復(fù)習(xí)學(xué)案：育種學(xué)案

·PAGE5·從雜交育種到基因工程課前探究案【預(yù)習(xí)目標】能夠說出各種育種方法的原理、過程和特點【知識梳理】一、雜交育種1．概念：將兩個或多個品種的優(yōu)良性狀通過集中在一起，再經(jīng)過，獲得新品種的方法。2.原理：雜交育種依據(jù)的遺傳學(xué)原理是，發(fā)生在3.過程：選擇具有不同優(yōu)良性狀的親本通過獲得F1，F(xiàn)1連續(xù)或雜交，從中篩選獲得需要的類型。4.特點：（1）優(yōu)點：①可以將多個品種的優(yōu)良性狀在一起，②操作簡便（2）缺點：獲得新品種周期，雜交后代會出現(xiàn)現(xiàn)象，育種過程緩慢。5.應(yīng)用：根據(jù)需要培育理想類型，如改良作物，提高單位面積，也可用于、家禽的育種【練一練1】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)境條件的改變二、誘變育種1．概念：利用物理或化學(xué)因素來處理生物，使生物發(fā)生，從而獲得優(yōu)良類型的方法。【思考】誘變育種依據(jù)的遺傳學(xué)原理是，發(fā)生在時期。2.方法:（1）物理因素：X射線、γ射線、、激光、（太空誘變）等誘變。（2）化學(xué)因素：、硫酸二乙酯等誘變。3．過程：選擇生物→→選擇所需類型→培育。4.特點：（1）優(yōu)點：提高，大幅度改良某些優(yōu)良性狀，育種進程。（2）缺點：有利變異，需大量處理實驗材料，盲目性?！舅伎肌颗c雜交育種相比，誘變育種有的優(yōu)點。5.應(yīng)用：（1）農(nóng)作物育種：培育出的新品種具有抗病力強、產(chǎn)量高、品質(zhì)好等優(yōu)點。（2）微生物育種：如的選育。【練一練2】誘變育種能使植物體產(chǎn)生更多的突變個體，生物細胞對輻射、化學(xué)誘變劑敏感的時期是細胞分裂的（）A、間期B、前期C、后期D、末期三、單倍體育種1．原理：。2．人工誘導(dǎo)單倍體的方法：。3．單倍體育種的優(yōu)點：（1）（2）【練一練3】下列技術(shù)中不能獲得抗銹高產(chǎn)小麥新品種的是（）A.誘變育種B.細胞融合C.花粉離體培養(yǎng)D.轉(zhuǎn)基因四、多倍體育種1．原理：。2．人工誘導(dǎo)多倍體的方法：處理的種子或幼苗（常用），處理。3．多倍體植株的特點：。4．實例：三倍體無籽西瓜【練一練4】育種的方法有雜交育種、單倍體育種、誘變育種、多倍體育種、基因工程育種等，下面對這五種育種的說法正確的是（）A、涉及的原理有：基因突變、基因重組、染色體變異B、都不可能產(chǎn)生定向的可遺傳變異C、都在細胞水平上進行操作D、都不能通過產(chǎn)生新基因從而產(chǎn)生新性狀五、基因工程(基因工程育種)1．概念：又叫或。即按照人們的意愿，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胞里，地改造生物的遺傳性狀(操作水平為DNA分子水平)2．原理：不同物種間的。3．步驟：提取→目的基因與結(jié)合→將目的基因受體細胞→目的基因的?！舅伎肌恐亟M成功的標志是獲得產(chǎn)物4．工具：（1）基因的“剪刀”——，一種限制酶只能識別。（2）基因的“針線”——，作用部位是。（3）基因的——將外源基因送入受體細胞，常用的運載體有。【思考】限制酶的作用部位是。5.特點：（1）優(yōu)點：目的性，育種周期短；克服了的障礙。（2）缺點：技術(shù)復(fù)雜，安全性問題多，有可能引發(fā)生態(tài)危機?！揪氁痪?】下列有關(guān)基因工程技術(shù)的敘述中，正確的是（）A、重組DNA技術(shù)所用的工具酶是限制酶、連接酶和運載體B、所有的限制酶只能識別同一種特定的核苷酸序列C、選用細菌作為重組質(zhì)粒的受體細胞是因為細菌繁殖快D、只要目的基因進入了受體細胞就能成功實現(xiàn)表達六、基因工程的應(yīng)用1．