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1、生物必修必修 人教版人教版新课标导学新课标导学新课标导学新课标导学第六章从杂交育种到基因工程从杂交育种到基因工程第第1节杂交育种与诱变育种节杂交育种与诱变育种学学 习习 目目 标标课课 程程 标标 准准1.说出出杂交育种的概念、原理、交育种的概念、原理、优点和点和不足。不足。2举例例说明明杂交育种的技交育种的技术流程。流程。(重重点点)3说出出诱变育种的概念、原理、育种的概念、原理、优点点和不足。和不足。1.简述述杂交育种的概念，交育种的概念，举例例说明明杂交育种方法的交育种方法的优点和不足；点和不足；2举例例说出出诱变育种在生育种在生产中的中的应用；用；3讨论遗传和和变异异规律在生律在生产实
2、践中的践中的应用用1 1自自主主学学习习2 2新新知知解解读读3 3指指点点迷迷津津4 4核核心心素素养养5 5问问题题释释疑疑6 6知知识识构构建建7 7训训练练巩巩固固8 8课课 时时 作作 业业自自 主主 学学 习习一、选择育种和杂交育种1选择育种：(1)过程：挑选_的个体传种长期_获得优良品种。(2)缺点：育种周期_，可选择的范围_。2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：_。品质好品质好 选择、汰劣留良选择、汰劣留良 长长有限有限 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 (3)过程(以高产抗病小麦品种的
3、选育为例)：亲代 高产、不抗病低产、抗病 杂种第一代 高产、抗病(均为显性性状) 第二代 选出_个体 连续自交选出_的所有高产、抗病个体 新的优良品种(4)优点：使同种生物的_结合在一起。高产、抗病高产、抗病 不发生性状分离不发生性状分离 不同优良性状不同优良性状 (5)应用：二、诱变育种1原理：_。作物品质作物品质 单位面积产量单位面积产量 适应性强适应性强 基因突变基因突变 2诱变因素及实例(连线)：(1)物理因素a亚硝酸、硫酸二乙酯 bX射线、射线(2)化学因素 c紫外线、激光_3优点：可以提高_，在_内获得更多的优良变异类型。(1)b、c (2)a 突变率突变率 较短时间较短时间 农作
4、物农作物 微生物微生物 1袁隆平运用哪种育种方法培育出了水稻新品种？提示：杂交育种。2太空椒果大、色艳、子少、肉厚，是利用哪种育种方法培育而成的？提示：诱变育种。3培育细菌新品种时，能否用杂交育种的方法，为什么？提示：不能，细菌是原核生物，不能进行有性生殖。1人工诱变的原理是基因重组，优点是可以提高突变率，加速育种工作的进程。()提示：人工诱变的原理为基因突变。2诱变育种的物理方法有X射线、射线、亚硝酸等。()提示：亚硝酸是化学方法。3杂交育种、单倍体育种、诱变育种、多倍体育种都在细胞水平上进行操作。()提示：杂交育种和多倍体育种可在个体水平上进行操作。判断题判断题4培育无子西瓜是利用基因重组
5、的原理。()提示：无子西瓜的培养是利用染色体变异的原理。5运用杂交育种选育新品种时一般从子一代选出。()提示：应从子二代或子三代等选出。新新 知知 解解 读读育种过程：(以两对相对性状为例)将两个亲本杂交，得到F1再多次自交，逐代选育，直到得到性状不再发生分离的理想纯种。(见教材图61示意图)如果通过杂交培育杂合子品种，如玉米，需要将杂种一代作为种子，这种方法可充分体现杂种优势，但此方法还需连年育种。培育隐性纯合子时，选取子二代中符合要求的个体即可。知识点知识点1杂交育种杂交育种知识贴士1杂交育种只应用于进行有性生殖的植物和动物，而诱变育种不仅能应用于有性生殖的植物，也可应用于无性生殖的微生物
6、。2单倍体育种主要用于进行有性生殖的植物。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C解析杂交育种的一般过程：首先亲本杂交产生F1，F1自交产生F2，如果选择的是双隐性性状，则从F2中就可选出；如果需要选择含有显性性状的品种，则需要进一步自交后，从F3或其多次自交后代中选出。所以，杂交育种选育的新品种既可从F2中选出，也可从F3中选出。变式训练1 育种专家用高秆抗锈病水稻与矮秆不抗锈病水稻杂交，培育出了矮秆抗锈病水稻，这种水
