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 搜集生物变异在育种上应用的事例 2 关注转基因生物和转基因食品的安全性 课标解读1 简述杂交育种的过程 说出人工诱变的方法和诱变育种的主要特点 举例说明杂交育种和诱变育种在农业生产中的应用 2 举例说出单倍体育种 多倍体育种过程与特点 3 举例说出转基因技术及应用 4 运用相关知识解决生产实际问题 课程标准 1 杂交育种 1 概念 利用基因重组原理 可以有目的地将或品种的优良性状组合在一起 培育出更优良的新品种 2 原理 3 过程 选择具有不同优良性状的亲本通过杂交获得f1 f1连续选择 直到获得的显性或隐性新品种 4 应用 常规杂交育种是培育新品种的 两个 多个 基因重组 自交 稳定遗传 有效手段 2 诱变育种 1 概念 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 和 3 手段 突变和 4 方法 诱变 如x射线 紫外线 射线 诱变 如亚硝酸 硫酸二乙酯 5 特点 提高 为育种创造出丰富的原材料 能在时间内有效地改良生物品种的某些性状 改良作物品质 增强 6 应用 主要用于育种和育种 物理 化学 基因突变 染色体畸变 诱发 人工选择 辐射 化学 突变频率 较短 抗逆性 农作物 微生物 思维激活1 目前通过卫星搭载种子育成了太空椒 那么利用这种方法是否一定能获得人们所期望的理想性状 为什么 提示不一定 因为基因突变是多方向性的 3 动 植物杂交育种的区别实例分析 现有基因型为bbee和bbee的两个植物 非多年生 或动物品系 欲培育基因型为bbee的植物或动物品种 育种过程用遗传图解表示如下 特别提醒 若生物以有性生殖繁殖后代 必须选育出优良性状的纯种 以免后代发生性状分离 如小麦 大豆等 若该生物可以无性繁殖产生后代 如甘薯 马铃薯等 只要通过杂交得到具有该优良性状的个体即可 不必进行基因的纯合 2 杂交育种和诱变育种的比较 特别提醒杂交育种只应用于进行有性生殖的植物和动物 而诱变育种不仅能应用于有性生殖的植物和动物 也可应用于无性生殖的微生物 巩固1 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 解析本题考查诱变育种的优点 诱变育种依据的原理主要是基因突变 基因突变能产生新的基因 能大幅度改良某些性状 答案a 1 单倍体育种 1 概念 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 单倍体特点 植株 而且高度 3 原理 单倍体 纯合子 染色体畸变 小而弱 不育 4 程序 用常规方法 获得杂种f1 花药获得单倍体幼苗 用处理幼苗 单倍体 成为可育的纯合植株 5 特点 育种年限 能排除干扰 提高效率 杂交 离体培养 秋水仙素 缩短 显隐性 多倍体 大 高 强 染色体畸变 纺锤体 加倍 三倍体无籽西瓜 秋水仙素 3 转基因技术 1 概念 利用分子生物学和的手段 将某种生物的基因 外源基因 转移到其他生物物种中 使其出现的技术 这种由于的导入而引起原有遗传物质组成改变的生物称为 基因工程 原物种不具有的新性状 外源基因 转基因生物 2 原理 3 过程 用人工方法将人类所需要的导入内 使其整合到受体的上 人工选择出具有所需新性状的个体 4 特点 增加的范围 实现遗传物质交换 更强 效率更高 经济效益更明显 基因重组 目的基因 受体细胞 染色体 生物变异 种间 针对性 思维激活2 单倍体植株弱小 高度不育 它本身在生产上是没有任何价值的 为什么还需培育单倍体 提示如果诱导单倍体的染色体加倍 成为可育的纯合子 就可以成为选育新品种的原材料 思维激活3 多倍体育种时为什么要用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 处理成熟的植株可以吗 提示不可以 秋水仙素的作用对象是正在进行有丝分裂的细胞 成熟的植株细胞大多不进行有丝分裂 1 单倍体育种与多倍体育种比较 2 三倍体无籽西瓜培育过程 巩固2 金华一中月考 下图表示某种农作物品种 和 培育出 的几种方法 有关说法错误的是 a 经过 培育形成 常用的方法是花药离体培养b 过程 常用一定浓度的秋水仙素处理 的幼苗c 由品种 直接形成 的过程必须经过基因突变d 由品种 和 培育品种 的最快途径是 解析本题中所涉及的育种方式有诱变育种 杂交育种 单倍体育种 原理分别是基因突变 基因重组 染色体畸变 其中单倍体育种能明显缩短育种年限 因为在单倍体育种过程中 每对染色体上的成对的基因都是纯合的 自交产生的后代不会发生性状分离 答案d 例1 下列各种育种措施中 能产生新基因的是 a 高秆抗锈病小麦和矮秆易染锈病小麦杂交获矮秆抗锈病优良品种b 用秋水仙素诱导二倍体西瓜获得无籽西瓜c 用x射线 紫外线处理青霉菌获得高产青霉菌株d 用离体花药培育小麦植株 深度剖析a项属于杂交育种 原理是控制不同性状的基因重新组合 b项属于多倍体育种 c项属于诱变育种 原理主要是基因突变 基因突变能产生新的基因 d项属于单倍体育种 答案c 思维导图 探规寻律 1 诱变育种与杂交育种相比 前者能产生前所未有的新基因 创造变异新类型 后者不能产生新基因 只是实现原有基因的重新组合 2 诱变育种尽管能提高突变率 但处理材料时仍然是未突变的远远多于突变的个体 突变的不定向性和一般有害的特性决定了在突变的个体中有害仍多于有利 