14變異在育種中的應(yīng)用【教學(xué)過程】TeachingProcess1.概念圖3.教學(xué)總結(jié)、綜合2.課堂教

學(xué)內(nèi)容4.課堂練習(xí)鞏固典型習(xí)題規(guī)律總結(jié)染色體變異染色體變異的應(yīng)用一.選擇育種1.定義是指對現(xiàn)有品種群體中出現(xiàn)的自然變異進(jìn)行性狀鑒定、選擇，培育出新品種的育種途徑。2.原理及方法就是利用自然的可遺傳變異，進(jìn)行優(yōu)中選優(yōu)，連續(xù)選優(yōu)，使品種不斷得到改良和提高。自然變異長期人工選擇原理(汰劣留良)3.優(yōu)點(diǎn)①優(yōu)中選優(yōu)，簡單易行4.缺點(diǎn)①不能有目的的創(chuàng)造變異②能保持原品種對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)條件適應(yīng)性②有利變異少，選擇率不高，育種周期長。③改進(jìn)提高的潛力有限，可選擇的范圍小。二.雜交育種提出問題:已知大麥中，高稈（D）對矮稈（d）是顯性，抗?。═）對不抗?。╰）是顯性，現(xiàn)有兩個(gè)不同品種的純種大麥，一個(gè)品種矮稈不抗病，另一個(gè)品種高稈抗病，如何利用這兩個(gè)品種獲得矮稈抗病的大麥新品種？1.方法與過程P高桿抗病矮桿不抗病DDTTddtt×↓高桿抗病DdTtF1↓F2高桿抗病9D_T_高桿不抗病3D_tt矮桿抗病3ddT_矮桿不抗病1ddtt(淘汰)(淘汰)(保留)(淘汰)多次自交選種矮桿抗病ddTT雜交自交選種多次自交選種優(yōu)良性狀的純合體2.優(yōu)點(diǎn)①目的性強(qiáng)，通過雜交使位于不同個(gè)體上的優(yōu)良性狀集中于一個(gè)個(gè)體上（“集優(yōu)”）

3.缺點(diǎn)①育種所需時(shí)間較長。②操作簡單，技術(shù)要求不高。4.原理基因重組②只能利用已有的基因重組，不能創(chuàng)造新的基因。短毛折耳貓(bbee)長毛立耳貓(BBEE)長毛折耳貓(BBee)思考：如何利用長毛立耳貓（BBEE）和短毛折耳貓（bbee）培育出能穩(wěn)定遺傳的長毛折耳貓（BBee)？？短毛折耳貓bbee長毛立耳貓BBEE×長毛立耳貓BbEe♀、♂互交B_E_B_eebbE_bbee與bbee測交選擇后代不發(fā)生性狀分離的親本即為BBee××中國荷斯坦牛：荷斯坦—弗里生牛與我國黃牛雜交選育后逐漸形成的優(yōu)良種。泌乳期可達(dá)305天，年產(chǎn)乳量可達(dá)6300kg以上。中國黃牛荷斯坦牛中國荷斯坦牛總結(jié)：①植物雜交育種中，優(yōu)良性狀的純合子獲得一般采用多次自交選種。②動(dòng)物雜交育種中，優(yōu)良性狀的純合子獲得一般采用測交，選擇測交后代不發(fā)生性狀分離的親本。③如果優(yōu)良性狀是隱性，直接在F2中選出即為純合體。雜交育種是一種最簡單的一種方法三.單倍體育種單倍體育種是一種最快速的一種方法。1.原理：_______________染色體(數(shù)目)變異2.方法：①花藥離體培養(yǎng)②人工誘導(dǎo)染色體加倍(如:秋水仙素處理)3.優(yōu)點(diǎn)：①明顯縮短育種時(shí)間②所得個(gè)體均為純合體4.缺點(diǎn)：技術(shù)復(fù)雜花藥離體培養(yǎng)→P高桿抗病

DDTT×矮桿感病

ddttF1高桿抗病

DdTt配子DTDtdTdtDTDtdTdtDDTTDDttddTTddtt↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓純合體秋水仙素→

