從雜交育種到基因工程

第24課時(shí)——

從雜交育種到基因工程武平一中鐘芙蓉

1.將分散于各章節(jié)的有關(guān)生物性狀改造方法的知識梳理出來形成知識體系。2.利用基因重組、基因突變、染色體變異、基因工程、細(xì)胞工程等遺傳學(xué)原理，設(shè)計(jì)培育具有優(yōu)良性狀的新品種的育種方法。3.通過真題分析、練習(xí)，提高審題解題的能力。復(fù)習(xí)目標(biāo)：回憶你所知道育種方式

三倍體無籽西瓜抗蟲棉雜交育種單倍體育種多倍體育種基因工程育種細(xì)胞工程育種白菜–甘藍(lán)神奇的“太空椒”矮桿抗病的水稻誘變育種據(jù)聞乾隆年間，廣州增城人因?yàn)椴豢懊磕昙{貢之?dāng)_，把百棵掛綠砍掉，唯有在增城荔城鎮(zhèn)西郊西園寺（現(xiàn)荔城掛綠廣場）留下了一棵。當(dāng)年的掛綠樹如今已是掛綠荔枝品種的老祖宗，有400多年樹齡，成功培育了好幾代的子孫樹種，共100多株。更可貴的是西園掛綠每年仍有結(jié)果，2000年的拍賣會上，更是拍出了一顆“西園掛綠”荔枝55.5萬元的天價(jià)?！皰炀G”乃荔枝中的珍品，有“荔枝之王”的美稱。此荔枝外形獨(dú)特，成熟時(shí)蒂旁一邊突起稍高，一邊稍低，謂之龍頭鳳尾，顏色則四分微綠六分丹紅，有條綠線縱貫果身，剝?nèi)ネ馄?紙包不濕紙.番茄與甜椒自然雜交后形成的多年生草本植物番茄椒既像辣椒又像番茄，故稱番茄椒，它同時(shí)具有番茄和甜椒的特點(diǎn)，番茄椒的葉片、莖干和株型酷似甜椒，而果實(shí)外型與番茄相似，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)又與甜椒相似。果實(shí)色澤鮮紅，表皮光滑有蠟質(zhì)。果皮比較厚實(shí)，耐儲運(yùn)，貨架期長，具有加熱后對營養(yǎng)和顏色毫無影響的特性。但是番茄椒不能產(chǎn)生后代。番茄甜椒番茄椒1：已知在荔枝的性狀控制中，T（無綠線）對t（有綠線）顯性，G（有甜味）對g（無甜味）顯性。普通荔枝的基因型往往是TTGg，少數(shù)會突變成TtGg。

（1）據(jù)題回答：能否利用普通荔枝得到“西園掛綠”（ttGg）？請簡要介紹你的育種方法。

（2）為了改良“西園掛綠”，要求在不改變“西園掛綠”原有外觀品質(zhì)的前提下把“西園掛綠”改良為無核、果大、糖分含量多。該怎樣設(shè)計(jì)育種方案？

（3）荔枝介殼蟲害嚴(yán)重影響了“西園掛綠”的產(chǎn)量，以前果農(nóng)常采用噴灑農(nóng)藥、放養(yǎng)寄生蜂等方法來防治。如今科學(xué)家在一種細(xì)菌體內(nèi)找到了它的抗性基因（L），請?jiān)O(shè)計(jì)育種方案來有效減輕荔枝介殼蟲危害。

2：怎樣培育出可育的番茄椒？請簡要說出育種方法。

討論：1：已知在荔枝的性狀控制中，T（無綠線）對t（有綠線）顯性，G（有甜味）對g（無甜味）顯性。普通荔枝的基因型往往是TTGg，少數(shù)會突變(芽變)成TtGg。

（1）據(jù)題回答：能否利用普通荔枝得到“西園掛綠”（ttGg）？請簡要介紹你的育種方案。TtGg植株花粉秋水仙素大量的ttGg植株tG單倍體植株tg單倍體植株TG單倍體植株Tg單倍體植株ttGGttggTTGGTTgg參考答案一參考答案二雜交育種（2）為了改良“西園掛綠”，要求在不改變“西園掛綠”原有外觀品質(zhì)的前提下把“西園掛綠”改良為無核、果大、糖分含量多。該怎樣設(shè)計(jì)育種方案？參考答案（略）可借鑒三倍體無籽西瓜的育種方式（3）荔枝介殼蟲害嚴(yán)重影響了“西園掛綠”的產(chǎn)量，以前果農(nóng)常采用噴灑農(nóng)藥、放養(yǎng)寄生蜂等方法來防治。如今科學(xué)家在一種細(xì)菌體內(nèi)找到了他的抗性基因（L），請?jiān)O(shè)計(jì)育種方案來有效減輕荔枝介殼蟲危害。參考答案（簡）（基因工程）提取目的基因→目的基因與運(yùn)載體結(jié)合→將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞→檢測與表達(dá)→篩選出符合要求的新品種。導(dǎo)入擴(kuò)增

