（教師用書）2016-2017版高中生物 第4章 生物的變異 第2節(jié) 生物變異在生產(chǎn)上的應(yīng)用學(xué)案 浙科版必修2

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1、 第二節(jié)　生物變異在生產(chǎn)上的應(yīng)用 1．各種育種方法在改良農(nóng)作物和培育家畜品種等方面的應(yīng)用。(重難點(diǎn)) 2．各種育種方法的優(yōu)點(diǎn)和局限性。(重點(diǎn)) 3．正確認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)基因技術(shù)。(重點(diǎn)) 雜 交 育 種 與 誘 變 育 種 1．雜交育種 (1)原理 基因重組。 (2)概念 有目的地將兩個(gè)或多個(gè)品種的優(yōu)良性狀組合在一起，培育出更優(yōu)良的新品種。 (3)培養(yǎng)手段 雜交、選擇、純合化等。 (4)舉例——抗病紅果肉番茄的培育 2．誘變育種 項(xiàng)目 內(nèi)容 概念 利用物理、化學(xué)因素誘導(dǎo)生物發(fā)生變異，并從變異后代中選育新品種的過(guò)程 原理 基因突變和染色體畸變

2、人工誘變方法 主要優(yōu)點(diǎn) ①可提高突變頻率 ②能在較短的時(shí)間內(nèi)有效地改良生物品種的某些性狀。如早熟秈稻種子的培育 ③改良作物品質(zhì)，增強(qiáng)抗逆性。如“太輻一號(hào)”小麥的培育 生產(chǎn)應(yīng)用 用于動(dòng)物、植物及微生物等方面育種，其中微生物方面的成效極為明顯。如青霉素高產(chǎn)量菌株的選育 探討：培育細(xì)菌新品種時(shí)，為什么不能用雜交育種的方法？ 提示：雜交育種只適用于進(jìn)行有性生殖的生物，細(xì)菌是原核生物，不能進(jìn)行有性生殖。 探討：雜交育種是否一定要從F2開始篩選？是否一定要連續(xù)多代自交？舉例說(shuō)明。 提示：不一定。如培育雜合子品種，可選親本雜交得到的F1即可。 探討：誘變育種適用于哪些生物？

3、 提示：可適用于各種生物。 探討：誘變育種是否一定能獲得理想品種？為什么？ 提示：不一定。因?yàn)橥蛔兙哂胁欢ㄏ蛐浴? 探討：從基因突變的特點(diǎn)出發(fā)，誘變育種有哪些缺點(diǎn)？ 提示：①由于基因突變具有不定向性，有利變異往往不多，所以誘變育種具有一定的盲目性；②突變個(gè)體難以集中多個(gè)優(yōu)良性狀，所以需要處理大量的實(shí)驗(yàn)材料，工作量大。 1．幾種常見(jiàn)的雜交育種類型(以兩對(duì)相對(duì)性狀為例) 已知AAbb與aaBB為親本： P AAbb×aaBB ↓　　　　　 F1　　　　　　　 　　　AaBb ① 　

4、↓?Ｆ 　 F2　　　 　A_B_　A_bb　aaB_　aabb ② 　　　　　　　　　 ↓多次自交直到后代不發(fā)生性狀分離 　　 　AABB　AAbb　aaBB ③ (1)培育雜合子品種：選取雙親子一代，需年年制種(如上述圖①)。 (2)培育隱性純合子品種：選取雙親子一代子二代―→選出符合要求的類型就可以推廣(如上述圖②)。 (3)培育顯性純合子(或一顯一隱純合子)品種：選取雙親子一代子二代―→選出符合要求的個(gè)體選出穩(wěn)定遺傳的個(gè)體推廣(如上述圖③)。 2．動(dòng)、植物雜交育種的區(qū)別 (1)方

5、法：植物雜交育種中純合子的獲得不能通過(guò)測(cè)交，只能通過(guò)逐代自交的方法獲得；而動(dòng)物雜交育種中純合子的獲得一般不通過(guò)逐代自交，而通過(guò)測(cè)交的方法進(jìn)行確認(rèn)后而獲得。 (2)實(shí)例：現(xiàn)有基因型為BBEE和bbee的兩種植物或動(dòng)物，欲培育基因型為BBee的植物或動(dòng)物品種，育種過(guò)程用遺傳圖解表示如下： 3．誘變育種與雜交育種的比較 項(xiàng)目 雜交育種 誘變育種 原理 基因重組 基因突變 方法 雜交→自交→篩選→自交 輻射誘變、激光誘變、化學(xué)藥劑誘變 優(yōu)點(diǎn) 使不同個(gè)體的優(yōu)良性狀集中于同一個(gè)個(gè)體上 可以提高變異的頻率，大幅度改良某些性狀，加速育種進(jìn)程 局限性 育種年限較長(zhǎng) 有利變異

