高中人教版生物必修二配套文档：第6章第1节杂交育种与诱变育种含解析.doc

第1节杂交育种与诱变育种学习导航1.结合具体实例，简述杂交育种的概念和基本原理，举例说明杂交育种方法的优点和不足。2.举例说出诱变育种在生产中的应用。3.讨论遗传和变异规律在生产实践中的应用。重难点击杂交育种和诱变育种的原理和过程。【课堂导入】你见过像图示的那样大的南瓜吗？它可不是普通的南瓜，它是由我国首次载人航天飞船“神舟”五号带入太空培育的新品种。这种南瓜比一般的杂交种品质好，一般重量在300400斤，是名副其实的“巨人”南瓜。这种育种方法的原理和过程是怎样的呢？今天我们就来学习有关育种的知识。一、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.常用流程：选择具有不同优良性状的亲本F1F2稳定遗传的良种。4.优缺点可以把多个品种的优良性状集中在一起，但是育种周期长，育种筛选过程复杂；不能产生新基因和新性状。5.实例：高产抗病小麦的选育P 高产、不抗病低产、抗病 F1高产、抗病(均为显性性状) F2 选出高产、抗病个体 连续选出不发生性状分离的所有高产、抗病个体 新的优良品种合作探究1.培育细菌新品种时，能否用杂交育种的方法？答案不能，杂交育种只适用于进行有性生殖的生物，如植物和动物。细菌是原核生物，不能进行有性生殖。2.上面培育高产抗病小麦的过程中，为什么要从F2开始筛选？选出后为什么还要连续自交？答案F2代中才出现所需要的高产抗病小麦，但不一定能稳定遗传，因此还要连续自交才会最终获得稳定遗传的纯合品系。3.是不是所有的育种过程都必须从F2开始筛选？是不是也都需要连续自交提高纯合度？举例说明。答案不一定。如果培育杂合子品种，选亲本杂交得到的F1即可。如果选育的优良性状是隐性性状，一旦出现就是纯合的，不需要再连续自交了。1.有两种纯种的小麦，一个为高秆(D)抗锈病(T)，另一个为矮秆(d)易感锈病(t)，这两对性状独立遗传，现要培育矮秆抗锈病新品种，方法如下：高秆抗锈病矮秆易感锈病F1F2稳定遗传的矮秆抗锈病新品种。(1)这种育种方法叫_育种。过程a叫_，过程b叫_。(2)过程c的处理方法是_。(3)F1的基因型是_，表现型是_，稳定遗传的矮秆抗锈病新品种的基因型为_。答案(1)杂交杂交自交(2)连续自交和观察，直至选出能稳定遗传的矮秆抗锈病新品种(3)DdTt高秆抗锈病ddTT解析将小麦两个品种的优良性状通过杂交集中在一起，培育矮秆抗锈病新品种的方法叫做杂交育种。其中过程a叫杂交，产生的F1的基因型为DdTt，表现型为高秆抗锈病。过程b叫自交，目的是获得表现型为矮秆抗锈病的小麦新品种(ddT_)，因为此过程所得后代会发生性状分离，所以要想得到稳定遗传的矮秆抗锈病植株必须要经过c过程，即连续自交，直到后代无性状分离为止。一题多变(1)选育出的纯合子新品种，在F2中的概率是多少？其在F2的矮秆抗锈病植株中的概率又是多少？选种应该从哪一代开始？答案；F2。(2)上述杂交育种过程至少需要几年的时间(假设每年只繁殖一代)?答案4年。第一年：种植亲代，杂交，收获F1种子；第二年：种植F1，自交，收获F2种子；第三年：种植F2，获得表现型符合要求的小麦(矮抗)，同时矮抗自交，收获F3种子，分单株保存；第四年：分别种植符合要求的F3，观察是否发生性状分离，不发生性状分离的为合乎要求的新品种。(3)若上述过程改为单倍体育种的过程，则后代中ddTT占所有后代的比例是多少？单倍体育种获得新品种至少需要几年(假设每年只繁殖一代)?答案；2年。第一年：种植亲代，杂交，收获F1种子；第二年：种植杂交种子，长成植株开花后，取其花粉粒(精子的基因型有四种，为DT、Dt、dT、dt)进行植物组织培养，得到单倍体植株(基因型也是四种，为DT、Dt、dT、dt)。