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1、,遗传与进化,第 20 讲,杂交育种与诱变育种,必修2,生物变异在育种上的应用。,1(2010江苏)为解决二倍体普通牡蛎在夏季因产卵而出现肉质下降的问题，人们培育出三倍体牡蛎。利用普通牡蛎培育三倍体牡蛎合理的方法是( ) A利用水压抑制受精卵的第一次卵裂，然后培育形成新个体 B用被射线破坏了细胞核的精子刺激卵细胞，然后培育形成新个体 C将早期胚胎细胞的细胞核植入去核卵细胞中，然后培育形成新个体 D用化学试剂阻止受精后的次级卵母细胞释放极体，然后培育形成新个体,D,本题考查多倍体育种方法操作。抑制第一次卵裂导致染色体加倍，培育而成的个体为四倍体，A项错误。用射线破坏了细胞核的精子刺激卵细胞，然后
2、形成的新个体为单倍体，B项错误。C项利用核移植方法获得的个体为二倍体，C项错误。精子中含有一个染色体组，次级卵母细胞含有两个染色体组，两者结合形成的含有极体的受精卵中含有三个染色体组，发育而成的个体为三倍体，D项正确。,2(2010安徽)如图所示，科研小组用60co照射棉花种子。诱变当代获得棕色(纤维颜色)新性状，诱变代获得低酚(棉酚含量)新性状。已知棉花的纤维颜色由一对基因(A、a)控制，棉酚含量由另一对基因(B、b)控制，两对基因独立遗传。,(1)两个新性状中，棕色是 性状，低酚是 性状。 (2)诱变当代中，棕色、高酚的棉花植株基因型是 ，白色、高酚的棉花植株基因型是 。 (3)棕色棉抗虫
3、能力强，低酚棉产量高。为获得抗虫高产棉花新品种，研究人员将诱变代中棕色、高酚植株自交。每株自交后代种植在一个单独的区域，从 的区域中得到纯合棕色、高酚植株。请你利用该纯合子作为一个亲本，再从诱变代中选择另一个亲本，设计一方案，尽快选育出抗虫高产(棕色、低酚)的纯合棉花新品种(用遗传图解和必要的文字表示)。,显性,隐性,AaBB,aaBb,不发生性状分离(或全为棕色棉，或没有出现白色棉),根据自交后代发生性状分离的情况，可以判断显性性状为棕色、高酚，据此推出诱变当代中，棕色、高酚的棉花植株基因型是AaBB，白色、高酚的棉花植株基因型是aaBb。纯合子不会发生性状分离。根据题干要求尽快选育出新品种
4、应选择单倍体育种的方法。,比较,方法,交配,基因突变,比较,方法,同一个个体,变异频率,不确定性,分离现象,比较,方法,1.太空育种简介。 太空育种主要是利用返回式卫星和高空气球所能达到的空间环境，通过强辐射、微重力和高真空等条件诱发植物种子的基因发生变异的作物育种新技术。经历过太空遨游的农作物种子返回地面后再进行种植，不仅植株明显增高增粗，果型增大，而且品质也得到提高。,2.杂种优势和杂交育种。 杂种优势是生物界普遍存在的现象，是指基因型不同的亲本个体相互杂交产生的杂种第一代，在生长发育状况、繁殖力、抗逆性、产量和品质等一种或多种性状上优于两个亲本的现象。其表现特点是： 杂种优势不只是一两个
5、性状单独表现出优势，而是多个性状优势的综合表现；,杂种优势的强弱取决于双亲性状间的互相补充，在一定范围内双亲的基因型差异越大，亲缘关系越远，杂种优势就越明显； 杂种优势与双亲的基因型纯合度有关，若双亲的基因型纯合度高，F1的优势就强； 杂种优势只在F1得以表现，F2、F3等后代由于基因分离而表现衰退， 杂种优势与所处的环境有关，F1种子只有在适宜的环境下才能表现出优势。,杂交育种通常是指把不同遗传类型的动物或植物进行交配，使优良性状集合于杂种后代中，通过培育和选择，创造出新品种的方法。它是动植物育种的基本方法之一。在杂交育种中应用最为普遍的是品种间杂交(两个或多个品种间的杂交)，其次是远缘杂交
