第四章 生物的變異,第二節(jié) 生物變異在生產(chǎn)上的應(yīng)用,你見(jiàn)過(guò)像圖示那樣大的南瓜嗎？它可不是普通的南瓜，它是由我國(guó)首次載人航天飛船“神舟”五號(hào)帶入太空培育的新品種。這種南瓜比一般的雜交種品質(zhì)好，一般重量在300400斤，是名副其實(shí)的“巨人”南瓜。這種育種方法的原理和過(guò)程是怎樣的呢？今天我們就來(lái)學(xué)習(xí)有關(guān)育種的知識(shí)。,課堂導(dǎo)入,一、雜交育種,二、誘變育種,當(dāng)堂檢測(cè),內(nèi)容索引,三、單倍體育種、多倍體育種和轉(zhuǎn)基因技術(shù),一、雜交育種,知識(shí)梳理,1.概念：利用基因重組原理，可以有目的地將 的優(yōu)良性狀組合在一起，培育出更優(yōu)良的新品種。 2.原理： 。 3.處理方法 (1)培育顯性純合子,答案,選取親本,_，直至后代幾乎不 發(fā)生_,(2)培育隱性純合子,兩個(gè)或多個(gè)品種,基因重組,連續(xù)自交,性狀分離,4.優(yōu)缺點(diǎn) (1)優(yōu)點(diǎn)：使位于不同個(gè)體上的多個(gè)優(yōu)良性狀集中于一個(gè)個(gè)體上，能產(chǎn)生新的 。 (2)缺點(diǎn)：雜交后代會(huì)出現(xiàn) 現(xiàn)象，育種過(guò)程緩慢。,答案,基因型,性狀分離,合作探究,1.培育細(xì)菌新品種時(shí)，能否用雜交育種的方法？ 答案 不能，雜交育種只適用于進(jìn)行有性生殖的生物，如植物和動(dòng)物。細(xì)菌是原核生物，不能進(jìn)行有性生殖。,答案,答案,P 高產(chǎn)、不抗病低產(chǎn)、抗病 F1 高產(chǎn)、抗病(均為顯性性狀) F2 選出 個(gè)體 連續(xù) 選出 的所有高產(chǎn)、抗病個(gè)體 新的優(yōu)良品種,2.完成下面培育高產(chǎn)抗病小麥的過(guò)程，并回答為什么要從F2開(kāi)始篩選？ 選出后為什么還要連續(xù)自交？,F2中才出現(xiàn)所需要的高產(chǎn)抗病小麥，但不一定能穩(wěn)定遺傳，因此還要連續(xù)自交才會(huì)最終獲得能穩(wěn)定遺傳的純合品系。,答案 高產(chǎn)、抗病 不發(fā)生性狀分離,答案,3.是不是所有的育種過(guò)程都必須從F2開(kāi)始篩選？是不是也都需要連續(xù)自交提高純合度？舉例說(shuō)明。 答案 不一定。如果培育雜合子品種，選親本雜交得到的F1即可。如果選育的優(yōu)良性狀是隱性性狀，一旦出現(xiàn)就是純合的，不需要再連續(xù)自交了。,穩(wěn)定遺傳的矮稈抗銹病新品種。,活學(xué)活用,1.有兩種純種的小麥，一個(gè)為高稈(D)抗銹病(T)，另一個(gè)為矮稈(d)易感銹病(t)，這兩對(duì)性狀獨(dú)立遺傳，現(xiàn)要培育矮稈抗銹病新品種，方法如下：,解析答案,高稈抗銹病矮稈易感銹病,(1)這種育種方法叫_育種。過(guò)程a叫_，過(guò)程b叫_。 (2)過(guò)程c的處理方法是_。 (3)F1的基因型是_，表現(xiàn)型是_，穩(wěn)定遺傳的矮稈抗銹病新品種的基因型為_(kāi)。,解析 將小麥兩個(gè)品種的優(yōu)良性狀通過(guò)雜交集中在一起，培育矮稈抗銹病新品種的方法叫做雜交育種。其中過(guò)程a叫雜交，產(chǎn)生的F1的基因型為DdTt，表現(xiàn)型為高稈抗銹病。過(guò)程b叫自交，目的是獲得表現(xiàn)型為矮稈抗銹病的小麥新品種(ddT_)，因?yàn)榇诉^(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要經(jīng)過(guò)c過(guò)程，即連續(xù)自交，直到后代無(wú)性狀分離為止。 答案 (1)雜交 雜交 自交 (2)連續(xù)自交和觀察，直至選出能穩(wěn)定遺傳的矮稈抗銹病新品種 (3)DdTt 高稈抗銹病 ddTT,一題多變,(1)選育出的純合子新品種，在F2中的概率是多少？其在F2的矮稈抗銹病植株中的概率又是多少？選種應(yīng)該從哪一代開(kāi)始？,答案,(2)上述雜交育種過(guò)程至少需要幾年的時(shí)間(假設(shè)每年只繁殖一代)? 