高中生物 4.2生物变异在生产上的应用课件 浙科版必修2.ppt

第二节生物变异在生产上的应用 1 简述杂交育种的过程 举例说出杂交育种在农业生产上的应用 重点 2 举例说出人工诱变的方法和诱变育种的主要特点及在农业生产上的应用 重 难点 3 举例说出单倍体育种和多倍体育种的过程与特点 重 难点 4 举例说出转基因技术及应用 一 杂交育种1 原理 2 含义有目的地将 或 品种的 组合在一起 培育出更优良的新品种 3 方法 纯合化 基因重组 两个 多个 优良性状 杂交 选择 亲本 抗病黄果肉 ssrr 易感病红果肉 ssrr 易感病红果肉 ssrr 抗病红果肉 ssr 抗病黄果肉 ssrr f1 f2 f3 易感病红果肉 s r 易感病黄果肉 s rr 能稳定遗传 ssrr 不能稳定遗传 ssrr 淘汰 ssrr 优良新品种 4 实例 点拨 杂交育种的局限性 杂交育种只适用于进行有性生殖的生物育种 杂交育种只适用于同一物种内的育种 二 诱变育种1 含义利用 因素诱导生物发生 并从变异后代中选育新品种的过程 2 原理 和 辐射诱变 射线照射能使生物的 3 诱变方法而产生断片 同时也能导致 化学诱变 许多化学药剂能导致 和 物理 化学 变异 基因突变 染色体畸变 染色体发生断裂 基因突变 基因突变 染色体变异 1 提高 4 特点 2 能在较短时间内有效地 生物品种的某些性状 3 改良作物品质 增强 5 应用用于作物 微生物和动物育种 其中在 育种方面 成效极为明显 改良 抗逆性 突变频率 微生物 思考 对农作物进行诱变育种时一般选择什么材料进行处理 为什么 提示 一般选择萌发的作物种子或幼苗 因为这样的材料中进行旺盛的细胞分裂 发生dna复制 易于发生基因突变 三 单倍体育种1 单倍体特点 植株小而弱 且 2 单倍体应用 选育新品种的 3 单倍体育种 1 含义 利用 作为中间环节产生具有 的 的育种方法 高度不育 原材料 单倍体 优良性状 可育纯合子 2 原理 3 特点 缩短 排除 4 方法 获取杂种f1取f1的花药 幼苗染色体数目加倍的 植株优良品种 染色体数目变异 育种年限 显隐性干扰 离体培养 单倍体 处理 秋水仙素 纯合 点拨 单倍体育种不是培育单倍体 花药离体培养得到单倍体只是单倍体育种过程中的一个步骤 单倍体育种还要对单倍体诱导染色体加倍 获得纯合的正常个体 单倍体育种往往还要进行杂交以及选育等步骤 四 多倍体育种1 多倍体特点 细胞 细胞内有机物含量 抗逆性 2 人工诱变多倍体 1 方法 目前效果较好的方法是用 处理 的种子 幼苗等 2 机理 秋水仙素能抑制细胞分裂时 的形成 因此染色体虽已复制 但不能分离 最终导致染色体数目加倍 大 高 强 秋水仙素 萌发 纺锤体 3 实例 三倍体无籽西瓜的培育 二倍体 无籽西瓜 思考 为什么三倍体西瓜无籽 提示 在减数分裂过程中 染色体的联会配对发生紊乱 不能产生正常的配子 在种植西瓜时 用红色瓜瓤二倍体作为母本 以黄色瓜瓤二倍体作为父本 其所结西瓜的瓜瓤是什么颜色的 提示 红色 因为瓜瓤的性状是由母本的基因型决定的 五 转基因技术技术手段 和 1 含义操作对象 目的 使生物物种具有 2 过程获取 将其导入 内并使其整合到受体的染色体上让其在受体内 且该性状还能 分子生物学 基因工程 基因 新性状 目的基因 受体细胞 表达 稳定地遗传给后代 3 特点 1 实现 遗传物质的交换 2 针对性 效率更高 经济效益 4 应用 1 利用植物转基因技术培育农作物新品种 2 利用动物转基因技术培育 并能利用转基因动物作为 生产 3 用于治理环境污染 5 潜在威胁有可能破坏 有可能威胁 种间 更强 更明显 动物新品种 生物反应器 医用蛋白和多肽 生态环境 人类健康 点拨 转基因技术实现了不同物种间的基因重组 