↑

需要的矮抗品種單倍體育種第1年第2年P(guān)高桿抗病

DDTT×矮桿感病

ddttF1高桿抗病

DdTt↓F2D_T_D_ttddT_ddttddTT雜交育種↓第1年第2年第3~6年××

↑

需要的矮抗品種矮抗比較四.多倍體育種1.方法：_________________________秋水仙素處理或低溫誘導(dǎo)2.原理：__________________染色體(數(shù)目)變異3.多倍體的優(yōu)點(diǎn)：果實(shí)大、營養(yǎng)豐富等4.多倍體的缺點(diǎn)：結(jié)實(shí)率,發(fā)育遲緩5.實(shí)例：三倍體無籽西瓜三倍體無籽西瓜培育過程①兩次傳粉第一次傳粉目的：雜交獲得三倍體種子第二次傳粉目的：刺激子房發(fā)育為果實(shí)②三倍體西瓜無子的原因三倍體西瓜在減數(shù)分裂過程中，由于染色體聯(lián)會(huì)紊亂，不能產(chǎn)生正常配子。五.誘變育種利用物理因素（如X射線，紫外線，激光等）或化學(xué)因素（如亞硝酸等）處理生物，使生物發(fā)生基因突變。從中篩選有利變異。1.方法2.原理基因突變3.實(shí)例“黑農(nóng)五號”大豆“高產(chǎn)”青霉菌株太空育種“黑農(nóng)五號”大豆黑龍江農(nóng)科院用輻射方法處理大豆，培育成“黑農(nóng)五號”大豆品種，含油量比原來的品種提高了2.5%，大豆產(chǎn)量提高了16%。青霉菌高產(chǎn)菌株的選育1943年從自然界分離出來的青霉菌只能產(chǎn)生青霉素20單位/mL。后來人們對青霉菌多次進(jìn)行X射線、紫外線照射以及綜合處理，培育成了青霉素高產(chǎn)菌株，目前青霉素的產(chǎn)量已達(dá)到50000～60000單位/mL。太空育種太空育種即航天育種，也稱空間誘變育種，是將作物種子或誘變材料搭乘返回式衛(wèi)星或高空氣球送到太空，利用太空各種輻射、失重、宇宙粒子、弱地磁，高真空等綜合作用，產(chǎn)生地面上難以實(shí)現(xiàn)的變異。再返回地面培育作物新品種的育種新技術(shù)。①提高基因突變頻率,加速育種進(jìn)程4.優(yōu)點(diǎn)②產(chǎn)生新基因,大幅度地改良某些性。5.缺點(diǎn)①難以控制突變方向，具有一定的盲目性；②有利個(gè)體少，需大量處理實(shí)驗(yàn)材料。(不定向性)(害多利少性)總結(jié)1：四種育種方法的比較類型雜交育種誘變育種單倍體育種多倍體育種育種理育種法優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用實(shí)例基因突變?nèi)旧w變異基因重組染色體變異雜交→自交→選優(yōu)→自交物理或化學(xué)的方法處理生物花藥離體培養(yǎng)后再用秋水仙素加倍使不同親本的優(yōu)良性狀集中于同一個(gè)體上提高變異頻率加速育種進(jìn)程明顯縮短育種年限器官大型，營養(yǎng)含量高培育矮抗小麥培育青霉素高產(chǎn)菌株培育矮抗小麥三倍體無子西瓜的培育用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗總結(jié)2：根據(jù)育種程序圖識(shí)別育種名稱和過程雜交自交花藥離體培養(yǎng)秋水仙素處理誘變處理秋水仙素處理轉(zhuǎn)基因技術(shù)脫分化再分化包裹人工種皮①“可遺傳”與“可育”?？偨Y(jié)3：可遺傳≠可育。三倍體無子西瓜、騾子、二倍體的單倍體等均表現(xiàn)為“不育”，但它們均屬于可遺傳變異。②“最簡便”與“最快速”最簡便著重于技術(shù)含量應(yīng)為易操作，如雜交育種，雖然年限長，但農(nóng)民自己可簡單操作。但最快速則未必簡便，如單倍體育種可明顯縮短育種年限，但其技術(shù)含量卻較高。③“單倍體育種”與“花藥離體培養(yǎng)”單倍體育種包括花藥離體培養(yǎng)和秋水仙素處理等過程；花藥離體培養(yǎng)只是單倍體育種的一個(gè)操作步驟。1.概念：基因工程又叫_________________或_______________，指按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，_________生物的遺傳特性?；蚱唇蛹夹g(shù)DNA重組技術(shù)定向改造(1)原理：__________(2)理論基礎(chǔ)：①DNA是遺傳物質(zhì)的證明②DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)和中心法則的確立③基因是遺傳的結(jié)構(gòu)和功能單位基因重組④遺傳密碼的破譯(一切生物幾乎共用一套遺傳密碼)六.基因工程1.概念：基因工程又叫_________________或_______________，指按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，_________生物的遺傳特性?；蚱唇蛹夹g(shù)DNA重組技術(shù)定向改造六.基因工程(4)缺點(diǎn)：打破了遠(yuǎn)緣親本雜交不親和的障礙技術(shù)復(fù)雜(3)缺點(diǎn)：2．基因工程的工具：限制性核酸內(nèi)切酶(1)基因的剪刀：___________________(2)基因的針線：__________________DNA連接酶(3)基因的載體：_____、_______和_____________質(zhì)粒噬菌體動(dòng)植物病毒基因工程的基本工具工具酶載體限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶)DNA連接酶2．基因工程的工具：提取目的基因目的基因與運(yùn)載體的結(jié)合將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的檢測與鑒定12343.基因工程的步驟①基因工程與作物育種：人們利用基因工程的方法，獲得了________、________、具有___________的農(nóng)作物，培育4.基因工程的應(yīng)用高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)優(yōu)良品質(zhì)出具有各種___________的作物新品種?？鼓嫘寓诨蚬こ膛c藥物研制：用基因工程的方法能夠高效地生產(chǎn)出各種高質(zhì)量、低成本的藥物。如：__________、_________、______________。胰島素干擾素乙肝疫苗原理一定濃度的生長素可以促進(jìn)果實(shí)的發(fā)育優(yōu)點(diǎn)由于生長素所起的作用是促進(jìn)果實(shí)的發(fā)育，并

