第六章第24课时教材.pdf

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1、 第 24 课时 杂交育种与诱变育种 目标导读 1.结合“问题探讨”内容和小麦杂交的实例，概述杂交育种的概念和基本过程。2.结合基因突变的原理，阐明人工诱变育种的概念和过程。3.列表比较杂交育种和诱变育种。重难点击 杂交育种和诱变育种的原理和过程。1孟德尔在做豌豆杂交实验时，具体操作步骤是去雄套袋人工授粉套袋。2孟德尔在做豌豆两对相对性状的杂交实验时，纯种的黄圆和绿皱杂交得到的 F1表现型是黄圆，F1自交，F2的表现型及比例是黄圆黄皱绿圆绿皱9331，新出现的性状占 F2的比例是 3/8。3自由组合定律的内容：控制不同性状的基因的分离和组合是互不干扰的；在形成配子时，决定同一性状的基因彼此分离

2、，决定不同性状的基因自由组合。4基因突变：由于 DNA 分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变。所以，基因突变常发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。5基因突变是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源，是生物进化的原始材料。课堂导入 你见过像图所示的那样大的南瓜吗？它可不是普通的南瓜，它是由我国首次载人航天飞船“神舟”五号带入太空培育的新品种。这种南瓜比一般的杂交种品质好，一般重量在 300400 斤，是名副其实的“巨人”南瓜。这种育种方法的原理和过程是怎样的呢？今天我们就来学习有关育种的知识。探究点一 杂交育种 杂交育种是人们最早掌握的育种方法之一。思考阅读教材的“

3、问题探讨”，结合提供的实例归纳杂交育种的原理和应用。1“问题探讨”：已知玉米品种 A 子粒多、不抗黑粉病，玉米品种 B 子粒少、抗黑粉病，要培育子粒多、抗黑粉病的玉米品种 C，应该怎样做？生物的性状是由基因控制的，要想把两个品种的优良性状集中到一个品种上，就应该将控制优良性状的基因组合到一起，因此要做杂交实验。2杂交育种实例 如图是用高产不抗病(DDtt)和低产抗病(ddTT)的两个小麦品种培育稳定遗传的高产、抗病品种的过程，讨论分析：亲代 高产、不抗病 低产、抗病 F1 高产、抗病 F2 表现型 比例 (1)F1高产抗病的小麦的基因型是 DdTt，不能(能、不能)稳定遗传。(2)F2中表现型

4、有高产抗病、高产不抗病、低产抗病、低产不抗病 4 种，比例为 9331。高产抗病小麦占 F2的 9/16。(3)要提高稳定遗传植株的比例，应该选取 F2中的高产抗病的植株种子继续自交，淘汰不符合要求的后代，最终获得高产抗病且稳定遗传的品系，其基因型为 DDTT。3归纳杂交育种的概念、原理和流程(1)概念：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，获得新品种的方法。(2)原理：基因重组。(3)常用流程 选择具有不同优良性状的亲本(杂交),F1(自交),F2筛选(连续自交),稳定遗传的良种。(4)优点：可以把多个品种的优良性状集中在一起。缺点：育种周期长，育种筛选过程复杂；不

5、能产生新基因和新性状。归纳提炼 几种杂交育种步骤的区别(1)培育常规的纯合子品种 培育隐性纯合子品种：选取双亲 杂交子一代 自交子二代选出符合要求的优良性状个体就可以推广。培育显性纯合子品种：选取双亲 杂交子一代 自交子二代选出符合要求的优良性状个体 自交子三代选出符合要求的优良性状个体 自交选出稳定遗传的个体推广。(2)培育杂合子品种：选取双亲 杂交子一代，年年制种。(3)对于进行无性繁殖的生物，如马铃薯、果树等，只要获得该优良性状的个体，即可通过无性生殖产生优良后代，而不必连续自交。活学活用 1有两种纯种的小麦，一为高秆(D)抗锈病(T)，另一为矮秆(d)易感锈病(t)，这两对性状独立遗传

6、，现要培育矮秆抗锈病新品种，方法如下：高秆抗锈病矮秆易感锈病 aF1 bF2 c稳定遗传的矮秆抗锈病新品种(1)这种育种方法叫_育种。过程 a 叫_，过程 b 叫_。(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为_。答案(1)杂交 杂交 自交(2)连续种植和观察，直至选出能稳定遗传的矮秆抗锈病新品种(3)DdTt 高秆抗锈病 ddTT 解析 将小麦两个品种的优良性状通过杂交集中在一起，培育矮秆抗锈病新品种的方法叫杂交育种。其中过程 a 叫杂交，产生的 F1的基因型为 DdTt，表现型为高秆抗锈病。过程 b 叫自交，目的是获得表现型为矮秆抗锈病

