杂交育种的一般过程

知识内容考纲要求考纲理解生物变异在育种上的应用Ⅱ了解杂交育种的概念；掌握杂交育种、诱变育种的原理、操作流程及优缺点；总结杂交育种、诱变育种、单倍体育种、多倍体育种的异同点；掌握设计杂交育种方案比较方法杂交育种人工诱变育种概念将两个或多个品种的优良性状通过_________集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法诱变育种是指利用物理因素或化学因素来处理生物，使生物发生_________，获得新品种的方法原理基因重组基因突变方法杂交→自交→筛选→自交(至纯合)辐射诱变、失重或超重诱变、激光诱变、化学诱变等优点使位于不同个体的优良性状集中于________________交配基因突变同一个个体加速育种进程，提高___________缺点不能创造出新的基因，育种进程缓慢，过程繁琐，后代易出现_____________有利变异少，不利变异多，需要大量的处理实验材料，具有很大的____________应用改良作物品质、提高农作物单位面积产量的常规方法，同时也可用于家禽、家畜的育种主要应用于农作物和微生物育种举例矮秆抗病小麦的培育高产青霉素菌株的培育、太空椒的培育不确定性分离现象变异频率一、不同育种目的的杂交育种的基本步骤及特点1．培育杂合子品种在农业生产上，可将杂交一代作为种子直接利用，如水稻、玉米等。(1)基本步骤：选取双亲P(♀、♂)→杂交→F1。(2)特点：高产、优质、抗性强，但要每年制种。2．培育纯合品种(1)培育隐性纯合子品种的基本步骤选取双亲P(♀、♂)→杂交→F1→自交→F2→选出表现型符合要求的个体种植推广。二、杂种优势和杂交育种杂种优势是生物界普遍存在的现象，是指基因型不同的亲本个体相互杂交产生的杂种第一代，在生长发育状况、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。其表现特点是：①杂种优势不只是一两个性状单独表现出优势，而是多个性状优势的综合表现；②杂种优势的强弱取决于双亲性状间的互相补充，在一定范围内双亲的基因型差异越大，亲缘关系越远，杂种优势就越明显；③杂种优势与双亲的基因型纯合度有关，若双亲的基因型纯合度高，F1的优势就强；④杂种优势只在F1得以表现，F2、F3等后代由于基因分离而表现衰退，⑤杂种优势与所处的环境有关，F1种子只有在适宜的环境下才能表现出优势。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，使优良性状集合于杂种后代中，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)，其次是远源杂交(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的优良性状，而且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。三、几种育种方式的比较特别提醒：①诱变育种属于分子水平上的育种，只有此育种方式可以产生新基因。②一般作物育种可选用杂交育种和单倍体育种，为得到特殊性状，可选择诱变育种或多倍体育种。知识点1：杂交育种的一般过程某作物高秆(A)对矮秆(a)为显性，感病(R)对抗病(r)为显性。A、a和R、r是位于非同源染色体上的两对等位基因。今有高秆抗病和矮秆感病纯种，人们希望利用杂交育种的方法在最少的世代内培育出矮秆抗病新类型。应该采取的步骤是：(1)____________________________________________；(2)____________________________________________；(3)____________________________________________。【思路点拨】考查运用自由组合定律进行杂交育种的过程。杂交育种能有目的地把不同个体的优良性状进行重新组合，从而培育出合乎要求的新品种。杂交育种的过程是优良亲本杂交→自交→筛选→……优良品种，至少需要3年的时间，一般还需要1～2年的纯化，共需4～5年的时间才有可能培育出一个新品种。本题要求培育矮秆抗病(aarr)是双隐性个体，能稳定遗传，所以直接在F2中选取，不需要纯化。【答案】(1)让纯种高秆抗病和纯种矮秆感病的两个品种进行杂交得到F1(2)F1自交得到F2(3)在F2群体中选出矮秆抗病的植株【举一反三】苹果的红果皮(A)和绿果皮(a)为一对相对性状，圆形果(R)和扁形果(r)是另一对相对性状，两对性状遗传遵循基因的自由组合定律。假若现有红圆、红扁、绿圆三个纯系品种，请设计一个培育绿色扁形果的杂交实验。(1)选择杂交的两个亲本P1、P2，应是红扁和绿圆。(2)P1×P2→F1，然后如何处理？让F1自交。这种处理得到的后代表现型有红圆、红扁、绿圆、绿扁。(3)能否直接从F2中选出所培育的品种？请说明理由。