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1、第1节杂交育种与诱变育种1.运用比较与综合的方法,归纳杂交育种、诱变育种的过程、原理和特点。 (科学思维)2.根据要求设计育种方案,实现培育新品种的目的。(科学探究、社会责任)必备知识自主学习答案解析P169一、杂交育种1.概念:将的优良性状通过集中在一起,再经过,获得新品种的方法。2.原理:。3.过程(以高产抗病品种小麦的选育为例):亲代高产、不抗病低产、抗病杂种第一代高产、抗病(均为性状)第二代选出个体连续自交选出不发生性状分离的所有高产、抗病个体留种4.应用:(1)农产品:改良,提高农作物。(2)家畜、家禽:培育适应性强的乳用、肉用或乳肉兼用型品种。二、诱变育种1.概
2、念:(1)诱变因素:因素或因素。(2)育种目标:提高,在较短时间内获得更多的类型。2.原理:。3.应用:(1)农作物:。(2)微生物:。山东寿光蔬菜博览会上,展出“巨型南瓜”。该“巨型南瓜”的培育采用了哪种育种方法?依据的原理是什么?三、其他育种方式判断下列几种育种方式相关说法的正误(正确的打“”,错误的打“”):1.单倍体育种的原理是染色体变异。()2.多倍体作物不但茎秆粗壮、果实营养丰富,而且都是可育的。()3.一般来说,与杂交育种相比,单倍体育种可以缩短育种年限。()4.与诱变育种相比,单倍体育种目的性强,是一种定向的育种方法。()关键能力合作学习答案解析P169知识点一 杂交育种的方法
3、及应用1.杂交育种的特点:(1)优点:操作简单,可将多个品种的优良性状集中在一起。(2)缺点:育种周期长,筛选过程复杂;不能产生新基因和新性状。2.亲本选择的原则:(1)所选育种材料分别具有所期望的性状。(2)所选的原始材料,一般都是纯合子。3.培育对象和方法:(1)培育杂合子品种:选取符合要求的纯种双亲杂交()F1(即为所需品种)。(2)培育隐性纯合子品种:选取符合要求的双亲杂交()F1F2选出表现型符合要求的个体种植并推广。(3)培育显性纯合子品种:植物:选择具有不同优良性状的亲本杂交,获得F1F1自交获得F2鉴别、选择需要的类型,自交至不发生性状分离为止。动物:选择具有不同优良性状的亲本
4、杂交,获得F1F1雌雄个体交配获得F2鉴别、选择需要的类型与隐性类型测交,选择后代不发生性状分离的F2个体。拓展探究:(1)若利用AAbb与aaBB两品种植物培育新品种aabb,最简单快捷的方法是什么?为什么?(科学思维)(2)若利用AABB和aabb两品种的动物培育新品种AAbb,最好采取什么方法?为什么一般不能采用单倍体育种的方法?(科学思维)用纯合的二倍体水稻品种高秆抗锈病(DDTT)和矮秆不抗锈病(ddtt)进行育种(已知两对基因独立遗传),一种方法是杂交得到F1,F1再自交得到F2;另一种方法是用F1的花药进行离体培养,再用秋水仙素处理幼苗得到相应植株。下列叙述正确的是()A.前一种
5、方法所得的F2中重组类型和纯合子各占5/8、1/4B.后一种方法所得的植株中可用于生产的类型占2/3C.前一种方法的原理是基因重组,原因是非同源染色体的自由组合D.后一种方法的原理是染色体变异,是染色体结构发生改变引起的【审答误区】本题常见错因(1)易把A项中的重组类型弄错,重组类型指与亲本表现型不同的个体。(2)易把D项中单倍体育种的原理弄错,它属于染色体数目的变异。(2020郑州高一检测)穿梭育种是近年来小麦育种采用的新模式。农业科学家将一个地区的品种与国内外其他地区的品种进行杂交,然后通过在两个地区间不断地反复交替穿梭种植、选择、鉴定,最终选育出多种抗病高产的小麦新品种。下列关于穿梭育种