答案 4年。 第一年：種植親代，雜交，收獲F1種子； 第二年：種植F1，自交，收獲F2種子； 第三年：種植F2，獲得表現(xiàn)型符合要求的小麥(矮抗)，同時(shí)矮抗自交，收獲F3種子，分單株保存； 第四年：分別種植符合要求的F3，觀察是否發(fā)生性狀分離，不發(fā)生性狀分離的為合乎要求的新品種。,答案,返回,二、誘變育種,答案,知識(shí)梳理,物理、化學(xué),新品種,基因突變與染色體畸變,輻射誘變和化學(xué)誘變,突變頻率,作物品質(zhì),抗逆性,微生物,答案,1.用誘變育種的方法選育農(nóng)作物優(yōu)良品種，為什么通常要處理萌發(fā)的種子或幼苗？ 答案 萌發(fā)的種子或者幼苗有絲分裂旺盛，在DNA復(fù)制時(shí)容易誘發(fā)基因突變。,合作探究,(1)搭載航天器的植物種子需要做怎樣的處理？說(shuō)明原因。 答案 浸泡種子使其萌發(fā)。因?yàn)槊劝l(fā)的種子細(xì)胞分裂旺盛，易受到太空誘變因素的影響發(fā)生基因突變。 (2)作物種子從太空返回地面后種植，往往能出現(xiàn)全新的變異特征，這種變異的來(lái)源主要是什么？ 答案 基因突變。,答案,2.當(dāng)神舟六號(hào)航天飛船搭載著兩位英雄宇航員成功返航時(shí)，一些特殊的乘客也回到了地球。它們是一些生物菌種、植物組培苗和作物、植物、花卉種子等。在太空周游了115小時(shí)32分鐘，返回地球后，搭載單位的科研人員將繼續(xù)對(duì)它們進(jìn)行有關(guān)試驗(yàn)。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：,(3)這些新產(chǎn)生的變異對(duì)人類(lèi)是否一定有益？ 答案 不一定。因?yàn)榛蛲蛔兪嵌喾较虻摹?(4)遨游太空回到地面后的種子，種植一代發(fā)現(xiàn)沒(méi)有所需要的性狀出現(xiàn)，可以隨意丟棄嗎？說(shuō)明原因。 答案 不可以。因?yàn)榭赡馨l(fā)生隱性突變。,答案,3.雜交育種和誘變育種有著很大的區(qū)別，請(qǐng)完成下表進(jìn)行比較：,基因重組,基因突變、染色體畸變,自交,篩選,輻射,化學(xué),優(yōu)良性狀集中,年限長(zhǎng),有利,答案,活學(xué)活用,2.如下圖所示，科研小組用60Co照射棉花種子，誘變當(dāng)代獲得棕色(纖維顏色)新性狀，誘變1代獲得低酚(棉酚含量)新性狀。已知棉花的纖維顏色由一對(duì)基因(A、a)控制，棉酚含量由另一對(duì)基因(B、b)控制，兩對(duì)基因獨(dú)立遺傳。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：,(1)兩種新性狀中，棕色是_性狀，低酚是_性狀。 (2)誘變當(dāng)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)棕色棉抗蟲(chóng)能力強(qiáng)，低酚棉產(chǎn)量高。為獲得抗蟲(chóng)高產(chǎn)棉花新品種，研究人員將誘變1代中棕色、高酚植株自交，每株自交后代種植在一個(gè)單獨(dú)的區(qū)域，從_的區(qū)域中得到純合棕色、高酚植株。,解析答案,解析 基因突變一般只是等位基因的一個(gè)基因發(fā)生突變，分為顯性突變和隱性突變二種情況，即：誘變當(dāng)代獲得棕色新性狀棕色為顯性性狀且誘變當(dāng)代基因型為AaBB。誘變1代獲得低酚新性狀低酚為隱性性狀且誘變當(dāng)代基因型為aaBb。要培育純合棕色低酚植株(其基因型為AAbb)，需用基因型為AABB的植株與誘變1代的白色低酚(aabb)植株進(jìn)行雜交。 答案 (1)顯性 隱性 (2)AaBB aaBb (3)不發(fā)生性狀分離(或全為棕色棉，或沒(méi)有出現(xiàn)白色棉),(1)用60Co的射線(xiàn)輻射植物種子的目的是_。 (2)用60Co的射線(xiàn)輻射原本開(kāi)紅花的植物種子，誘導(dǎo)產(chǎn)生了開(kāi)白花、藍(lán)花的植株等，說(shuō)明基因突變具有_性。50株突變植株中，47株逐漸死亡，說(shuō)明基因突變具有_的特性。 (3)育種時(shí)用60Co的射線(xiàn)輻射正在萌發(fā)的種子，而不用60Co的射線(xiàn)輻射休眠的種子的原因是_ _。萌發(fā)種子的所有突變_(填“能”或“不能”)全部遺傳給子代。 (4)假如誘變產(chǎn)生的藍(lán)花植株自交，其后代中又出現(xiàn)了紅花植株，這說(shuō)明藍(lán)花突變是_突變。,答案,返回,合作探究,提高突變率,多方向,有害性,萌發(fā)的種子中細(xì)胞分裂旺盛，DNA復(fù)制旺盛，易發(fā)生基,因突變,不能,顯性,三、單倍體育種、多倍體育種和轉(zhuǎn)基因技術(shù),知識(shí)梳理,答案,1.單倍體育種 (1)概念：利用 作為中間環(huán)節(jié)產(chǎn)生具有優(yōu)良性狀的可育 的育種方法。 (2)單倍體特點(diǎn)：植株小而弱，而且 。 (3)原理：染色體畸變。 (4)程序 用常規(guī)方法( )獲得雜種F1。 獲得單倍體幼苗。 用 處理幼苗(單倍體)，成為可育的純合植株。,單倍體,純合子,高度不育,雜交,花藥離體培養(yǎng),秋水仙素,答案,(5)特點(diǎn) 縮短育種年限。 能排除顯隱性干擾，提高效率。 2.多倍體育種 (1)概念：利用物理、化學(xué)因素來(lái)誘導(dǎo) 的產(chǎn)生，培育作物新品種。 (2)多倍體特點(diǎn)：細(xì)胞大、有機(jī)物含量 、抗逆性強(qiáng)。 (3)原理：染色體畸變。,多倍體,高,答案,(4)程序,(5)實(shí)例：三倍體無(wú)籽西瓜的培育。,種子或幼苗,紡錘體,答案,3.轉(zhuǎn)基因技術(shù) (1)概念：利用分子生物學(xué)和 的手段，將某種生物的 (外源基因)轉(zhuǎn)移到其他生物物種中，使其出現(xiàn)原物種不具有的新性狀的技術(shù)。 (2)原理： 。 (3)過(guò)程：用人工方法將人類(lèi)所需要的 導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)，使其整合到受體的 上。人工選擇出具有所需新性狀的個(gè)體。 (4)特點(diǎn) 增加生物變異的范圍，實(shí)現(xiàn)種間遺傳物質(zhì)交換。 針對(duì)性更強(qiáng)、效率更高、經(jīng)濟(jì)效益更明顯。,基因工程,基因,基因重組,目的基因,染色體,合作探究,1.單倍體育種中花藥離體培養(yǎng)和人工誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍的目的分別是什么？ 答案 花藥離體培養(yǎng)的目的是產(chǎn)生高度不育的單倍體植株；人工誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍的目的是通過(guò)誘導(dǎo)產(chǎn)生可育的純合植株。 2.單倍體育種為什么可以縮短育種年限、提高育種效率？ 答案 (1)單倍體育種中使用秋水仙素處理單倍體植株，可以快速獲得大量純種個(gè)體，縮短了純化基因型的時(shí)間。 (2)單倍體育種獲得的是純合子植株，基因型與表現(xiàn)型一致，可直接通過(guò)表現(xiàn)型來(lái)判斷基因型，提高了育種效率。,答案,3.三倍體西瓜為什么無(wú)籽？無(wú)籽性狀能否傳遞？ 答案 三倍體西瓜細(xì)胞內(nèi)有三個(gè)染色體組，在減數(shù)分裂時(shí)同源染色體聯(lián)會(huì)紊亂，無(wú)法形成有活性的配子，導(dǎo)致不育；無(wú)籽西瓜的遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變，屬于可遺傳的變異，通過(guò)無(wú)性生殖可傳遞給下一代。 4.總結(jié)判斷育種方式的技巧 (1)從所實(shí)現(xiàn)的效果上來(lái)判斷 實(shí)現(xiàn)了優(yōu)良性狀的集中，則為 育種。 產(chǎn)生了新基因、新性狀，則為 育種。 產(chǎn)生了多倍體植株，則為 育種。,答案,雜交,誘變,多倍體,產(chǎn)生了單倍體植株，則為 育種。 實(shí)現(xiàn)了物種間的基因交流，則為 育種。 (2)從所采用的手段上來(lái)判斷 運(yùn)用了雜交手段，則為 育種。 