第6章第1节　从杂交育种到诱变育种3

第6章第1节　从杂交育种到诱变育种3

‎ ‎ 第6章　从杂交育种到基因工程 第1节　从杂交育种到诱变育种 ‎【三维目标】‎ ‎1．知识与技能：：‎ ‎(1) 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。 ‎ ‎（2）举例说出诱变育种在生产中的应用。‎ ‎（3）讨论遗传和变异规律在生产实践中的应用。‎ ‎（4）总结杂交育种、诱变育种、多倍体育种、单倍体育种异同点。‎ ‎2．过程与方法：‎ ‎（1）尝试将你获得信息用图表、图解的形式表达出来。‎ ‎（2）运用遗传和变异原理,解决生产和生活实际中的问题。‎ ‎3．情感态度和价值观：‎ ‎(1) 讨论育种科学技术发展是科学、技术和社会的相互作用。‎ ‎(2) 体会科学技术在发展社会生产力、推动社会进步等方面的巨大作用。‎ ‎【教学重点】‎ 遗传和变异规律在改良农作物和培育家畜品种等方面的应用。‎ ‎【教学难点】‎ ‎（1）杂交育种和诱变育种的优点和局限性。‎ ‎（2）用遗传图解表示各种育种过程 ‎【教具准备】教师课件 ‎【课时安排】1课时 ‎【教学准备】‎ 一、 课前准备 教师指导学生搜集我国在育种实践方面取得成功的事例，分析其中包含的遗传学规律，体会科学技术在发展社会生产力、推动社会进步等方面的巨大作用。‎ 二、 情境创设 教师展示课前收集的古人驯化野生动物、栽培植物的图片资料制成的课件，按课件图片的顺序，先向学生展示古人驯化狗、马、牛、猪、鸡，培育玉米、小麦、水稻、各种蔬菜、水果的过程；再向学生展示现在的家禽、家畜、粮食、蔬菜、水果的各种优良品种的图片，引起学生的兴趣。‎ 三、师生互动 教师；这些优良的品种，都是人们利用生物的变异，通过长期的选择，汰劣留良，培育出来的优良品种。 但是这种选择育种的方法周期长，可选择的范围又有限，有些品种只在某一方面优势， 而另一方面却不良等，不能满足日益增长的人们的需要，在实践中，人们逐渐摸索出许多优秀的育种方法。‎ ‎1、杂交育种 请同学们阅读课本的“问题探讨”并进行讨论。‎ 学生：分组讨论。各小组选派代表上台陈述自己的具体设想，并把设想用遗传图解在实物投影仪上表示出来。听课的同学对各小组的方案进行评价。‎ ‎ 教师：从上述同学们的汇报交流中，我们发现大家使用的方法都是――杂交育种，看来你们已经尝试从理论上探索杂交育种的方法了。现在我们来分析各组的方案是否科学规范。‎ ‎（再次出示各小组的遗传图解）由同学们指出其优点和不足，以及自己的疑问。‎ ‎ 学生1：……我们的问题是：杂交育种蕴含着哪些遗传学规律？什么是规范的遗传图解？ ‎ ‎ 学生2：……我们的问题是：如何推测杂交育种可能的选育过程和结果，培育出的一个新品种，如何判断它是否符合预期的要求呢？‎ ‎ 学生3：……‎ 7‎ ‎ ‎ ‎ 如果我们需要的性状显性该如何选？如果是隐性呢？如果又有显性又有隐性呢？选出的新品种应该是纯合子还是杂合子？‎ ‎ 学生4：…… 有没有更简洁的遗传图解呢 教师：同学们提的问题都非常到位，大家再讨论。‎ ‎ 学生：分组讨论，发言。‎ ‎ 教师：点拨、解答同学们的问题：‎ 杂交育种依据的遗传学原理就是：基因的自由组合规律，即通过杂交，把生物不同品种间的基因重新组合，以便使不同亲本的优良基因组合到一起、从而创造出对人类有益的新品种。 ‎ ‎ 课本的遗传图解就是一个很规范的育种方案，它是以文字的形式，从性状的角度来阐述杂交育种的过程。同学们在书写时，要依据基因的自由组合规律的原理，把每一代的可能表现型都正确的写出，从杂种第二代就可以选出我们需要的品种。选育出的新品种必须是纯合子，否则其后代就会因为发生性状分离而失去优势。这里，同学们可能发现了问题：隐性性状的品种肯定是纯合子，但显性性状的品种就有可能是纯合子、也有可能是杂合子，该如何鉴定呢? ‎ 如果我们需要的性状是显性性状，育种时就用亲本的杂交后代连续自交，逐步淘汰，直到不再发生性状分离为止；如果我们需要的性状是隐性性状，育种时就从杂种二代中直接选用。‎ 遗传图解有更简洁的表示方法，即用我们在第一章所学的基因型的方式来表示。