高中生物 第6章 第1節(jié) 雜交育種與誘變育種課件 新人教版必修2

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1、成 才 之 路 生 物路 漫 漫 其 修 遠 兮 吾 將 上 下 而 求 索 人 教 版 必 修 2 從 雜 交 育 種 到 基 因 工 程第 六 章 自 1987年 以 來 ， 我 國 利 用 返 回 式 衛(wèi) 星 和 神 舟 飛 船 ， 先 后 進行 了 10多 次 搭 載 ， 有 1 000多 個 品 種 的 種 子 和 生 物 材 料 上 天 。由 于 植 物 種 子 體 積 小 ， 攜 帶 方 便 ， 在 選 育 新 品 種 方 面 具 有較 大 的 選 擇 空 間 。 已 進 行 搭 載 的 有 糧 食 作 物 類 ： 小 麥 、 水 稻 、大 豆 、 玉 米 、 綠 豆 、 豌 豆

2、 、 高 粱 等 ； 蔬 菜 類 ： 西 紅 柿 、 辣 椒 、黃 瓜 、 甜 菜 、 茄 子 、 蘿 卜 等 ； 經(jīng) 濟 作 物 類 ： 棉 花 、 煙 草 等 ； 花卉 類 ： 萬 壽 菊 、 雞 冠 花 、 三 色 槿 、 龍 葵 、 荷 花 、 百 合 等 ； 中 草藥 材 ： 黃 芪 、 甘 草 ； 樹 木 種 子 有 油 松 、 白 皮 松 及 石 刁 柏 ； 還 有草 坪 種 子 。 通 過 太 空 育 種 ， 培 育 出 了 一 批 新 的 突 變 類 型 和 具 有 優(yōu) 良 性狀 的 新 品 種 。 太 空 育 種 利 用 了 什 么 原 理 ， 除 這 種 育 種 方 法

3、外 還有 哪 些 育 種 方 法 ？ 它 們 都 有 什 么 優(yōu) 點 ？ 要 順 利 回 答 這 些 問 題 ，必 須 認 真 學(xué) 好 本 章 知 識 。本 章 集 中 講 述 遺 傳 和 變 異 原 理 在 實 踐 中 的 應(yīng) 用 。 第 1節(jié) 雜 交 育 種 與 誘 變 育 種 講 述 了 選 擇 育 種 、 雜 交 育 種 和 誘 變 育種 的 原 理 、 方 法 和 優(yōu) 缺 點 。 選 擇 育 種 是 最 古 老 的 育 種 方 法 ， 從每 一 代 的 變 異 中 選 出 品 質(zhì) 好 的 類 型 進 行 繁 殖 、 培 育 ， 該 方 法 育種 周 期 長 ， 可 選 擇 的 范 圍

4、 有 限 。 雜 交 育 種 ， 即 通 過 雜 交 ， 使 基因 重 新 組 合 ， 可 以 將 不 同 生 物 的 優(yōu) 良 性 狀 集 中 起 來 。 由 于 雜 交 后 代 會 出 現(xiàn) 性 狀 分 離 現(xiàn) 象 ， 育 種 過 程 繁 雜 而 緩 慢 、 效率 低 ， 親 本 的 選 擇 一 般 限 制 在 同 種 生 物 范 圍 內(nèi) 。 人 工 誘 變 的 方法 應(yīng) 用 在 育 種 上 ， 大 大 提 高 了 育 種 的 效 率 和 選 擇 范 圍 ， 但 是 基因 突 變 的 不 定 向 性 導(dǎo) 致 誘 變 育 種 具 有 盲 目 性 。 第 2節(jié) 基 因 工程 及 其 應(yīng) 用 主 要

