浙科版必修2 第四章第二节 生物变异在生产上的应用 课件（48张）.ppt

第四章生物的变异 第二节生物变异在生产上的应用 第四章生物的变异 学习导航1 理解杂交育种 诱变育种原理 掌握其方法 步骤及优 缺点 2 理解单倍体 多倍体育种原理 掌握其方法 步骤及优 缺点 3 了解转基因技术原理及优点 一 杂交育种1 概念 有目的地将 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 手段 杂交 选择 两个或多个 基因重组 纯合化 4 目的 培育动 植物优良品种 5 特点 1 只能利用已有的基因进行重组 不能创造 2 杂交后代会出现 现象 育种进程 过程复杂 新基因 性状分离 缓慢 二 诱变育种1 概念 利用 化学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 手段 诱发突变和人工选择 4 方法 1 辐射诱变 如x射线 紫外线 射线 2 如亚硝酸 硫酸二乙酯 5 特点 1 提高 为育种创造出丰富的原材料 2 能在较短时间内有效地改良生物品种的某些性状 3 改良作物品质 增强抗逆性 突变频率 物理 基因突变 化学诱变 三 单倍体育种1 概念 利用单倍体作为中间环节产生具有优良性状的可育 的育种方法 2 特点 植株小而弱 且 3 原理 染色体畸变 4 程序 1 用常规方法 杂交 获得杂种f1 2 花药离体培养获得单倍体幼苗 3 用 处理幼苗 单倍体 成为可育的纯合植株 5 特点 1 育种年限 2 能排除显隐性干扰 提高效率 纯合子 高度不育 秋水仙素 缩短 四 多倍体育种1 概念 利用物理 化学因素来诱导 的产生 培育作物新品种 2 特点 细胞大 有机物含量高 抗逆性强 3 原理 4 程序 正在萌发的种子或幼苗抑制 形成复制好的 不能分离染色体数目加倍多倍体植物 5 实例 三倍体无籽西瓜的培育 多倍体 染色体畸变 纺锤体 染色体 五 转基因技术1 概念 利用分子生物学和基因工程的手段 将某种生物的基因 外源基因 转移到其他生物物种中 使其出现原物种不具有的新性状的技术 2 原理 基因重组 3 过程 用人工方法将人类所需要的 导入受体细胞内 使其整合到受体细胞的 上 人工选择出具有所需新性状的个体 4 特点 1 增加生物变异的范围 实现种间遗传物质交换 定向改变生物性状 2 针对性更强 效率更高 经济效益更明显 目的基因 染色体 1 杂交育种利用基因重组的原理 该方法也能应用于微生物育种 2 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 处理成熟的植株或休眠种子可以吗 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 成熟的植株细胞或休眠种子细胞大多不进行有丝分裂 不同育种目的下杂交育种的基本步骤 1 培育杂合子品种在农业生产上 可以将杂种一代作为种子直接利用 如水稻 玉米等 1 原理 主要利用f1的优良性状 并不要求遗传上的稳定 将杂种一代作为种子直接利用 2 基本步骤 选取双亲p 杂交 f1 3 特点 高产 优质 抗性强 但需年年育种 2 培育纯合子品种 1 培育隐性纯合子品种的基本步骤 选取双亲p 杂交 f1 自交 f2 选出表现型符合要求的个体推广种植 2 培育双显纯合子或一隐一显杂合子品种的基本步骤 选取双亲p 杂交 f1 自交 f2 选出表现型符合要求的个体自交 f3 选出稳定遗传个体推广种植 3 特点 操作简单 但需时较长 杂交育种是植物育种的常规方法 下列叙述合理的是 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 解析 若选育的新品种含显性基因 则在子二代选种后需再自交以确认是否为纯合子 若选育的新品种为隐性类型 则隐性性状一旦出现 即可确认为纯合子 可直接选出 c 方法规律小结 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间的个体 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 杂交育种常用方法 杂交 自交 选优 自交 选纯合子 杂交 选择 所需杂交品种 杂种优势 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 最简便的方法是 a 单倍体育种b 杂交育种c 人工诱变育种d 转基因技术 b 解析 题目所给的4种方法都可培育出基因型为aabb的新品种 但是单倍体育种不仅要和杂交育种结合 还用到花药离体培养 诱导染色体加倍等技术 比较复杂 转基因技术的操作要求高 技术复杂 人工诱变育种工作量大 需要大量处理实验材料 只有杂交育种方法简捷 只需将两亲本杂交 获得f1 aabb f1自交后 就可以从f2 a b a bb aab aabb 中直接选出需要的类型 几种育种方法的比较 育种图解的识别 1 几种育种方法的比较 基因重组 选育纯种 杂交 自交 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 基因突变 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 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 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 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 2 育种图解的识别 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 a d 新品种 为杂交育种 亲本 b c 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 如图 根据基因型的变化可以判断 甲 乙 aabb aabb 为杂交育种 甲 乙 aabb ab aabb 为单倍体育种 甲 乙 aabb aabb aabb 为诱变育种 甲 乙 aabb aaaabbbb 为多倍体育种 如图为四种不同的育种方法 分析回答下列问题 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3 1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 从f2开始出现性状分离 甲 乙 4 明显缩短育种年限 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 基因突变 d 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途径表示的是杂交育种 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 由自由组合定律 甲 乙后代表现型比例为3 1 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 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 方法规律小结 在具体育种工作中 育种目标不同 育种方案与策略应随之改变 现总结如下 1 欲集中不同亲本的优良性状 杂交育种 2 欲既集中优良性状 又缩短育种时间 单倍体育种 3 欲获得较大果实或大型植株或提高营养物质含量 多倍体育种 4 欲提高变异频率 改良 或 改造 或直接 改变 现有性状 获得当前不存在的基因或性状 诱变育种 5 欲实现 定向 改变性状 基因工程 玉米是主要的高产粮食作物 为了提高玉米的产量 在农业生产中玉米使用的都是杂交种 杂交玉米的性状不能稳定遗传 因此农民每年都需要购买玉米杂交种 请回答下列有关问题 1 玉米从种子发芽到新种子成熟 整个过程需90 150天 玉米是一种雌雄同株的植物 其顶部开雄花 下部开雌花 是遗传学研究的良好材料 玉米是遗传学研究的良好材料的理由包括 第一 雌雄同株 在进行杂交实验时容易去雄 第二 第三 2 现有长果穗 a 白粒 b 和短果穗 a 黄粒 b 两个玉米杂合子品种 为了达到长期培育长果穗黄粒 aabb 杂交种玉米的目的 请你以遗传图解并简要说明的形式 设计出你的育种方案 1 生长期较短 繁殖速度快产生的子代多 统计更准确具有容易区分的相对性状 任选两项 其他答案合理也可 2 方案一 方案二 方案三 变异原因与变异类型的探究 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 此变异可在其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方法确定变异原因 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 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 找到细胞分裂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 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 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 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 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 其雄株的产量与质量都超过雌株 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 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 方案一 可利用植物组织培养 可用以如图解表示 方案二 可利用单倍体育种获得纯合的xx植株和yy植株 再让其杂交产生大量的雄株 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 否则位于常染色体上 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 再让其杂交产生大量的雄株 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 请分析回答 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