不

導(dǎo)致植物的基因型的改變，所以該種變異類型是不遺傳的缺點(diǎn)該種方法只適用于植物

方法過程在

未受粉

的

雌

蕊柱頭上涂上

涂抹一定濃度的生長素類似物溶液，子房就可以發(fā)育成無子果實(shí)。舉例無子番茄的培育說明該種方法適用于植物七.植物激素育種例1.水稻中高桿(A)與矮桿(a),抗病(B)與染病(b)為兩對相對性狀，獨(dú)立遺傳。C為外源抗病基因。（1）圖中雜交水稻過程為：_____________（2）圖中單倍體育種過程為：_____________（3）圖中多倍體育種過程為：_____________（4）圖中誘變育種過程為：_____________（5）圖中基因工程過程為：_____________①②①③④⑤⑥⑦例1.水稻中高桿(A)與矮桿(a),抗病(B)與染病(b)為兩對相對性狀，獨(dú)立遺傳。C為外源抗病基因。（6）②過程的操作為：__________________選種后連續(xù)自交選種（7）③過程的操作為：__________________花藥離體培養(yǎng)（8）④和⑤過程的操作為：______________，④過程處理的對象為_________，⑤過程處理的對象為________________________。秋水仙素處理幼苗幼苗或萌發(fā)的種子（9）⑥過程的操作為：___________，需要處理大量的材料，才可能獲得有利變異，這是因?yàn)開_________。射線處理基因突變具有不定向性，而且往往是有害的。（10）⑦過程需要用到______________________________工具。限制酶、DNA鏈接酶和載體例1.水稻中高桿(A)與矮桿(a),抗病(B)與染病(b)為兩對相對性狀，獨(dú)立遺傳。C為外源抗病基因?？偨Y(jié)4：1.據(jù)不同育種目標(biāo)選擇不同育種方案：育種目標(biāo)育種方案集中雙親優(yōu)良性狀對原品系實(shí)施“定向”改造讓原品系產(chǎn)生新性狀使原品系營養(yǎng)器官“增大”或“加強(qiáng)”單倍體育種雜交育種基因工程及植物細(xì)胞工程誘變育種多倍體育種2.關(guān)注“三最”定方向(1)最簡便——側(cè)重于技術(shù)操作，雜交育種操作最簡便。(2)最

快——側(cè)重于育種時(shí)間，單倍體育種所需時(shí)間明顯縮短。(3)最準(zhǔn)確——側(cè)重于目標(biāo)精準(zhǔn)度，基因工程技術(shù)可“定向”改變生物性狀。探究一：假如你是育種專家，如何利用普通荔枝短時(shí)間內(nèi)獲得矮桿甜味的良種荔枝（ddTT）？請簡要介紹你的育種方案。（用遺傳圖解和必要的文字表示）例2.已知在荔枝的性狀控制中，D（高桿）對d（矮桿）顯性，T（甜味）對t（非甜味）顯性,兩對基因獨(dú)立遺傳?，F(xiàn)有兩株普通荔枝，一株的基因型是DDTT，另一株的基因型是ddtt?；ㄋ庪x體培養(yǎng)→P高桿甜味

