用單倍體育種，該過程涉及的原理有_。請用遺傳圖解表示其過程(說明：選育結果只需寫出所選育品種的基因型、表現(xiàn)型及其比例)。解析：(1)雜合子連續(xù)自交，后代純合子比例逐漸增加，雜合子比例逐漸減小。因此，自然狀態(tài)下閉花授粉(連續(xù)自交)的植物一般都是純合子。(2)基因突變有多方向性、稀有性和有害性等特點，這決定了誘變育種需處理大量的材料。(3)雜交育種一般通過雜交、選擇、純合化手段培育新品種，控制性狀的基因數(shù)越多，通過自交進行純合化的時間會越長。根據(jù)題干信息可知，兩個親本感病矮莖和抗病高莖的基因型分別為rrDDEE和 RRddee, 若只考慮莖的高度，雜交得到的F1的基因型為DdEe，則F1自交后代F2有3種表現(xiàn)型：矮莖、中莖、高莖，其比例為9(D_E_)6(3D_ee、3ddE_)1(1ddee)。(4)單倍體育種的過程包括花藥離體培養(yǎng)和染色體加倍兩個過程，其中涉及基因重組、染色體畸變等原理。單倍體育種的遺傳圖解見答案。答案：(1)純(2)多方向性、稀有性(3)選擇純合化年限越長高莖中莖矮莖169(4)基因重組和染色體畸變課時作業(yè)1以下培育原理相同的一組是()A太空椒和中國荷斯坦牛B矮稈抗銹病雜交小麥和無子西瓜C高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)雜交水稻和青霉素高產(chǎn)菌株D無子西瓜和八倍體小黑麥解析：選D。太空椒、青霉素高產(chǎn)菌株屬于人工誘變育種，原理是基因突變；矮稈抗銹病雜交小麥、高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)雜交水稻、中國荷斯坦牛都是利用了雜交育種方法，原理是基因重組；八倍體小黑麥和無子西瓜的原理都是染色體變異，屬于多倍體育種。2要將基因型為AaBB的植物，培育出以下基因型的個體：AaBb，AAaaBBBB，aB。則對應的育種方法依次是()A誘變育種、多倍體育種、花藥離體培養(yǎng)B雜交育種、花藥離體培養(yǎng)、多倍體育種C花藥離體培養(yǎng)、誘變育種、多倍體育種D多倍體育種、花藥離體培養(yǎng)、誘變育種解析：選A?；蛐蜑锳aBB的植物要培育出AaBb的個體，可利用物理或化學方法處理材料，通過基因突變獲得；要獲得AAaaBBBB的個體，可通過多倍體育種；要獲得aB的個體，可利用花藥離體培養(yǎng)。3雜交玉米的種植面積越來越大，農(nóng)民需要每年購買玉米雜交種子，不能自留種子來年再種的原因是()A自留種子的發(fā)芽率低B雜交種都具有雜種優(yōu)勢C自留種子容易患病蟲害D雜交種的有性繁殖后代會發(fā)生性狀分離解析：選D。玉米雜交種為雜合子，雜合子自交后代會發(fā)生性狀分離，如果留種會造成減產(chǎn)。4雜交育種需要選育能夠穩(wěn)定遺傳的個體，淘汰不需要的個體。如果從一雜合的親本中選育某一顯性性狀(該性狀是單基因控制的)，每次自交后都淘汰掉隱性個體，則需經(jīng)多少代連續(xù)自交能使穩(wěn)定遺傳的個體占顯性個體的比例超過95%()A5 B6C7 D8解析：選D。該選育過程只需要顯性個體，隱性個體被淘汰。兩雜合個體自交，在F1的顯性個體中純合子占1/3，雜合子占2/3；它們各自自交，在F2的顯性個體中，純合子占5/9，雜合子占4/9，以此類推，在Fn的顯性個體中，純合子占1(2/3)n，當n8時，純合子占1256/6 561，大于95%。5不能用于誘變處理的是()射線激光亞硝酸紫外線 微重力去雄、套袋、授粉硫酸二乙酯A BC D解析：選C。去雄、套袋、授粉是植物雜交使用的方法，不能用于誘變處理。6在飛船搭載的下列生物材料中，一般不能用于育種研究的是()A小鼠 B棉花試管苗C萌發(fā)的水稻種子 D牛精液解析：選D。