2018-19学年高中生物第四章生物的变异小专题大智慧生物育种方法的比较和选择教学案浙科版.docx

生物育种方法的比较和选择一、各种育种方法的比较项目原理方法实质优点缺点应用杂交育种基因重组选育纯种：杂交选优自交(连续)选种选育杂种：杂交杂交种产生新的基因组合，产生新的基因型使位于不同个体上的多个优良性状集中于一个个体上，即“集优”育种所需时间较长局限于同一种或亲缘关系较近的个体培育矮秆抗病小麦诱变育种基因突变染色体畸变物理方法或化学方法处理植株，再选择符合要求的变异类型获得新基因能提高突变频率，能较短时间内有效地改良生物品种的某些性状，改良作物品性有利个体不多，需大量处理供试材料，工作量大太空辣椒的培育单倍体育种染色体畸变先将花药离体培养，培养出单倍体植株；将单倍体幼苗经一定浓度的秋水仙素(或低温)处理获得纯合子一般得到的全为纯合子，自交后代不发生性状分离缩短育种年限(一般为两年)，能排除显隐性干扰，提高效率技术复杂，成活率低，需要与杂交育种配合用单倍体培育纯种矮秆抗病小麦多倍体育种染色体畸变用一定浓度的秋水仙素(或低温)处理萌发的种子或幼苗染色体数目加倍育种周期短，能改良原有性状，提高产量(茎秆粗壮，叶片、果实和种子较大，营养物质含量较多)一般只适合于植物，发育延迟，结实率低三倍体无籽西瓜的培育转基因技术基因重组将一种生物特定的基因转移到另一种生物细胞中使“外源基因”得以表达，产生新的基因型定向改造生物，针对性强技术复杂，操作要求精细，难度大转基因抗虫棉二、育种图解的识别下列图解中集中了多种育种方式，如何识别呢？ (1)首先要识别图解中字母表示的各种处理方法：A杂交，D自交，B花药离体培养，C秋水仙素处理，E诱变处理，F秋水仙素处理，这是识别各种育种方式的主要依据。(2)根据以上分析，可以判断“亲本AD新品种”为杂交育种，“亲本BC新品种”为单倍体育种，“种子或幼苗E新品种”为诱变育种，“种子或幼苗F新品种”为多倍体育种。(3)以上分析主要根据图解中各种处理方法识别育种方式，有的图解还可以根据个体的基因型变化进行分析。如下图：根据基因型的变化可以判断：“甲乙AaBbAAbb”为杂交育种；“甲乙AaBbAbAAbb”为单倍体育种；“甲乙AaBbAaBBaaBb”为诱变育种；“甲乙AaBbAAaaBBbb”为多倍体育种。 三、关于育种方案的“选取”(1)单一性状类型：生物的优良性状是由某对基因控制的单一性状，其呈现方式、育种方式、原理及举例列表如下：项目方式育种方法原理举例单一性状无有基因工程基因重组能产生人胰岛素的大肠杆菌加热杀死的S型肺炎双球菌对R型的转化无有诱变育种基因突变太空椒等太空植物高产青霉素菌株少多多倍体育种染色体畸变三倍体无籽西瓜(2)两个或多个性状类型：两个或多个性状分散在不同的品种中，首先要实现控制不同性状基因的重组，再选育出人们所需要的品种，这可以从不同的水平上加以分析：个体水平上：运用杂交育种方法实现控制不同优良性状基因的重组。为了缩短育种年限，可采用单倍体育种的方法。分子水平上：应用转基因技术将控制优良性状的基因导入另一生物体内，从而实现基因重组。一、几种育种方法、原理的分析典例1下图为四种不同的育种方法，分析回答：(1)图中A、D方向所示的途径表示杂交育种方式，一般从F2开始选种，这是因为_。(2)若亲本的基因型有以下四种类型两亲本相互杂交，后代表现型为31的杂交组合是_。