转基因技术用于育种可以克服远缘杂交不亲和的障碍 实现不同物种之间的基因交流 转基因育种的原理和杂交育种一样 都是基因重组 转基因技术属于人工条件下的基因重组 一 杂交育种技术的应用1 培育常规的纯合子品种 1 培育隐性纯合子品种 选取双亲子一代子二代选出符合要求的个体即可推广 2 培育显性纯合子品种 选取双亲子一代子二代选出符合要求的优良个体子三代选出符合要求的优良个体 选出能稳定遗传的个体推广 优点 操作简单缺点 需要时间较长 杂交 自交 杂交 自交 自交 自交 3 特点 2 培育杂合子品种 1 原理 主要利用f1的优良性状 称杂种优势 并不要求遗传上的稳定 将杂种一代作为种子直接利用 如水稻 玉米等 2 过程 选取双亲子一代 优点 高产 优质 抗性强缺点 需年年育种 3 特点 方法台 全面认识杂交育种 1 杂交育种只能应用于进行有性生殖的生物 2 杂交育种是所有育种方法中 最简捷 常规的育种方法 3 杂交育种时应从f2开始筛选 原因是从f2开始发生性状分离 选育后是否连续自交取决于所选优良性状是显性还是隐性 4 若需培育的生物能进行无性生殖产生后代 则只要通过杂交得到具有优良性状的个体即可 不必进行基因的纯化 典例训练1 2012 杭州高二检测 小麦抗锈病 t 对易染病 t 为显性 易倒伏 d 对抗倒伏 d 为显性 t t位于一对同源染色体上 d d位于另一对同源染色体上 现用抗病但易倒伏纯种和易染病抗倒伏的纯种品种杂交 来培育既抗病又抗倒伏的高产品种 请回答 1 f2中 选种的数量大约占f2的比例是 a 9 16b 3 16c 1 16d 4 16 2 抗病又抗倒伏的个体中 理想的基因型是 a dtb dtc ddttd ddtt 3 f2中理想的基因型应占比例 a 1 3b 2 3c 1 16d 2 16 4 f2选种后 下一步应如何操作 a 杂交b 测交c 自交d 回交 思路点拨 解答本题的关键是利用自由组合定律分析杂交过程 并明确育种的目的是选择抗病抗倒伏的纯合品种 解析 1 抗病但易倒伏纯种和易染病抗倒伏的纯种品种基因型分别是ddtt和ddtt 将两品种杂交 f1基因型为ddtt f1自交后代f2中会出现4种表现型 分别是易倒伏抗病 易倒伏易染病 抗倒伏抗病 抗倒伏易染病 所占比例分别为9 16 3 16 3 16 1 16 而育种的目的是获得既抗倒伏又抗病的个体 占其中的3 16 2 3 对于小麦来说表现型符合要求的纯合子才是理想的个体 抗倒伏又抗病的纯合个体基因型应为ddtt 在f2中占1 16 4 杂交育种中选择出的个体只是表现型符合要求的个体 其中还包含一部分杂合子 因此要从f2中选出表现型符合要求的个体后 进行逐代自交以提高纯合率 答案 1 b 2 c 3 c 4 c 互动探究 如果抗病为隐性易染病为显性 该育种过程中 从f2选出的个体还要进行逐代自交吗 为什么 提示 不需要 如果抗病为隐性 抗倒伏为隐性 在f2中出现的抗倒伏抗病个体就为纯合子 不需要再进行自交 变式备选1 若从一杂合的亲本中选育某一显性性状 该性状由单基因控制 每次自交后都淘汰掉隐性个体 则需要经多少代连续自交能使稳定遗传的个体占显性个体的比例超过95 a 5b 6c 7d 8 解析 选d 两杂合个体自交 f1显性个体中纯合子占 杂合子占 让它们各自自交 f2显性个体中 纯合子占 杂合子占 因此在fn的显性个体中 纯合子占1 n 当n 8时 纯合子占1 大于95 二 五种育种方法的比较 方法台 育种方法的选择 1 若要培育隐性性状个体 可用自交或杂交 只要出现该性状即可 2 有些植物 如小麦 水稻等 自然条件下为自交 且杂交实验较难操作 则最简便的方法是自交 3 若要快速获得纯种 则用单倍体育种方法 4 若实验植物为营养繁殖 如土豆 地瓜等 