高中生物第6章从杂交育种到基因工程6.1杂交育种与诱变育种名师公开课省级获奖课件新人教版必修

-1-第6章从杂交育种到基因工程-2-第1节杂交育种与诱变育种课标阐释学法指导1.简述杂交育种的概念,举例说明杂交育种的优点和不足。2.举例说出诱变育种在生产实践中的应用。3.讨论遗传和变异规律在生产实践中的应用。1.联系生产实例理解杂交育种的基本方法和程序,能用遗传图解表示育种过程。2.从育种原理、方法、优点、不足之处等方面对诱变育种进行分析。3.用列表比较的方法加深对四种育种方法的理解。一二一、杂交育种1.杂交育种之前的育种2.杂交育种(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)过程:选择具有不同优良性状的亲本→杂交,获得F1→F1自交→获得F2→鉴别、选择需要的类型。一二(4)实例:高产抗病小麦品种的培育(5)优点:可以把多个品种的优良性状集中在一起。(6)缺点:获得新品种的周期长。(7)应用:农业生产中,改良作物品质,提高农作物单位面积产量;用于家畜、家禽的育种。一二[预习反馈]1.杂交育种的选择从第几代开始?为什么?从F2中选出的高产、抗病个体,能否立即推广种植,为什么?答案:从F2开始选择,因为从F2开始出现性状分离。从F2中选出的高产、抗病个体不能立即推广种植。因为高产、抗病个体的基因型有DDTT、DdTT、DDTt和DdTt四种,其中基因型为DdTT、DDTt、DdTt的个体自交后会发生性状分离,不能稳定遗传。一二2.下列对杂交育种的叙述,正确的是()A.依据的原理是非姐妹染色单体之间的交叉互换B.依据的原理是染色体数目的变异C.优点是后代的性状表现都符合育种的要求D.缺点是育种所需的时间往往比较长解析:杂交育种依据的原理是非同源染色体上非等位基因的自由组合。由于基因重组,杂交育种的F1自交得到的后代会发生性状分离,有的个体符合育种要求,有的个体不符合育种要求,往往需要F2连续自交和筛选才能培育出稳定遗传的符合育种要求的类型,因而育种所需的时间比较长。答案:D一二3.两个亲本的基因型分别为AAbb和aaBB,这两对基因的遗传遵循自由组合定律。要培育出基因型为aabb的新品种,最简便的方法是()A.人工诱变种B.多倍体育种C.单倍体育种D.杂交育种答案:D一二二、诱变育种1.概念:利用物理因素(如X射线、γ射线、紫外线、激光等)或化学因素(如亚硝酸、硫酸二乙酯等)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。2.原理:基因突变。3.过程:选择生物→诱发基因突变→选择理想类型→培育。4.优点可以提高突变频率,在较短时间内获得更多的优良变异类型大幅度地改良某些性状5.缺点:诱发产生的突变中,有利的往往不多,需处理大量材料。6.应用:主要用于农作物和微生物诱变育种,如培育的“黑农五号”大豆和青霉素高产菌株。一二[预习反馈]1.诱变育种与杂交育种相比,最大的区别是什么?答案:二者最大的区别在于诱变育种能创造出新基因。2.利用60Co可进行诱变育种,有关说法错误的是()A.利用60Co放出的γ射线照射种子时一般不选用干种子B.若处理后的种子萌发后不具备新性状,即可抛弃C.处理后只有少部分种子发生基因突变D.产生的新性状大多对生产不利答案:B一二3.判断正误。(1)在诱变育种和杂交育种过程中均可产生新的基因和新的基因型。(×)(2)太空育种能按人的意愿定向产生所需优良性状。(×)(3)诱变育种可以大幅度提高有利变异的比例。(×)(4)诱变育种时可用硫酸二乙酯作为化学诱变剂,产生的子代中会出现新的基因,但基因的总数不变。(√)(5)原核生物的育种不能采用杂交育种和单倍体育种,但可以采用诱变育种。(√)(6)太空育种遵循基因突变的原理,一般利用干种子作为育种材料。