7、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要经过 c 过程，即连续自交，直到后代无性状分离为止。探究点二 诱变育种 要获得新基因，使生物获得新的性状，大幅度改良品种，还要靠诱变育种的方法。结合下面的实例，分析诱变育种的规律。实例 我国山西省利用辐射育成的“太幅一号”小麦，比原品种更为耐寒、耐旱和抗病。青霉素的产量最初是很低的，以后交替使用 X 射线、紫外线等照射和化学物质诱发突变，结果选育出了发酵单位提高了数千倍的菌株。1概念 像上述利用物理因素或化学因素来处理生物，使生物发生基因突变，从而获得优良变异类型的育种方法称为诱变育种。2原理：

8、基因突变 自然突变的频率低，而且是不定向的，较难获得生产所需要的品种。物理因素或化学因素能 提高基因突变的频率，短时间内获得更多的优良变异类型。3常用方法 运用物理的或者化学的手段处理萌发的种子和幼苗，诱发基因突变，从中选出需要的突变个体，然后进行培育推广。小贴士 萌发的种子或者幼苗有丝分裂旺盛，只有 DNA 复制时才可以诱发基因突变。4优缺点(1)优点：提高变异频率，加速育种进程。大幅度改良某些性状。(2)缺点：有利变异少，需大量处理实验材料；诱变的方向和性质不能控制，具有盲目性。归纳提炼 1 杂交育种只应用于能够进行有性生殖的生物，而诱变育种不仅能应用于能够进行有性生殖的生物，也可应用于能

9、够进行无性生殖的生物。2 杂交育种主要应用于植物和动物(如家畜、家禽等)，而诱变育种主要应用于植物和微生物。3根据育种目标及要求选择育种方式 育种目标 育种方式 集中双亲优良性状 快速育种 单倍体育种 操作简单 杂交育种 让原品系产生“新”性状 诱变育种 对原品种性状进行“增大”或“加强”多倍体育种 保持原品种“优良”特性，快速繁殖(植物)植物组织培养 活学活用 2当神舟六号航天飞船搭载着两位英雄宇航员成功返航时，一些特殊的乘客也回到了地球。它们是一些生物菌种、植物组培苗和作物、植物、花卉种子等。在太空周游了 115 小时 32分钟，返回地球后，搭载单位的科研人员将继续对它们进行有关试验。请回

10、答下列问题：(1)搭载航天器的植物种子需要做怎样的处理？说明原因。_。(2)作物种子从太空返回地面后种植，往往能出现新的变异特征。这种变异的来源主要是植物种子经太空中的_辐射后，其_发生变异。请预测可能产生的新的变异对人类是否有益？_。你判断的理由是_。(3)遨游太空回到地面后，种植一代发现没有所需要的性状出现，可以随意丢弃吗？说明原因。_ _。答案(1)浸泡种子使其萌发。因为萌发的种子细胞分裂旺盛，易受到太空诱变因素的影响发生基因突变(2)宇宙射线 基因 不一定 基因突变是不定向的(3)不可以。因为可能发生隐性突变 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

11、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一个个体上 可提高变异的频率，能大幅度改良某些性状 缺点 育种年限长 有利个体少，需处理大量实验材料，具有不确定性 应用 植物和动物 植物和微生物 1有两种柑橘，一种果实大但含糖量不高，另一种果实小但含糖量较高，如果想要培育出果实大且含糖量高的品种，比较简单有效的方法是()A嫁接 B人工诱变 C杂交育种 D组织培养 答案 C 解析 两个品种各具一种优良性状，要想使它们集中于一个个体上，据基因重组的原理，科学有效的方法是杂交育种；嫁接、组织培养属于无性繁殖，能保持母本的一切性状，不能达到目的；人工诱变能产生新基因，产生新性状，但过

12、程比较繁琐。2杂交玉米的种植面积越来越广，农民需要购买玉米杂交种。不能自留种子来年再种的原因是()A自留种子发芽率低 B杂交种都具有杂种优势 C自留种子容易患病虫害 D杂交种的有性繁殖后代会发生性状分离 答案 D 解析 杂交种具有杂种优势，但杂交种的有性繁殖后代会发生性状分离而不再具有杂种优势。3有一种塑料在乳酸菌的作用下能迅速分解为无毒物质，可以降解，不至于对环境造成严重的“白色污染”。培育专门“吃”这种塑料的细菌能手的方法是()A杂交育种 B单倍体育种 C诱变育种 D多倍体育种 答案 C 解析 能分解这种塑料的乳酸菌应含有相应的酶，控制合成该酶的基因是从无到有的，应属于基因突变。4下列关于