運(yùn)用了射線(xiàn)處理的方法，則為 育種。 運(yùn)用了花藥離體培養(yǎng)的方法，則為 育種。 存在秋水仙素直接處理萌發(fā)的種子或幼苗的過(guò)程，則為 育種。 運(yùn)用了轉(zhuǎn)基因手段，則為 育種。,答案,單倍體,轉(zhuǎn)基因技術(shù),雜交,誘變,單倍體,多倍體,轉(zhuǎn)基因技術(shù),(1)過(guò)程的育種方法是 _，依據(jù)的遺傳學(xué)原理 是_。 (2)若C品種的基因型為AaBbdd，D植株中能穩(wěn)定遺傳的個(gè)體占總數(shù)的_。 (3)過(guò)程使染色體數(shù)目加倍的方法是用_處理，該方法的原理是_。 (4)若C作物為水稻，非糯性和糯性是一對(duì)相對(duì)性狀，經(jīng)過(guò)過(guò)程形成的花粉粒加碘液染色，置于顯微鏡下觀察，一半花粉呈現(xiàn)藍(lán)黑色，另一半呈現(xiàn)橙紅色，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了_定律。,活學(xué)活用,3.請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題：,答案,問(wèn)題導(dǎo)析,單倍體育種,染色體畸變(染色體數(shù)目變異),1/4,抑制紡錘體的形成，使染色體數(shù)目加倍,秋水仙素,基因的分離,問(wèn)題導(dǎo)析,返回上頁(yè),答案,(1)單倍體育種的原理是 。 (2)穩(wěn)定遺傳個(gè)體基因型為AA、aa占 ，BB、bb占 ，dd占1，共占 。 (3)單倍體育種過(guò)程中，可以用 處理幼苗，抑制 的形成，使染色體數(shù)目加倍。 (4)顏色反應(yīng)說(shuō)明不同花粉中可能存在不同的 ，從而可以證明基因的 。,染色體數(shù)目變異,1/2,1/2,1/21/211/4,秋水仙素,紡錘體,基因型,分離定律,一題多變,如圖，甲、乙表示兩個(gè)水稻品種，A、a和B、b分別表示位于兩對(duì)同源染色體上的兩對(duì)等位基因，表示培育水稻新品種的過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是( ) A.過(guò)程簡(jiǎn)便，可縮短培育周期 B.的變異發(fā)生于有絲分裂間期 C.過(guò)程常用的方法是花藥離體培養(yǎng) D.過(guò)程與過(guò)程的育種原理相同,解析答案,解析 過(guò)程是雜交育種，過(guò)程簡(jiǎn)便，但培育周期長(zhǎng)，故A項(xiàng)錯(cuò)； 雜交育種的原理是基因重組，基因重組發(fā)生在減數(shù)分裂的過(guò)程中，即的變異發(fā)生在減數(shù)分裂過(guò)程中，故B項(xiàng)錯(cuò)； 經(jīng)過(guò)程獲得Ab的單倍體，故是花藥離體培養(yǎng)，C項(xiàng)正確； 過(guò)程是單倍體育種，其原理為染色體數(shù)目變異，過(guò)程是雜交育種，其原理是基因重組，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案 C,答案,問(wèn)題導(dǎo)析,4.能夠打破物種界限，定向改造生物的遺傳性狀，按照人們的意愿培育生物新品種的方法是( ) A.誘變育種和轉(zhuǎn)基因技術(shù) B.雜交育種和誘變育種 C.雜交育種和基因工程 D.轉(zhuǎn)基因技術(shù)育種,D,(1) 是利用同種生物的不同品種進(jìn)行交配，然后選育出新品種的方法。 (2)誘變育種是利用人工條件誘發(fā) 或 ，可導(dǎo)致新基因的產(chǎn)生，但基因突變具有多方向性。 (3) 可以將控制特定性狀的基因從一種生物體內(nèi)轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi)，使基因?qū)崿F(xiàn)了跨物種的轉(zhuǎn)移，定向改造生物的遺傳性狀。,返回上頁(yè),答案,問(wèn)題導(dǎo)析,雜交育種,基因突變,染色體畸變,轉(zhuǎn)基因技術(shù),請(qǐng)將下列育種實(shí)例與對(duì)應(yīng)的育種方法進(jìn)行連線(xiàn)。