人教版生物高中必修二《杂交育种与诱变育种》教案.docx
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人教版生物高中必修二《杂交育种与诱变育种》教案
杂交育种与诱变育种
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．育种原理：
基因重组。
3．过程：
（以高产抗病小麦品种的选育为例）
4．应用
（1）农产品：
改良作物品质，提高农作物单位面积产量。
（2）家畜、家禽：
培育出适应性强的乳用、肉用或乳肉兼用型优良品种。
二、诱变育种
1．原理：
基因突变。
2．处理方法
（1）物理因素：
X射线、紫外线等。
（2）化学因素：
亚硝酸、硫酸二乙酯等。
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。
重点聚焦
[共研探究]
材料一已知小麦的高秆（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、矮秆易染锈病两个纯系品种，欲培育能稳定遗传的矮秆抗锈病的小麦。
材料二
1．根据材料一，回答下列问题：
（1）杂交育种的过程
①将两种优良性状集中在同一种植株上，需选用分别具有一种优良性状的纯合亲本杂交，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F2开始，因为此时开始出现性状分离。
③出现矮秆抗锈病的个体后不能立即推广种植，因为矮秆抗锈病个体的基因型有ddTT和ddTt两种，其中ddTt的个体自交会发生性状分离，不能稳定遗传。
④获得能稳定遗传的矮秆抗锈病个体的步骤：
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，即得到了要选育的矮秆抗锈病的稳定遗传的纯合子品种——ddTT。
⑤若选育的两种优良性状都是由隐性基因控制的，不需要连续自交。
因为隐性个体都是纯合子。
（2）杂交育种的优缺点
①优点：
操作简单，能将多个优良性状集中到同一个体上。
②缺点：
a．选育工作量大：
杂交育种从子二代开始出现多种性状类型，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。
（3）杂交育种适用于进行有性生殖的生物，细菌是原核生物，不能进行有性生殖，所以不能用杂交育种的方法培育细菌新品种。
2．根据材料二，回答下列问题：
（1）材料二表示单倍体育种。
（2）Ⅰ表示花药离体培养，Ⅱ表示秋水仙素处理。
[总结升华]
1．动、植物杂交育种的区别
（1）方法：
植物杂交育种中纯合子的获得不能通过测交，只能通过逐代自交的方法获得；而动物杂交育种中纯合子的获得一般不通过逐代自交，而通过测交的方法进行确认后而获得。
（2）实例：
现有基因型为BBEE和bbee的两种植物或动物，欲培育基因型为BBee的植物或动物品种，育种过程的遗传图解如下：
2.单倍体育种和杂交育种的比较
类型
项目
单倍体育种
杂交育种
区别
育种原理
染色体变异
基因重组
育种周期
较短
较长
操作技术
技术复杂
操作简单
联系
单倍体育种与杂交育种相结合，单倍体要利用杂交后代的花药进行离体培养
[对点演练]
1．判断正误
（1）杂交育种第一步杂交的目的是将两个亲本的优良性状集中到一个个体上。
（）
（2）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。
（）
（3）杂交育种的后代都表现为杂种优势。
（）
解析：
（2）动物不能自交。
（3）杂交育种的个别后代表现为杂种优势。
答案：
（1）√
（2）×（3）×
2．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，具有显性性状的个体不一定是纯合子，具有隐性性状的个体一定是纯合子。
[共研探究]
材料我国航天事业发展迅猛，随之开展的航天育种取得了可喜成果，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．航天种子产生的变异属于基因突变（填变异类型），这种变异能（填“能”或“不能”）产生新的基因。
2．诱变育种材料的选择及处理
（1）搭载航天器的植物种子需要浸泡使其萌发，因为萌发的种子细胞分裂旺盛，易受到太空中诱变因素的影响而发生基因突变。
（2）种子遨游太空回到地面，种植后发现没有所需要的性状出现，此时不可以（填“可以”或“不可以”）随意丢弃，因为种子可能发生隐性突变。
3．诱变育种适用于各种生物。
4．诱变育种不一定得到理想品种，因为突变具有不定向性。
5．判断正误
（1）诱变育种可提高突变率，在较短时间内获得更多的优良变异类型。
（）
（2）诱变育种在农作物育种方面取得了可喜的成果。
（）
（3）在微生物育种方面，诱变育种也发挥了重要作用。