5、 講 述 了 基 因 工 程 的 原 理 和 基 因 工 程 在 醫(yī) 藥 衛(wèi)生 、 農(nóng) 牧 業(yè) 、 食 品 工 業(yè) 、 環(huán) 境 保 護 等 方 面 的 應(yīng) 用 ， 以 及 轉(zhuǎn) 基 因技 術(shù) 的 安 全 性 問 題 。 基 因 工 程 可 以 實 現(xiàn) 基 因 在 不 同 種 生 物 之 間的 轉(zhuǎn) 移 ， 迅 速 培 育 成 前 所 未 有 的 生 物 新 品 種 ， 在 醫(yī) 藥 衛(wèi) 生 、 農(nóng)牧 業(yè) 、 環(huán) 境 保 護 等 領(lǐng) 域 有 著 廣 泛 的 應(yīng) 用 。 基 因 工 程 在 給 人 類 的生 產(chǎn) 和 生 活 帶 來 益 處 的 同 時 ， 也 使 人 們 產(chǎn) 生 關(guān) 于 轉(zhuǎn) 基 因 生

6、物 的安 全 性 等 方 面 的 擔(dān) 憂 。 學(xué) 習(xí) 本 章 時 需 注 意 以 下 幾 點 ：1 結(jié) 合 分 離 定 律 、 自 由 組 合 定 律 ， 理 解 雜 交 育 種 方 法 所依 據(jù) 的 遺 傳 學(xué) 原 理 ， 并 掌 握 選 育 的 方 法 和 目 標(biāo) 。2 結(jié) 合 有 關(guān) 基 因 的 結(jié) 構(gòu) 、 本 質(zhì) 、 表 達 等 知 識 ， 理 解 基 因工 程 的 基 本 原 理 ， 并 在 了 解 基 因 工 程 應(yīng) 用 的 基 礎(chǔ) 上 ， 著 重 關(guān) 注轉(zhuǎn) 基 因 生 物 和 轉(zhuǎn) 基 因 食 品 的 安 全 性 問 題 ， 關(guān) 注 科 學(xué) 、 技 術(shù) 和 社會 生 活 三 者 之

7、 間 的 關(guān) 系 。3 結(jié) 合 基 因 突 變 的 知 識 ， 理 解 誘 變 育 種 的 原 理 ， 客 觀 評價 誘 變 育 種 的 優(yōu) 勢 和 缺 點 。4 通 過 列 表 比 較 的 方 法 ， 識 別 雜 交 育 種 、 誘 變 育 種 、 基因 工 程 育 種 、 單 倍 體 育 種 和 多 倍 體 育 種 在 原 理 、 方 法 、 優(yōu) 缺 點等 方 面 的 不 同 。 第 1節(jié) 雜 交 育 種 與 誘 變 育 種第 六 章 學(xué) 習(xí) 目 標(biāo) 定 位2 課 前 自 主 探 究3 教 材 問 題 釋 疑4 課 堂 合 作 探 究5 思 維 創(chuàng) 新 升 華6 方 法 技 巧 探 究7

8、課 堂 知 識 構(gòu) 建8 課 時 作 業(yè)9本 節(jié) 主 攻 要 點1 本 節(jié) 主 攻 要 點 1 雜 交 育 種 的 原 理 是 基 因 重 組 。2 雜 交 育 種 一 般 從 F2開 始 篩 選 ， 因 為 從 F2開 始 才 出 現(xiàn) 性狀 分 離 。3 雜 交 育 種 能 將 兩 個 或 多 個 品 種 的 優(yōu) 良 性 狀 通 過 交 配 集中 在 一 起 。4 誘 變 育 種 的 原 理 是 基 因 突 變 。5 人 工 誘 變 只 是 提 高 了 突 變 率 ， 但 不 能 確 定 突 變 方 向 。6 青 霉 素 高 產(chǎn) 菌 株 是 通 過 誘 變 育 種 培 育 的 。 學(xué) 習(xí) 目

