2019高中生物第6章第1节杂交育种与诱变育种教案新人教版

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杂交育种与诱变育种一、杂交育种1．原始育种2．杂交育种(1)概念：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，获得新品种的方法。(2)原理：基因重组。(3)过程(以高产抗病小麦品种的选育为例)(4)优点：操作简便。(5)二、诱变育种1．概念2．实例：黑农五号、青霉素高产菌株。3．优点：可以提高突变率，在较短时间内获得更多的优良变异类型。4．应用(1)在农作物诱变育种方面取得了可喜的成果。(2)在微生物育种方面也发挥了重要作用。n一、杂交育种1．阅读教材P98～99，分析回答下列问题：(1)古印第安人是最早选择和培育玉米的，最突出的贡献是选育了果穗大、淀粉含量高的玉米，请分析以下问题：①古印第安人是用什么方法进行玉米育种的？古印第安人是怎样进行“选择”的？提示：此方法称为选择育种，通过淘汰劣势个体保留优良个体来进行选择的。②这种育种方法有哪些优点和缺点？提示：优点：技术简单、容易操作。缺点：选择范围有限，育种周期长。(2)已知小麦的高秆(D)对矮秆(d)为显性，抗锈病(T)对易染锈病(t)为显性，两对性状独立遗传。现有高秆抗锈病、矮秆易染锈病两纯系品种，欲培育能稳定遗传的矮秆抗锈病的小麦，请探究下列问题：①如何使两种优良性状集中在同一植株上？两种优良性状集中在同一个体上的实质是什么？提示：选用分别具有一优良性状的纯合亲本杂交，即可将两种优良性状集中在同一植株上。实质是将控制两种优良性状的基因集中在同一个体上。②杂交育种的选择从第几代开始？为什么？提示：从F2开始选择；因为从F2出现性状分离。③从F2中选出矮秆抗锈病的个体，能否立即推广种植？为什么？提示：不能。因为矮秆抗锈病个体的基因型有ddTT和ddTt两种，其中ddTt的个体自交后会发生性状分离，不能稳定遗传。④怎样处理才能得到稳定遗传的矮秆抗锈病个体？提示：从F2中选出矮秆抗锈病的个体，让其不断自交，在自交后代中逐步淘汰矮秆易染锈病的个体，直到不再发生性状分离，即为要选育的矮秆抗锈病的稳定遗传的纯合子品种——ddTT。(3)根据上述实例分析杂交育种的优缺点。①由上述实例可知，杂交育种的最大优点是什么？提示：能将多个优良性状集中到同一个体上。②依据(2)中实例分析，从亲本到获得可大田推广种植的种子至少需要几年时间？提示：4年。③若选育的两种优良性状都是由隐性基因控制的，从F2中选出符合要求的个体后，还需要再连续自交吗？提示：不需要连续自交。因为隐性个体都是纯合子。④从杂交后代性状类型以及育种时间等方面分析杂交育种方法的不足。提示：a.选育工作量大：杂交育种从子二代开始出现的性状类型多，需要及时发现符合要求的优良性状个体。b．培育周期长：杂交后代会出现性状分离现象，一般需要的时间较长。2．判断正误(1)动物杂交育种的过程中常通过连续自交的方式来获得稳定遗传的个体。(×)(2)杂交育种有操作繁琐、培育周期长等缺点。(√)(3)杂交育种的后代常表现为杂种优势。(×)二、诱变育种　我国航天事业发展迅猛，随之开展的航天育种已取得了可喜成果，到目前为止，通过航天工程育种技术培育出了70多个具有稳产、高产性能的新品种、新品系。n　根据材料，分析下列问题：1．诱变育种原理航天种子产生的变异属于哪种类型？这种变异是否产生新的基因？这种变异具有什么特点？提示：属于基因突变；该变异产生了新的基因；由于基因突变具有不定向性，因此变异性状是不可预测的。2．诱变育种材料选择及处理(1)搭载航天器的植物种子需要做怎样处理？说明原因。提示：浸泡种子使其萌发。因为萌发的种子细胞分裂旺盛，易受到太空诱变因素的影响发生基因突变。(2)遨游太空回到地面后，种植一代发现没有所需要的性状出现，可以随意丢弃吗？说明原因。提示：不可以。因为可能发生隐性突变。3．诱变育种的优缺点(1)从育种年限上分析，与杂交育种相比较，诱变育种具有哪些优点？提示：①可以加速育种进程，缩短育种年限。