（）
（4）诱变育种的原理是基因突变，不适用于细菌等原核生物。
（）
答案：
（1）√
（2）√（3）√（4）×
[总结升华]
1．显性突变和隐性突变在育种中的应用
（1）显性突变
（2）隐性突变
AA
Aa（不表现新性状）
aa（表现出新性状，且稳定遗传）
2．杂交育种与诱变育种的比较
项目
杂交育种
诱变育种
原理
基因重组
基因突变
方法
杂交→自交→筛选→自交
辐射诱变、激光诱变、化学药剂诱变
优点
使不同个体的优良性状集中于同一个个体上
可以提高变异的频率，大幅度改良某些性状，加速育种进程
局限
性
育种年限较长
发生有利变异的个体不多，需处理大量实验材料
3．育种方法的选择
育种目标
育种方式
集中双亲的
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
对原品种营养器官进行“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
【易错易混】
诱变育种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，主要应用于植物和微生物。
[对点演练]
1．判断正误
（1）太空育种能按照人们的意愿定向产生所需的优良性状。
（）
（2）诱变育种和杂交育种均可形成新基因。
（）
解析：
（1）太空育种的原理是基因突变，具有不定向性。
（2）杂交育种的原理是基因重组，不形成新基因。
答案：
（1）×
（2）×
2．诱变育种可以改良某种性状，这是因为（）
①后代性状较稳定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．①②B．②③
C．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。
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：
选B使位于不同亲本的优良性状通过交配集中到同一个体上的方法为杂交，其原理是基因重组。
2．下列有关航天育种的说法，不正确的是（）
A．航天育种可缩短育种周期
B．种子在宇宙辐射、微重力及弱地磁场等因素的诱导下发生基因突变
C．航天育种技术作为航天技术与农业育种技术相结合的一项创新性研究成果，是快速培育农作物优良新品种的重要途径之一
D．航天育种培育出的都是高产、优质、高效的新品种
解析：
选D航天育种的原理是基因突变，可缩短育种周期；基因突变具有多方向性，多害少利性。
3．下列关于育种的叙述，不正确的是（）
A．迄今为止，杂交育种仍然是培育新品种的有效手段，其遗传学原理是基因重组
B．诱变育种具有大幅度改变某些性状，快速、定向等优点
C．单倍体育种和多倍体育种的遗传学原理都是染色体数目变异
D．与二倍体植株相比，多倍体植株通常茎秆粗壮，器官较大，有机物含量增加
解析：
选B诱变育种的原理是基因突变，具有不定向性。
4．有关作物育种的叙述，错误的是（）
A．在杂交育种中，F1自交后代可筛选符合人类需要的优良品种
B．单倍体育种可以明显缩短育种的年限
C．人工诱导多倍体常用的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
D．诱变育种可以定向地把多个品种的优良性状集中在一起，获得新的品种
解析：
选D在杂交育种中，F1自交后代（即F2）可筛选出符合人类需要的优良品种。
单倍体育种可明显缩短育种年限。
人工诱导多倍体常用的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。
杂交育种可以将多个品种的优良性状集中在一起，获得新品种。
5．下面①～④列举了四种育种方法，请据此回答相关问题：
①甲品种×乙品种―→F1―→F2
性状稳定遗传的新品种
②甲品种×乙品种―→F1
幼苗
若干植株
新品种
③正常幼苗
若干植株
新品种
④种子
返地种植―→多种变异植株
新品种
（1）第①种方法属于杂交育种，其依据的原理是________________________________________________________________________。
（2）第②种育种方法称为________，其优点是__________________________。
F1经花药离体培养得到的幼苗是________倍体。
（3）第③种育种方法中使用了秋水仙素，它的作用机理是抑制________的形成，导致细胞内的________不能移向细胞两极而加倍。
（4）第④种育种方法中发生的变异一般属于可遗传变异中的________，此处诱发该变异的因素属于________因素，除此之外导致该变异的因素还有____________因素、________因素。
解析：
（1）方法①为杂交育种，其依据的原理是基因重组。