類別

雜交育種

誘變育種單倍體育種多倍體育種基因工程育種細(xì)胞工程育種

原理

常用方法

優(yōu)點(diǎn)

缺點(diǎn)基因重組雜交→自交→選優(yōu)將不同個(gè)體的優(yōu)良性狀集中于一個(gè)個(gè)體上育種周期長，工作量大基因突變用物理或化學(xué)因素處理生物加速育種進(jìn)程，大幅改良性狀有利的個(gè)體往往不多染色體變異花藥離體培養(yǎng)，再秋水仙素處理明顯縮短育種年限需與雜交育種配合，多限于植物染色體變異秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗器官大，產(chǎn)量高，營養(yǎng)豐富發(fā)育延遲，結(jié)實(shí)率降低基因重組

轉(zhuǎn)基因技術(shù)定向改造生物的遺傳操作復(fù)雜，難度大細(xì)胞的全能性植物體細(xì)胞雜交，細(xì)胞核移植和胚胎移植培育優(yōu)良品種，保存瀕危物種(動物)同上知識匯總下面為六種不同的育種方法。據(jù)圖回答：親本（X）AF1F2DFn選擇穩(wěn)定品種單倍體植株純合體純合二倍體種子長出的植株CB種子或幼苗具有新基因的種子或幼苗E染色體加倍的種子或幼苗F種子或幼苗植物細(xì)胞其他生物基因新細(xì)胞愈傷組織胚狀體人工種子植物細(xì)胞A植物細(xì)胞B雜種細(xì)胞愈傷組織分化出幼苗GHIJKLM123465新品種(1)圖中A至D方向所示的途徑表示

育種方式，這種方法屬常規(guī)育種，一般從F2代開始選種，這是因?yàn)?/p>

。雜交從F2開始發(fā)生性狀分離下面為六種不同的育種方法。據(jù)圖回答：親本（X）AF1F2DFn選擇穩(wěn)定品種單倍體植株純合體純合二倍體種子長出的植株CB種子或幼苗具有新基因的種子或幼苗E染色體加倍的種子或幼苗F種子或幼苗植物細(xì)胞其他生物基因新細(xì)胞愈傷組織胚狀體人工種子植物細(xì)胞A植物細(xì)胞B雜種細(xì)胞愈傷組織分化出幼苗GHIJKLM123465新品種(2)B常用的方法為

?；ㄋ庪x體培養(yǎng)

(3)E方法所用的原理是

，所用的方法如

、

、

?；蛲蛔兗す庹T變輻射誘變化學(xué)試劑誘變下面為六種不同的育種方法。據(jù)圖回答：親本（X）AF1F2DFn選擇穩(wěn)定品種單倍體植株純合體純合二倍體種子長出的植株CB種子或幼苗具有新基因的種子或幼苗E染色體加倍的種子或幼苗F種子或幼苗植物細(xì)胞其他生物基因新細(xì)胞愈傷組織胚狀體人工種子植物細(xì)胞A植物細(xì)胞B雜種細(xì)胞愈傷組織分化出幼苗GHIJKLM123465新品種（4）C、F過程最常用的藥劑是

，其作用的原理是

。秋水仙素

抑制紡錘體的形成，引起染色體加倍（5）由G到H過程中涉及的生物技術(shù)有

和

?；蚬こ蹋―NA重組技術(shù)）植物組織培養(yǎng)下面為六種不同的育種方法。據(jù)圖回答：親本（X）AF1F2DFn選擇穩(wěn)定品種單倍體植株純合體純合二倍體種子長出的植株CB種子或幼苗具有新基因的種子或幼苗E染色體加倍的種子或幼苗F種子或幼苗植物細(xì)胞其他生物基因新細(xì)胞愈傷組織胚狀體人工種子植物細(xì)胞A植物細(xì)胞B雜種細(xì)胞愈傷組織分化出幼苗GHIJKLM123465新品種（6）K→L→M這種育種方法的優(yōu)越性表現(xiàn)在