9、 標(biāo) 定 位 目標(biāo)導(dǎo)航：1 闡 述 雜 交 育 種 的 過 程 和 優(yōu) 缺 點 。 (重 、 難 點 )2 說 出 誘 變 育 種 的 原 理 和 優(yōu) 缺 點 。情境導(dǎo)入：著 名 的 雜 交 水 稻 專 家 袁 隆 平 教 授 ， 被 譽 為 “ 雜 交 水 稻 之父 ” 。 他 的 雜 交 水 稻 與 常 規(guī) 水 稻 相 比 ， 具 有 雜 種 優(yōu) 勢 ， 表 現(xiàn) 為 ：根 系 發(fā) 達 ， 分 蘗 力 強 ， 穗 大 粒 多 ， 產(chǎn) 量 高 ， 適 應(yīng) 性 廣 等 特 點 。問題探究：雜 交 水 稻 的 培 育 依 據(jù) 的 主 要 遺 傳 學(xué) 原 理 是 什么 ？提示：依 據(jù) 的 基 本 原

10、 理 是 基 因 重 組 。 課 前 自 主 探 究 一、選擇育種和雜交育種1 選 擇 育 種 ：(1)過 程 ： 挑 選 _的 個 體 傳 種 長 期 _ _獲 得 優(yōu) 良 品 種 。(2)缺 點 ： 育 種 周 期 _， 可 選 擇 的 范 圍 _。2 雜 交 育 種 ：(1)概 念 ： 將 兩 個 或 多 個 品 種 的 _通 過 交 配 集 中在 一 起 ， 再 經(jīng) 過 _， 獲 得 新 品 種 的 方 法 。(2)原 理 ： _。預(yù) 習(xí) 導(dǎo) 學(xué)品 質(zhì) 好 選 擇 、 汰 劣留 良 長 有 限優(yōu) 良 性 狀 選 擇 和 培 育 基 因 重 組 (3)過 程 (以 高 產(chǎn) 抗 病 小 麥

11、 品 種 的 選 育 為 例 )：親 代 高 產(chǎn) 、 不 抗 病 低 產(chǎn) 、 抗 病 雜 種 第 一 代 高 產(chǎn) 、 抗 病 (均 為 顯 性 性 狀 ) 第 二 代 選 出 _個 體 連 續(xù) 自 交選 出 _的 所 有 高 產(chǎn) 、 抗 病 個 體 新 的 優(yōu) 良 品 種高 產(chǎn) 、 抗 病 不 發(fā) 生 性 狀 分 離 (4)優(yōu) 點 ： 使 同 種 生 物 的 _結(jié) 合 在 一 起 。(5)應(yīng) 用 ： 應(yīng) 用農(nóng) 業(yè) 生 產(chǎn) 上 改 良 _ 提 高 農(nóng) 作 物 _家 畜 、 家 禽 育 種 培 育 出 _的 乳 用 、 肉 用 或 乳肉 兼 用 型 優(yōu) 良 品 種不 同 優(yōu) 良 性 狀 作 物 品

12、 質(zhì) 單 位 面 積 產(chǎn) 量 適 應(yīng) 性 強 基 因 突 變 突 變 率 較 短 時 間 農(nóng) 作 物 農(nóng) 作 物 微 生 物 1.袁 隆 平 運 用 哪 種 育 種 方 法 培 育 出 了 水 稻 新 品 種 ？2 太 空 椒 果 大 、 色 艷 、 子 少 、 肉 厚 ， 是 利 用 哪 種 育 種 方法 培 育 而 成 的 ？3 培 育 細 菌 新 品 種 時 ， 能 否 用 雜 交 育 種 的 方 法 ， 為 什么 ？提示：1.雜 交 育 種 。2 誘 變 育 種 。3 不 能 ， 細 菌 是 原 核 生 物 ， 不 能 進 行 有 性 生 殖 。思 維 激 活 教 材 問 題 釋 疑

