成才之路 生物,路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索,人教版 必修2,從雜交育種到基因工程,第六章,自1987年以來，我國利用返回式衛(wèi)星和神舟飛船，先后進(jìn)行了10多次搭載，有1 000多個品種的種子和生物材料上天。 由于植物種子體積小，攜帶方便，在選育新品種方面具有較大的選擇空間。已進(jìn)行搭載的有糧食作物類：小麥、水稻、大豆、玉米、綠豆、豌豆、高粱等；蔬菜類：西紅柿、辣椒、黃瓜、甜菜、茄子、蘿卜等；經(jīng)濟(jì)作物類：棉花、煙草等；花卉類：萬壽菊、雞冠花、三色槿、龍葵、荷花、百合等；中草藥材：黃芪、甘草；樹木種子有油松、白皮松及石刁柏；還有草坪種子。,通過太空育種，培育出了一批新的突變類型和具有優(yōu)良性狀的新品種。太空育種利用了什么原理，除這種育種方法外還有哪些育種方法？它們都有什么優(yōu)點？要順利回答這些問題，必須認(rèn)真學(xué)好本章知識。 本章集中講述遺傳和變異原理在實踐中的應(yīng)用。第1節(jié)雜交育種與誘變育種講述了選擇育種、雜交育種和誘變育種的原理、方法和優(yōu)缺點。選擇育種是最古老的育種方法，從每一代的變異中選出品質(zhì)好的類型進(jìn)行繁殖、培育，該方法育種周期長，可選擇的范圍有限。雜交育種，即通過雜交，使基因重新組合，可以將不同生物的優(yōu)良性狀集中起來。,由于雜交后代會出現(xiàn)性狀分離現(xiàn)象，育種過程繁雜而緩慢、效率低，親本的選擇一般限制在同種生物范圍內(nèi)。人工誘變的方法應(yīng)用在育種上，大大提高了育種的效率和選擇范圍，但是基因突變的不定向性導(dǎo)致誘變育種具有盲目性。第2節(jié)基因工程及其應(yīng)用主要講述了基因工程的原理和基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生、農(nóng)牧業(yè)、食品工業(yè)、環(huán)境保護(hù)等方面的應(yīng)用，以及轉(zhuǎn)基因技術(shù)的安全性問題?；蚬こ炭梢詫崿F(xiàn)基因在不同種生物之間的轉(zhuǎn)移，迅速培育成前所未有的生物新品種，在醫(yī)藥衛(wèi)生、農(nóng)牧業(yè)、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用?；蚬こ淘诮o人類的生產(chǎn)和生活帶來益處的同時，也使人們產(chǎn)生關(guān)于轉(zhuǎn)基因生物的安全性等方面的擔(dān)憂。,學(xué)習(xí)本章時需注意以下幾點： 1結(jié)合分離定律、自由組合定律，理解雜交育種方法所依據(jù)的遺傳學(xué)原理，并掌握選育的方法和目標(biāo)。 2結(jié)合有關(guān)基因的結(jié)構(gòu)、本質(zhì)、表達(dá)等知識，理解基因工程的基本原理，并在了解基因工程應(yīng)用的基礎(chǔ)上，著重關(guān)注轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性問題，關(guān)注科學(xué)、技術(shù)和社會生活三者之間的關(guān)系。 3結(jié)合基因突變的知識，理解誘變育種的原理，客觀評價誘變育種的優(yōu)勢和缺點。 4通過列表比較的方法，識別雜交育種、誘變育種、基因工程育種、單倍體育種和多倍體育種在原理、方法、優(yōu)缺點等方面的不同。,第1節(jié) 雜交育種與誘變育種,第六章,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。,目標(biāo)導(dǎo)航： 1闡述雜交育種的過程和優(yōu)缺點。(重、難點) 2說出誘變育種的原理和優(yōu)缺點。 情境導(dǎo)入： 著名的雜交水稻專家袁隆平教授，被譽為“雜交水稻之父”。,他的雜交水稻與常規(guī)水稻相比，具有雜種優(yōu)勢，表現(xiàn)為：根系發(fā)達(dá)，分蘗力強，穗大粒多，產(chǎn)量高，適應(yīng)性廣等特點。 問題探究：雜交水稻的培育依據(jù)的主要遺傳學(xué)原理是什么？ 提示：依據(jù)的基本原理是基因重組。,一、選擇育種和雜交育種 1選擇育種： (1)過程：挑選_的個體傳種長期_ _獲得優(yōu)良品種。 (2)缺點：育種周期_，可選擇的范圍_。 2雜交育種： (1)概念：將兩個或多個品種的_通過交配集中在一起，再經(jīng)過_，獲得新品種的方法。 (2)原理：_。,預(yù) 習(xí) 導(dǎo) 學(xué),品質(zhì)好,選擇、汰劣,留良,長,有限,優(yōu)良性狀,選擇和培育,基因重組,(3)過程(以高產(chǎn)抗病小麥品種的選育為例)： 親代 高產(chǎn)、不抗病低產(chǎn)、抗病 雜種第一代 高產(chǎn)、抗病(均為顯性性狀) 第二代 選出_個體 連續(xù)自交 選出_的所有高產(chǎn)、抗病個體 新的優(yōu)良品種,高產(chǎn)、抗病,不發(fā)生性狀分離,(4)優(yōu)點：使同種生物的_結(jié)合在一起。 (5)應(yīng)用：,不同優(yōu)良性狀,作物品質(zhì),單位面積產(chǎn)量,適應(yīng)性強,基因突變,突變率,較短時間,農(nóng)作物,農(nóng)作物,微生物,1.袁隆平運用哪種育種方法培育出了水稻新品種？ 2太空椒果大、色艷、子少、肉厚，是利用哪種育種方法培育而成的？ 3培育細(xì)菌新品種時，能否用雜交育種的方法，為什么？ 提示：1.雜交育種。 2誘變育種。 3不能，細(xì)菌是原核生物，不能進(jìn)行有性生殖。,思 維 激 活,(一)問題探討 提示：此節(jié)問題探討意在結(jié)合學(xué)生的生活經(jīng)驗，引導(dǎo)學(xué)生思考相關(guān)的育種方法。教師可充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，讓學(xué)生積極參與討論。 (二)思考與討論一 雜交育種只能利用已有基因的重組，按需選擇，并不能創(chuàng)造新的基因。雜交后代會出現(xiàn)性狀分離現(xiàn)象，育種進(jìn)程緩慢，過程繁瑣。這些都是雜交育種方法的不足。,(三)思考與討論二 誘變育種的優(yōu)點是能夠提高突變率，在較短的時間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類型。誘變育種的局限性是誘發(fā)突變的方法難以掌握，突變體難以集中多個理想性狀。要想克服這些局限性，可以擴大誘變后代的群體，增加選擇的機會。,育種過程：(以兩對相對性狀為例)將兩個親本雜交，得到F1再多次自交，逐代選育，直到得到性狀不再發(fā)生分離的理想純種。(見教材圖61示意圖) 如果通過雜交培育雜合子品種，如玉米，需要將雜種一代作為種子，這種方法可充分體現(xiàn)雜種優(yōu)勢，但此方法還需連年育種。培育隱性純合子時，選取子二代中符合要求的個體即可。,雜交育種,要 點 歸 納,1雜交育種只應(yīng)用于進(jìn)行有性生殖的植物和動物，而誘變育種不僅能應(yīng)用于有性生殖的植物，也可應(yīng)用于無性生殖的微生物。 2單倍體育種主要用于進(jìn)行有性生殖的植物。,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)勢原理，從子一代中即可選出 B從子三代中選出，因為子三代才出現(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,典 例 導(dǎo) 析,解析 雜交育種的一般過程：首先親本雜交產(chǎn)生F1，F(xiàn)1自交產(chǎn)生F2，如果選擇的是雙隱性性狀，則從F2中就可選出；如果需要選擇含有顯性性狀的品種，則需要進(jìn)一步自交后，從F3或其多次自交后代中選出。所以，雜交育種選育的新品種既可從F2中選出，也可從F3中選出。 答案 C,育種專家用高稈抗銹病水稻與矮稈不抗銹病水稻雜交，培育出了矮稈抗銹病水稻，這種水稻出現(xiàn)的原因是( ) A基因突變 B基因重組 C染色體變異 D環(huán)境條件的改變 答案 B 解析 雜交育種的原理是基因重組。,1.特點：(1)提高變異頻率，使后代性狀較快穩(wěn)定； (2)大幅度改良某些性狀； (3)誘發(fā)產(chǎn)生的變異有利的不多，必須處理大量實驗材料。 2意義：創(chuàng)造動植物、微生物新品種。,誘變育種,要 點 歸 納,由于基因突變具有不定向性，有利變異往往不多，所以誘變育種具有一定的盲目性，而且突變個體難以集中多個優(yōu)良性狀，所以需要處理大量的實驗材料，工作量大。