高中生物 4.2生物变异在生产上的应用配套课件 浙科版必修2.ppt

第二节生物变异在生产上的应用 一 生物变异在生产上的应用1 杂交育种 1 含义 有目的地将 的优良性状组合在一起 培育出更优良的新品种 2 原理 3 方法 后 再 不断选种 4 过程 选择 两个或多个品种 基因重组 杂交 连续自交 杂交 纯合化 2 诱变育种 1 含义 利用 因素诱导生物发生变异 并从变异后代中选育新品种的过程 2 原理 3 方法 诱变 诱变 4 特点 可提高 能在较短时间内有效地改良生物品种的 改良作物品质 增强 物理 化学 基因突变和染色体畸变 辐射 化学 突变频率 某些性状 抗逆性 3 单倍体育种 1 含义 利用 作为中间环节产生具有优良性状的可育 的育种方法 2 原理 染色体数目变异 3 特点 缩短 排除 提高 4 育种过程 常规方法获得杂种f1 f1 培养形成 并诱导其分化成幼苗 用 处理幼苗 获得可育的纯合子 单倍体 纯合子 育种年限 显隐性干扰 效率 花药离体 愈伤组织 秋水仙素 4 多倍体育种 1 原理 染色体数目变异 2 常用方法 用 处理萌发的种子 幼苗 3 作用机理 抑制 的形成 染色体复制后 最终导致 秋水仙素 纺锤体 不能分 离 染色体数目加倍 4 无籽西瓜的培育过程 二倍体西瓜 点拨 杂交育种和杂种优势杂交育种是通过杂交培育出具有优良性状且能稳定遗传 纯合子 的新品种 而杂种优势则是通过杂交获得种子 一般不是纯合子 在杂种后代上表现出多个优良性状 但只能用杂种一代 因为后代会发生性状分离 二 转基因技术和转基因生物1 转基因技术 1 含义 利用分子生物学和基因工程的手段 将某种生物的 转移到其他生物物种中 使其出现原物种不具有的 的技术 基因 新性状 2 实施过程 用人工方法将 导入受体细胞 将 整合到受体的染色体上 目的基因在受体细胞内得以 并能稳定遗传 3 应用 培育农作物新品种 培育动物新品种 利用转基因动物作为 2 转基因生物 由于 的导入而引起 改变的生物 目的基因 目的基因 表达 生物反应器 外源基因 原有遗传物质组成 点拨 转基因技术的原理和优点 1 原理 基因重组 但不同于杂交过程中的基因重组 主要表现在不经过减数分裂和有性生殖过程 在人为控制条件下定向改变生物的某些性状 2 优点 与杂交育种相比较明显的优点 克服远缘杂交不亲和障碍 与诱变育种相比较明显的优点 定向改造生物性状 目的性强 思维判断 1 杂交育种和诱变育种都能产生前所未有的新基因 创造变异新类型 分析 诱变育种的原理是基因突变和染色体畸变 基因突变产生了新的基因 故可创造出变异新类型 杂交育种的原理是基因重组 没有产生新的基因 只是实现原有基因的重新组合 2 杂合子品种种子只能种一年 需要年年制种 分析 杂合子品种种植一代 子代发生性状分离 需要年年制种 3 如果想在短时间内选择能稳定遗传的优良品种 可以采用单倍体育种 分析 单倍体育种的优点是能缩短育种年限 并能获得稳定遗传的纯合个体 4 基因工程定向改造生物性状 能够定向地引起基因突变 分析 基因工程能够定向改造生物性状 这属于基因重组 不属于基因突变 几种育种方式的比较 基因重组 将不同个体的优良性状集中于一个个体上 时间长 需及时发现优良品种 矮秆抗锈病小麦 基因突变和染色体畸变 可以提高变异的频率 加速育种进程 大幅度地改良某些品种 有利变异少 需大量处理实验材料 青霉素高产菌株 太空椒 染色体数目变异 可以明显地缩短育种年限 技术复杂且需与杂交育种配合 快速培育矮秆抗锈病小麦 染色体数目变异 器官大 提高产量和营养成分 发育延迟 结实率低 三倍体无籽西瓜 八倍体小黑麦 基因重组 定向改变生物的性状 克服远缘杂交不亲和的障碍 有可能引起生态危机 产生人胰岛素的大肠杆菌 抗虫棉 高考警示钟 单倍体育种并不等于花药离体培养技术单倍体育种经过花药离体培养后 还要经过染色体加倍 例如用秋水仙素处理幼苗 才能获得目标植株 而花药离体培养只是将花药进行培养 二者关系密切 但步骤和结果是不同的 典例训练1 下列有关育种的说法正确的是 a 用杂交的方法进行育种 f1自交后代有可能筛选出符合人类需要的优良品种b 用辐射的方法进行诱变育种 诱变后的植株一定比诱变前的具备更多的优良性状c 