2019-2020年高中生物《杂交育种与诱变育种》教案4 新人教版必修2.doc

2019-2020年高中生物杂交育种与诱变育种教案4 新人教版必修2【章节规划】前五章集中讲述了遗传和变异的基本原理。由于这些内容是按照科学史的线索展开的，为使主线清晰，层次分明，较少涉及这些原理在生产实践上的应用。实际上人类将遗传和变异原理应用于生产实践由来已久，并且随着认识的深入，技术的改进，应用的范围日益广泛，效果日益显著。本章将集中讲述遗传和变异原理在实践上的应用，并且是按照技术发展历程的线索来展开内容的，以期使学生在了解遗传学原理的应用的同时，在“科学、技术、社会”(STS)方面有更多的思考，获得更多的启示。本章各节知识的内在联系及与其他章节知识的联系：本章内容围绕遗传学原理和规律在生产生活中的应用展开。通过截取三个具有代表性的阶段，即杂交育种、诱变育种和基因工程，再现了人类的互动。应用遗传学原理和规律对其他生物利用和改造的历程，体现了科学与技术的互动。与其他章的联系：第1章的分离定律与自由组合定律，为理解本章介绍的传统育种方法所依据的遗传学原理打下了基础。第3章中有关DNA的结构、基因的本质，第4章中基因指导蛋白质的合成等内容，是学习本章基因工程及其应用的基础。第5章中有关基因突变的内容是学习本章诱变育种的基础。第5章中有关染色体变异及多倍体育种、单倍体育种的内容与本章杂交育种、诱变育种和基因工程形成育种知识的完整体系。与学生经验的联系：初中生物课中关于人类应用遗传变异原理培育新品种的内容，使学生对选择育种与杂交育种有了初步的了解。在本书第1章的学习中，学生又学习了分离定律与自由组合定律，为理解传统育种方法所依据的遗传学原理打下了基础。对于基因工程，学生也并不陌生，不仅大众传媒上常有介绍，市场上销售的食品中，有的也标注了是否含有转基因成分的标记或文字说明。本章是在学生对基因工程已有感性认识的基础上，简述基因工程的基本原理及应用，并着重引导学生关注转基因生物和转基因食品的安全性问题。本章教学内容分析： 本章包括2节，其知识结构列表如下：从杂交育种到基因工程本章教学价值：知识方面1举例说出生物变异在育种上应用的事例。2简述杂交育种和诱变育种的作用及其局限性。3简述基因工程的原理及其应用。情感态度与价值方面1关注转基因生物和转基因食品的安全性。2讨论从杂交育种到基因工程这一科技发展历程中，科学、技术和社会的相互作用。能力方面1运用遗传和变异原理,解决生产和生活实际中的问题。2进行转基因生物和转基因食品安全性的资料搜集和分析。本章教学安排： 本章包括2节：第1节杂交育种与诱变育种和第2节基因工程及其应用。本章教学用3课时，其中第1节用1课时，第2节用2课时。第1节杂交育种与诱变育种对应于课程标准的要求“搜集生物变异在育种上应用的事例”，对学生在知识层面的要求是达到理解水平。第2节基因工程及其应用对应于课程标准要求“关注转基因生物和转基因食品的安全性”，对学生在情感目标上的要求是达到反应(认同)水平。第1节 杂交育种与诱变育种【从容说课】本节是在学习生物遗传变异的基础知识、了解遗传变异基本规律的基础上，进一步引导学生认识遗传学的知识是怎样用于指导生产实践、提高和改善生产技术，最大限度地满足人类不断增长的物质需要的。教师在课前收集古人驯化野生动物、栽培植物的图片资料来创设情境，引入选择育种的方法，并指出其局限性。然后以小麦杂交育种为例，按课本的“问题探究”组织学生进行讨论，得出杂交育种的概念，并总结杂交育种在生产生活中的实际应用，进而通过“思考与讨论”栏目引导学生思考杂交育种的方法存在哪些不足。在认识其局限性后，教师通过大量的图片资料介绍了诱变育种的实例和方法，通过实例说明诱变育种的重要作用，然后引导学生思考诱变育种与杂交育种相比有哪些优势，并联系基因突变的特点，讨论诱变育种的局限性。通过这样递进的发展历程，说明超越已有技术的局限是育种技术不断完善与发展的动力和原因，有利于学生认识科学技术的本质。最后组织学生列表比较：杂交育种、诱变育种、多倍体育种、单倍体育种在方法、原理、优缺点的异同点，使学生在农业科学育种方面有一个完整的认识。在杂交育种的学习时，选用典型的育种实例培育高产、抗病的小麦作为切人点，针对育种实践中遇到的实际问题和解决方法，分析其中蕴含的遗传学规律。并引导学生应用遗传学规律和遗传图解，对特定的杂交组合进行理论分析，推测可能的选育过程和结果，进而引导学生分析讨论杂交育种方法的不足之处及其解决方法。