第 6章 從 雜 交 育 種 到 基 因 工 程第 1節(jié) 雜 交 育 種 與 誘 變 育 種 教 師 參 考新 課 導(dǎo) 入導(dǎo) 入 1:課 件 展 示 感 動(dòng) 中 國(guó) 袁 隆 平 及 頒 獎(jiǎng) 詞 :“ 他 是 一 位 真 正 的 耕 耘者 。 當(dāng) 他 還 是 一 個(gè)鄉(xiāng) 村 教 師 的 時(shí) 候 ,已 經(jīng) 具 有 顛 覆 世 界 權(quán) 威 的 膽 識(shí) ;當(dāng) 他 名 滿 天 下 的 時(shí) 候 ,卻 仍 然 只 是 專 注 于 田 疇 ;淡 泊 名 利 ,一 介 農(nóng) 夫 ,播 撒 智 慧 ,收 獲 富 足 。 他畢 生 的 夢(mèng) 想 ,就 是 讓 所 有 的 人 遠(yuǎn) 離 饑 餓 。 喜 看 稻 菽 千 重 浪 ,最 是 風(fēng) 流 袁隆 平 ” 。 由 他 培 育 的 雜 交 水 稻 及 產(chǎn) 量 引 出 本 課 課 題 。導(dǎo) 入 2:某 農(nóng) 科 所 通 過(guò) 如 圖 所 示 的 育 種 過(guò) 程 培 育 成 了 高 品 質(zhì) 的 yyRR小 麥 。a過(guò) 程 屬 于 哪 種 育 種 方 法 ?其 原 理 是 什 么 ?提 示 :單 倍 體 育 種 ,其 原 理 是 染 色 體 變 異 。若 通 過(guò) b過(guò) 程 連 續(xù) 自 交 能 否 獲 得 yyRR個(gè) 體 ?此 育 種 方 法 是 什 么 ?引 出 雜 交 育 種 課 題 。 自 主 學(xué) 習(xí) 要 點(diǎn) 探 究 自 主 學(xué) 習(xí)學(xué) 習(xí) 目 標(biāo) :1.簡(jiǎn) 述 雜 交 育 種 的 概 念 ,舉 例 說(shuō) 明 雜 交 育 種 方 法 的 優(yōu) 點(diǎn) 和 不 足 。2.舉 例 說(shuō) 出 誘 變 育 種 在 生 產(chǎn) 中 的 應(yīng) 用 。3.討 論 遺 傳 和 變 異 規(guī) 律 在 生 產(chǎn) 實(shí) 踐 中 的 應(yīng) 用 。 知 識(shí) 梳 理一 、 從 選 擇 育 種 到 雜 交 育 種 雜 交 育 種(1)概 念 :將 兩 個(gè) 或 多 個(gè) 品 種 的 通 過(guò) 交 配 集 中 在 一 起 ,再 經(jīng) 過(guò) ,獲 得 新 品 種 的 方 法 。(2)原 理 : 。 優(yōu) 良 性 狀選 擇 和 培 育 基 因 重 組 高 產(chǎn) 、 抗 病 (4)優(yōu) 點(diǎn) :操 作 簡(jiǎn) 便 。 將 集 于 一 體 。多 種 優(yōu) 良 性 狀(5) 判 斷 (1)雜 合 子 品 種 的 種 子 只 能 種 一 年 ,需 要 年 年 制 種 。 ( )(2)雜 交 育 種 可 形 成 新 的 基 因 。 ( )(3)雜 交 育 種 所 選 擇 的 雜 交 親 本 必 為 純 合 子 。 ( )(4)雜 交 育 種 必 須 進(jìn) 行 人 工 異 花 傳 粉 。 ( ) (5)雜 交 育 種 的 方 法 只 適 用 植 物 ,不 適 用 于 動(dòng) 物 。 ( ) 二 、 誘 變 育 種項(xiàng) 目 內(nèi) 容概念 處 理 因 素 (如 X射 線 、 射 線 、 、 等 )或 因 素 (如 亞 硝 酸 、 硫 酸 二 乙 酯 等 )原 理 .優(yōu) 點(diǎn) 可 以 提 高 ,在 較 短 時(shí) 間 內(nèi) 獲 得 更 多 的 優(yōu) 良變 異 類 型應(yīng) 用 主 要 用 于 農(nóng) 作 物 和 微 生 物 育 種 ,如 培 育 的 “ 黑 農(nóng) 五 號(hào) ”大 豆 和 青 霉 素 高 產(chǎn) 菌 株 的 選 育物 理 紫 外 線 激 光化 學(xué) 基 因 突 變突 變 率 思 考 誘 變 育 種 有 哪 些 不 足 ?