6、(种间以上的杂交)。,生产上，常常把用杂交方法培育优良品种或利用杂种优势都称为杂交育种。事实上，两者之间是有区别的。杂交育种过程就是要在杂交后代众多类型中选留符合育种目标的个体进一步培育，直至获得优良性状稳定的新品种。杂交育种不仅要求性状整齐，而且要求培育的品种在遗传上比较稳定。品种一旦育成，其优良性状即可相对稳定地遗传下去。杂种优势则主要是利用杂种F1代的优良性状，而且不要求遗传上的稳定。作物育种上就常常在寻找某种杂交组合，通过年年配制F1代杂交种用于生产的办法，取得经济性状，而并不要求其后代还能够保持遗传上的稳定性。,3.几种育种方式的比较。,育种的根本目的是培育具有优良性状(抗逆性好、品
7、质优良、产量高)的新品种，以便更好地为人类服务。从基因组成上看，目标基因型可能是： A.纯合子，便于制种、留种和推广； B.杂合子(杂交种子)，充分利用杂种优势。,选择育种方法要视具体育种目标要求、材料特点、技术水平和经济因素，进行综合考虑和科学决策： A.一般作物育种可选杂交育种和单倍体育种； B.为得到特殊性状可选择诱变育种(如航天育种)或多倍体育种； C.若要将特殊性状组合到一起，但又不能克服远缘杂交不亲和性，可考虑运用基因工程和细胞工程育种，如培育各种用于生物制药的工程菌等。,杂交育种的一般过程 某作物高秆(A)对矮秆(a)为显性，感病(R)对抗病(r)为显性。A、a和R、r是位于非同
8、源染色体上的两对等位基因。今有高秆抗病和矮秆感病纯种，人们希望利用杂交育种的方法在最少的世代内培育出矮秆抗病新类型。应该采取的步骤是： (1) . ； (2) ； (3) 。,让纯种高秆抗病和纯种矮秆感病的两个品种进行杂交得到F1,F1自交得到F2,在F2群体中选出矮秆抗病的植株,考查运用自由组合定律进行杂交育种的过程。杂交育种能有目的地把不同个体的优良性状进行重新组合，从而培育出合乎要求的新品种。杂交育种的过程是优良亲本杂交自交筛选优良品种，至少需要3年的时间，一般还需要12年的纯化，共需45年的时间才有可能培育出一个新品种。本题要求培育矮秆抗病(aarr)是双隐性个体，能稳定遗传，所以直接
9、在F2中选取，不需要纯化。,苹果的红果皮(A)和绿果皮(a)为一对相对性状，圆形果(R)和扁形果(r)是另一对相对性状，两对性状遗传遵循基因的自由组合定律。假若现有红圆、红扁、绿圆三个纯系品种，请设计一个培育绿色扁形果的杂交实验。,(1)选择杂交的两个亲本P1、P2，应是 和 。 (2)P1P2F1，然后如何处理？ 。这种处理得到的后代表现型有 。 (3)能否直接从F2中选出所培育的品种？请说明理由。 . 。,红扁,绿圆,让F1自交,红圆、红扁、绿圆、绿扁,能，因为绿扁都为隐性性状，一旦 出现必定是纯合子,依题意，要培育出绿扁，要有绿果皮和扁形果性状的组合，因此选用红扁、绿圆两个纯系品种杂交。
10、杂交后得双杂合的红圆F1，让F1自交，得到红圆、红扁、绿圆、绿扁四种表现型，其中绿扁为双隐性个体，直接可得到。 解答此种类型题目时不要一味套用连续自交的方法，要看清楚选育的是什么品种。若是选育双隐性个体，F1自交一次后即可得到能稳定遗传的符合要求的品种。若是选育显性品种，一般都会有连续自交不断纯化 的过程。,诱变育种 将生物随飞船带入太空，可进行多项科学研究。如植物种子经太空返回地面后种植，往往能得到新的变异特性。这种变异的来源主要是植物种子经太空中的 辐射后，其 发生变异。现一般把这种育种方式称为 。试举出这种育种方式的一个优点： 。,提高突变频率，加快育种进程,宇宙射线,基因,诱变育种,本
