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2018_2019年高中生物第四章生物的变异第二节生物变异在生产上的应用课件浙科版必修2

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知识点一
理解· 教材新知

知识点二 命题点一

第 四 ~ 六 章

第 二 节

把握· 命题热点

命题点二 命题点三 课堂回扣练* 课下综合检测

应用· 落实体验

第二节

生物变异在生产上的应用

1.杂交育种的优点是使位于不同个体上的 多个优良性状集中于一个个体上。 2.诱变育种是利用物理、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。它可提高突变频率,在短时 间内有效地改良生物品种的某些性状。 3.单倍体植株的特点:植株小而弱,而且 高度不育。 4.花药离体培养是产生单倍体植株的简便 而有效的方法。

5.多倍体育种的方法是用秋水仙素处理萌 发的种子、幼苗等。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。 6.转基因技术是指利用分子生物学和基因 工程的手段,将某种生物的基因转移到 其他生物物种中,使其出现原物种不具 有的新性状的技术。转基因技术人为地 增加了生物变异的范围,实现了种间遗 传物质的交换。

杂交育种和诱变育种

1.杂交育种 (1)概念:利用基因重组原理,可以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。

(2)原理:基因重组 。

(3)处理方法: ①培育显性纯合子:
连续自交 ________,直 选取 杂交 自交 筛选表现型符 ――→F1――→F2―――――――→至后代几乎不 合要求的个体 亲本 发生性状分离 ________

②培育隐性纯合子: 选取 杂交 筛选符合要求的 自交 ――→F1――→F2―→ 亲本 个体即可推广 (4)优点:使位于不同个体上的多个优良性状集中于一个 个 体上,能产生新的基因型 。 缺点:杂交后代会出现性状分离 现象,育种过程缓慢。

2.诱变育种
化学 因素诱导生物发生变异,并从变异 (1)概念:利用物理 、

后代中选育新品种的过程。 (2)原理:基因突变 和染色体畸变。 (3)手段:诱发 突变和人工选择 。 (4)常用的方法:辐射诱变、化学 诱变 (5)优点:①提高突变频率,为育种创造出丰富的原材料 。 ②能在较短 时间内有效地改良生物品种的某些性状。 ③改良作物品质,增强抗逆性 。 缺点: 难以控制突变 方向, 突变体难以将 多个优良性状组合。 (6)应用:主要用于农作物 育种和微生物 育种。

1. 杂交育种是否一定要从 F2 开始筛选?是否一定要连续 多代自交?举例说明。

提示:不一定。如培育杂合子品种,可选亲本杂交得到 的 F1 即可。
2.杂交育种能否应用于微生物育种?

提示:杂交育种利用基因重组的原理,一般发生在有性 生殖的减数分裂过程中。微生物一般不能进行减数分裂,因 此一般不能用杂交育种的方法对微生物进行育种。

3.社会上比较关注的太空育种,其原理是什么?有什么 特点?

提示:太空的特殊条件能够引起农作物种子发生基因突 变和染色体畸变;特点是变异频率高,幅度大,是一条诱变 育种的良好途径。

4.诱变育种是否一定能获得理想品种?为什么?
提示:不一定,因为基因突变是多方向性的。

1.动、植物杂交育种的区别 实例分析:现有基因型为 BBEE 和 bbee 的两个植物(非 多年生)或动物品系,欲培育基因型为 BBee 的植物或动物品 种,育种过程用遗传图解表示如下:
P BBEE×bbee

F1

BbEe

F2

9B_E_∶3B_ee∶3bbE_∶1bbee

植物

动物

将B_ee上的种子分别 收集和种植,连续逐代 自交,直到出现不发生 性状分离的BBee为止

选异性隐性纯合子测交, 以检测亲本基因型,不发 生性状分离的为所选品种

2.杂交育种和诱变育种的比较

项目 原理

杂交育种 基因重组

诱变育种 基因突变、染色体畸变 辐射诱变、激光诱变、化学 药剂处理

方法

杂交→自交→选优

优点

不同个体的优良性状可 提高变异频率,大幅度改良

集中到同一个体上

某些性状,加速育种进程

缺点

时间长、需要及时发现 有利变异少,需要处理大量 优良性状 实验材料,具有不确定性

[特别提醒] (1)若生物以有性生殖繁殖后代,必须选育出优良性状的 纯种,以免后代发生性状分离,如小麦、大豆等。 (2)若该生物可以无性繁殖产生后代,如甘薯、马铃薯 等,只要通过杂交得到具有该优良性状的个体即可,不必进 行基因的纯合。 (3)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和动物,也可应用于无 性生殖的微生物。

