2018-2019學(xué)年高中生物 第6章 從雜交育種到基因工程 第1節(jié) 雜交育種與誘變育種學(xué)案 新人教版必修2

第1節(jié)雜交育種與誘變育種學(xué)習(xí)目標(biāo)1.掌握雜交育種和誘變育種的原理和操作過(guò)程。2.比較各種育種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。一、雜交育種1概念：將兩個(gè)或多個(gè)品種的優(yōu)良性狀通過(guò)交配集中在一起，再經(jīng)過(guò)選擇和培育，獲得新品種的方法。2原理：基因重組。3常用流程：選擇具有不同優(yōu)良性狀的親本F1F2穩(wěn)定遺傳的良種。拓展深化動(dòng)物育種的常用流程選擇具有不同優(yōu)良性狀的親本雜交，獲得F1F1雌雄個(gè)體交配獲得F2鑒別、選擇需要的類型與隱性類型測(cè)交，選擇后代不發(fā)生性狀分離的F2個(gè)體。4優(yōu)缺點(diǎn)：可以把多個(gè)品種的優(yōu)良性狀集中在一起，但是育種周期長(zhǎng)，育種篩選過(guò)程復(fù)雜；不能產(chǎn)生新基因和新性狀。例1盡管目前的育種方法有多種，但傳統(tǒng)方法雜交育種仍然發(fā)揮著重要的作用。下列有關(guān)雜交育種的說(shuō)法正確的是()A育種過(guò)程中不可能出現(xiàn)自交現(xiàn)象B能得到具有雜種優(yōu)勢(shì)的種子C不能得到純合子D用時(shí)短、操作簡(jiǎn)便答案B解析根據(jù)育種目的不同可以獲得具有優(yōu)良性狀的雜合子，也可獲得純合子；在獲得純合子的過(guò)程中要用到自交的方法；由于顯性純合子不易獲得，所以用時(shí)較長(zhǎng)。例2用雜合子(DdEe)種子獲得純合子(ddee)最簡(jiǎn)捷的方法是()A種植F1選雙隱性植株純合子B種植秋水仙素處理純合子C種植花藥離體培養(yǎng)單倍體幼苗秋水仙素處理純合子D種植秋水仙素處理花藥離體培養(yǎng)純合子答案A解析雜合子(DdEe)種子中含有d、e基因，自交后一旦出現(xiàn)隱性性狀便能穩(wěn)定遺傳，方法簡(jiǎn)捷。規(guī)律方法雜交育種通過(guò)雜交將兩個(gè)或多個(gè)品種的優(yōu)良性狀集中在一起，再經(jīng)過(guò)自交，F(xiàn)2中就出現(xiàn)所需要的品種，如果優(yōu)良性狀都是隱性性狀，從F2中直接選出即可，如果優(yōu)良性狀為顯性性狀，需要連續(xù)自交和篩選(有些生物也可以從F2開(kāi)始進(jìn)行無(wú)性繁殖，如馬鈴薯)，但需要較長(zhǎng)時(shí)間；單倍體育種可以明顯縮短育種年限；雜交育種適合進(jìn)行有性生殖的生物，原核生物一般不適用。二、誘變育種1概念：利用物理因素或化學(xué)因素來(lái)處理生物，使生物發(fā)生基因突變，從而獲得優(yōu)良變異類型的育種方法稱為誘變育種。2原理：基因突變。自然突變的頻率低，而且是不定向的，較難獲得生產(chǎn)所需要的品種。運(yùn)用物理因素或化學(xué)因素能提高突變率，在較短時(shí)間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類型。3常用方法：運(yùn)用物理的或者化學(xué)的手段處理萌發(fā)的種子或幼苗，誘發(fā)基因突變，從中選出需要的突變個(gè)體，然后進(jìn)行培育推廣。4優(yōu)缺點(diǎn)(1)優(yōu)點(diǎn)：提高變異頻率，加速育種進(jìn)程；大幅度改良某些性狀。(2)缺點(diǎn)：有利變異少，需大量處理實(shí)驗(yàn)材料；誘變的方向和性質(zhì)不能控制，具有盲目性。