高中生物考纲解读：生物变异在育种上的应用：例谈关于遗传育种的实验设计

1、例谈关于遗传育种的实验设计例谈关于遗传育种的实验设计考纲解读：生物变异在育种上的应用考纲解读：生物变异在育种上的应用（改变）（改变）（改变）（改变）（改变）（改变）不可遗传的变异不可遗传的变异可遗传的变可遗传的变异异基因突变基因突变基因重组基因重组染色体变异染色体变异性性 状状环境因素环境因素遗传物质遗传物质生物的变异生物的变异 复习要求：复习要求：1、列举高中教材中、列举高中教材中常见的遗传育种技术常见的遗传育种技术，比较这些方法的比较这些方法的基本原理，评价各种育种技基本原理，评价各种育种技术的优势和特点术的优势和特点2、明确遗传育种实验设计主要程序、明确遗传育种实验设计主要程序3、剖析典

2、型的遗传育种实例，进一步明确、剖析典型的遗传育种实例，进一步明确实验设计的基本原则和主要程序。实验设计的基本原则和主要程序。一、列举高中教材中常见的遗传育种技术一、列举高中教材中常见的遗传育种技术1、杂交育种、杂交育种 2、诱变育种、诱变育种 3、单倍体育种、单倍体育种4、多倍体育种、多倍体育种 5、基因工程育种、基因工程育种 6、动物细胞克隆技术、动物细胞克隆技术 7、植物体细胞杂交育种、植物体细胞杂交育种 8、植物组织培养技术、植物组织培养技术 9、扦插、嫁接、压条、扦插、嫁接、压条10、生长素处理技术、生长素处理技术6、7 属于细胞工程育种属于细胞工程育种二、比较上述育种方法的基本原理，

3、评价各种育种技二、比较上述育种方法的基本原理，评价各种育种技术的优势和特点术的优势和特点三、有关三、有关遗传育种的实验设计遗传育种的实验设计范例范例实验设计：指在进行遗传育种之前，实验者根据一定实验设计：指在进行遗传育种之前，实验者根据一定育种目的和要求，运用有关的育种学原理，对育种实育种目的和要求，运用有关的育种学原理，对育种实验过程中的验过程中的材料、手段、方法、步骤材料、手段、方法、步骤等全部方案进行等全部方案进行制定。制定。高杆抗锈病高杆抗锈病矮杆不抗锈病矮杆不抗锈病 f1 高杆抗锈病高杆抗锈病 自交自交 f2 高杆抗锈病、高杆不抗锈病高杆抗锈病、高杆不抗锈病 矮杆不抗锈病、矮杆不抗锈

4、病、矮杆抗锈病矮杆抗锈病 从从f2中选出矮杆抗锈病植株进行连续中选出矮杆抗锈病植株进行连续自交，直至从后代中自交，直至从后代中选出不再发生性状分离的选出不再发生性状分离的矮杆抗锈病纯种矮杆抗锈病纯种例例1： 杂交育种杂交育种 解决学生的问题：能否用测交，如果是动物解决学生的问题：能否用测交，如果是动物?优缺点：优缺点：能根据人的预见把位于两个品种生物能根据人的预见把位于两个品种生物体上的优良性状集于一身体上的优良性状集于一身；育种时间长，需随；育种时间长，需随时观察及时发现优良性状。时观察及时发现优良性状。评价杂交育种评价杂交育种练习：练习：2分析：已有的品种：分析：已有的品种： yy rr、

5、 yy rr 、 yy rr、 yyrr思考：杂交亲本如何选择？思考：杂交亲本如何选择？方法和过程：方法和过程： 杂交杂交自交自交选优（一般从选优（一般从f2开始）开始） 杂交技术因不同作物特点而异，其共杂交技术因不同作物特点而异，其共同要点为：同要点为： 调节开花期，通过分期播种、调节温调节开花期，通过分期播种、调节温度、光照及施肥管理等措施，使父本和母度、光照及施肥管理等措施，使父本和母本花期相遇；本花期相遇； 控制授粉，在母本雌蕊成熟前进行人控制授粉，在母本雌蕊成熟前进行人工去雄，并套袋隔离，避免自交和天然异工去雄，并套袋隔离，避免自交和天然异交，然后适时授以纯净新鲜父本花粉，作交，然后