提 示 :由 于 基 因 突 變 具 有 不 定 向 性 ,且 有 利 變 異 往 往 不 多 ,所 以 誘 變 育 種 具 有一 定 的 盲 目 性 ,而 且 突 變 個(gè) 體 難 以 集 中 多 個(gè) 優(yōu) 良 性 狀 ,所 以 需 要 處 理 大 量 的實(shí) 驗(yàn) 材 料 ,工 作 量 大 。 問(wèn) 題 引 領(lǐng) :1.雜 交 育 種 與 單 倍 體 育 種 二 者 有 哪 些 區(qū) 別 和 聯(lián) 系 ?2.雜 交 育 種 有 哪 些 應(yīng) 用 ?具 體 過(guò) 程 是 什 么 ?要 點(diǎn) 探 究雜 交 育 種 與 單 倍 體 育 種 的 區(qū) 別 及 應(yīng) 用要 點(diǎn) 一教 師 參 考 圖 解 : 2.單 倍 體 育 種 和 雜 交 育 種 的 區(qū) 別項(xiàng) 目 單 倍 體 育 種 雜 交 育 種育 種 原 理 染 色 體 變 異 基 因 重 組育 種 周 期 較 短 較 長(zhǎng)操 作 技 術(shù) 技 術(shù) 復(fù) 雜 操 作 簡(jiǎn) 單3.雜 交 育 種 的 應(yīng) 用(1)培 養(yǎng) 雙 雜 合 子 :利 用 子 一 代 (圖 中 )的 雜 種 優(yōu) 勢(shì) 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(gè) 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(gè) 體 (圖 中 )。 解 析 :過(guò) 程 a叫 做 雜 交 ,產(chǎn) 生 的 F1基 因 型 為 DdTt,表 現(xiàn) 型 為 高 稈 抗銹 病 。 過(guò) 程 b叫 做 自 交 ,目 的 是 獲 取 表 現(xiàn) 型 為 矮 稈 抗 銹 病 的 小 麥品 種 (ddT ),因 為 此 過(guò) 程 所 得 后 代 會(huì) 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(jīng) 過(guò) 過(guò) 程 c,即 篩 選 和 連 續(xù) 自交 ,直 至 后 代 不 發(fā) 生 性 狀 分 離 。 答 案 : (1)雜 交 雜 交 自 交(2)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(3)DdTt 高 稈 抗 銹 病 ddTT 方 法 透 析 動(dòng) 、 植 物 雜 交 育 種 的 不 同植 物 雜 交 育 種 獲 得 純 合 子 ,可 通 過(guò) 逐 代 自 交 獲 得 ,而 動(dòng) 物 雜 交 育 種 獲 得 純合 子 不 能 通 過(guò) 逐 代 自 交 ,而 通 過(guò) 測(cè) 交 的 方 法 進(jìn) 行 確 認(rèn) 后 而 獲 得 。 備 選 例 題已 知 小 麥 的 高 稈 對(duì) 矮 稈 為 顯 性 、 抗 病 對(duì) 不 抗 病 為 顯 性 ,分 別 由 D/d和 T/t控 制 ,這 兩 對(duì) 等 位 基 因 符 合 基 因 的 自 由 組 合 定 律 。 現(xiàn) 利 用 下 圖 兩 種 育 種方 法 來(lái) 獲 得 抗 倒 伏 抗 病 (矮 稈 抗 病 )的 植 株 。 下 列 敘 述 錯(cuò) 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(gè) 體 所 占 比 例 為 3 9 3 1C.