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1、第6章 从杂交育种到基因工程 第1节 杂交育种与诱变育种,一、杂交育种 1.原始育种,选择育种,生物的变异,周期长,2.杂交育种： (1)概念：,交配,选择和培育,(2)过程： 以高产、抗病小麦的选育为例：,F1表现型为_的杂合子。 由F1到F2的交配方式为_。 上述过程的原理为：_。,高产、抗病,自交,基因重组,(3),二、诱变育种 1.概念,X射线、紫外线,亚硝酸,基因突变,2.优点 3.应用,突变率,较短时间,农作物,青霉素高产菌株,【思考辨析】 1.判断正误： (1)选择育种出现的新性状的种类较少，周期很长，不能满足 现代生产的需要。( ) (2)杂交育种不会产生新品种，因为此过程中没
2、有新基因产 生。( ) 【分析】杂交育种不会产生新基因，但通过基因重组会产生新 品种。,(3)杂交育种的方法只适用于植物，不适用于动物。( ) 【分析】杂交育种不仅能适用于植物，提高产量和质量；而且 也用于家畜、家禽的育种。 (4)诱变育种的原理是基因突变，不适用于细菌等原核生物。 ( ) 【分析】细菌等原核生物也含有基因，在一定条件下会发生基 因突变，所以诱变育种也适用于原核生物。,2.问题思考： (1)培育细菌新品种时，为什么不能用杂交育种的方法？ 提示：细菌是原核生物，不能进行有性生殖。 (2)从基因突变的特点出发，诱变育种有哪些缺点？ 提示：由于基因突变具有不定向性，有利变异往往不多，
3、所以诱变育种具有一定的盲目性；突变个体难以集中多个优良性状，所以需要处理大量的实验材料，工作量大。,一、杂交育种的应用及与单倍体育种的区别,1.单倍体育种：图中为单倍体育种的过程，其中分别为配子和单倍体植株，、分别为花药离体培养和秋水仙素处理。 2.杂交育种： (1)培养双杂合子时，利用子一代(图中)的杂种优势如玉米等，但种子只能种一年。 (2)培养隐性纯合子时，子二代(图中)性状符合要求的个体即可推广。 (3)培养具有显性性状的纯合子时，要多次自交选出稳定遗传的个体(图中)。,3.杂交育种的技术要求： (1)材料的选择，要求所选育种材料分别具有所期望的个体性状，所选的原始材料一般是纯合子。
4、(2)杂交一次得F1，F1是杂合子，不管性状是否符合要求，一般情况下，都不能直接用于扩大生产。 (3)让F1自交得F2，性状的重新组合一般是在F2中出现，选出在性状上符合要求的品种，这些品种的基因型有纯合子也有杂合子。,4.单倍体育种和杂交育种的区别：,【警示钟】 有关杂交育种的三点提醒 (1)杂交育种只适用于进行有性生殖的生物。 (2)杂交育种并非都需要逐代连续自交，如培育隐性纯合子或杂合子。 (3)杂交育种操作简捷，但一般所需时间较长。,【学而后思】 (1)杂交育种的方法比单倍体育种方法所用的时间一定长吗？举例说明。 提示：不一定。当利用AAbbaaBB培育aabb个体时，两者所需时间是一
5、样的。 (2)花药离体培养与单倍体育种是一回事吗？为什么？ 提示：不是。单倍体育种包括两个阶段：花药离体培养成单倍体植株、用秋水仙素处理单倍体幼苗形成纯合子，故花药离体培养只是单倍体育种的一部分。,命题角度 1 考查杂交育种方法的应用 【典例训练1】从事玉米研究的遗传学家有3个纯种品系，其基因型分别是甲：aaBBCC，乙：AAbbCC，丙：AABBcc。假定三对基因是独立分配的，玉米可以自交和杂交，由基因a、b、c所决定的性状会提高玉米的市场价值。请回答下列问题：,(1)获得aabbcc个体的杂交方案有多种，请写出其中简便有效的杂交方案。(如果用遗传图解表示，要有简要说明) (2)此杂交育种方