选乙、丁为亲本，经A、B、C途径可培育出_种纯合植物。该育种方法突出的优点是_。(3)E方法所运用的原理是_。(4)下列经F方法培育而成的新品种是_。A太空椒B矮秆抗病小麦C抗虫棉 D八倍体小黑麦解析题目中所涉及的育种方式有杂交育种(A、D)、单倍体育种(A、B、C)、诱变育种(E)、人工诱导多倍体育种(F)，其育种原理分别是基因重组、染色体畸变、基因突变、染色体畸变。(1)A、D途径表示杂交育种，是将两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。因为在F2中才出现性状分离，所以在F2开始选种。(2)据自由组合定律，甲乙后代表现型比例为31。乙和丁杂交，F1的基因型为AaBb、Aabb，所产生的配子有AB、Ab、aB、ab四种。所以用秋水仙素处理之后可以获得4种纯合植株。单倍体育种的最大优点就是缩短了育种年限，因为所得到的植株都是纯合的，不发生性状分离。(3)E方法是诱变育种，可以产生新的基因，原理是基因突变。(4)F方法是人工诱导多倍体育种，和八倍体小黑麦的育种方法一样。其中太空椒的育种方法是诱变育种，矮秆抗病小麦是杂交育种，抗虫棉是通过转基因技术得到的。答案(1)从F2开始出现性状分离(2)甲乙4明显缩短育种年限(3)基因突变(4)D(1)杂交育种只适合真核生物进行有性生殖的生物，用于同一物种不同品种的个体间；若该生物靠有性生殖繁殖后代，则必须选育出优良性状的纯种，以免后代发生性状分离；若该生物靠无性生殖产生后代，那么只要得到该优良性状就可以了。(2)单倍体育种与多倍体育种都使用秋水仙素，其原理是相同的，但是处理对象不完全相同，多倍体育种秋水仙素处理的是萌发的种子或幼苗，而单倍体育种处理的是单倍体幼苗。二、变异原因与变异类型的探究典例2石刁柏(嫩茎俗称芦笋)是一种名贵蔬菜，为XY型性别决定的雌、雄异株植物。野生型石刁柏叶窄，产量低。在某野生种群中，发现生长着少数几株阔叶石刁柏(突变型)，雌株、雄株均有，雄株的产量高于雌株。(1)有人认为阔叶突变型植株是具有杂合子产量高或具有多倍体特点的缘故。请设计一个简单实验来鉴定突变型的出现是否为染色体数目加倍所致？_。(2)若已证实阔叶为基因突变所致，有两种可能：一是显性突变；二是隐性突变，请设计一个简单实验方案加以判定(要求写出杂交组合，杂交结果，得出结论)。_。(3)若已证实为阔叶显性突变所致，突变基因可能位于常染色体上，还可能位于X染色体上。请设计一个简单实验方案加以判定(要求写出杂合组合，杂交结果，得出结论)。_。解析(1)基因突变与染色体畸变的区别是染色体畸变在光学显微镜下可以观察，而基因突变则不行，可采用显微镜下观察有丝分裂中期细胞内同源染色体数目的方法区分基因突变与染色体数目加倍。(2)若是显性突变则阔叶突变型具有杂合子和纯合子之分，采用多株雌雄个体杂交后代是否出现性状分离来判断。(3)若是显性突变位于X染色体上，可选用多对野生型雌性植株与突变型雄性植株杂交，如果后代出现因性别的不同而表现型不同的现象则假设成立。否则位于常染色体。答案(1)取根尖分生区制成装片，显微观察有丝分裂中期细胞内染色体数目。若观察到染色体数目加倍，则属染色体数目加倍所致；否则不是(2)选用多株阔叶突变型石刁柏雌、雄相交。若杂交后代出现了窄叶野生型和阔叶突变型(即性状分离)，则为显性突变所致；若杂交后代仅出现阔叶突变型，则为隐性突变所致(3)选用多对野生型雌性植株与突变型雄性植株作为亲本杂交。