在单倍体植株的幼苗期，用秋水仙素进行染色体加倍，得到纯合的二倍体植株(基因型分别为DDTT、DDtt、ddTT、ddtt)。选取表现型合乎要求的植株所结种子即可。二、诱变育种1.概念利用物理因素或化学因素来处理生物，使生物发生基因突变，从而获得优良变异类型的育种方法称为诱变育种。2.原理：基因突变。自然突变的频率低，而且是不定向的，较难获得生产所需要的品种。物理因素或化学因素能提高突变率，短时间内获得更多的优良变异类型。3.常用方法运用物理的或者化学的手段处理萌发的种子或幼苗，诱发基因突变，从中选出需要的突变个体，然后进行培育推广。4.优缺点(1)优点：提高变异频率，加速育种进程；大幅度改良某些性状。(2)缺点：有利变异少，需大量处理实验材料；诱变的方向和性质不能控制，具有盲目性。5.应用合作探究1.用诱变育种的方法选育农作物优良品种，为什么通常要处理萌发的种子或幼苗？答案萌发的种子或者幼苗有丝分裂旺盛，在DNA复制时容易诱发基因突变。2.当神舟六号航天飞船搭载着两位英雄宇航员成功返航时，一些特殊的乘客也回到了地球。它们是一些生物菌种、植物组培苗和作物、植物、花卉种子等。在太空周游了115小时32分钟，返回地球后，搭载单位的科研人员将继续对它们进行有关试验。请回答下列问题：(1)搭载航天器的植物种子需要做怎样的处理？说明原因。答案浸泡种子使其萌发。因为萌发的种子细胞分裂旺盛，易受到太空诱变因素的影响发生基因突变。(2)作物种子从太空返回地面后种植，往往能出现全新的变异特征，这种变异的来源主要是什么？答案基因突变。(3)这些新产生的变异对人类是否一定有益？答案不一定。因为基因突变是不定向的。 (4)遨游太空回到地面后的种子，种植一代发现没有所需要的性状出现，可以随意丢弃吗？说明原因。答案不可以。因为可能发生隐性突变。3.杂交育种和诱变育种有着很大的区别，请完成下表进行比较：项目杂交育种诱变育种原理基因重组基因突变方法杂交自交筛选自交辐射诱变、激光诱变、化学药剂诱变等优点使不同个体的优良性状集中于一个个体上可提高变异的频率，能大幅度改良某些性状缺点育种年限长有利个体少，需处理大量实验材料，具有不确定性应用植物和动物植物和微生物2.如下图所示，科研小组用60Co照射棉花种子，诱变当代获得棕色(纤维颜色)新性状，诱变1代获得低酚(棉酚含量)新性状。已知棉花的纤维颜色由一对基因(A、a)控制，棉酚含量由另一对基因(B、b)控制，两对基因独立遗传。请回答下列问题：(1)两种新性状中，棕色是_性状，低酚是_性状。(2)诱变当代中，棕色、高酚的棉花植株的基因型是_，白色、高酚的棉花植株的基因型是_。(3)棕色棉抗虫能力强，低酚棉产量高。为获得抗虫高产棉花新品种，研究人员将诱变1代中棕色、高酚植株自交，每株自交后代种植在一个单独的区域，从_的区域中得到纯合棕色、高酚植株。请你利用该纯合子作为一个亲本，再从诱变1代中选择另一亲本，设计一个方案，尽快选育出抗虫高产(棕色、低酚)的纯合棉花新品种(用遗传图解和必要的文字表示)。答案(1)显性隐性(2)AaBBaaBb(3)不发生性状分离(或全为棕色棉，或没有出现白色棉)遗传图解如下：解析基因突变一般只是等位基因的一个基因发生突变，分为显性突变和隐性突变二种情况，即：诱变当代获得棕色新性状棕色为显性性状且诱变当代基因型为AaBB。诱变1代获得低酚新性状低酚为隐性性状且诱变当代基因型为aaBb。要培育纯合棕色低酚植株(其基因型为AAbb)，需用基因型为AABB的植株与诱变1代的白色低酚(aabb)植株进行杂交，若要尽快选育则会用单倍体育种方法，因为它可明显缩短育种年限。一题多变(1)用60Co的射线辐射植物种子的目的是_。(2)用60Co的射线辐射原本开红花的植物种子，诱导产生了开白花、蓝花的植株等，说明基因突变具有_性。