同时要引导学生去理解遗传变异规律在促进经济与社会发展方面的价值，进而使学生认识科学技术与社会之间相互影响、相互制约的关系。在某一历史阶段，由于科学认识的局限性，科学技术总会存在一些难以解决的问题，这些问题阻碍了生产力的提高。随着科学认识的不断深入，技术上的问题得以解决，生产力也随之提高；社会生产力的提高，又能反过来促进科学技术的发展。人工诱变育种的学习是学生在讨论杂交育种的不足之后，教师可以针对这一方法的不足，结合基因突变和染色体变异的相关知识，介绍人工诱变育种。教师可以结合具体实例分析诱变育种的基本原理，并通过与杂交育种的比较，分析诱变育种的优点。在此基础上，进而引导学生分析诱变育种方法的不足，并鼓励学生应用所学的遗传变异规律设想解决的办法。【三维目标】1知识与技能：(1) 简述杂交育种的概念，举例说明杂交育种方法的优点和不足。 （2）举例说出诱变育种在生产中的应用。（3）讨论遗传和变异规律在生产实践中的应用。（4）总结杂交育种、诱变育种、多倍体育种、单倍体育种异同点。2过程与方法：（1）尝试将你获得信息用图表、图解的形式表达出来。（2）运用遗传和变异原理,解决生产和生活实际中的问题。3情感态度和价值观：(1) 讨论育种科学技术发展是科学、技术和社会的相互作用。(2) 体会科学技术在发展社会生产力、推动社会进步等方面的巨大作用。【教学重点】遗传和变异规律在改良农作物和培育家畜品种等方面的应用。【教学难点】（1）杂交育种和诱变育种的优点和局限性。（2）用遗传图解表示各种育种过程【教具准备】教师课件【课时安排】1课时【教学准备】一、 课前准备教师指导学生搜集我国在育种实践方面取得成功的事例，分析其中包含的遗传学规律，体会科学技术在发展社会生产力、推动社会进步等方面的巨大作用。二、 情境创设教师展示课前收集的古人驯化野生动物、栽培植物的图片资料制成的课件，按课件图片的顺序，先向学生展示古人驯化狗、马、牛、猪、鸡，培育玉米、小麦、水稻、各种蔬菜、水果的过程；再向学生展示现在的家禽、家畜、粮食、蔬菜、水果的各种优良品种的图片，引起学生的兴趣。三、师生互动教师；这些优良的品种，都是人们利用生物的变异，通过长期的选择，汰劣留良，培育出来的优良品种。 但是这种选择育种的方法周期长，可选择的范围又有限，有些品种只在某一方面优势， 而另一方面却不良等，不能满足日益增长的人们的需要，在实践中，人们逐渐摸索出许多优秀的育种方法。1、杂交育种请同学们阅读课本的“问题探讨”并进行讨论。学生：分组讨论。各小组选派代表上台陈述自己的具体设想，并把设想用遗传图解在实物投影仪上表示出来。听课的同学对各小组的方案进行评价。 教师：从上述同学们的汇报交流中，我们发现大家使用的方法都是杂交育种，看来你们已经尝试从理论上探索杂交育种的方法了。现在我们来分析各组的方案是否科学规范。（再次出示各小组的遗传图解）由同学们指出其优点和不足，以及自己的疑问。 学生1：我们的问题是：杂交育种蕴含着哪些遗传学规律？什么是规范的遗传图解？ 学生2：我们的问题是：如何推测杂交育种可能的选育过程和结果，培育出的一个新品种，如何判断它是否符合预期的要求呢？ 学生3： 如果我们需要的性状显性该如何选？如果是隐性呢？如果又有显性又有隐性呢？选出的新品种应该是纯合子还是杂合子？ 学生4： 有没有更简洁的遗传图解呢教师：同学们提的问题都非常到位，大家再讨论。 学生：分组讨论，发言。 教师：点拨、解答同学们的问题：杂交育种依据的遗传学原理就是：基因的自由组合规律，即通过杂交，把生物不同品种间的基因重新组合，以便使不同亲本的优良基因组合到一起、从而创造出对人类有益的新品种。 课本的遗传图解就是一个很规范的育种方案，它是以文字的形式，从性状的角度来阐述杂交育种的过程。同学们在书写时，要依据基因的自由组合规律的原理，把每一代的可能表现型都正确的写出，从杂种第二代就可以选出我们需要的品种。选育出的新品种必须是纯合子，否则其后代就会因为发生性状分离而失去优势。这里，同学们可能发现了问题：隐性性状的品种肯定是纯合子，但显性性状的品种就有可能是纯合子、也有可能是杂合子，该如何鉴定呢? 如果我们需要的性状是显性性状，育种时就用亲本的杂交后代连续自交，逐步淘汰，直到不再发生性状分离为止；如果我们需要的性状是隐性性状，育种时就从杂种二代中直接选用。遗传图解有更简洁的表示方法，即用我们在第一章所学的基因型的方式来表示。