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1、第二节 生物变异在生产上的应用 目标导航1. 结合培育番茄新品种的实例，概述杂交育种的概念和基本过程。2.结合基因突变的原理，阐明人工诱变育种的概念和过程。3.比较杂交育种和诱变育种。4. 结合烟草新品种的选育过程，说明单倍体育种的过程及特点。5.结合三倍体无籽西瓜的培育过程，说明多倍体育种的过程及特点。6.通过转基因技术的过程介绍，说明转基因技术的过程及应用。一、杂交育种1原理：基因重组。2含义：有目的地将两个或多个品种的优良性状组合在一起，培育出更优良的新品种。3方法：杂交选择纯合化。二、诱变育种含义利用物理、化学因素诱导生物发生变异，并从变异后代中选育新品种的过程原理基因突变与染色体畸变
2、人工诱变方法辐射诱变和化学诱变续表特点可提高突变频率能在较短时间内有效地改良生物品种的某些性状改良作物品质，增强抗逆性应用用于作物、微生物和动物育种，其中在微生物育种方面成效极为明显三、单倍体育种1单倍体特点植株小而弱，且高度不育。2单倍体应用选育新品种的原材料。3单倍体育种(1)含义：利用单倍体作为中间环节产生具有优良性状的可育纯合子的育种方法。(2)原理：染色体数目变异。(3)特点：缩短育种年限、排除显隐性干扰。(4)方法：获取杂种F1取F1的花药离体培养,单倍体幼苗秋水仙素处理,染色体数目加倍的纯合植株选择,优良品种。四、多倍体育种1多倍体特点细胞大，细胞内有机物含量高、抗逆性强。2人工
3、诱变多倍体(1)方法：目前效果较好的方法是用秋水仙素处理萌发的种子、幼苗等。(2)机理：秋水仙素能抑制细胞分裂时纺锤体的形成，因此染色体虽已复制，但不能分离，最终导致染色体数目加倍。五、转基因技术1含义2过程获取目的基因将其导入受体细胞内并使其整合到受体的染色体上让其在受体内表达且该性状还能稳定地遗传给后代。3特点4应用(1)利用植物转基因技术培育农作物新品种。(2)利用动物基因技术培育动物新品种，并能利用转基因动物作为生物反应器生产医用蛋白和多肽。(3)用于治理环境污染。5潜在威胁判断正误：(1)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。()(2)诱变育种可提高变
4、异频率，能够产生多种多样的新类型，为育种创造丰富的原材料。()(3)由于基因突变的不定向性和低频性，基因突变产生的有利个体往往不多。()(4)诱变育种可产生新基因从而定向改造生物性状。()(5)单倍体植株虽然高度不育，但在育种中有重要作用。()(6)转基因育种的原理是基因突变。()(7)在育种过程中单倍体肯定可育，其优点是稳定遗传，后代不发生性状分离。()(8)单倍体育种跟植物组织培养一样属于无性生殖。()(9)单倍体育种比杂交育种时间短，能大大提高育种效率。()(10)三倍体西瓜在减数分裂时，不能形成正常可育配子。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)一、杂交
5、育种的过程及应用1杂交育种的过程图解：2分析(1)材料的选择：要求所选育种材料分别具有我们所期望的个别性状，所选的原始材料，是人们在生产中多年栽培过的能稳定遗传的品种，一般是纯合子。(2)杂交一次，得到的F1是杂合子，不管在性状上是否符合要求，一般都不能直接用于扩大栽培。(3)让F1自交，得到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)把初步选出的品种进行隔离自交，根据F3是否出现性状分离，可以确定被隔离的亲本是否为纯合子。如果是纯合子，F3不出现性状分离，同时，F3的基因型与亲本相同。或者将具有优良性状的F2连续自交，选择能
6、稳定遗传的优良品种。3几种常见的杂交育种类型(以两对相对性状为例)(1)培育杂合子品种：选取双亲杂交,子一代，需年年制种。(2)培育隐性纯合子品种：选取双亲杂交,子一代自交,子二代选出符合要求的类型就可以推广。(3)培育显性纯合子(或一显一隐杂合子)品种：选取双亲杂交,子一代自交,子二代选出符合要求的个体连续自交,选出稳定遗传的个体推广。4动、植物杂交育种的区别(1)方法：植物杂交育种中纯合子的获得不能通过测交，只能通过逐代自交的方法获得；而动物杂交育种中纯合子的获得一般不通过逐代自交，而通过测交的方法进行确认后而获得。(2)实例：现有基因型为BBEE和bbee的两种植物或动物，欲培育基因型为
7、BBee的植物或动物品种，育种过程用遗传图解表示如下：(1)杂交育种的原理是什么？能产生新性状吗？答案基因重组。杂交育种只能是原有基因的重新组合，产生新基因型的子代，但不能产生新基因，因而杂交育种也只能出现新的性状组合，不会出现新性状。(2)培育细菌新品种时，能否用杂交育种的方法？答案杂交育种只适用于进行有性生殖的生物，如植物和动物。细菌是原核生物，不能进行有性生殖。1有两种纯种的小麦，一为高秆(D)抗锈病(T)，另一为矮秆(d)易感锈病(t)，这两对性状独立遗传，现要培育矮秆抗锈病新品种，方法如下：高秆抗锈病矮秆易感锈病a,F1b,F2c,稳定遗传的矮秆抗锈病新品种(1)这种育种方法叫_育种