6、的個(gè)體不多，需處理大量實(shí)驗(yàn)材料 【特別提醒】　(1)雜交育種應(yīng)用于能進(jìn)行有性生殖的生物，主要是植物和動(dòng)物。 (2)誘變育種不僅能應(yīng)用于進(jìn)行有性生殖的生物，也能應(yīng)用于進(jìn)行無(wú)性生殖的生物，主要應(yīng)用于植物和微生物。 1．家兔的黑色對(duì)白色為顯性，短毛對(duì)長(zhǎng)毛為顯性。這兩對(duì)基因分別位于一對(duì)同源染色體上。下列關(guān)于利用黑色短毛純種兔和白色長(zhǎng)毛純種兔培育出黑色長(zhǎng)毛純種兔的做法，錯(cuò)誤的是(　　) A．黑色短毛純種兔×白色長(zhǎng)毛純種兔，得F1 B．選取健壯的F1個(gè)體自交，得F2 C．從F2中選取健壯的黑色長(zhǎng)毛兔與白色長(zhǎng)毛兔測(cè)交 D．根據(jù)測(cè)交結(jié)果，選取F2中穩(wěn)定遺傳的黑色長(zhǎng)毛雌、雄兔 【解析】　家兔

7、屬于雌雄異體生物，不能進(jìn)行自交。 【答案】　B 2．下列關(guān)于誘變育種的說(shuō)法中，不正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：35930037】 A．能夠在較短的時(shí)間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類型 B．一次誘變處理供實(shí)驗(yàn)的生物定能獲得所需的變異類型 C．青霉素產(chǎn)量很高的菌株的選育依據(jù)的原理是基因突變 D．誘變育種過(guò)程能創(chuàng)造新的基因而雜交育種過(guò)程則不能 【解析】　誘變育種依據(jù)的原理是基因突變，能創(chuàng)造新的基因，因此能夠在較短的時(shí)間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類型，但是基因突變具有不定向性，一次誘變處理供實(shí)驗(yàn)的生物不一定能獲得所需的變異類型。 【答案】　B 單 倍 體 育 種 、 多 倍 體 育 種 、 轉(zhuǎn)

8、 基 因 技 術(shù) 1．單倍體育種 (1)單倍體植株特點(diǎn) 植株小而弱，且高度不育。 (2)單倍體育種 ①原材料：?jiǎn)伪扼w。 ②概念：利用單倍體作為中間環(huán)節(jié)產(chǎn)生具有優(yōu)良性狀的可育純合子的育種方法。 ③主要特點(diǎn) a．縮短育種年限。 b．能排除顯隱性干擾，提高效率。 ④原理：染色體數(shù)目變異。 ⑤育種程序：PF1單倍體幼苗染色體加倍的可育純合植株優(yōu)良新品種。 2．多倍體育種 (1)多倍體特點(diǎn) 其細(xì)胞通常比二倍體的細(xì)胞大，細(xì)胞內(nèi)有機(jī)物的含量高、抗逆性強(qiáng)，在生產(chǎn)上具有很好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 (2)人工誘導(dǎo)多倍體 ①原理：染色體數(shù)目變異。 ②方法 目前最好的方法是用秋水仙素處理

9、萌發(fā)的種子、幼苗等，使它們的染色體加倍。 ③機(jī)理 秋水仙素能抑制細(xì)胞分裂時(shí)紡錘體的形成，因此染色體雖已復(fù)制，但不能分離，最終導(dǎo)致染色體數(shù)目加倍。 ④應(yīng)用：培育作物新品種的另一個(gè)重要途徑。 ⑤舉例：三倍體無(wú)籽西瓜的培育(過(guò)程圖解) 3．轉(zhuǎn)基因技術(shù) (1)概念 利用分子生物學(xué)和基因工程的手段，將某種生物的基因(外源基因)轉(zhuǎn)移到其他生物物種中，使其出現(xiàn)原物種不具有的新性狀的技術(shù)。 (2)處理方法 用人工方法將人類所需要的目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞內(nèi)，使其整合到受體的染色體上。 (3)原理：基因重組。 (4)特點(diǎn) ①人為地增加了生物變異的范圍，實(shí)現(xiàn)種間遺傳物質(zhì)的交換。 ②從采用

10、的多種方法看，這種技術(shù)的針對(duì)性更強(qiáng)，效率更高，經(jīng)濟(jì)效益更明顯。 (5)應(yīng)用：各種轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物的培育，如抗蟲棉。 探討：三倍體的水稻的花粉經(jīng)離體培養(yǎng)后，得到的水稻，其稻穗、米粒均變小，這種說(shuō)法正確嗎？ 提示：不正確；得到的水稻高度不育。 探討：種植西瓜時(shí)若以黃色瓜瓤的四倍體作母本，以紅色瓜瓤的二倍體作父本，則其所結(jié)西瓜的瓜瓤是什么顏色？ 提示：黃色。 探討：若用DNA連接酶將目的基因與運(yùn)載體兩兩結(jié)合時(shí)，可能有哪些產(chǎn)物？ 提示：目的基因—目的基因、目的基因—運(yùn)載體、運(yùn)載體—運(yùn)載體。 探討：轉(zhuǎn)基因抗蟲棉有性繁殖產(chǎn)生的后代都具有抗蟲特性嗎？為什么？ 提示：不一定。因?yàn)樾誀罘蛛x

