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第四章生物的变异,第二节生物变异在生产上的应用,学习目标 1.概述杂交育种的概念和基本过程。 2.阐明人工诱变育种的概念和过程。 3.说明单倍体育种的过程及特点。 4.说明多倍体育种的过程及特点。 5.说明转基因技术的过程及应用。,内容索引,新知导学,达标检测,新知导学,一、杂交育种和诱变育种,1.杂交育种 (1)概念：利用基因重组原理，可以有目的地将 的优良性状组合在一起，培育出更优良的新品种。 (2)原理： 。 (3)处理方法 培育显性纯合子 选取亲本 F1 F2 ，直至后代几乎不发生_,两个或多个品种,基因重组,连续自交,性状分离,培育隐性纯合子 选取亲本 F1 F2筛选符合要求的个体即可推广 (4)优缺点 优点：使位于不同个体上的多个优良性状集中于一个个体上，能产生新的 。 缺点 a.杂交后代会出现 现象，育种过程缓慢。 b.不能产生新基因、新性状。,基因型,性状分离,2.诱变育种 (1)概念：利用 因素诱导生物发生变异，并从变异后代中选育 的过程。 (2)原理： 。 (3)常用方法： 。 (4)特点 优点 a.可提高 。 b.能在较短时间内有效地改良生物品种的某些性状。 c.改良作物品质，增强 。,物理、化学,新品种,基因突变与染色体畸变,辐射诱变和化学诱变,突变频率,抗逆性,缺点：由于突变的 性，育种具有一定的盲目性。获得理想的个体需要处理大量的材料。 (5)应用：用于作物、微生物和 育种，其中在微生物育种方面成效极为明显。,多方向,动物,归纳总结,杂交育种和诱变育种的比较,例1有两个纯种小麦，一为高秆(D)抗锈病(T)，另一为矮秆(d)不抗锈病(t)。这两对性状独立遗传，现要培育矮秆抗锈病的新品种，过程如下： 高秆、抗锈病矮秆、不抗锈病 F1 F2 稳定遗传的矮秆抗锈病类型。 (1)这种过程叫_育种，过程a叫_，过程b叫_。 解析过程a叫做杂交，产生的F1基因型为DdTt，表现型为高秆抗锈病。过程b叫做自交，目的是获取表现型为矮秆抗锈病的小麦品种(ddT_)，因为此过程所得后代会发生性状分离，所以要想得到稳定遗传的矮秆抗锈病植株必须经过过程c，即筛选和连续自交，直至后代不发生性状分离。,杂交,杂交,自交,答案,解析,(2)过程c的处理方法是_ _。 (3)F1的基因型是_，表现型是_，矮秆抗锈病新品种的基因型应是_。 高秆、抗锈病矮秆、不抗锈病 F1 F2 稳定遗传的矮秆抗锈病类型。,答案,筛选和连续自交，直至选出能够稳定遗传的矮秆,抗锈病新品种,DdTt,高秆抗锈病,ddTT,特别提醒,动、植物杂交育种的区别 实例分析：现有基因型为BBEE和bbee的两个植物(非多年生)或动物品系，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：,将B_ee上的种子分别 收集和种植，连续逐代 自交，直到出现不发生 性状分离的BBee为止,选异性隐性纯合子测交， 以检测亲本基因型，不发 生性状分离的为所选品种,例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 解析家兔属于雌雄异体生物，不能进行自交。,答案,解析,例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，但是基因突变具有多方向性，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,解析,二、单倍体育种、多倍体育种和转基因技术,1.单倍体育种 (1)单倍体植株特点：植株小而弱，且 。 (2)单倍体育种 原材料： 。 概念：利用 作为中间环节产生具有优良性状的 的育种方法。 主要特点 a. 育种年限。 b.能排除 干扰，提高效率。,高度不育,单倍体,单倍体,可育纯合子,缩短,显隐性,原理： 。 育种程序：P F1 幼苗 染色体加倍的 植株 优良新品种。,染色体数目变异,花药离体培养,单倍体,可育纯合,2.多倍体育种 (1)多倍体特点 其细胞通常比二倍体的细胞 ，细胞内 的含量高、 强，在生产上具有很好的经济价值。 (2)人工诱导多倍体 原理： 。 方法：目前效果较好的方法是用 处理萌发的种子、 等，使它们的染色体加倍。 机理：秋水仙素能抑制细胞分裂时 的形成，因此染色体虽已复制，但不能分离，最终导致 。 应用：培育作物新品种的另一条重要途径。,大,有机物,抗逆性,染色体数目变异,秋水仙素,幼苗,纺锤体,染色体数目加倍,举例：三倍体无籽西瓜的培育(过程图解),四倍体,三倍体,二倍体,秋水仙素,3.转基因技术 (1)概念：利用 和 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)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： 。,分子生物学,基因工程,外源基因,基因重组,(4)特点 人为地增加了 的范围，实现 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 ，效率更 ， 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。,生物变异,种间,强,高,例4水稻是湛江主要的粮食作物，改善水稻的遗传性状是育种工作者不断努力的目标。下图表示培育优质水稻的一些途径。请回答下列问题：,(1)以矮秆易感病(ddrr)和高秆抗病(DDRR)水稻为亲本进行杂交，得到F1， F1自交产生F2，F2中不能稳定遗传的个体占_，选F2中的矮秆抗病的水稻植株让其进行自交，子代中ddRRddRr_。,答案,解析,32,解析题图中途径表示诱变育种，途径表示基因工程育种，途径表示杂交育种，途径表示单倍体育种，途径表示多倍体育种。,(2)若要在较短时间内获得矮秆抗病水稻，可选图中_(用图中序号和箭头表示)途径所用的方法。