（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 有目的地將兩個或多個品種的優(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”小麥的培育 生產(chǎn)應(yīng)用 用于動物、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，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突變個體難以集中多個優(yōu)良性狀，所以需要處理大量的實(shí)驗(yàn)材料，工作量大。 1．幾種常見的雜交育種類型(以兩對相對性狀為例) 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―→選出符合要求的個體選出穩(wěn)定遺傳的個體推廣(如上述圖③)。 2．動、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測交，只能通過逐代自交的方法獲得；而動物雜交育種中純合子的獲得一般不通過逐代自交，而通過測交的方法進(jìn)行確認(rèn)后而獲得。 (2)實(shí)例：現(xiàn)有基因型為BBEE和bbee的兩種植物或動物，欲培育基因型為BBee的植物或動物品種，育種過程用遺傳圖解表示如下： 3．誘變育種與雜交育種的比較 項目 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) 使不同個體的優(yōu)良性狀集中于同一個個體上 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 有利變異

6、的個體不多，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．家兔的黑色對白色為顯性，短毛對長毛為顯性。這兩對基因分別位于一對同源染色體上。下列關(guān)于利用黑色短毛純種兔和白色長毛純種兔培育出黑色長毛純種兔的做法，錯誤的是(　　) A．黑色短毛純種兔×白色長毛純種兔，得F1 B．選取健壯的F1個體自交，得F2 C．從F2中選取健壯的黑色長毛兔與白色長毛兔測交 D．根據(jù)測交結(jié)果，選取F2中穩(wěn)定遺傳的黑色長毛雌、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)于誘變育種的說法中，不正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：35930037】 A．能夠在較短的時間內(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．誘變育種過程能創(chuàng)造新的基因而雜交育種過程則不能 【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：單倍體。 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重要途徑。 ⑤舉例：三倍體無籽西瓜的培育(過程圖解) 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，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操作簡單，短時間內(nèi)可獲得所需類型。 缺點(diǎn) 時間長，需要及時發(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)良性狀的個體作為親本，經(jīng)過雜交→自交過程，在F2中選擇，如果選取顯性個體，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)良性狀的個體作為親本，經(jīng)過雜交獲得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)或大型植株來提高營養(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(　　) 過程甲 過程乙 A．過程甲產(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．過程乙沒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．下列各項措施中，能夠產(chǎn)生新基因的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：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A的原理為基因重組，選項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對花藥進(jìn)行離體培養(yǎng)形成單倍體的過程中用到了細(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)科所通過如圖所示的育種過程培育成了高品質(zhì)的糯小麥。下列有關(guān)敘述正確的是(　　) A．a(chǎn)過程中運(yùn)用的遺傳學(xué)原理是基因重組 B．b過程能提高突變率，從而明顯縮短了育種年限 C．a(chǎn)過程需要使用秋水仙素，作用于萌發(fā)的種子 D．b過程需要通過自交來提高純合率 【解析】　分析題圖可知，a為單倍體育種過程，其遺傳學(xué)原理是染色體畸變；b過程為雜交育種過程，不是誘變育種，不能提高突變率，縮短育種年限；a過程需要使用秋水仙素，但其作用對象不是萌發(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，針對性更強(qiáng)。 10