若杂交后代野生型全为雄株，突变型全为雌株，则这对基因位于X染色体上；若杂交后代，野生型和突变型雌、雄均有，则这对基因位于常染色体上1染色体畸变与基因突变的判别基因突变是分子水平的变异，在光学显微镜下是观察不到的，而染色体畸变是细胞水平的变异，在光学显微镜下一般可以观察到。因此，制作正常亲本与待测变异亲本的有丝分裂临时装片，找到中期图进行结构与数目的比较可以区分染色体畸变与基因突变。2显性突变与隐性突变的判别受到物理、化学因素的影响，AA个体如果突变成Aa个体，则在当代不会表现出来，只有Aa个体自交后代才会出现aa变异个体，因此这种变异个体一旦出现即是纯合子。相反，如果aa个体突变成Aa个体，则当代就会出现突变性状。因此我们可以选择突变体与其他已知未突变体杂交，通过观察后代变异性状的比例来判断基因突变的类型。对于植物还可以利用突变体自交观察后代有无性状分离来进行显性突变还是隐性突变的判断。1要将基因型为AaBB的生物，培育出以下基因型的生物：AaBb；AaBBC；AAaaBBBB；aB。则对应的育种方法依次是()A诱变育种、转基因技术、多倍体育种、花药离体培养B杂交育种、花药离体培养、转基因技术、多倍体育种C花药离体培养、诱变育种、多倍体育种、转基因技术D多倍体育种、花药离体培养、诱变育种、转基因技术解析：选A基因型为AaBB的生物要培育出AaBb的植物，可利用物理或化学方法处理材料，通过基因突变获得；要获得AaBBC的生物，由于本物种没有C基因，所以必须通过转基因技术；要获得AAaaBBBB的生物，可通过多倍体育种；要获得aB的生物，可利用花药离体培养获得。2在某作物育种时，将、两个植株杂交，得到，将再作如下图所示处理。下列分析错误的是() A由到过程一定发生了非同源染色体上非等位基因的自由组合B由的育种过程中，依据的主要原理是染色体畸变C若的基因型为AaBbdd，则植株中能稳定遗传的个体占总数的1/4D获得和植株的原理不相同解析：选A由到过程的原理是基因突变或染色体畸变，不会发生等位基因分离、非同源染色体上非等位基因自由组合。3中国返回式卫星上搭载的水稻种子，返回地面后，经种植培育出的水稻穗多粒大，亩产达600 kg，蛋白质含量增加8%20%，生长周期平均缩短10天。这种育种方式属于()A杂交育种 B.单倍体育种C诱变育种 D.多倍体育种解析：选C太空育种的遗传学原理是基因突变和染色体畸变，属于诱变育种。4欲用基因型为AaBB的植株培育出基因型为AAaaBBBB的个体，有关叙述错误的是 ()A此过程可用秋水仙素处理B此过程依据的原理是染色体畸变C若取AAaaBBBB的花药离体培养形成的个体为单倍体D若取AAaaBBBB的花药离体培养形成的植株全为纯合子解析：选D该过程利用秋水仙素处理后，使植株染色体数目加倍，属染色体畸变；花药离体培养得到的植株是由配子发育而来的，属单倍体；AAaaBBBB植株可产生的配子种类有：AABB、AaBB、aaBB，由AaBB花药离体培养形成的植株为杂合子。5. (江苏高考)现有小麦种质资源包括： 高产、感病； 低产、抗病； 高产、晚熟等品种。为满足不同地区及不同环境条件下的栽培需求，育种专家要培育3类品种：a.高产、抗病；b.高产、早熟；c.高产、抗旱。