高中生物 第四章 第二節(jié) 生物變異在生產(chǎn)上的應(yīng)用 第一課時(shí)學(xué)案 浙科版必修2

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1、第1課時(shí)　雜交育種、轉(zhuǎn)基因技術(shù)和誘變育種 學(xué)習(xí)目標(biāo) 重點(diǎn)難點(diǎn) 1.能記住并會(huì)分析雜交育種的原理和優(yōu)點(diǎn)。 2.能舉例說(shuō)出轉(zhuǎn)基因技術(shù)。 3.能說(shuō)出誘變育種的特點(diǎn)、機(jī)理和意義。 重點(diǎn)：雜交育種的程序。 難點(diǎn)：雜交育種的過(guò)程和純種的選育。 一、雜交育種 1．概念 有目的地將兩個(gè)或多個(gè)品種的優(yōu)良性狀組合在一起，培育出更優(yōu)良的新品種的方法。 2．原理 利用基因重組原理。 3．育種程序 通過(guò)雜交、選擇、純合化等手段培育出新品種。 4．優(yōu)點(diǎn) 操作簡(jiǎn)便，能使不同個(gè)體上的優(yōu)良性狀集中到一個(gè)個(gè)體上。 5．缺點(diǎn)：育種年限長(zhǎng)，需連續(xù)自交，不斷選擇淘汰，才能選育出需要的類型。

2、 預(yù)習(xí)交流 雜交水稻之父袁隆平，培育雜交水稻的基本方法是將不同品種的水稻進(jìn)行雜交，從中選育出優(yōu)良的水稻品種，其利用的遺傳學(xué)原理是什么？ 答案：基因重組。 二、轉(zhuǎn)基因技術(shù) 1．概念 利用分子生物學(xué)和基因工程的手段，將某種生物的基因轉(zhuǎn)移到其他生物物種中，使其出現(xiàn)原物種不具有的新性狀的技術(shù)。 2．原理 利用基因重組原理。 3．過(guò)程 （1）獲得人類需要的目的基因。 （2）將其導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)，使其整合到受體的染色體上。 （3）讓其在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，且性狀還能穩(wěn)定地遺傳給后代，人工選擇出具有所需新性狀的個(gè)體。 4．特點(diǎn) （1）增加生物變異的范圍，實(shí)現(xiàn)種間遺傳物質(zhì)交換。 （2）

3、針對(duì)性更強(qiáng)、效率更高、經(jīng)濟(jì)效益更明顯。 （3）技術(shù)要求高。 5．潛在危險(xiǎn) 有可能破壞生態(tài)環(huán)境，有可能威脅人類健康。 預(yù)習(xí)交流 從理論上講，可不可以通過(guò)生物育種培育出能分泌人類乳汁的奶牛？ 答案：能。用轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)。 三、誘變育種 1．概念 利用物理、化學(xué)因素誘導(dǎo)生物發(fā)生變異，并從變異后代中選育新品種的過(guò)程。 2．原理 基因突變和染色體畸變。 3．誘變方法 （1）輻射誘變：各種射線如X射線、紫外線、γ射線等的照射能使生物的染色體發(fā)生斷裂而產(chǎn)生斷片，同時(shí)也增加DNA分子上的堿基發(fā)生變化的幾率導(dǎo)致基因突變。 （2）化學(xué)誘變：如亞硝酸、堿基類似物等化學(xué)藥劑能引起DNA

4、分子中堿基的缺失、替換等變化，導(dǎo)致基因突變和染色體變異。 4．優(yōu)點(diǎn) （1）可提高突變頻率，為育種創(chuàng)造出豐富的原材料。 （2）能在較短時(shí)間內(nèi)有效地改良生物品種的某些性狀。 （3）改良作物品質(zhì)。 5．不足 由于基因突變的不定向性，該方法具有一定的盲目性，需處理大量的實(shí)驗(yàn)材料。 6．應(yīng)用 用于農(nóng)作物、微生物和動(dòng)物育種，如青霉素高產(chǎn)菌株的選育。 預(yù)習(xí)交流 利用誘變育種一定能選育出我們想要的品種嗎？為什么？ 答案：誘變育種不一定能選育出我們想要的品種。因?yàn)榛蛲蛔兙哂胁欢ㄏ蛐浴? 一、雜交育種 1．雜交育種能不能產(chǎn)生新的性狀？ 答案：不能，只能將不同品種上的優(yōu)良性狀