5應(yīng)用例3誘變育種有很多突出優(yōu)點(diǎn)，也存在一些缺點(diǎn)，下列有關(guān)敘述正確的是()結(jié)實(shí)率低，發(fā)育遲緩提高突變率，在較短時(shí)間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類型大幅度改良某些性狀莖稈粗壯，果實(shí)種子大，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量高有利個(gè)體不多，需要處理大量的材料ABCD答案B解析結(jié)實(shí)率低，發(fā)育遲緩屬于多倍體的特點(diǎn)，錯(cuò)誤；由于基因突變具有低頻性的特點(diǎn)，所以人工誘變可以提高變異頻率，使后代變異性狀較快穩(wěn)定，因而加快育種進(jìn)程，同時(shí)可以大幅度改良某些性狀，正確；莖稈粗壯，果實(shí)種子大，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量高屬于多倍體的特點(diǎn)，錯(cuò)誤；由于基因突變具有多害少利性和不定向性的特點(diǎn)，所以人工誘變產(chǎn)生的有利個(gè)體不多，需要處理大量的材料，正確。例4(2018·棗莊八中高一月考)高產(chǎn)青霉菌的選育過(guò)程如下表所示，下列相關(guān)說(shuō)法正確的是()時(shí)間(年)來(lái)源產(chǎn)量單位1943自發(fā)霉甜瓜中篩選到201943自發(fā)突變2501943B25的X射線誘變5001945X1612的紫外線誘變8501947Q176的紫外線誘變850目前進(jìn)一步變異5萬(wàn)10萬(wàn)A.該過(guò)程中需要處理大量的青霉菌B該育種方式的原理是染色體變異C該過(guò)程中青霉菌發(fā)生了定向變異D該育種方式可明顯縮短育種年限答案A解析基因突變具有低頻性和不定向性，因此要篩選出高產(chǎn)青霉菌需要處理大量的青霉菌，A正確；該育種方式的原理是基因突變，B錯(cuò)誤；變異都是不定向的，C錯(cuò)誤；單倍體育種可明顯縮短育種年限，而該育種方式為誘變育種，D錯(cuò)誤。1判斷正誤(1)用化學(xué)因素誘變處理可提高突變率()(2)雜交育種能夠產(chǎn)生新的基因()(3)物理、化學(xué)等誘變因素可以使基因發(fā)生定向的變異()(4)青霉素高產(chǎn)菌株是通過(guò)雜交育種獲得的()(5)雜交育種一定要從F2開(kāi)始篩選()答案(1)(2)×(3)×(4)×(5)×2在雜交育種工作中，選擇通常從哪一代開(kāi)始？理由是什么()AF1，基因出現(xiàn)重組BF1，性狀開(kāi)始分離CF2，性狀開(kāi)始分離DF2，基因開(kāi)始分離答案C解析F1表現(xiàn)顯性性狀，F(xiàn)2出現(xiàn)性狀分離，才開(kāi)始出現(xiàn)符合要求的個(gè)體。3有一種塑料在乳酸菌的作用下能迅速分解為無(wú)毒物質(zhì)，可以降解，不至于對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的白色污染。培育專門降解這種塑料的“細(xì)菌能手”的方法是()A雜交育種B誘變育種C單倍體育種D多倍體育種答案B解析細(xì)菌屬于原核生物，原核生物不能進(jìn)行有性生殖，因而不能實(shí)施雜交育種；原核生物無(wú)染色體，不發(fā)生染色體變異，因而不能進(jìn)行單倍體和多倍體育種。4雜交育種和誘變育種所依據(jù)的遺傳學(xué)原理依次是()A基因突變、基因重組B基因重組、基因突變C染色體變異、基因突變D染色體變異、基因重組答案B解析雜交育種遵循的遺傳學(xué)原理是基因重組，誘變育種遵循的遺傳學(xué)原理是基因突變。5小香豬“天資聰穎”，略通人性，成為人們的新寵。其背部皮毛顏色由位于不同常染色體上的兩對(duì)基因(A、a和B、b)控制，共有四種表現(xiàn)型，黑色(A_B_)、褐色(aaB_)、棕色(A_bb)和白色(aabb)?，F(xiàn)有多對(duì)黑色雜合的小香豬，要選育出純合的棕色小香豬，請(qǐng)簡(jiǎn)要寫出步驟(假設(shè)親本足夠多，產(chǎn)生的后代也足夠多)。