6、的叙述,错误的是 ()A.穿梭育种很好地体现了杂种优势B.穿梭育种培育的新品种可适应两个地区的环境条件C.穿梭育种充分地利用了小麦的基因多样性D.穿梭育种利用的主要原理是染色体变异知识点二 诱变育种及其他育种方法及应用1.诱变育种的特点:(1)优点:提高突变率,加速育种进程;大幅度改良某些性状。(2)缺点:有利变异少,需要大量处理实验材料;基因突变不定向,具有盲目性。2.育种程序图汇总:(1)AF对应的方法为A:杂交,B:花药离体培养,C:秋水仙素处理,D:自交,E:诱变处理,F:秋水仙素处理。(2)育种方法:“亲本新品种”为杂交育种;“亲本新品种”为单倍体育种;“种子或幼苗新品种”为诱变育种
7、;“种子或幼苗新品种”为多倍体育种。3.根据育种目标选择育种方案:育种目标育种方案缩短育种年限单倍体育种集中双亲优良性状杂交育种(耗时较长,但简便易行)让原品系产生新性状(无中生有)诱变育种(可提高变异频率,期望获得理想性状)使原品系营养器官“增大”或“加强”多倍体育种1.拓展探究:诱变育种过程所使用的各种诱变剂,主要作用于细胞分裂的哪个时期?为什么?(生命观念)2.情境探究:科学家对某种花卉进行诱变处理,期望得到紫花新品种,结果却培育出了具有观赏价值的新叶品种,这主要反映了基因突变的什么特点?为什么?(生命观念)(2020西安高一检测)染色体部分缺失在育种方面也有重要作用,如图所示为育种专家
8、对棉花品种的培育过程,下列叙述正确的是()A.太空育种依据的原理主要是染色体变异B.粉红棉M的出现是染色体数目变异的结果C.白色棉与白色棉N表现型相同,因此基因型也相同D.深红棉S与白色棉N杂交产生的后代全部是粉红色棉【审答误区】本题常见错因(1)误认为粉红棉M的出现是染色体数目变异导致的,其实是染色体结构变异的结果。(2)误认为白色棉N与白色棉基因型相同,白色棉N与白色棉基因型不同,白色棉N中没有B或b基因。 如图是高产糖化酶菌株的育种过程,下列叙述错误的是()菌株挑取200个单细胞菌株选出50株选出5株多轮重复筛选A.通过图中筛选过程获得的高产菌株未必能作为生产菌株B.X射线处理既可以引起
9、基因突变,也可能导致染色体变异C.图中筛选高产菌株的过程是定向选择过程D.每轮诱变相关基因的突变率都会明显提高核心素养情境探究答案解析P1691.【科技情境】航天诱变育种是利用太空的物理环境作为诱变因子,太空环境条件很复杂,与地球表面主要差异是微重力(10-3克10-6克)、宇宙射线、重粒子、变化磁场和高真空等,这些物理条件的综合作用使生物产生基因突变。 据统计,航天育种变异率达4%以上,株高变异为+40cm-30cm,果重变异达+70%+100%(蔬菜),生育期变异为+3天-10天。探究:(1)作物种子从太空返回地面后种植,往往能出现新的变异特征。这种变异是什么原因造成的?其本质是发生怎样的
10、变化?(科学思维)(2)请预测可能产生的新的变异对人类是否有益,判断的理由是什么?(科学思维)(3)试举出这种育种方法的优点。(生命观念)2.【材料情境】用紫外线处理大肠杆菌,得到色氨酸合成酶第223位的氨基酸更换的几种突变型(如图),已知野生型大肠杆菌此位的氨基酸是甘氨酸,表格中是这几种氨基酸所对应的密码子,请分析回答:甘氨酸GGU、GGC、GGA、GGG天冬氨酸GAU、GAC丙氨酸GCU、GCC、GCA、GCG半胱氨酸UGU、UGC探究:(1)造成上述变化的原因是紫外线诱导大肠杆菌发生了怎样的变化?该变异最可能是DNA分子结构上发生了什么变化?(科学思维)(2)从图解中你能看出基因突变的什