8、。过程a叫_，过程b叫_。(2)过程c的处理方法是_。(3)F1的基因型是_，表现型是_，矮秆抗锈病新品种的基因型为_。问题导析(1)矮秆抗锈病新品种是高秆(D)抗锈病小麦和矮秆(d)易感锈病小麦两个品种的优良性状结合，此培育方法叫杂交育种。(2)过程a叫杂交，产生的F1的基因型为DdTt，表现型为高秆抗锈病。过程b是自交，目的是获得表现型为矮秆抗锈病的小麦品种，其基因通式为：ddT_，其中只有基因型为ddTT的个体能够稳定遗传，若要得到该纯系则需经过c连续自交，直到后代无性状分离为止。答案(1)杂交杂交自交(2)连续种植和观察，直至选出能稳定遗传的矮秆抗锈病新品种(3)DdTt高秆抗锈病dd
9、TT一题多变(1)选育出的纯合子新品种，在F2所有的后代中的概率是多少？那么它在F2的矮秆抗锈病后代中的概率又是多少？选种应该从哪一代开始？答案1/161/9F2。(2)上述杂交育种过程至少需要几年的时间(假设每年只繁殖一代)?答案4年。(3)若上述过程改为单倍体育种的过程，则后代中ddTT占所有后代的比例是多少？单倍体育种获得新品种至少需要几年(假设每年只繁殖一代)？为什么？答案1/4。2年。第一年：种植亲代，杂交，收获F1种子；第二年：种植杂交种子，长成植株开花后，取其花粉粒(精子的基因型有四种，为DT、Dt、dT、dt)进行植物组织培养，得到单倍体植株(基因型也是四种，为DT、Dt、dT
10、、dt)。在单倍体植株的幼苗期，用秋水仙素进行染色体加倍，得到纯合的二倍体植株(基因型分别为DDTT、DDtt、ddTT、ddtt)。选取表现型合乎要求的植株所结种子即可。二、显性突变和隐性突变在育种中的应用1(1)如果发生显性突变，在二倍体生物中通常第一代便会表现出来，但并不都是纯合子。特别是在异花受粉的植物中，还必须经过两次自交到第三代才能得到稳定遗传的纯合突变类型。如图所示：(2)如果发生的是隐性突变，在自花受粉植物中只需要通过自交繁殖，到第二代便会有纯合的隐性突变体分离出来，虽然数目较少，但是一经出现便可选择应用。如图所示：2杂交育种和诱变育种的比较项目杂交育种诱变育种原理基因重组基因
11、突变方法杂交自交筛选自交辐射诱变、激光诱变、化学药剂诱变优点使不同个体的优良性状集中于同一个个体上可以提高变异的频率，大幅度改良某些性状，加速育种进程局限性育种年限较长有利变异的个体不多，需大量处理实验材料(1)出现变异的个体，表现出新性状，试分析出现新性状的本质原因是什么。答案诱变育种能产生新基因，从而产生新性状。(2)科学家为什么要将生物送入太空？答案在太空的诱变因素作用下，可以提高基因的突变率和染色体的畸变率，产生大量的变异类型，从而为生物育种提供大量的原材料。2如下图所示，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1代获得低酚(棉酚含量)新性状。已知棉花的
12、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)两种新性状中，棕色是_性状，低酚是_性状。(2)诱变当代中，棕色、高酚的棉花植株的基因型是_，白色、高酚的棉花植株的基因型是_。(3)棕色棉抗虫能力强，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1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。请你利用该纯合体作为一个亲本，再从诱变1代中选择另一亲本，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)。问题导析(1)基因突变一般只是等位基因的一个基因发生突
13、变，分为显性突变和隐性突变二种情况，即：诱变当代获得棕色新性状棕色为显性性状且诱变当代基因型为AaBB 。诱变1代获得低酚新性状低酚为隐性性状且诱变当代基因型为aaBb。(2)要培育纯合棕色低酚植株其基因型为AAbb，需用基因型为AABB的植株与诱变1代的白色低酚aabb植株进行杂交，若要尽快选育则用单倍体育种方法，其可明显缩短育种年限。答案(1)显性隐性(2)AaBBaaBb(3)不发生性状分离(或全为棕色棉，或没有出现白色)遗传图解：一题多变(1)用60Co的射线辐射植物种子的目的是_。(2)用60Co的射线辐射原本开红花的植物种子，诱导产生了开白花、蓝花的植株等，说明基因突变具有_性。5
14、0株突变植株中，47株逐渐死亡，说明基因突变具有_的特性。(3)育种时用60Co的射线辐射正在萌发的种子，而不用60Co的射线辐射休眠的种子的原因是_。萌发种子的所有突变_(填“能”或“不能”)全部遗传给子代。(4)假如在用60Co的射线辐射正在萌发的种子的过程中，同时也诱导控制细胞色素C合成的基因发生了如白花、蓝花基因的突变形式，其中对植物影响较大的突变形式是如_的突变。假如诱变产生的蓝花植株自交，其后代中又出现了红花植株，这说明蓝花突变是_突变。答案(1)提高变异频率(2)不定向一般有害(3)萌发的种子中细胞分裂旺盛，DNA复制旺盛，易发生基因突变不能(4)蓝花基因显性三、单倍体育种与多倍体育种1单倍体育种与多倍体育种比较单倍体育种多倍体育种原理染色体数目以染色体组形式成倍减少，然后再加倍从而获得纯种染色体数目以染色体组形式成倍增加方法花药离体培