13、育种的叙述中，正确的是()A人工诱变处理可提高作物的突变率 B诱变育种和杂交育种均可形成新的基因 C诱变获得的突变体多数表现出优良性状 D和诱变育种相比，杂交育种可以大幅度地改良某些性状 答案 A 解析 诱变育种的特点 能大幅度改良某些性状 能形成新基因 有利个体一般不多 杂交育种的特点 能形成新的基因型 5下图为某野生植物种群(雌雄同花)中甲植株的 A 基因(扁茎)和乙植株的 B 基因(缺刻叶)发生突变的过程。已知 A 基因和 B 基因是独立遗传的，请分析该过程，回答下列问题：(1)简述上述两个基因发生突变的过程：_ _。(2)突变产生的 a 基因与 A 基因的关系是_，a 基因与 B 基因

14、的关系是_。(3)若 a 基因和 b 基因分别控制圆茎和圆叶，则突变后的甲、乙两植株的基因型分别为_、_，表现型分别为_、_。(4)请你利用突变后的甲、乙两植株作为实验材料，设计杂交实验程序，培育出具有圆茎圆叶的观赏植物品种。答案(1)DNA 复制的过程中一个碱基被另一个碱基取代，导致基因的碱基序列发生了改变(2)等位基因 非等位基因(3)AaBB AABb 扁茎缺刻叶 扁茎缺刻叶(4)方法一：将这两株植株分别自交；选取甲子代中表现型为圆茎缺刻叶(aaBB)植株与乙子代中表现型为 扁茎圆叶(AAbb)植株进行杂交，获得扁茎缺刻叶(AaBb)植株；再让扁茎缺刻叶植株自交，从子代中选择圆茎圆叶植株

15、即可。(也可用遗传图解表示)方法二：将甲、乙两植株杂交；种植杂交后代，并分别让其自交；分别种植自交后代，从中选择同时具有两种优良性状的植株。解析 由图可知这种基因突变是由 DNA 分子一条链上的一个碱基被取代而引起的基因碱基序列的改变，因此只有以突变链为模板复制产生的 DNA 分子异常。突变产生的 a 基因与 A基因的关系是等位基因，a 基因与 B 基因的关系是非等位基因。突变后的甲、乙植株基因型分别为 AaBB、AABb，培育出同时具有两种优良性状的植株的基因型为 aabb，一种思路是两植株先自交，分别得到 aaBB、AAbb 的植株，再将其进行杂交然后再自交才能达到目的。另一种是先将甲、乙

16、杂交，种植杂交后代，并分别让其自交；分别种植自交后代，从中选择即可。基础过关 知识点一 杂交育种 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 使位于不同亲本的优良性状通过交配集中到同一个体上的方法即为杂交，是把原有基因重新组合的过程。2用杂合子(DdEe)种子获得纯合子(ddee)，最简捷的方法是()A种植F1选双隐性者纯合子 B种植秋水仙素处理纯合子 C种植花药离体培养单倍体幼苗秋水仙素处理纯合子 D种植秋水仙素处理花药离体培养纯合子 答案 A 解析 杂合子(DdEe

17、)种子中含有 d、e 基因，自交后一旦出现隐性性状便能稳定遗传，方法简捷。3在红粒高秆的麦田里，偶然发现一株白粒矮秆优质小麦，欲在两三年内能获得大量的白粒矮秆麦种，通常用的育种方法是()A自交 B诱变育种 C人工嫁接 D单倍体育种 答案 A 解析 由于不确定突变出来的白粒矮秆个体是显性突变还是隐性突变，也就不能确定此个体是纯合子还是杂合子，只能进行自交，使之纯化。知识点二 诱变育种 4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

18、物是地球上原本不存在的 D太空育种与其他诱变育种方法在本质上是一样的 答案 D 解析 太空育种的原理为基因突变，基因突变具有低频性、不定向性和多害少利性。基因突变只是改变了部分性状，不会产生新物种。5下列不属于诱变育种特点的是()A具有不定向性 B频率较高 C多数有害 D多数有利 答案 D 解析 诱变育种的原理是基因突变，基因突变具有不定向性、低频性、多害少利性等特点；诱变育种利用物理或化学方法来诱导突变从而使突变频率大大提高，而突变多数是有害的。6下列各项措施中，能够产生新基因的是()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 C用花药离体培养小麦植株 D用 X