。

克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙，大大擴(kuò)展了可用于雜交的親本組合范圍[關(guān)鍵一點(diǎn)](1)在所有育種方法中，最簡便、常規(guī)的育種方法是雜交育種，可以培育具有優(yōu)良性狀且能穩(wěn)定遺傳的新品種，防止后代發(fā)生性狀分離，便于制種和推廣。(2)雜交育種不一定都需要連續(xù)自交，若選育顯性優(yōu)良純種，則需要連續(xù)自交，直至性狀不再發(fā)生分離；若選育隱性優(yōu)良純種，則只要出現(xiàn)該性狀即可。(3)雜種優(yōu)勢是通過雜交獲得種子，一般不是純合子，在雜種后代上表現(xiàn)出多個(gè)優(yōu)良性狀，但只能用雜種一代，因?yàn)楹蟠鷷l(fā)生性狀分離，如雜交玉米的制種。課堂練習(xí)：1．右圖為利用①和②兩個(gè)親本培育某種農(nóng)作物品種⑥的幾種方法，有關(guān)說法錯(cuò)誤的是A、經(jīng)過Ⅲ培育成④會用到組織培養(yǎng)技術(shù)B、過程Ⅵ中秋水仙素的處理對象是幼苗C、由品種①直接形成⑤的過程可經(jīng)過基因突變D、經(jīng)過I和V培育出⑥可以明顯縮短育種年限【答案】D【解析】經(jīng)過Ⅲ培育成④是花藥離體培養(yǎng)，屬于植物組織培養(yǎng)。過程Ⅵ是用秋水素處理單倍體幼苗使其變成純合的二倍體植株。根據(jù)品種①與⑤的基因組成可知C是正確的。經(jīng)過I和V培育出⑥屬于雜交育種，要獲得純合的品種需要逐代自交提高純合度，時(shí)間較長，不能縮短育種年限。2．小麥小穗（D）對大穗（d）為顯性，抗銹病（T）對不抗銹?。╰）為顯性，兩對基因獨(dú)立遺傳?，F(xiàn)有3株小麥A、B、C分別為：A：小穗抗銹?。―dTt）；B：大穗抗銹?。╠dTT）；C：大穗抗銹?。╠dTt）。（1）在不借助其他品種小麥的情況下，鑒定B、C兩樣小麥?zhǔn)欠駷榧兎N的最簡便方法是________________________________________________________。（2）若從小穗抗銹病小麥（A株）迅速獲得穩(wěn)定遺傳的大穗抗銹病小麥，則育種方法最好采用____________________________。（3）若要改變小麥原有基因的遺傳信息，則應(yīng)該選擇的育種方法是________。（4）A株小穗抗銹病小麥自交后代中獲得30株大穗抗病個(gè)體，若將這30株大穗抗病個(gè)體作親本自交。在其中F1中選擇大穗抗病的再進(jìn)行自交，F(xiàn)2能穩(wěn)定遺傳的大穗抗病小麥占F2中所有大穗抗病的比為________。（5）將選出的大穗抗病小麥種子曬干后放在容器內(nèi)，采用什么措施可延長儲存期？（不少于兩種措施）____________________________________________

【答案】（1）讓其自交，所得F1在生長過程中用銹病病菌感染（2）單倍體育種（3）誘變育種（4）7/9（5）降低溫度，降低濕度，抽出空氣，充N2和CO2【解析】快速育種方法即單倍體育種，可明顯縮短育種年限。（2）誘變育種的原理是誘發(fā)基因突變，出現(xiàn)新類型。（3）A株自交→大穗抗?。╠dT_,其中1/3ddTT,2/3ddTt）自交2次→后代中雜合子占2/3×（1/2）2=1/6,大穗抗病純合子占1/3+2/3×3/8=7/12。則大穗抗病類型中大穗抗病純合子占7/9。（5）糧食種子儲藏與細(xì)胞呼吸密切相關(guān)，應(yīng)當(dāng)從影響細(xì)胞呼吸的主要因素：溫度、濕度、氧氣等方面采取措施降低呼吸強(qiáng)度。（2012天津）

2.芥酸會降低菜籽油的品質(zhì)。油菜有兩對獨(dú)立遺傳的等位基因（H和h，G和g）控制菜籽的芥酸含量。下圖是獲得低芥酸油菜新品種（HHGG）的技術(shù)路線，已知油菜單個(gè)花藥由花藥壁（2n）及大量花粉（n）等組分組成，這些組分的細(xì)胞都具有全能性。據(jù)圖分析，下列敘述錯(cuò)誤的是：()A.①、②兩過程均需要植物激素來誘導(dǎo)細(xì)胞分化B.與④過程相比，③過程可能會產(chǎn)生二倍體再生植株C.圖中三種途徑中，利用花粉培養(yǎng)篩選低芥酸油菜新品種（HHGG）的效率最高D.F1減數(shù)分裂時(shí)，H基因所在染色體會與G基因所在染色體發(fā)生聯(lián)會D“漢水丑生的生物同行”超級群大型公益活動：歷年高考題PPT版制作。本課件為公益作品，版權(quán)所有，不得以任何形式用于商業(yè)目的。2012年1月15日，漢水丑生標(biāo)記?！窘馕?/p>