11、或變異的原因，抗蟲棉的子代可能會(huì)失去抗蟲特性。 1．幾種育種方法的比較 雜交育種 誘變育種 單倍體育種 多倍體育種 原理 基因重組 基因突變 染色體畸變(染色體組先成倍減少，再加倍，得到純合子) 染色體數(shù)目變異 方法 (1)雜交→自交→選優(yōu) (2)雜交 輻射誘變、激光誘變、化學(xué)藥劑處理 花藥離體培養(yǎng)、秋水仙素誘導(dǎo)加倍 用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗 優(yōu)點(diǎn) 操作簡(jiǎn)便 提高變異頻率，大幅度改良某些性狀，加速育種進(jìn)程 明顯縮短育種年限 ①有機(jī)物含量高，抗逆強(qiáng) ②操作簡(jiǎn)單，短時(shí)間內(nèi)可獲得所需類型。 缺點(diǎn) 時(shí)間長(zhǎng)，需要及時(shí)發(fā)現(xiàn)優(yōu)良性狀 有利變異少

12、，需要處理大量實(shí)驗(yàn)材料，具有不確定性 技術(shù)復(fù)雜，成本高 發(fā)育期延遲結(jié)實(shí)率低 2.新品種的育種方法 (1)集中不同親本的優(yōu)良性狀——雜交育種 選擇具有不同優(yōu)良性狀的個(gè)體作為親本，經(jīng)過(guò)雜交→自交過(guò)程，在F2中選擇，如果選取顯性個(gè)體，還需要連續(xù)自交。 (2)集中優(yōu)良性狀，又縮短育種年限——單倍體育種 選擇具有不同優(yōu)良性狀的個(gè)體作為親本，經(jīng)過(guò)雜交獲得F1，取F1的花藥進(jìn)行離體培養(yǎng)，形成單倍體幼苗，再用秋水仙素處理。 (3)獲得較大果實(shí)或大型植株來(lái)提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量——多倍體育種，用秋水仙素或低溫處理萌發(fā)的種子或幼苗，使染色體加倍而形成多倍體。 (4)提高變異頻率，“改良”或“改造”或直

13、接改變現(xiàn)有性狀，獲得當(dāng)前不存在的基因或性狀——誘變育種。 1．下列關(guān)于育種方法的敘述，正確的是(　　) A．用雜交的方法進(jìn)行育種，從F1自交后代中可篩選出符合人類需要的優(yōu)良品種 B．用輻射的方法進(jìn)行誘變育種，誘變后的植株一定比誘變前的植株具備更多優(yōu)良性狀 C．用基因型為DdTt的植株進(jìn)行單倍體育種，所有的新品種自交后代中約有1/4為純合子 D．用基因型為DdTt的植株進(jìn)行多倍體育種，所育的新品種和原品種雜交一定能產(chǎn)生可育后代 【解析】　誘變育種的生物學(xué)原理為基因突變，基因突變具有多害少利和多方向的特點(diǎn)，故誘變后的植株不一定比誘變前的植株具備更多優(yōu)良性狀，故B錯(cuò)誤。用基因型為Dd

14、Tt的植株進(jìn)行單倍體育種，產(chǎn)生的新品種全為純合子，其自交后代也全為純合子，故C錯(cuò)誤。二倍體植株染色體加倍后成為四倍體植株，四倍 體植株和原二倍體植株雜交得到的三倍體植株是高度不育的，故D錯(cuò)誤。 【答案】　A 2．科學(xué)家用純種的高稈(D)抗銹病(T)小麥與矮稈(d)易染銹病(t)小麥培育出矮稈抗銹病小麥新品種，方法如圖所示。下列敘述正確的是(　　) 過(guò)程甲 過(guò)程乙 A．過(guò)程甲產(chǎn)生的F1有四種表現(xiàn)型 B．利用該育種方法培育的優(yōu)良品種不可育 C．過(guò)程乙沒(méi)有涉及花藥離體培養(yǎng) D．該育種方法可以明顯縮短育種年限 【解析】　過(guò)程甲產(chǎn)生的F1只有一種表現(xiàn)型；單

