高中生物 第四章 第二節(jié) 生物變異在生產(chǎn)上的應(yīng)用 第二課時(shí)學(xué)案 浙科版必修2

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1、第2課時(shí)　單倍體育種和多倍體育種 學(xué)習(xí)目標(biāo) 重點(diǎn)難點(diǎn) 1.能記住并會(huì)分析單倍體和多倍體的特點(diǎn)。 2.能舉例說出單倍體育種機(jī)理和過程。 3.能說出多倍體育種的機(jī)理和過程。 重點(diǎn)：?jiǎn)伪扼w育種的程序。 難點(diǎn)：?jiǎn)伪扼w育種和花藥離體培養(yǎng)的比較。 一、單倍體育種 1．單倍體的特點(diǎn)：植株小而弱，且高度不育。 2．單倍體育種：利用單倍體作為中間環(huán)節(jié)，生產(chǎn)具有優(yōu)良性狀的可育純合子的方法。 3．原理：染色體畸變。 4．方法：用常規(guī)雜交方法獲得F1，取F1的花藥進(jìn)行離體培養(yǎng)，獲得單倍體幼苗，再用秋水仙素處理單倍體幼苗，獲得純合植株，從中篩選出符合要求的性狀。 5．優(yōu)點(diǎn)：明顯縮短

2、育種年限；能排除顯隱性干擾，提高效率。 6．缺點(diǎn)：技術(shù)要求高，需與雜交育種結(jié)合，其中的花藥離體培養(yǎng)過程需要組織培養(yǎng)技術(shù)手段的支持，多限于植物。 預(yù)習(xí)交流 1．由八倍體小黑麥的花粉培養(yǎng)而成的植物是幾倍體？ 答案：是單倍體。八倍體小黑麥的體細(xì)胞中有8個(gè)染色體組，花粉實(shí)際就是雄配子，有4個(gè)染色體組，用八倍體小黑麥的花粉離體培養(yǎng)成的植株體細(xì)胞內(nèi)有4個(gè)染色體組，但這個(gè)個(gè)體是由雄配子直接發(fā)育而來的，未經(jīng)過受精作用，所以不能稱為四倍體，而只能稱為單倍體。由配子未經(jīng)受精作用直接發(fā)育而來的，不管其細(xì)胞中有多少個(gè)染色體組，都稱為單倍體。 2．單倍體育種的最終結(jié)果是得到單倍體嗎？ 答案：不是。是先得到單

3、倍體幼苗，再用秋水仙素處理，得到正常的植株。 二、多倍體育種 1．多倍體的特點(diǎn) （1）多倍體細(xì)胞比較大，莖稈粗壯，葉片、果實(shí)、種子也比較大。 （2）細(xì)胞中有機(jī)物（如糖類、蛋白質(zhì)）含量高、抗逆性強(qiáng)。 （3）發(fā)育遲緩，結(jié)實(shí)率低。 2．多倍體形成的原因 由于受到外界環(huán)境條件或內(nèi)部因素的干擾，紡錘體的形成受到破壞，從而使細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍，染色體數(shù)目加倍的細(xì)胞繼續(xù)進(jìn)行正常的有絲分裂，即可發(fā)育為多倍體植株。 3．人工誘導(dǎo)多倍體育種 （1）常用方法：用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗。 （2）作用機(jī)理：抑制紡錘體的形成。 （3）實(shí)例：無籽西瓜的培育。 4．原理 染色體畸變。 5．

4、優(yōu)點(diǎn) 培育出器官大型、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富的新品種。 6．缺點(diǎn) 發(fā)育延遲，結(jié)實(shí)率低；一般用于植物育種。 預(yù)習(xí)交流 在人工誘導(dǎo)多倍體的形成過程中，秋水仙素的作用發(fā)生在什么時(shí)候？ 答案：秋水仙素的作用是抑制紡錘體的形成，發(fā)生在有絲分裂或減數(shù)分裂的前期。 一、單倍體育種 1．什么是單倍體？試舉一例。 答案：體細(xì)胞中含有本物種配子染色體數(shù)目的個(gè)體。如雄蜂。 2．單倍體植株與正常植株相比，有何不同？ 答案：?jiǎn)伪扼w植株小而弱，且高度不育。 3．單倍體育種中，如何得到單倍體？ 答案：取相應(yīng)的花藥進(jìn)行離體培養(yǎng)，即可獲得單倍體植株。 4．單倍體高度不育，為什么還能進(jìn)行育種？ 答