50株突变植株中，47株逐渐死亡，说明基因突变具有_的特性。(3)育种时用60Co的射线辐射正在萌发的种子，而不用60Co的射线辐射休眠的种子的原因是_。萌发种子的所有突变_(填“能”或“不能”)全部遗传给子代。(4)假如诱变产生的蓝花植株自交，其后代中又出现了红花植株，这说明蓝花突变是_突变。答案(1)提高突变率(2)不定向多害少利(3)萌发的种子中细胞分裂旺盛，DNA复制旺盛，易发生基因突变不能(4)显性1.杂交育种是植物育种的常规方法，其选育新品种的一般方法是()A.根据杂种优势原理，从子一代中即可选出B.从子三代中选出，因为子三代中才出现纯合子C.既可从子二代中选出，也可从子三代中选出D.只能从子四代中选出能稳定遗传的新品种答案C解析杂交育种从子二代开始出现性状分离。2.用杂合子(DdEe)种子获得纯合子(ddee)最简捷的方法是()A.种植F1选双隐性植株纯合子B.种植秋水仙素处理纯合子C.种植花药离体培养单倍体幼苗秋水仙素处理纯合子D.种植秋水仙素处理花药离体培养纯合子答案A解析杂合子(DdEe)种子中含有d、e基因，自交后一旦出现隐性性状便能稳定遗传，方法简捷。3.下列几种育种方法，能改变原有基因的分子结构的是()A.杂交育种 B.诱变育种C.单倍体育种 D.多倍体育种答案B解析基因的分子结构的改变是指基因中脱氧核苷酸的种类或顺序发生改变基因突变。杂交育种、单倍体育种和多倍体育种都是在原有基因结构的基础上，经过重新组合、加倍等过程产生新的性状组合，基因结构不发生变化。4.有一种塑料在乳酸菌的作用下能迅速分解为无毒物质，可以降解，不至于对环境造成严重的白色污染。培育专门降解这种塑料的“细菌能手”的方法是()A.杂交育种 B.诱变育种C.单倍体育种 D.多倍体育种答案B解析细菌属于原核生物，原核生物不能进行有性生殖，因而不能实施杂交育种；原核生物无染色体不发生染色体变异，因而不能进行单倍体和多倍体育种。5.已知西瓜早熟(A)对晚熟(a)为显性，皮厚(B)对皮薄(b)为显性，沙瓤(C)对紧瓤(c)为显性，控制上述三对性状的基因独立遗传。现有三个纯合的西瓜品种甲(AABBcc)、乙(aabbCC)、丙(AAbbcc)，进行下图所示的育种过程。请分析并回答问题：(1)为获得早熟、皮薄、沙瓤的纯种西瓜，最好选用品种_和_进行杂交。(2)图中_植株(填数字序号)能代表无子西瓜，该植物体细胞中含有_个染色体组。(3)获得幼苗常采用的技术手段是_；与植株相比，植株的特点是_，所以明显缩短育种年限。(4)按图中所示的育种方案，植株最不容易获得AAbbCC品种，原因是_。(5)图中的植株属于新物种，其单倍体_(可育、不可育)。答案(1)乙丙(2)三(3)花药离体培养均为纯合子(4)基因突变是不定向的，而且产生有利变异的频率较低(5)可育解析(1)根据性状的显隐性，要获得早熟、皮薄、沙瓤的纯种西瓜，其基因型为AAbbCC，可选用品种乙(aabbCC)和丙(AAbbcc)进行杂交，得到子代后再进行自交，在F3中选育出纯种西瓜。(2)由图示可知，由自然生长的二倍体植株与四倍体植株杂交，得到的植株含有三个染色体组。(3)图中植株是由花粉离体培养得到的单倍体，经过秋水仙素诱导染色体加倍后，得到的植株全部为纯合子。(4)图中植株是通过诱变育种而获得，诱变育种的原理是基因突变，基因突变具有不定向性，且多害少利，因此该方法获得AAbbCC品种的难度最大。(5)图中的植株是由二倍体植株经过秋水仙素处理后得到的四倍体，产生的花粉发育成的植株的体细胞中含有2个染色体组，是可育的。基础过关1.把同种生物的不同优良性状集中在同一个个体上，并能使性状稳定遗传，常用的方法是()A.诱变育种 B.杂交育种C.花药离体培养 D.