6、适时授以纯净新鲜父本花粉，作好标志并套袋隔离和保护。好标志并套袋隔离和保护。 练习练习3、不是。因为不是。因为f1植株是杂合体，植株是杂合体，f2代性状发生分离代性状发生分离能。因为能。因为f1植株三对基因都是杂合的，植株三对基因都是杂合的，f2代能分离代能分离出表现绿苗松穗白种皮的类型出表现绿苗松穗白种皮的类型紧穗黄种皮：紧穗白种皮：松穗黄种皮：松穗白种皮紧穗黄种皮：紧穗白种皮：松穗黄种皮：松穗白种皮=9：3：3：1绿苗紧穗白种皮绿苗紧穗白种皮 aabbdd aabbdd 母母学生易错的（学生易错的（3）错因的分析）错因的分析单倍体育种单倍体育种p 高杆抗锈病高杆抗锈病矮杆不抗锈病矮杆不抗锈

7、病f1 高杆抗锈病高杆抗锈病 花药离体培养花药离体培养 单倍体植株单倍体植株 用秋水仙素处理幼苗用秋水仙素处理幼苗高杆抗锈病、高杆不抗锈病高杆抗锈病、高杆不抗锈病 矮杆不抗锈病、矮杆抗锈病矮杆不抗锈病、矮杆抗锈病从四种植株中从四种植株中选出矮杆抗锈病植株选出矮杆抗锈病植株即可即可评价单倍体育种的优势与特点评价单倍体育种的优势与特点单倍体育种：易获得纯系品种，明显缩短育种年限单倍体育种：易获得纯系品种，明显缩短育种年限 注意：注意：1、单倍体育种和花药离体培养的概念、单倍体育种和花药离体培养的概念2、综合方法育种、综合方法育种练习练习5：（1）rrbb （2）rrbb rrbb （3）可育可育

8、结实结实 24 （4）可育）可育 结实结实 24 （5）自然加）自然加倍倍 基因型纯合基因型纯合 基因型杂合基因型杂合 （6）将植物分别）将植物分别自交自交，子代性状表现一致，子代性状表现一致的是自然加倍植株，子代性状分离的是的是自然加倍植株，子代性状分离的是花药花药壁壁植株。植株。思考：自交、测交哪种方法好？思考：自交、测交哪种方法好？练习练习4：两个亲本的基因型分别为：两个亲本的基因型分别为aabb和和aabb，这两对基因按自由组合定律遗传这两对基因按自由组合定律遗传,要培育出基因型要培育出基因型为为aabb的新品种，的新品种，最简捷最简捷的方法是（的方法是（ ） a、单倍体育种、单倍体育

9、种 b、杂交育种、杂交育种 c、人工、人工诱变育种诱变育种 d、细胞工程育种、细胞工程育种b二倍体幼苗经秋水仙素二倍体幼苗经秋水仙素处理成为四倍体母本，处理成为四倍体母本，现蕾后去雄现蕾后去雄，接受二倍，接受二倍体父本的花粉，而后结体父本的花粉，而后结出四倍体有子西瓜出四倍体有子西瓜将将其中的种子播种长成的其中的种子播种长成的植株作三倍体母本，植株作三倍体母本，现现蕾后去雄蕾后去雄，接受二倍体，接受二倍体父本的花粉，而后结出父本的花粉，而后结出的西瓜为三倍体无子西的西瓜为三倍体无子西瓜瓜多倍体育种多倍体育种多倍体育种中相关技多倍体育种中相关技术有杂交育种技术术有杂交育种技术评价多倍体育种的优势

10、与特点：评价多倍体育种的优势与特点：器官大型，营养成分丰富，发育延迟，结实率低器官大型，营养成分丰富，发育延迟，结实率低练习：练习：61）步骤：）步骤： 、二倍体植株（、二倍体植株（rryymm）自交得种子）自交得种子 、从自交后代中选择白色单果型、从自交后代中选择白色单果型（rryymm)的二倍体植株，并收获其种子（甲）的二倍体植株，并收获其种子（甲）; 、播种种子甲，长出的植株秋水仙素处、播种种子甲，长出的植株秋水仙素处理得四倍体并收获种子（乙）理得四倍体并收获种子（乙）; 、播种甲乙两种种子，杂交，得到白色、播种甲乙两种种子，杂交，得到白色块根、单果型三倍体种子。（块根、单果型三倍体种子

11、。（3分）分）（若用遗传图解答题，合理也给分）（若用遗传图解答题，合理也给分） （2）不一定（）不一定（1分）分） 因为表现型为红色块根、复果型的植因为表现型为红色块根、复果型的植株有多种基因型，其中只有株有多种基因型，其中只有rryymm或或rryymm的植株自交后代才能出现基因的植株自交后代才能出现基因型为型为rryymm的二倍体植株。（的二倍体植株。（4分）分） （其它合理答案也给分（其它合理答案也给分 西瓜新品种培育流程示意图：品种甲是普通西瓜西瓜新品种培育流程示意图：品种甲是普通西瓜单单倍倍体体f1品品种种甲甲四四倍倍体体品品种种乙乙固氮基因固氮基因新新品品种种a无无子子西西瓜瓜c无