DDTT×矮桿非甜

ddttF1DdTt高桿甜味配子DTDtdTdtDTDtdTdtDDTTDDttddTTddtt↓純合體

單倍體育種第1年第2年單倍體秋水仙素處理→高桿甜味高桿非甜矮桿甜味矮桿非甜篩選出矮桿甜味的荔枝植株第一年←傳粉不受精探究二：為了改良荔枝，欲招聘高級育種工程師一名。要求在不改變荔枝原有外觀品質(zhì)的前提下把其改良為無核、果大、糖分含量多。若你前往應(yīng)聘，該怎樣設(shè)計(jì)育種方案？(用文字簡要描述過程）二倍體荔枝二倍體荔枝四倍體荔枝三倍體荔枝種子目標(biāo)荔枝第一年←傳粉不受精二倍體荔枝二倍體荔枝四倍體荔枝三倍體荔枝種子目標(biāo)荔枝方案：用秋水仙素或低溫處理二倍體荔枝的種子或幼苗得到四倍體荔枝植株。再將四倍體與二倍體雜交得到三倍體的荔枝種子，播種即可得到為無核、果大，糖分含量多的荔枝例3(2008全國理綜)某植物塊根的顏色由兩對自由組合的基因共同決定。只要基因R存在，塊根必為紅色，rrYY或rrYy為黃色，rryy為白色；基因M存在時(shí)果實(shí)為復(fù)果型，mm為單果型。請寫出以二倍體黃色塊根、復(fù)果(rrYyMm)植株為原始材料，用合適的育種方法得到白色塊根、單果型三倍體種子的主要步驟。

?篩選誘導(dǎo)加倍四倍體rrrryyyymmmm二倍體白色單果rryymm×三倍體白色單果rrryyymmm目標(biāo)二倍體黃色復(fù)果rrYyMm已有材料①二倍體植株（rrYyMm）自交得種子

②從自交后代中選擇白色單型的二倍體植株，并收獲其種子（甲）③播種種子甲，長出幼苗用秋水仙素處理得四倍體植株，并收獲種子（乙）④播種甲乙兩種種子，雜交，得到白色塊根、單果型的三倍體種子（若用遺傳圖解答題，合理也給分）例4.(2020·煙臺(tái)期末)番茄是二倍體植物。有一種三體，其6號染色體的同源染色體有3條，在減數(shù)分裂聯(lián)會(huì)時(shí)，3條同源染色體中的任意2條隨意配對聯(lián)會(huì)形成一個(gè)二價(jià)體，另1條同源染色體不能配對而形成一個(gè)單價(jià)體。減數(shù)第一次分裂的后期，組成二價(jià)體的同源染色體正常分離，組成單價(jià)體的1條染色體隨機(jī)地移向細(xì)胞的任何一極，而其他染色體正常配對、分離。(1)從變異類型的角度分析，三體的形成屬于_______________。染色體數(shù)目變異(2)若三體番茄的基因型為AABBb，則其產(chǎn)生的花粉的基因型及其比例為_________________________________，其根尖分生區(qū)一細(xì)胞連續(xù)分裂兩次所得到的子細(xì)胞的基因型為________。ABB∶ABb∶AB∶Ab＝1∶2∶2∶1AABBb(3)現(xiàn)以馬鈴薯葉型(dd)的二倍體番茄為父本，以正常葉型(DD或DDD)的三體純合子番茄為母本，設(shè)計(jì)雜交實(shí)驗(yàn)，判斷D(或d)基因是否在第6號染色體上，最簡單可行的實(shí)驗(yàn)方案是_____________________________________________。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：①若雜交子代______________________，則__________________________。F1的三體植株正常葉型與二倍體馬鈴正常葉∶馬鈴薯葉＝1∶1D(或d)基因不在第6號染色體上薯葉型雜交②若雜交子代__