(1)_；(2)_。答案(1)雜交：選擇親本中多對(duì)雌雄個(gè)體進(jìn)行雜交(2)測(cè)交：選擇F1中的棕色小香豬與異性白色小香豬測(cè)交，不出現(xiàn)性狀分離的即為純合子解析育種的方法為雜交自交篩選，對(duì)于動(dòng)物育種來(lái)說(shuō)，敘述中要注意：動(dòng)物一般為雌雄異體，敘述時(shí)不要寫成“自交”，應(yīng)說(shuō)明雌雄個(gè)體進(jìn)行雜交；動(dòng)物繁殖一代后一般不會(huì)死亡，所以選育純種時(shí)不要采用連續(xù)自由交配，一般用測(cè)交法即可測(cè)定其基因型，確定是否為所需品種。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練題組一雜交育種1用高稈抗病小麥和矮稈易染病小麥培育矮稈抗病小麥品種時(shí)，檢測(cè)基因型的常用方法是()A連續(xù)自交B連續(xù)測(cè)交C秋水仙素誘導(dǎo)D顯微鏡觀察答案A解析植物檢測(cè)基因型的常用方法是連續(xù)自交。2現(xiàn)有三個(gè)番茄品種，A品種的基因型為aaBBDD，B品種的基因型為AAbbDD，C品種的基因型為AABBdd，三種等位基因分別位于三對(duì)同源染色體上。若通過(guò)雜交育種獲得aabbdd植株，且每年只繁殖一代，則至少需要的時(shí)間為()A2年B3年C4年D5年答案C解析aaBBDD×AAbbDDAaBbDD一年；AaBbDD×AABBddAaBbDd一年；AaBbDd自交aabbdd一年；種植aabbdd種子，得aabbdd植株一年，所以需要4年的時(shí)間。3下列有關(guān)雜交水稻的說(shuō)法正確的是()A雜交后代中出現(xiàn)的人類所需的性狀都能穩(wěn)定遺傳B不能產(chǎn)生新的基因和新的基因型C雜交后代中具有優(yōu)良性狀的比例都很低D育種進(jìn)程慢，過(guò)程復(fù)雜答案D解析雜交水稻雜交后代的性狀如果是隱性性狀，一旦出現(xiàn)就能穩(wěn)定遺傳，如果是顯性性狀，則可能為雜合子，A錯(cuò)誤；雜交育種的原理是基因重組，只能產(chǎn)生新的基因型，不能產(chǎn)生新的基因，B錯(cuò)誤；雜交后代性狀優(yōu)良的比例高低與親本的基因型有關(guān)，C錯(cuò)誤；雜交育種通常要連續(xù)篩選，育種周期長(zhǎng)，過(guò)程復(fù)雜，D正確。4育種專家用高稈抗銹病水稻與矮稈不抗銹病水稻雜交，培育出了矮稈抗銹病水稻，這種水稻出現(xiàn)的原因是()A基因突變B基因重組C染色體變異D環(huán)境條件的改變答案B解析題目中矮稈抗銹病水稻是經(jīng)雜交育種得到的，其原理是基因重組。5用雜合子(DdEe)種子獲得純合子(ddee)，最簡(jiǎn)捷的方法是()A種植F1選雙隱性個(gè)體純合子B種植秋水仙素處理純合子C種植花藥離體培養(yǎng)單倍體幼苗秋水仙素處理純合子D種植秋水仙素處理花藥離體培養(yǎng)純合子答案A解析雜合子(DdEe)種子中含有d、e基因，自交后一旦出現(xiàn)隱性性狀便能穩(wěn)定遺傳，方法簡(jiǎn)捷。6雜交玉米的種植面積越來(lái)越廣，農(nóng)民需要購(gòu)買玉米雜交種。不能自留種子來(lái)年再種的原因是()A自留種子發(fā)芽率低B雜交種都具有雜種優(yōu)勢(shì)C自留種子容易患病蟲害D雜交種的有性繁殖后代會(huì)發(fā)生性狀分離答案D解析雜交種具有雜種優(yōu)勢(shì)，但雜交種的有性繁殖后代會(huì)發(fā)生性狀分離而不再具有雜種優(yōu)勢(shì)。題組二誘變育種7下列不屬于誘變育種的是()A用一定劑量的射線處理生物，引起變異而獲得新性狀B用X射線照射處理，得到高產(chǎn)青霉素菌株C用亞硝酸處理，得到植物的新類型D人工種植的馬鈴薯塊莖逐年變小答案D解析誘變育種是利用物理因素(如X射線、射線等)或化學(xué)因素(如亞硝酸、硫酸二乙酯等)處理生物，引發(fā)基因突變。