15、倍體育種涉及花藥離體培育和人工誘導(dǎo)染色體加倍，得到的個(gè)體是可育的純合子。 【答案】　D 1．育種專家用高稈抗銹病水稻與矮稈不抗銹病水稻雜交，培育出了矮稈抗銹病水稻，這種水稻出現(xiàn)的原因是(　　) A．基因突變 B．基因重組 C．染色體變異 D．環(huán)境條件的改變 【解析】　矮稈抗病水稻是經(jīng)雜交育種得到的，其原理是基因重組。 【答案】　B 2．下列各項(xiàng)措施中，能夠產(chǎn)生新基因的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：35930038】 A．高稈抗病小麥與矮稈不抗病小麥雜交 B．用秋水仙素處理二倍體西瓜得到四倍體西瓜 C．用花藥離體培養(yǎng)小麥植株 D．用X射線處理獲得青霉素高產(chǎn)菌株 【解析】　基

16、因突變能產(chǎn)生新的基因，用X射線處理后獲得青霉素高產(chǎn)菌株的原理是基因突變，而選項(xiàng)A的原理為基因重組，選項(xiàng)B、C的原理為染色體變異。 【答案】　D 3．右圖中的①②③④分別表示不同的育種方式，相關(guān)敘述不正確的是(　　) A．方式①應(yīng)用的原理包括細(xì)胞全能性 B．方式②只適用于進(jìn)行有性生殖的生物 C．方式③試劑處理的對(duì)象只能是萌發(fā)的種子 D．方式④可以誘發(fā)基因突變產(chǎn)生新基因 【解析】　方式①對(duì)花藥進(jìn)行離體培養(yǎng)形成單倍體的過(guò)程中用到了細(xì)胞的全能性；方式②是雜交育種，它適用于進(jìn)行有性生殖的生物；方式③為多倍體育種，處理的對(duì)象為萌發(fā)的種子或幼苗；方式④為誘變育種，可產(chǎn)生新基因。 【答案】

17、　C 4．某科學(xué)家從細(xì)菌中分離出耐高溫淀粉酶(Amy)基因a，通過(guò)基因工程的方法，將基因a與運(yùn)載體結(jié)合后導(dǎo)入馬鈴薯植株中，經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)Amy在成熟塊莖細(xì)胞中存在。結(jié)合圖形分析下列有關(guān)這一過(guò)程的敘述，不正確的是(　　) A．獲取基因a的限制酶其作用部位是圖中的① B．連接基因a與運(yùn)載體的DNA連接酶其作用部位是圖中的② C．基因a進(jìn)入馬鈴薯細(xì)胞后，可隨馬鈴薯DNA分子的復(fù)制而復(fù)制，傳給子代細(xì)胞 D．通過(guò)該技術(shù)人類實(shí)現(xiàn)了定向改造馬鈴薯的遺傳性狀 【解析】　限制酶和DNA連接酶均作用于磷酸二酯鍵，即①處，二者作用相反，分別是打開和連接該化學(xué)鍵；目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞后，會(huì)隨著馬鈴薯DNA

18、分子的復(fù)制而復(fù)制，傳給子代細(xì)胞，使之產(chǎn)生定向變異，從而改變其遺傳性狀。 【答案】　B 5．某農(nóng)科所通過(guò)如圖所示的育種過(guò)程培育成了高品質(zhì)的糯小麥。下列有關(guān)敘述正確的是(　　) A．a(chǎn)過(guò)程中運(yùn)用的遺傳學(xué)原理是基因重組 B．b過(guò)程能提高突變率，從而明顯縮短了育種年限 C．a(chǎn)過(guò)程需要使用秋水仙素，作用于萌發(fā)的種子 D．b過(guò)程需要通過(guò)自交來(lái)提高純合率 【解析】　分析題圖可知，a為單倍體育種過(guò)程，其遺傳學(xué)原理是染色體畸變；b過(guò)程為雜交育種過(guò)程，不是誘變育種，不能提高突變率，縮短育種年限；a過(guò)程需要使用秋水仙素，但其作用對(duì)象不是萌發(fā)的種子，而是花粉萌發(fā)形成的單倍體幼苗；雜合子自交可以提高后代中純合子的比例。 【答案】　D 課堂小結(jié)： 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 核心回扣 1.雜交育種的原理是基因重組，培養(yǎng)手段有雜交、選擇、純合化等。 2.誘變育種的原理是突變，誘變方法有輻射和化學(xué)誘變。 3.單倍體育種的原理是染色體畸變，處理方法有花藥離體培養(yǎng)和秋水仙素誘導(dǎo)幼苗染色體加倍。 4.多倍體育種的原理是染色體畸變，處理方法是秋水仙素處理萌發(fā)的種子、幼苗等。 5.轉(zhuǎn)基因技術(shù)的原理是基因重組，轉(zhuǎn)基因技術(shù)實(shí)現(xiàn)了種間遺傳物質(zhì)的交換，針對(duì)性更強(qiáng)。 10