7、稻出现的原因是()A基因突变B基因重组C染色体变异D环境条件的改变解析杂交育种的原理是基因重组。B1特点：(1)提高变异频率，使后代性状较快稳定；(2)大幅度改良某些性状；(3)诱发产生的变异有利的不多，必须处理大量实验材料。2意义：创造动植物、微生物新品种。知识点知识点2诱变育种诱变育种知识贴士由于基因突变具有不定向性，有利变异往往不多，所以诱变育种具有一定的盲目性，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实验材料，工作量大。(2016江苏淮安高三期末)为获得高产抗病小麦，育种工作者用60Co射线照射易感病小麦的种子，鉴定发现了某些抗病植株。下列有关叙述正确的是()A60Co射线
8、使易感病小麦的种子发生定向变异B通常取风干的小麦种子或成熟的植株作为处理材料C这些抗病植株产生的种子可直接用于农业生产D用60Co射线照射后提高了抗病植株出现的频率D解析变异是不定向的，A项错误；诱变育种需处理分裂旺盛的材料，如萌发的种子或幼苗等，B项错误；该育种方法产生的抗病植株往往不是纯合子，后代会发生性状分离，不宜直接用于农业生产，C项错误；与自然条件相比，60Co射线属于物理诱变因素，可以提高突变率，D项正确。变式训练2 在育种上既要得到更多的变异，又要使后代的变异性状较快地稳定，最好采用()A单倍体育种B多倍体育种C杂交育种 D诱变育种解析由题意很容易就可排除B与C两选项。而单倍体育
9、种只能缩短育种年限，迅速获得纯系植株，但不可能得到更多的变异。诱变育种是利用物理的(辐射诱变或激光诱变)或化学的(如秋水仙素)因素来处理植物，使它发生基因突变，创造变异类型，从中选择培育出优良品种，所以诱变育种可提高变异的频率，使后代的变异性状较快地稳定。D指指 点点 迷迷 津津一、几种育种方法的比较项目目杂交育种交育种诱变育种育种多倍体育种多倍体育种单倍体育种倍体育种基因工程育种基因工程育种方法方法杂交后再交后再连续自交自交用物理、化学因用物理、化学因素素处理理用秋水仙素用秋水仙素或低温或低温处理理萌萌发的种子的种子或幼苗或幼苗先先进行花行花药离离体培养，再用体培养，再用秋水仙素秋水仙素诱导
10、染色体加倍成染色体加倍成为纯合子合子将一种生物的将一种生物的特定基因特定基因转移移到另一种生物到另一种生物的体的体细胞内胞内原理原理基因重基因重组主要是基因突主要是基因突变染色体染色体变异异染色体染色体变异异基因重基因重组项目目 杂交育种交育种诱变育种育种多倍体育种多倍体育种单倍体育种倍体育种基因工程育种基因工程育种优点点方法方法简单，容易操作容易操作能提高能提高变异异频率，率，大幅度改良某些大幅度改良某些性状性状所所获新品种新品种器官器官较大，大，营养物养物质含含量高量高所所获新品种自新品种自交后代不交后代不发生生性状分离，可性状分离，可缩短育种年限短育种年限定向改造生物定向改造生物的性状的
11、性状缺点缺点不能不能创造造新的基因，新的基因，育种育种进程程缓慢慢有利有利变异少，需异少，需大量大量处理供理供试材材料，料，诱发突突变的的方向方向难以掌握以掌握所所获新品种新品种发育育迟缓，结实率低率低方法复方法复杂，需，需与与杂交育种配交育种配合，成活率低合，成活率低有可能有可能带来很来很多多负面影响面影响项目目杂交育种交育种 诱变育种育种 多倍体育种多倍体育种 单倍体育种倍体育种基因工程育种基因工程育种适用适用生物生物有性生殖有性生殖的生物的生物所有生物所有生物主要是高等主要是高等植物植物主要是高等主要是高等植物植物所有生物所有生物实例例培育矮培育矮秆秆抗抗锈病小病小麦品种麦品种培育青霉培
