必修2课题19从杂交育种到基因工程育种学案设计

1、必修2课题19:从杂交育种到基因工程育种考纲:取新勺纲细解考点核心素养1. 生物变异在育种上的应用口2. 转基因食品的平安I 1. 掌握育种原理、过程 和方法2. 考查育种万条的选择 与设计3. 考查基因工程的原理 及应用1. 科学思维比拟与综合：育种方法的比拟；批判性思维：理性看待转基因技术2. 生命观念一一结构与功能观：通过育种技术改善作物品质,提升产量等3. 科学探究一一实验设计与方案实施：育种方案的选择与设计课标导航理解生物变异在育种中的应用 局考定位生物的变异广泛用丁育种实践中,结合实际考查,常考查多种育种方式的原理、目的及优缺点, 自我设计育种方案.【预籁U题型】 选择、分析、设计

2、1. 简述不同的育种技术及原理、方法及其应用.2. 选修III阐述你对转基因食品平安性的不同看法.【提醒】查看该局部的错题,进行知识、技能改正.【回扣教材】1. 教材98页倒数第3自然段一一选择育种的缺点.2. 教材100页第二自然段黑体字内容和教材100页最后自然段微生物诱变育种知识.3. 教材102103页图6- 3、图6- 4、图6-5,更好地理解基因工程的三种工具.4. 教材101页练习一中2杂交优势；教材106页练习一中2和二中1;教材108页自我检测一中判断题.一、比拟六种育种方法名称原理方法优点缺点应用其他杂交育种最简便、最常规基因重组杂交7自交7筛选出符合要 求的表型,通过自交

3、至不再 发生性状别离为止.使分散在同一物 种不同品种间的 多个优良性状集 中于同一个体上, 即“集优.1育种时间长；局限于同种 或亲缘关系较近 的个体用纯种高秆抗病与矮 秆不抗病小麦培育矮 秆抗病小麦能杂交的动物和植 物常规育种方法诱变育种基因突变1物理：紫外线、射线、激 光等；2化学：秋水仙素、 硫酸二乙酯等.提升变异频率；加 快育种进程；大幅 度改进性状.有利变异少,工 作量大,需大量 的供试材料.高产青霉素菌株所有生物单倍体育种染色体变异二倍体化药离体培养单倍,秋水仙素处理 .人体纯合体大大缩短育种年 限；子代均为纯合 体.技术复杂用纯种高秆抗病与矮 秆不抗病小麦快速培 育矮秆抗病小麦植

4、物不是常规育种方法,技术复杂,成功率 低多倍体 育种染色体变异用一定浓度秋水仙素处理萌发的种子或幼苗植株茎秆粗壮,果 实、种子都比拟 大,营养物质含量 提升.技术复杂；发育 延迟,结实率低, 一般只适合于植 物三倍体无籽西瓜、八倍体小黑麦植物基因工程 育种异源DNA重组提取目的基因r与运载体结 合r导入受体细胞r目的基 因的检测与表达7筛选出符 合要求的新品种目的性强；育种周 期短；克服远缘杂 交不亲和的障碍技术复杂；生态平安问题多转基因抗虫棉所有生物细胞植物组织培养植物细胞全能性外植体7脱分化7愈伤组织会7再分化7胚状体7植物体取材少,培养 周期短等.技术复杂制造人工种子工程育种植物细胞杂交

5、细胞膜的流动性、植细胞的全能性去细胞壁7诱 导融合7组织 培养获得植株克服远缘杂交不亲和的障 碍；大大扩展了用于亲本杂 交组合的范围技术复杂可育性,如“白菜-甘 蓝的培育动物体细胞克隆细胞核的全 能性；细胞增 殖核移植、胚胎移 植克服远缘杂交不亲和的障 碍；可用于繁育优良动物、 濒危动物.技术复杂克隆羊“多莉动物细胞融合细胞增殖细胞融合、细胞培养克服远缘杂交不亲和的障 碍.技术复杂单克隆抗体的制备(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) 杂交育种选育的时间是 F2,原因是从F2开始发生性状别离；选育后是否连

6、续自交取决于所选优良性状是显性还 是隐性.(3) 杂交育种与杂种优势不同： 杂交育种是在杂交后代众多类型中选择符合育种目标的个体进一步培育,直至获得稳定遗传的具有优良性状的新品种； 杂种优势主要是利用杂种Fi的优良性状,并不要求遗传上的稳定.(4) 杂交种与多倍体的比拟：二者都可产生很多优良性状如茎秆粗壮、抗倒伏、产量提升、品质改进,但多倍体生 长周期长,晚熟；而杂交种可早熟,故成熟期早晚可判定是多倍体还是杂交种.(5) 诱变育种尽管能提升突变率,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拟,二者都增多