自交答案B解析将同种生物的不同优良性状集中在同一个个体上的方法是杂交得到F1，这样F1体内就集中了控制不同优良性状的基因，F1自交，产生F2，在子二代中选择出优良性状个体，经过多代选育，选择出稳定遗传个体即可，该方法属于杂交育种。2.杂交育种和诱变育种所依据的遗传学原理依次是()A.基因突变、基因重组B.基因重组、基因突变C.染色体变异、基因突变D.染色体变异、基因重组答案B解析杂交育种遵循的遗传学原理是基因重组，诱变育种遵循的遗传学原理是基因突变。3.用紫外线照射红色细菌的培养液，接种在平板培养基上，几天后出现了一个白色菌落，把这个白色菌落转移培养，长出的菌落全是白色的，这是()A.染色体变异 B.自然突变C.人工诱变 D.基因重组答案C解析紫外线是诱导基因突变的物理因素，红色细菌经过紫外线照射后，出现了一个白色的菌落，且将这一白色菌落转移培养后，得到的子代全为白色，说明白色性状是能够稳定遗传的，由此可推知，白色性状是人工紫外线照射，红色细菌体内发生基因突变的结果。4.培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如下：纯种的高秆(D)抗锈病(T)纯种的矮秆(d)易染锈病(t),F1,雄配子,幼苗,选出符合要求的品种。下列有关该育种方法的叙述中，正确的是()A.过程是杂交B.过程必须使用生长素处理C.过程为减数分裂D.过程必须经过受精作用答案C解析在该育种过程中，为杂交；为减数分裂产生配子的过程；是花药离体培养；为秋水仙素处理单倍体幼苗。5.诱变育种有很多突出优点，也存在一些缺点，下列分析正确的是()结实率低，发育迟缓提高突变率，使后代性状变异较快并且稳定，因而加快育种进程大幅度改良某些性状茎秆粗壮，果实、种子大，营养物质含量高有利个体不多，需要处理大量的生物材料A. B. C. D.答案B解析诱变育种的原理是基因突变，人工诱变提高突变率，产生前所未有的新性状，因此，诱变育种能够大幅度地改良生物性状；由于突变具有不定向性，有害变异多，有利变异少，因此需要处理大量的生物材料。6.下列有关育种的叙述，正确的是()A.诱变育种可以定向地改变生物的性状B.通过杂交育种获得新品种均需要从F3开始选取C.多倍体育种中，低温处理与秋水仙素处理的作用机理相似D.通过花药离体培养获得的新个体即为纯合子答案C解析由于基因突变具有不定向性，所以诱变育种不能定向改变生物的性状；通过杂交育种获得新品种可以从F2就开始选取；在多倍体育种中，低温处理与秋水仙素处理的作用机理相似，都能抑制纺锤体的形成，从而导致着丝点分裂后染色体不能移向细胞两极，引起细胞内染色体数目加倍；在单倍体育种的过程中，通过花药离体培养获得的新个体只是单倍体，需通过人工诱导染色体加倍，才可能得到纯种个体。7.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，然后进行选育的一种育种方法。下列说法正确的是()A.太空育种产生的突变总是有益的B.太空育种培育的植物是地球上原本不存在的C.太空育种产生的性状是定向的D.太空育种与其他诱变方法在本质上是一样的答案D解析基因突变具有不定向性，多数有害，少数有利，可以产生新基因，但不能改变生物的种类。太空育种的实质是诱变育种，和其他诱变方法一样，依据的原理是基因突变。8.下列关于育种的叙述中，正确的是()A.人工诱变处理可提高作物的突变率B.诱变育种和杂交育种均可形成新的基因C.诱变获得的突变体多数表现出优良性状D.与诱变育种相比，杂交育种可以大幅度地改良某些性状答案A解析能力提升9.下列关于不同育种方法优点的叙述，不正确的是()A.多倍体较二倍体茎秆粗大，果实、种子大B.杂交育种能产生新基因C.人工诱变育种能提高突变率D.利用单倍体育种能明显缩短育种年限答案B解析多倍体较二倍体含有的基因要多，产生的基因产物也多，因此多倍体植株茎秆粗大，果实、种子大；杂交育种的原理是基因重组，不能产生新基因；诱变育种的实质是基因突变，人工诱变能够提高突变率；单倍体育种的最大优点是缩短育种年限。