以课本的两个小麦品种杂交为例:如果小麦中，高产（A）对低产（a）是显性，不抗病（B）对抗病（b）是显性，我们需要的是高产抗病的纯种，假定两个亲本小麦品种都是纯合子，请绘出育种过程的基因型图解。学生：每人都在作业本上尝试书写，请两位同学在黑板上书写。教师: 点评，并示范书写过程如下：P AABB X aabb 配子 AB ab F AaBbF 基因型 1/16 AABB 1/16 aaBB 1/16 AAbb 1/16 aabb2/16 AaBB 2/16 aaBb 2/16 Aabb 2/16 AABb4/16 AaBb表现型 9/16高产不抗 3/16低产不抗3/16高产抗病 1/16 底产抗病 根据自由组合定律，在F 中高产抗病（一显一隐）品种占总数的316。 思考:我们得到的这种具有杂种优势的品种可以代代遗传吗？ 学生:不可以，因为其中有2/16的植株是杂合体，它的下一代会出现性状分离。教师：那么，如何能得到可以代代遗传的优势品种？学生：要想得到可以代代遗传的优势品种，就必须对在F 中所得到表现型为高产抗病（一显一隐）的植株连续自交和育种，逐步淘汰不符合要求的植株，直到不再发生性状分离，就是我们要选育的能够稳定遗传的纯合子新品种AAbb。 思考：我们选育出的纯合子新品种AAbb，在F 所有的后代中的概率是1/16。哪么它在F的高产抗病后代中的概率又是多少？ 学生： 1/3。教师：通过上述分析，请给杂交育种下一个合理的定义。学生：杂交育种就是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，就得到新品种的方法。教师：请举出我国在杂交育种方面成就。学生：袁隆平的杂交水稻，中国荷斯坦牛等教师：综上所述杂交育种的优点是很明显的，但是在实际操作中，会遇到不少困难。请从杂交后代可能出现的类型，以及育种时间等方面，分析杂交育种方法的不足。学生:分组讨论，各小组选派代表回答。教师:杂交育种只能利用已有基因的重组，按需选择，并不能创造新的基因。杂交后代会出现性状分离现象，育种进程缓缦（一般需5至7年），过程繁琐。这些都是杂交育种方法的不足。有没有更好的育种方法来弥补这些缺点呢？2、诱变育种学生：分组讨论。教师提示：从变异的角度去思考。并举例说明其可行性。学生1：利用基因突变的原理，用辐射方法处理大豆，可以培育优良的大豆品种。如:黑农五号。学生2：利用基因突变的原理，利用返回式卫星和高空气球搭载农作物种子，使种子在空间条件下发生基因突变，进行农作物遗传性状的改良。如：卫星“872”青椒、“航育1号”水稻、“豫麦13号小麦”等。学生3：利用基因突变的原理，对青霉菌多次进行X射线、紫外线照射以及综合处理，培育了高产菌株。学生4、利用基因突变的原理，进行核技术诱变育种，可培育出优良的粮食、蔬菜、水果、花卉品种。教师:同学们的知识面很广，介绍了许多诱变育种的方法，请给诱变育种一个合理的定义。学生：诱变育种就是利用物理因素（如X射线、r射线、紫外线、激光等）或化学因素（亚硝酸、硫酸二乙脂等）来处理生物，使生物发生基因突变。从而在短时间内获得更多的优良变异类型的育种方法。教师：与杂交育种相比，诱变育种有什么优点？联系基因突变的特点，谈谈诱变育种的局限性。要想克服这些局限性，可以采取什么办法？学生：诱变育种的优点是能够提高突变率，在较短的时间内获得更多的优良变异类型。诱变育种的局限性是诱发突变的方向难以掌握，突变体难以集中多个理想性状。要想克服这些局限性，可以扩大诱变后代的群体，增加选择的机会。教师：可见科学与技术的发展与社会的发展有着相互影响、相互制约的关系，请简单的叙述他们之间的这种关系。学生：遗传变异规律在促进经济与社会发展方面的有着重要的价值，遗传变异规律的发展直接促进了经济与社会发展。但是，在某一历史阶段，由于科学认识的局限性，科学技术总会存在一些难以解决的问题，这些问题阻碍了生产力的提高。随着科学认识的不断深入，技术上的问题得以解决，生产力也随之提高；社会生产力的提高，又能反过来促进科学技术的发展。四、教师精讲杂交育种就是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，就得到新品种的方法。诱变育种就是利用物理因素（如X射线、r射线、紫外线、激光等）或化学因素（亚硝酸、硫酸二乙脂等）来处理生物，使生物发生基因突变。从而在短时间内获得更多的优良变异类型的育种方法。