用基因型为ddtt的植株进行单倍体育种 所育的种自交后代约有1 4为纯合子d 用基因型为ddtt的植株进行多倍体育种 所育的种和原品种杂交一定能产生可育后代 解题指南 1 知识储备 1 诱变育种具有多方向性 2 二倍体进行单倍体育种 形成的后代都是纯合子 2 考查实质 诱变育种 单倍体育种 杂交育种和多倍体育种的操作程序及特点 解析 选a 本题考查生物育种的方式 诱变育种的原理是基因突变和染色体畸变 而基因突变具有多方向性 所以诱变后的植株在性状上也具有不确定性 单倍体育种得到的个体都是纯合子 其自交后代也都为纯合子 用基因型为ddtt的植株进行多倍体育种 得到的个体为ddddtttt 四倍体 ddddtttt 四倍体 和原品种 ddtt 杂交后代为三倍体 不可育 互动探究 1 用杂交的方法进行育种 选取杂交种从哪一代开始选择 提示 f1 分析 选取杂交种是利用杂种优势 纯合个体杂交 f1是杂合子 应该从f1中选择 2 d项中 形成的多倍体是新物种吗 提示 是 分析 二倍体经过多倍体育种形成四倍体 四倍体和二倍体是不同的物种 变式备选 如图是用农作物 和 两个品种分别培育成 四个品种的过程 其中a a b b d为基因 且a a和b b位于非同源染色体上 下列说法正确的是 a 利用 过程培育新品种 的方法只有用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗才能实现b 培育品种 的途径中 比 途径所用的时间短c 过程与 过程都应用了植物组织培养技术d 从目前的操作过程看 培育成的 品种中新增加的基因只是d 解析 选b a错 过程是诱导细胞内染色体数目加倍 常用的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 另外利用低温也可诱导染色体数目加倍 b正确 表示单倍体育种 是杂交育种 前者可以明显缩短育种年限 c错 用花药离体培养的方法进行单倍体育种 培育单倍体幼苗时 使用植物组织培养方法 多倍体育种方法不使用植物组织培养技术 d错 培育成的 品种利用基因工程的原理 品种中新增加的主要是目的基因d 在导入目的基因的过程中 还导入了载体中的标记基因等其他基因 有关育种方式的分析1 根据育种要求选择育种方式 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 育种方法 原理及举例列表如下 基因重组 能产生人胰岛素的大肠杆菌 基因突变和染色体畸变 不能产生高丝氨酸脱氢酶的菌种 高产青霉素菌株 染色体数目变异 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的基因的重组 为了缩短育种年限 可采用单倍体育种的方法 细胞水平上 利用植物体细胞杂交 从而实现遗传物质的重组 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 2 举例分析几种常用育种方法的步骤 1 利用杂交育种选择宽叶抗病植株 paabb aabb宽叶 不抗病窄叶 抗病 f1aabb宽叶 抗病 f2a b a bbaab aabb 连续自交 fnaabb宽叶 抗病 2 利用单倍体育种选择宽叶抗病植株 paabb aabb宽叶 不抗病窄叶 抗病 f1aabb宽叶 抗病 花药离体培养abababab染色体加倍 aabbaabbaabbaabb宽叶 抗病 技巧点拨台 育种小技巧 1 若提高纯合子的比例 可用连续自交的方法 2 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 3 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 不需要培育出纯种 4 若要保持植物母本的优良性状 则可用植物组织培养的方法培育 人工种子 典例训练2 为了快速培育抗某种除草剂的水稻 育种工作者综合应用了多种育种方法 过程如下 请回答问题 1 从对该种除草剂敏感的二倍体水稻植株上取花药离体培养 诱导成 幼苗 2 用 射线照射上述幼苗 目的是 然后用该除草剂喷洒其幼叶 结果大部分叶片变黄 仅有个别幼叶的小片组织保持绿色 表明这部分组织具有 3 