(×)探究点问题导引典例剖析归纳提升活学活练温故知新杂交育种和诱变育种如何利用杂交育种方法培育纯合子?杂交育种与单倍体育种有什么区别?有两个纯种的小麦品种,一个为高秆(D)抗锈病(T),另一个为矮秆(d)不抗锈病(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)育种方法一:高秆抗锈病×矮秆不抗锈病F1F2稳定遗传的矮秆抗锈病新品种。①a过程叫杂交,b过程叫自交。②c过程的处理方法是不断种植和选择,直到选出稳定遗传的矮秆抗锈病新品种。探究点问题导引典例剖析归纳提升活学活练温故知新③F1的基因型是DdTt,表现型是高秆抗锈病,培育出的矮秆抗锈病新品种的基因型应是ddTT。(2)育种方法二:高秆抗锈病×矮秆不抗锈病F1dT配子dT幼苗ddTT植株。e过程是指减数分裂;f过程是花药离体培养;g过程是指人工诱导染色体数目加倍,此过程最常用的物质是秋水仙素。(3)育种方法一叫杂交育种,方法二叫单倍体育种。探究点问题导引典例剖析归纳提升活学活练温故知新诱变育种的原理是什么?有何优缺点?经太空育种发育成的个体,有的出现了有利变异,有的个体的变异不利于生物的生存或生长。回答下列问题。(1)试分析出现此现象的原因。答案:诱变育种的原理是基因突变,基因突变具有不定向性,故可以产生有利变异和不利变异。(2)如何才能获得更多的有利变异?答案:处理大量的实验材料,获得更多的变异个体,从中筛选出有利的变异类型。探究点问题导引典例剖析归纳提升活学活练温故知新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:A组P高秆抗病×矮秆易感病F1高秆抗病F2矮秆抗病ⅠB组P高秆抗病×矮秆易感病F1高秆抗病F2矮秆抗病ⅡC组P高秆抗病F1矮秆抗病Ⅲ探究点问题导引典例剖析归纳提升活学活练温故知新请分析回答问题。(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。(2)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ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Ⅱ获得矮秆抗病小麦新品种的方法是。获得的矮秆抗病植株中能稳定遗传的占。探究点问题导引典例剖析归纳提升活学活练温故知新解析:(1)杂交育种的过程是具有两对相对性状的纯合子杂交得F1,F1再自交得F2,F2中出现所需的类型,若所需类型是显性性状,还需连续自交直至不发生性状分离为止。F2中矮秆抗病有1/3ttRR、2/3ttRr,其中不能稳定遗传的(ttRr)占2/3。(2)花药离体培养得到的是单倍体植株,不能进行正常的减数分裂,所以不能产生正常的配子。(3)基因突变的频率较低,而且是不定向的。(4)单倍体育种的过程是先通过花药离体培养获得单倍体,再用秋水仙素(或低温)处理单倍体幼苗,诱导染色体数目加倍,得到的个体一定是纯合子。答案:(1)自交2/3(2)Ⅱ(3)C基因突变的频率极低且是不定向的(4)秋水仙素(或低温)诱导染色体数目加倍100%探究点问题导引典例剖析归纳提升活学活练温故知新规律方法(1)诱变育种属于分子水平的育种,只有此育种方式能产生新基因。(2)人工诱变方法中使用的射线、激素或化学药剂要适量,可提高突变率,以不使生物被杀死为佳。(3)人工诱变后,还应从中选育符合生产要求且能稳定遗传的类型,才能最后确定为新品种。问题导引典例剖析归纳提升活学活练探究点温故知新1.