7、.(6) 根据不同育种需求选择不同的育种方法a. 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.b. 要求快速育种,那么运用单倍体育种.c. 要求大幅度改进某一品种,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.d. 要求提升品种产量,提升营养物质含量,可运用多倍体育种.e. 杂文育种是最简捷的方法,而单倍体育种是最快获得纯合子的方法,可缩短育种年限.f. 让染色体加倍可以用秋水仙素等进行处理,也可采用细胞融合的方法,且此方法能在两个不同物种之间进行.g. 原核生物不能进行减数分裂,所以不能运用杂交的方法进行育种,一般采用的方法是诱变育种或细

8、胞工程育种 或基因工程育种,通常为诱变育种.h. 假设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.i. 有些植物如小麦、水稻等,杂交实验较难操作,其最简便的方法是自交.j. 假设要提升营养物质含量,可用多倍体育种方法.k. 假设要培育原先没有的性状,可用诱变育种或基因工程育种,其中基因工程育种的目的性强.l. 假设培育植物为营养繁殖,如土豆、地瓜等,那么只要出现所需性状即可,不需要培育出纯种.m. 如果要克服远缘杂交不亲和障碍,那么可以选择基因工程育种和植物体细胞杂交技术.n. 实验材料假设为动物,那么杂交育种中一般不通过逐代自交,而是通过测交实验直接判断基因型.培育无子果实可选择

9、多倍体育种,其原理是三倍体植株减数分裂时联会紊乱,因而不能结子.【深挖教材】杂交育种实践过程中一定需要经过连续自交吗？说明理由.提示：不一定需要连续自交.假设选育显性优良纯种,需要连续自交筛选直至性状不再发生别离；假设选育隐性优良纯种,那么只要在F2出现该性状个体即可.【深挖教材】研究发现低剂量的紫外线能诱发大肠杆菌基因突变,而高剂量的紫外线会导致菌体死亡,可能的原因是什么？因此紫外线诱发过程中要限制剂量,尝试写出限制剂量的三种方法.提示:高剂量的紫外线对细胞内的 DNA损伤太大,导致细胞不能正常进行生命活动.紫外灯的功率、照射距离和照射时间.【深度思考】上述图解中,假设利用ArD培育显性纯合

10、子品种,理论上最短育种年限为多少 ？写出主要的育种程序.提示：四年.第一年杂交第二年自交r第三年自交、人工选择第四年分别种植、自交、选育所需后代.、几种育种图解一性2揭一1,一亲职杂交第二十F,-Vv r vrv1 s>种植Fl代,目交,嚣三代F;谜携在交,:A. E A bb. saB r sahb ' - n_i'.h,wmwww期望下弋茨纳蟾合市,伸咱FJ弋,逸惫任、抗病【锂?注.A己 A tot, aa.B ,划i表示3归琪的九部墓医型布四和1米现虱1苗二代艇4?破？、女隰烦I种供透黄打茄0谶=苗三代用切萃繁建'X笔*f木花M甫年nrF.ttfUD11 4

11、 DT、 /DdTi*ddh.1de* 、irrnidTdi二 44*4 此药高/靖,Li EttnrHi4<,+*世木他术彤声IXJTTMMedkTJTddu禺H底例粘Ik IT不杭顿整戒的WM ' It例靛二倍体早兀新剧二俄姓州旧妁帛财的童独匿I1 | x皓诘槽株 rs三借住韩于I第一年,I丘输.刁忠/峭尽一点-小弟片"二悟惨枚嫌.孺体情捉| 了烤为"王啊芯虹伊W L1. 杂交育种要点：获得纯合体,植物可以连续自交；动物那么需测交.2. 单倍体育种要点：(1) 当F1长到花蕾期时,就可以对其进行花药离体培养.(2) 在单倍体育种过程中也形成了愈伤组织.(3

12、) 花药离体培养就是一种植物组织培养,但是它是特例,由于它是有性生殖.3. 多倍体育种要点(培育无籽西瓜)：(1) 第一年杂交时对四倍体母本的处理是：人工去雄.在二倍体植株上也结西瓜(二倍体).(2) 三倍体西瓜之所以无子,原因是减数分裂时联会紊乱,一般无法产生正常的配子.偶尔无籽西瓜中结出种子 属于正常现象,种子是三倍体或二倍体.(3) 第二年用二倍体给三倍体授粉的原因是刺激其子房发育成果实,结出无籽西瓜.替代方法是在三倍体雌蕊柱 头上涂抹一定浓度的生长素类似物溶液.(4) 秋水仙素的作用：抑制细胞有丝分裂过程中纺锤体的形成,使细胞中染色体数目加倍.生长素的作用：促进三倍体的子房发育成果实.