‎ 以课本的两个小麦品种杂交为例:如果小麦中，高产（A）对低产（a）是显性，不抗病（B）对抗病（b）是显性，我们需要的是高产抗病的纯种，假定两个亲本小麦品种都是纯合子，请绘出育种过程的基因型图解。‎ 学生：每人都在作业本上尝试书写，请两位同学在黑板上书写。‎ 教师: 点评，并示范书写过程如下：‎ P AABB X aabb 　 　 ↓　 ↓ 　 配子 AB ab 　　 ↓　 ↓ 　 F１ AaBb F２ 基因型　 1/16 AABB 1/16 aaBB 1/16 AAbb 1/16 aabb 2/16 AaBB 2/16 aaBb 2/16 Aabb ‎ 2/16 AABb ‎4/16 AaBb 表现型 9/16高产不抗 3/16低产不抗　3/16高产抗病 1/16 底产抗病 ‎ ‎ 根据自由组合定律，在F２ 中高产抗病（一显一隐）品种占总数的3／16。 　 思考:我们得到的这种具有杂种优势的品种可以代代遗传吗？ 　 学生:不可以，因为其中有2/16的植株是杂合体，它的下一代会出现性状分离。 　　教师：那么，如何能得到可以代代遗传的优势品种？ 　　学生：要想得到可以代代遗传的优势品种，就必须对在F２ 中所得到表现型为高产抗病（一显一隐）的植株连续自交和育种，逐步淘汰不符合要求的植株，直到不再发生性状分离，就是我们要选育的能够稳定遗传的纯合子新品种――AAbb。 ‎ 思考：我们选育出的纯合子新品种――AAbb，在F２ 所有的后代中的概率是1/16。哪么它在F２的高产抗病后代中的概率又是多少？ ‎ 学生： 1/3。‎ 教师：通过上述分析，请给杂交育种下一个合理的定义。‎ 学生：杂交育种就是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，就得到新品种的方法。‎ 7‎ ‎ ‎ 教师：请举出我国在杂交育种方面成就。‎ 学生：袁隆平的杂交水稻，中国荷斯坦牛等 教师：综上所述杂交育种的优点是很明显的，但是在实际操作中，会遇到不少困难。请从杂交后代可能出现的类型，以及育种时间等方面，分析杂交育种方法的不足。‎ 学生:分组讨论，各小组选派代表回答。‎ 教师: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，育种进程缓缦（一般需5至7年），过程繁琐。这些都是杂交育种方法的不足。有没有更好的育种方法来弥补这些缺点呢？‎ ‎2、诱变育种 学生：分组讨论。‎ 教师提示：从变异的角度去思考。并举例说明其可行性。‎ 学生1：利用基因突变的原理，用辐射方法处理大豆，可以培育优良的大豆品种。如:黑农五号。‎ 学生2：利用基因突变的原理，利用返回式卫星和高空气球搭载农作物种子，使种子在空间条件下发生基因突变，进行农作物遗传性状的改良。如：卫星“87－2”青椒、“航育1号”水稻、“豫麦13号小麦”等。‎ 学生3：利用基因突变的原理，对青霉菌多次进行X射线、紫外线照射以及综合处理，培育了高产菌株。‎ 学生4、利用基因突变的原理，进行核技术诱变育种，可培育出优良的粮食、蔬菜、水果、花卉品种。‎ 教师:同学们的知识面很广，介绍了许多诱变育种的方法，请给诱变育种一个合理的定义。‎ 学生：诱变育种就是利用物理因素（如X射线、r射线、紫外线、激光等）或化学因素（亚硝酸、硫酸二乙脂等）来处理生物，使生物发生基因突变。从而在短时间内获得更多的优良变异类型的育种方法。‎ 教师：与杂交育种相比，诱变育种有什么优点？联系基因突变的特点，谈谈诱变育种的局限性。要想克服这些局限性，可以采取什么办法？‎ 学生：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向难以掌握，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。‎ 教师：可见科学与技术的发展与社会的发展有着相互影响、相互制约的关系，请简单的叙述他们之间的这种关系。‎ 学生：遗传变异规律在促进经济与社会发展方面的有着重要的价值，遗传变异规律的发展直接促进了经济与社会发展。