②提高突变频率，能产生新基因，为育种创造丰富的原材料。③能大幅度改良生物的某些性状。(2)从基因突变的特点分析，诱变育种有哪些局限性？提示：由于突变具有不定向性，产生的有利个体少，需要大量处理实验材料。1．杂交育种的原理及几种操作的目的(1)原理：基因重组。(2)几种操作的目的①亲本杂交：将控制两个优良性状的基因集中在同一个体内。②F1自交：获得性状分离的F2。③连续自交：选择出符合要求的纯合个体。2．育种方式的选择(1)依据：育种目标及要求。(2)选择方法3.几种育种方式的比较n[特别提醒]杂交育种只应用于进行有性生殖的生物，而诱变育种不仅能应用于进行有性生殖的生物，还能应用于进行无性生殖的生物。单倍体育种主要用于进行有性生殖的植物。A．利用①、③品种间杂交筛选获得aB．对品种③进行染色体加倍处理筛选获得bC．a、b和c的培育均可采用诱变育种方法D．用转基因技术将外源抗旱基因导入③中获得c[研析]　本题通过文字信息给予方式考查生物育种方式的选择。具体解题过程如下：[审]——提取信息信息Ⅰ：现有小麦种质资源：①高产、感病；②低产、抗病；③高产、晚熟。信息Ⅱ：满足不同地区、不同环境条件的栽培需求，培育3类品种：a.高产、抗病；b.高产、早熟；c.高产、抗旱。[联]——联系基础将双亲优良性状集中在一起——杂交育种。让原品种产生前所未有的新性状——诱变育种。n让原品系具备人们所需的特有性状——基因工程育种。[判]——研判选项A项：通过杂交筛选获得a可选择各具有一优良性状的亲本，即选择①与②杂交，故A项错误。B项：获得b品种可选用③通过诱变育种实现，进行染色体加倍，得到的是多倍体，多倍体植株具有发育延迟的特点，该项方法不可行。C项：a、b、c三种优良性状均可通过基因突变育种实现，只是需要生物材料多，符合要求的变异少，故该方法可行。D项：获得c品种可选用③品种通过基因工程育种实现，故该方法可行。[答案]　CD育种方法的选择根据不同育种要求和提供的不同材料，选择不同的育种方法：(1)若要培育隐性性状个体，可用自交或杂交的方法，只要出现该性状即可。(2)若要快速育种，可利用单倍体育种。(3)若要大幅度改良某一品种，使之出现前所未有的性状，则可利用诱变育种的方法。(4)若要提高品种产量及其营养物质含量，可运用多倍体育种。(5)若要将两亲本的两个不同优良性状集中于同一生物体上，可用杂交育种，亦可利用单倍体育种。————————————————[课堂归纳]——————————————————[网络构建]填充：①基因重组　②简便　③基因突变　④突变率[关键语句]1．杂交育种的原理是基因重组。2．杂交育种一般从F2开始筛选，因为从F2开始才出现性状分离。3．杂交育种能将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起。4．诱变育种的原理是基因突变。5．人工诱变只是提高了突变率，但不能确定突变方向。6．青霉素高产菌株是通过诱变育种培育的。知识点一、诱变育种1．对下列有关育种方法原理的解释，正确的是(　　)A．培育无子西瓜利用了单倍体育种的原理B．杂交育种利用了染色体数目变异的原理nC．培育青霉素高产菌株过程中利用了基因突变的原理D．四倍体番茄的培育利用了基因重组的原理解析：选C　三倍体无子西瓜的育种原理为染色体数目变异，杂交育种的原理为基因重组，青霉素高产菌株的培育利用了基因突变的原理，四倍体番茄的培育过程利用了染色体变异的原理。2．诱变育种可以改良某种性状，这是因为(　　)①后代性状较快稳定②提高突变率，增加变异类型③控制某些性状的基因突变成其等位基因④有利突变体数目多A．①②　　　　B．②③C．①③D．②④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。知识点二、杂交育种3．有两种柑橘，一种果实大但含糖量不高，另一种果实小但含糖量较高，如果想要培育出果实大且含糖量高的品种，比较简单有效的方法是(　　)A．嫁接B．人工诱变C．杂交育种D．