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1、第第6 6章从杂交育种到基因工程章从杂交育种到基因工程第第1 1节杂交育种与诱变育种节杂交育种与诱变育种教师参考教师参考新课导入新课导入导入导入1:1:课件展示课件展示感动中国感动中国袁隆平及颁奖词袁隆平及颁奖词:“:“他是一位真正的耕耘他是一位真正的耕耘者。当他还是一个者。当他还是一个乡村教师的时候乡村教师的时候, ,已经具有颠覆世界权威的胆识已经具有颠覆世界权威的胆识; ;当他名满天下的时候当他名满天下的时候, ,却仍然只是专注于田畴却仍然只是专注于田畴; ;淡泊名利淡泊名利, ,一介农夫一介农夫, ,播撒智慧播撒智慧, ,收获富足。他收获富足。他毕生的梦想毕生的梦想, ,就是让所有的人远
2、离饥饿。喜看稻菽千重浪就是让所有的人远离饥饿。喜看稻菽千重浪, ,最是风流袁最是风流袁隆平隆平”。由他培育的杂交水稻及产量引出本课课题。由他培育的杂交水稻及产量引出本课课题。导入导入2:2:某农科所通过如图所示的育种过程培育成了高品质的某农科所通过如图所示的育种过程培育成了高品质的yyRRyyRR小麦。小麦。a a过程属于哪种育种方法过程属于哪种育种方法? ?其原理是什么其原理是什么? ?提示提示: :单倍体育种单倍体育种, ,其原理是染色体变异。其原理是染色体变异。若通过若通过b b过程连续自交能否获得过程连续自交能否获得yyRRyyRR个体个体? ?此育种方法是什么此育种方法是什么? ?引
3、出杂交引出杂交育种课题。育种课题。 自主学习自主学习 要点探究要点探究 自主学习自主学习学习目标学习目标: :1.1.简述杂交育种的概念简述杂交育种的概念, ,举例说明杂交育种方法的优点和不足。举例说明杂交育种方法的优点和不足。2.2.举例说出诱变育种在生产中的应用。举例说出诱变育种在生产中的应用。3.3.讨论遗传和变异规律在生产实践中的应用。讨论遗传和变异规律在生产实践中的应用。知识梳理知识梳理一、从选择育种到杂交育种一、从选择育种到杂交育种杂交育种杂交育种(1)(1)概念概念: :将两个或多个品种的将两个或多个品种的 通过交配集中在一起通过交配集中在一起, ,再经过再经过 , ,获得新品种
4、的方法。获得新品种的方法。(2)(2)原理原理: : 。优良性状优良性状选择和培育选择和培育基因重组基因重组高产、抗病高产、抗病 (4)(4)优点优点: :操作简便。将操作简便。将 集于一体。集于一体。多种优良性状多种优良性状(5)(5)判断判断(1)(1)杂合子品种的种子只能种一年杂合子品种的种子只能种一年, ,需要年年制种。需要年年制种。( ( ) )(2)(2)杂交育种可形成新的基因。杂交育种可形成新的基因。( ( ) )(3)(3)杂交育种所选择的杂交亲本必为纯合子。杂交育种所选择的杂交亲本必为纯合子。( ( ) )(4)(4)杂交育种必须进行人工异花传粉。杂交育种必须进行人工异花传粉
5、。( ( ) )(5)(5)杂交育种的方法只适用植物杂交育种的方法只适用植物, ,不适用于动物。不适用于动物。( ( ) )二、诱变育种二、诱变育种项目项目内容内容概概念念处理处理 因素因素( (如如X X射射线线、射射线线、 、 等等) )或或 因素因素( (如如亚亚硝酸、硫酸二乙硝酸、硫酸二乙酯酯等等) )原理原理 . .优点优点可以提高可以提高 , ,在在较较短短时间时间内内获获得更多的得更多的优优良良变变异异类类型型应用应用主要用于主要用于农农作物和微生物育种作物和微生物育种, ,如培育的如培育的“黑黑农农五号五号”大大豆和青霉素高豆和青霉素高产产菌株的菌株的选选育育物理物理紫外线紫外
