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1、第1节 杂交育种与诱变育种,袁隆平的超级稻第三期目标亩 产900 kg攻关成功湖南省农科院举行的新闻发布会宣布， “杂交水稻之父”袁隆平院士的超级稻第三 期目标亩(合1/15 hm2，下同)产900 kg攻关 获得成功，在他领导下种植的隆回县百亩试 验田亩产达到926.6 kg。“这次隆回县百亩范围内平均亩产过900 kg，是我国超级稻攻关一个重大突破，意味着中国的杂交稻研究水平已在世界上遥遥领先。”下一步，袁隆平将把奋斗目标设定为亩产1 000 kg。袁隆平说：“当然，这还是我的一,个梦想，还需要科技部、农业部的立项，我会积极向上争取。”请思考：1.杂交育种的原理是什么?2.杂交后代中有多种
2、性状,如何在杂交水稻中选择人们需要的品种？,主题一 杂交育种1.概念 将两个或多个品种的_通过交配集中在一起，再经过 _，获得新品种的方法。 2.原理：_,优良性状,选择和培育,基因重组,3.过程(以高产抗病小麦品种的选育为例),高产、抗病,不发生性状分离,4.优点 使同种生物的_结合在一起改良作物品质 提高农作物_的育种：培育适应性强的乳用、肉用或乳肉兼用型优良品种,家畜、家禽,不同优良性状,单位面积产量,5. 应用,农业生产,【判一判】 (1)杂交育种的亲本可利用具有优良性状的杂合亲本。（ ） 【分析】选用杂合亲本，F1代存在性状分离，不易选出同时含 有控制优良性状的各基因的个体。 (2)
3、杂交育种过程中，从F2中选出符合人们要求性状的个体就 可以大田推广种植。（ ） 【分析】所需优良性状为隐性性状时，从F2中选出的个体是纯 合子，得到的种子可以推广种植；所需优良性状是显性性状 时，从F2中选出的个体中存在杂合子，不能推广种植，需要进 一步自交纯化，得到纯合子再推广种植。,1.结合实例分析杂交育种的过程 已知小麦的高秆(D)对矮秆(d)为显性，抗锈病(T)对易染锈病(t)为显性，两对性状独立遗传。现有高秆抗锈病、矮秆易染锈病两纯系品种，欲培育能稳定遗传的矮秆抗锈病的小麦，请探究下列问题： (1)如何使两种优良性状集中在同一个植株上？两种优良性状集中在一个个体上的实质是什么？写出遗
4、传图解。 提示：选用分别具有一种优良性状的纯合亲本杂交，即可将两种优良性状集中在同一植株上。实质是将控制两种优良性状的基因集中在同一个植株体内。遗传图解如下：,(2)杂交育种的选择从第几代开始？为什么？ 提示：从F2开始选择；因为F2出现性状分离。 (3)从F2中选出矮秆抗锈病的个体，能否立即 推广种植，为什么？ 提示：不能。因为矮秆抗锈病个体的基因型有ddTT和ddTt两种，其中ddTt的个体自交后会发生性状分离，不能稳定遗传。,提醒：纯合子才能够稳定遗传。,2.杂交育种优缺点 (1)由上述实例可知，杂交育种的最大优点是什么？ 提示：将多个优良性状集中到同一个体上。 (2)分析从亲本到获得可
5、大田推广种植的种子至少需要几年时间？ 提示：4年。,(3)从杂交后代性状类型以及育种时间等方面分析杂交育种方法的不足。 提示：选育工作量大：杂交育种中从子二代开始，出现的性状类型多，需要及时发现符合要求的优良性状个体； 培育周期长：杂交后代会出现性状分离现象，一般需要的时间较长。,【拓展延伸】 常规杂交育种与杂种优势的区别 (1)概念上的区别： 杂交育种是通过有性生殖，使不同品种的优良性状通过交配组合到后代的个体中，从而选育出优良品种的方法，如小麦品种的选育。 杂种优势是指杂合子F1在抗性、产量、品质等方面优于纯合子的现象，需要每年制种，如杂交玉米、杂交水稻的培育。,(2)特点不同： 杂交育种
6、不仅要求培育的品种性状整齐，而且要求培育的品种稳定遗传(纯合子)。 杂种优势主要利用F1的优良性状，不要求稳定遗传(杂合子)。,杂交育种的原理及操作的目的 (1)原理：基因重组。 (2)几种操作目的： 亲本杂交：将控制优良性状的基因集中在同一个体内。 F1自交：获得性状分离的F2。 连续自交：选出符合要求的纯合个体。,【典题训练】杂交育种是植物育种的常规方法，其选育新品种的一般方法是( ) A.根据杂种优势原理，从子一代中即可选出 B.从子三代中选出，因为子三代才出现纯合子 C.既可从子二代中选出，也可从子三代中选出 D.只能从子四代中选出能稳定遗传的新品种 【解题指南】明确选育新品种一般是选
7、育纯合子品种；选择纯合子时，若选择隐性纯合子，在子二代即可选出，若选择显性纯合子，至少在子三代中选出。,【解析】选C。根据所需，若新品种为隐性纯合子，则在F2中即可找到；若新品种为显性个体，在F2中即可出现该性状的个体，但不一定为纯合子，经隔离、选育后在F3中才能确定是否为纯合子。,【规律方法】两种杂交育种的操作步骤 (1)培育杂合子品种(杂种优势的利用)：选取合适的双亲杂交F1。 (2)培育纯合子品种： 培育隐性纯合子：选取合适的双亲杂交F1自交F2直接选出表现型符合要求的个体推广种植。 培育双显纯合子或一隐一显纯合子：选取合适的双亲杂交F1自交F2选出表现型符合要求的个体自交F3(逐步淘汰