组织培养解析：选C　两个品种各具一种优良性状，要想使它们集中于一个个体上，据基因重组的原理，科学有效的方法是杂交育种；嫁接、组织培养属无性繁殖，能保持母本的一切性状，不能达到目的；人工诱变能产生新基因，产生新性状，但过程比较繁琐。4．杂交育种中，杂交后代的性状一旦出现就能稳定遗传的是(　　)A．优良性状B．隐性性状C．显性性状D．相对性状解析：选B　纯合子的性状是稳定遗传的，而显性性状的个体不一定是纯合子，隐性性状的个体一定是纯合子，所以一旦出现即可稳定遗传。5．(新课标全国卷Ⅰ)现有两个纯合的某作物品种：抗病高秆(易倒伏)和感病矮秆(抗倒伏)品种，已知抗病对感病为显性，高秆对矮秆为显性，但对于控制这两对相对性状的基因所知甚少。回答下列问题：(1)在育种实践中，若利用这两个品种进行杂交育种，一般来说，育种的目的是获得具有________优良性状的新品种。(2)杂交育种前，为了确定F2的种植规模，需要正确预测杂交结果。若按照孟德尔遗传定律来预测杂交结果，需要满足3个条件：条件之一是抗病与感病这对相对性状受一对等位基因控制，且符合分离定律；其余两个条件是______________________________________。(3)为了确定控制上述这两对性状的基因是否满足上述3个条件，可用测交实验来进行检验。请简要写出该测交实验的过程。___________________________________________。解析：(1)杂交育种的目的是获得同时具备两种优良性状的个体，即抗病矮秆的新品种。(2)杂交育种的原理是基因重组，若控制两对相对性状的基因的遗传遵循基因的自由组合定律，则这两对相对性状应分别受一对等位基因控制，且两对基因必须位于两对同源染色体上。(3)先由纯合的抗病高秆和感病矮秆杂交得到抗病高秆的杂合子，再与感病矮秆(隐性纯合子)杂交，如果后代出现抗病高秆∶感病高秆∶抗病矮秆∶感病矮秆＝1∶1∶1∶1的性状分离比，则可说明这两对基因的遗传遵循基因的自由组合定律。答案：(1)抗病矮秆　(2)高秆与矮秆这对相对性状受一对等位基因控制，且符合分离定律；控制这两对性状的基因位于非同源染色体上　(3)将纯合的抗病高秆与感病矮秆杂交，产生F1，让F1与感病矮秆杂交n(时间：30分钟；满分：50分)一、选择题(每小题2分，共16分)1．下列有关育种的叙述，正确的是(　　)A．单倍体育种的原理是染色体结构变异B．人工诱变可培育出合成人生长激素的大肠杆菌C．种子长成植株过程中会出现基因重组D．青霉素高产菌株的育成原理为基因突变解析：选D　单倍体育种过程中用花药离体培养成的植株染色体数目为正常植株的一半，应为染色体数目变异。人工诱变产生新的基因，但不会产生另一个物种的基因。种子长成植株的过程为有丝分裂，不存在基因重组。2．有一种塑料在乳酸菌的作用下能迅速分解为无毒物质，不至于对环境造成严重的白色污染。培育专门吃这种塑料的“细菌能手”的方法是(　　)A．杂交育种B．诱变育种C．单倍体育种D．多倍体育种解析：选B　由于细菌无染色体，也不能进行有性生殖，所以细菌只能有一种变异来源即基因突变。3．可获得无子西瓜、青霉素高产菌株、矮秆抗病小麦的方法分别是(　　)①诱变育种　②杂交育种③单倍体育种④多倍体育种A．①②④B．④①②C．②①③D．④①③解析：选B　无子西瓜通常用多倍体育种获得，青霉素高产菌株利用诱变育种获得，矮秆抗病小麦利用杂交育种获得。4．在红粒高秆的麦田里，偶然发现一株白粒矮秆优质小麦，欲在两三年内能获得大量的白粒矮秆麦种，通常用的育种方法是(　　)A．自交(杂交)育种B．诱变育种C．人工嫁接D．单倍体育种解析：选A　小麦一般无法用人工嫁接方法，白粒矮秆性状已出现，不需要诱变育种。单倍体育种技术要求高，而小麦的自交(杂交)筛选操作简单，并且可以在两三年内获得大量麦种。5．下列各项措施中，能够产生新基因的是(　　)A．高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦杂交B．用秋水仙素处理二倍体西瓜得到四倍体C．用花药离体培养小麦植株D．