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 C 解 析 :圖 中 分 別 代 表 的 是 dT、 Dt,而 代 表 的 是 經(jīng) 過(guò) 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 =9 3 3 1;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 1/3+2/3 3/4=5/6,其 中 純 合 子 為1/3+2/3 1/4=1/2,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 。 【 題 組 演 練 】1.(2015廣 東 增 城 新 塘 中 學(xué) 期 中 )下 列 有 關(guān) 雜 交 育 種 的 敘 述 中 ,正 確 的 是 ( )A.可 以 得 到 新 的 優(yōu) 良 品 種B.需 要 用 X射 線 處 理 生 物C.能 明 顯 縮 短 育 種 年 限D(zhuǎn).其 遺 傳 學(xué) 原 理 是 染 色 體 變 異解 析 :雜 交 育 種 是 將 兩 個(gè) 或 多 個(gè) 品 種 的 優(yōu) 良 性 狀 通 過(guò) 雜 交 集 中 在 一起 ,再 通 過(guò) 選 擇 和 培 育 ,獲 得 新 品 種 的 方 法 ,A項(xiàng) 正 確 ;誘 變 育 種 需 要用 X射 線 處 理 ,B項(xiàng) 錯(cuò) 誤 ;能 明 顯 縮 短 育 種 年 限 的 是 單 倍 體 育 種 ,C項(xiàng) 錯(cuò)誤 ;雜 交 育 種 的 遺 傳 學(xué) 原 理 是 基 因 重 組 ,D項(xiàng) 錯(cuò) 誤 。A 2.(2015福 建 泉 州 一 中 期 中 )如 圖 所 示 為 農(nóng) 業(yè) 上 關(guān) 于 兩 對(duì) 相 對(duì) 性 狀 的 兩 種 不 同育 種 方 法 的 過(guò) 程 。 據(jù) 圖 回 答 :(1)圖 中 由 所 示 的 育 種 方 法 是 育 種 ,其 顯 著 的 優(yōu) 點(diǎn) 是 ,該 育 種 方 法 中 基 因 重 組 發(fā) 生 在 的 過(guò)程 中 。 (2)從 F 1到 F4連 續(xù) 多 代 自 交 的 目 的 是 提 高 的 含 量 ;從 F2開 始 逐 代 進(jìn) 行人 工 選 擇 是 為 了 淘 汰 。 這 種 選 擇 必 須 從F2開 始 而 不 能 從 F1開 始 的 原 因 是 從 F2才 開 始 發(fā) 生 現(xiàn) 象 。 解 析 : (1)圖 中 所 示 的 育 種 方 法 經(jīng) 過(guò) 了 花 藥 離 體 培 養(yǎng) ,然 后 經(jīng)過(guò) 染 色 體 數(shù) 目 加 倍 形 成 純 合 的 二 倍 體 ,說(shuō) 明 是 單 倍 體 育 種 。 單 倍 體育 種 的 最 大 優(yōu) 點(diǎn) 是 能 明 顯 縮 短 育 種 年 限 。 該 育 種 方 法 中 的 基 因 重組 發(fā) 生 在 F1減 數(shù) 分 裂 形 成 配 子 (花 粉 粒 )的 過(guò) 程 中 。(2)連 續(xù) 自 交 是 為 了 提 高 純 合 子 的 含 量 。 從 F2開 始 逐 代 進(jìn) 行 人 工 選擇 是 為 了 淘 汰 表 現(xiàn) 型 不 符 合 育 種 目 標(biāo) 的 個(gè) 體 ,而 留 下 符 合 育 種 目 標(biāo)的 個(gè) 體 。 這 種 選 擇 必 須 從 F2開 始 而 不 能 從 F1開 始 的 原 因 是 從 F2才 開始 發(fā) 生 性 狀 分 離 ,在 F1中 只 有 1種 表 現(xiàn) 型 ,只 有 從 F2中 才 能 選 擇 出 所需 要 的 植 株 。答 案 : (1)單 倍 體 明 顯 縮 短 育 種 年 限 F 1減 數(shù) 分 裂 形 成 花 粉 粒(2)純 合 子 表 現(xiàn) 型 不 符 合 育 種 目 標(biāo) 的 個(gè) 體 性 狀 分 離 問(wèn) 題 引 領(lǐng) :1.