12、育青霉素高素高产菌菌株株三倍体无子三倍体无子西瓜、八倍西瓜、八倍体小黑麦体小黑麦矮矮秆秆抗病植抗病植株株抗虫棉、抗除草抗虫棉、抗除草剂的的玉米、能合成人胰玉米、能合成人胰岛素的大素的大肠杆菌杆菌(2018湖南益阳市高二期末)如图是以二倍体水稻(2n24)为亲本的几种不同育种方法示意图，回答问题。(1)AD表示的育种方法称为_。AB育种途径中，常釆用_的方法来获得单倍体幼苗。杂交育种杂交育种 花药离体培养花药离体培养 (2)如果要培育一个能够稳定遗传的隐性性状个体，则最简便的育种方法是_(用图中字母表示)。(3)图中所示育种途径中，最不易获得所需品种的是_(填字母)。(4)若亲本的基因型有以下四
13、种类型(两对基因控制不同性状，且A对a、B对b完全显性)。请回答：两亲本相互杂交，后代表现型为31的杂交组合是_。选乙、丁为亲本，经A、B、C途径可培育出_种纯合植株。AD E甲与乙甲与乙 4解析AD是杂交育种，原理是基因重组；ABC是单倍体育种，原理是染色体数目的变异；E是诱变育种，原理是基因突变；F是多倍体育种，原理是染色体数目的变异。(1)AD过程中进行了杂交自交选优等方法，该育种方法为杂交育种；AB育种途径中，常采用花药离体培养方法来获取单倍体幼苗。(2)如果要培育一个能够稳定遗传的隐性性状个体，可以利用杂交育种和单倍体育种，而杂交育种(AD)最简便。(3)由于基因突变具有不定向性，因
14、此图中E育种途径即诱变育种最不易获得所需品种。要想使后代出现31的性状分离比，则所选的两亲本要具有一对相同的杂合基因，而另一对基因杂交后代的性状表现为一种，所以可以选择甲和乙。乙丁为亲本，F1代中有AaBb和Aabb。而AaBb可产生4种配子，所以经A、B、C途径可培育出4种纯合植物。二、育种方法的选择1育种方法的选择选择育种方法要根据具体育种目标要求、材料特点、技术水平和经济因素等，进行综合考虑，选择最合适的育种方法，设计相应育种程序。(1)若要求将两亲本的两个不同优良性状集中于同一生物体上，可采用杂交育种，也可利用单倍体育种。(2)若要求大幅度改良某一品种，使之出现前所未有的性状，则可利用
15、诱变育种的方法。(3)若要求快速育种，则应采用单倍体育种。(4)若要求提高品种产量，提高营养物质含量，可运用多倍体育种。(5)若要求将不同生物的性状组合到一起，克服远缘杂交不亲和的障碍或定向改变生物体的遗传性状，则应该选择基因工程育种。2选择育种方法时的注意事项(1)进行杂交育种的个体一定是进行有性生殖的个体；只能进行无性生殖的个体无法通过杂交育种培育新品种，如微生物。(2)应注意实验对象是动物还是植物，单倍体育种和多倍体育种不适用于动物。下列有关育种的说法中，正确的是()A通过杂交育种可获得农作物新品种B诱变育种只适用于对微生物菌株的选育C无子番茄通常是用多倍体育种方法获得的D基因工程育种无
16、法获得抗逆性强的新品种解析通过杂交育种实现基因重组，可以获得农作物新品种；诱变育种的原理主要是基因突变，对于原核生物和真核生物都适用；无子番茄通常是用适宜浓度的生长素处理番茄未成熟的果实而获得的；通过改造基因可以获得抗逆性强的新品种。A三、生物育种中的三个易混点1花药离体培养与花粉离体培养的区别植物花的雄蕊包括花丝和花药两部分，花药由花药壁、药隔、花粉粒组成，构成花药壁和药隔的细胞属于体细胞。在花药离体培养过程中，由花药壁、药隔发育成的植株，不是单倍体。花粉离体培养是指把花粉从花药中分离出来，以单个花粉粒作为外植体进行离体培养的技术。由于花粉中染色体组数是正常植物体细胞中的一半，诱导花粉形成愈
17、伤组织或胚状体发育而成的植株都是单倍体。从理论上推断，花药离体培养得到的植株不一定是单倍体，花粉离体培养得到的植株一定是单倍体。所以，花药离体培养花粉离体培养。本书中如无特殊说明，通过花药培养获得的植株都是单倍体。2混淆“最简便”与“最快速”“最简便”着重于技术上应为“易操作”，如杂交育种虽然育种年限长，但自己可简单操作；“最快速”则未必简便，如单倍体育种可明显缩短育种年限，但其技术含量较高，单就花药离体培养成幼苗已很难实现。芥酸会降低菜籽油的品质。油菜由两对独立遗传的等位基因(H和h、G和g)控制菜籽的芥酸含量。下图是获得低芥酸油菜新品种(HHGG)的技术路线。已知油菜单个花药由花药壁(2n