,(2015梅州檢測)“天宮一號”成功發(fā)射，神八、神九勝利返回，這些航天技術(shù)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(guān)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、微重力及弱地磁場等因素的誘導(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)的新品種,典 例 導(dǎo) 析,解析 基因突變能夠提高突變率，但是仍然是多害少利，D項不正確。 答案 D,在育種上既要得到更多的變異，又要使后代的變異性狀較快地穩(wěn)定，最好采用( ) A單倍體育種 B多倍體育種 C雜交育種 D誘變育種 答案 D,解析 由題意很容易就可排除B與C兩選項。而單倍體育種只能縮短育種年限，迅速獲得純系植株，但不可能得到更多的變異。誘變育種是利用物理的(輻射誘變或激光誘變)或化學(xué)的(如秋水仙素)因素來處理植物，使它發(fā)生基因突變，創(chuàng)造變異類型，從中選擇培育出優(yōu)良品種，所以誘變育種可提高變異的頻率，使后代的變異性狀較快地穩(wěn)定。,育種方法小結(jié),此外，近幾年還興起了太空育種。 太空育種主要是利用返回式衛(wèi)星和高空氣球所能達(dá)到的空間環(huán)境，通過強輻射、微重力和高真空等條件誘發(fā)植物種子的基因發(fā)生變異的作物育種新技術(shù)。經(jīng)歷過太空遨游的農(nóng)作物種子返回地面后再進(jìn)行種植，不僅植株明顯增高增粗，果形增大，而且品質(zhì)也得到提高。,如果發(fā)生顯性突變，在二倍體生物中通常第一代便會表現(xiàn)出來，但并不都是純合體。特別是在異花受粉植物中，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。如果發(fā)生的是隱性突變，在自花受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，但是一經(jīng)出現(xiàn)便可選得。不過在異花受粉植物中的隱性突變大多長期保持雜合狀態(tài)而不表現(xiàn)，只有當(dāng)雜合體繁殖到一定數(shù)量，進(jìn)行雜合體間互交或偶然自交的情況下，才會有隱性突變純合體表現(xiàn)出來。,突變規(guī)律在誘變育種中的應(yīng)用,探究點 驗證基因突變的實驗設(shè)計思路 探究矮稈性狀出現(xiàn)的原因 案例 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。實驗小組利用不同的方法進(jìn)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(shè)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(jié)果和結(jié)論)。 _,方法警示 得分要點： (3)答案唯一，必須是“C”組，原因必須答出兩點，基因突變頻率低且不定向。 (4)只要說明誘導(dǎo)染色體加倍的方法是“秋水仙素處理或低溫誘導(dǎo)”即可。 (5)兩種方法即可，若用雜交法，必須根據(jù)子二代是否出現(xiàn)性狀分離來判斷；若用第二種方法，必須體現(xiàn)“二者種植在相同環(huán)境條件下，據(jù)表現(xiàn)型判斷”。,錯因案例 (3)錯答為“A組”。(錯答原因是根據(jù)雜交育種年限長，而忽略了誘變育種的不定向性) (4)錯答為“單倍體育種”和“0”。(錯答原因是混淆了“單倍體育種”和“花藥離體培養(yǎng)”的關(guān)系) 技法提煉 解答本題的關(guān)鍵點是： (1)生物育種方法的判斷： 雜交育種和單倍體育種的第一步都是選取親本雜交，所不同的是從F1開始，雜交育種選用連續(xù)自交的方法，而單倍體育種則選用花藥離體培養(yǎng)和秋水仙素處理幼苗或萌發(fā)的種子。誘變育種則選用物理因素或化學(xué)因素進(jìn)行人工誘變處理。,(2)驗證基因突變的實驗設(shè)計思路： 驗證生物變異是基因突變還是環(huán)境影響：可以把矮稈植株與原始親本種植在相同的環(huán)境條件下，觀察比較兩者的表現(xiàn)型是否相同，若相同則說明變異是由環(huán)境不同引起的。 驗證生物變異是基因突變還是染色體變異：觀察處于有絲分裂中期的細(xì)胞，在光學(xué)顯微鏡下能觀察到細(xì)胞內(nèi)染色體的變異。 驗證基因突變的顯隱性：可讓矮稈植株和原始親本雜交，若出現(xiàn)性狀分離，則說明為顯性突變，若沒有出現(xiàn)性狀分離，F(xiàn)1所表現(xiàn)出的性狀為顯性性狀。,