6、线激光激光化学化学基因突变基因突变突变率突变率思考思考 诱变育种有哪些不足诱变育种有哪些不足? ?提示提示: :由于基因突变具有不定向性由于基因突变具有不定向性, ,且有利变异往往不多且有利变异往往不多, ,所以诱变育种具有所以诱变育种具有一定的盲目性一定的盲目性, ,而且突变个体难以集中多个优良性状而且突变个体难以集中多个优良性状, ,所以需要处理大量的所以需要处理大量的实验材料实验材料, ,工作量大。工作量大。问题引领问题引领: :1.1.杂交育种与单倍体育种二者有哪些区别和联系杂交育种与单倍体育种二者有哪些区别和联系? ?2.2.杂交育种有哪些应用杂交育种有哪些应用? ?具体过程是什么具
7、体过程是什么? ?要点探究要点探究杂交育种与单倍体育种的区别及应用杂交育种与单倍体育种的区别及应用要点一要点一教师参考教师参考图解图解: :2.2.单倍体育种和杂交育种的区别单倍体育种和杂交育种的区别项目项目单单倍体育种倍体育种杂杂交育种交育种育种原理育种原理染色体染色体变变异异基因重基因重组组育种周期育种周期较较短短较长较长操作技术操作技术技技术术复复杂杂操作操作简单简单3.3.杂交育种的应用杂交育种的应用(1)(1)培养双杂合子培养双杂合子: :利用子一代利用子一代( (图中图中) )的杂种优势如玉米等的杂种优势如玉米等, ,但种子只能种一但种子只能种一年。年。(2)(2)培养隐性纯合子培
8、养隐性纯合子: :子二代子二代( (图中图中) )性状符合要求的个体即可推广。性状符合要求的个体即可推广。(3)(3)培养具有显性性状的纯合子培养具有显性性状的纯合子: :要多次自交选出稳定遗传的个体要多次自交选出稳定遗传的个体( (图中图中) )。解析解析: :过程过程a a叫做杂交叫做杂交, ,产生的产生的F F1 1基因型为基因型为DdTt,DdTt,表现型为高秆抗锈表现型为高秆抗锈病。过程病。过程b b叫做自交叫做自交, ,目的是获取表现型为矮秆抗锈病的小麦品目的是获取表现型为矮秆抗锈病的小麦品种种(ddT(ddT),),因为此过程所得后代会发生性状分离因为此过程所得后代会发生性状分离
9、, ,所以要想得到所以要想得到稳定遗传的矮秆抗锈病植株必须经过过程稳定遗传的矮秆抗锈病植株必须经过过程c,c,即筛选和连续自交即筛选和连续自交, ,直至后代不发生性状分离。直至后代不发生性状分离。 答案答案: : (1) (1)杂交杂交自交杂交杂交自交(2)(2)筛选和连续自交筛选和连续自交, ,直至选出能够稳定遗传的矮秆抗锈病新品种直至选出能够稳定遗传的矮秆抗锈病新品种(3)DdTt(3)DdTt高秆抗锈病高秆抗锈病ddTTddTT方法透析方法透析 动、植物杂交育种的不同动、植物杂交育种的不同植物杂交育种获得纯合子植物杂交育种获得纯合子, ,可通过逐代自交获得可通过逐代自交获得, ,而动物杂
10、交育种获得纯而动物杂交育种获得纯合子不能通过逐代自交合子不能通过逐代自交, ,而通过测交的方法进行确认后而获得。而通过测交的方法进行确认后而获得。备选例题备选例题已知小麦的高秆对矮秆为显性、抗病对不抗病为显性已知小麦的高秆对矮秆为显性、抗病对不抗病为显性, ,分别由分别由D/dD/d和和T/tT/t控制控制, ,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方法来获得抗倒伏抗病( (矮秆抗病矮秆抗病) )的植株。下列叙述错误的是的植株。下列叙述错误的是( ( ) )A.A.图中图中表示的基因组成分别为表示的基
11、因组成分别为DtDt、DDTTDDTT、ddTTddTTB.B.图中图中F F2 2中从上到下含所列基因型的个体所占比例为中从上到下含所列基因型的个体所占比例为 39313931C.C.图中图中F F3 3内矮秆抗病的植株中内矮秆抗病的植株中, ,纯合子占纯合子占2/52/5D.D.图中图中代表的含义是连续多代自交代表的含义是连续多代自交C C解析解析: :图中图中分别代表的是分别代表的是dTdT、Dt,Dt,而而代表的是经过秋水仙代表的是经过秋水仙素处理而得到的纯合子素处理而得到的纯合子, ,即即DDTTDDTT、ddTTddTT、ddtt;ddtt;杂交育种杂交育种F F1 1自交后代自交