杂交育种的优点：方法简单，容易操作；但是，杂交育种只能利用已有基因的重组，按需选择，并不能创造新的基因。杂交后代会出现性状分离现象，育种进程缓缦，过程繁琐。诱变育种的优点：是能够提高突变率，在较短的时间内获得更多的优良变异类型。但是，诱变育种的诱发突变的方向难以掌握，突变体难以集中多个理想性状。需大量处理供试材料。两种育种方法都为我们创造许多优良的品种，育种技术的发展为我们的社会经济创造了许多价值，我国作为目前世界上能发射返回式卫星的三个国家之一，在作物空间技术育种方面已经进入世界先进行列。五、评价反馈教师：在上一章我们已经学习了多倍体育种、单倍体育种的方法，现在请同学们列表比较：杂交育种、诱变育种、多倍体育种、单倍体育种在方法、原理、优缺点的异同点。学生:在作业本上列表比较。教师随机抽几位同学的表格在实物投影仪上展示，学生点评。六、课堂小结四种育种方法的比较:杂交育种诱变育种多倍体育种单倍体育种处理杂交用物理、化学因素处理生物，用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗花药离体培养原理通过基因重组，把两个亲本的优良性状的组合在同一个后代中，从而产生符合要求的新类型。用人工方法诱发基因实变，产生新性状，创造新品种或新类型。抑制细胞分裂中纺锤体的形成。使染色体的数目加倍后不能形成两个细胞。诱导精子直接发育成植株，再用秋水仙素加倍成纯合子。优缺点方法简单，容易操作。不能创造新的基因，育种进程缓缦，过程繁琐。能提高变异的频率，大幅改良某些性状，变异性状较稳定，可加速育种进程。有利变异少，需大量处理供试材料，诱发突变的方向难以掌握，突变体难以集中多个理想性状。器官较大，营养物质含量高。发育延迟，结实率底。自交后代不发生性状分离，可缩短育种年限（2年）。方法复杂，成活率低。实例小麦高茎（易倒伏）、抗锈病的纯种与矮茎（抗倒伏）易染病的纯种进行杂交，培育出矮茎抗锈病小麦品种。青霉菌经X射线、紫外线照射以及综合处理，培育出青霉素产量很高的菌株三倍体无籽西瓜、八倍体小黑麦。抗病植株的育成。七、布置作业课本P101 练习。八、课后拓展下图表示以某种农作物（1）和（2）两个品种为基础，培育出（4）、（5）、（6）、（7）四个品种的过程。根据下图，回答下列问题： （1）用和培育出所采用的方法I和II分别称为_和_，其培育出所依据的原理是_。 （2）由培育出的常用方法III是_；由培育成的方法V称_，其优点是_。 （3）由培育出的常用方法IV是_，其形成的称_。 （4）由培育出的方法VI是_。 【解析】这是一道有关育种方式的学科内综合题，根据四种育种方式的育种原理，分步解析如下：（1）用AABB和aabb培育出AAbb，需分两步走，第一步AABB与aabb进行杂交得AaBb，所以方法I为杂交育种：第二步让AaBb自交，选出符合要求的AAbb和Aabb两种后代的个体，AAbb和Aabb在外观上无法区别，因此需将AAbb和Aabb再分别自交，观察后代性状无分离者为AAbb，所以方法II为自交，所依据的原理是基因的自由组合规律。（2）由AaBb培育成Ab的常用方法是花粉的离体培养，由Ab培育成AAbb的方法是将Ab的幼苗用秋水仙素处理，使染色体加倍，即人工单倍体育种。 （3）由AaBb培育成AAaaBBbb的方法，也是用秋水仙素处理AaBb的幼苗或种子，使染色体加倍，AAaaBBbb又被称为多倍体。 （4）由aabb培育成Aabb，可采用射线照射或药剂处理等人工诱变方式，其依据的原理是在一定的剂量范围内，射线或药剂不能杀死被实验的生物，但能诱发其中一部分个体产生基因突变，使隐性基因a突变为显性基因A。【答案】.(1)杂交 自交， 基因重组；（2）花药离体培养； 人工诱导染色体加倍，缩短育种年限；（3）人工诱导多倍体，多倍体（4）采用射线照射或药剂处理等人工诱变方式【板书设计】育种杂交育种诱变育种多倍体育种单倍体育种方法原理优缺点方法原理优缺点方法原理优缺点方法原理优缺点小麦高产（A）对低产（a）是显性，不抗病（B）对抗病（b）是显性，选育高产抗病的纯种，假定两个亲本小麦品种都是纯合子。