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成才之路生物,路漫漫其修远兮吾将上下而求索,人教版必修2,从杂交育种到基因工程,第六章,自1987年以来，我国利用返回式卫星和神舟飞船，先后进行了10多次搭载，有1000多个品种的种子和生物材料上天。由于植物种子体积小，携带方便，在选育新品种方面具有较大的选择空间。已进行搭载的有粮食作物类：小麦、水稻、大豆、玉米、绿豆、豌豆、高粱等；蔬菜类：西红柿、辣椒、黄瓜、甜菜、茄子、萝卜等；经济作物类：棉花、烟草等；花卉类：万寿菊、鸡冠花、三色槿、龙葵、荷花、百合等；中草药材：黄芪、甘草；树木种子有油松、白皮松及石刁柏；还有草坪种子。,通过太空育种，培育出了一批新的突变类型和具有优良性状的新品种。太空育种利用了什么原理，除这种育种方法外还有哪些育种方法？它们都有什么优点？要顺利回答这些问题，必须认真学好本章知识。本章集中讲述遗传和变异原理在实践中的应用。第1节杂交育种与诱变育种讲述了选择育种、杂交育种和诱变育种的原理、方法和优缺点。选择育种是最古老的育种方法，从每一代的变异中选出品质好的类型进行繁殖、培育，该方法育种周期长，可选择的范围有限。杂交育种，即通过杂交，使基因重新组合，可以将不同生物的优良性状集中起来。,由于杂交后代会出现性状分离现象，育种过程繁杂而缓慢、效率低，亲本的选择一般限制在同种生物范围内。人工诱变的方法应用在育种上，大大提高了育种的效率和选择范围，但是基因突变的不定向性导致诱变育种具有盲目性。第2节基因工程及其应用主要讲述了基因工程的原理和基因工程在医药卫生、农牧业、食品工业、环境保护等方面的应用，以及转基因技术的安全性问题。基因工程可以实现基因在不同种生物之间的转移，迅速培育成前所未有的生物新品种，在医药卫生、农牧业、环境保护等领域有着广泛的应用。基因工程在给人类的生产和生活带来益处的同时，也使人们产生关于转基因生物的安全性等方面的担忧。,学习本章时需注意以下几点：1结合分离定律、自由组合定律，理解杂交育种方法所依据的遗传学原理，并掌握选育的方法和目标。2结合有关基因的结构、本质、表达等知识，理解基因工程的基本原理，并在了解基因工程应用的基础上，着重关注转基因生物和转基因食品的安全性问题，关注科学、技术和社会生活三者之间的关系。3结合基因突变的知识，理解诱变育种的原理，客观评价诱变育种的优势和缺点。4通过列表比较的方法，识别杂交育种、诱变育种、基因工程育种、单倍体育种和多倍体育种在原理、方法、优缺点等方面的不同。,第1节杂交育种与诱变育种,第六章,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。,目标导航：1阐述杂交育种的过程和优缺点。(重、难点)2说出诱变育种的原理和优缺点。情境导入：著名的杂交水稻专家袁隆平教授，被誉为“杂交水稻之父”。,他的杂交水稻与常规水稻相比，具有杂种优势，表现为：根系发达，分蘖力强，穗大粒多，产量高，适应性广等特点。问题探究：杂交水稻的培育依据的主要遗传学原理是什么？提示：依据的基本原理是基因重组。,一、选择育种和杂交育种1选择育种：(1)过程：挑选_的个体传种长期_获得优良品种。(2)缺点：育种周期_，可选择的范围_。2杂交育种：(1)概念：将两个或多个品种的_通过交配集中在一起，再经过_，获得新品种的方法。(2)原理：_。,预习导学,品质好,选择、汰劣,留良,长,有限,优良性状,选择和培育,基因重组,(3)过程(以高产抗病小麦品种的选育为例)：亲代高产、不抗病低产、抗病杂种第一代高产、抗病(均为显性性状)第二代选出_个体连续自交选出_的所有高产、抗病个体新的优良品种,高产、抗病,不发生性状分离,(4)优点：使同种生物的_结合在一起。(5)应用：,不同优良性状,作物品质,单位面积产量,适应性强,基因突变,突变率,较短时间,农作物,农作物,微生物,1.袁隆平运用哪种育种方法培育出了水稻新品种？2太空椒果大、色艳、子少、肉厚，是利用哪种育种方法培育而成的？3培育细菌新品种时，能否用杂交育种的方法，为什么？提示：1.杂交育种。2诱变育种。3不能，细菌是原核生物，不能进行有性生殖。,思维激活,(一)问题探讨提示：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。(二)思考与讨论一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，育种进程缓慢，过程繁琐。这些都是杂交育种方法的不足。,(三)思考与讨论二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法难以掌握，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。,育种过程：(以两对相对性状为例)将两个亲本杂交，得到F1再多次自交，逐代选育，直到得到性状不再发生分离的理想纯种。(见教材图61示意图)如果通过杂交培育杂合子品种，如玉米，需要将杂种一代作为种子，这种方法可充分体现杂种优势，但此方法还需连年育种。培育隐性纯合子时，选取子二代中符合要求的个体即可。,杂交育种,要点归纳,1杂交育种只应用于进行有性生殖的植物和动物，而诱变育种不仅能应用于有性生殖的植物，也可应用于无性生殖的微生物。2单倍体育种主要用于进行有性生殖的植物。