,一題多變,答案,返回,答案,課堂小結(jié),基因重組,基因突變、,染色體畸變,單倍體,縮短育種,秋水仙素,目的基因,表達(dá),能定向改造生物的遺傳性狀,當(dāng)堂檢測(cè),解析答案,1,2,3,4,5,1.雜交育種是植物育種的常規(guī)方法，其選育新品種的一般方法是( ) A.根據(jù)雜種優(yōu)勢(shì)原理，從子一代中即可選出 B.從子三代中選出，因?yàn)樽尤胁懦霈F(xiàn)純合子 C.既可從子二代中選出，也可從子三代中選出 D.只能從子四代中選出能穩(wěn)定遺傳的新品種 解析 雜交育種從子二代開(kāi)始出現(xiàn)性狀分離。,C,解析答案,1,2,3,4,2.用雜合子(DdEe)種子獲得純合子(ddee)最簡(jiǎn)捷的方法是( ) A.種植F1選雙隱性植株純合子 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 雜合子(DdEe)種子中含有d、e基因，自交后一旦出現(xiàn)隱性性狀便能穩(wěn)定遺傳，方法簡(jiǎn)捷。,A,5,解析答案,1,2,3,4,3.下列幾種育種方法，能改變?cè)谢虻姆肿咏Y(jié)構(gòu)的是( ) A.雜交育種 B.誘變育種 C.單倍體育種 D.多倍體育種 解析 基因的分子結(jié)構(gòu)的改變是指基因中脫氧核苷酸的種類(lèi)或順序發(fā)生改變基因突變。雜交育種、單倍體育種和多倍體育種都是在原有基因結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)重新組合、加倍等過(guò)程產(chǎn)生新的性狀組合，基因結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化。,B,5,解析答案,1,2,3,4,4.改良缺乏某種抗病性的棉花品種，不宜采用的方法是( ) A.誘變育種 B.單倍體育種 C.轉(zhuǎn)基因技術(shù)育種 D.雜交育種 解析 誘變育種、轉(zhuǎn)基因技術(shù)育種和雜交育種均可獲得抗病基因，而單倍體育種不能。,B,5,1,2,3,4,解析答案,5.已知西瓜早熟(A)對(duì)晚熟(a)為顯性，皮厚(B)對(duì)皮薄(b)為顯性，沙瓤(C)對(duì)緊瓤(c)為顯性，控制上述三對(duì)性狀的基因獨(dú)立遺傳?，F(xiàn)有三個(gè)純合的西瓜品種甲(AABBcc)、乙(aabbCC)、丙(AAbbcc)，進(jìn)行下圖所示的育種過(guò)程。請(qǐng)分析并回答問(wèn)題：,(1)為獲得早熟、皮薄、沙瓤的純種西瓜， 最好選用品種_和_進(jìn)行雜交。,解析 根據(jù)性狀的顯隱性，要獲得早熟、皮薄、 沙瓤的純種西瓜，其基因型為AAbbCC，可選用品種乙(aabbCC)和丙(AAbbcc)進(jìn)行雜交，得到子代后再進(jìn)行自交，在F3中選育出純種西瓜。,乙,丙,5,1,2,3,4,(2)圖中_植株(填數(shù)字序號(hào))能代表無(wú)子西瓜， 該植物體細(xì)胞中含有_個(gè)染色體組。,解析 由圖示可知，由自然生長(zhǎng)的二倍體植 株與四倍體植株雜交，得到的植株含有三 個(gè)染色體組。,(3)獲得幼苗常采用的技術(shù)手段是_；與植株相比，植株的特點(diǎn)是_，所以明顯縮短育種年限。,解析 圖中植株是由花藥離體培養(yǎng)得到的單倍體，經(jīng)過(guò)秋水仙素誘導(dǎo)染色體加倍后，得到的植株全部為純合子。,三,花藥離體培養(yǎng),均為純合子,解析答案,5,1,2,3,4,返回,(4)按圖中所示的育種方案，植株最不容易獲 得AAbbCC品種，原因是_ _。,解析 圖中植株是通過(guò)誘變育種而獲得， 誘變育種的原理是基因突變，基因突變具有 多方向性、有害性，因此該方法獲得AAbbCC品種的難度最大。,(5)圖中的植株屬于新物種，其單倍體_(可育、不可育)。,解析 圖中的植株是由二倍體植株經(jīng)過(guò)秋水仙素處理后得到的四倍體，產(chǎn)生的花粉發(fā)育成的植株的體細(xì)胞中含有2個(gè)染色體組，是可育的。,基因突變是多方向的，而且產(chǎn)生有利變異的頻率較低,可育,解析答案,5,