5、集中到一個(gè)品種上。 2．雜交育種的過(guò)程怎么樣？ 答案：雜交育種的基本過(guò)程是： 第一步：選取雙親。 第二步：雜交，得到F1。 第三步：F1自交，得到F2。 第四步：從F2中選擇優(yōu)良品種，連續(xù)自交選擇。 3．為什么雜交育種的育種時(shí)間長(zhǎng)？ 答案：雜交后代會(huì)出現(xiàn)性狀分離，需要多次的選擇和自交直到不出現(xiàn)性狀分離為止。從雜交到選育出新品種需要3年，品種的純化還需2到3年，共需5年才能選育出一個(gè)新品種。 某植物品種是純合子，生產(chǎn)上用種子繁殖，從播種到收獲種子歷時(shí)一年。現(xiàn)要利用該植物矮稈（aa）不抗?。╞b）和高稈（AA）抗病（BB）品種，選育矮稈（aa）抗病（BB）的新品種，兩對(duì)基因獨(dú)

6、立遺傳。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)該植物品種間雜交育種程序。要求用遺傳圖解表示并加以簡(jiǎn)要說(shuō)明。 答案：雜交育種程序如下： P　　　　　　AABB×aabb 　　　　　　　　　↓ F1　　　　　　　 AaBb 　　　　　　　　　↓（自交） F2　　　aabb　　aaB_　　A_bb　　A_B_ 　　　　　　　　↓（選矮稈抗病植株自交） F3　　　　　　　aaB_　　　aabb 　　　　　　　　　↓（選矮稈抗病植株自交） F4　　　　　aaB_　　aabb 　　　　　　↓（連續(xù)選矮稈抗病植株自交） F5　　　　 aaBB 以Tt連續(xù)自交為例分析連續(xù)自交選擇可以提高品種純度。 雜合子

7、（Tt）占：，顯性、隱性純合子各占（1－），由此可知自交代數(shù)越多，雜合子占的比例越小，而純合子占的比例越大。 二、轉(zhuǎn)基因技術(shù) 1．轉(zhuǎn)基因技術(shù)為什么能實(shí)現(xiàn)種間遺傳物質(zhì)重組，擴(kuò)大育種范圍？ 答案：因?yàn)檗D(zhuǎn)基因技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)不同種之間的基因的定向轉(zhuǎn)移和拼接，實(shí)現(xiàn)雜交育種不可能進(jìn)行的種間基因交流，從而擴(kuò)大了育種范圍。 2．試用轉(zhuǎn)基因技術(shù)說(shuō)明抗凍西紅柿的培育過(guò)程。 答案：（1）從北極海魚中獲得抗凍基因。 （2）將抗凍基因?qū)胛骷t柿細(xì)胞內(nèi)，使其整合到西紅柿細(xì)胞的染色體上。 （3）讓抗凍基因在西紅柿細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，選擇出能抗凍的西紅柿。 能夠使植物體表達(dá)動(dòng)物蛋白的育種方法是（　　）。 A．

8、單倍體育種　　　　　　 B．雜交育種 C．基因工程育種 D．多倍體育種 答案：C 解析：基因工程育種是指將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞并使其表達(dá)的技術(shù)手段，能克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙，從而使動(dòng)物基因在植物細(xì)胞中表達(dá)（或植物基因在動(dòng)物細(xì)胞中表達(dá)）。 1．用轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育新品種的步驟 提取目的基因→重組載體→導(dǎo)入受體細(xì)胞→基因表達(dá)→篩選出符合要求的新品種。 2．雜交育種與轉(zhuǎn)基因技術(shù)的比較 雜交育種與轉(zhuǎn)基因技術(shù)的原理都是基因重組。 但雜交育種是同種生物間的基因交流，而轉(zhuǎn)基因技術(shù)一般是不同種生物間的基因交流。雜交育種進(jìn)程慢，而轉(zhuǎn)基因技術(shù)進(jìn)程快。雜交育種是細(xì)胞水平的基因交流，而轉(zhuǎn)基因