5、案：?jiǎn)伪扼w高度不育，但用秋水仙素處理后，使染色體數(shù)目加倍，就可育了。 用純種的高稈（D）、抗銹?。═）小麥與矮稈（d）、易染銹?。╰）小麥培育矮稈抗銹病小麥新品種的方法如下： 高稈抗銹病×矮稈易染銹病F1dT配子幼苗符合要求的品種 （1）過程A叫做________________。 （2）F1的基因型是________________。 （3）過程B叫做________________。 （4）過程C叫做________________。 （5）過程D為________________。 （6）符合要求的品種的基因型是__________。 （7）這種育種方法叫做____

6、____________，與常規(guī)的雜交育種方法相比，明顯地縮短了育種的__________。 答案：（1）雜交 （2）DdTt （3）減數(shù)分裂 （4）花藥離體培養(yǎng) （5）用秋水仙素處理 （6）ddTT （7）單倍體育種　年限 1．單倍體育種的程序 （1）用常規(guī)方法獲得雜種F1。 （2）將F1的花藥放在人工培養(yǎng)基上進(jìn)行離體培養(yǎng)，花粉細(xì)胞經(jīng)多次分裂形成愈傷組織，誘導(dǎo)愈傷組織分化為單倍體幼苗。 （3）用秋水仙素處理單倍體幼苗，染色體數(shù)目加倍后成為可育的純合植株。 2．雜交育種與單倍體育種的比較 （1）依據(jù)原理不同：雜交育種的原理是基因重組，單倍體育種的原理是染色體畸變。

7、 （2）育種進(jìn)程不同：雜交育種慢，單倍體育種快。 （3）都用雜交的方法但目的不同：雜交育種中的雜交是為了選育性狀，單倍體育種中的雜交是為了選擇配子。 二、多倍體育種 1．什么是多倍體？ 答案：體細(xì)胞中所含染色體組數(shù)超過兩個(gè)的生物。 2．多倍體植株與正常植株相比，有何不同？ 答案：多倍體植株莖稈粗壯，葉片、果實(shí)、種子也比較大、抗逆性強(qiáng)。但發(fā)育遲緩，結(jié)實(shí)率低。細(xì)胞中糖類、蛋白質(zhì)等有機(jī)物含量高。 3．人工誘導(dǎo)多倍體的方法有哪些？目前效果好的方法是什么？ 答案：人工誘導(dǎo)多倍體的方法是用物理、化學(xué)方法來誘導(dǎo)。目前效果較好的方法是用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗。 4．在培育無籽西瓜

8、的時(shí)候，第一年應(yīng)如何操作？ 答案：用秋水仙素處理二倍體西瓜的幼苗，得到四倍體，將它作為母本，以二倍體西瓜作為父本，進(jìn)行雜交。 5．第一年得到的西瓜是幾倍體？ 答案：第一年得到的西瓜，瓜皮、瓜瓤、種皮都是四倍體，種子里面的胚是三倍體。 6．第二年如何操作？ 答案：把第一年得到的三倍體西瓜種子種下去，作為母本，開花后，授以二倍體西瓜的花粉。 7．第二年結(jié)的西瓜為什么沒有種子？ 答案：三倍體植株不能產(chǎn)生正常的配子，因?yàn)槿扼w的細(xì)胞在減數(shù)分裂時(shí)聯(lián)會(huì)紊亂。沒有正常的配子，就不能進(jìn)行受精作用，就不會(huì)產(chǎn)生種子。 關(guān)于多倍體的敘述，正確的是（　?。?。 A．植物多倍體不能產(chǎn)生可育的配子

9、B．八倍體小黑麥?zhǔn)怯没蚬こ碳夹g(shù)創(chuàng)造的新物種 C．二倍體植株用秋水仙素加倍為四倍體后，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的成分必然增加 D．多倍體育種多用于植物 答案：D 解析：大部分的多倍體植物（如四倍體）能產(chǎn)生可育的配子；八倍體小黑麥的培育屬于多倍體育種；二倍體植株加倍為四倍體后，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量有所增加，但種類并沒有增加；動(dòng)物中多倍體很少，而植物中由于低溫等環(huán)境因素的影響，多倍體較為常見。 1．三倍體西瓜的培育程序 2．單倍體育種與多倍體育種的比較 項(xiàng)目 多倍體育種 單倍體育種 原理 染色體數(shù)目以染色體組的形式成倍增加 染色體數(shù)目以染色體組的形式成倍減少，再加倍后獲得純種 常用方法