顯 隱 性 突 變 在 育 種 中 有 怎 樣 的 應(yīng) 用 ?2.誘 變 育 種 與 雜 交 育 種 有 何 不 同 ?誘 變 育 種 與 雜 交 育 種要 點(diǎn) 二教 師 參 考 2.誘 變 育 種 與 雜 交 育 種 的 比 較項(xiàng) 目 雜 交 育 種 誘 變 育 種原 理 基 因 重 組 基 因 突 變方 法 雜 交 自 交 篩 選 自 交 輻 射 誘 變 、 激 光 誘 變 、 化 學(xué) 藥劑 誘 變優(yōu) 點(diǎn) 使 不 同 個(gè) 體 的 優(yōu) 良性 狀 集 中 于 同 一 個(gè)體 上 可 以 提 高 變 異 的 頻 率 ,大 幅 度 改良 某 些 性 狀 ,加 速 育 種 進(jìn) 程局 限 性 育 種 年 限 較 長(zhǎng) 有 利 變 異 的 個(gè) 體 不 多 ,需 處 理 大量 實(shí) 驗(yàn) 材 料 【 典 例 2】 要 用 基 因 型 為 AaBB的 植 物 培 育 出 以 下 基 因 型 的 品種 : AaBb, AaBBC, AAaaBBBB, aB。 則 對(duì) 應(yīng) 的 育 種 方 法 依 次 是 ( )A.誘 變 育 種 、 轉(zhuǎn) 基 因 技 術(shù) 、 細(xì) 胞 融 合 、 花 藥 離 體 培 養(yǎng)B.雜 交 育 種 、 花 藥 離 體 培 養(yǎng) 、 轉(zhuǎn) 基 因 技 術(shù) 、 多 倍 體 育 種C.花 藥 離 體 培 養(yǎng) 、 誘 變 育 種 、 多 倍 體 育 種 、 轉(zhuǎn) 基 因 技 術(shù)D.多 倍 體 育 種 、 花 藥 離 體 培 養(yǎng) 、 誘 變 育 種 、 轉(zhuǎn) 基 因 技 術(shù)解 析 :用 基 因 型 為 AaBB的 植 物 培 育 出 AaBb品 種 ,可 利 用 物 理 或 化 學(xué) 方法 處 理 材 料 ,通 過(guò) 基 因 突 變 獲 得 ;要 獲 得 AaBBC的 品 種 ,由 于 本 物 種 沒(méi)有 C基 因 ,所 以 必 須 通 過(guò) 轉(zhuǎn) 基 因 技 術(shù) ;要 獲 得 AAaaBBBB的 品 種 ,可 通 過(guò)細(xì) 胞 融 合 ;要 獲 得 aB的 品 種 ,可 利 用 花 藥 離 體 培 養(yǎng) 。答 案 :A 方 法 透 析 育 種 方 法 的 選 擇 備 選 例 題 C解 析 : “ 太 空 營(yíng) 養(yǎng) 米 ” 是 通 過(guò) 誘 變 育 種 獲 得 的 ,原 理 為 基 因 突 變 。 A為雜 交 育 種 ,原 理 為 基 因 重 組 ;B原 理 為 生 長(zhǎng) 素 促 進(jìn) 子 房 發(fā) 育 為 果 實(shí) ;C為誘 變 育 種 ,原 理 為 基 因 突 變 ;D為 多 倍 體 育 種 ,原 理 為 染 色 體 變 異 。(2015河 北 邯 鄲 館 陶 一 中 調(diào) 研 )據(jù) 河 南 日 報(bào) 報(bào) 道 ,“ 太 空 營(yíng) 養(yǎng) 米 ” 是 搭載 衛(wèi) 星 上 過(guò) 太 空 的 優(yōu) 質(zhì) 變 異 大 米 ,分 析 下 列 哪 項(xiàng) 與 “ 太 空 營(yíng) 養(yǎng) 米 ” 品 種 培育 所 依 據(jù) 的 原 理 相 似 ( )A.人 工 栽 培 選 育 出 矮 稈 抗 銹 病 的 小 麥 品 種B.用 一 定 濃 度 的 生 長(zhǎng) 素 處 理 番 茄 雌 蕊 柱 頭 獲 得 無(wú) 子 番 茄C.用 X射 線 照 射 青 霉 菌 使 青 霉 菌 的 青 霉 素 產(chǎn) 量 提 高D.