则只要出现所需性状即可 不需要培育纯种 5 若理想性状在本物种内没有 而存在于其他物种 可用转基因育种方法 6 若要培育原先从未出现过的性状的品种 可采用诱变育种 典例训练2 2012 天津高考改编 芥酸会降低菜籽油的品质 油菜有两对独立遗传的等位基因 h和h g和g 控制菜籽的芥酸含量 如图是获得低芥酸油菜新品种 hhgg 的技术路线 已知油菜单个花药由花药壁 2n 及大量花粉 n 等组分组成 这些组分的细胞都具有全能性 据图分析 下列叙述错误的是 a 过程产生的再生植株需经秋水仙素处理后 才能产生基因型为hhgg的新品种b 与 过程相比 过程可能会产生二倍体再生植株c 图中三种途径中 利用花粉培养筛选低芥酸植株 hhgg 的效率最高d f1减数分裂时 h基因所在染色体会与g基因所在染色体发生联会 思路点拨 解答本题的关键是 1 准确提取题干信息 明确花药壁细胞为正常体细胞 而花药中的花粉为生殖细胞 2 掌握基因与染色体的关系 明确只有同源染色体才能发生联会 解析 选d 具体分析如下 变式训练 诱变育种与杂交育种的不同之处是 能大幅度改良某些性状 能形成新基因 能形成新基因型 一般对个体生存有利a b c d 解析 选a 诱变育种依据的原理是基因突变 基因突变能产生新的基因 能大幅度改良某些性状 变式备选2 如图为利用纯合高秆 d 抗病 e 小麦和纯合矮秆 d 染病 e 小麦快速培育纯合优良小麦品种矮秆抗病小麦 ddee 的示意图 有关此图叙述不正确的是 dededdeedededdeeddeeddeedededdeeddee f1 dededdee 花药 单倍体 选择 ddee a 图中进行 过程的主要目的是让控制不同优良性状的基因组合到一起b 过程中发生了非同源染色体的自由组合c 实施 过程依据的主要生物学原理是细胞增殖d 过程的实施中通常用一定浓度的秋水仙素 解析 选c 根据图中花药离体培养得到单倍体的过程可知 该育种过程为单倍体育种 单倍体育种中单倍体的出现只是其中一个步骤 目的是利用单倍体染色体加倍后得到的都是纯合子这一特点 加快育种进程 育种中还需要进行杂交过程 将不同品种的优良基因先组合在一起 探究点 提示信息在补充完善型实验中的应用 验证某基因对性状的控制 案例 番茄 2n 24 的正常植株 a 对矮生植株 a 为显性 红果 b 对黄果 b 为显性 两对基因独立遗传 请回答下列问题 1 现有基因型aabb与aabb的番茄杂交 其后代的基因型有 种 基因型的植株自交产生的矮生黄果植株比例最高 自交后代的表现型及比例为 2 在 aa aa杂交中 若a基因所在的同源染色体在减数第一次分裂时不分离 产生的雌配子染色体数目为 这种情况下杂交后代的株高表现型可能是 3 假设两种纯合突变体x和y都是由控制株高的a基因突变产生的 检测突变基因转录的mrna 发现x的第二个密码子中第二个碱基由c变为u y在第二个密码子第二个碱基前多了一个u 与正常植株相比 突变体的株高变化可能更大 试从蛋白质水平分析原因 4 转基因技术可使某基因在植物体内过量表达 也可以抑制某基因表达 假设a基因通过控制赤霉素 促进细胞伸长的一种植物激素 的合成来控制番茄的株高 请完成如下实验设计 以验证假设是否成立 实验设计 借助转基因技术 但不要求转基因的具体步骤 a 分别测定正常与矮生植株的赤霉素含量和株高 b c 支持上述假设的预期结果 若假设成立 据此说明基因控制性状的方式 关键点突破 1 异常减数分裂对配子染色体数目的影响 减数分裂过程中同源染色体未分离 移向同一极 导致减数第一次分裂结束后的两个细胞均异常 减数第二次分裂可看做一次特殊的有丝分裂 结果不变 因此异常配子可能多一条染色体 也可能少一条染色体 2 赤霉素含量对植株株高的影响 赤霉素的主要作用是促进细胞伸长 