10、 秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗（或低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目加倍） 花藥離體培養(yǎng)，然后進(jìn)行人工誘導(dǎo)染色體加倍，形成純合子 優(yōu)點(diǎn) 提高產(chǎn)量和營(yíng)養(yǎng)含量 明顯縮短育種年限 缺點(diǎn) 適用于植物，發(fā)育延遲，結(jié)實(shí)率低 技術(shù)復(fù)雜，需與雜交育種配合 1．為解決二倍體普通牡蠣在夏季因產(chǎn)卵而出現(xiàn)肉質(zhì)下降的問題，人們培育出三倍體牡蠣。利用普通牡蠣培育三倍體牡蠣合理的方法是（　?。? A．利用水壓抑制受精卵的第一次卵裂，然后培育形成新個(gè)體 B．用被γ射線破壞了細(xì)胞核的精子刺激卵細(xì)胞，然后培育形成新個(gè)體 C．將早期胚胎細(xì)胞的細(xì)胞核植入去核卵細(xì)胞中，然后培育形成新個(gè)體 D．用化學(xué)試劑阻止受精后的次

11、級(jí)卵母細(xì)胞釋放極體，然后培育形成新個(gè)體 答案：D 解析：本題考查多倍體育種方法的操作，抑制第一次卵裂導(dǎo)致染色體加倍，培育而成的個(gè)體為四倍體，A項(xiàng)錯(cuò)誤；用γ射線破壞了細(xì)胞核的精子刺激卵細(xì)胞，然后形成的新個(gè)體為單倍體，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C項(xiàng)利用移植方法獲得的個(gè)體為二倍體，C項(xiàng)錯(cuò)誤；極體中含有一個(gè)染色體組，受精卵含有兩個(gè)染色體組，含有極體的受精卵中含有三個(gè)染色體組，發(fā)育而成的個(gè)體為三倍體，D項(xiàng)正確。 2．四倍體水稻是重要的糧食作物，下列有關(guān)水稻的說法正確的是（　?。?。 A．四倍體水稻的配子形成的子代含兩個(gè)染色體組，是二倍體 B．二倍體水稻經(jīng)過秋水仙素加倍后可以得到四倍體植株，表現(xiàn)為早熟、粒多等性狀

12、 C．三倍體水稻的花粉經(jīng)離體培養(yǎng)，可得到單倍體水稻，稻穗、米粒變小 D．單倍體水稻是由配子不經(jīng)過受精直接形成的新個(gè)體，是迅速獲得純合子的重要方法 答案：D 解析：所有配子不經(jīng)過受精形成的新個(gè)體都是單倍體（無論含有幾個(gè)染色體組），所以四倍體水稻的配子形成的子代雖然含有兩個(gè)染色體組，但仍然是單倍體。二倍體水稻經(jīng)秋水仙素處理，染色體數(shù)目加倍，得到四倍體水稻，多倍體植株的特點(diǎn)是其種子粒大，子粒數(shù)目減少，發(fā)育周期延長(zhǎng)，表現(xiàn)為晚熟。三倍體水稻高度不育，不能形成正常配子，所以無法形成單倍體。 3．多倍體是指具有3個(gè)或3個(gè)以上完整染色體組的生物體。自1937年布萊克斯和埃弗里采用曼陀羅等植物發(fā)現(xiàn)用秋

13、水仙素誘導(dǎo)多倍體的方法以來，植物倍性育種已取得了巨大進(jìn)展。下列有關(guān)多倍體形成途徑的相關(guān)敘述中，錯(cuò)誤的是（　?。?。 A．通過基因工程技術(shù)可獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)的多倍體農(nóng)作物 B．生殖細(xì)胞減數(shù)分裂不正常，使染色體不減半，形成2n配子，這樣的配子經(jīng)受精作用可形成多倍體植株 C．同種或異種植物的原生質(zhì)體融合成為雜種細(xì)胞，雜種細(xì)胞形成愈傷組織，進(jìn)一步分化形成多倍體植株 D．合子或分生組織細(xì)胞內(nèi)的染色體加倍形成多倍體細(xì)胞，能夠發(fā)育成多倍體植株 答案：A 解析：通過多倍體育種可獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)的多倍體農(nóng)作物，不是基因工程技術(shù)。 4．用四倍體西瓜與二倍體西瓜雜交所得的子一代植

