高中生物 第四章 第二节 生物变异在生产上的应用 第一课时学案 浙科版必修2

第1课时杂交育种、转基因技术和诱变育种学习目标重点难点1.能记住并会分析杂交育种的原理和优点。2.能举例说出转基因技术。3.能说出诱变育种的特点、机理和意义。重点：杂交育种的程序。难点：杂交育种的过程和纯种的选育。一、杂交育种1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的方法。2原理利用基因重组原理。3育种程序通过杂交、选择、纯合化等手段培育出新品种。4优点操作简便，能使不同个体上的优良性状集中到一个个体上。5缺点：育种年限长，需连续自交，不断选择淘汰，才能选育出需要的类型。预习交流杂交水稻之父袁隆平，培育杂交水稻的基本方法是将不同品种的水稻进行杂交，从中选育出优良的水稻品种，其利用的遗传学原理是什么？答案：基因重组。二、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原理利用基因重组原理。3过程（1）获得人类需要的目的基因。（2）将其导入受体细胞内，使其整合到受体的染色体上。（3）让其在受体细胞内表达，且性状还能稳定地遗传给后代，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。（3）技术要求高。5潜在危险有可能破坏生态环境，有可能威胁人类健康。预习交流从理论上讲，可不可以通过生物育种培育出能分泌人类乳汁的奶牛？答案：能。用转基因技术可以实现。三、诱变育种1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。2原理基因突变和染色体畸变。3诱变方法（1）辐射诱变：各种射线如X射线、紫外线、射线等的照射能使生物的染色体发生断裂而产生断片，同时也增加DNA分子上的碱基发生变化的几率导致基因突变。（2）化学诱变：如亚硝酸、碱基类似物等化学药剂能引起DNA分子中碱基的缺失、替换等变化，导致基因突变和染色体变异。4优点（1）可提高突变频率，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。5不足由于基因突变的不定向性，该方法具有一定的盲目性，需处理大量的实验材料。6应用用于农作物、微生物和动物育种，如青霉素高产菌株的选育。预习交流利用诱变育种一定能选育出我们想要的品种吗？为什么？答案：诱变育种不一定能选育出我们想要的品种。因为基因突变具有不定向性。一、杂交育种1杂交育种能不能产生新的性状？答案：不能，只能将不同品种上的优良性状集中到一个品种上。2杂交育种的过程怎么样？答案：杂交育种的基本过程是：第一步：选取双亲。第二步：杂交，得到F1。第三步：F1自交，得到F2。第四步：从F2中选择优良品种，连续自交选择。3为什么杂交育种的育种时间长？答案：杂交后代会出现性状分离，需要多次的选择和自交直到不出现性状分离为止。从杂交到选育出新品种需要3年，品种的纯化还需2到3年，共需5年才能选育出一个新品种。某植物品种是纯合子，生产上用种子繁殖，从播种到收获种子历时一年。现要利用该植物矮秆（aa）不抗病（bb）和高秆（AA）抗病（BB）品种，选育矮秆（aa）抗病（BB）的新品种，两对基因独立遗传。请设计该植物品种间杂交育种程序。要求用遗传图解表示并加以简要说明。答案：杂交育种程序如下：PAABBaabbF1 AaBb（自交）F2aabbaaB_A_bbA_B_（选矮秆抗病植株自交）F3aaB_aabb（选矮秆抗病植株自交）F4aaB_aabb（连续选矮秆抗病植株自交）F5 aaBB以Tt连续自交为例分析连续自交选择可以提高品种纯度。杂合子（Tt）占：，显性、隐性纯合子各占（1），由此可知自交代数越多，杂合子占的比例越小，而纯合子占的比例越大。二、转基因技术1转基因技术为什么能实现种间遗传物质重组，扩大育种范围？答案：因为转基因技术可以实现不同种之间的基因的定向转移和拼接，实现杂交育种不可能进行的种间基因交流，从而扩大了育种范围。2试用转基因技术说明抗冻西红柿的培育过程。答案：（1）从北极海鱼中获得抗冻基因。（2）将抗冻基因导入西红柿细胞内，使其整合到西红柿细胞的染色体上。（3）让抗冻基因在西红柿细胞内表达，选择出能抗冻的西红柿。能够使植物体表达动物蛋白的育种方法是（）。A单倍体育种B杂交育种C基因工程育种 D多倍体育种答案：C解析：基因工程育种是指将目的基因导入受体细胞并使其表达的技术手段，能克服远缘杂交不亲和的障碍，从而使动物基因在植物细胞中表达（或植物基因在动物细胞中表达）。1用转基因技术培育新品种的步骤提取目的基因重组载体导入受体细胞基因表达筛选出符合要求的新品种。