8、不符合性状要求的个体)直到不发生性状分离，选出稳定遗传的个体推广种植。,【变式训练】用纯合的高秆抗锈病水稻(DDTT)和矮秆不抗锈病水稻(ddtt)进行育种获得纯合矮秆抗锈病水稻时，一种方法是杂交得到F1，F1再自交得F2，然后再选育；另一种方法是用F1的花药进行离体培养，再用秋水仙素处理幼苗得到相应植株。下列叙述正确的是( ) A.前一种方法所得的F2中，重组类型占5/8 B.后一种方法所得的植株中可用于生产的类型占2/3 C.前一种方法的原理是基因重组，原因是非同源染色体自由组合 D.后一种方法的原理是染色体变异，是由于染色体结构发生改变,【解析】选C。根据题意可知，F1基因型是DdTt，
9、F1自交得F2，根据基因的自由组合定律可得F2中重组类型(D_tt,ddT_)占3/8。后一种方法所得的植株中可用于生产的类型比例为1/4。后一种方法的原理是染色体变异，是由于染色体数目发生了改变。,主题二 诱变育种_因素：如X射线、紫外线等_因素：如亚硝酸等原理：_ 2.优点 可以_，在_内获得更多的优良变异类型。_诱变育种：如培育的“黑农五号”大豆_育种：如选育青霉素高产菌株,物理,化学,基因突变,提高突变率,较短时间,农作物,微生物,1.概念,3.应用,处理方法,【想一想】 在农作物诱变育种的过程中应该用诱变剂处理什么状态的种子？为什么？ 提示：萌发的种子。由于基因突变主要发生在细胞分裂
10、的间期，萌发的种子中细胞分裂旺盛。,1.分析诱变育种的原理和特点 (1)“航天种子”产生的变异属于哪种类型?这种变异是否产生了新的基因? 提示：属于基因突变；该变异产生了新的基因。 (2)经太空培育后的个体，发现有的出现了有利变异，有的个体的变异却不利于生物的生存或生长，试分析出现此现象的原因。 提示：因为诱变育种的原理是基因突变，基因突变具有不定向性，所以可能产生有利变异和不利变异。,(3)发生变异的个体，出现了一些新性状，试探讨出现新性状的本质原因。 提示：基因突变能产生新基因，从而表现出一些新性状。,2.诱变育种的优缺点 (1)从育种年限、性状变异程度方面分析，与杂交育种比较，诱变育种具
11、有哪些优点？ 提示：可以加速育种进程，缩短育种年限。能提高突变率，产生新基因，为育种创造丰富的原材料。大幅度改良生物的某些性状。 (2)从基因突变的特点分析，诱变育种有哪些局限性？ 提示：由于突变具有不定向性，产生的有利变异个体少，所以需要大量处理实验材料。,根据育种目标选择育种方式,三种育种方式的比较,【特别提醒】杂交育种只应用于进行有性生殖的生物，而诱变育种不仅能应用于进行有性生殖的生物，还能应用于进行无性生殖的生物。单倍体育种主要用于进行有性生殖的植物。,【典题训练】1943年，青霉素产量只有20单位/mL，产量很低，不能满足要求。后来科学家用X射线、紫外线等照射青霉菌，结果大部分青霉菌
12、死亡，少量存活下来。在存活下来的青霉菌中，青霉素的产量存在很大差异，其中有的青霉菌产生的青霉素的量提高了几千倍(目前已经达到50 000单位/mL 60 000单位/mL)，从而选育出高产青霉菌株。,根据以上材料回答下列问题： (1)用射线照射青霉菌，目的是诱发青霉菌发生 。 (2)从分子水平看，发生上述变化的根本原因是 的结构发生了变化。 (3)存活下来的青霉菌产生的青霉素的量存在着很大的差异，这说明 。 (4)上述育种方式叫 育种，所获得的高产青霉菌的青霉素产量提高了几千倍，这说明这种育种方式的优点是 。,【解题指南】明确诱变育种的原理是基因突变；基因突变具有不定向性,有利变异少、有害变异
13、多的特点；基因突变的实质是DNA分子结构改变，产生新基因。 【解析】(1)用射线照射青霉菌，目的是诱发青霉菌发生基因突变。 (2)基因突变的实质是DNA分子结构发生改变。 (3)由于基因突变具有不定向性，产生的后代有产量高的、有产量低的，但大部分青霉菌还是保持原有的产量水平，对少量的高产菌株做进一步选育，即可得到所需品种。 (4)该育种方式是诱变育种，诱变育种能提高突变率，加速育种进程，并能大幅度改良某些性状。,答案：(1)基因突变 (2)DNA分子 (3)基因突变是不定向的(4)诱变 能提高突变率，加速育种进程，并能大幅度改良某些性状,【互动探究】 (1)题中科学家用X射线、紫外线等照射青霉菌，结果大部分青霉菌死亡，请分析青霉菌死亡的原因是什么。 提示：X射线、紫外线照射青霉菌，使青霉菌体内的蛋白质变性失活，DNA分子受到损伤，结构被破坏导致死亡。 (2)题中产生的高产青霉菌的高产性状是否可以遗传下去？说明理由。 提示：可以遗传。青霉菌的高产性状是人工诱导基因突变产生的，遗传物质发生了变化，属于可遗传的变异。,