11、题以一项科学情境为试题，重点考查生物学中关于变异在实际中的应用问题。题中将种子带入太空经宇宙射线辐射后发生基因突变，这种育种方法称为诱变育种。,浙江培育出“原丰早”水稻，是以“科学6号”为基础，经过反复诱变选育出的新品种，既保持了原品种的特性，又提前45天成熟，且产量比成熟期相同的其他品种高10%以上。此事实说明( ) A.两个品种经过杂交迅速选育出更优良的品种 B.通过诱变育种可以定向培育出更优良的品种 C.诱变育种可以提高基因突变率，从中选育出优良的品种 D.诱变育种就是运用了染色体变异的原理进行的育种,C,诱变育种的原理是基因突变，基因突变是不定向的，可以提高突变频率，从中选育出优良的品
12、种。,几种育种方法的比较 (2009广东)为了快速培育抗某种除草剂的水稻，育种工作者综合应用了多种育种方法，过程如下。请回答问题。 (1)从对该种除草剂敏感的二倍体水稻植株上取花药离体培养，诱导成 幼苗。 (2)用射线照射上述幼苗，目的是 ；然后用该除草剂喷洒其幼叶，结果大部分叶片变黄，仅有个别幼叶的小片组织保持绿色，表明这部分组织具有 。,单倍体,诱发基因突 变,抗该除草剂的能力,(3)取该部分绿色组织再进行组织培养，诱导植株再生后，用秋水仙素处理幼苗，使染色体 ，获得纯合 ，移栽到大田后，在苗期喷洒该除草剂鉴定其抗性。 (4)对抗性的遗传基础做进一步研究，可以选用抗性植株与 杂交，如果 ，
13、表明抗性是隐性性状。F1自交，若F2的性状分离比为15(敏感)1(抗性)，初步推测 。,加 倍,二倍体,（纯和）敏感型植株,F1都是敏感型,该抗性植株中有两个基因发生了突变,本题考查了单倍体育种、诱变育种等知识，同时考查了多倍体育种的方法和遗传规律的应用。花药离体培养是单倍体育种的基本手段，射线激光有诱发突变的能力，而且体细胞突变必须经过无性繁殖才能保留该突变性状，所以需要经过组织培养，为了获得可育的植株，需用秋水仙素使染色体加倍，获得的是纯合子，通过与敏感型植株杂交，子一代表现出来的性状是显性，子二代出现性状分离，分离比是151，不符合分离定律，可以用自由组合定律来解释，只有两对基因都隐性时
14、才表现为抗性。所以初步推测该抗性植株中两个基因发生了突变。,下面五种不同的育种方法，请据图回答问题：,(1)图中AD方向所示的途径表示 育种方式，ABC的途径表示 育种方式。这两种育种方式相比较，后者优越性主要表现在 。 (2)B法常用的方法为 。 (3)E法所用的原理是 。 (4)C、F过程最常用的药剂是 。 (5)由GJ的过程中涉及的生物技术有 . 和 。,杂交,单倍体,能明显缩短育种年限,花药(花粉)离体培养,基因突变,秋水仙素,基因工程(基因拼接技术或DNA重组技术或转基因技术),植物组织培养技术,在高中阶段涉及的培育新品种的方法主要有：诱变育种、杂交、多倍体育种、单倍体育种、细胞工程育种、基因工程育种(转基因育种)、植物激素处理育种等。杂交育种通过对选择出的类型进行多代自交、淘汰，选择出不发生性状分离的品种；单倍体育种可直接从带有重组基因的杂合子产生的花粉进行花药离体培养，后经秋水仙素处理得到纯合子，从而可以明显缩短育种年限；E产生新的基因需要通过基因突变；GJ表示通过基因工程导入目的基因并经过植物组织培养获得人工种子。,