6、案中，aabbcc表现型个体出现时的概率是 。,【解题关键】题干中提供的三个亲本均含有一个纯合的隐性基因，另外题干中提示可以利用自交和杂交的方案进行育种。,【解析】根据题干信息可知，最简便有效的方法是杂交育种，用两个不同的亲本甲、丙进行杂交，所得的后代基因型为AaBBCc，第二年再用亲本乙与之杂交，得到的后代基因型为AABbCC、AABbCc、AaBbCC、AaBbCc四种，且比例为1111，且只有占1/4的AaBbCc自交后代才能产生aabbcc，故此育种方案中，aabbcc表现型个体出现时概率为1/41/41/41/4=1/256。,答案：(1) (2)1/256,命题角度 2 考查单倍体
7、育种和杂交育种过程 【典例训练2】(2013泰州高一检测)已知小麦的高秆对矮秆为显性、抗病对不抗病为显性，分别由D/d和T/t控制，这两对等位基因符合基因的自由组合定律。现利用下图两种育种方法来获得抗倒伏抗病(矮秆抗病)的植株。下列叙述错误的是 ( ),A.图中表示的基因组成分别为Dt、DDTT、ddTT B.图中F2中从上到下含所列基因型的个体所占比例为3931 C.图中F3内矮秆抗病的植株中，纯合子占2/5 D.图中代表的含义是连续多代自交,【解题关键】解答本题需注意两点： (1)明确杂交育种和单倍体育种的含义。 (2)分析F2、F3的表现型及其比例。,【解析】选C。图中分别代表的是dT、
8、Dt，而代表的是经过秋水仙素处理而得到的纯合子；杂交育种F1自交后代的性状分离比为高秆抗病高秆不抗病矮秆抗病矮秆不抗病=9331；F2矮秆抗病植株中ddTT占1/3，ddTt占2/3，所以自交后代中矮秆抗病的植株为1/3+2/33/4=5/6，其中纯合子为1/3+2/31/4=3/6，所占比例为3/5；图中代表的含义是连续多代自交，目的是提高纯合子的比例，选出所需的纯种植株。,【互动探究】 (1)图中的基因型分别是dT、Dt，它们代表配子还是植株？ 提示：单倍体植株。 (2)F3自交后代符合要求的植株所占比例是多少？ 提示：1/2。F3中1/3ddTT和2/3ddTt分别自交，后代中ddTT所
9、占比例为1/3+2/31/4=1/2。,【变式备选1】两个亲本的基因型分别为AAbb和aaBB，这两对基因按自由组合定律遗传，要培育出基因型为aabb的新品种，最简捷的方法是( ) A.单倍体育种 B.杂交育种 C.诱变育种 D.多倍体育种 【解析】选B。诱变育种产生的变异不定向；单倍体育种、多倍体育种都不能产生重组基因，对技术的要求也较高，且单倍体育种之前先要杂交育种形成AaBb的新品种。所以，最简捷的方法是杂交育种。,二、诱变育种 1.显性突变和隐性突变在育种中的应用： (1)显性突变。 (2)隐性突变。,2.诱变育种与杂交育种的比较：,【警示钟】 诱变育种应用更广泛 (1)获取同时具有两
10、种以上优良性状的植株不仅可以用杂交育种的方法，也可以用诱变育种的方法。 (2)诱变育种不仅仅适用于有性生殖的生物，而是适用于所有的生物。,【学而后思】 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的间期，萌发的种子中细胞分裂旺盛。,【典例训练3】水稻的抗病(R)对感病(r)为显性，有芒(B)对无芒(b)为显性。现有抗病有芒和感病无芒两个纯种，要想获得抗病无芒的纯合新品种，育种专家提出了两种育种方案。如图所示，请回答下列问题：,(1)图中(一)、(二)所示过程在遗传学上分别叫_ 和 。 (2)图中表示的两种常见的育种方法是 育