用X射线处理获得青霉素高产菌株解析：选D　基因突变能产生新的基因，用X射线处理后获得青霉素高产菌株的原理是基因突变，而选项A的原理为基因重组，选项B、C的原理为染色体变异。6．杂交玉米的种植面积越来越广，农民需要每年购买玉米杂交种。不能自留种子来年再种的原因是(　　)A．自留种子发芽率低B．杂交种都具有杂种优势C．自留种子容易患病虫害D．杂交种的有性繁殖后代会发生性状分离n解析：选D　玉米杂交种为杂合子，杂合子自交后代会发生性状分离，如果留种会造成减产。7．用纯种的高秆(D)抗锈病(T)小麦与矮秆(d)易染锈病(t)小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如下，下列有关此育种方法的叙述中，正确的是(　　)高秆抗锈病×矮秆易染锈病F1雄配子幼苗选出符合生产要求的品种A．过程①的原理为染色体变异B．过程③必须经过受精作用C．过程④必须使用秋水仙素处理幼苗D．此育种方法可选出符合生产要求的品种占1/4解析：选D　过程①表示杂交，其原理为基因重组。过程③常用的方法为花药离体培养。过程④使用秋水仙素或低温处理幼苗。8．如图表示某种农作物品种①和②培育出⑥的几种方法，有关说法错误的是(　　)A．经过Ⅲ培育形成④常用的方法是花药离体培养B．过程Ⅵ常用一定浓度的秋水仙素处理④的幼苗C．由品种①直接形成⑤的过程必须经过基因突变D．由品种①和②培育能稳定遗传的品种⑥的最快途径是Ⅰ→Ⅴ解析：选D　品种①的基因型为AABB，品种②的基因型为aabb，要培育出基因型为AAbb的品种⑥最快的途径应为单倍体育种，所以应为途径Ⅰ→Ⅲ→Ⅵ，而Ⅰ→Ⅴ途径获得的子代中既有纯合子又有杂合子，还需要不断地连续自交进行筛选才能获得需要的品种⑥。二、非选择题(共34分)9．(12分)如图为某野生植物种群(雌雄同花)中甲植株的A基因(扁茎)和乙植株的B基因(缺刻叶)发生突变的过程。已知A基因和B基因是独立遗传的，请分析该过程，回答下列问题：(1)简述上述两个基因发生突变的过程：_____________________________________。(2)突变产生的a基因与A基因的关系是________，a基因与B基因的关系是___________________________________________。(3)若a基因和b基因分别控制圆茎和圆叶，则突变后的甲、乙两植株的基因型分别为________、________，表现型分别为________、________。n(4)请你利用突变后的甲、乙两植株作为实验材料，设计杂交实验程序，培育出具有圆茎圆叶的观赏植物品种。解析：由图可知这种基因突变是由DNA分子一条链上的一个碱基被取代而引起的基因碱基序列的改变，因此只有以突变链为模板复制产生的DNA分子异常。突变产生的a基因与A基因的关系是等位基因，a基因与B基因的关系是非等位基因。突变后的甲、乙植株基因型分别为AaBB、AABb，培育出同时具有两种优良性状的植株的基因型为aabb。一种思路是两植株先自交，分别得到aaBB、AAbb的植株，再将其进行杂交然后再自交才能达到目的，另一种是先将甲、乙杂交，种植杂交后代，并分别让其自交；分别种植自交后代，从中选择即可。答案：(1)DNA复制的过程中一个碱基被另一个碱基取代，导致基因的碱基序列发生了改变　(2)等位基因　非等位基因　(3)AaBB　AABb　扁茎缺刻叶　扁茎缺刻叶　(4)方法一：①将这两株植株分别自交；②选取甲子代中表现型为圆茎缺刻叶(aaBB)植株与乙子代中表现型为扁茎圆叶(AAbb)植株进行杂交，获得扁茎缺刻叶(AaBb)植株；③再让扁茎缺刻叶植株自交，从子代中选择圆茎圆叶植株即可。(也可用遗传图解表示)方法二：①将甲、乙两植株杂交；②种植杂交后代，并分别让其自交；③分别种植自交后代，从中选择同时具有两种优良性状的植株。10．