则遗传图解如下：P AABB（高产不抗） X aabb（低产抗病） 配子 AB ab F AaBb（高产不抗）F 基因型 1/16 AABB 1/16 aaBB 1/16 AAbb 1/16 aabb2/16 AaBB 2/16 aaBb 2/16 Aabb 2/16 AABb4/16 AaBb表现型 9/16高产不抗 3/16低产不抗3/16高产抗病 1/16 底产抗病【习题详解】一、练习 （P101）（一）基础题解析：考察对杂交育种和诱变育种的基本原理和过程，只要正确理解其原理和过程 就能较快得出答案。【答案】：1B。 2B。 3基因突变；X射线；紫外线；激光。（二）拓展题提示：可采用杂交育种的方法，遗传图解可参考教科书插图61绘制。优点是育种的目的性较强，能够获得具有优良性状、淘汰不良性状的品种。缺点是育种周期长，过程繁琐。 二、问题探讨 （P98）提示：此节问题探讨意在结合学生的生活经验，引导学生思考相关的育种方法。教师可充分发挥学生的主观能动性，让学生积极参与讨论。三、本节聚焦 （P98）（一）杂交育种的原理是什么？杂交育种依据的遗传学原理就是：基因的自由组合规律，即通过杂交，是生物不同品种间的基因重新组合，以便使不同亲本的优良基因组合到一起、从而创造出对人类有益的新品种。 （二）什么是诱变育种？诱变育种就是利用物理因素（如X射线、r射线、紫外线、激光等）或化学因素（亚硝酸、硫酸二乙脂等）来处理生物，使生物发生基因突变。从而在短时间内获得更多的优良变异类型的育种方法。（三）杂交育种和诱变育种各有哪些优点和不足？杂交育种的优点：方法简单，容易操作。但是，杂交育种只能利用已有基因的重组，按需选择，并不能创造新的基因。杂交后代会出现性状分离现象，育种进程缓缦，过程繁琐。诱变育种的优点：是能够提高突变率，在较短的时间内获得更多的优良变异类型。但是，诱变育种的诱发突变的方向难以掌握，突变体难以集中多个理想性状。需大量处理供试材料。四、思考与讨论一 （P99）杂交育种只能利用已有基因的重组，按需选择，并不能创造新的基因。杂交后代会出现性状分离现象，育种进程缓缦，过程繁琐。这些都是杂交育种方法的不足。五、思考与讨论二 （P100）诱变育种的优点是能够提高突变率，在较短的时间内获得更多的优良变异类型。诱变育种的局限性是诱发突变的方向难以掌握，突变体难以集中多个理想性状。要想克服这些局限性，可以扩大诱变后代的群体，增加选择的机会。【备课资料】1、玉米的人工杂交玉米属雌雄同株植物,雄花生于玉米植株的顶端,雄花穗聚集成圆锥花序,雌花生于玉米植株侧面叶腋处,为肉穗花序。玉米开花一般是以雄穗散粉和雌穗吐丝为标志,雄穗先抽出,23 d后开始开花,自上而下依次开花,约需78 d。因品种和气候条件不同,通常在开花后第二至四天散粉最多,是采粉的最好时间。雌蕊花丝(花柱)伸出苞叶后,称为吐丝,一般约为25 d全部抽齐,花丝一经抽出,其各部位都具有受粉能力,一般可保持十多天,但以第一天至第三天内受粉结实力最强。同一雌穗不同部位的雌花的发育阶段存在着差异,因此需要进行23次人工授粉,才能确保受粉完全。应该强调的是,这23次授粉所取的花粉必须是同一父本雄穗上的花粉,每次授粉后必须将原来的纸袋套好封住,以防其他植株上的花粉混入。授粉后就进入管理阶段,要经常观察并适时适量的浇水、松土和施肥,以保证玉米植株生长旺盛,子粒饱满。到收获的时候,一定要注意按父本、母本的类型分门别类的摘取。摘取后放在不同的纸袋内,并在纸袋上注明被摘取的母本和父本的名称或编号、摘取时间、摘取人姓名,这点对于正确地分析试验结果非常重要。2、超级稻和中国的超级稻计划 超级稻是采用理想株型塑造与籼粳杂种优势利用相结合，兼顾品质与抗性的技术路线选育的大幅度提高产量（大面积推广增产15%）的新型水稻品种。中国超级稻育种研究主要包括南方的超级杂交稻和北方的常规超级稻两大部分。在世界水稻生产发展的历史上，单产曾出现过两次大的突破。第一次始于20世纪50年代的矮化育种，即株型改良。第二次源于上世纪70年代杂交稻的培育成功与推广，即杂种优势利用。两次飞跃以后，在相当长一段时期内，水稻最高单产一直在550公斤左右徘徊。水稻在中国粮食生产中处于举足轻重的地位，年播种面积占总面积30%，总产约占粮食总产的40%，以稻米为主食的人口约占60%。在中国水稻育种发展史上，单产曾经出现过两次重大突破。第一次是始于20世纪50年代末60年代初的矮化育种。其主要成就在于通过降低株高，使品种的耐肥抗倒性和收获指数大幅度提高。第二次是出现在20世纪70年代初期的杂种优势利用。使中国水稻的产量水平平均亩产提高到400公斤以上，高产地区突破500公斤以上，进入世界先进水平。