从而引起植株增高 即赤霉素含量高 植株增高 3 题干信息的获取和利用 转基因技术可使某基因在植物体内过量表达 也可以抑制某基因表达 由此推出实验设计时一组是促进基因的表达 另一组是抑制基因的表达 分别测定正常与矮生植株的赤霉素含量和株高 由此推出接受处理的植株分别是正常植株和矮生植株 标准答案 1 4aabb矮生红果 矮生黄果 3 1 2 13或11正常或矮生 3 yy突变体的蛋白质中氨基酸的改变比x突变体可能更多 或 x突变体的蛋白质可能只有一个氨基酸发生改变 y突变体的蛋白质氨基酸序列可能从第一个氨基酸后都改变 4 b 通过转基因技术 抑制正常植株a基因的表达 测定其赤霉素含量和株高c 通过转基因技术 使a基因在矮生植株中过量表达 测定其赤霉素含量和株高 与对照比较 正常植株在a基因表达被抑制后 赤霉素含量降低 株高降低 与对照比较 a基因在矮生植株中过量表达后 该植株赤霉素含量增加 株高增加 基因通过控制酶的合成来控制代谢途径 进而控制生物性状 失分点警示 得分要点 2 必须答为 13或11正常或矮生 才能得分 答 13和11正常和矮生 不能得分 4 必须体现如下内容 b 抑制正常植株a基因的表达 测定其赤霉素含量和株高 c a基因在矮生植株中过量表达 测定其赤霉素含量和株高 正常植株在a基因表达被抑制后 赤霉素含量降低 株高降低 a基因在矮生植株中过量表达后 该植株赤霉素含量增加 株高增加 基因通过控制酶的合成来控制代谢途径 进而控制生物性状 失分案例 2 答案不全 第一空答为 13 或 11 第二空答为 正常 或 矮生 3 错答为 不确定突变基因后面的基因翻译的氨基酸均发生了变化 4 答案不全 只答出其中的一种情况 1 育种专家用高秆抗锈病水稻与矮秆不抗锈病水稻杂交 培育出了矮秆抗锈病水稻 这种水稻出现的原因是 a 基因突变b 基因重组c 染色体变异d 环境条件的改变 解析 选b 使位于不同亲本的优良性状通过交配集中到同一个体上的方法即为杂交 是把原有基因重新组合的过程 2 在杂交育种工作中 通常开始进行选择的代数及理由是 a f1 基因出现重组b f1 开始性状分离c f2 开始性状分离d p 基因开始分离 解析 选c f1没有出现性状分离 是杂合子 f1自交得f2才出现性状分离 从而找到符合人类需要的新品种 3 现在有一种乳酸菌能迅速将塑料分解为无毒物质 使塑料制品不至于对环境造成严重的 白色污染 培育专门 吃 这种塑料的细菌能手的方法是 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 能分解塑料是细菌原本没有的性状 功能 只有通过诱变育种诱发基因突变 才有可能出现控制这一性状的新基因 从而具有这一功能 4 如图是三倍体无籽西瓜培育过程的部分图解 在无籽西瓜的培育过程中 接受花粉的植株是 a 甲和乙b 乙和丙c 丙和丁d 甲和丁 解析 选c 在三倍体无籽西瓜的培育过程中 以四倍体为母本 以二倍体为父本 受精后得到三倍体种子 所以丙植株接受花粉 在第二年 三倍体西瓜开花后授以二倍体的花粉 刺激产生生长素促进子房发育成果实 丁植株接受花粉 5 2012 郑州高一检测 基因型为aabbcc的豌豆和aabbcc的豌豆杂交 产生的f2用秋水仙素处理幼苗后得到的植株应该是 a 二倍体b 三倍体c 四倍体d 六倍体 解析 选c 根据题干中豌豆个体的基因型判断 豌豆为二倍体 杂交所得f2也是二倍体 秋水仙素可以诱导染色体数加倍 因此 经秋水仙素处理后得到的是四倍体 6 彩色小麦是河南南阳市著名育种专家周中普带领的小组 经过10多年的努力 采用 化学诱变 物理诱变 和 远缘杂交 三结合的育种方法培育而成 彩色小麦蛋白质含量为17 22 赖氨酸含量为0 49 钙含量为241mg kg 含微