四种育种方法的比较原理常用方法优点缺点举例杂交育种基因重组杂交↓自交↓选种↓自交①使不同个体的优良性状集中在同一个个体上②操作简便①育种时间长②局限于亲缘关系较近的个体矮秆抗病小麦问题导引典例剖析归纳提升活学活练探究点温故知新原理常用方法优点缺点举例诱变育种基因突变辐射、激光、化学药剂等诱变处理提高变异频率,加速育种进程,大幅度改良性状具有盲目性,有利变异少,需大量处理实验材料青霉素高产菌株单倍体育种染色体变异用秋水仙素处理通过花药离体培养培育成的幼苗①明显缩短育种年限②子代均为纯合子技术复杂,需与杂交育种配合利用单倍体育种快速获得矮秆抗病植株问题导引典例剖析归纳提升活学活练探究点温故知新原理常用方法优点缺点举例多倍体育种染色体变异用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗器官较大,产量和营养物质含量较高①只适用于植物②发育延迟,结实率低三倍体无子西瓜问题导引典例剖析归纳提升活学活练探究点温故知新2.根据育种目的和提供的材料选择合适的育种方法(1)集中不同亲本的优良性状:①一般情况下,选择杂交育种,这也是较为简单的方法;②需要缩短育种年限(快速育种)时,选择单倍体育种。(2)培育果实较大或植株较大或营养物质含量较高的新物种时,选择多倍体育种。(3)提高变异频率,“改良”“改造”或“直接改变”现有性状,获得当前不存在的基因或性状时,可选择诱变育种。(4)若要培育隐性性状个体,可选择自交或杂交育种,只要出现该性状即可。问题导引典例剖析归纳提升活学活练探究点温故知新(5)不同的生物种类可采用不同的育种方法①植物:杂交育种、单倍体育种、多倍体育种、诱变育种。②动物:一般选用杂交育种、诱变育种。③微生物:诱变育种。(6)若培育的植物的生殖方式为营养繁殖(如马铃薯),则不需要培育成纯种,只要出现该性状即可。问题导引典例剖析归纳提升活学活练探究点温故知新1.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.太空育种培育的植物是地球上原本不存在的D.太空育种与其他诱变方法在本质上是一样的解析:太空育种属于利用物理因素进行诱变的育种,原理是基因突变。基因突变具有不定向性、多害少利等特点。诱变育种能创造出新品种,但一般不会形成新物种。答案:D问题导引典例剖析归纳提升活学活练探究点温故知新2.如下图所示,二倍体植株①和②杂交得到③,再将③做进一步处理。对此分析错误的是()A.由⑤得到⑥的育种原理是基因重组B.图中秋水仙素的作用是使染色体数目加倍C.若③的基因型是AaBbdd,则⑨的基因型可能是aBdD.③至④的过程中,所产生的变异都有利于生产问题导引典例剖析归纳提升活学活练探究点温故知新解析:①和②杂交后得到③后,多次射线处理萌发的种子应为诱变育种,由于突变是不定向的,所以产生的性状可能有利,也可能是有害的;⑤到⑥的过程表示的是杂交育种的自交阶段,遵循的原理为基因重组;由③到⑨的过程是花药离体培养,所得到的幼苗是单倍体,其基因型可能是aBd;秋水仙素的作用是抑制纺锤体的形成,进而使染色体数目加倍。答案:D探究点温故知新1.杂交育种的两个特点(1)能将多个优良性状集中到同一生物个体上。(2)育种周期较长。2.诱变育种的方法和特点(1)两种诱变方法:物理诱变、化学诱变。(2)两个特点:多害少利;能产生新基因,创造生物新类型。3.育种方法的两点注意(1)诱变育种多用于植物和微生物。原核生物不能进行减数分裂,所以不能运用杂交的方法进行育种,如细菌的育种一般采用的方法是诱变育种。(2)植物杂交育种中纯合子的获得一般通过逐代自交的方法;而动物杂交育种中纯合子的获得一般通过双亲杂交获得F1,F1雌雄个体间交配,选F2与异性隐性纯合子测交的方法。探究点温故知新4.育种方法的两个误区(1)误认为杂交育种一定需要连续自交若选育显性优良纯种,需要连续自交筛选;若选育隐性优良纯种,则只要出现该性状个体即可。(2)误认为花药离体培养就是单倍体育种单倍体育种主要包括杂交、花药离体培养、秋水仙素处理和筛选四个过程。花药离体培养仅仅是单倍体育种中的一步。