19、 射线处理获得青霉素高产菌株 答案 D 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。7诱变育种一般不使用以下哪项作为诱变因素()AX 射线 B硫酸二乙酯 C亚硝酸 D抗生素 答案 D 解析 诱变因素中物理因素有射线、激光等，化学因素中一般用亚硝酸和硫酸二乙酯诱发突变，一般不用抗生素作为诱变剂。8育种专家采用诱变育种的方法改良某些农作物的原有性状，其原因是诱变育种()A提高了后代的出苗率 B提高了后代的遗传稳定性 C产生的突变大多是有利的 D能提高突变率以供育种选择 答案 D 解析 诱变育种是

20、在人为条件下，使控制生物性状的基因发生改变，然后从突变类型中选择人们所需要的优良品种。而基因突变具有低频性和不定向性，因此，只能通过人工方法来提高突变频率，获取有利性状。出苗率的大小是由种子内胚的活性决定的，后代的遗传稳定性是由 DNA 的稳定性决定的。能力提升 9 用纯种的高秆(D)抗锈病(T)小麦与矮秆(d)易染锈病(t)小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如下：高秆抗锈病小麦矮秆易染锈病小麦 F1 雄配子 幼苗 选出符合要求的品种。下列有关此种育种方法的叙述中，正确的是()A过程是杂交 B过程必须使用生长素处理 C过程是自交 D过程必须经过受精作用 答案 A 解析 在这个培育过程中充分运用

21、了杂交育种和单倍体育种技术，过程是杂交过程；过程是减数分裂过程，产生配子；过程是花药离体培养的过程，可获得单倍体植株；过程是染色体加倍的过程，通常用秋水仙素处理幼苗。10对下列有关育种方法原理的解释，正确的是()A培育无子西瓜利用了单倍体育种的原理 B杂交育种利用了染色体数目变异的原理 C培育青霉素高产菌株过程中利用了基因突变的原理 D四倍体番茄的培育利用了基因重组的原理 答案 C 解析 三倍体无子西瓜的育种原理为染色体数目变异，杂交育种的原理为基因重组，青霉素高产菌株的培育利用了基因突变的原理，四倍体番茄的培育过程利用了染色体变异的原理。11我国航天科研工作者成功培育出了“太空花”。下列相关

22、叙述不正确的是()A培育“太空花”的原理是基因突变 B从飞船上带回的实验植物并非都长成如愿的美丽“太空花”C“太空花”是地球上原本不存在的物种 D“太空花”的出现丰富了自然界的基因种类 答案 C 解析“太空花”的出现是由于控制该性状的基因发生了突变，产生了新的基因，从而丰富了自然界中基因的种类，而并未产生新物种，只是个别性状的改变，由于基因突变具有低频性、不定向性，所以实验植物并未都长成如愿的“太空花”。12下列关于杂交育种与诱变育种的叙述，正确的是()A诱变育种是通过改变原有基因结构而导致新品种出现的方法 B基因重组是杂交育种的原理，基因重组发生在受精作用过程中 C诱变育种一定能较快选育出新

23、的优良品种 D通过杂交育种方式培育新品种，纯合子从 F1就可以进行选择 答案 A 解析 诱变育种的原理是基因突变，通过物理、化学等方法使基因结构发生改变，从而使基因控制的相应性状发生改变，A 项正确；基因重组一般发生在减数第一次分裂的四分体时期和后期，B 项错误；由于基因突变的不定向性，通过诱变育种的方法培育新品种，需要处理大量材料，才能从中选育出优良品种，C 项错误；杂交育种选育品种时，F1一般是杂合子，自交后代的性状会发生分离，D 项错误。13如图表示某种农作物品种和培育出的几种方法，下列有关说法错误的是()A经过培育形成常用的方法是花药离体培养 B过程常用一定浓度的秋水仙素处理的幼苗 C

24、由品种直接形成的过程必须经过基因突变 D由品种和培育能稳定遗传的品种的最快途径是 答案 D 解析 品种的基因型为 AABB，品种的基因型为 aabb，要培育出基因型为 AAbb 的品种，最快的途径应为单倍体育种，所以应为途径，而途径获得的子代中既有纯合子又有杂合子，还需要不断地连续自交进行筛选才能获得需要的品种。14小麦高茎(D)对矮茎(d)为显性，抗锈病(T)对不抗锈病(t)为显性(两对基因独立遗传)，现有高茎抗锈病纯合子和矮茎不抗锈病纯合子两个亲本，要想获得矮茎抗锈病的纯合新品种，育种专家提出了两种育种方案，如图所示。请回答下列问题：(1)图中(一)、(二)所示过程在遗传学上分别叫_和_。