9、技術(shù)是分子水平的基因交流。 三、誘變育種 1．為什么誘變育種能大幅度改良某一品種？ 答案：因?yàn)檎T變育種的原理是基因突變，能產(chǎn)生新的基因，使之出現(xiàn)前所未有的性狀，從而能大幅度改良某一品種。 2．人工誘變的方法有哪些？ 答案：（1）輻射誘變：如用X射線、紫外線、γ射線等照射。（2）化學(xué)誘變：如用亞硝酸、堿基類似物等處理。 3．人工誘變?yōu)楹文芴岣呋蛲蛔兊念l率？ 答案：因?yàn)楦鞣N射線能使生物的染色體發(fā)生斷裂而產(chǎn)生斷片，同時(shí)也能導(dǎo)致基因突變；化學(xué)藥劑能導(dǎo)致基因突變和染色體變異。 4．如果用誘變育種培育新品種的植物，應(yīng)選擇什么材料？為什么？ 答案：應(yīng)選擇萌發(fā)的種子或幼苗。因?yàn)槊劝l(fā)的種

10、子或幼苗正在進(jìn)行有絲分裂，DNA復(fù)制時(shí)更容易發(fā)生基因突變。 太空育種是指利用太空綜合因素如強(qiáng)輻射、微重力等，誘導(dǎo)由宇宙飛船攜帶的種子發(fā)生變異，然后進(jìn)行培育的一種育種方法。下列說(shuō)法正確的是（　?。?。 A．太空育種產(chǎn)生的突變總是有益的 B．太空育種產(chǎn)生的性狀是定向的 C．太空育種培育的植物是地球上原本不存在的 D．太空育種與其他誘變方法在本質(zhì)上是一樣的 答案：D 解析：太空育種與誘變育種本質(zhì)上都是基因突變，符合基因突變的特點(diǎn)。 雜交育種和誘變育種的比較 項(xiàng)目 雜交育種 誘變育種 原理 基因重組 基因突變 方法 雜交→自交→篩選→自交 輻射誘變、化學(xué)藥劑誘變

11、 范圍 只應(yīng)用于進(jìn)行有性生殖的生物 不僅能應(yīng)用于有性生殖的生物，也可應(yīng)用于無(wú)性生殖的生物 優(yōu)點(diǎn) 使位于不同個(gè)體的優(yōu)良性狀集中于同一個(gè)體上 可以提高變異的頻率，大幅度改良某些性狀，加速育種進(jìn)程 局限性 育種年限較長(zhǎng) 有利變異個(gè)體不多，需大量處理供試材料 1．育種專家在稻田中發(fā)現(xiàn)一株十分罕見的“一稈雙穗”植株，經(jīng)鑒定該變異性狀是由基因突變引起的。下列敘述正確的是（　　）。 A．這種現(xiàn)象是由顯性基因突變成隱性基因引起的 B．該變異株自交可產(chǎn)生這種變異性狀的純合個(gè)體 C．觀察細(xì)胞有絲分裂中期染色體形態(tài)可判斷基因突變發(fā)生的位置 D．將該株水稻的花粉離體培養(yǎng)后即可獲得穩(wěn)定遺

