（教师用书）2016-2017版高中生物 第4章 生物的变异 第2节 生物变异在生产上的应用学案 浙科版必修2

第二节生物变异在生产上的应用1各种育种方法在改良农作物和培育家畜品种等方面的应用。(重难点)2各种育种方法的优点和局限性。(重点)3正确认识转基因技术。(重点)杂 交 育 种 与 诱 变 育 种1杂交育种(1)原理基因重组。(2)概念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。(3)培养手段杂交、选择、纯合化等。(4)举例抗病红果肉番茄的培育2诱变育种项目内容概念利用物理、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原理基因突变和染色体畸变人工诱变方法主要优点可提高突变频率能在较短的时间内有效地改良生物品种的某些性状。如早熟籼稻种子的培育改良作物品质，增强抗逆性。如“太辐一号”小麦的培育生产应用用于动物、植物及微生物等方面育种，其中微生物方面的成效极为明显。如青霉素高产量菌株的选育探讨：培育细菌新品种时，为什么不能用杂交育种的方法？提示：杂交育种只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。探讨：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。探讨：诱变育种适用于哪些生物？提示：可适用于各种生物。探讨：诱变育种是否一定能获得理想品种？为什么？提示：不一定。因为突变具有不定向性。探讨：从基因突变的特点出发，诱变育种有哪些缺点？提示：由于基因突变具有不定向性，有利变异往往不多，所以诱变育种具有一定的盲目性；突变个体难以集中多个优良性状，所以需要处理大量的实验材料，工作量大。1几种常见的杂交育种类型(以两对相对性状为例)已知AAbb与aaBB为亲本：P AAbbaaBBF1 AaBb F2 A_B_A_bbaaB_aabb 多次自交直到后代不发生性状分离 AABBAAbbaaBB (1)培育杂合子品种：选取双亲子一代，需年年制种(如上述图)。(2)培育隐性纯合子品种：选取双亲子一代子二代选出符合要求的类型就可以推广(如上述图)。(3)培育显性纯合子(或一显一隐纯合子)品种：选取双亲子一代子二代选出符合要求的个体选出稳定遗传的个体推广(如上述图)。2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，育种过程用遗传图解表示如下：3诱变育种与杂交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有利变异的个体不多，需处理大量实验材料【特别提醒】(1)杂交育种应用于能进行有性生殖的生物，主要是植物和动物。(2)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。1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F1B选取健壮的F1个体自交，得F2C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】家兔属于雌雄异体生物，不能进行自交。【答案】B2下列关于诱变育种的说法中，不正确的是()【导学号：35930037】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】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。【答案】B单 倍 体 育 种 、 多 倍 体 育 种 、 转 基 因 技 术1单倍体育种(1)单倍体植株特点植株小而弱，且高度不育。(2)单倍体育种原材料：单倍体。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。主要特点a缩短育种年限。b能排除显隐性干扰，提高效率。原理：染色体数目变异。育种程序：PF1单倍体幼苗染色体加倍的可育纯合植株优良新品种。2多倍体育种(1)多倍体特点其细胞通常比二倍体的细胞大，细胞内有机物的含量高、抗逆性强，在生产上具有很好的经济价值。(2)人工诱导多倍体原理：染色体数目变异。方法目前最好的方法是用秋水仙素处理萌发的种子、幼苗等，使它们的染色体加倍。机理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。应用：培育作物新品种的另一个重要途径。举例：三倍体无籽西瓜的培育(过程图解)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)处理方法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。(3)原理：基因重组。(4)特点人为地增加了生物变异的范围，实现种间遗传物质的交换。从采用的多种方法看，这种技术的针对性更强，效率更高，经济效益更明显。(5)应用：各种转基因动植物的培育，如抗虫棉。探讨：三倍体的水稻的花粉经离体培养后，得到的水稻，其稻穗、米粒均变小，这种说法正确吗？提示：不正确；得到的水稻高度不育。探讨：种植西瓜时若以黄色瓜瓤的四倍体作母本，以红色瓜瓤的二倍体作父本，则其所结西瓜的瓜瓤是什么颜色？提示：黄色。探讨：若用DNA连接酶将目的基因与运载体两两结合时，可能有哪些产物？提示：目的基因目的基因、目的基因运载体、运载体运载体。探讨：转基因抗虫棉有性繁殖产生的后代都具有抗虫特性吗？为什么？提示：不一定。因为性状分离或变异的原因，抗虫棉的子代可能会失去抗虫特性。