10.将、两个植株杂交，得到，将再做进一步处理，如下图所示。下列分析错误的是()A.由到过程发生了等位基因的分离、非等位基因的自由组合B.获得和植株的原理不同C.若的基因型为AaBbdd，则植株中能稳定遗传的个体占总数的D.图中各种筛选过程利用的原理相同答案D解析到过程要进行减数分裂产生花粉，所以该过程发生等位基因的分离和非等位基因的自由组合；到是诱变育种，原理是基因突变，而到是多倍体育种，原理是染色体变异；若的基因型为AaBbdd，则其自交后代只有纯合子才能稳定遗传，纯合子的概率是1。11.假设A、b代表玉米的优良基因，这两种基因是自由组合的。现有AABB、aabb两个品种，为培育出优良品种AAbb，可采用的方法如图所示。请据图回答问题：(1)由品种AABB、aabb经过过程培育出新品种的育种方式称为_，其原理是_。用此育种方式一般从_才能开始选育AAbb个体，是因为_。(2)若经过过程产生的子代总数为1 552株，则其中基因型为AAbb的植株在理论上有_株。基因型为Aabb的植株经过过程，子代中AAbb与aabb的数量比是_。(3)过程常采用_技术得到Ab个体。与过程的育种方法相比，过程的优势是_。(4)过程的育种方式是_。答案(1)杂交育种基因重组F2从F2开始出现AAbb个体(或从F2开始出现性状分离)(2)9711(3)花药离体培养能明显缩短育种年限(4)诱变育种解析根据孟德尔自由组合定律，F2中基因型为AAbb的植株占，所以共97株。Aabb自交后代AAbb和aabb的比例为11。过程是单倍体育种，包括了花药离体培养和秋水仙素诱导染色体加倍两个步骤，可以明显缩短育种年限。属于诱变育种。12.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 B组 C组P高秆抗病矮秆易感病P高秆抗病矮秆易感病P高秆抗病 射线F1 高秆抗病 F1 高秆抗病 矮秆抗病 花药离体培养F2 矮秆抗病 矮秆抗病请分析回答下列问题：(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)、三类矮秆抗病植株中，最可能产生不育配子的是_。(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)通过矮秆抗病获得矮秆抗病新品种的方法是_。获得的矮秆抗病植株中能稳定遗传的占_。(5)在一块高秆(纯合子)小麦田中，发现了一株矮秆小麦。请设计实验方案探究该矮秆性状出现的可能原因(简要写出所用方法、结果和结论)。_。答案(1)自交(2)矮秆抗病(3)C基因突变频率低且不定向(4)秋水仙素(或低温)诱导染色体加倍100%(5)将矮秆小麦与高秆小麦杂交；如果子一代为高秆，子二代高秆矮秆31(或出现性状分离)，则矮秆性状是基因突变造成的；否则，矮秆性状是环境引起的。或将矮秆小麦与高秆小麦种植在相同环境条件下，如果两者未出现明显差异，则矮秆性状由环境引起；否则，矮秆性状是基因突变的结果解析(1)A组为杂交育种，由F1获得F2的方法为自交，F2中矮秆抗病植株(ttR_)中不能稳定遗传的占。(2)、三类矮秆抗病植株中，最可能产生不育配子的是矮秆抗病，因其为单倍体植株，往往表现为高度不育。(3)由于基因突变是不定向的，故诱变育种最具盲目性。(4)矮秆抗病需经人工诱导染色体加倍，方可获得新品种，且一经加倍，一定为纯合子。(5)确认该矮秆小麦是否为遗传物质变化所引起的，可设计与高秆小麦的杂交实验，或改变种植环境予以确认。13.西瓜味甜汁多，营养丰富。现有能稳定遗传的红瓤(R)、小子(e)西瓜品种甲和黄瓤(r)、大子(E)西瓜品种乙，两对基