为了实现水稻单产的再次突破，农业部于1996年率先立项支持“中国超级稻育种及栽培体系”项目，确立了常规稻和杂交稻并举、三系法和两系法并重、生物技术与常规技术相结合的发展思路，在着力提高产量潜力的同时，注重改善稻米品质、增强病虫抗性和生态适应性，并提出了“最高单产xx年达到700公斤（一期）、xx年达到800公斤（二期）、xx年达到900公斤（三期）”的研究目标。以促进水稻单产的第三次飞跃，为确保中国粮食安全提供重要的科技支撑。 3、品种的定义作物品种起源于野生植物，在野生植物中并没有品种之分。人类在栽培过程中为了满足自己的需要，经过长期选择和培育，使野生植物的性状向着人类需要的方向发展，才培育出各种作物品种。品种是指人类在一定的生态条件和经济条件下，根据需要而创造的具有一定经济价值、遗传性比较一致的家养动物或栽培植物的类型。品种是一种经济上的类别，是一种农业生产资料，在生产实践中经人类选择、培育而得，能适应一定的自然、饲养或栽培条件。作为品种的生物具有相对稳定的遗传性，在一定地区和一定栽培条件下，在产量、品质、生育期、抗性和适应性等方面符合人类生产、生活的需要，并能用普通的繁殖方法保持其稳定性。4、杂种优势与杂交育种的区别杂种优势是生物界普遍存在的现象。它是指基因型不同的亲本个体相互杂交产生的杂种第一代，在生长势、生活力、繁殖力、抗逆性、产量和品质等一种或多种性状上优于两个亲本的现象。杂种优势具有以下特点：杂种优势不是某一两个性状单独表现突出，而是许多性状综合表现突出；杂种优势的大小，取决于双亲的遗传差异和互补程度；亲本基因型的纯合程度不同，杂种优势的强弱也不同；杂种优势在F1代表现最明显，F2代以后逐渐减弱。杂种优势在性状上表现为不同类型，如营养体发育较旺的营养型、生殖器官发育较旺的生殖型和对外界不良环境适应能力较强的适应型。育种实践上，人们常利用杂种优势获得较好的经济性状。早在xx多年前，我国劳动人民就用马和驴交配而获得体力强大、耐力好的杂种骡，首创了利用杂种优势的先例。杂种优势在植物中更是非常普遍的现象。为什么杂交种F1会有优势呢?这是一个比较复杂的问题，人们从多个方面对其机理进行了研究。一种比较通俗的解释是：一般来说，多数显性基因有利于个体的生长发育，而相对的隐性基因不利于生长和发育。通过杂交，亲本双方带入子代杂合子中的显性(有利)基因掩盖了隐性(有害)基因，因而表现出有利于生长发育的杂种优势。杂交育种通常是指把不同遗传类型的动物或植物进行交配，使优良性状结合于杂种后代中，通过培育和选择，创造出新品种的方法。它是动植物育种工作的基本方法之一。在杂交育种中应用最为普遍的是品种间杂交(两个或多个品种间的杂交)，其次是远缘杂交(种间以上的杂交)。生产上，常常把用杂交方法培育优良品种或利用杂种优势都称为杂交育种，事实上，两者之间是有区别的。杂交育种过程就是要在杂交后代众多类型中选留符合育种目标的个体进一步培育，直至获得优良性状稳定的新品种。杂交育种不仅要求性状整齐，而且要求培育的品种在遗传上比较稳定。品种一旦育成，其优良性状即可相对稳定地遗传下去。杂种优势则主要是利用杂种F1代的优良性状，而并不要求遗传上的稳定。作物育种上就常常在寻找某种杂交组合，通过年年配制F1代杂交种用于生产的办法，取得经济性状，而并不要求其后代还能够保持遗传上的稳定性。5、太空育种简介太空育种主要是利用返回式卫星和高空气球所能达到的空间环境，通过强辐射、微重力和高真空等条件诱发植物种子的基因发生变异的作物育种新技术。经历过太空遨游的农作物种子返回地面后再进行种植，不仅植株明显增高增粗，果型增大，而且品质也得到提高。我国从1987年开始太空育种。1987年8月5日我国发射的第9颗返回式卫星首次搭载了青椒、小麦、水稻等一批种子，开始了我国太空育种的尝试。至今，我国已先后8次进行了太空育种试验。经过太空育种的青椒、番茄、黄瓜、水稻等作物，高产优质、抗病性强。美国曾进行过玫瑰的太空育种，希望获得玫瑰油产量高的突变体；俄罗斯曾经进行过圣诞树的太空育种，现在大面积种植在西伯利亚和哈萨克斯坦地区，从太空回来的圣诞树长得非常高大。6、核技术诱变育种核技术诱变育种是近些年来高新技术应用于植物新品种改良成效显著的新途径之一。研究和实践证明，核辐射诱变技术可大大提高基因突变频率，在较短的时间里，创造出为育种目标所需要的种质材料，有的可直接利用成为新品种，有的则间接利用，成为杂交育种、杂种优势育种的亲本材料。 