单倍体育种、多倍体育种和转基因技术
1.单倍体育种 (1)概念: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)单倍体特点:植株小而弱,而且高度不育 。 (3)原理:染色体畸变。 (4)程序: ①用常规方法(杂交 )获得杂种F1。 ②花药离体培养 获得单倍体幼苗。 ③用秋水仙素 处理幼苗(单倍体),成为可育的纯合植株。 (5)特点: ①缩短育种年限; ②能排除显隐性干扰,提高效率。

2.多倍体育种 (1)概念:利用物理、化学因素来诱导多倍体 的产生,培 育作物新品种。 (2)多倍体特点:细胞大、有机物含量 高 、抗逆性强。 (3)原理:染色体畸变。 (4)程序:

(5)实例:三倍体无籽西瓜的培育。

3.转基因技术 (1)概念:利用分子生物学和基因工程 的手段,将某种生 物的基因 (外源基因)转移到其他生物物种中,使其出现原物 种不具有的新性状的技术。 (2)原理:基因重组 。 (3)过程:用人工方法将人类所需要的目的基因 导入受体 细胞内, 使其整合到受体的染色体 上。人工选择出具有所需 新性状的个体。 (4)特点: ①增加生物变异的范围,实现种间遗传物质交换。 ②针对性更强、效率更高、经济效益更明显。

为获得纯合高蔓抗病番茄植株,采用了下图所示的方 法。图中两对相对性状独立遗传,高蔓(A)、感病(B)是显性 性状。据图分析回答:

(1)过程①表示的育种方式是________,F1自交获得的F2 中,高蔓抗病植株中纯合体占________。

提示:杂交育种

1/3

(2)过程②表示的育种方式是________,可以取任一植株的 适宜花药作培养材料,培养得到的单倍体基因型有________ 种;用秋水仙素处理,使染色体数目加倍,获得的二倍体植株 的基因型分别是________________________。

提示:单倍体育种

4

AAbb、aabb、AABB、aaBB

(3)过程③表示的育种方式是________。

提示:转基因技术(基因工程育种)
(4)过程④表示的育种方式是________,该育种方法的优 点是________________________________________________。

提示:诱变育种可以提高突变率,在短时间内获得更多的 变异类型

1.单倍体育种与多倍体育种比较

项目

单倍体育种

多倍体育种

染色体数目以染色体组形式 染色体数目以染色体组 原理 成倍减少,然后再加倍从而 形式成倍增加 获得纯种 花药离体培养获得单倍体, 秋水仙素处理正在萌发 方法 再用秋水仙素处理幼苗 的种子或幼苗 优点 明显缩短育种年限 器官大,营养成分含量 高,产量增加

适用于植物,动物难以 技术复杂,需要与杂交育种 缺点 开展。多倍体植物生长 配合 周期延长,结实率降低

2.杂交育种与单倍体育种的区别

(1)单倍体育种:图中①②⑤⑥⑦为单倍体育种的过程, 其中⑤⑥分别为配子和单倍体植株,Ⅱ、Ⅲ分别为花药离体培 养和秋水仙素处理。 (2)杂交育种: ①培育双杂合子时,利用子一代(图中②)的杂种优势如玉 米等,但种子只能种一年。 ②培育隐性纯合子时,子二代(图中③)性状符合要求的个 体即可推广。 ③培育具有显性性状的纯合子时,要多次自交选出稳定遗 传的个体(图中④)。

(3)杂交育种的技术要求: ①材料的选择,要求所选育种材料分别具有所期望的个 体性状,所选的原始材料一般是纯合子。 ②杂交一次得F1,F1是杂合子,不管性状是否符合要 求,一般情况下,都不能直接用于扩大生产。 ③让F1自交得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)单倍体育种和杂交育种的区别:

项目 育种原理 育种周期 操作技术

单倍体育种 染色体变异 较短 技术复杂

杂交育种 基因重组 较长 操作简单

3.多倍体育种 (1)原理:

(2)实例:三倍体无籽西瓜的培育。

?a.第一次传粉是为了进行杂交获得三 ? ①两次传粉? 倍体种子 ? ?b.第二次传粉是为了刺激子房发育成果实 ②秋水仙素处理后,新产生的茎、叶、花的染色体数目加 倍,而未处理的根细胞中仍为两个染色体组。

③四倍体植株上结的西瓜,种皮和瓜瓤为四个染色体组, 而种子的胚为三个染色体组。 ④三倍体西瓜无米子的原因: 三倍体西瓜在减数分裂过程 中,由于染色体配对紊乱,不能产生正常配子。 [特别提醒] 花药离体培养≠单倍体育种

单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理幼苗等过 程。 花药离体培养只得到单倍体, 只有再进行秋水仙素处理才 能得到可育的纯合子。

以具体实例为依托,考查杂交育种过程

[例 1]