11、么特点?(生命观念)(3)诱变育种具有明显的优点,但是由于具有频率低等特点,所以并不是所有材料均适合采用诱变育种,请推测哪种材料适合诱变育种。(科学思维)课堂检测素养达标答案解析P1701.培育优质高产良种,是保障我们国家粮食安全的重要任务。下列叙述正确的是。高秆抗虫小麦与矮秆不抗虫小麦杂交,通过基因重组可获得矮秆抗虫小麦抗病植株连续自交若干代,纯合抗病植株的比例逐代降低通过花药离体培养可获得抗锈病高产小麦新品种诱变育种和杂交育种均可产生新基因利用高产、感病小麦与高产、晚熟小麦品种间杂交筛选可获得高产、抗病小麦新品种诱变育种可通过改变基因的结构达到育种目的2.(2020佛山高一检测)除了选育新
12、品种之外,杂交的另一个结果是获得()A.纯种B.杂种表现的优势C.基因突变D.染色体变异3.(2020杭州高一检测)袁隆平领衔的科研团队利用杂交育种技术培育出一种高耐盐的“海水稻”,使数亿公顷盐碱地有望成为粮仓。此杂交育种技术的遗传学原理是 ()A.基因突变B.染色体结构变异C.基因重组D.染色体数目变异4.(2020兰州高一检测)既可以获得多种类型农作物,又能使后代变异性状较快稳定,可采用()A.杂交育种B.诱变育种C.单倍体育种D.多倍体育种5.选育青霉素高产菌株所依据的遗传学原理是()A.基因重组B.基因突变C.染色体结构变异D.染色体数目变异6.下列关于杂交育种的叙述不正确的是()A.
13、运用基因自由组合定律,能产生新基因B.可以集中亲本优良性状,育种年限较长C.生产上培育杂交种是利用杂种优势D.若杂交子代出现所需显性性状,还需进一步自交选择才能得到纯合子7.利用X射线人工诱导细胞进行基因突变和利用秋水仙素诱导多倍体形成时,X射线和秋水仙素分别作用于细胞周期中的哪一时期()A.均为前期B.均为间期C.前者为前期,后者为间期D.前者为间期,后者为前期8.为获得纯合矮秆抗病水稻品种,采用如图所示的育种方法。已知水稻高秆(A)对矮秆(a)为显性,抗病(B)对易感病(b)为显性,这两对相对性状独立遗传。据图回答:(1)过程表示的育种方法是育种;F1自交获得的F2中,矮秆抗病植株所占的比
14、例是。(2)F1能产生种基因型的花粉,过程常用的化学药剂是;过程表示的育种方法原理是变异,该育种方法的突出优点是,所获得符合要求的二倍体植株的基因型是。(3)过程表示的育种方法能在短时间内获得较多的变异类型,其原理是。第6章从杂交育种到基因工程第1节杂交育种与诱变育种一、1.两个或多个品种交配选择和培育2.基因重组3.显性高产、抗病4.(1)作物品质单位面积的产量(2)优良二、1.(1)物理化学(2)突变率优良变异2.基因突变3.(1)培育“黑农五号”大豆(2)青霉素高产菌株的培育【问答】提示:诱变育种;基因突变。三、1.2.提示:三倍体是高度不育的。3.4.提示:单倍体育种的关键在于得到的都
15、是纯种,但实际培育出来的纯种并非全是符合要求的,因此没有定向的特点。知识点一【思考探究】(1)提示:杂交育种。因为F2出现的符合要求的个体一定是纯种,不需要连续自交选育。(2)提示:杂交育种。因为绝大多数情况下动物的配子很难发育为个体(单倍体)。动物新品种的培育,没有应用单倍体育种的条件。【典例示范】C杂交育种F2中重组类型是ddT_(3/16)、D_tt(3/16),占3/8,A项错误。单倍体育种的原理是染色体数目变异,由于F1产生的4种配子的比例为1111,用此法所得植株中可用于生产的类型占1/4,B项错误。杂交育种的原理是基因重组,原因是非同源染色体的自由组合,C项正确。单倍体育种的原理