以核技术为核心植物诱变遗传操作技术，在植物遗传改良上有其独特的作用。首先，这项技术能够诱发出各种有用的突变基因，有时能诱发产生自然界稀有的或未曾有过的或用一般常规方法难以获得的新类型、新性状、新基因，特别是在现在种群资源库中极为缺乏新的基因、当前遗传资源日益枯竭的状况下，采用诱发突变的方法来对已消失的有用的基因进行人工再创造，显得尤为重要。第二，能够在原有遗传背景基本不变的情况下，直接使植物体出现新的有用性状的变异，也就是较易诱发点突变，可在较短时间内使植物改良，从而缩短育种进程，提高作物改良效率。第三，能够适用于杂交育种所不能适用的营养繁殖植物、无融合生殖植物。第四，能够诱发出现染色体结构和数目上的变异，促成易位系及非速倍体的发生。第五，与转基因技术，细胞融合技术结合，可促成原生质体非对称细胞融合，提高外源基因整合程度，提高转化效率。所以说，植物诱变遗传操作技术是创造新种质、选育新品种的有效途径，因其具有突变的“创新”优势，是常规技术难以替代的育种新手段，是现代育种技术的有力拓展，在作物品种遗传改进上占有重要地位。 随着生物技术、分子生物学的兴起和发展，核辐射诱变技术的研究也有了拓宽和发展。比如国际原子能机构就非常重视利用核技术与现代生物技术的结合进行植株遗传改良，近年来他们组织的20多项国际协作研究项目，大多数是核技术与远缘杂交、离体诱变、DNA分子标记辅助育种等生物技术结合，进行以高产、优质、多抗为目标的遗传改良或对主要和重要的突变基因进行鉴定、分离与克隆研究，利用离体与突变技术进行种间或属间的基因转移，利用分子生物学技术研究与绘制突变体的基因图、定位突变基因等。总之，不断创新的分子生物技术为核心技术遗传改良注入了新的活力，推动了核辐射诱变遗传操作技术向纵深发展。 我国的科学家们已经为植物诱变遗传操作技术的研究提出了目标：xx年前，利用核技术（等离子体技术）诱发筛选主要农作物（水稻、小麦、玉米、棉花、大豆等）优质、多抗（抗病虫、抗逆境等）、雄性不育等优异新种质、新品种2030个，其产量较推广品种提高80%10%。扩大应用生产面积1亿亩，增产粮食3040亿公斤，创社会经济效益50亿元。到xx年，利用核技术（等离子体技术）创造主要农作物对农业生产产生重大影响的优质、多抗、超高产突变新种质、新品种15？20个，适应经济发展需要的主要农作物及无性繁殖作物（果树、花卉等）突变新种质、新品种100个，生产推广面积2亿亩，增产粮食7080亿公斤，创社会经济效益7080亿元。 7、袁隆平袁隆平，一个世人瞩目的名字。他为之奋斗的杂交水稻事业，被人们誉为“第二次绿色革命”，给整个人类带来了福音。而今，以他为首的一批农业科学家群体，即将掀起新一轮的绿色革命，攻克超级杂交稻这一世界难题。 现为中国工程院院士的袁隆平，从1964年开始致力于杂交水稻的研究，1973年成功实现了三系杂交水稻的“三系配套”。1981年，国家将第一个特等发明奖授予袁隆平及他的研究小组，袁隆平也因此获得联合国教科文组织“科学奖”等8项国际大奖，并被国际同行誉为“杂交水稻之父”。 面对接踵而至的荣誉，袁隆平没有沉醉，依然探索不止。1987年，袁隆平发表了具有里程碑意义的重要论文杂交水稻育种的战略设想，提出三系法品种间杂种优势利用，两系法亚种间杂种优势利用和一系法远缘杂种优势利用这样三个战略发展阶段。同年，国家“863”计划将两系法杂交水稻研究立为专题，袁隆平牵头组成了两系法杂交水稻研究协作组，开展了全国性的协作攻关。研究过程中几经波折，甚至出现重大挫折，袁隆平以中国科学家过人的胆识和丰富的经验，几度调整研究方案，使得两系法杂交水稻研究得以顺利进行。1995年袁隆平郑重宣布：两系法杂交水稻研究基本成功。在两系杂交水稻育种理论的启发下，两系法杂交高粱、两系法杂交油菜、两系法杂交棉花、两系法杂交小麦相继研究成功。我国农作物育种出现了史无前例的辉煌。 “21世纪谁来养活中国人？”这是美国经济学家布朗博士提出的尖锐命题。袁隆平相信中国人一定能依靠自己解决吃饭问题，他决定向更高峰发起冲击，选育超级杂交稻！计划用35年时间育成每公顷日产中晚稻100公斤或早稻90公斤、米质达部颁二级、抗两种以上主要病虫害的超级杂交稻。这一项目得到国务院总理朱镕基的高度重视，xx年，总理特批1000万元予以资助。 在跨入新世纪，进入知识经济时代之际，袁隆平称自己为农业科技战线上的一名老兵，他有两个最大的心愿：一是把超级杂交稻研究成功；二是让杂交水稻进一步走向世界。