____________________，則__________________________。正常葉∶馬鈴薯葉＝5∶1D(或d)基因在第6號染色體上例5.小麥品種是純合子，生產(chǎn)上用種子繁殖，現(xiàn)要選育矮稈(aa)、抗病(BB)的小麥新品種；馬鈴薯品種是雜合子(有一對基因雜合即可稱為雜合子)，生產(chǎn)上通常用塊莖繁殖。（1）現(xiàn)要選育黃肉(Yy)、抗病(Rr)的馬鈴薯新品種，請分別設(shè)計(jì)小麥品種間雜交育種程序以及馬鈴薯品種間雜交育種程序，要求用遺傳圖解表示并加以簡要說明(寫出包括親本在內(nèi)的三代即可)。(注：①A_B_、A_bb、aaB_、aabb表示F2出現(xiàn)的9種基因型和4種表現(xiàn)型；②寫出F2的9種基因型和4種表現(xiàn)型即可)

將F1自交得到的種子播種，再將其中每株寬葉抗病植株上所結(jié)種子分開留種和播種，選出后代不出現(xiàn)性狀分離的即為純種(2)在一年生植物煙草的雜交育種中，用AAbb(寬葉不抗病)和aaBB(窄葉抗病)培育符合要求的寬葉抗病純合子(AABB)時(shí)，一般是先用AAbb和aaBB雜交獲得F1，再F1自交得到F2，最后篩選出表現(xiàn)型為寬葉抗病植株連續(xù)自交來提高純合子比例，這種方法年限很長，為了快速培育出能穩(wěn)定遺傳的寬葉抗病品種，某同學(xué)以F1為材料設(shè)計(jì)了兩種方案：方案一：取F1植株的花藥進(jìn)行離體培養(yǎng)，用秋水仙素處理單倍體幼苗，長成后表現(xiàn)寬葉抗病的植株即為純種。請你幫他寫出另一種方案：__________________________________________________________________________________________________________。雜交育種的時(shí)間太長，而單倍體育種能明顯縮短育種年限。由于子二代中寬葉抗病植株的基因型有四種：AABB、AABb、AaBB、AaBb，其中AABB就是符合要求的類型，因此只需將其中每株寬葉抗病植株上所結(jié)種子分開留種和播種，選出后代不出現(xiàn)性狀分離的即為純種。例6.(2021·黑龍江哈爾濱第六中學(xué)期中)2018年10月10日,在新疆喀什地區(qū)岳普湖縣巴依阿瓦提鄉(xiāng)4村,袁隆平院士團(tuán)隊(duì)培育的“海水稻”首茬開鐮,進(jìn)行實(shí)地收割測產(chǎn),測產(chǎn)實(shí)際產(chǎn)量為549.63公斤,達(dá)到了預(yù)期產(chǎn)量的要求。對于水稻的培育,我們國家從未停止。下圖中甲、乙表示水稻兩個(gè)品種,A、a和B、b分別表示位于兩對同源染色體上的兩對等位基因,①~⑥表示培育水稻新品種的過程,請分析:(1)圖中哪種途徑為單倍體育種?

(填數(shù)字標(biāo)號),其為什么能縮短育種年限?

。①③⑤用花藥離體培養(yǎng)獲得的單倍體植株,經(jīng)人工誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍后,植株細(xì)胞內(nèi)每對染色體上的基因都是純合的,自交后代不會(huì)發(fā)生性狀分離,因此縮短了育種年限(2)圖中哪些標(biāo)號處需用秋水仙素處理?

(填數(shù)字標(biāo)號);處理部位有何區(qū)別?

。

⑤⑥圖示⑤處需用秋水仙素處理單倍體幼苗,從而獲得純合子;⑥處常用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗,以誘導(dǎo)染色體加(3)④⑥的育種原理分別是

、

。

(4)圖中最簡便及最難以達(dá)到育種目標(biāo)的育種途徑分別是

、

(填數(shù)字標(biāo)號)。

(5)雜交育種選育從F2開始的原因是

。

(6)原核生物常選哪種育種方式?

(填名稱),為什么?

?；蛲蛔?nèi)旧w變異①②④從F2開始發(fā)生性狀分離誘變育種原核生物無減數(shù)分裂,不能進(jìn)行雜交育種,所以一般選誘變育種例7.(2021·江西撫州臨川月考)將基因型Dd的高莖豌豆幼苗(品系甲)用秋水仙素處理后,得到四倍體植株幼苗(品系乙),將品系甲、品系乙在同一地塊中混合種植,在自然狀態(tài)下生長、繁殖一代,得到它們的子代。下列有關(guān)敘述正確的是 (

)A.品系甲植株自交后代出現(xiàn)性狀