(12分)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：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)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ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小麦品种的是________组，原因是________________________________________________________________________。(4)通过矮秆抗病Ⅱ获得矮秆抗病小麦新品种的方法是________________________。获得的矮秆抗病植株中能稳定遗传的占________。(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的出现是基因突变还是环境因素造成的(简要写出所用方法、结果和结论。)________________________________________________________________________。解析：(1)A组是杂交育种，F1高秆抗病(TtRr)自交得F2，矮秆抗病(ttR_)比例为3/16，其中不能稳定遗传的即杂合子ttRr为2/16，即2/3。(2)B组中采用F1的花药进行离体培养得到的矮秆抗病植株属于单倍体，单倍体一般高度不育。(3)由于C组属于诱变育种，其原理是基因突变，基因突变具有低频性和不定向性，因此不容易获得矮秆抗病植株。(4)若对单倍体矮秆抗病小麦Ⅱ(tR)进行秋水仙素或低温处理，诱导其染色体数目加倍，即可得到全部为纯合的二倍体(ttRR)。(5)将矮秆小麦与高秆小麦杂交，若子一代全为高秆，并且子一代高秆小麦自交后，在子二代中出现矮秆小麦，说明矮秆性状是可遗传的变异，即基因突变的结果，若不能遗传则说明是环境因素引起的不可遗传的变异。n答案：(1)自交　2/3　(2)Ⅱ　(3)C　基因突变频率低且不定向　(4)秋水仙素(或低温)诱导染色体数目加倍　100%　(5)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＝3∶1(或出现性状分离)，则矮秆性状是基因突变造成的；否则，矮秆性状是环境因素引起的(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，则矮秆性状是由环境因素引起的，否则，矮秆性状是基因突变的结果)11．(10分)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。请回答问题：(1)从对该种除草剂敏感的二倍体水稻植株上取花药离体培养，诱导成________幼苗。(2)用γ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，用秋水仙素处理幼苗，使染色体____________，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_____________杂交，如果_____________，表明抗性是隐性性状。F1自交，若F2的性状分离比为15(敏感)∶1(抗性)，初步推测____________________________________________________________。解析：二倍体水稻经花药离体培养可形成单倍体幼苗。用γ射线对单倍体幼苗进行照射的目的是诱导产生抗除草剂的水稻幼苗，除草剂处理后叶片仍保持绿色的植株表明组织内含有抗该除草剂的基因。单倍体幼苗经秋水仙素处理后，使其染色体数目加倍，从而获得纯合二倍体。选用抗性水稻与敏感型水稻进行杂交，如果F1表现为抗该除草剂，表明抗该除草剂为显性性状，如果F1表现敏感则表明抗该除草剂为隐性性状。F1自交后得F2的性状分离比为15∶1，可初步推测水稻的抗除草剂性状由两对基因控制，基因型为双隐性时才表现抗该除草剂，否则表现为敏感型。答案：(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　(4)(纯合)敏感型植株　F1都是敏感型　该抗性植株中有两个基因发生了突变