16、是染色体数目变异,D项错误。【类题精练】D穿梭育种本身就利用了远源杂交的优势,A正确。根据题干信息“然后通过在两个地区间不断地反复交替穿梭种植、选择、鉴定,最终选育出多种抗病高产的小麦新品种”可知,穿梭育种培育的新品种可适应两个地区的环境条件,B正确。穿梭育种充分地利用了小麦的基因多样性,C正确。穿梭育种利用的主要原理是基因重组,D错误。知识点二【思考探究】1.提示:间期。因为这个时期DNA进行复制,在外界因素干扰下,可能出现差错。2.提示:随机性。花色基因和叶形基因属于不同的基因,诱变过程中,DNA不同部位的基因都可能发生突变,这属于基因突变随机性的特点。【典例示范】D太空育种属于诱变育种,
17、其依据的原理主要是基因突变,A错误。粉红棉M的出现是染色体结构变异的结果,B错误。白色棉与白色棉N表现型相同,但基因型不同,白色棉N中没有B或b基因,C错误。根据深红棉S与白色棉N的染色体以及其上的基因可以知道,两者杂交产生的全部是粉红色棉,D正确。【类题精练】D图示育种过程为诱变育种,由于基因突变是不定向的,因此该过程获得的高产菌株不一定符合生产的要求,A项正确;X射线处理既可以引起基因突变,也可能导致染色体变异,B项正确;题图筛选高产菌株的过程是定向选择符合人类特定要求菌株的过程,C项正确;相同的射线每轮诱变,相关基因的突变率不会明显提高,因为每轮诱变的不一定是相同基因,D项错误。1.(1
18、)提示:作物种子经太空中的宇宙射线等辐射后,其基因发生变异。其本质是发生了基因突变。(2)提示:不一定,基因突变是不定向的。(3)提示:变异频率高,大幅度改良某些性状。2.(1)提示:紫外线会导致大肠杆菌发生基因突变,该变异是DNA分子中碱基对发生替换,最终导致个别氨基酸发生改变。(2)提示:基因突变具有不定向性。(3)提示:诱变育种适用于细胞分裂比较旺盛的材料。萌发的植物种子、酵母菌菌落、植物的愈伤组织等分裂较旺盛。哺乳动物的胚胎虽然细胞分裂旺盛,但不适合诱变育种。1.【解析】选。培育矮秆抗虫小麦采用杂交育种的方法,通过基因重组将矮秆抗虫性状集中在一起,正确。抗病植株连续自交,纯合子比例会越
19、来越大,错误。花药离体培养得到的植株是单倍体,单倍体高度不育,不属于新品种,错误。诱变育种可产生新基因,而杂交育种不产生新基因,只产生基因的新组合,错误。原品种中没有抗病性状,利用杂交育种不可能得到抗病新品种,错误。诱变育种的原理是基因突变,基因突变就是指基因结构的改变,正确。2.B3.C4.B诱变育种的原理是基因突变,可以提高变异的频率,大幅度地改良某些品种,使后代变异性状较快稳定,B正确。5.B选育青霉素高产菌株时,可用一定剂量的X射线处理青霉素菌株,使其发生基因突变,从而获得高产菌株,属于诱变育种。6.A杂交育种运用基因的自由组合定律,原理是基因重组,能产生新的基因型,但不产生新的基因。
20、7.D基因突变发生在间期DNA复制时,故X射线作用于间期;秋水仙素作用于前期,抑制纺锤体的形成,导致着丝点分裂形成的子染色体无法平均分配到两个子细胞中,所以D正确。8.【解析】(1)过程表示杂交育种。F1自交获得的F2中矮秆抗病(aaB_)植株所占的比例为1/43/4=3/16。(2)F1中AaBb能产生4种基因型(AB、Ab、aB、ab)的花粉。过程表示单倍体育种,一般在过程使用适量的秋水仙素,使染色体加倍,得到纯合个体,符合要求的即矮秆抗病的植株基因型是aaBB。单倍体育种的原理是染色体(数目)变异。(3)过程利用X射线处理,能在短时间内获得较多的变异类型,这种育种方法是诱变育种,原理是基因突变。答案:(1)杂交3/16(2)4秋水仙素染色体(数目)(多答“基因重组”也可)能明显缩短育种年限aaBB(3)基因突变- 12 -