作物育種：利用的方法，獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有的農(nóng)作物，培育出具有各種的作物新品種；如抗蟲棉。2．藥物研制：利用基因工程，培育轉(zhuǎn)基因生物，利用轉(zhuǎn)基因生物生產(chǎn)出各種的藥品，如胰島素、干擾素和乙肝疫苗等。3．環(huán)境保護：利用轉(zhuǎn)基因細菌降解的化合物，分解泄漏石油，處理工業(yè)廢水等。【預(yù)習(xí)檢測】1、雜交育種依據(jù)的主要遺傳學(xué)原理是（）A、基因突變B、染色體變異C、自由組合D、染色體交叉互換2．下列高科技成果中，根據(jù)基因重組原理進行的是（）①我國科學(xué)家袁隆平利用雜交技術(shù)培育出超級水稻②我國科學(xué)家將蘇云金桿菌的某些基因移植到棉花體內(nèi)，培育出抗蟲棉③我國科學(xué)家通過返回式衛(wèi)星搭載種子培育出太空椒④我國科學(xué)家通過體細胞克隆技術(shù)培養(yǎng)出克隆牛A.①B.①②C.①②③D.②③④3、能夠使植物體表達動物蛋白的育種方法是（）A．單倍體育種B．雜交育種C．基因工程育種D．多倍體育種4、科學(xué)家們經(jīng)過多年的努力，創(chuàng)立了一種新興生物技術(shù)——基因工程，實施該工程的最終目的（）A．定向提取生物體的DNA分子B.定向?qū)NA分子進行人工“剪切”C．在生物體外對DNA分子進行改造D.定向地改造生物的遺傳性狀【課堂小結(jié)】（1）a、單倍體育種b、雜交育種c、多倍體育種（2）花藥離體培養(yǎng)（3）單倍體幼苗正常幼苗或萌發(fā)的種子（4）明顯縮短育種年限（5）誘變育種產(chǎn)生新基因，出現(xiàn)新性狀（6）原核生物不能進行有性生殖誘變育種課內(nèi)探究案2考點四、多倍體育種【典例1】⑴23Y染色體變異低溫誘導(dǎo)或秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗抑制紡錘體的形成，使染色體數(shù)目加倍。⑵[歸納總結(jié)]1、染色體變異2、用秋水仙素處理（1）4N=4a（2）a+b4N=2a+2b3、操作簡單，所獲得個體營養(yǎng)物質(zhì)的含量增加4、很難在動物中展開【變式訓(xùn)練1】（1）秋水仙素多倍體育種GGgRRrEee綠皮紅瓤無籽（2）生長素未開花時未受粉的雌蕊（3）有絲分裂中期66考點五基因工程育種【典例2】D[歸納總結(jié)]定向改造生物的性狀【變式訓(xùn)練2】（1）限制酶堿基互補配對（2）3/4（3）葉綠體中的基因只能隨著卵細胞遺傳給后代，不能隨精子遺傳給后代【變式訓(xùn)練3】（1）草魚生長激素基因（2）染色體聯(lián)會紊亂（3）克服遠源雜交不親和的障礙目的性強培育周期短考點六各種育種方法的比較【典例3】（1）雜交F2開始發(fā)生性狀分離單倍體明顯縮短育種年限（2）花藥的離體培養(yǎng)（3）基因突變物理方法化學(xué)方法萌發(fā)的種子分裂旺盛，在進行DNA復(fù)制過程中易發(fā)生基因突變（4）秋水仙素抑制細胞分裂時紡錘體的形成，使染色體數(shù)目加倍（5）基因工程脫分化（6）克服遠緣雜交不親和的障礙[歸納點撥]（1）能產(chǎn)生前所未有的新基因，創(chuàng)造新變異類型（2）操作簡單（3）能克服生殖隔離（4）目的性強（5）明顯縮短育種年限【變式訓(xùn)練4】（1）自交2/3（2）Ⅱ（3）C基因突變率低，且基因突變是不定向的（4）秋水仙素誘導(dǎo)染色體加倍100%[課堂小結(jié)]（1）單倍體育種（2）多倍體育種（3）誘變育種（4）基因突變（5）雜交育種（6）誘變育種（7）誘變育種（8）多倍體育種（9）誘變育種課后拓展案1、B2、B3、C4、D5、D6、C7、C8、(1)①BbRR BbRr②子葉深綠抗?。