,杂交育种是植物育种的常规方法，其选育新品种的一般方法是()A根据杂种优势原理，从子一代中即可选出B从子三代中选出，因为子三代才出现纯合子C既可从子二代中选出，也可从子三代中选出D只能从子四代中选出能稳定遗传的新品种,典例导析,解析杂交育种的一般过程：首先亲本杂交产生F1，F1自交产生F2，如果选择的是双隐性性状，则从F2中就可选出；如果需要选择含有显性性状的品种，则需要进一步自交后，从F3或其多次自交后代中选出。所以，杂交育种选育的新品种既可从F2中选出，也可从F3中选出。答案C,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环境条件的改变答案B解析杂交育种的原理是基因重组。,1.特点：(1)提高变异频率，使后代性状较快稳定；(2)大幅度改良某些性状；(3)诱发产生的变异有利的不多，必须处理大量实验材料。2意义：创造动植物、微生物新品种。,诱变育种,要点归纳,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，而且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。,(2015梅州检测)“天宫一号”成功发射，神八、神九胜利返回，这些航天技术的发展，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、微重力及弱地磁场等因素的诱导下发生基因突变C航天育种技术作为航天技术与农业育种技术相结合的一项创新性研究成果，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”都能培育出高产、优质的新品种,典例导析,解析基因突变能够提高突变率，但是仍然是多害少利，D项不正确。答案D,在育种上既要得到更多的变异，又要使后代的变异性状较快地稳定，最好采用()A单倍体育种B多倍体育种C杂交育种D诱变育种答案D,解析由题意很容易就可排除B与C两选项。而单倍体育种只能缩短育种年限，迅速获得纯系植株，但不可能得到更多的变异。诱变育种是利用物理的(辐射诱变或激光诱变)或化学的(如秋水仙素)因素来处理植物，使它发生基因突变，创造变异类型，从中选择培育出优良品种，所以诱变育种可提高变异的频率，使后代的变异性状较快地稳定。,育种方法小结,此外，近几年还兴起了太空育种。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，果形增大，而且品质也得到提高。,如果发生显性突变，在二倍体生物中通常第一代便会表现出来，但并不都是纯合体。特别是在异花受粉植物中，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。如果发生的是隐性突变，在自花受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，但是一经出现便可选得。不过在异花受粉植物中的隐性突变大多长期保持杂合状态而不表现，只有当杂合体繁殖到一定数量，进行杂合体间互交或偶然自交的情况下，才会有隐性突变纯合体表现出来。,突变规律在诱变育种中的应用,探究点验证基因突变的实验设计思路探究矮秆性状出现的原因案例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：(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_。(2)、三类矮秆抗病植株中，最可能产生不育配子的是_类。(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_。(4)通过矮秆抗病获得矮秆抗病新品种的方法是_。获得的矮秆抗病植株中能稳定遗传的占_。,(5)在一块高秆(纯合子)小麦田中，发现了一株矮秆小麦。请设计实验方案探究该矮秆性状出现的可能原因(简要写出所用方法、结果和结论)。_,方法警示得分要点：(3)答案唯一，必须是“C”组，原因必须答出两点，基因突变频率低且不定向。(4)只要说明诱导染色体加倍的方法是“秋水仙素处理或低温诱导”即可。(5)两种方法即可，若用杂交法，必须根据子二代是否出现性状分离来判断；若用第二种方法，必须体现“二者种植在相同环境条件下，据表现型判断”。,错因案例(3)错答为“A组”。(错答原因是根据杂交育种年限长，而忽略了诱变育种的不定向性)(4)错答为“单倍体育种”和“0”。(错答原因是混淆了“单倍体育种”和“花药离体培养”的关系)技法提炼解答本题的关键点是：(1)生物育种方法的判断：杂交育种和单倍体育种的第一步都是选取亲本杂交，所不同的是从F1开始，杂交育种选用连续自交的方法，而单倍体育种则选用花药离体培养和秋水仙素处理幼苗或萌发的种子。诱变育种则选用物理因素或化学因素进行人工诱变处理。,(2)验证基因突变的实验设计思路：验证生物变异是基因突变还是环境影响：可以把矮秆植株与原始亲本种植在相同的环境条件下，观察比较两者的表现型是否相同，若相同则说明变异是由环境不同引起的。验证生物变异是基因突变还是染色体变异：观察处于有丝分裂中期的细胞，在光学显微镜下能观察到细胞内染色体的变异。验证基因突变的显隐性：可让矮秆植株和原始亲本杂交，若出现性状分离，则说明为显性突变，若没有出现性状分离，F1所表现出的性状为显性性状。,
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