学年高中生物 第六章 从杂交育种到基因工程 第1节 杂交育种与诱变育种学案新人教版必修2.docx

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学年高中生物第六章从杂交育种到基因工程第1节杂交育种与诱变育种学案新人教版必修2

2019-2020学年高中生物第六章从杂交育种到基因工程第1节杂交育种与诱变育种学案（新人教版）必修2

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1．掌握杂交育种和诱变育种的原理和操作过程。

　2.比较各种育种方法的优缺点。

一、杂交育种（阅读教材P98～P99）

1．杂交育种之前的育种

（1）方法：

生产实践中，挑选品质好的个体进行传种。

（2）原理：

利用生物的变异。

（3）缺点：

周期长，可选择的范围有限。

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。

（4）优点：

操作简便。

二、诱变育种（阅读教材P100）

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．优点：

可提高突变率，在较短时间内获得更多的优良变异类型。

3．应用

1．连线

2．判断

（1）用化学因素诱变处理可提高突变率。

（√）

（2）杂交育种能够产生新的基因。

（×）

分析：

杂交育种的原理是基因重组，不能够产生新的基因，诱变育种才能产生新的基因。

（3）物理、化学等诱变因素可以使基因发生定向的变异。

（×）

分析：

基因突变具有不定向性。

（4）青霉素高产菌株是通过杂交育种获得的。

（×）

分析：

青霉素高产菌株是通过诱变育种获得的。

（5）杂交育种一定要从F2开始筛选。

（×）

分析：

不一定。

如培育杂合子品种，选亲本杂交得到的F1即可。

主题一　杂交育种的应用及与单倍体育种的区别和联系

结合下面育种图解，探究以下问题：

1．图中①→②→⑤→⑥→⑦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．杂交育种时

（1）培养双杂合子：

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）培养隐性纯合子：

子二代（图中③）性状符合要求的个体即可推广。

（3）培养具有显性性状的纯合子：

要多次自交选出稳定遗传的个体（图中④）。

小组讨论

1杂交育种的方法比单倍体育种方法所用的时间一定长吗？

举例说明。

提示：

不一定。

当利用AAbb×aaBB培育aabb个体时，两者所需时间是一样的。

2花药离体培养与单倍体育种是一回事吗？

为什么？

提示：

不是。

单倍体育种包括两个阶段：

花药离体培养成单倍体植株、用秋水仙素处理单倍体幼苗形成纯合子，故花药离体培养只是单倍体育种的一部分。

　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一般不用测交，常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，育种过程用遗传图解表示如下：

1．已知小麦的高秆对矮秆为显性、抗病对不抗病为显性，分别由D/d和T/t控制，这两对等位基因符合基因的自由组合定律。

现利用下图两种育种方法来获得抗倒伏抗病（矮秆抗病）的植株。

下列叙述错误的是（　　）

A．图中②③④表示的基因组成分别为Dt、DDTT、ddTT

B．图中F2中从上到下含所列基因型的个体所占比例为3∶9∶3∶1

C．图中F3内矮秆抗病的植株中，纯合子占2/5

D．图中⑥代表的含义是连续多代自交

解析：

选C。

图中①②分别代表的是dT、Dt，而③④⑤代表的是经过秋水仙素处理而得到的纯合子，即DDTT、ddTT、ddtt；杂交育种F1自交后代的性状分离比为高秆抗病∶高秆不抗病∶矮秆抗病∶矮秆不抗病＝9∶3∶3∶1；F2矮秆抗病植株中ddTT占1/3，ddTt占2/3，所以自交后代中矮秆抗病的植株为1/3＋2/3×3/4＝5/6，其中纯合子为1/3＋2/3×1/4＝1/2，所占比例为3/5；图中⑥代表的含义是连续多代自交，目的是提高纯合子的比例，选出所需的纯种植株。

2．家兔的黑色对白色为显性，短毛对长毛为显性。

这两对基因分别位于一对同源染色体上。

下列关于利用黑色短毛纯种兔和白色长毛纯种兔培育出黑色长毛纯种兔的做法，错误的是（　　）

A．黑色短毛纯种兔×白色长毛纯种兔，得F1

B．选取健壮的F1个体自交，得F2

C．从F2中选取健壮的黑色长毛兔与白色长毛兔测交

D．根据测交结果，选取F2中稳定遗传的黑色长毛雌、雄兔

解析：

选B。

家兔属于雌雄异体生物，不能进行自交。

因此B项错误。

主题二　诱变育种与杂交育种的区别

1．结合下面育种过程分析以下问题：

该过程发生了显性突变。

在二倍体生物中通常第一代就表现出来，但并不都是纯合子。

特别是在异花受粉的植物中，还必须经过两次自交到第三代，才能得到稳定遗传的纯合突变类型。

2．结合下面过程分析以下问题：

AA

Aa（不表现新性状）

aa

该过程发生了隐性突变，在自花传粉植物中只需要通过自交繁殖，到第二代便会有纯合的隐性突变体分离出来，虽然数目较少，但是一旦出现便可选择应用。

　杂交育种与诱变育种的比较

杂交育种

诱变育种

原理

基因重组

基因突变

适用

范围

有性生殖的生物

所有生物

过程

选择具有不同优良性状的亲本通过杂交获得F1，F1连续自交或杂交，从中筛选获得需要的类型

利用射线或化学物质等理化因素诱导正在分裂的细胞发生基因突变，并选取需要的类型

特点

不能产生新基因，原有基因性状的重新组合；育种进程缓慢

提高突变率，加快育种进程；产生新基因、新性状，大幅改良生物性状；盲目性大，有利变异少

3．下列关于诱变育种的说法中，不正确的是（　　）

A．能够在较短的时间内获得更多的优良变异类型

B．一次诱变处理供实验的生物定能获得所需的变异类型

C．青霉素产量很高的菌株的选育依据的原理是基因突变

D．诱变育种过程能创造新的基因而杂交育种过程则不能

解析：

选B。

诱变育种依据的原理是基因突变，能创造新的基因，因此能够在较短的时间内获得更多的优良变异类型，但是基因突变具有不定向性，一次诱变处理供实验的生物不一定能获得所需的变异类型。