鹤尤~深綠不抗?。鹤尤~淺綠抗?。鹤尤~淺綠不抗病3：1：6：2③9/15④BR與BR、BR與Br⑤用組合一的父本植株自交，在子代中選出子葉深綠類型即為純合的子葉深綠抗病大豆材料。（2）①限制酶和DNA連接酶②培育的植株具有病毒抗體用病毒分別感染轉(zhuǎn)基因大豆植株和不抗病植株，觀察比較植株的抗病性（3）9．（1）3/16不再發(fā)生性狀分離（2）E→F→G花藥離體培養(yǎng)（3）C→D提取目的基因、目的基因與運載體結(jié)合、將目的基因?qū)胧荏w細胞、目的基因的檢測和鑒定（4）單倍體（5）植物體細胞雜交（6）A→B10．（1）細胞的全能性（2）2抑制細胞分裂時形成紡錘體，使染色體數(shù)目加倍（3）1／4

HHhhRRrr

（4）否存在生殖隔離（5）基因突變能夠產(chǎn)生新基因11．（1）表達有害性基因突變（2）誘變育種基因重組胚狀體（3）4（4）從雜交育種到基因工程（課內(nèi)探究案）1【探究目標】1.掌握雜交育種的過程，并能夠區(qū)分動植物雜交育種的區(qū)別。2.掌握誘變育種的原理、應(yīng)用。3.掌握單倍體育種的過程，并能夠區(qū)分單倍體育種和雜交育種的不同?！咎骄窟^程】考點一、雜交育種的分析【典例1】番茄是自花受粉植物，已知紅果（Ｒ）對黃果（ｒ）為顯性，正常果形（Ｆ）對多棱果形（ｆ）為顯性。以上兩對基因分別位于非同源染色體上，現(xiàn)有紅色正常果品種、黃色多棱果品種、黃色正常果品種（均為純合子），育種學(xué)家期望獲得紅色多棱果形的新品種，為此進行了雜交。請回答下列問題：（1）應(yīng)選用以上哪兩個品種作為雜交親本？

（2）在Ｆ2中紅色多棱果形植株出現(xiàn)的比例是在Ｆ2中能穩(wěn)定遺傳紅色多棱果形植株出現(xiàn)的比例是（3）某同學(xué)設(shè)計了如下的遺傳圖解來表示該育種過程，請補充完善如何獲得F3，并寫出F3代基因型、表現(xiàn)型。請用簡潔的語言準確描述該育種過程。第一年：第二年：第三年：第四年：【思維拓展】1、上題育種過程中植株產(chǎn)生能穩(wěn)定遺傳的紅色多棱果番茄種子至少需要多少年？。產(chǎn)生能穩(wěn)定遺傳的紅色多棱果番茄的植株至少需要多少年？。要選育出能穩(wěn)定遺傳的紅色多棱果品種至少需要多少年？。如何操作？，。2、雜交育種（填“能”或“不能”）應(yīng)用于大腸桿菌，原因是?！镜淅?】在家兔中黑色（B）對褐色（b）為顯性，短毛（E）對長毛（e）為顯性，這些基因是獨立分配的?，F(xiàn)有純合黑色短毛兔和褐色長毛兔（雌雄均有）。試回答下列問題：（1）試設(shè)計培育出能穩(wěn)定遺傳的黑色長毛兔的育種方案①；②；③。（2）F2中黑色長毛兔的基因型有和兩種，其純合體占黑色長毛兔總數(shù)的，雜合體占F2總數(shù)的?！咎嵘恐参镫s交育種中純合子的獲得不能通過測交，只能通過逐代自交的方法獲得；而動物雜交育種中純合子的獲得一般不通過逐代自交，而通過測交的方法獲得?！練w納點撥】⑴雜交育種原理：。⑵方法步驟：植物雜交育種：選擇合適的親本進行雜交得到F1→→篩選出符合要求的表現(xiàn)型→直至不發(fā)生為止動物雜交育種：選擇合適的親本進行雜交得到F1→→篩選出符合要求的表現(xiàn)型→對篩選出來的個體進行從而選出所需的純合子。（3）從F2中進行篩選的原因：?！咀兪接?xùn)練1】兩個親本的基因型分別為AAbb和aaBB，這兩對基因按自由組合定律遺傳，要培育出基因型為aabb的新品種，最簡便的方法是()A．單倍體育種B．雜交育種C．人工誘變育種D．細胞工程育種考點二、誘變育種的分析【典例3】我國運用返回式運載衛(wèi)星搭載水稻種子，返回地面后種植，培育出的水稻穗長粒大，畝產(chǎn)達600kg，最高達750kg，蛋白質(zhì)含量增加8%～20%，生長期平均縮短10天。