高中生物 第6章 第1节 杂交育种与诱变育种教案 新人教版必修2

第1节

杂交育种与诱变育种

学习目标核心素养

1．简述杂交育种的概念、原理和过程。(重、难点)

2.举例说明杂交育种方法的优点和不足。

3.举例说出诱变育种在生产中的应用。(重点)

4.讨论遗传和变异规律在生产实践中的应用。1．通过列表格的方法比较常见的四种育种方法。

2.探讨遗传和变异规律在生产实践中的应用。

3.设计育种程序分析实验结果。

一、杂交育种

1．概念：将两个或多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。

2．原理：基因重组。

3．过程(以高产抗病小麦品种的选育为例)

4．特点

(1)优点?

????可集中优良性状

操作简单

(2)缺点?

???

?育种周期长，育种筛选过程复杂不能产生新基因和新性状

5.

二、诱变育种 1．原理：基因突变。

2．概念：利用物理因素或化学因素来处理生物，使生物发生基因突变，从而获得优良变异类型的育种方法。

3．过程：选择生物→人工诱变→选择→培育。 4．特点

(1)优点?

????提高突变率，加速育种进程

大幅度改良某些性状

(2)缺点????

?有利变异少，需大量处理实验材料诱变的方向和性质不能控制，具有盲目性

5．应用?

????农作物：培育“黑农五号”大豆品种

微生物：青霉菌的选育

判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)

1．杂交育种能够产生新的基因。( ) 2．杂交育种会产生新性状，进而获得新品种。( ) 3．诱变育种可提高突变率以供育种选择。()

4．太空育种能按人的意愿定向产生优良性状。( ) 5．青霉素高产菌株是通过杂交育种获得的。( ) 提示：1．×杂交育种的原理是基因重组，不能产生新的基因，诱变育种才能产生新的基因。

2．×杂交育种不能产生新的基因，因而不会产生新性状。

3．√

4．×太空育种属于诱变育种，原理为基因突变，具有不定向性的特点。

5．×青霉素高产菌株是通过诱变育种获得的。

1．杂交育种与杂种优势的含义相同吗？

提示：不相同，杂交育种是在杂交后代中选留符合要求的个体进一步培育，直至获得稳定优良性状的新品种；杂种优势主要利用杂种F 1的优良性状，并不要求遗传上的稳定。

2．杂交育种是否一定要从F 2开始筛选？是否一定要连续多代自交？举例说明。 提示：均不一定，如培育杂合子品种，可选亲本杂交得到的F 1即可。 [归纳总结] 1．几种常见的杂交育种类型(以两对相对性状为例)

(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。其特点是具有杂种优势，即品种高产、抗性强，但种子只能种一年。培育基本步骤如下：

选取符合要求的纯种双亲(P)杂交(♀×♂)―→F 1(所需品种)。

(2)培育隐性纯合子品种：选取双亲――→×子一代――→?

子二代―→选出符合要求的类型就可以推广。

(3)培育显性纯合子(或一显一隐纯合子)品种：

①植物：选取双亲P 杂交(♀×♂)→F 1――→?F 2→选出表现型符合要求的个体――→?F 3――→?……――→?选出稳定遗传的个体推广种植。

②动物：选择具有不同优良性状的亲本杂交，获得F 1→F 1雌雄个体交配→获得F 2→鉴别、选择需要的类型与隐性类型测交，选择后代不发生性状分离的F 2个体。

③实例：现有基因型为BBEE 和bbee 的两种植物或动物，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：

2．杂交育种与单倍体育种的区别和联系

1．家兔的黑色对白色为显性，短毛对长毛为显性。这两对基因分别位于一对同源染色体上。下列关于利用黑色短毛纯种兔和白色长毛纯种兔培育出黑色长毛纯种兔的做法，错误的是( )

A．黑色短毛纯种兔×白色长毛纯种兔，得F1

B．选取健壮的F1个体自交，得F2

C．从F2中选取健壮的黑色长毛兔与白色长毛兔测交

D．根据测交结果，选取F2中稳定遗传的黑色长毛雌、雄兔

B[假设控制毛色垂直毛短的基因分别为A、a、B、b根据题意分析可以知道，黑色短毛纯种兔和白色长毛纯种兔的基因型分别是AABB、aabb，利用它们杂交，得F1，F1基因型为AaBb。家兔属于雌雄异体生物，不能进行自交，可以选用F1个体杂交，得F2。从F2中选取健壮的黑色长毛兔(A_bb)与白色长毛兔(aabb)测交，再根据测交结果，选取F2中稳定遗传的黑色长毛雌、雄兔(AAbb)。]