用 一 定 濃 度 的 秋 水 仙 素 處 理 ,獲 得 八 倍 體 小 黑 麥 D解 析 :航 天 育 種 是 在 宇 宙 輻 射 、 微 重 力 及 弱 地 磁 場(chǎng) 等 因 素 的 誘導(dǎo) 下 發(fā) 生 基 因 突 變 ,可 縮 短 育 種 周 期 、 快 速 培 育 農(nóng) 作 物 優(yōu) 良 新品 種 ;D項(xiàng) 由 于 突 變 是 不 定 向 的 ,不 一 定 能 產(chǎn) 生 高 產(chǎn) 、 優(yōu) 質(zhì) 、 高效 的 新 品 種 ?！?題 組 演 練 】1.下 列 有 關(guān) 航 天 育 種 的 說(shuō) 法 錯(cuò) 誤 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 地 磁 場(chǎng) 等 因 素 的 誘 導(dǎo) 下 發(fā) 生 基 因 突 變C.航 天 育 種 技 術(shù) 作 為 航 天 技 術(shù) 與 農(nóng) 業(yè) 育 種 技 術(shù) 相 結(jié) 合 的 一 項(xiàng) 創(chuàng) 新 性 研 究 成果 ,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 ” 都 能 培 育 出 高 產(chǎn) 、 優(yōu) 質(zhì) 、 高 效 的 新 品 種 2.(2015山 東 德 州 期 末 )育 種 工 作 者 運(yùn) 用 多 種 育 種 方 法 ,培 育 茄 子 優(yōu) 良 品 種 ,請(qǐng)回 答 下 列 問(wèn) 題 。(1)太 空 搭 載 萌 發(fā) 的 種 子 以 獲 得 基 因 突 變 的 茄 子 ,這 種 育 種 方 式 稱 為 。多 次 太 空 搭 載 是 為 了 提 高 。 某 一 性 狀 出 現(xiàn) 多 種 變 異 類 型 ,說(shuō) 明 變 異具 有 的 特 點(diǎn) 。 (2)茄 子 晚 開 花 (A)對(duì) 早 開 花 (a)為 顯 性 ,抗 青 枯 病 (B)對(duì) 易 感 青 枯 病 (b)為 顯 性 ,兩 對(duì) 基 因 自 由 組 合 。 以 下 是 快 速 培 育 二 倍 體 早 開 花 、 抗 青 枯 病 茄 子 品 種 的 主要 步 驟 : 第 一 步 :種 植 二 倍 體 早 開 花 、 易 感 青 枯 病 茄 子 (aabb)與 二 倍 體 晚 開花 、 抗 青 枯 病 茄 子 (AABB),異 花 傳 粉 獲 得 基 因 型 為 AaBb的 種 子 。 第 二 步 :播種 F 1種 子 得 到 F1植 株 ,再 用 的 方 法 獲 得 單 倍 體 。 第 三 步 :用 處 理 獲 得 的 單 倍 體 幼 苗 ,得 到 純 合 體 ,選 出 早 開 花 、抗 青 枯 病 的 植 株 。 (3)上 述 育 種 過(guò) 程 與 雜 交 育 種 相 比 ,優(yōu) 點(diǎn) 是 。 解 析 : (1)太 空 育 種 主 要 是 利 用 太 空 中 的 射 線 等 誘 發(fā) 基 因 突 變 的 誘變 育 種 。 因 為 基 因 突 變 具 有 低 頻 性 ,所 以 多 次 太 空 搭 載 以 便 提 高 突變 率 。 某 一 性 狀 出 現(xiàn) 多 種 變 異 類 型 ,說(shuō) 明 變 異 具 有 不 定 向 性 。(2)要 獲 得 單 倍 體 需 要 利 用 花 藥 離 體 培 養(yǎng) 。 要 得 到 可 育 的 純 合 體 ,可 用 秋 水 仙 素 或 低 溫 對(duì) 單 倍 體 進(jìn) 行 染 色 體 數(shù) 目 加 倍 處 理 。(3)單 倍 體 育 種 的 優(yōu) 點(diǎn) 是 能 明 顯 縮 短 育 種 年 限 。答 案 : (1)誘 變 育 種 突 變 率 不 定 向 性(2) 花 藥 離 體 培 養(yǎng) 秋 水 仙 素 (或 低 溫 )(3)明 顯 縮 短 育 種 年 限