13、(一 )問 題 探 討提 示 ： 此 節(jié) 問 題 探 討 意 在 結(jié) 合 學(xué) 生 的 生 活 經(jīng) 驗 ， 引 導(dǎo) 學(xué) 生思 考 相 關(guān) 的 育 種 方 法 。 教 師 可 充 分 發(fā) 揮 學(xué) 生 的 主 觀 能 動 性 ， 讓學(xué) 生 積 極 參 與 討 論 。(二 )思 考 與 討 論 一雜 交 育 種 只 能 利 用 已 有 基 因 的 重 組 ， 按 需 選 擇 ， 并 不 能 創(chuàng)造 新 的 基 因 。 雜 交 后 代 會 出 現(xiàn) 性 狀 分 離 現(xiàn) 象 ， 育 種 進 程 緩 慢 ，過 程 繁 瑣 。 這 些 都 是 雜 交 育 種 方 法 的 不 足 。 (三 )思 考 與 討 論 二

14、誘 變 育 種 的 優(yōu) 點 是 能 夠 提 高 突 變 率 ， 在 較 短 的 時 間 內(nèi) 獲 得更 多 的 優(yōu) 良 變 異 類 型 。 誘 變 育 種 的 局 限 性 是 誘 發(fā) 突 變 的 方 法 難以 掌 握 ， 突 變 體 難 以 集 中 多 個 理 想 性 狀 。 要 想 克 服 這 些 局 限性 ， 可 以 擴 大 誘 變 后 代 的 群 體 ， 增 加 選 擇 的 機 會 。 課 堂 合 作 探 究 育 種 過 程 ： (以 兩 對 相 對 性 狀 為 例 )將 兩 個 親 本 雜 交 ， 得 到F1再 多 次 自 交 ， 逐 代 選 育 ， 直 到 得 到 性 狀 不 再 發(fā)

15、生 分 離 的 理 想純 種 。 (見 教 材 圖 6 1示 意 圖 )如 果 通 過 雜 交 培 育 雜 合 子 品 種 ， 如 玉 米 ， 需 要 將 雜 種 一 代作 為 種 子 ， 這 種 方 法 可 充 分 體 現(xiàn) 雜 種 優(yōu) 勢 ， 但 此 方 法 還 需 連 年育 種 。 培 育 隱 性 純 合 子 時 ， 選 取 子 二 代 中 符 合 要 求 的 個 體 即可 。雜交育種要 點 歸 納 1 雜 交 育 種 只 應(yīng) 用 于 進 行 有 性 生 殖 的 植 物 和 動 物 ， 而 誘變 育 種 不 僅 能 應(yīng) 用 于 有 性 生 殖 的 植 物 ， 也 可 應(yīng) 用 于 無 性 生

16、 殖 的微 生 物 。2 單 倍 體 育 種 主 要 用 于 進 行 有 性 生 殖 的 植 物 。 典 例 導(dǎo) 析 解析雜交育種的一般過程：首先親本雜交產(chǎn)生F1，F(xiàn)1自交產(chǎn)生F2，如果選擇的是雙隱性性狀，則從F2中就可選出；如果需要選擇含有顯性性狀的品種，則需要進一步自交后，從F3或其多次自交后代中選出。所以，雜交育種選育的新品種既可從F2中選出，也可從F3中選出。答案C 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

17、 組C 染 色 體 變 異 D 環(huán) 境 條 件 的 改 變答案B解析雜交育種的原理是基因重組。 1.特 點 ： (1)提 高 變 異 頻 率 ， 使 后 代 性 狀 較 快 穩(wěn) 定 ；(2)大 幅 度 改 良 某 些 性 狀 ；(3)誘 發(fā) 產(chǎn) 生 的 變 異 有 利 的 不 多 ， 必 須 處 理 大 量 實 驗 材 料 。2意義：創(chuàng) 造 動 植 物 、 微 生 物 新 品 種 。誘變育種要 點 歸 納 由 于 基 因 突 變 具 有 不 定 向 性 ， 有 利 變 異 往 往 不 多 ， 所 以 誘變 育 種 具 有 一 定 的 盲 目 性 ， 而 且 突 變 個 體 難 以 集 中 多