取该部分绿色组织再进行组织培养 诱导植株再生后 用秋水仙素处理幼苗 使染色体 获得纯合 移栽到大田后 在苗期喷洒该除草剂鉴定其抗性 4 对抗性的遗传基础做进一步研究 可以选用抗性植株与 杂交 如果 表明抗性是隐性性状 f1自交 若f2的性状分离比为15 敏感 1 抗性 初步推测 解题指南 1 考查实质 对单倍体育种 诱变育种等植物育种方法的理解和掌握 意在考查理解多种育种方法的遗传学原理及运用知识解决实际问题的能力 2 题眼 快速培育抗某种除草剂的水稻的方法有诱变育种 基因工程育种和单倍体育种等 解析 f1自交所得的f2的性状分离之比为15 1 根据自由组合定律中f2的性状分离比为9 3 3 1 可推知水稻的抗性最可能由两对等位基因控制 且只有双隐性个体才表现为抗性 答案 1 单倍体 2 诱发基因突变抗该除草剂的能力 3 数目加倍抗性植株 4 纯合 敏感性植株f1都是敏感性植株该抗性性状由两对基因共同控制 且两对基因均隐性纯合时 植株表现抗性 其余表现敏感性 变式备选 下列技术中不能获得抗锈病 抗倒伏小麦新品种的是 a 诱变育种b 细胞融合c 花药离体培养d 转基因技术 解析 选c 普通小麦是六倍体 花药染色体数目已减少一半 含三个染色体组 单倍体高度不育 探究实验中作出假设的方法 低温能诱导染色体数目的加倍 案例 用浓度为2 的秋水仙素处理植物分生组织5 6小时 能够诱导细胞内染色体加倍 那么 用一定时间的低温 如4 处理水培的洋葱根尖时 是否也能诱导细胞内染色体加倍呢 请设计实验探究这个问题 1 针对以上问题 作出的假设是 提出此假设的依据是 2 低温处理植物材料时 通常需要较长时间才能产生低温效应 请根据这个提示列出设计实验的组合表格 3 按照你的设计思路 以 作为鉴别低温是否诱导细胞内染色体加倍的依据 为此 你要进行的具体操作是 第一步 剪取根尖2mm 3mm 第二步 按照 步骤制作 第三步 显微镜观察 命题人透析 1 探究实验中如何作出假设 假设的内容是由问题决定的 在作假设时 首先要清楚探究的问题是什么 假设的提出与你的基本预测有很大的关系 如果你的基本预测是肯定的 你的假设就是肯定的假设 假设在实验之前没有正确与错误之分 只有可以检验的假设和无法检验的假设 探究实验中作出的假设应是可检验的假设 2 依据类比推理推导假设成立的依据 秋水仙素诱导染色体加倍的原理是破坏纺锤体的形成 但不影响着丝粒的分裂 因此导致染色体数目加倍 低温能影响酶的活性 纺锤体的形成需要酶的催化 因而纺锤体的形成受到影响 也会导致染色体的数目加倍 3 确定表格内项目的方法 设计表格时要注意题干中的要求是测量低温效应的时间 分别设置温度梯度和时间梯度两个实验变量 考虑到一般植物细胞周期的时间单位为小时 因此表格内培养时间应以小时为单位 为了保证实验的严谨性 应该做一组常温下的对照组 以排除环境因素的干扰 标准答案 1 用一定时间的低温处理水培的洋葱根尖能够诱导细胞内染色体加倍低温能够影响酶的活性 或纺锤体的形成 着丝粒的分裂 使细胞不能正常进行有丝分裂 学生也可以提出其他假设 只要能够运用所学的生物知识进行合理的解释即可 2 3 在显微镜下观察和比较经过不同处理后根尖细胞内染色体数目 或染色体计数 解离漂洗染色制片细胞有丝分裂装片 阅卷人点评 得分要点 1 合理即可得分 2 只要设计的表格达到以下两个要求 均可得分 a 至少作两个温度的对照 常温和低温 b 间隔相等的培养时间进行取样 失分案例 1 假设不明确 如提出以下假设 低温是否能诱导染色体加倍 2 常见错误 时间单位不正确或未体现出时间梯度 低温设置不合理 3 第一空答为 染色体数目 1 两个亲本的基因型分别为aabb和aabb 这两对基因按自由组合定律遗传 要培育出基因型为aabb的新品种 最简捷的方法是 a 人工诱变育种b 细胞工程育种c 单倍体育种d 杂交育种 解析 选d 题目要求最简捷的方法 因此首先可排除a b两项 这个题目很容易引人进入陷阱 不要忘记培育的是基因型为aabb 双隐性 的新品种 在子代中只要表现出双隐性 就可以确定是所需的新品种 因此杂交育种只需培育两代 单倍体育种 首先要两亲本杂交得f1 再利用f1的花药进行离体培养得单倍体 再用秋水仙素处理得二倍体 同样需要两代 但技术手段复杂 