2杂交育种与转基因技术的比较杂交育种与转基因技术的原理都是基因重组。但杂交育种是同种生物间的基因交流，而转基因技术一般是不同种生物间的基因交流。杂交育种进程慢，而转基因技术进程快。杂交育种是细胞水平的基因交流，而转基因技术是分子水平的基因交流。三、诱变育种1为什么诱变育种能大幅度改良某一品种？答案：因为诱变育种的原理是基因突变，能产生新的基因，使之出现前所未有的性状，从而能大幅度改良某一品种。2人工诱变的方法有哪些？答案：（1）辐射诱变：如用X射线、紫外线、射线等照射。（2）化学诱变：如用亚硝酸、碱基类似物等处理。3人工诱变为何能提高基因突变的频率？答案：因为各种射线能使生物的染色体发生断裂而产生断片，同时也能导致基因突变；化学药剂能导致基因突变和染色体变异。4如果用诱变育种培育新品种的植物，应选择什么材料？为什么？答案：应选择萌发的种子或幼苗。因为萌发的种子或幼苗正在进行有丝分裂，DNA复制时更容易发生基因突变。太空育种是指利用太空综合因素如强辐射、微重力等，诱导由宇宙飞船携带的种子发生变异，然后进行培育的一种育种方法。下列说法正确的是（）。A太空育种产生的突变总是有益的B太空育种产生的性状是定向的C太空育种培育的植物是地球上原本不存在的D太空育种与其他诱变方法在本质上是一样的答案：D解析：太空育种与诱变育种本质上都是基因突变，符合基因突变的特点。杂交育种和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、化学药剂诱变范围只应用于进行有性生殖的生物不仅能应用于有性生殖的生物，也可应用于无性生殖的生物优点使位于不同个体的优良性状集中于同一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个体不多，需大量处理供试材料1育种专家在稻田中发现一株十分罕见的“一秆双穗”植株，经鉴定该变异性状是由基因突变引起的。下列叙述正确的是（）。A这种现象是由显性基因突变成隐性基因引起的B该变异株自交可产生这种变异性状的纯合个体C观察细胞有丝分裂中期染色体形态可判断基因突变发生的位置D将该株水稻的花粉离体培养后即可获得稳定遗传的高产品系答案：B解析：本题以突变实例为载体考查基因突变的特点、鉴别应用等。因不知该突变体的基因型，故不能判断其变异为隐性突变还是显性突变引起，A项错误。若一秆双穗为隐性突变，则该植株为隐性纯合子，则自交后代全为一秆双穗；若为显性突变，则该个体为杂合子，其自交后代一秆双穗纯合子比例为1/4，B项正确。基因突变为分子水平变异，在显微镜下观察不到，C项错误，花粉离体培养后形成的植株中无同源染色体，不可育，D项错误。2下图为人WNK4基因部分碱基序列及其编码蛋白质的部分基酸序列示意图。已知WNK4基因发生一种突变，导致1 169位赖氨酸变为谷氨酸。该基因发生的突变是（）。A处插入碱基对GCB处碱基对AT替换为GCC处缺失碱基对ATD处碱基对GC替换为AT答案：B解析：赖氨酸变为谷氨酸，赖氨酸的密码子为AAA、AAG，谷氨酸的密码子为GAA、GAG，可见是密码子第一个碱基A变为G，基因中是处的AT变为GC。3下列实例中依据基因重组原理的是（）。A我国著名育种专家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻品种B英国科学家利用细胞核移植技术克隆出小绵羊C二倍体植株的花药离体培养，并用秋水仙素处理，使之成为纯合子D乘宇宙飞船上过太空的辣椒种子结出的果实较平常的大一倍以上答案：A解析：通过有性生殖，控制不同性状的基因可以重新组合，杂交可以导致基因重组。其他各项无有性生殖过程，均不依据基因重组。4诱变育种与杂交育种的不同之处是（）。能大幅度改良某些性状能形成新基因能形成新基因型一般对个体生存有利A B C D答案：A解析：本题考查诱变育种的优点。诱变育种依据的原理是基因突变，基因突变能产生新的基因，能大幅度改良某些性状。5科学家应用生物技术培育出了一种抗虫棉，它能产生毒素，杀死害虫，目前正在大面积推广种植。科学家还研究了害虫的遗传基础，发现不抗毒素对抗毒素为显性（此处分别用B和b表示）。请据此回答下列问题。（1）种植抗虫棉，有利于生态环境保护，这是因为_。（2）棉田不抗毒素害虫的基因型为_；抗毒素害虫的基因型为_。（3）不抗毒素害虫与抗毒素害虫杂交，则子代的基因型为_。答案：（1）可以减少农药用量（2）BB、Bbbb（3）Bb或bb解析：（1）应用转基因等生物技术培育的抗虫棉，能抵御害虫的侵袭，可以减少农药用量，从而有利于环境保护。（2）不抗毒素为显性，则不抗毒素害虫的基因型为BB或Bb，抗毒素害虫基因型为bb。（3）不抗毒素害虫的基因型为BB或Bb，抗毒素害虫的基因型为bb，杂交后代基因型为Bb或bb。6