請回答：（1）水稻性狀的改變是由于太空中的作用導(dǎo)致了其種子發(fā)生了。（2）這種育種方式叫，其優(yōu)點是；缺點是?！舅季S拓展】對于搭載的作物種子有什么要求？。原因是。【歸納點撥】（1）誘變育種的原理：。（2）誘變育種與雜交育種相比，最大的區(qū)別是?！咀兪接?xùn)練2】與雜交育種、單倍體育種、多倍體育種和基因工程育種相比，盡管人工誘變育種具有很大的盲目性，但是該育種方法的獨特之處是（）A.可以將不同品種的優(yōu)良性狀集中到一個品種上B.育種周期短，加快育種的進程C.改變基因結(jié)構(gòu)，創(chuàng)造前所未有的性狀類型D.能夠明顯縮短育種年限，后代性狀穩(wěn)定快考點三、單倍體育種【典例4】用純種的高稈（D）抗銹?。═）小麥與矮稈（d）易染銹?。╰）小麥培育矮稈抗銹病小麥新品種的方法如下，下列有關(guān)此育種方法的敘述正確的是（）選出符合要求的品種高稈抗銹病小麥選出符合要求的品種高稈抗銹病小麥矮桿不抗病小麥→F1→配子→幼苗→A．過程①是雜交 B．過程②為有絲分裂C．過程③必須經(jīng)過受精作用 D．過程④必須使用生長素處理【思維拓展】單倍體育種時秋水仙素處理的是，多倍體育種時秋水仙素處理的材料是。秋水仙素的作用原理是作用時期。如果秋水仙素作用于細胞間期，會引起變異。花藥離體培養(yǎng)獲得單倍體植株屬于有性生殖還是無性生殖？【歸納點撥】1．單倍體育種的一般步驟：選擇親本→有性雜交→F1產(chǎn)生的花粉離體培養(yǎng)獲得植株→獲得可育純合子→。2．單倍體育種一般需要年?！咀兪接?xùn)練3】用純合的二倍體水稻品種高稈抗銹?。―DTT）和矮稈不抗銹病（ddtt）進行育種時，一種方法是雜交得到F1，F(xiàn)1再自交得F2；另一種方法是用F1的花藥進行離體培養(yǎng)，再用秋水仙素處理幼苗得到相應(yīng)植株。下列敘述正確的是（）A.前一種方法所得的F2中重組類型和純合子各占5/8、1/4B.后一種方法所得的植株中可用于生產(chǎn)的類型比例為2/3C.前一種方法的原理是基因重組，原因是非同源染色體自由組合D.后一種方法的原理是染色體變異，是由于染色體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變【當堂檢測】農(nóng)科所通過如圖育種過程培育出了高品質(zhì)的糯小麥,相關(guān)敘述正確的是（）A.b育種過程中運用的遺傳學(xué)原理是基因突變B.要獲得yyRR，b過程需要進行不斷的自交來提高純合率C.a、c過程都需要使用秋水仙素，都作用于萌發(fā)的種子D.a過程能提高突變率，明顯縮短育種年限【課堂小結(jié)】(1)上題a、b、c分別代表了哪些育種方法？。(2)a過程表示的育種方式，獲得單倍體常用的方法是。（3）a過程使用秋水仙素處理的對象是，c過程使用秋水仙素處理的對象是。（4）a過程表示的育種方式與b過程表示的育種方式相比，其優(yōu)點是。（5）能提高突變率的育種方法是，與b過程表示的育種方式相比，其優(yōu)點是。（6）原核生物不能運用雜交的方法進行育種，原因是，如細菌的育種一般采用從雜交育種到基因工程（課內(nèi)探究案）2【探究目標】1.掌握多倍體育種的過程，理解同源多倍體和異源多倍體的區(qū)別2.熟練掌握基因工程育種的工具和步驟3.理解各育種方法之間的區(qū)別【探究過程】考點四、多倍體育種【典例1】圖甲是三種不同植物形成普通小麥的過程示意圖；圖乙是某實驗小組利用普通小麥中的高稈抗?。═TRR）和矮稈易感?。╰trr）兩個品種（兩對性狀獨立遺傳），通過三種不同途徑培育矮桿抗病小麥品種的過程圖解。⑴圖甲中雜種一、雜種二具有的染色體組數(shù)分別是

、

個，經(jīng)過①、②過程后形成二粒小麥和普通小麥的過程與圖乙中

組有相似之處，其育種原理都是