13、(5) 三倍体无籽西瓜是可遗传变异,是染色体变异；二倍体无籽果实是不可遗传变异,由于无子是由外部条件控 制造成的,遗传物质没有改变.证实是否为可遗传变异的方法是：用植物组织培养技术获得其子代,让子代在自然条件下生长发育,看其结有 子还是无子果实.(6) 无籽西瓜进行扩大栽培的方法是植物组织培养.4. 基因工程育种要点：(1) 基因工程育种打破了物种间的界限,克服了生殖隔离,最终培育出来的转基因生物是一个新品种,不是新物 种,由于转基因生物和非转基因生物没有产生生殖隔离,杂交仍能产生可育后代.(2) 以转基因抗虫棉为例 抗虫基因导入后也是核基因,其遗传遵循孟德尔遗传定律. 抗虫基因在棉花细胞里也

14、有可能发生基因突变./ 抗虫基因插入的情况有：可能插入1个、2个或多个基因./I I1a.插入1个基因III|产生配子：2种 含：不含=1:1 能否稳定遗传：不能 自交别离比=3:1 测交：与非转基因棉花杂交,别离比：抗：不抗 =1:1 自交子代中能稳定遗传的抗虫棉占1/4 鉴定一株抗虫棉能稳定遗传的方法：自交b.插入2个基因产生配子自交别离比5.细胞工程育种要点:含：不含=1:13:1都含1:015:1植物体细胞杂交(以白菜一甘蓝杂种植株为例) 它是四倍体,可育. 它是一个新物种,由于它与原有物种杂交,不能产生可育后代. 它同时具备白菜、甘蓝两种植株的优良性状.动物：鲤鱼核移植细菌和真菌也可

15、以利用细胞融合技术培育新品种.生物的变异不是定向的：基因突变是随机的；有性生殖细胞产生过程中,非同源染色体的自由组合是随机的；受 精过程中,精子与卵细胞的结合是随机的.航天育种选育出来的产品不会像转基因食品一样对人体存在平安问题；太空种子的变异基因是种子本身基因的变 异产物,并没有倒入其他基因.从分子水平分析,进行基因工程的主要理论依据是：不同生物的DNA结构根本形式相同.【深挖教材】基因工程中使用的DNA连接酶可否用 DNA聚合酶代替？说明理由.,该过程不提示：不可以.由于酶具有专一性,DNA连接酶是把两个具有相同末端的DNA段通过磷酸二酯键连接起来需模板.DN成合酶是把单个的脱氧核昔酸通过

16、磷酸二酯键连接到核昔酸链上,且该过程需要模板.【深度思考】DNA段之(1)假设图中将质粒载体和含目的基因的DN所段只用Pst I酶切,酶切产物再参加 DNA连接酶,其中由两个间连接形成的产物有几种 ？分别是什么？ 假设将上面题目中的 Pst I酶改用Pst I和EcoRI酶切,结果又会怎样？提示:(1)3种.质粒载体一质粒载体连接物；目的基因一目的基因连接物；质粒载体一目的基因连接物.(2)1种.质粒载体一目的基因连接物.记忆技巧育种方法巧记-集优产肺高杂交育*T回型迎细胞工程成基因工程育抻一无申生有一诱变育种一各性状“增强*多倍体育种“外源基因表达一基因工程育种最“筒便一杂交育种 最快获纯时

17、一单倍体育种 最具预见性一基因工程育种 最宿目一诱变育种1.育种方式及原理解读(1)单倍体育种与杂交育种的关系AABB x aabb成散分餐A>Db ABAb花筠18体埼* |AAbb aB秋水量素姓jiAABB选择所 iBB寄类型A_B_、A_bb、aaB_、aabb途取矣员.连城臼女所高类皇 直接选择(2)多倍体育种的原理分析|已完成染色体夏耕别进入分裂两外养虾>#亲仟 toaswnrtt|抑霍了舫锋体的形成府侵分餐业色体加借的丽染色体加宿的孤顽正寿分染色体加*的合子I-匹竺业3. 不同需求的育种方法的选择与分析(1) 育神的目的:育种的根本目的是培育fl有优良性状(抗 逆性好

18、、生活力强、产址高、品质优R)的新品种,以便更好地为 人类效劳 从基因组成上看.H标品伸可能是纯合于,可预防后 代发生性状别离.便于制种和推广；也有可能是杂合子.即利用 杂种优势的原理.如杂交水新的培育、玉米的制种等.(2) 不同需求的育种方法假设嗖培育隐性性状个体测口J用自交或杂交,只要出现该 性状即可O僧南典植物如小麦、水韬等,朵交实验较虚操作,那么最简便 的方法是自交 假设要快速欢得纯种,那么用单倍体育神方法. 者实验植物为首养繁殖类如七豆、地正等,那么只要出现所 需性状叩可.不需要培育出纯神. 假设要获得原先没有的性状那么可用诱变育神. 假设要捉高产M,提升苜养物质含缺可用多倍体育神. 假设要染色体加倍,可以用秋水仙素等处理,也以采取细 胞融合且骚胞融合可在两个不同物伸之间进行. 假设要培育原核生物.由于共不旋进行随数分裂所以不能运 用柴交的方法进仃育机如细演的角种般采用诱