太空育種原理是基因突變，牛精液中的精子不再分裂，不可能再發(fā)生基因突變。7誘變育種可以改良某種性狀，這是因為()后代性狀較快穩(wěn)定提高突變率，增加變異類型控制某些性狀的基因突變成其等位基因有利突變體數(shù)目多A BC D解析：選B。誘變育種的原理是基因突變，經(jīng)人工誘變后會提高突變率，增加變異類型；基因突變后會產(chǎn)生原基因的等位基因。8雜交育種和誘變育種的實質(zhì)是利用()A基因突變B基因重組和基因突變C染色體變異D基因突變和染色體變異解析：選B。雜交育種的原理是基因重組，誘變育種的原理是基因突變。單倍體育種和多倍體育種的原理是染色體(數(shù)目)變異。9(2015·廈門高一檢測)如圖中的分別表示不同的育種方式，下列相關敘述不正確的是()A方式應用的原理包括細胞全能性B方式只適用于進行有性生殖的生物C方式試劑處理的對象只能是萌發(fā)的種子D方式可以誘發(fā)基因突變產(chǎn)生新基因解析：選C。方式中對花藥進行離體培養(yǎng)形成單倍體的過程中用到了細胞的全能性；方式是雜交育種，它適用于進行有性生殖的生物；方式為多倍體育種，處理的對象為萌發(fā)的種子或幼苗；方式為誘變育種，能產(chǎn)生新基因。10農(nóng)科所通過下圖所示育種過程培育出了高品質(zhì)的糯小麥，相關敘述正確的是()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Ca、c過程都需要使用秋水仙素，都作用于萌發(fā)的種子Da過程能提高突變率，明顯縮短育種年限解析：選B。從圖中可以看出，a為單倍體育種，b為雜交育種，c為多倍體育種。雜交育種的原理是基因重組，單倍體育種和多倍體育種的原理是染色體變異；YyRr通過連續(xù)自交可以提高yyRR等的純合率；a過程中秋水仙素只作用于幼苗，c過程可作用于萌發(fā)的種子或幼苗；a過程能夠縮短育種年限，但不能提高突變率。11在水稻中，有芒(A)對無芒(a)為顯性，抗病(R)對不抗病(r)為顯性，用有芒抗病(AARR)和無芒不抗病(aarr)的兩種水稻作親本，培育無芒抗病的良種水稻供農(nóng)民使用。(1)用雜交育種方法培育這一良種供農(nóng)民使用至少需要4年時間，根據(jù)每年的育種方法和目的完成下表，要求填寫的內(nèi)容。時間方法目的第1年獲得F1種子第2年第3年第4年自交擴大繁殖目標種子(2)第1年對作為母本的水稻應該做_處理，這項工序應該在開花_(“前”或“后”)進行。解析：(1)根據(jù)題意可知，第1年，將有芒抗病(AARR)和無芒不抗病(aarr)的兩種水稻作親本進行雜交，獲得F1(AaRr)種子；第2年，將F1自交得到F2種子；第3年，從F2中選出無芒抗病(aaRr或aaRR)，通過自交選出純系植株(aaRR)。(2)第1年，在開花前將母本水稻的雄蕊除去，這是為了避免自花傳粉。答案：(1)雜交自交獲得F2種子自交選出純系植株(aaRR)(2)人工去雄前121943年，青霉素產(chǎn)量只有20單位/mL，產(chǎn)量很低，不能滿足需求。后來科學家用X射線、紫外線等照射青霉菌，結果大部分青霉菌死亡，少量存活下來。在存活下來的青霉菌中，青霉素的產(chǎn)量存在很大差異，其中有的青霉菌產(chǎn)生的青霉素的量提高了幾百甚至上千倍(最高達到20 000單位/mL)，從而選育出了青霉素高產(chǎn)菌株。根據(jù)以上材料回答下列問題：(1)用射線照射青霉菌株，目的是誘發(fā)青霉菌發(fā)生_。(2)從分子水平看，發(fā)生上述變化的根本原因是_的結構發(fā)生了變化。(3)存活下來的青霉菌產(chǎn)生的青霉素的量存在著很大的差異，這說明_。