能，因为绿扁都为隐性性状，一旦出现必定是纯合子。【思路点拨】依题意，要培育出绿扁，要有绿果皮和扁形果性状的组合，因此选用红扁、绿圆两个纯系品种杂交。杂交后得双杂合的红圆F1，让F1自交，得到红圆、红扁、绿圆、绿扁四种表现型，其中绿扁为双隐性个体，直接可得到。【规律方法】解答此种类型题目时不要一味套用连续自交的方法，要看清楚选育的是什么品种。若是选育双隐性个体，F1自交一次后即可得到能稳定遗传的符合要求的品种。若是选育显性品种，一般都会有连续自交不断纯化的过程。知识点2：诱变育种(2010·宣城模拟)我国“神舟七号”载人飞船成功发射升空时，随“神七”一起遨游太空的有珙桐、鹅掌楸的种子各50克，这是我国首次进行珍稀濒危林木航天诱变育种实验。下列有关太空育种的说法不正确的是()A．太空育种常选萌发的种子或幼苗作为实验材料B．太空育种是利用太空微重力、强辐射等因素诱发基因突变C．太空育种不一定就能获得人们所期望的优良性状D．若改良缺乏某种抗病性的植物品种，不宜采用太空育种【思路点拨】太空育种的原理是基因突变，在萌发的种子或幼苗中，细胞分裂旺盛，易发生突变。由于基因突变具有低频性、不定向性和弊多利少性，故经太空育种不一定就能获得人们所期望的优良性状。基因突变可能会产生新性状(如抗病性)。【举一反三】浙江培育出“原丰早”水稻，是以“科学6号”为基础，经过反复诱变选育出的新品种，既保持了原品种的特性，又提前45天成熟，且产量比成熟期相同的其他品种高10%以上。此事实说明()A．两个品种经过杂交迅速选育出更优良的品种B．通过诱变育种可以定向培育出更优良的品种C．诱变育种可以提高基因突变率，从中选育出优良的品种D．诱变育种就是运用了染色体变异的原理进行的育种C【思路点拨】诱变育种的原理是基因突变，基因突变是不定向的，可以提高突变频率，从中选育出优良的品种。知识点3：几种育种方法的综合运用有两个纯种的小麦，一个为高秆(D)抗锈病(T)；另一个为矮秆(d)易染锈病(t)，这两对性状独立遗传，用两种育种方法培育矮秆抗锈病的新品种。(1)方法一的步骤如下：高秆抗锈病×矮秆不抗锈病F1F2稳定遗传的矮秆抗锈病品种。①过程a叫____________，过程b叫____________。②过程c的处理方法是________________________________________________________________________。③F1的基因型是____________，表现型是____________，矮秆抗锈病新品种的基因型应是____________。(2)方法二的步骤如下：高秆抗锈病×矮秆不抗锈病F1配子幼苗植株→选择合适的植株。过程d叫____________过程，过程e是指____________；过程f是____________过程；过程g是指____________，此过程最常用的物质是____________。(3)育种方法一叫____________育种，方法二叫____________育种。【思路点拨】(1)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做杂交育种。其中a过程叫做杂交，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_)，因为此过程后代会发生性状分离，所以要想得到稳定遗传的植株必须经过c，即连续自交和筛选，直至后代无性状分离。(2)在单倍体育种中为使优良性状结合在一起，也必须先进行杂交，d过程叫杂交，产生的F1基因型为DdTt，表现为高秆抗锈病。为了培育稳定遗传的个体，要对F1减数分裂形成的配子进行离体培养得到单倍体幼苗，最后再用秋水仙素对单倍体幼苗进行加倍处理，得到符合要求的植株。【答案】(1)①杂交自交②不断种植和观察，直到选出稳定的矮秆抗锈病新品种③DdTt高秆抗锈病ddTT(2)杂交减数分裂花药离体培养人工诱导染色体加倍秋水仙素(3)杂交单倍体【规律方法】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，可运用单倍体育种。③要求大幅度改良某一性状，使之出现前所未有的性状，可用诱变育种和杂交育种相结合的方法。④要求提高品种质量，提高营养物质的含量，可运用多倍体育种。【举一反三】(2010·江苏海门期末)下图表示培育某高品质小麦的几种方法，据此有关叙述正确的是()A．要获得yyRR，b过程需要进行不断杂交来提高纯合率B．a、c过程都可以用一定浓度秋水仙素处理萌发的种子C．a过程因出现在筛选yR后，从而明显缩短育种年限D．图中yR植株的获得需要通过植物组织培养D【思路点拨】图中a、b、c三种育种的方式分别是单倍体育种、杂交育种和多倍体育种。A项中要获得yyRR，b过程应该需要进行不断自交来提高纯合率；B项中a过程因为是单倍体育种，yR为单倍体植株，不可能有种子，因此也就不能用一定浓度秋水仙素处理萌发的种子；C项中的筛选应在对单倍体植株染色体加倍后进行。