有两个纯种小麦,一为高秆(D)抗锈病(T),另一

为矮秆(d)不抗锈病(t)。这两对性状独立遗传,现要培育矮秆 抗锈病的新品种,过程如下: a b c 高秆、抗锈病×矮秆、不抗锈病――→F1――→F2――→ 稳定遗传的矮秆抗锈病类型。 (1)这种过程叫________育种,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 病新品种的基因型应是________。 [思路点拨]

[精讲精析]

过程 a 叫做杂交,产生的 F1 基因型为 DdTt,

表现型为高秆抗锈病。过程 b 叫做自交,目的是获取表现型为 矮秆抗锈病的小麦品种(ddT_),因为此过程所得后代会发生性 状分离,所以要想得到稳定遗传的矮秆抗锈病植株必须经过过 程 c,即筛选和连续自交,直至后代不发生性状分离。

[答案]

(1)杂交

杂交

自交

(2)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 (3)DdTt 高秆抗锈病 ddTT

1.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 ( )

解析:若选育的新品种含显性基因,则在子二代选种后需 再自交以确认是否为纯合子;若选育的新品种为隐性类型, 则隐性性状一旦出现,即可确认为纯合子,可直接选出。

答案:C

以具体图解、文字为依托,考查诱变育种

[例 2]

(江苏高考)下图是高产糖化酶菌株的育种过程,有 ( )

关叙述错误的是

X射线处理 初筛 出发菌株―――――→挑取200个单细胞菌株――→选出 50 复筛 X射线处理 株――→选出 5 株―――――→多轮重复筛选 A. 通过上图筛选过程获得的高产菌株未必能作为生产菌株 B. X 射线处理既可以引起基因突变也可能导致染色体变异 C.上图筛选高产菌株的过程是定向选择过程 D.每轮诱变相关基因的突变率都会明显提高

[精讲精析]

图示育种过程为诱变育种。由于基因突变的多

方向性,该过程获得的高产菌株不一定符合生产的要求,故 A 项正确;X 射线处理既可以引起基因突变也可能导致染色体畸 变,B 正确; 上图筛选高产菌株的过程是定向选择符合人特定要 求菌株的过程, C 正确; 相同的射线每轮诱变相关基因的突变率 不会明显提高,故 D 项错误。

[答案]

D

2.下列各种育种措施中,能产生新基因的是

(

)

A.高秆抗锈病小麦和矮秆易染锈病小麦杂交获矮秆抗锈 病优良品种 B.用秋水仙素诱导二倍体西瓜获得无籽西瓜 C.用 X 射线、紫外线处理青霉菌获得高产青霉菌株 D.用离体花药培育小麦植株
解析:A 项属于杂交育种,原理是控制不同性状的基因重 新组合,B 项属于多倍体育种,C 项属于诱变育种,原理 主要是基因突变,基因突变能产生新的基因,D 项属于单 倍体育种。

答案:C

以图解、 实例为载体, 综合考查各种育种方法 在实践中的应用

[例 3]

水稻是湛江主要的粮食作物,改善水稻的遗传

性状是育种工作者不断努力的目标。 下图表示培育优质水稻 的一些途径。请回答下列问题:

(1)以矮秆易感病 (ddrr)和高秆抗病 (DDRR)水稻为亲本进行 杂交,得到 F1,F1 自交产生 F2, F2 中不能稳定遗传的个体占 ________, 选 F2 中的矮秆抗病的水稻植株让其进行自交, 子代中 ddRR 和 ddRr 的比例是_________________________。 (2) 若 要 在 较 短 时 间 内 获 得 矮 秆 抗 病 水 稻 , 可 选 图 中 ________(填图中序号)途径所用的方法。其中⑦途径的常用方法 是__________________。 (3)科学工作者欲培育能产生人体蛋白的水稻新品种, 应该选 择图中________(填图中序号)途径最为合理可行,该技术手段主 要过程:提取目的基因、______________、将目的基因导入受体 细胞 、目的基因的检测与鉴定。该育种方式所利用的原理为 __________________。 (4)图中________(填图中序号)途径具有多方向性。

[思路点拨]

[精讲精析]

题图中①→②途径表示诱变育种,③→④途

径表示基因工程育种, ⑤→⑥途径表示杂交育种, ⑤→⑦→⑧ 途径表示单倍体育种,⑨→⑩途径表示多倍体育种。 (1)用矮 秆易感病(ddrr)和高秆抗病(DDRR)水稻杂交, 得到 F1(DdRr), F1 自交产生 F2,F2 中不能稳定遗传的占 1-4/16=3/4。F2 中 矮秆抗病水稻基因型为 1/3ddRR、 2/3ddRr,自交后子代中 ddRR 占 1/3+(2/3)× (1/4)=1/2,ddRr 占(2/3)× (1/2)=1/3,故 ddRR∶ddRr=3∶2。 (2)要尽快获得矮秆抗病类型新品种, 应