但是，在某一历史阶段，由于科学认识的局限性，科学技术总会存在一些难以解决的问题，这些问题阻碍了生产力的提高。随着科学认识的不断深入，技术上的问题得以解决，生产力也随之提高；社会生产力的提高，又能反过来促进科学技术的发展。‎ 四、教师精讲 杂交育种就是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，就得到新品种的方法。‎ 诱变育种就是利用物理因素（如X射线、r射线、紫外线、激光等）或化学因素（亚硝酸、硫酸二乙脂等）来处理生物，使生物发生基因突变。从而在短时间内获得更多的优良变异类型的育种方法。‎ 杂交育种的优点：方法简单，容易操作；但是，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，育种进程缓缦，过程繁琐。‎ 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。但是，诱变育种的诱发突变的方向难以掌握，突变体难以集中多个理想性状。需大量处理供试材料。‎ 7‎ ‎ ‎ 两种育种方法都为我们创造许多优良的品种，育种技术的发展为我们的社会经济创造了许多价值，我国作为目前世界上能发射返回式卫星的三个国家之一，在作物空间技术育种方面已经进入世界先进行列。‎ 五、评价反馈 教师：在上一章我们已经学习了多倍体育种、单倍体育种的方法，现在请同学们列表比较：杂交育种、诱变育种、多倍体育种、单倍体育种在方法、原理、优缺点的异同点。‎ 学生:在作业本上列表比较。教师随机抽几位同学的表格在实物投影仪上展示，学生点评。‎ 六、课堂小结 四种育种方法的比较:‎ 杂交育种 诱变育种 多倍体育种 单倍体育种 处理 杂交 用物理、化学因素处理生物，‎ 用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 花药离体培养 原理 通过基因重组，把两个亲本的优良性状的组合在同一个后代中，从而产生符合要求的新类型。‎ 用人工方法诱发基因实变，产生新性状，创造新品种或新类型。‎ 抑制细胞分裂中纺锤体的形成。使染色体的数目加倍后不能形成两个细胞。‎ 诱导精子直接发育成植株，再用秋水仙素加倍成纯合子。‎ 优缺点 方法简单，容易操作。‎ 不能创造新的基因，育种进程缓缦，过程繁琐。‎ 能提高变异的频率，大幅改良某些性状，变异性状较稳定，可加速育种进程。‎ 有利变异少，需大量处理供试材料，诱发突变的方向难以掌握，突变体难以集中多个理想性状。‎ 器官较大，营养物质含量高。‎ 发育延迟，结实率底。‎ 自交后代不发生性状分离，可缩短育种年限（2年）。‎ 方法复杂，成活率低。‎ 实例 小麦高茎（易倒伏）、抗锈病的纯种与矮茎（抗倒伏）易染病的纯种进行杂交，培育出矮茎抗锈病小麦品种。‎ 青霉菌经X射线、紫外线照射以及综合处理，培育出青霉素产量很高的菌株 三倍体无籽西瓜、八倍体小黑麦。‎ 抗病植株的育成。‎ 七、布置作业 课本P101 练习。‎ 八、课后拓展 下图表示以某种农作物（1）和（2）两个品种为基础，培育出（4）、（5）、（6）、（7）四个品种的过程。根据下图，回答下列问题：‎ 7‎ ‎ ‎ ‎ （1）用<1>和<2>培育出<5>所采用的方法I和II分别称为_______和_______，其培育出<5>所依据的原理是_______。‎ ‎ （2）由<3>培育出<4>的常用方法III是_______；由<4>培育成<5>的方法V称_______，其优点是_______。‎ ‎ （3）由<3>培育出<6>的常用方法IV是_______，其形成的<6>称_______。‎ ‎ （4）由<2>培育出<7>的方法VI是_______。‎ ‎ 【解析】这是一道有关育种方式的学科内综合题，根据四种育种方式的育种原理，分步解析如下：‎ ‎（1）用<1>AABB和<2>aabb培育出<5>AAbb，需分两步走，第一步AABB与aabb进行杂交得<3>AaBb，所以方法I为杂交育种：第二步让AaBb自交，选出符合要求的AAbb和Aabb两种后代的个体，AAbb和Aabb在外观上无法区别，因此需将AAbb和Aabb再分别自交，观察后代性状无分离者为AAbb，所以方法II为自交，所依据的原理是基因的自由组合规律。