人工種植的馬鈴薯，造成塊莖逐年變小的直接原因是高溫、干旱、病毒感染等，故不屬于誘變育種。8下列關(guān)于育種的敘述中，正確的是()A人工誘變處理可提高作物的突變率B誘變育種和雜交育種均可形成新的基因C誘變獲得的突變體多數(shù)表現(xiàn)出優(yōu)良性狀D與誘變育種相比，雜交育種可以大幅度地改良某些性狀答案A解析9“嫦娥1號(hào)”勝利奔月，“神六”“神七”勝利返回，這些航天技術(shù)的發(fā)展，為我國(guó)的生物育種創(chuàng)造了更多更好的機(jī)會(huì)。下列有關(guān)航天育種的說(shuō)法，不正確的是()A航天育種可縮短育種周期B種子在宇宙輻射、微重力及弱地磁場(chǎng)等因素的誘導(dǎo)下發(fā)生基因突變C航天育種技術(shù)作為航天技術(shù)與農(nóng)業(yè)育種技術(shù)相結(jié)合的一項(xiàng)創(chuàng)新性研究成果，是快速培育農(nóng)作物優(yōu)良新品種的重要途徑之一D“太空種子”都能培育出高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的新品種答案D解析基因突變能夠提高突變率，但是仍然具有多害少利性。10利用60Co可進(jìn)行誘變育種，有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A利用60Co放出的射線照射種子時(shí)一般不選用干種子B若處理后的種子萌發(fā)后不具備新性狀，即可拋棄C處理后只有少部分種子將發(fā)生基因突變D產(chǎn)生的新性狀大多對(duì)生產(chǎn)不利答案B解析干種子細(xì)胞不進(jìn)行分裂，誘變育種一般不選用；處理后的種子萌發(fā)后不具備新性狀，但可能已產(chǎn)生了新的基因，不可拋棄，可繼續(xù)做育種的材料；基因突變具有低頻性和多害少利性等特點(diǎn)。11我國(guó)科學(xué)家精選的農(nóng)作物種子通過(guò)“天宮一號(hào)”搭載上天，利用宇宙空間的特殊環(huán)境誘發(fā)變異育種，這些變異()A是定向的B屬于人工誘變C對(duì)人類都有益D不能遺傳給后代答案B12下列各項(xiàng)措施中，能夠產(chǎn)生新基因的是()A高稈抗病小麥與矮稈不抗病小麥雜交B用秋水仙素處理二倍體西瓜得到四倍體西瓜C用花藥離體培養(yǎng)小麥植株D“黑農(nóng)五號(hào)”大豆的培育答案D解析基因突變能產(chǎn)生新基因，“黑農(nóng)五號(hào)”大豆是黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)院用輻射方法培育的，其原理是基因突變，而選項(xiàng)A的原理為基因重組，選項(xiàng)B、C的原理為染色體變異，都不能產(chǎn)生新基因。綜合強(qiáng)化13利用遺傳變異的原理培育作物新品種，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上得到廣泛應(yīng)用。請(qǐng)回答下面的問(wèn)題：(1)水稻的穗大(A)對(duì)穗小(a)為顯性?；蛐蜑锳a的水稻自交，子一代中，基因型為_(kāi)的個(gè)體表現(xiàn)出穗小，應(yīng)淘汰；基因型為_(kāi)的個(gè)體表現(xiàn)出穗大，需進(jìn)一步自交和選育。按照這種自交淘汰選育的育種方法，理論上第n代種子中雜合子的比例是_。(2)水稻的晚熟(B)對(duì)早熟(b)為顯性，請(qǐng)回答利用現(xiàn)有純合子水稻品種，通過(guò)雜交育種方法培育純合大穗早熟水稻新品種的問(wèn)題。培育純合大穗早熟水稻新品種，選擇的親本基因型分別是_和_。兩親本雜交的目的是_。將F1所結(jié)種子種下去，長(zhǎng)出的水稻中表現(xiàn)為大穗早熟的概率是_，在這些大穗早熟植株中約有_是符合育種要求的。