2．小麦品种是纯合子，生产上用种子繁殖，现要选育矮秆(aa)、抗病(BB)的小麦新品种；马铃薯品种是杂合子(有一对基因杂合即可称为杂合子)，生产上用块茎繁殖，现要选育黄肉(Yy)、抗病(Rr)的马铃薯新品种。请分别设计小麦品种间杂交育种程序以及马铃薯品种间杂交育种程序。要求用示意图表示并简要说明(写出包括亲本在内的前三代即可)。

[解析]在设计杂交育种程序时，要特别注意题目的已知条件：(1)小麦品种是纯合子，马铃薯品种是杂合子；(2)小麦在生产上用种子繁殖，马铃薯在生产上用块茎繁殖；(3)品种间杂交育种程序要求用遗传图解表示并加以简要说明。解题的规范性比较重要。

[答案] 杂交育种过程示意图如图所示。

诱变育种及几种育种方法比较

1．诱变育种是否一定能获得理想品种？为什么？

提示：不一定，因为突变具有不定向性。

2．太空诱变育种是利用太空中的什么条件？

提示：微重力、高辐射。

[归纳总结]

1．显性突变和隐性突变在育种中的应用

(1)显性突变在育种中的应用

2．几种常见生物育种方式的不同点

方法原理常用方法优点缺点代表实例

杂交育种基因

重组

杂交

操作简单，

目的性强

育种年限长

矮秆抗

病小麦

诱变育种基因

突变

辐射诱变、

激光诱变等

提高突变

率，加速

育种进程

有利变异少，

需大量处理

实验材料

青霉素

高产菌株

多倍

体育种染色体变异

秋水仙素处

理萌发的种

子或幼苗

操作简单，且

能在较短的

时间内获得

所需品种

所得品种发

育迟缓，结实

率低；在动物

中无法开展

无子西瓜、八

倍体小黑麦

单倍

体育种染色体变异

花药离体培

养后，再用秋

水仙素处理

明显缩短

育种年限

技术复杂，需

要与杂交育

种配合

“京花1号”

小麦

1．下列关于诱变育种的说法中，不正确的是( )

A．能够在较短的时间内获得更多的优良变异类型

B．一次诱变处理供实验的生物定能获得所需的变异类型

C．青霉素产量很高的菌株的选育依据的原理是基因突变

D．诱变育种过程能创造新的基因而杂交育种过程则不能

B[诱变育种依据的原理是基因突变，能创造新的基因，因此能够在较短的时间内获得更多的优良变异类型，但是基因突变具有不定向性，一次诱变处理供实验的生物不一定能获得所需的变异类型。]

2．如图表示用某种农作物品种①和②两个品系培育出品种⑥的可能方法，请据图回答：

(1)指出下列各种交配方法：由品种①和②培育出品种③的过程Ⅰ是________，由品种③培育出品种⑥的过程Ⅴ是________。这种育种方法叫________。

(2)品种④是一种________植株，由品种③经过过程Ⅲ培育出品种④常用的方法是

________。

(3)品种④形成品种⑥的过程Ⅵ中常用________处理，这种育种方法叫________，优点是________________________。

(4)由品种①直接形成品种⑤的过程需经________，由品种⑤产生品种⑥最简便的方法是________。

(5)你认为成功率最高且工作量最小的培育品种⑥的途径是__________________(用图中标号及“→”表示)。

[解析]由品种①和②培育出品种③的过程Ⅰ是把位于不同个体的优良性状集中在一个个体上，一般是通过杂交实现的；由品种③培育出品种⑥的过程Ⅴ是一个纯化过程，利用自交，然后选出纯化的隐性基因。品种④的基因只有品种③的一半，属于单倍体植株，利用秋水仙素处理使其染色体加倍得到可育品种⑥，单倍体育种的优点是明显缩短育种年限。由品种①直接形成品种⑤，产生了一种新基因，只能是基因突变；由品种⑤产生品种⑥，要得到纯合的隐性基因，最简便的方法就是自交。

[答案] (1)杂交自交杂交育种(2)单倍体花药离体培养(3)秋水仙素单倍体育种明显缩短育种年限(4)基因突变(或人工诱变) 自交(5)Ⅰ→Ⅲ→Ⅵ

[课堂小结]

1．用杂合子(DdEe)种子获得纯合子(ddee)，最简捷的方法是( )