1几种育种方法的比较杂交育种诱变育种单倍体育种多倍体育种原理基因重组基因突变染色体畸变(染色体组先成倍减少，再加倍，得到纯合子)染色体数目变异方法(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、秋水仙素诱导加倍用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗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有机物含量高，抗逆强操作简单，短时间内可获得所需类型。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，成本高发育期延迟结实率低2.新品种的育种方法(1)集中不同亲本的优良性状杂交育种选择具有不同优良性状的个体作为亲本，经过杂交自交过程，在F2中选择，如果选取显性个体，还需要连续自交。(2)集中优良性状，又缩短育种年限单倍体育种选择具有不同优良性状的个体作为亲本，经过杂交获得F1，取F1的花药进行离体培养，形成单倍体幼苗，再用秋水仙素处理。(3)获得较大果实或大型植株来提高营养物质含量多倍体育种，用秋水仙素或低温处理萌发的种子或幼苗，使染色体加倍而形成多倍体。(4)提高变异频率，“改良”或“改造”或直接改变现有性状，获得当前不存在的基因或性状诱变育种。1下列关于育种方法的叙述，正确的是()A用杂交的方法进行育种，从F1自交后代中可筛选出符合人类需要的优良品种B用辐射的方法进行诱变育种，诱变后的植株一定比诱变前的植株具备更多优良性状C用基因型为DdTt的植株进行单倍体育种，所有的新品种自交后代中约有1/4为纯合子D用基因型为DdTt的植株进行多倍体育种，所育的新品种和原品种杂交一定能产生可育后代【解析】诱变育种的生物学原理为基因突变，基因突变具有多害少利和多方向的特点，故诱变后的植株不一定比诱变前的植株具备更多优良性状，故B错误。用基因型为DdTt的植株进行单倍体育种，产生的新品种全为纯合子，其自交后代也全为纯合子，故C错误。二倍体植株染色体加倍后成为四倍体植株，四倍体植株和原二倍体植株杂交得到的三倍体植株是高度不育的，故D错误。【答案】A2科学家用纯种的高秆(D)抗锈病(T)小麦与矮秆(d)易染锈病(t)小麦培育出矮秆抗锈病小麦新品种，方法如图所示。下列叙述正确的是()过程甲 过程乙A过程甲产生的F1有四种表现型B利用该育种方法培育的优良品种不可育C过程乙没有涉及花药离体培养D该育种方法可以明显缩短育种年限【解析】过程甲产生的F1只有一种表现型；单倍体育种涉及花药离体培育和人工诱导染色体加倍，得到的个体是可育的纯合子。【答案】D1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】矮秆抗病水稻是经杂交育种得到的，其原理是基因重组。【答案】B2下列各项措施中，能够产生新基因的是()【导学号：35930038】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西瓜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】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。【答案】D3右图中的分别表示不同的育种方式，相关叙述不正确的是()A方式应用的原理包括细胞全能性B方式只适用于进行有性生殖的生物C方式试剂处理的对象只能是萌发的种子D方式可以诱发基因突变产生新基因【解析】方式对花药进行离体培养形成单倍体的过程中用到了细胞的全能性；方式是杂交育种，它适用于进行有性生殖的生物；方式为多倍体育种，处理的对象为萌发的种子或幼苗；方式为诱变育种，可产生新基因。【答案】C4某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶(Amy)基因a，通过基因工程的方法，将基因a与运载体结合后导入马铃薯植株中，经检测发现Amy在成熟块茎细胞中存在。结合图形分析下列有关这一过程的叙述，不正确的是()A获取基因a的限制酶其作用部位是图中的B连接基因a与运载体的DNA连接酶其作用部位是图中的C基因a进入马铃薯细胞后，可随马铃薯DNA分子的复制而复制，传给子代细胞D通过该技术人类实现了定向改造马铃薯的遗传性状【解析】限制酶和DNA连接酶均作用于磷酸二酯键，即处，二者作用相反，分别是打开和连接该化学键；目的基因进入受体细胞后，会随着马铃薯DNA分子的复制而复制，传给子代细胞，使之产生定向变异，从而改变其遗传性状。【答案】B5某农科所通过如图所示的育种过程培育成了高品质的糯小麦。下列有关叙述正确的是()Aa过程中运用的遗传学原理是基因重组Bb过程能提高突变率，从而明显缩短了育种年限Ca过程需要使用秋水仙素，作用于萌发的种子Db过程需要通过自交来提高纯合率【解析】分析题图可知，a为单倍体育种过程，其遗传学原理是染色体畸变；b过程为杂交育种过程，不是诱变育种，不能提高突变率，缩短育种年限；a过程需要使用秋水仙素，但其作用对象不是萌发的种子，而是花粉萌发形成的单倍体幼苗；杂合子自交可以提高后代中纯合子的比例。【答案】D课堂小结：网络构建核心回扣1.杂交育种的原理是基因重组，培养手段有杂交、选择、纯合化等。2.诱变育种的原理是突变，诱变方法有辐射和化学诱变。3.单倍体育种的原理是染色体畸变，处理方法有花药离体培养和秋水仙素诱导幼苗染色体加倍。4.多倍体育种的原理是染色体畸变，处理方法是秋水仙素处理萌发的种子、幼苗等。5.转基因技术的原理是基因重组，转基因技术实现了种间遗传物质的交换，针对性更强。10