生物教材梳理第六章第節(jié)雜交育種與誘變育種

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精庖丁巧解牛知識·巧學(xué)一、雜交育種1.概念：雜交育種是將兩個或多個品種的優(yōu)良性狀通過交配集中在一起，再經(jīng)過選擇和培育，獲得新品種的方法。知識拓展品種是指人類在一定的生態(tài)條件和經(jīng)濟條件下,根據(jù)需要而創(chuàng)造的具有一定經(jīng)濟價值、遺傳性比較一致的家養(yǎng)動物或栽培植物的類型。作為品種的生物具有相對穩(wěn)定的遺傳性，在一定地區(qū)和一定栽培條件下，在產(chǎn)量、品質(zhì)、生育期、抗性和適應(yīng)性等方面符合人類生產(chǎn)、生活的需要,并能用普通的繁殖方法保持其穩(wěn)定性。2.原理:基因重組，即同源染色體上非姐妹染色單體之間的基因互換和非同源染色體上的非等位基因的自由組合。雜交育種不會創(chuàng)造新基因，只是實現(xiàn)了原有基因的重新組合.3.優(yōu)點:可將兩個或多個優(yōu)良性狀集中在一個個體上.4.缺點:雜交后代會出現(xiàn)性狀分離，需要連續(xù)自交，使其基因型趨于純合（即純合子個體逐年增多,雜合子個體逐年減少).因此,雜交育種進程緩慢，育種周期長（一般需要5～6年的時間），過程較復(fù)雜；只能利用已有基因的重組，不能創(chuàng)造新基因;只能進行本物種或親緣關(guān)系較近的物種雜交,不能克服遠源雜交不親和性的障礙。疑點突破雜種優(yōu)勢與雜交育種雜種優(yōu)勢是生物界普遍存在的現(xiàn)象。它是指基因型不同的親本個體相互雜交產(chǎn)生的雜種第一代，在生長勢、生活力、繁殖力、抗逆性、產(chǎn)量和品質(zhì)等一種或多種性狀上優(yōu)于兩個親本的現(xiàn)象。雜種優(yōu)勢具有以下特點:雜種優(yōu)勢不是某一兩個性狀單獨表現(xiàn)突出，而是許多性狀綜合表現(xiàn)突出;雜種優(yōu)勢的大小，取決于雙親的遺傳差異和互補程度。雜交育種通常是指把不同遺傳類型的動物或植物進行交配，使優(yōu)良性狀結(jié)合于雜種后代中，通過培育和選擇，創(chuàng)造出新品種的方法。雜交育種不僅要求性狀整齊，而且要求培育的品種在遺傳上比較穩(wěn)定。品種一旦育成，其優(yōu)良性狀即可相對穩(wěn)定地遺傳下去.雜種優(yōu)勢則主要是利用雜種F1代優(yōu)良性狀，而并不要求遺傳上的穩(wěn)定。二、誘變育種1。概念：誘變育種是利用物理因素(如X射線、γ射線、紫外線、激光等)或化學(xué)因素(如亞硝酸、硫酸二乙酯等）來處理生物，使生物發(fā)生基因突變，從而培育出生物新品種.聯(lián)想發(fā)散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)。我國從1987年開始太空育種，至今我國已先后8次進行了太空育種試驗。經(jīng)過太空育種的青椒、番茄、黃瓜、水稻等作物，高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、抗病性強。2。優(yōu)點:大大提高突變頻率；大幅度地改良某些性狀；較短時間內(nèi)獲得穩(wěn)定遺傳的個體（即縮短了育種時間)。例如，黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院用輻射方法處理大豆，培育成了“黑農(nóng)五號”等大豆品種,產(chǎn)量提高了16％，含油量也比原來的品種提高了2。5%。又如,野生青霉菌分泌的青霉素很少，產(chǎn)量只有20單位/mL，人們對青霉菌多次進行X射線、紫外線照射以及綜合處理,培育成了青霉素產(chǎn)量很高的菌株，目前青霉素產(chǎn)量已經(jīng)達到了50000～60000單位/mL。3。缺點：因為基因突變具有不定向性和突變率低等特點，所以誘變育種具有一定的盲目性,需要大量地處理生物材料，再進行選擇培育。辨析比較比較項目雜交育種誘變育種原理運用基因的遺傳規(guī)律進行人工育種（基因重組）用物理、化學(xué)方法處理生物，使基因結(jié)構(gòu)發(fā)生改變(基因突變)優(yōu)點能培育出高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的新品種變異頻率高、穩(wěn)定較快、可縮短育種進程缺點育種年限較長需要處理大量材料舉例利用高莖抗病小麥品種和矮莖不抗病小麥品種培育矮莖抗病新品種培育青霉菌新菌種問題·探究問題1雜交育種的優(yōu)點是很明顯的,但是在實際操作中會遇到不少困難。請從雜交后代可能出現(xiàn)的各種類型，以及育種時間等方面，分析雜交育種方法的不足.與雜交育種相比,誘變育種有什么優(yōu)點？聯(lián)系基因突變的特點，談?wù)務(wù)T變育種的局限性。要想克服這些局限性，可以采取什么辦法？探究: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，過程煩瑣。這些都是雜交育種方法的不足。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)突變的方向難以掌握,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。