18、)及大量花粉(n)等组分组成，这些组分的细胞都具有全能性。据图分析，下列叙述错误的是()A两过程均需要植物激素来诱导细胞脱分化B与过程相比，过程可能会产生二倍体再生植株DC图中三种途径中，利用花粉离体培养筛选低芥酸植株(HHCG)的效率最高DF1减数分裂时，H基因所在染色体会与G基因所在染色体发生联会解析分析题图可知，两过程均为细胞脱分化的过程，均需要植物激素来诱导，故A项正确；由于花药由花药壁(2n)和大量花粉(n)等组分组成，由花药壁离体培养成的再生植株为二倍体，故B项正确；利用花粉离体培养成的再生植株为单倍体，再用秋水仙素处理，使其染色体数目加倍，成为可育的纯合子，大大缩短了育种年限，故
19、C项正确；由于H基因所在的染色体与G基因所在的染色体不是一对同源染色体，因此，在减数分裂过程中，两者不会发生联会现象，故D项错误。核核 心心 素素 养养普通小麦中有高秆抗病(TTRR)和矮秆易感病(ttrr)两个品种，控制两对性状的基因分别位于两对同源染色体上。实验小组利用不同的方法进行了如下三组实验：探究点验证基因突变的实验设计思路探究点验证基因突变的实验设计思路探究矮探究矮秆秆性状出性状出现的原因的原因请分析回答：(1)A组由F1获得F2的方法是_，F2矮秆抗病植株中不能稳定遗传的占_。(2)、三类矮秆抗病植株中，最可能产生不育配子的是_类。(3)A、B、C三组方法中，最不容易获得矮秆抗病
20、小麦品种的是_组，原因是_。(4)通过矮秆抗病获得矮秆抗病新品种的方法是_。获得的矮秆抗病植株中能稳定遗传的占_。自交自交 C 基因突变频率低且不定向基因突变频率低且不定向 秋水仙素秋水仙素(或低温或低温)诱导染色体加倍诱导染色体加倍 100% (5)在一块高秆(纯合子)小麦田中，发现了一株矮秆小麦。请设计实验方案探究该矮秆性状出现的可能原因(简要写出所用方法、结果和结论)。将矮秆小麦与高秆小麦杂交；如果子一代为高秆，子二代高秆矮秆31(或出现性状分离)，则矮秆性状是基因突变造成的；否则，矮秆性状是环境引起的。或将矮秆小麦与高秆小麦种植在相同环境条件下，如果两者未出现明显差异，则矮秆性状由环境
21、引起；否则，矮秆性状是基因突变的结果。方法警示得分要点：(3)答案唯一，必须是“C”组，原因必须答出两点，基因突变频率低且不定向。(4)只要说明诱导染色体加倍的方法是“秋水仙素处理或低温诱导”即可。(5)两种方法即可，若用杂交法，必须根据子二代是否出现性状分离来判断；若用第二种方法，必须体现“二者种植在相同环境条件下，据表现型判断”。错因案例(3)错答为“A组”。(错答原因是根据杂交育种年限长，而忽略了诱变育种的不定向性)(4)错答为“单倍体育种”和“0”。(错答原因是混淆了“单倍体育种”和“花药离体培养”的关系)技法提炼解答本题的关键点是：(1)生物育种方法的判断：杂交育种和单倍体育种的第一
22、步都是选取亲本杂交，所不同的是从F1开始，杂交育种选用连续自交的方法，而单倍体育种则选用花药离体培养和秋水仙素处理幼苗或萌发的种子。诱变育种则选用物理因素或化学因素进行人工诱变处理。(2)验证基因突变的实验设计思路：验证生物变异是基因突变还是环境影响：可以把矮秆植株与原始亲本种植在相同的环境条件下，观察比较两者的表现型是否相同，若相同则说明变异是由环境不同引起的。验证生物变异是基因突变还是染色体变异：观察处于有丝分裂中期的细胞，在光学显微镜下能观察到细胞内染色体的变异。验证基因突变的显隐性：可让矮秆植株和原始亲本杂交，若出现性状分离，则说明为显性突变，若没有出现性状分离，F1所表现出的性状为显
23、性性状。问问 题题 释释 疑疑(一)问题探讨提示：此节问题探讨意在结合学生的生活经验，引导学生思考相关的育种方法。教师可充分发挥学生的主观能动性，让学生积极参与讨论。(二)思考与讨论一杂交育种只能利用已有基因的重组，按需选择，并不能创造新的基因。杂交后代会出现性状分离现象，育种进程缓慢，过程繁琐。这些都是杂交育种方法的不足。(三)思考与讨论二提示：诱变育种的优点是能够提高突变率，在较短的时间内获得更多的优良变异类型。诱变育种的局限性是诱发突变的方法难以掌握，突变体难以集中多个理想性状。要想克服这些局限性，可以扩大诱变后代的群体，增加选择的机会。知知 识识 构构 建建训训 练练 巩巩 固固课课 时时 作作 业业课课 时时 作作 业业