在袁隆平制定的选育超级杂交水稻技术路线与超高产稻株形态模式的指导下，科技人员克服“重库轻源”的倾向，将形态改良与杂种优势利用有机地结合起来，已培育出一批超级稻苗头组合。如两系亚种间杂交组合培矮64SE32，1997年在江苏三个地方试种024公顷，平均产量为1326吨公顷，生育期130天，日产量达到102公斤公顷。在小面积上达到了超级杂交稻的选育目标。xx年又在江苏、湖南几个点试种25公顷，部分点的平均产量仍然超过了12吨公顷。今年仅在湖南已布百亩片点26个，显示出很好的发展前景。为了将杂交水稻推向世界，袁隆平担当了联合国粮农组织首席顾问，多次赴印度、越南、缅甸、孟加拉等国指导杂交水稻育种和繁殖制种技术。同时，还为这些国家培训杂交水稻技术骨干。袁隆平亲自倡导并积极创办了“湖南农平杂交水稻种子公司”和“杂交水稻培训中心”，面向全国、全世界推介杂交水稻，培训技术人员，至今已先后成功举办了3次国际学术讨论会和12期国际杂交水稻培训班，培训了来自20个国家的200余名科技人员。在中国的帮助下，越南和印度的杂交水稻发展很快，已应用于生产。 有关评估机构评估：“袁隆平”名字品牌价值10089亿元。袁隆平虽然淡泊名利，不想用自己的名字去赚钱，但以“袁隆平”名字作品牌创办股份公司就可以融集社会资金，加速科技成果的转化。今年，在同事们的支持下，他创立袁隆平高科技股份有限公司。股份公司的创立在全国农业科研单位走向市场上实现了零的突破。股份公司拥有袁隆平、周坤炉、张继仁等一大批世界及国内知名的科技家和丰富的技术成果储备，具有知识、技术、产业三大优势，将把具有世界性先进水平的高科技成果推向市场，使更多的农民受益，使科研向高精尖方向发展发挥重大作用，为解决人类仍然面临的粮食问题作出贡献。 袁隆平在书房内挂有自己写的一首七绝：“山外青山楼外楼，自然探秘永无休。成功易使人陶醉，莫把百尺当尽头。”诗词表明了他探秘杂交水稻永无休止的决心。现已年届七旬的袁隆平每天仍然要骑着自己的白色小摩托到杂交稻试验田观察研究，他已经将杂交水稻研究视为自己生活中不可缺少的一部分，依然执着地为杂交水稻事业的发展奋斗不息，耕耘不止。8、人工培育异源多倍体异源多倍体是指不同的种杂交产生的杂种后代，经过染色体加倍形成的多倍体。多倍体植物中大多数是异源多倍体。常见的异源多倍体有小麦、燕麦、棉、烟草、苹果、梨、樱桃、菊、水仙、郁金香等。异源多倍体可以通过人工的方法进行培育。例如，萝卜和甘蓝是十字花科中不同属的植物，它们的染色体都是18条(2n=18)，但是二者的染色体间没有对应关系。将它们杂交，得到杂种F1。F1在产生配子时，由于萝卜和甘蓝的染色体之间不能配对，不能产生可育的配子，因而F1是高度不育的。但是如果由F1的染色体数目没有减半的配子受精，或者用秋水仙素处理，人工诱导F1的染色体加倍，就可以得到异源四倍体。在异源四倍体中，由于两个种的染色体各具有两套，因而又叫做双二倍体。这种双二倍体既不是萝卜，也不是甘蓝，它是一个新种，叫做萝卜甘蓝。很可惜，萝卜甘蓝的根像甘蓝，叶像萝卜，没有经济价值。但是，这却提供了种间或属间杂交在短期内(只需两代)创造新种的方法。通过这种方法，人们已经培育出越来越多的异源多倍体新种。我国已故遗传育种学家鲍文奎经过30多年的研究，在20世纪六七十年代用普通小麦(六倍体)与黑麦(二倍体)杂交，成功地培育出异源八倍体小黑麦新物种。普通小麦和黑麦分别属于不同的属，两个属的物种一般是难以杂交的。但是也有少数的普通小麦品种含有可杂交基因，称为“桥梁品种”。桥梁品种之间的杂交一代及其后代都很容易与黑麦杂交。非桥梁品种也可以先与桥梁品种杂交，将可杂交基因传给后代，这样就可以广泛利用小麦资源与黑麦杂交了。用普通小麦作母本，雌配子中有3个染色体组(ABD)，共21条染色体，用黑麦作父本，雄配子中有1个染色体组(R)，7条染色体，杂交后的子一代包括4个染色体组(ABDR)。这4个染色体组来自不同属的种，因此，子一代不能进行正常的减数分裂，需要用人工的方法将子一代的染色体加倍，形成正常的雌、雄配子，才能受精、结实，繁殖后代。由普通小麦和黑麦杂交，杂种子一代染色体加倍产生的小黑麦具有56(42+14)条染色体，是7的八倍，这些染色体组又来自不同属的物种，因此，把这种小黑麦称为异源八倍体小黑麦。小黑麦具有穗大、粒重、抗病性强、耐瘠性强、抗逆性强和营养品质好等优点，已经在我国西北、西南高寒地区试种成功，并且正在进一步推广。