其中途径的常用方法是_。,解析要尽快获得矮秆抗病类型新品种，应该采用单倍体育种的方式，即图中途径。将F1的花药经过离体培养后，便可以得到单倍体植株。,花药离体培养,答案,解析,(3)科学工作者欲培育能产生人体蛋白的水稻新品种，应该选择图中_(用图中序号和箭头表示)途径最为合理可行，该育种方式所利用的原理为_。,解析培育能产生人体蛋白的水稻新品种，应该用基因工程育种的方式即图中途径，所利用的原理是基因重组。,答案,解析,基因重组,(4)图中_(用图中序号和箭头表示)途径具有多方向性。,解析诱变育种的原理是基因突变，基因突变具有多方向性，因此图中途径具有多方向性。,答案,解析,特别提醒,依据不同需求，选择适宜的育种方法 (1)将两亲本的两个不同优良性状集中于同一生物体上，可利用杂交育种，亦可利用单倍体育种。 (2)要求快速育种，则运用单倍体育种。 (3)要求大幅度改良某一品种，使之出现前所未有的性状，可利用诱变育种和杂交育种相结合的方法。 (4)要求提高品种产量，提高营养物质含量，可运用多倍体育种。 (5)若要将特殊性状组合到一起，可考虑转基因技术，如抗虫棉的培育。,答案,解析,例5下列有关育种的叙述正确的是 A.诱变育种可以定向地改变生物的性状 B.通过杂交育种获得新品种均需要从F3开始选取 C.多倍体育种中，秋水仙素处理的作用机理是抑制纺锤体的形成， 使染色体不能移向细胞两极 D.通过花药离体培养获得的新个体即为纯合子,解析由于基因突变具有多方向性，所以诱变育种不能定向改变生物的性状；通过杂交育种获得新品种可以从F2就开始选取；在多倍体育种中，秋水仙素处理的作用机理是能抑制纺锤体的形成，使染色体不能移向细胞两极，从而引起细胞内染色体数目加倍；在单倍体育种的过程中，通过花药离体培养获得的新个体是单倍体，高度不育，需通过人工诱导染色体加倍后，才可能得到纯种个体。,学习小结,基因重组,基因突变,染色体畸变,单倍体,缩短育种,秋水仙素,目的基因,表达,能定向改造生物的遗传性状,达标检测,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，这种水稻出现的原理是 A.基因突变 B.基因重组 C.染色体畸变 D.环境条件的改变 解析矮秆抗锈病水稻是经杂交育种得到的，其原理是基因重组。,1,2,3,4,5,答案,解析,2.(2018台州高一测试)通过单倍体育种将宽叶不抗病(AAbb)和窄叶抗病(aaBB)两个烟草品种培育成宽叶抗病(AABB)新品种。下列关于育种过程的叙述正确的是 A.将AAbb和aaBB杂交得到AaBb的过程实现了基因重组 B.对F1的花药进行离体培养，利用了细胞的全能性 C.需要用秋水仙素处理萌发的F1种子，使染色体加倍 D.育种过程中淘汰了杂合个体，明显缩短了育种年限,答案,1,2,3,4,5,解析,1,2,3,4,5,解析将AAbb和aaBB杂交，由于AAbb和aaBB都是纯合子，所以得到AaBb的过程没有发生基因重组，A错误； 对F1的花药进行离体培养，获得单倍体植株，利用了植物细胞的全能性，B正确； 单倍体育种过程中，F1的花药进行离体培养获得单倍体植株，然后需要用秋水仙素处理单倍体幼苗，使染色体加倍，C错误； 单倍体育种过程中，获得的都是纯合子，不需要进行淘汰杂合子个体，所以明显缩短了育种年限，D错误。,3.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,答案,解析,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,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性的特点，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。,4.下列关于育种的叙述中，错误的是 A.用物理因素诱变处理萌发的种子可提高突变率 B.诱变育种和杂交育种均可形成新的基因 C.三倍体植物可以由受精卵发育而来 D.单倍体育种最大的优点是能明显缩短育种年限,答案,解析,1,2,3,4,5,解析基因突变的频率是很低的，物理因素、化学因素处理生物可以提高基因的突变率，A正确； 诱变育种的原理是基因突变，可以产生新基因，杂交育种的原理是基因重组，不能产生新基因，B错误； 二倍体生物与四倍体生物杂交可以获得三倍体生物，三倍体生物可以由受精卵发育而来，C正确； 单倍体育种最大的优点是能明显缩短育种年限，D正确。,1,2,3,4,5,5.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：,请分析回答下列问题： (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_。,自交,1,2,3,4,5,答案,解析,1,2,3,4,5,解析A组为杂交育种，由F1获得F2的方法为自交，F2中矮秆抗病植株(ttR_)中不能稳定遗传的占 。,(2)、三类矮秆抗病植株中，最可能产生不育配子的是_。,1,2,3,4,5,答案,解析,解析、三类矮秆抗病植株中，最可能产生不育配子的是矮秆抗病，因其为单倍体植株，往往表现为高度不育。,矮秆抗病,(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_。,1,2,3,4,5,答案,解析,解析由于基因突变具有多方向性，故诱变育种最具盲目性。,C,基因突变频率低，且具有多方向性,(4)通过矮秆抗病获得矮秆抗病新品种的常用方法是_ _。获得的矮秆抗病植株中能稳定遗传的占_。,解析矮秆抗病需经人工诱导染色体加倍，方可获得新品种，且一经加倍，一定为纯合子。,1,2,3,4,5,答案,解析,秋水仙素诱导染,色体加倍,100%,
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