14、株開花后，經(jīng)適當(dāng)處理，則（　?。? A．能產(chǎn)生正常配子，結(jié)出種子 B．結(jié)出的果實(shí)為五倍體 C．能產(chǎn)生正常配子，可形成無籽西瓜 D．結(jié)出的果實(shí)為三倍體 答案：D 5．圖示由①②兩個(gè)水稻品種分別培育出④⑤⑥三個(gè)品種的過程，下列敘述正確的是（　?。?。 A．步驟Ⅲ中通常使用花藥離體培養(yǎng)法 B．步驟Ⅳ中通常用物理或化學(xué)的方法進(jìn)行誘變育種 C．由③經(jīng)步驟Ⅲ、Ⅴ培育出⑤的方法屬于多倍體育種 D．由①和②經(jīng)步驟Ⅰ、Ⅱ培育出⑤，育種時(shí)間最短 答案：A 解析：由③經(jīng)④到⑤為單倍體育種，也是時(shí)間最短的育種方法，所以步驟Ⅲ通常使用花藥離體培養(yǎng)法，A正確；步驟Ⅳ常用秋水仙素（化學(xué)方法）或低溫

15、處理（物理方法）是正確的，但由③經(jīng)步驟Ⅳ到⑥為多倍體育種而不是誘變育種，所以B選項(xiàng)錯(cuò)誤；由①和②經(jīng)步驟Ⅰ、Ⅱ培育出⑤屬于雜交育種，育種時(shí)間較長(zhǎng)。 6．馬鈴薯的抗病對(duì)不抗病為顯性（S－s），黃肉對(duì)白肉為顯性（B－b）。兩對(duì)基因位于兩對(duì)同源染色體上?，F(xiàn)有甲（SSbb）和乙（ssBB）兩個(gè)品種，回答相關(guān)問題。 （1）這兩對(duì)基因的遺傳符合基因的__________定律。 （2）用甲、乙兩個(gè)品種雜交得到F1，F(xiàn)1自交所得的F2中抗病黃肉占______，抗病黃肉中的純種占________。 （3）有人想獲得三倍體的馬鈴薯SSsBBb新品種，需要培育出ssbb和SSSSBBBB兩個(gè)親本。請(qǐng)寫出培育S

16、SSSBBBB的方法。 （4）得到的新品種SSsBBb是三倍體，不能進(jìn)行________生殖，所以生產(chǎn)上要進(jìn)行__________生殖。 （5）為了獲得新性狀 ，還可以把馬鈴薯送入太空進(jìn)行育種，這種方法叫__________。 答案：（1）自由組合　（2）　?。?）用甲、乙兩個(gè)品種雜交得到F1，F(xiàn)1自交得的F2中取抗病黃肉個(gè)體連續(xù)自交，得到SSBB的純種，把SSBB的幼苗或萌發(fā)的種子用秋水仙素處理即可得到SSSSBBBB。（答案合理即可） （4）有性　無性（營(yíng)養(yǎng)） （5）誘變育種 解析：（1）這兩對(duì)等位基因位于兩對(duì)同源染色體上，遺傳方式符合基因的自由組合定律。（2）甲、乙兩個(gè)品種雜交得到F1，其基因型為SsBb，F(xiàn)1自交所得F2有4種表現(xiàn)型，雙顯的抗病黃肉個(gè)體占（×），其中純合子占（×）。（3）要想獲得SSSSBBBB親本，必須在得到SSBB的個(gè)體后用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗。要得到SSBB的個(gè)體可以讓甲、乙兩個(gè)品種雜交得到F1，F(xiàn)1自交得到的F2中取抗病黃肉個(gè)體連續(xù)自交從中選擇能穩(wěn)定遺傳的SSBB的個(gè)體。（4）三倍體個(gè)體在減數(shù)分裂的過程中染色體聯(lián)會(huì)紊亂，所以不能進(jìn)行有性生殖，但可以利用無性生殖的方式繁殖。 6