‎ ‎（2）由<3>AaBb培育成<4>Ab的常用方法是花粉的离体培养，由<4>Ab培育成<5>AAbb的方法是将Ab的幼苗用秋水仙素处理，使染色体加倍，即人工单倍体育种。‎ ‎ （3）由<3>AaBb培育成<6>AAaaBBbb的方法，也是用秋水仙素处理AaBb的幼苗或种子，使染色体加倍，AAaaBBbb又被称为多倍体。‎ ‎ （4）由<2>aabb培育成<7>Aabb，可采用射线照射或药剂处理等人工诱变方式，其依据的原理是在一定的剂量范围内，射线或药剂不能杀死被实验的生物，但能诱发其中一部分个体产生基因突变，使隐性基因a突变为显性基因A。‎ ‎【答案】.(1)杂交 自交， 基因重组；‎ ‎（2）花药离体培养； 人工诱导染色体加倍，缩短育种年限；‎ ‎（3）人工诱导多倍体，多倍体 ‎（4）采用射线照射或药剂处理等人工诱变方式 ‎【板书设计】‎ 育种 杂交育种 诱变育种 多倍体育种 单倍体育种 方法 原理 优缺点 方法 原理 优缺点 方法 原理 优缺点 方法 原理 优缺点 7‎ ‎ ‎ 小麦高产（A）对低产（a）是显性，不抗病（B）对抗病（b）是显性，选育高产抗病的纯种，假定两个亲本小麦品种都是纯合子。则遗传图解如下：‎ P AABB（高产不抗） X aabb（低产抗病） 　 　 ↓　 ↓ 　 配子 AB ab 　　 ↓　 ↓ 　 F１ AaBb（高产不抗）‎ F２ 基因型　 1/16 AABB 1/16 aaBB 1/16 AAbb 1/16 aabb 2/16 AaBB 2/16 aaBb 2/16 Aabb ‎ 2/16 AABb ‎4/16 AaBb 表现型 9/16高产不抗 3/16低产不抗　3/16高产抗病 1/16 底产抗病 ‎【习题详解】‎ 一、练习 （P101）‎ ‎（一）基础题 解析：考察对杂交育种和诱变育种的基本原理和过程，只要正确理解其原理和过程 就能较快得出答案。‎ ‎【答案】：1．B。 2．B。 3．基因突变；X射线；紫外线；激光。‎ ‎（二）拓展题 提示：可采用杂交育种的方法，遗传图解可参考教科书插图6—1绘制。优点是育种的目的性较强，能够获得具有优良性状、淘汰不良性状的品种。缺点是育种周期长，过程繁琐。‎ ‎ 二、问题探讨 （P98）‎ 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。‎ 三、本节聚焦 （P98）‎ ‎（一）杂交育种的原理是什么？‎ 杂交育种依据的遗传学原理就是：基因的自由组合规律，即通过杂交，是生物不同品种间的基因重新组合，以便使不同亲本的优良基因组合到一起、从而创造出对人类有益的新品种。 ‎ ‎（二）什么是诱变育种？‎ 诱变育种就是利用物理因素（如X射线、r射线、紫外线、激光等）或化学因素（亚硝酸、硫酸二乙脂等）来处理生物，使生物发生基因突变。从而在短时间内获得更多的优良变异类型的育种方法。‎ ‎（三）杂交育种和诱变育种各有哪些优点和不足？‎ 杂交育种的优点：方法简单，容易操作。但是，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，育种进程缓缦，过程繁琐。‎ 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。但是，诱变育种的诱发突变的方向难以掌握，突变体难以集中多个理想性状。需大量处理供试材料。‎ 四、思考与讨论一 （P99）‎ 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，育种进程缓缦，过程繁琐。这些都是杂交育种方法的不足。‎ 五、思考与讨论二 （P100）‎ 7‎ ‎ ‎ 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向难以掌握，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。‎ 7‎