，①、②過程常用的方法是：，其作用機理是：。⑵依據(jù)普通小麥的形成原理，我國育種專家以普通小麥和二倍體小黑麥（以C表示它的一個染色體組）為育種材料人工創(chuàng)造出了一種新型的小黑麥，請你利用圖示說明一下其大致培育過程。[歸納總結(jié)]1.原理：2.方法：。（1）同源多倍體育種，如：（2）異源多倍體育種，如：3.優(yōu)點：。4.缺點：只適于植物，?！咀兪接?xùn)練1】現(xiàn)有味甘汁多、消暑解渴、穩(wěn)定遺傳的綠皮(G)紅瓤(R)小子(e)西瓜品種甲與白皮(g)黃瓤(r)大子(E)西瓜品種乙，三對基因自由組合。已知西瓜的染色體數(shù)目2n＝22，請根據(jù)下面提供的西瓜育種流程圖回答有關(guān)問題：(1)圖中①過程所用的試劑是________________，通過②途徑培育無子西瓜的方式叫做________，所結(jié)西瓜果實的基因型和表現(xiàn)型分別為_______、_______。(2)通過③培育無子西瓜時所用的試劑為________，施用的時機和部位是、。(3)在顯微鏡下檢查④過程得到雜種細胞的染色體數(shù)目，觀察的最佳時期為，看到的染色體數(shù)目應(yīng)是________條?？键c五、基因工程育種【典例2】下列各項中，a、b、c、d代表的結(jié)構(gòu)正確的是（）A．a(chǎn)——質(zhì)粒RNAB．b——DNA連接酶C．c——限制性內(nèi)切酶D．d——外源基因【歸納總結(jié)】基因工程育種與其它育種方式相比，最大的優(yōu)點是可以根據(jù)人們的需要，?！咀兪接?xùn)練2】在植物基因工程中，用土壤農(nóng)桿菌中的Ti質(zhì)粒作為運載體，把目的基因重組入Ti質(zhì)粒上的T-DNA片段中，再將重組的T-DNA插入植物細胞的染色體DNA中。（1）科學(xué)家在進行上述基因操作時，要用同一種分別切割質(zhì)粒和目的基因，質(zhì)粒的黏性末端與目的基因DNA片段的黏性末端就可通過方式而粘合。（2）將攜帶抗除草劑基因的重組Ti質(zhì)粒導(dǎo)入二倍體油菜細胞，經(jīng)培養(yǎng)、篩選獲得一株有抗除草劑特性的轉(zhuǎn)基因植株。經(jīng)分析，該植株含有一個攜帶目的基因的T-DNA片段，因此可以把它看作是雜合子。理論上，在該轉(zhuǎn)基因植株自交F1中，仍具有抗除草劑特性的植株占總數(shù)的。（3）種植上述轉(zhuǎn)基因油菜，它所攜帶的目的基因可以通過花粉傳遞給近緣物種，造成“基因污染”。如果把目的基因?qū)巳~綠體DNA中，就可以避免“基因污染”，原因是?！咀兪接?xùn)練3】目前，我國已培育成功兩種轉(zhuǎn)基因魚：一種是帶有草魚生長激素基因的轉(zhuǎn)基因鯉魚，和普通鯉魚不同的是，它的背部高高隆起，肌肉十分發(fā)達，并具有大規(guī)模繁殖能力。另一種是具有草魚生長激素基因的轉(zhuǎn)基因三倍體鯉魚“吉鯉”。它長得酷似鯽魚，在它的基因中，除了兩套鯉魚染色體外，還多了一套鯽魚的染色體，但吉鯉是不能生育的，在推廣過程中不用擔(dān)心與其它動物雜交引起生態(tài)危機。這兩種魚的生長速度很快，比普通鯉魚快140％以上。而且蛋白質(zhì)高，脂肪含量較低，味道不錯。（1）文中的“轉(zhuǎn)基因鯉魚”是指遺傳物質(zhì)中導(dǎo)入了的鯉魚。（2）“吉鯉”不能生育是因為減數(shù)分裂過程中，不能生成正常的生殖細胞。（3）請指出轉(zhuǎn)基因育種的兩種優(yōu)點。考點六、各種育種方法的比較【典例3】下面為6種不同的育種方法。據(jù)圖回答下列問題:（1）圖中A至D方向所示的途徑表示育種，這種方法屬常規(guī)育種，一般從F2開始選種，這是因為。A→B→C的途徑表示育種，這兩種育種方式中后者的優(yōu)越性主要表現(xiàn)在。（2）B常用的方法為。（3）E方法所用的原理是，所用的方法如、。育種時所需處理的種子應(yīng)是萌動的（而非休眠的）種子，原因是。（4）C、F過程最常用的藥劑是，其作用的原理是