所以正确答案是d 2 飞鹰太空育种基地占地约800亩 游客到现场可以参观难得一见的垒球大的西红柿 篮球大的太空茄子 棒球长的太空瓠子等 下列哪些品种培育所依据的原理和上述作物类似 a 人工栽培选育出矮秆抗锈病的小麦品种b 用一定浓度的生长素处理番茄雌蕊柱头获得无籽番茄c 用x射线照射青霉菌使青霉菌的繁殖能力增强d 用一定浓度的秋水仙素处理 获得八倍体小黑麦 解析 选c 太空育种依据的原理是基因突变 高产青霉菌的培育原理也是基因突变 3 2012 温州模拟 科研人员围绕培育四倍体草莓进行了探究 实验中 每个实验组选取50株草莓幼苗 以秋水仙素溶液处理它们的幼芽 得到如图所示结果 相关说法错误的是 a 实验原理是秋水仙素能够抑制纺锤体的形成进而诱导形成多倍体b 自变量是秋水仙素浓度和处理时间 所以各组草莓幼苗数量应该相等c 由实验结果可知用0 2 的秋水仙素溶液处理草莓幼苗1天最容易成功d 该实验中的变异和基因突变的实质都是染色体上的dna中碱基对排列顺序的改变 解析 选d 用秋水仙素处理幼苗引起的变异为染色体数目变异 以染色体组的形式成倍的增加 基因突变则是染色体上的dna中碱基对的缺失 增添 替换 二者实质不同 故d项错误 4 作物育种是生物技术的一项重要内容 其方法也日益先进和多样化 现有一基因型为aabb的作物 要将它转变为基因型为aabb ab aabbc aaaabbbb的作物 可以采取的相关技术排列正确的一组是 a 诱变育种 花药离体培养 转基因技术 细胞融合b 杂交育种 花药离体培养 转基因技术 多倍体育种c 诱变育种 多倍体育种 花药离体培养 转基因技术d 花药离体培养 转基因技术 多倍体育种 诱变育种 解析 选b 由基因型为aabb的作物培育基因型为aabb的作物 通过杂交 培育基因型为ab的作物通过花药离体培养 培育基因型为aabbc的作物 只是在原来作物基因型的基础上加上基因c 即通过转基因技术完成 aaaabbbb是四倍体 可通过秋水仙素使染色体加倍获得 也可通过细胞融合获得 但前者更容易操作 5 单倍体育种是植物育种手段之一 以下有关叙述正确的是 a 普通小麦的配子培育产生的植株是单倍体植株b 单倍体是具有一个染色体组的植物体c 可以利用花药离体培养的方法直接产生有活力 能正常结实的纯合子d 单倍体育种的方法可用来培育新的物种 解析 选a 由配子培养成的个体 无论含有多少个染色体组 均属于单倍体 所以单倍体不一定只含有一个染色体组 由于单倍体通常含有奇数染色体组 所以是高度不育的 单倍体育种的方法培育成的个体与原物种之间不会产生生殖隔离 不是新物种 6 小麦是一种重要的粮食作物 改善小麦的遗传性状是科学工作者不断努力的目标 如图是育种的一些途径 1 以矮秆易感病 ddrr 和高秆抗病 ddrr 小麦为亲本进行杂交 培育矮秆抗病小麦品种过程中 f1自交产生f2 其中矮秆抗病类型出现的比例是 选f2矮秆抗病类型连续自交 筛选 直至 2 如果想在较短时间内获得上述新品种小麦 可选图中 填字母 途径所用的方法 3 科学工作者欲使小麦获得燕麦抗条锈病的性状 选择图中 填字母 表示的技术手段最为合理可行 4 小麦与玉米杂交 受精卵发育初期出现玉米染色体在细胞分裂时全部丢失的现象 将种子中的胚取出进行组织培养 得到的是小麦 植株 5 两种亲缘关系较远的植物进行杂交 常出现杂交不亲和现象 这时可采用 技术进行处理 6 图中的遗传育种途径 填字母 所表示的方法具有典型的不定向性 解析 图中a b为诱变育种 c d为基因工程育种 e f g为单倍体育种 h i为细胞工程育种 j k为多倍体育种 1 用矮秆易感病 ddrr 和高秆抗病 ddrr 小麦为亲本进行杂交 培育矮秆抗病小麦品种过程叫做杂交育种 f2中矮秆抗病类型出现的比例是3 16 让f2矮秆抗病类型连续自交 筛选 直至不再发生性状分离 新的品种即培育成功 2 要尽快获得矮秆抗病类型新品种 应该采用图中e f g单倍体育种的方式 3 欲使小麦获得燕麦抗条锈病的性状 应该用基因工程的育种方法 4 小麦与玉米杂交后 由于发育初期受精卵 中玉米染色体全部丢失 胚细胞中只剩下小麦生殖细胞中的染色体 因此将胚取出进行组织培养 得到的是小麦单倍体植株 5 要克服远缘杂交不亲和的障碍 需