11、种和 育种，其中哪种育种方法较为理想？ ，其优越性是 。 (3)图中(四)处理的方法是 ， 目的是 。 (4)图中(二)产生的抗病无芒的个体比例是 ，R_bb中能够稳定遗传的个体占 。,【解题关键】根据F1的基因型推导出各种育种方法，然后根据从F1到最后的植株推导各种方法所采取的措施。,【解析】(1)(2)方案甲是用两个纯合的亲本进行杂交，获得杂种子一代，通过对杂种后代的不断优选自交，获得所需的能够稳定遗传的个体，属于杂交育种；而方案乙只利用了其中的一个亲本，经过(四)获得新个体(R_bb)，由于基因R是亲本中所没有的，因此只能来自基因突变，由于基因突变具有不定向性，多数是不利的变异，进而影响
12、育种效率。而杂交育种目的性更强一些。,(3)诱导基因突变的方法可以用物理或化学的方法进行处理，诱变育种的特点是能够提高突变率，增加所需性状出现的概率。 (4)通过RrBb自交，所得后代中性状符合要求的占3/16，其中R_bb中能够稳定遗传的个体占1/3。,答案：(1)杂交 自交 (2)杂交 诱变 杂交育种 目的性强，能够将多个品种的优良性状集中在一起 (3)用物理或化学方法诱发基因突变 提高突变率，获得所需要的变异个体 (4)3/16 1/3,【变式备选2】育种专家采用诱变育种的方法改良某些农作物的原有性状，其原因是诱变育种( ) A.提高了后代的出苗率 B.提高了后代的遗传稳定性 C.产生的
13、突变大多是有利的 D.能提高突变率以供育种选择,【解析】选D。诱变育种是利用了基因突变的原理，由于基因突变多是有害的，而且是不定向的，使用物理或化学方法诱发基因突变增加了突变的频率以供育种选择。,课题：遗传学中育种基本方法应用类题目 【案例】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。请回答下列问题： (1)从对该种除草剂敏感的二倍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 。,(3)取该部分绿色组织再进行组织培养，诱导植株再生后，
14、用秋水仙素处理幼苗，使染色体数目 ，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(纯合)敏感型植株杂交，如果 ，表明抗性是隐性性状。,【审题抓准信息快速推断】,【答题规范答案警示失误】 (1)单倍体 (2)诱发基因突变 抗该除草剂的能力 (3)加倍 二倍体 错答：四倍体。 错因：审题不细心，将“再进行组织培养”对象认为是“二倍体”细胞。 (4)F1都是敏感型植株,1.(基础理论辨析题)下列有关叙述属于杂交育种的是( )，属于诱变育种的是( ) A.利用基因重组的方法培育出家畜新品种 B.提高突变率、加快育种进程 C.育种过程中
15、要浪费大量的材料 D.利用物理或化学方法诱导生物变异选出新品种 E.可以用于青霉素高产菌株的选育 F.育种周期相对较长，但操作较为简单,【解析】选A、F；B、C、D、E。杂交育种培育新品种的方法所用的遗传学原理是基因重组，操作简单，但育种周期相对较长；诱变育种的原理是基因突变，可以产生新性状，所以能培育出青霉素高产菌株，能够加速育种进程，由于基因突变具有不定向性，所以会浪费大量的材料。,2.(2013佛山高一检测)诱变育种可以改良某种性状，这是因为( ) 后代性状较快稳定 提高突变率，增加变异类型 控制某些性状的基因突变成其等位基因 有利突变体数目多 A. B. C. D. 【解析】选B。诱变育种的原理是基因突变，经人工诱变后会提高突变率，增加变异类型；基因突变后会产生原基因的等位基因。,3.甲地区的油菜，子大抗性差；乙地区的油菜，子小抗性强。要提高两地的油菜品种质量，通常采用的繁殖技术是( ) A.杂交育种 B.诱变育种 C.多倍体育种 D.单倍体育种 【解析】选A。由于甲、乙两地的油菜分别具有不同的优良性状，所以要通过杂交育种将位于不同亲本上的优良性状集中到同一个体上。,4.诱变育种有很多突出优点，也存在一些缺点。下列分析正确的是( ) 结