18、個 優(yōu) 良 性狀 ， 所 以 需 要 處 理 大 量 的 實 驗 材 料 ， 工 作 量 大 。 典 例 導(dǎo) 析 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 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 種解析基因突變能夠提高突變率，但是仍然是多害少利，D項不正確。答案D 答案D 解析由題意很容易就可排除B與C兩選項。而單倍體育種只能縮短育種年限，迅速獲得純系植株，但不可能得到更多的變異。誘變育種

19、是利用物理的(輻射誘變或激光誘變)或化學(xué)的(如秋水仙素)因素來處理植物，使它發(fā)生基因突變，創(chuàng)造變異類型，從中選擇培育出優(yōu)良品種，所以誘變育種可提高變異的頻率，使后代的變異性狀較快地穩(wěn)定。 思 維 創(chuàng) 新 升 華 育種方法小結(jié)雜 交 育 種 人 工 誘 變 育 種 單 倍 體 育 種 多 倍 體 育 種依 據(jù)原 理 基 因 重 組 (基 因的 自 由 組 合 ) 基 因 突 變 染 色 體 組 成 倍減 少 ， 再 加 倍后 得 到 純 種 染 色 體 組 成 倍增 加常 用方 法 1.雜 交 自 交 選 優(yōu) 自 交2 雜 交 “雜種 ” 輻 射 誘 變 、 激 光 誘變 、 化 學(xué) 誘 變 花

20、 藥 離 體 培養(yǎng) ， 然 后 再 加倍 秋 水 仙 素 處 理萌 發(fā) 種 子 、 幼苗優(yōu) 點 使 不 同 個 體 的優(yōu) 良 性 狀 集 中到 一 個 個 體 上 可 以 提 高 變 異 頻 率或 出 現(xiàn) 新 性 狀 ， 加速 育 種 進 程 明 顯 縮 短 育 種年 限 器 官 大 ， 提 高產(chǎn) 量 和 營 養(yǎng) 成分 缺 點 時 間 長 ， 須 及時 發(fā) 現(xiàn) 優(yōu) 良 性狀 有 利 變 異 少 ， 須 大量 處 理 實 驗 材 料 ，具 有 不 確 定 性 技 術(shù) 復(fù) 雜 一些 ， 須 與 雜 交育 種 配 合 適 用 于 植 物 ，在 動 物 方 面 難于 開 展 此 外 ， 近 幾 年 還

21、 興 起 了 太 空 育 種 。太 空 育 種 主 要 是 利 用 返 回 式 衛(wèi) 星 和 高 空 氣 球 所 能 達 到 的 空間 環(huán) 境 ， 通 過 強 輻 射 、 微 重 力 和 高 真 空 等 條 件 誘 發(fā) 植 物 種 子 的基 因 發(fā) 生 變 異 的 作 物 育 種 新 技 術(shù) 。 經(jīng) 歷 過 太 空 遨 游 的 農(nóng) 作 物 種子 返 回 地 面 后 再 進 行 種 植 ， 不 僅 植 株 明 顯 增 高 增 粗 ， 果 形 增大 ， 而 且 品 質(zhì) 也 得 到 提 高 。 如 果 發(fā) 生 顯 性 突 變 ， 在 二 倍 體 生 物 中 通 常 第 一 代 便 會 表 現(xiàn)出 來 ，

22、 但 并 不 都 是 純 合 體 。 特 別 是 在 異 花 受 粉 植 物 中 ， 還 必 須經(jīng) 過 兩 次 自 交 到 第 三 代 才 能 得 到 穩(wěn) 定 遺 傳 的 純 合 突 變 類 型 。 如果 發(fā) 生 的 是 隱 性 突 變 ， 在 自 花 受 粉 植 物 中 只 需 要 通 過 自 交 繁殖 ， 到 第 二 代 便 會 有 純 合 的 隱 性 突 變 體 分 離 出 來 ， 雖 然 數(shù) 目 較少 ， 但 是 一 經(jīng) 出 現(xiàn) 便 可 選 得 。 不 過 在 異 花 受 粉 植 物 中 的 隱 性 突變 大 多 長 期 保 持 雜 合 狀 態(tài) 而 不 表 現(xiàn) ， 只 有 當(dāng) 雜 合