12、子西瓜无子西瓜d（2n=22）三三倍倍体体新品种新品种b基因操作的基本步骤基因操作的基本步骤1 1、获取目的基因、获取目的基因2 2、形成重组、形成重组dnadna分子分子3 3、将重组、将重组dnadna分子导入受体分子导入受体 细胞细胞5 5、目的基因表达、目的基因表达4 4、筛选含有目的基因的、筛选含有目的基因的 受体细胞受体细胞基因工程育种基因工程育种练习练习8 转基因植物抗虫棉的培育是典型的基转基因植物抗虫棉的培育是典型的基因工程育种，这是现代育种技术和传统育种因工程育种，这是现代育种技术和传统育种技术结合的典范。技术结合的典范。8、（、（1）限制酶和）限制酶和dna连接酶连接酶（2

13、）具有）具有标记基因标记基因；能在宿主细胞中复制并稳；能在宿主细胞中复制并稳定保存定保存（3）卡那霉素）卡那霉素（4）放射性同位素（或荧光分子）标记的抗虫放射性同位素（或荧光分子）标记的抗虫基因基因（5）非转基因植株非转基因植株3：11009 a a植物组织培养植物组织培养 脱分化脱分化 再分化再分化耐盐基因（目的基因）耐盐基因（目的基因） 一定浓度的盐水一定浓度的盐水浇灌（移植到盐碱地中浇灌（移植到盐碱地中 下列关于基因工程的叙述，正确的是：（下列关于基因工程的叙述，正确的是：（ ）a 基因工程经常以抗菌素抗性基因为目的基基因工程经常以抗菌素抗性基因为目的基因因b为育成抗除草剂的作物新品种，

14、导入抗除为育成抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体细胞草剂基因时只能以受精卵为受体细胞c通过基因工程的方法，能使马铃薯块茎含通过基因工程的方法，能使马铃薯块茎含有人奶蛋白有人奶蛋白,虽然转基因马铃薯与普通马铃虽然转基因马铃薯与普通马铃薯之间可以相互授粉并产生可育的种子，但薯之间可以相互授粉并产生可育的种子，但两者已属于不同的物种了两者已属于不同的物种了d质粒的黏性末端与目的基因质粒的黏性末端与目的基因dna的黏性末的黏性末端可通过碱基互补配对而粘合端可通过碱基互补配对而粘合练习练习10、（、（1）细胞核）细胞核 去核去核 重组胚胎重组胚胎 子子宫宫（2）不足，）不足，促性

15、腺促性腺（3）动物体细胞核）动物体细胞核 a 两两 雌雌 不同不同 生殖生殖杂交（有性生殖）杂交（有性生殖）全能性全能性 19 没有同源染色体配对的现象没有同源染色体配对的现象 染色体变异染色体变异动物细胞克隆技术动物细胞克隆技术11、植物体细胞杂交育种技术、植物体细胞杂交育种技术过程过程离体的植物器官、组织或细胞离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织愈伤组织根、芽根、芽植物体植物体外植体外植体脱分化脱分化植物激素：植物激素：细胞分裂素、生长素细胞分裂素、生长素再分化再分化植物组织培养植物组织培养条件植物组织培养条件： 含有全部营养成分的含有全部营养成分的培养基、一定的温度、空培养基、一定的温度、

16、空气、无菌环境、适合的气、无菌环境、适合的phph、适时光照等。适时光照等。思考：根思考：根分化的条分化的条件是芽分件是芽分化的条件化的条件是是 生长素的含量大生长素的含量大于细胞分裂素，于细胞分裂素，细胞分裂素的含细胞分裂素的含量大于生长素量大于生长素（1）脱分化）脱分化 再分化再分化 （生芽过程（生芽过程） 胚状体胚状体 分化（或发育）（分化（或发育）（再分化）再分化）生根（每空生根（每空1分，共分，共5分）分）（2）激素）激素 单倍体单倍体 细胞的全能性（每空细胞的全能性（每空2分，分，共共6分）分）（3）染色体加倍（其他合理答案也给分）染色体加倍（其他合理答案也给分） 无无性生殖性生殖 乙（或经过染色体加倍）乙（或经过染色体加倍） 一一 多（每空多（每空1分，共分，共5分）分） 缩短育种周期（缩短育种周期（2分）分）胚状体：胚状体：在体外，由体细胞产生的类似胚胎在体外，由体细胞产生的类似胚胎的结构。某些植物以特定部位为外植体，通的结构。某些植物以特定部位为外植体，通过组织培养，在特定条件下可能产生胚状体。过组织培养，在特定条件下可能产生胚状体。其发育过程与合子胚类似，其发育过程与合子