最新高中生物杂交育种与诱变育种 精品.docx
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最新高中生物杂交育种与诱变育种精品
杂交育种与诱变育种
了解
1.杂交育种的概念
2.诱变育种在生产中的应用
理解
杂交育种方法的优点和不足
1.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
2.杂交育种和诱变育种的优点和局限性
3.用遗传图解表示各种育种过程
一、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）
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 选出高产、抗病个体
↓连续自交
选出不发生性状分离的所有高产、抗病个体
↓
新的优良品种
（4）优点：
操作简便。
（5）应用：
①在农业生产中，杂交育种是改良作物品质、提高农作物单位面积产量的常规方法。
②可用于家畜、家禽的育种。
二、诱变育种
（1）概念：
利用物理因素（如X射线、γ射线、紫外线、激光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处理生物，使生物发生基因突变。
（2）原理：
基因突变。
（3）实例：
黑农五号、青霉素高产菌株。
（4）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。
（5）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。
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个植株上？
两种优良性状集中在一个体的实质是什么？
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内。
②杂交育种的选择从第几代开始？
为什么？
提示：
从F2代开始选择；因为从F2代出现性状分离。
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代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：
杂交育种中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．判断下列说法的正误
（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。
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代。
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：
育种目标
育种方式
集中双亲优良性状
快速育种
单倍体育种
操作简单
杂交育种
让原品系产生“新”性状
诱变育种
对原品种性状进行“增大”或“加强”
多倍体育种
保持原品种“优良”特性，快速繁殖（植物）
植物组织培养
3．几种育种方式的比较
杂交育种
诱变育种
单倍体育种
原理
基因重组
基因突变
染色体变异（染色体组先成倍减少，再加倍，得到纯种）
方法
①杂交→自交→选优；②杂交
辐射诱变、激光诱变、化学药剂处理
花药离体培养、秋水仙素诱导染色体数目加倍
优点
操作简便
提高变异频率，大幅度改良某些性状，加速育种进程
明显缩短育种年限
缺点
时间长，需要及时发现优良性状
有利变异少，需要处理大量实验材料，具有不确定性
技术复杂，成本高
[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有性生殖的生物，还能应用于无性生殖的生物。
单倍体育种主要用于进行有性生殖的植物。
[例] （2018·江苏高考）科学家将培育的异源多倍体的抗叶锈病基因转移到普通小麦中，育成了抗叶锈病的小麦，育种过程见下图。
图中A、B、C、D表示4个不同的染色体组，每组有7条染色体，C染色体组中含携带抗病基因的染色体。
请回答下列问题：
（1）异源多倍体是由两种植物AABB与CC远缘杂交形成的后代，经________________________方法培育而成，还可用植物细胞工程中________方法进行培育。
（2）杂交后代①染色体组的组成为________，进行减数分裂时形成________个四分体，体细胞中含有________条染色体。
（3）杂交后代②中C组的染色体减数分裂时易丢失，这是因为减数分裂时这些染色体__________________。
（4）为使杂交后代③的抗病基因稳定遗传，常用射线照射花粉，使含抗病基因的染色体片段转接到小麦染色体上，这种变异称为__________________。
[解析]
（1）植物AABB和CC远缘杂交得到的F1植株ABC是高度不育的，需经秋水仙素处理诱导其染色体数目加倍，得到AABBCC的异源多倍体可育植株；另外也可利用植物细胞工程中的植物体细胞杂交技术，将AABB和CC的细胞进行融合形成杂种细胞后再经植物组织培养得到可育植株AABBCC。
（2）杂交后代①是AABBCC和AABBDD有性杂交得到的，其染色体组的组成为AABBCD，因每个染色体组中含7条染色体，故进行减数分裂时AA和BB能分别形成7个四分体，而C和D不能形成四分体；AABBCD6个染色体组共含42条染色体。
（3）在减数分裂中不能正常进行联会（同源染色体配对）的染色体很容易丢失。
（4）抗病基因存在于C组的染色体上，而普通小麦的染色体中不含C组染色体，故含抗病基因的染色体片段转接到小麦染色体上是非同源染色体之间的移接，属于染色体结构变异中的易位。
[答案]
（1）秋水仙素诱导染色体数目加倍 植物体细胞杂交
（2）AABBCD 14 42 （3）无同源染色体配对 （4）染色体结构变异
育种方法的选择
（1）选择育种方法要视具体育种目标要求、材料特点、技术水平和经济因素，进行综合考虑和科学决策：
①保留原有性状，首选无性繁殖；
②一般作物育种可选杂交育种和单倍体育种；
③若检测是否为纯合子用测交或自交方案，测交分离比为1∶1，为首选；若既要检测是否为纯合子同时又要分离纯合子，显性则用“代代自交”，而隐性可直接分离；
④已知多对性状杂合要获得纯合子首选单倍体育种，其次才是自交；
⑤为得到特殊性状可选择诱变育种（不定向），再进行筛选（如航天育种）或多倍体育种。
（2）从基因组成上看，育种目标基因型可能是：
①纯合子，便于制种、留种和推广；②杂合子，充分利用杂种优势。
（3）设计方案时应注意对象是“动物”还是“植物”，雌雄“同体”还是“异体”；同时还应注意是否能获得相应正、反交或自交的父、母本，正、反交或自交能否进行，是否要借助无性繁殖的方法等。
（4）植物杂交育种应注意去雄、套袋（雌雄同花）和授粉等操作。
1．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：
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。
答案：
C
2．诱变育种与杂交育种的不同之处是（ ）
①能大幅度改良某些性状 ②能形成新基因 ③能形成新基因型 ④一般对个体生存有利
A．①②B．①③
C．②③D．②④
解析：
诱变育种原理是基因突变，基因突变能产生新基因，出现前所未有的新性状；杂交育种原理是基因重组，基因重组是生物原有基因的重新组合，形成新基因型。
答案：
A
3．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：
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。
答案：
B
4．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
C．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：
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。
答案：
C
5．利用遗传变异的原理培育作物新品种，在现代农业生产上得到广泛应用。
请回答下面的问题：
（1）水稻的大穗（A）对小穗（a
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