問題2以袁隆平為首的我國科學(xué)家利用野生稻與家稻雜交，培育出優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的超級雜交稻，畝產(chǎn)達1200千克，為我國和世界糧食生產(chǎn)作出了重大貢獻。超級雜交稻的優(yōu)良性狀能遺傳給后代嗎?探究：超級雜交稻以具有優(yōu)良性狀的原理為雜種優(yōu)勢，即兩種作物雜交得到的子一代往往表現(xiàn)出很多方面的優(yōu)良性狀。如果這樣的超級雜交稻再進行自交,其后代一般不會保持其優(yōu)良性狀，這是有性生殖過程中基因發(fā)生重新組合的結(jié)果。典題·熱題例1有兩個小麥品種：一種是高稈抗銹?。―DTT），另一種是矮稈不抗銹病（ddtt)，請完成下列問題：（1)請利用植物雜交原理，設(shè)計一種快速方法培育出合乎要求的矮稈抗銹病品種，寫出主要步驟。（2)這種快速育種方法叫___________,其細胞學(xué)基礎(chǔ)是______________________.(3）若用高稈抗銹病的普通小麥（DdTt）的花粉做離體培養(yǎng)并用秋水仙素處理，所得的植株有___________種表現(xiàn)型，其中基因型為___________的個體表現(xiàn)為矮稈抗銹病。(4)假如DDTT與ddtt小麥通過雜交育種和單倍體育種培育不出理想的新品種,試寫出一種培育出新性狀的育種方法：___________.思路解析：當(dāng)兩個或兩個以上的優(yōu)良性狀的基因位于非同源染色體上時，可讓兩個不同的品種雜交,獲得新品種,其原理是產(chǎn)生配子時，在同源染色體分離的同時，非同源染色體自由組合。答案：（1)（2)雜交育種在產(chǎn)生配子的減數(shù)分裂過程中，同源染色體分離的同時,非同源染色體自由組合（3）4ddTT(4)誘變育種辨析比較雜交育種不會創(chuàng)造新基因,只是實現(xiàn)了原有基因的重新組合。誘變育種大大提高了突變頻率，大幅度地改良了某些性狀,在較短時間內(nèi)可獲得穩(wěn)定遺傳的個體（即縮短了育種時間）.例2現(xiàn)有三個番茄品種，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。三對基因分別位于三對同源染色體上，并且分別控制著葉形、花色和果形三對相對性狀。（1)如何運用雜交育種方法利用以上三個品種獲得基因型為aabbdd的植株？（用文字簡要描述獲得過程即可）（2）如果從播種到獲得種子需要一年，獲得基因型為aabbdd的植株最少需要幾年?思路解析：基因的自由組合定律在生產(chǎn)實踐中有多方面的應(yīng)用，其中就包括在育種方面的應(yīng)用。在育種工作中,人們用雜交的方法，有目的地使生物不同品種間的基因重新組合,以便使不同親本的優(yōu)良基因組合到一起，從而創(chuàng)造出對人類有益的新品種。在此題中,可以讓不同的品種之間進行雜交，使基因重新組合，最終培育出aabbdd基因型的個體.答案：（1）具體步驟為：A與B雜交得子一代AABbDd，子一代AABbDd與C雜交，得到雜交二代，子二代中有多種基因型的個體，其中包括AaBbDd這樣基因型的個體，所有雜交二代個體進行自交，可得到基因型為aabbdd的種子，該種子可長成基因型為aabbdd的植株。（2）這樣的培育過程至少需要4年的時間。方法歸納雜交后代會出現(xiàn)性狀分離，可將兩個或多個優(yōu)良性狀集中在一個個體上。通過連續(xù)自交，使其基因型趨于純合(即純合子個體逐年增多，雜合子個體逐年減少).因此,雜交育種進程緩慢,育種周期長，過程較復(fù)雜.例3蘿卜和甘藍雜交,能得到的種子一般不育，如果要得到可育的種子，你認為應(yīng)該采取下列哪種措施(）A。利用花藥離體技術(shù)B.利用染色體數(shù)目加倍技術(shù)C。利用細胞融合技術(shù)D。利用誘變育種技術(shù)思路解析：蘿卜(2N=18）與甘藍(2N=18）具有相同的染色體數(shù)目，均為二倍體，雜交后得到F1，為異源二倍體,即蘿卜(AA）×甘藍(BB)→蘿卜甘藍（AB）。由于該異源二倍體的兩個染色體組A和B來源于不同種A和B的兩個染色體組,在減數(shù)第一次分裂時不能聯(lián)會配對,無法形成生殖細胞，導(dǎo)致不育。但經(jīng)染色體加倍后，即AB→AABB，形成異源四倍體，就能在減數(shù)分裂過程中,形成正常的生殖細胞——精子和卵細胞，經(jīng)受精作用后，形成受精卵，從而產(chǎn)生可育的后代，所以本題正確答案是選項B.答案：B方法歸納解答這種育種題目，大家需要對各種育種方法的原理和操作方法辨別清楚,然后根據(jù)題目育種的要求找到合適的育種方法。例4(2004全國高考理綜）良種對于提高農(nóng)作物產(chǎn)量、品質(zhì)和抗病性等具有重要作用。目前培育良種有多種途徑.其一是具有不同優(yōu)點的親本雜交，從其后代中選擇理想的變異類型,變異來源于__________，選育過程中性狀的遺傳遵循__________和__________等規(guī)律。其二是通過射線處理,改變已有品種的個別重要性狀,變異來源于__________,實質(zhì)上是細胞中DNA分子上的堿基發(fā)生改變.其三是改變?nèi)旧w數(shù)目，例如用秋水仙素處理植物的分生組織,經(jīng)過培育和選擇能得到__________植株。思路解析：作物育種有多種途徑，一是雜交育種，選育變異來源于基因重組,選育過程中性狀的遺傳遵循遺傳基因的三個遺傳定律：分離定律、自由組合