只是与自然突变相比较 二者都增多 1 用秋水仙素处理 时 可诱导多倍体的产生 因为这个部位的细胞有 的特征 秋水仙素的作用在此为 例2 如图是三倍体西瓜育种及原理的流程图 2 四倍体母本上结出的果实 其果肉细胞含 个染色体组 种子中的胚含 个染色体组 三倍体植株不能进行减数分裂的原因是 由此而获得三倍体无籽西瓜 3 三倍体西瓜高产 优质 无籽 这些事实说明染体组加倍的意义在于 上述过程需要的时间周期为 4 无籽西瓜的培育是利用 育种 其原理是 深度剖析秋水仙素能够抑制有丝分裂时纺锤体的形成 使细胞在染色体复制后不能分裂成两个子细胞 从而导致染色体数目加倍形成同源四倍体 以四倍体西瓜作母本和二倍体西瓜作父本杂交 在四倍体西瓜藤上结的西瓜 果皮含4个染色体组 种子的种皮也含4个染色体组 种子中的胚是三倍体的 思维导图 由三倍体的胚萌发成三倍体的西瓜瓤 在开花时 其中的性原细胞在减数分裂时 同源染色体不能完全配对形成四分体 所以不能产生有遗传效应的配子 无籽西瓜产量高 甜度高的原因与遗传物质的增加有关 基因数目加倍后能够增强基因的表达效应 使产量和品质都得到提高 培育三倍体无籽西瓜的过程利用的是染色体畸变的原理 答案 1 萌发的种子或幼苗分裂旺盛抑制有丝分裂前期细胞形成纺锤体 2 四三同源染色体配对紊乱 3 促进基因效应的增强2年 4 多倍体染色体数目变异 畸变 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 探规寻律关于育种方案的 选取 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 3 具体选育方法 将两亲本的两个不同优良性状集中于同一生物体上 可利用杂交育种 亦可利用单倍体育种 要求快速育种 则运用单倍体育种 要求大幅度改良某一品种 使之出现前所未有的性状 可利用诱变育种和杂交育种相结合的方法 要求提高品种产量 提高营养物质含量 可运用多倍体育种 若要将特殊性状组合到一起 可考虑基因工程育种 如抗虫棉的培育 1 变异原因的探究性状 基因型 环境条件 所以某生物的变异原因应从外因和内因两方面加以分析 如果是因为遗传物质 或基因 的改变引起的 此变异可在自交后代或与其他个体的杂交后代中再次出现 即能遗传 如果仅仅是环境条件的改变 则不能遗传给自交后代或杂交后代 所以可以用自交或杂交的办法确定变异原因 或者将变异个体和正常个体培养在相同的条件下 两者没有出现明显差异 则原来的变异性状是由环境引起的 变异原因与变异类型的探究 技法必备 2 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 3 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 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 能力展示 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 要求写出杂交组合 杂交结果 得出结论 4 同为突变型的阔叶石刁柏 其雄株的产量和质量都超过雌株 请你从提高经济效益的角度考虑提出两种合理的育种方案 用图解表示 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 4 要提高产量可利用植物组织培养的方法 大规模培养雄株 也可利用单倍体育种获得xx和yy植株 让其杂交产生大量的雄株 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 选取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 1 杭州七校联考 西红柿 孔雀草等生物材料曾随 神舟六号 在太空遨游 进行育种实验 太空育种的原理及优势是利用太空特殊的环境 a 诱发基因突变 产生新基因和新性状b 诱发基因重组 产生新性状和新的基因型c 诱发染色体畸变 产生新性状和新基因d 诱发染色体畸变 得到生育期短 产量高的新品种答案a 2 用八倍体小黑麦的花粉培养而成的植株是 a 单倍体b 二倍体c 四倍体d 八倍体解析八倍体小黑麦的体细胞中有8个染色体组 花粉实际就是雄配子 用八倍体小黑麦的花粉离体培养成的植株体细胞内有4个染色体组 但这个个体是由雄配子直接发育而来的 未经过受精作用 所以不能称为四倍体 而只能称为单倍体 答案a 3 某农科所通过如图育种过程培育成了高品质的糯小麦 相关叙述正确的是 a 该育种过程中运用的遗传学原理是基因突变b a过程能提高突变率 从而明显缩短了育种年限c a c过程都需要使用秋水仙素 都作用于萌发的种子d 要获得yyrr b过程需要进行不断的自交来提高纯合率解析该过程用的遗传学原理有基因重组 染色体数目变异 a过程是利用秋水仙素处理幼苗 使幼苗染色体数目加倍从而快速获得纯合子 缩短育种年限 a过程材料处理只有幼苗 c过程可以作用于幼苗或萌发的种子 答案d 解析本图解为单倍体育种的过程 其中过程 应使用秋水仙素处理而不是生长素处理 答案d 5 以下分别表示几种不同的育种方法 请据此回答下面的问题 1 在a过程中 由品种p突变为品种p 在指导蛋白质合成时 处的氨基酸由 变成了 缬氨酸guc 谷氨酰胺cag 天冬氨酸gac 2 b所表示的育种