（2）方法②为单倍体育种，其优点是明显缩短育种年限，且后代肯定是纯种。
F1经花药离体培养得到的幼苗是单倍体。
（3）秋水仙素的作用是抑制纺锤体的形成，导致细胞内的染色体复制后不能移向细胞两极而加倍。
（4）方法④是诱变育种，原理是可遗传变异中的基因突变，诱变因素有物理因素、化学因素和生物因素。
答案：
（1）基因重组
（2）单倍体育种明显缩短育种年限单（3）纺锤体染色体（4）基因突变物理化学生物
【基础题组】
1．育种科学家将一些作物种子搭载神舟六号飞船进入太空，经过宇宙射线、微重力等综合因素的作用，使作物种子内的DNA发生变化，进而培育出优质高产的新品种。
这种方法属于（）
A．杂交育种B．单倍体育种
C．诱变育种D．多倍体育种
解析：
选C根据题干可知，经过宇宙射线、微重力等综合因素的作用，使作物种子内的DNA发生变化，因此利用这些因素培育出新品种的方法属于诱变育种。
2．下列不属于诱变育种的是（）
A．用一定剂量的γ射线处理，引起变异而获得新性状
B．用X射线照射处理，得到青霉素高产菌株
C．用亚硝酸处理，得到植物新类型
D．人工种植的马铃薯块茎逐年变小
解析：
选D诱变育种是利用物理因素（如X射线、γ射线等）或化学因素（如亚硝酸等）处理生物，引发基因突变。
人工种植的马铃薯块茎逐年变小的直接原因是高温、干旱、病毒感染等，不属于诱变育种。
3．下列有关作物育种的叙述，错误的是（）
A．在杂交育种中，F1自交后代可筛选出符合人类需要的优良品种
B．单倍体育种可以明显缩短育种年限
C．人工诱导多倍体常用的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
D．诱变育种可以定向的把多个品种的优良性状集中在一起，获得新的品种
解析：
选D诱变育种的原理是基因突变，而基因突变是不定向的。
4．基因型为AaBb的某植物个体，利用单倍体育种方法得到一个基因型为AABB的个体，同时不能得到的个体基因型是（）
A．ABB．AAbb
C．aaBBD．aabb
解析：
选A基因型为AaBb的植物个体产生的花粉的基因型是AB、Ab、aB、ab，培育的单倍体经过秋水仙素处理后染色体加倍，获得的个体都是纯合子。
5．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：
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；四倍体番茄的培育利用了染色体变异的原理。
6．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．对小麦的花药进行离体培养
D．用X射线处理后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。
选项A的原理为基因重组，选项B、C的原理为染色体数目变异。
7．杂交育种和诱变育种的原理分别是（）
A．基因突变
B．基因重组和基因突变
C．染色体变异
D．基因突变和染色体变异
解析：
选B杂交育种的原理是基因重组，诱变育种的原理是基因突变。
8．下列关于育种的叙述，正确的是（）
A．用物理因素诱变处理可提高突变率
B．诱变育种和杂交育种均可形成新的基因
C．自然条件下，三倍体与二倍体能进行杂交
D．诱变获得的突变体多数表现出优良性状
解析：
选A杂交育种的原理是基因重组，不能形成新的基因；三倍体在减数分裂时因染色体联会紊乱，不能形成正常的可育配子，因此不能与二倍体进行杂交；基因突变的一个特点为多害少利，因此突变体多数表现出不利性状。
【能力题组】
9．现有基因型为aabb与AABB的水稻品种，通过不同的育种方法可以培育出不同类型的水稻。
下列有关叙述不正确的是（）
A．杂交育种可获得基因型为AAbb的水稻，其变异发生在减数第二次分裂后期
B．单倍体育种可获得基因型为AAbb的水稻，利用的原理有基因重组和染色体变异
C．将基因型为aabb的水稻人工诱变可获得基因型为aaBb的水稻，其等位基因的产生来源于基因突变
D．多倍体育种获得的基因型为AAaaBBbb的水稻，其染色体数目加倍发生在有丝分裂后期
解析：
选A杂交育种的原理是基因重组，故如果杂交育种可获得基因型为AAbb的水稻，其变异发生在减数第一次分裂后期，A错误；若利用单倍体育种方法获得基因型为AAbb的水稻，首先让基因型为aabb的水稻与基因型为AABB的水稻杂交得到基因型为AaBb的水稻，然后取基因型为AaBb的水稻减数分裂产生的配子Ab进行花药离体培养得到单倍体Ab，由于单倍体高度不育，所以要用秋水仙素处理其幼苗使其染色体加倍变成可育的二倍体，在此过程中变异的原理有基因重组和染色体变异，B正确；人工诱变的原理是基因突变，C正确；有丝分裂后期，着丝点分裂，染色体数目加倍，D正确。
10．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