4．如图所示，将二倍体植株①和②杂交得到③，再将③作进一步处理。

对此分析错误的是（　　）

A．由⑤得到⑥的育种原理是基因重组

B．图中秋水仙素的作用是使染色体数目加倍

C．若③的基因型是AaBbdd，则⑨的基因型可能是aBd

D．③→④的过程中，所产生的变异都有利于生产

解析：

选D。

③→④多次射线处理萌发的种子应为诱变育种，由于突变是不定向的，所以产生的性状有可能是有利的，也有可能是有害的；⑤→⑥过程表示的是杂交育种的自交阶段，遵循的原理为基因重组；由③→⑨是花药离体培养，所得到的幼苗是单倍体，可以为aBd等四种基因型；秋水仙素的作用是抑制纺锤体的形成，进而使染色体数目加倍。

方法技巧

　育种方法的选择

————————————[核心知识小结]————————————

[网络构建]

[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。

[随堂检测]

知识点一　杂交育种

1．甲地区的油菜，籽大抗性差；乙地区的油菜，籽小抗性强。

要提高两地的油菜品种质量，通常采用的繁殖技术是（　　）

A．杂交育种B．诱变育种

C．多倍体育种D．单倍体育种

解析：

选A。

由于甲、乙两地的油菜分别具有不同的优良性状，所以要通过杂交育种将位于不同亲本上的优良性状集中到同一个体上。

2．用杂合子F1（DdEe）种子获得纯合子（ddee），最简捷的方法是（　　）

A．种植→F2→选双隐性性状个体→纯合子

B．种植→秋水仙素处理→纯合子

C．种植→花药离体培养→单倍体幼苗→秋水仙素处理→纯合子

D．种植→秋水仙素处理→花药离体培养→纯合子

解析：

选A。

用秋水仙素处理或花药离体培养等操作较复杂，而杂交育种虽育种进程长，但操作最简捷。

3．现有A、B、C三个番茄品种，A品种的基因型为aaBBDD，B品种的基因型为AAbbDD，C品种的基因型为AABBdd，三对基因分别位于三对同源染色体上。

若要利用上述品种培育获得aabbdd植株至少需要几年（　　）

A．2年B．3年

C．4年D．5年

解析：

选B。

过程为：

知识点二　诱变育种

4．有一种塑料在某种细菌的作用下能迅速分解为无毒物质，可以降解，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的方法是（　　）

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。

对于细菌来说，一般通过诱变育种或基因工程育种的方法来培育。

5．（2015·惠州高一检测）航天技术的发展为我国的生物育种创造了更多更好的机会。

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、微重力及弱的磁场等因素的诱导下发生基因突变

C．航天育种技术是快速培育农作物优良新品种的重要途径之一

D．“太空种子”绝大多数会发生突变

解析：

选D。

航天育种实际上是一种人工诱变育种，其诱变因素是微重力、高强度的宇宙射线等，其显著优点是可提高突变率，从而缩短育种周期。

由于基因突变的不定向性、多害少利性和低频性，能培育出高产、优质新品种的“太空种子”仅仅是少数，多数变异是不利的，绝大多数种子是不发生突变的。

6．（2015·高考浙江卷）某自花且闭花授粉植物，抗病性和茎的高度是独立遗传的性状。

抗病和感病由基因R和r控制，抗病为显性；茎的高度由两对独立遗传的基因（D、d，E、e）控制，同时含有D和E表现为矮茎，只含有D或E表现为中茎，其他表现为高茎。

现有感病矮茎和抗病高茎两品种的纯合种子，欲培育纯合的抗病矮茎品种。

请回答：

（1）自然状态下该植物一般都是________合子。

（2）若采用诱变育种，在γ射线处理时，需要处理大量种子，其原因是基因突变具有________________________________________________________________________

和有害性这三个特点。

（3）若采用杂交育种，可通过将上述两个亲本杂交，在F2等分离世代中________抗病矮茎个体，再经连续自交等________手段，最后得到稳定遗传的抗病矮茎品种。

据此推测，一般情况下，控制性状的基因数越多，其育种过程所需的________。

若只考虑茎的高度，亲本杂交所得的F1在自然状态下繁殖，则理论上F2的表现型及其比例为________________________________________________________________________。

（4）若采用单倍体育种，该过程涉及的原理有________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

请用遗传图解表示其过程（说明：

选育结果只需写出所选育品种的基因型、表现型及其比例）。

解析：

（1）杂合子连续自交，后代纯合子比例逐渐增加，杂合子比例逐渐减小。

因此，自然状态下闭花授粉（连续自交）的植物一般都是纯合子。

（2）基因突变有多方向性