该采用单倍体育种的方式,即图中⑤→⑦→⑧途径。 将 F2 的花 药经过离体培养后,便可以得到单倍体植株。(3)培育能产生人 体蛋白的水稻新品种,应该用基因工程育种的方式,所利用的 原理是基因重组,主要操作过程包括提取目的基因、目的基因 与运载体结合、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与 鉴定。 (4)诱变育种的原理是基因突变, 基因突变具有多方向性。
[ 答案 ] (3)③→④ 基因重组 (1)3/4 3∶2 (2)⑤→⑦→⑧ 花药离体培养

目的基因与运载体结合 ( 或构建基因表达载体 ) (4)①→②

依据不同需求,选择适宜的育种方法 (1)将两亲本的两个不同优良性状集中于同一生物体上, 可利用杂交育种,亦可利用单倍体育种。 (2)要求快速育种,则运用单倍体育种。 (3)要求大幅度改良某一品种, 使之出现前所未有的性状, 可利用诱变育种和杂交育种相结合的方法。 (4)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)若要将特殊性状组合到一起,可考虑转基因技术,如 抗虫棉的培育。

3.下列有关育种的叙述正确的是 A.诱变育种可以定向地改变生物的性状

(

)

B.通过杂交育种获得新品种均需要从 F3 开始选取 C.多倍体育种中,低温处理与秋水仙素处理的作用机理 相似 D.通过花药离体培养获得的新个体即为纯合子

解析:由于基因突变具有多方向性,所以诱变育种不能定向改 变生物的性状;通过杂交育种获得新品种可以从 F2 就开始选 取;在多倍体育种中,低温处理与秋水仙素处理的作用机理相 似,都能抑制纺锤体的形成,使染色体不能移向细胞两极,从 而引起细胞内染色体数目加倍;在单倍体育种的过程中,通过 花药离体培养获得的新个体是单倍体,高度不育,需通过人工 诱导染色体加倍后,才可能得到纯种个体。

答案:C

[课堂回扣练*]
一、概念原理识记题 1.杂交育种和诱变育种的原理是利用 A.基因突变 C.染色体畸变 B.基因重组和基因突变 D.基因突变和染色体畸变 ( )

解析:杂交育种的原理是基因重组,诱变育种的主要原 理是基因突变。单倍体育种和多倍体育种的原理是染色 体(数目)变异。

答案:B
[回扣知识点] 杂交育种和诱变育种的原理。

2.诱变育种不同于杂交育种的特点是 ①能大幅度改良某些性状 新基因型 A.①② C.②③ ②能形成新基因

(

)

③能形成

④一般对个体生存有利 B.①③ D.②④

解析: 杂交育种与诱变育种都能产生新基因型, 故③不对; 诱变育种的主要原理是基因突变,一般对个体生存有害, 所以④不是诱变育种的特点。
答案:A
[回扣知识点] 杂交育种、诱变育种的特点。

二、易错易混辨析题 3.下列关于育种方法的叙述错误的是 A.杂交育种仅应用于进行有性生殖的生物 B.诱变育种仅应用于进行有性生殖的生物 C.培育多倍体时,可用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 D.诱变育种可产生新基因
解析:诱变育种的主要原理是基因突变,它不仅能应用于 进行有性生殖的生物,也能应用于进行无性生殖的生物。

(

)

答案:B
[回扣知识点] 易误点提醒:杂交育种和诱变育种的应用范围。

三、基本原理应用题 4.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)两个新性状中,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)。

解析:(1)从诱变当代棕色、高酚个体自交,后代出现棕色和 白色,说明棕色为显性;从诱变当代白色、高酚个体自交, 后代出现低酚和高酚性状,说明低酚为隐性。 (2)从诱变当代 个体自交后代的表现型即可判断出棕色、高酚的棉花植株的 基因型为 AaBB;白色、高酚的棉花植株的基因型为 aaBb。 (3)依题意,要尽快获得纯合的棕色低酚植株(AAbb),结合已 知纯合体 AABB,只要从诱变子代中选取白色低酚 (aabb)个 体,并利用单倍体育种的方法即可。在书写遗传图解时,需 要标明表现型、基因型,同时注明必要的文字如花药离体培 养、秋水仙素处理等。

答案:(1)显性

隐性 (2)AaBB

aaBb

(3)不发生性状分离

(或全为紫色棉,或没有出现白色棉) 实验方案图解如下:

[回扣知识点] 能力迁移: 能够对生物性状显隐性进行判断, 正 确区别诱变育种和单倍体育种等知识,具备综合分析、文字表 述、规范答题能力,能够规范书写遗传图解。




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