A．种植→F1→选双隐性者→纯合子

B．种植→秋水仙素处理→纯合子

C．种植→花药离体培养→单倍体幼苗→秋水仙素处理→纯合子

D．种植→秋水仙素处理→花药离体培养→纯合子

A[杂合子(DdEe)种子中含有d、e基因，自交后一旦出现隐性性状便能稳定遗传，方法简捷。]

2．下列关于杂交育种与诱变育种的叙述，正确的是( )

A．诱变育种是通过改变原有基因结构而导致新品种出现的方法

B．基因重组是杂交育种的原理，基因重组发生在受精作用过程中

C．诱变育种一定能较快选育出新的优良品种

D．通过杂交育种方式培育新品种，纯合子从F1就可以进行选择

A[诱变育种的原理是基因突变，通过物理、化学等方法使基因结构发生改变，从而使基因控制的相应性状发生改变，A项正确；基因重组一般发生在减数第一次分裂的四分体时期和后期，B项错误；由于基因突变的不定向性，通过诱变育种的方法培育新品种，需要处理大量材料，才能从中选育出优良品种，C项错误；杂交育种选育品种时，F1一般是杂合子，自交后代的性状会发生分离，D项错误。]

3．诱变育种与杂交育种的不同之处表现为( )

①能大幅度改变某些性状②能形成新基因

③能形成新基因型④一般对个体生存有利

A．①②B．①③

C．②③D．②④

A[诱变育种的原理是基因突变，它可产生新的基因，能大幅度改变生物的某些性状，

但基因突变是多害少利的；杂交育种的原理是基因重组，它不能产生新的基因，但会产生新的基因型。]

4．如图所示，将二倍体植株①和②杂交得到③，再将③作进一步处理。对此分析错误的是 ( )

A．由⑤得到⑥的育种原理是基因重组

B．图中秋水仙素的作用是使染色体数目加倍

C．若③的基因型是AaBbdd，则⑨的基因型可能是aBd

D．③→④的过程中，所产生的变异都有利于生产

D[⑤→⑥过程表示的是杂交育种的自交阶段，遵循的原理为基因重组；秋水仙素的作用是抑制纺锤体的形成，进而使染色体数目加倍；由③→⑨是花药离体培养，所得到的幼苗是单倍体，基因型可以为aBd、abd、ABd、Abd等四种基因型；③→④多次射线处理萌发的种子应为诱变育种，由于突变是不定向的，所以产生的性状有可能是有利的，也有可能是有害的。]

5．利用遗传变异的原理培育作物新品种，在现代农业生产上得到广泛应用。请回答下面的问题：

(1)水稻的大穗(A)对小穗(a)为显性。基因型为Aa的水稻自交，子一代中，基因型为________的个体表现出小穗，应淘汰；基因型为________的个体表现出大穗，需进一步自交和选育。

(2)水稻的晚熟(B)对早熟(b)为显性，现利用现有纯合子水稻品种，通过杂交育种方法培育纯合大穗早熟水稻新品种。

①培育纯合大穗早熟水稻新品种，选择的亲本基因型分别是______和______。两亲本杂交的目的是______________________。

②将F1所结种子种下去，长出的水稻中表现为大穗早熟的概率是________，在这些大穗早熟植株中约有__________是符合育种要求的。

[解析](1)根据分离定律，Aa自交，子一代会出现性状分离，分离比为3∶1，有1/4aa 小穗要淘汰掉；大穗的基因型有两种，分别为AA、Aa，需要进一步进行连续自交，然后逐代淘汰小穗aa，慢慢就能获得纯化的大穗品系。

(2)水稻的晚熟(B)和早熟(b)与大穗(A)和小穗(a)两对相对性状独立遗传，属于自由组合定律在育种上的应用。①育种目标是获得大穗早熟的品系AAbb，纯合亲本的选择是AABB和aabb，杂交得F1(AaBb)，这样A、b基因就集中到子一代个体上。②F1所结种子为F1自交所得F2，F2中分离比为9∶3∶3∶1，其中1/16AAbb、2/16Aabb属于重新组合的大穗早熟植株，因此大穗早熟植株中有1/3AAbb是符合育种要求的纯合品系。

[答案] (1)aa AA或Aa

(2)①AABB aabb 将基因A和b集中到同一个体上

②3/16 1/3

教材课后习题(教师用书独具)

一、基础题

1．B 2.B

3．基因突变X射线紫外线激光

二、拓展题

提示：可采用杂交育种的方法，遗传图解可参考教材P99图6－1。优点是育种的目的性较强，能够淘汰不良性状，获得具有优良性状的品种。缺点是育种周期长、过程烦琐。