(4)上述育種方式叫_育種，所獲得的青霉素高產(chǎn)菌株的青霉素產(chǎn)量提高了幾百甚至上千倍，這說明這種育種方式的優(yōu)點是_。解析：(1)(3)用射線照射青霉菌株，目的是誘發(fā)青霉菌發(fā)生基因突變，由于突變具有不定向性，產(chǎn)生的后代有產(chǎn)量高的、有產(chǎn)量低的，但大部分青霉菌還是保持原有的產(chǎn)量水平；對少量的高產(chǎn)菌株做進一步選育，即可得到所需品種。(2)基因突變的本質(zhì)是基因上堿基對的增添、缺失和替換。所以屬于DNA分子水平。(4)利用誘變劑提高變異頻率的育種方式屬于誘變育種，由于基因突變能夠產(chǎn)生新基因、新性狀，所以有可能大幅度改良某些性狀。答案：(1)基因突變(2)DNA分子(3)突變是不定向的(4)誘變能提高變異頻率，加速育種進程，并能大幅度改良某些性狀13普通小麥中有高稈抗病(TTRR)和矮稈易感病(ttrr)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。某實驗小組利用不同的方法進行了如下三組實驗：請分析回答：(1)A組由F1獲得F2的方法是_，F(xiàn)2矮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，最可能產(chǎn)生不育配子的是_類。(3)A、B、C三組方法中，最不容易獲得矮稈抗病小麥品種的是_組，原因是_。(4)通過矮稈抗病獲得矮稈抗病小麥新品種的方法是_。獲得的矮稈抗病植株中能穩(wěn)定遺傳的占_。(5)在一塊高稈(純合子)小麥田中，發(fā)現(xiàn)了一株矮稈小麥。請設計實驗方案探究該矮稈性狀出現(xiàn)的可能原因(簡要寫出所用方法、結果和結論)。答案：(1)自交2/3(2)(3)C基因突變頻率低且不定向(4)用秋水仙素(或低溫)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，子二代高稈矮稈31(或出現(xiàn)性狀分離)，則矮稈性狀是基因突變造成的；否則，矮稈性狀是由環(huán)境引起的?；?qū)捫←溑c高稈小麥種植在相同環(huán)境條件下，如果兩者未出現(xiàn)明顯差異，則矮稈性狀由環(huán)境引起；否則，矮稈性狀是基因突變的結果。14某育種學家在農(nóng)田中發(fā)現(xiàn)一株大穗不抗病的小麥(控制麥穗大與小的基因分別用D、d表示，控制不抗病與抗病的基因分別用T、t表示)自花傳粉后獲得160粒種子，這些種子發(fā)育成的小麥中有30株為大穗抗病，有x(x0)株為小穗抗病，其余都不抗病。分析回答下列問題：(1)30株大穗抗病小麥的基因型為_，其中從理論上推測能穩(wěn)定遺傳的約為_株。(2)上述育種方法是_。利用該株大穗不抗病小麥選育能穩(wěn)定遺傳的大穗抗病小麥經(jīng)常采用的育種方法是_，其具體步驟是：_。_。_。(3)采用_方法可以鑒定出抗病植株。解析：(1)根據(jù)題意，大穗不抗病的植株自花傳粉后得到的后代有大穗抗病、小穗抗病和不抗病等植株，可以推知其基因型為DdTt。其子代中的大穗抗病的基因型為DDtt或Ddtt。在D_tt中，能穩(wěn)定遺傳的個體占1/3，約有10株。(2)單倍體育種中，先要采集花藥進行離體培養(yǎng)，形成單倍體幼苗，然后用一定濃度的秋水仙素溶液處理幼苗使其染色體數(shù)目加倍，待加倍后的植株成熟后，選大穗抗病的個體即可。(3)要想鑒定抗病植株，可以采用病原體侵染的方法。答案：(1)DDtt或Ddtt10(2)雜交育種單倍體育種采集該株小麥的花藥(或花粉)進行離體培養(yǎng)獲得單倍體幼苗用一定濃度的秋水仙素溶液處理幼苗使其染色體數(shù)目加倍選出大穗抗病個體(3)病原體侵染11