25、(2)图中表示的两种常见的育种方法是_育种和_育种，其中哪种育种方法较理想？_，其优越性是_ _。(3)图中(四)处理的方法是_，目的是_。(4)图中(二)产生的矮茎抗锈病的个体比例是_，ddT中能够稳定遗传的个体占_。答案(1)杂交 自交(2)杂交 诱变 杂交育种 目的性强，能将多个品种的优良性状集中在一起(3)用物理方法或化学方法诱发基因突变 提高变异频率，获得所需要的变异个体(4)3/16 1/3 解析 途径甲是用两个纯合的亲本进行杂交，获得杂种一代，通过对杂种后代的不断选优自交，获得所需要的且能够稳定遗传的个体，属于杂交育种；而方案乙只利用了其中的一个亲本，经过处理(四)获得新个体(d

26、dTt)，由于基因 T 是原亲本中所没有的，因此只能来自基因突变，所采用的育种方法为诱变育种。由于诱变育种利用的变异是基因突变，基因突变具有不定向性，多数是不利的变异，出现所需特定性状的可能性小，进而影响育种效率。而题目提供的另一亲本中含有所需要的基因 T，所以采用杂交育种的方法目的性更强，成功的可能性更大，所以是一种较理想的选择。F2中矮茎抗锈病个体的基因型有 ddTt 和 ddTT，能稳定遗传的个体占 1/3。15 甲磺酸乙酯(EMS)能使鸟嘌呤(G)的 N 位置上带有乙基而成为 7-乙基鸟嘌呤，这种鸟嘌呤不与胞嘧啶(C)配对而与胸腺嘧啶(T)配对，从而使 DNA 序列中 GC 对转换成

27、AT 对。育种专家为获得更多的变异水稻亲本类型，常先将水稻种子用 EMS 溶液浸泡，再在大田种植，通常可获得株高、穗形、叶色等性状变异的多种植株。请回答下列问题：(1)经过处理后发现一株某种性状变异的水稻，其自交后代中出现两种表现型，说明这种变异为_突变。(2)用 EMS 溶液浸泡种子是为了提高_，某一性状出现多种变异类型，说明变异具有_。(3)EMS 诱导水稻细胞的 DNA 发生变化，而染色体的_不变。(4)诱变选育出的变异水稻植株还可通过 DNA 测序的方法进行检测，通常该植株根、茎和叶都可作为检测材料，这是因为_。答案(1)显性(2)基因突变频率 不定向性(3)结构和数目(4)该水稻植株

28、体细胞基因型相同 解析(1)隐性突变自交后代只有一种性状，所以这种变异为显性突变。(2)用 EMS 溶液浸泡种子，容易诱发突变，提高了突变频率；由于某一性状出现多种变异类型，说明变异是不定向的。(3)EMS 诱导水稻细胞的 DNA 发生基因突变，不会引起染色体结构和数目的改变。(4)诱变选育出的水稻是由受精卵发育而成的，其体细胞具有相同的基因型。个性拓展 16西瓜味甜汁多，营养丰富。现有能稳定遗传的红瓤(R)、小子(e)西瓜品种甲和黄瓤(r)、大子(E)西瓜品种乙，两对基因的遗传遵循自由组合定律。已知西瓜的染色体数目 2n22，请根据下面提供的西瓜育种流程图回答有关问题。(1)取品种甲某个体的

29、种子经处理后，再让其自花传粉，结果后代出现红瓤大子西瓜，其原因是_ _。(2)图中过程所用的试剂是_，过程产生的种子萌发后，取这种幼苗的茎尖制成装片放在显微镜下进行观察，细胞中应该含有_条染色体。(3)某生物科研小组通过途径获得大量 F1的种子，他们准备利用这些种子来培育能稳定遗传的红瓤大子西瓜品种。请你帮助他们设计实验步骤，选出需要的品种。_ _。答案(1)射线处理造成控制小子的基因(e)发生突变(2)秋水仙素 33(3)播种 F1的种子，获得 F1植株，让 F1植株进行自花传粉，选择红瓤大子西瓜结的种子；播种选出的种子，进行自花传粉；选择后代全是红瓤大子西瓜植株的种子(采用单倍体育种方式，表达合理也可)解析(1)由于甲株的基因型为 RRee，为红瓤小子西瓜，经射线处理后发生基因突变，则 eE，表现出大子的性状。(2)使染色体数目加倍的试剂为秋水仙素，形成的三倍体中含有三个染色体组，共有 33 条染色体。(3)过程为杂交，使不同性状集中到同一个体上，可以使用自交的方法使之纯合，也可使用单倍体育种的方法使之纯合。