12、后代的性状分离比为高秆抗病的性状分离比为高秆抗病高秆不抗病高秆不抗病矮秆抗病矮秆抗病矮秆不抗病矮秆不抗病=9331;F=9331;F2 2矮秆抗病植株中矮秆抗病植株中ddTTddTT占占1/3,ddTt1/3,ddTt占占2/3,2/3,所以自交后所以自交后代中矮秆抗病的植株为代中矮秆抗病的植株为1/3+2/33/4=5/6,1/3+2/33/4=5/6,其中纯合子为其中纯合子为1/3+2/31/4=1/2,1/3+2/31/4=1/2,所占比例为所占比例为3/5;3/5;图中图中代表的含义是连续多代代表的含义是连续多代自交自交, ,目的是提高纯合子的比例目的是提高纯合子的比例, ,选出所需的
13、纯种植株。选出所需的纯种植株。【题组演练题组演练】1.(20151.(2015广东增城新塘中学期中广东增城新塘中学期中) )下列有关杂交育种的叙述中下列有关杂交育种的叙述中, ,正确的是正确的是( ( ) )A.A.可以得到新的优良品种可以得到新的优良品种B.B.需要用需要用X X射线处理生物射线处理生物C.C.能明显缩短育种年限能明显缩短育种年限D.D.其遗传学原理是染色体变异其遗传学原理是染色体变异解析解析: :杂交育种是将两个或多个品种的优良性状通过杂交集中在一起杂交育种是将两个或多个品种的优良性状通过杂交集中在一起, ,再通过选择和培育再通过选择和培育, ,获得新品种的方法获得新品种的
14、方法,A,A项正确项正确; ;诱变育种需要用诱变育种需要用X X射射线处理线处理,B,B项错误项错误; ;能明显缩短育种年限的是单倍体育种能明显缩短育种年限的是单倍体育种,C,C项错误项错误; ;杂杂交育种的遗传学原理是基因重组交育种的遗传学原理是基因重组,D,D项错误。项错误。A A 2.(20152.(2015福建泉州一中期中福建泉州一中期中) )如图所示为农业上关于两对相对性状的两种不同如图所示为农业上关于两对相对性状的两种不同育种方法的过程。据图回答育种方法的过程。据图回答: :(1)(1)图中由图中由 所示的育种方法是所示的育种方法是 育种育种, ,其显著的优点是其显著的优点是, ,
15、该育种方法中基因重组发生在该育种方法中基因重组发生在的过程的过程中。中。(2)(2)从从F F1 1到到F F4 4连续多代自交的目的是提高连续多代自交的目的是提高的含量的含量; ;从从F F2 2开始逐代进行人开始逐代进行人工选择是为了淘汰工选择是为了淘汰。这种选择必须从。这种选择必须从F F2 2开始而不能从开始而不能从F F1 1开始的原因是从开始的原因是从F F2 2才开始发生才开始发生现象。现象。解析解析: : (1) (1)图中图中 所示的育种方法经过了花药离体培养所示的育种方法经过了花药离体培养, ,然后经过染然后经过染色体数目加倍形成纯合的二倍体色体数目加倍形成纯合的二倍体,
16、,说明是单倍体育种。单倍体育种说明是单倍体育种。单倍体育种的最大优点是能明显缩短育种年限。该育种方法中的基因重组发生的最大优点是能明显缩短育种年限。该育种方法中的基因重组发生在在F F1 1减数分裂形成配子减数分裂形成配子( (花粉粒花粉粒) )的过程中。的过程中。(2)(2)连续自交是为了提高纯合子的含量。从连续自交是为了提高纯合子的含量。从F F2 2开始逐代进行人工选开始逐代进行人工选择是为了淘汰表现型不符合育种目标的个体择是为了淘汰表现型不符合育种目标的个体, ,而留下符合育种目标而留下符合育种目标的个体。这种选择必须从的个体。这种选择必须从F F2 2开始而不能从开始而不能从F F1