答案(1)aaAA和Aa(2)AABBaabb將基因A和b集中到同一個(gè)體上解析(1)按照自交淘汰選育的育種方法，雜合子自交產(chǎn)生的第一代至第四代中雜合子的比例依次是、，歸納可知第n代種子中雜合子的比例是。(2)要想得到基因型為AAbb的純種個(gè)體，選擇的親本基因型是AABB、aabb，通過(guò)雜交可將基因A和b集中到同一個(gè)體上。F1自交，產(chǎn)生的基因型為A_bb的種子占F2的，其中基因型為AAbb的個(gè)體符合要求，占基因型為A_bb的個(gè)體的比例為。141943年，青霉素產(chǎn)量只有20單位/mL，產(chǎn)量很低，不能滿足要求。后來(lái)科學(xué)家用X射線、紫外線等照射青霉菌，結(jié)果大部分青霉菌死亡，少量生存下來(lái)。在存活下來(lái)的青霉菌中，青霉素的產(chǎn)量存在很大差異，其中有的青霉菌產(chǎn)生的青霉素的量提高了幾百倍(最高達(dá)到20 000單位/mL)，從而選育出了高產(chǎn)青霉素菌株。根據(jù)以上材料回答下列問(wèn)題：(1)用射線照射青霉菌株，目的是誘發(fā)青霉菌發(fā)生_。(2)從分子水平看，發(fā)生上述變化的根本原因是_的結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。(3)存活下來(lái)的青霉菌產(chǎn)生的青霉素的量存在著很大的差異，這說(shuō)明_。(4)上述育種方式叫做_育種，所獲得的高產(chǎn)青霉素菌株的青霉素產(chǎn)量提高了幾百甚至幾千倍，這說(shuō)明這種育種方式的優(yōu)點(diǎn)是_。答案(1)基因突變(2)DNA分子(3)突變是不定向的(4)誘變能提高變異頻率，加速育種進(jìn)程，并能大幅度改良某些性狀解析用射線照射青霉菌株，目的是誘發(fā)青霉菌發(fā)生基因突變，由于基因突變具有不定向性，產(chǎn)生的后代有產(chǎn)量高的、有產(chǎn)量低的，但大部分青霉菌還是保持原有的產(chǎn)量水平；對(duì)少量的高產(chǎn)菌株做進(jìn)一步選育，即可得到所需品種。15小麥高莖(D)對(duì)矮莖(d)為顯性，抗銹病(T)對(duì)不抗銹病(t)為顯性(兩對(duì)基因獨(dú)立遺傳)，現(xiàn)有高莖抗銹病的純合新品種，育種專家提出了兩種育種方案，如下圖所示。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)圖中所示過(guò)程在遺傳學(xué)上分別叫做_和_。(2)圖中表示的兩種常見(jiàn)的育種方法是_育種和_育種，其中哪種育種方法較為理想？_，其優(yōu)越性是_。(3)圖中的處理方法是_，目的是_。(4)圖中產(chǎn)生的矮莖抗銹病的個(gè)體比例是_，ddT_中能夠穩(wěn)定遺傳的個(gè)體占_。答案(1)雜交自交(2)雜交誘變雜交育種目的性強(qiáng)，能夠?qū)⒍鄠€(gè)品種的優(yōu)良性狀集中在一起(3)用物理方法或化學(xué)方法誘發(fā)基因突變提高變異頻率，獲得所需要的變異個(gè)體(4)解析(1)(2)方案甲是用兩個(gè)純合的親本進(jìn)行雜交，獲得雜種一代，通過(guò)對(duì)雜種后代的不斷優(yōu)選自交，獲得所需的能夠穩(wěn)定遺傳的個(gè)體，屬于雜交育種；而方案乙只利用了其中的一個(gè)親本，經(jīng)過(guò)過(guò)程獲得新個(gè)體(ddTt)，由于基因T是親本中所沒(méi)有的，因此只能來(lái)自基因突變，基因突變具有不定向性，且大多數(shù)是不利的變異。雜交育種目的性更強(qiáng)一些。(3)誘發(fā)基因突變可以用物理或化學(xué)方法進(jìn)行處理，誘變育種的特點(diǎn)是能夠提高基因突變的頻率，增加所需性狀出現(xiàn)的概率。(4)DdTt自交所得后代中性狀符合要求的占，其中ddT_中能夠穩(wěn)定遺傳的個(gè)體占。11