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。
11．某农科所通过如图所示的两种育种方法培育出了高品质的糯小麦，下列有关叙述正确的是（）
A．a、b两过程分别代表单倍体育种和杂交育种
B．b过程需要通过杂交来提高纯合率
C．a过程需要用秋水仙素，其只能作用于萌发的种子
D．a过程提高了突变率，从而明显缩短了育种年限
解析：
选A图中a过程属于单倍体育种，原理为染色体数目变异；b过程属于杂交育种，原理为基因重组，由YyRr获得yyRR需要通过连续自交来提高纯合率。
由于通过花药离体培养只能获得幼苗，故秋水仙素只能作用于幼苗。
单倍体幼苗经秋水仙素处理后均为纯合子，因而可明显缩短育种年限。
12．为获得纯合高蔓抗病番茄植株（二倍体），采用了如图所示的方法，图中两对相对性状独立遗传。
据图分析错误的是（）
A．过程①的自交代数越多，纯合高蔓抗病植株的比例越高
B．过程②可以取F1中任一植株的适宜花药作培养材料
C．经③处理获得的是由染色体加倍而成的多倍体植株
D．经③处理后获得的植株中符合生产要求的约占1/4
解析：
选C在杂交育种中，通过反复自交可提高纯合子的比例；由于F1中植株的基因型是相同的，故过程②可以取F1中任一植株的适宜花药作培养材料；由于该番茄植株是二倍体，故其单倍体经秋水仙素处理后染色体加倍而成的是纯合的二倍体植株；育种要求是获得高蔓抗病番茄植株，F1产生4种类型的花药，故经③处理后获得的植株中符合生产要求的约占1/4。
13．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________、________。
（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：
（1）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。
（2）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。
（3）突变后的甲、乙植株基因型分别为AaBB、AABb，表现型均为扁茎缺刻叶。
（4）要培育基因型为aabb的圆茎圆叶植株，有两种方法：
一种是两植株先自交，分别得到aaBB、AAbb的植株，再将其进行杂交然后再自交达到目的；另一种是先将甲、乙两植株杂交，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，从中选择圆茎圆叶植株。
14．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，F2中矮秆抗病（ttR_）比例为3/16，其中不能稳定遗传的基因型（ttRr）为1/8，即占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）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，可得到纯合的二倍体（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；否则，说明是环境因素引起的不可遗传的变异。
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）
15．香味性状是优质水稻品种的重要特性之一。
（1）香稻品种甲的香味性状受隐性基因（a）控制，其香味性状的表现是因为________________________________________________________________________，
导致香味物质积累。
（2）水稻香味性状与抗病性状独立遗传。
抗病（B）对感病（b）为显性。
为选育抗病香稻新品种，进行了一系列杂交实验。
其中，无香味感病与无香味抗病植株杂交后代的统计结果如图所示，则两个亲代的基因型是________________________________。
上述杂交的子代自交，后代群体中能稳定遗传的有香味抗病植株所占比例为________。
（3）用纯合无香味植株作母本与香稻品种甲进行杂交，在F1中偶尔发现某一植株具有香味性状。
请对此现象给出两种合理的解释：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________。
解析：
（1）依题意，A基因存在时无香味物质，可能是由于A基因控制合成的酶促进了香味物质的分解，而基因a纯合时，参与香味物质代谢的酶缺失，从而使香味积累。
（2）依杂交结果，抗病∶感病＝1∶1，无香味∶有香味＝3∶1，可推知亲本的基因型为Aabb和AaBb，
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