12、傳的高產(chǎn)品系 答案：B 解析：本題以突變實(shí)例為載體考查基因突變的特點(diǎn)、鑒別應(yīng)用等。因不知該突變體的基因型，故不能判斷其變異為隱性突變還是顯性突變引起，A項(xiàng)錯(cuò)誤。若一稈雙穗為隱性突變，則該植株為隱性純合子，則自交后代全為一稈雙穗；若為顯性突變，則該個(gè)體為雜合子，其自交后代一稈雙穗純合子比例為1/4，B項(xiàng)正確。基因突變?yōu)榉肿铀阶儺?，在顯微鏡下觀察不到，C項(xiàng)錯(cuò)誤，花粉離體培養(yǎng)后形成的植株中無(wú)同源染色體，不可育，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 2．下圖為人WNK4基因部分堿基序列及其編碼蛋白質(zhì)的部分基酸序列示意圖。已知WNK4基因發(fā)生一種突變，導(dǎo)致1 169位賴氨酸變?yōu)楣劝彼帷Ｔ摶虬l(fā)生的突變是（　?。?

13、A．①處插入堿基對(duì)G—C B．②處堿基對(duì)A—T替換為G—C C．③處缺失堿基對(duì)A—T D．④處堿基對(duì)G—C替換為A—T 答案：B 解析：賴氨酸變?yōu)楣劝彼幔嚢彼岬拿艽a子為AAA、AAG，谷氨酸的密碼子為GAA、GAG，可見是密碼子第一個(gè)堿基A變?yōu)镚，基因中是②處的A—T變?yōu)镚—C。 3．下列實(shí)例中依據(jù)基因重組原理的是（　?。? A．我國(guó)著名育種專家袁隆平利用雜交技術(shù)培育出超級(jí)水稻品種 B．英國(guó)科學(xué)家利用細(xì)胞核移植技術(shù)克隆出小綿羊 C．二倍體植株的花藥離體培養(yǎng)，并用秋水仙素處理，使之成為純合子 D．乘宇宙飛船上過(guò)太空的辣椒種子結(jié)出的果實(shí)較平常的大一倍以上 答案：A 解析：

14、通過(guò)有性生殖，控制不同性狀的基因可以重新組合，雜交可以導(dǎo)致基因重組。其他各項(xiàng)無(wú)有性生殖過(guò)程，均不依據(jù)基因重組。 4．誘變育種與雜交育種的不同之處是（　?。? ①能大幅度改良某些性狀?、谀苄纬尚禄颉、勰苄纬尚禄蛐汀、芤话銓?duì)個(gè)體生存有利 A．①② B．①③ C．②③ D．②④ 答案：A 解析：本題考查誘變育種的優(yōu)點(diǎn)。誘變育種依據(jù)的原理是基因突變，基因突變能產(chǎn)生新的基因，能大幅度改良某些性狀。 5．科學(xué)家應(yīng)用生物技術(shù)培育出了一種抗蟲棉，它能產(chǎn)生毒素，殺死害蟲，目前正在大面積推廣種植?？茖W(xué)家還研究了害蟲的遺傳基礎(chǔ)，發(fā)現(xiàn)不抗毒素對(duì)抗毒素為顯性（此處分別用B和b表示）。請(qǐng)

15、據(jù)此回答下列問(wèn)題。 （1）種植抗蟲棉，有利于生態(tài)環(huán)境保護(hù)，這是因?yàn)開______________________________。 （2）棉田不抗毒素害蟲的基因型為__________；抗毒素害蟲的基因型為______。 （3）不抗毒素害蟲與抗毒素害蟲雜交，則子代的基因型為__________。 答案：（1）可以減少農(nóng)藥用量?。?）BB、Bb　bb?。?）Bb或bb 解析：（1）應(yīng)用轉(zhuǎn)基因等生物技術(shù)培育的抗蟲棉，能抵御害蟲的侵襲，可以減少農(nóng)藥用量，從而有利于環(huán)境保護(hù)。 （2）不抗毒素為顯性，則不抗毒素害蟲的基因型為BB或Bb，抗毒素害蟲基因型為bb。 （3）不抗毒素害蟲的基因型為BB或Bb，抗毒素害蟲的基因型為bb，雜交后代基因型為Bb或bb。 6