17、 1开始的原因是从开始的原因是从F F2 2才开才开始发生性状分离始发生性状分离, ,在在F F1 1中只有中只有1 1种表现型种表现型, ,只有从只有从F F2 2中才能选择出所中才能选择出所需要的植株。需要的植株。答案答案: : (1) (1)单倍体明显缩短育种年限单倍体明显缩短育种年限F F1 1减数分裂形成花粉粒减数分裂形成花粉粒(2)(2)纯合子表现型不符合育种目标的个体性状分离纯合子表现型不符合育种目标的个体性状分离问题引领问题引领: :1.1.显隐性突变在育种中有怎样的应用显隐性突变在育种中有怎样的应用? ?2.2.诱变育种与杂交育种有何不同诱变育种与杂交育种有何不同? ?诱变育
18、种与杂交育种诱变育种与杂交育种要点二要点二教师参考教师参考2.2.诱变育种与杂交育种的比较诱变育种与杂交育种的比较项目项目杂交育种杂交育种诱变育种诱变育种原理原理基因重基因重组组基因突基因突变变方法方法杂杂交交自交自交筛选筛选自交自交辐辐射射诱变诱变、激光、激光诱变诱变、化学、化学药剂药剂诱变诱变优点优点使不同个体的使不同个体的优优良良性状集中于同一个性状集中于同一个体上体上可以提高可以提高变变异的异的频频率率, ,大幅度改大幅度改良某些性状良某些性状, ,加速育种加速育种进进程程局限性局限性育种年限育种年限较长较长有利有利变变异的个体不多异的个体不多, ,需需处处理大理大量量实验实验材料材料
19、【典例【典例2 2】 要用基因型为要用基因型为AaBBAaBB的植物培育出以下基因型的品种的植物培育出以下基因型的品种:AaBb,AaBBC,AAaaBBBB,aB:AaBb,AaBBC,AAaaBBBB,aB。则对应的育种方法依次是。则对应的育种方法依次是( () )A.A.诱变育种、转基因技术、细胞融合、花药离体培养诱变育种、转基因技术、细胞融合、花药离体培养B.B.杂交育种、花药离体培养、转基因技术、多倍体育种杂交育种、花药离体培养、转基因技术、多倍体育种C.C.花药离体培养、诱变育种、多倍体育种、转基因技术花药离体培养、诱变育种、多倍体育种、转基因技术D.D.多倍体育种、花药离体培养、
20、诱变育种、转基因技术多倍体育种、花药离体培养、诱变育种、转基因技术解析解析: :用基因型为用基因型为AaBBAaBB的植物培育出的植物培育出AaBbAaBb品种品种, ,可利用物理或化学方可利用物理或化学方法处理材料法处理材料, ,通过基因突变获得通过基因突变获得; ;要获得要获得AaBBCAaBBC的品种的品种, ,由于本物种没由于本物种没有有C C基因基因, ,所以必须通过转基因技术所以必须通过转基因技术; ;要获得要获得AAaaBBBBAAaaBBBB的品种的品种, ,可通过可通过细胞融合细胞融合; ;要获得要获得aBaB的品种的品种, ,可利用花药离体培养。可利用花药离体培养。答案答案
21、: :A A方法透析方法透析 育种方法的选择育种方法的选择备选例题备选例题C C解析解析: : “太空营养米太空营养米”是通过诱变育种获得的是通过诱变育种获得的, ,原理为基因突变。原理为基因突变。A A为为杂交育种杂交育种, ,原理为基因重组原理为基因重组;B;B原理为生长素促进子房发育为果实原理为生长素促进子房发育为果实;C;C为为诱变育种诱变育种, ,原理为基因突变原理为基因突变;D;D为多倍体育种为多倍体育种, ,原理为染色体变异。原理为染色体变异。(2015(2015河北邯郸馆陶一中调研河北邯郸馆陶一中调研) )据据河南日报河南日报报道报道, ,“太空营养米太空营养米”是搭是搭载卫星
22、上过太空的优质变异大米载卫星上过太空的优质变异大米, ,分析下列哪项与分析下列哪项与“太空营养米太空营养米”品种培品种培育所依据的原理相似育所依据的原理相似( ( ) )A.A.人工栽培选育出矮秆抗锈病的小麦品种人工栽培选育出矮秆抗锈病的小麦品种B.B.用一定浓度的生长素处理番茄雌蕊柱头获得无子番茄用一定浓度的生长素处理番茄雌蕊柱头获得无子番茄C.C.用用X X射线照射青霉菌使青霉菌的青霉素产量提高射线照射青霉菌使青霉菌的青霉素产量提高D.D.用一定浓度的秋水仙素处理用一定浓度的秋水仙素处理, ,获得八倍体小黑麦获得八倍体小黑麦D D解析解析: :航天育种是在宇宙辐射、微重力及弱地磁场等因素的