下述育种方法可行的是(多选)()A利用、品种间杂交筛选获得aB对品种进行染色体加倍处理筛选获得bCa、b和c的培育均可采用诱变育种方法D用转基因技术将外源抗旱基因导入中获得c解析：选CD欲获得a，应利用和品种间进行杂交筛选，染色体加倍后结实率降低，欲获得b应对进行诱变育种，诱变育种可以产生新基因，因此a、b、c都可以通过诱变育种获得；基因工程可定向改造生物的性状， 获得c可通过基因工程实现。6科学家们经过多年的努力，创立了一种新兴生物技术转基因技术，实施该技术的最终目的是()A定向提取生物体的DNA分子B定向地对DNA分子进行人工“剪切”C在生物体外对DNA分子进行改造D定向地改造生物的遗传性状解析：选D转基因技术可对基因进行改造和重组，产生出人们所需要的基因产物，即按照人们的需要定向改造生物的遗传性状。7在自然界中，多倍体形成过程的顺序是()减数分裂过程受到阻碍细胞核内染色体数目加倍形成染色体数目加倍的生殖细胞有丝分裂过程受到阻碍形成染色体数目加倍的合子染色体复制过程受到阻碍A B.C D.解析：选D多倍体形成的一般过程为：有丝分裂受阻，导致染色体数加倍，再经减数分裂形成染色体数目加倍的配子，进而形成染色体数目加倍的合子。8生物世界广泛存在着变异，人们研究并利用变异可以培育高产、优质的作物新品种。下列能产生新基因的育种方式是()A“杂交水稻之父”袁隆平通过杂交技术培育出高产的超级稻B用X射线进行大豆人工诱变育种，从诱变后代中选出抗病性强的优良品种C通过杂交和人工染色体加倍技术，成功培育出抗逆能力强的八倍体小黑麦D把合成胡萝卜素的有关基因转进水稻，育成可防止人类VA缺乏症的转基因水稻解析：选B诱变育种的原理是基因突变和染色体畸变，能产生新的基因。9番茄的抗病(R)对感病(r)为显性，高秆(D)对矮秆(d)为显性，控制上述两对相对性状的基因分别位于两对同源染色体上。为获得纯合高秆抗病番茄植株，研究人员采用了如下图所示的方法。(1)若过程的F1自交3代，产生的后代中纯合抗病植株占_。(2)过程，若只考虑F1中分别位于n对同源染色体上的n对等位基因，则利用其花药离体培育成的单倍体幼苗的基因型，在理论上应有_种；若单倍体幼苗通过加倍后获得M株番茄，通过筛选得到的高秆抗病植株的基因型为_，约有_株。(3)过程“航天育种”方法中主要的变异类型是_。卫星搭载的种子应当选用刚萌发的而非休眠的种子，原因是_。解析：(1)由题干可知，F1的基因型为DdRr，则自交3代产生的后代中纯合抗病植株占(11/23)1/27/16。(2)F1中n对等位基因分别位于n对同源染色体上，则产生的配子类型有2n种，加倍后高秆抗病植株基因型为DDRR，约有M/4株。(3) 太空中的射线和微重力环境，可以引起基因突变，而刚萌发的种子细胞分裂旺盛，DNA在复制过程中容易受到外界因素影响而发生基因突变。答案：(1)7/16(2)2nDDRRM/4(3)基因突变种子萌发时进行细胞分裂，DNA在复制过程中容易受到外界因素的影响发生基因突变10育种工作者在大田中发现了几株阔叶且产量高的变异小麦，关于这些变异小麦：(1)若已确定它们的变异是可遗传的，那么这种变异是由于基因突变引起的，还是由于染色体畸变引起的请设计实验来鉴定。第一步：分别取阔叶、窄叶茎部的_细胞制成装片。第二步：用显微镜观察有丝分裂_细胞中的染色体。预期结果及结论：_。_。(2)若已确定阔叶变异是由基因突变导致，请设计一个实验来判断这种突变是显性突变还是隐性突变？方法：选取多株阔叶小麦_。