23、體 繁 殖 到 一 定數(shù) 量 ， 進 行 雜 合 體 間 互 交 或 偶 然 自 交 的 情 況 下 ， 才 會 有 隱 性 突變 純 合 體 表 現(xiàn) 出 來 。突變規(guī)律在誘變育種中的應(yīng)用 方 法 技 巧 探 究 請 分 析 回 答 ：(1)A組 由 F1獲 得 F2的 方 法 是 _， F2矮 稈 抗 病 植 株 中不 能 穩(wěn) 定 遺 傳 的 占 _。(2) 、 、 三 類 矮 稈 抗 病 植 株 中 ， 最 可 能 產(chǎn) 生 不 育 配 子的 是 _類 。(3)A、 B、 C三 組 方 法 中 ， 最 不 容 易 獲 得 矮 稈 抗 病 小 麥 品種 的 是 _組 ， 原 因 是 _。(4)

24、通 過 矮 稈 抗 病 獲 得 矮 稈 抗 病 新 品 種 的 方 法 是_。 獲 得 的 矮 稈 抗 病 植 株 中 能 穩(wěn) 定 遺 傳 的 占 _。 (5)在 一 塊 高 稈 (純 合 子 )小 麥 田 中 ， 發(fā) 現(xiàn) 了 一 株 矮 稈 小 麥 。請 設(shè) 計 實 驗 方 案 探 究 該 矮 稈 性 狀 出 現(xiàn) 的 可 能 原 因 (簡 要 寫 出 所用 方 法 、 結(jié) 果 和 結(jié) 論 )。_ 方法警示得分要點：(3)答案唯一，必須是“ C”組，原因必須答出兩點，基因突變頻率低且不定向。(4)只要說明誘導(dǎo)染色體加倍的方法是“秋水仙素處理或低溫誘導(dǎo)”即可。(5)兩種方法即可，若用雜交法，必須

25、根據(jù)子二代是否出現(xiàn)性狀分離來判斷；若用第二種方法，必須體現(xiàn)“二者種植在相同環(huán)境條件下，據(jù)表現(xiàn)型判斷”。 錯因案例(3)錯答為“ A組”。(錯答原因是根據(jù)雜交育種年限長，而忽略了誘變育種的不定向性)(4)錯答為“單倍體育種”和“ 0”。(錯答原因是混淆了“單倍體育種”和“花藥離體培養(yǎng)”的關(guān)系)技法提煉解答本題的關(guān)鍵點是：(1)生物育種方法的判斷：雜交育種和單倍體育種的第一步都是選取親本雜交，所不同的是從F 1開始，雜交育種選用連續(xù)自交的方法，而單倍體育種則選用花藥離體培養(yǎng)和秋水仙素處理幼苗或萌發(fā)的種子。誘變育種則選用物理因素或化學(xué)因素進行人工誘變處理。 (2)驗證基因突變的實驗設(shè)計思路：驗證生物變異是基因突變還是環(huán)境影響：可以把矮稈植株與原始親本種植在相同的環(huán)境條件下，觀察比較兩者的表現(xiàn)型是否相同，若相同則說明變異是由環(huán)境不同引起的。驗證生物變異是基因突變還是染色體變異：觀察處于有絲分裂中期的細胞，在光學(xué)顯微鏡下能觀察到細胞內(nèi)染色體的變異。驗證基因突變的顯隱性：可讓矮稈植株和原始親本雜交，若出現(xiàn)性狀分離，則說明為顯性突變，若沒有出現(xiàn)性狀分離，F(xiàn) 1所表現(xiàn)出的性狀為顯性性狀。 課 堂 知 識 構(gòu) 建