23、诱导航天育种是在宇宙辐射、微重力及弱地磁场等因素的诱导下发生基因突变下发生基因突变, ,可缩短育种周期、快速培育农作物优良新品种可缩短育种周期、快速培育农作物优良新品种;D;D项由于突变是不定向的项由于突变是不定向的, ,不一定能产生高产、优质、高效的新不一定能产生高产、优质、高效的新品种。品种。【题组演练题组演练】1.1.下列有关航天育种的说法错误的是下列有关航天育种的说法错误的是( ( ) )A.A.航天育种可缩短育种周期航天育种可缩短育种周期B.B.种子在宇宙辐射、微重力及弱地磁场等因素的诱导下发生基因突变种子在宇宙辐射、微重力及弱地磁场等因素的诱导下发生基因突变C.C.航天育种技术作为
24、航天技术与农业育种技术相结合的一项创新性研究成果航天育种技术作为航天技术与农业育种技术相结合的一项创新性研究成果, ,是快速培育农作物优良新品种的重要途径之一是快速培育农作物优良新品种的重要途径之一D.“D.“太空种子太空种子”都能培育出高产、优质、高效的新品种都能培育出高产、优质、高效的新品种2.(20152.(2015山东德州期末山东德州期末) )育种工作者运用多种育种方法育种工作者运用多种育种方法, ,培育茄子优良品种培育茄子优良品种, ,请请回答下列问题。回答下列问题。(1)(1)太空搭载萌发的种子以获得基因突变的茄子太空搭载萌发的种子以获得基因突变的茄子, ,这种育种方式称为这种育种
25、方式称为。多次太空搭载是为了提高多次太空搭载是为了提高。某一性状出现多种变异类型。某一性状出现多种变异类型, ,说明变异说明变异具有具有的特点。的特点。(2)(2)茄子晚开花茄子晚开花(A)(A)对早开花对早开花(a)(a)为显性为显性, ,抗青枯病抗青枯病(B)(B)对易感青枯病对易感青枯病(b)(b)为显性为显性, ,两对基因自由组合。以下是快速培育二倍体早开花、抗青枯病茄子品种的主两对基因自由组合。以下是快速培育二倍体早开花、抗青枯病茄子品种的主要步骤要步骤:第一步第一步: :种植二倍体早开花、易感青枯病茄子种植二倍体早开花、易感青枯病茄子(aabb)(aabb)与二倍体晚开与二倍体晚开
26、花、抗青枯病茄子花、抗青枯病茄子(AABB),(AABB),异花传粉获得基因型为异花传粉获得基因型为AaBbAaBb的种子。的种子。第二步第二步: :播播种种F F1 1种子得到种子得到F F1 1植株植株, ,再用再用 的方法获得单倍体。的方法获得单倍体。第三步第三步: :用用处理获得的单倍体幼苗处理获得的单倍体幼苗, ,得到纯合体得到纯合体, ,选出早开花、选出早开花、抗青枯病的植株。抗青枯病的植株。(3)(3)上述育种过程与杂交育种相比上述育种过程与杂交育种相比, ,优点是优点是。解析解析: : (1)(1)太空育种主要是利用太空中的射线等诱发基因突变的诱太空育种主要是利用太空中的射线等
27、诱发基因突变的诱变育种。因为基因突变具有低频性变育种。因为基因突变具有低频性, ,所以多次太空搭载以便提高突所以多次太空搭载以便提高突变率。某一性状出现多种变异类型变率。某一性状出现多种变异类型, ,说明变异具有不定向性。说明变异具有不定向性。(2)(2)要获得单倍体需要利用花药离体培养。要得到可育的纯合体要获得单倍体需要利用花药离体培养。要得到可育的纯合体, ,可可用秋水仙素或低温对单倍体进行染色体数目加倍处理。用秋水仙素或低温对单倍体进行染色体数目加倍处理。(3)(3)单倍体育种的优点是能明显缩短育种年限。单倍体育种的优点是能明显缩短育种年限。答案答案: : (1) (1)诱变育种突变率不定向性诱变育种突变率不定向性(2)(2)花药离体培养花药离体培养秋水仙素秋水仙素( (或低温或低温) )(3)(3)明显缩短育种年限明显缩短育种年限
