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1、杂交育种与诱变育种杂交育种与诱变育种锄禾日当午，汗滴禾下土。锄禾日当午，汗滴禾下土。谁知盘中餐，粒粒皆辛苦。谁知盘中餐，粒粒皆辛苦。悯农唐悯农唐李绅李绅 为提高农作物的单产量，获得早熟、抗倒伏、为提高农作物的单产量，获得早熟、抗倒伏、抗病等性状，科学工作者往往要采取多种育种方法抗病等性状，科学工作者往往要采取多种育种方法来培育符合农民要求的新品种，请分析下面提供的来培育符合农民要求的新品种，请分析下面提供的材料，你能根据这些材料设计一套育种方案吗？材料，你能根据这些材料设计一套育种方案吗？已有的材料：已有的材料：A A纯种的高秆（显性）抗锈病（显性）小麦纯种的高秆（显性）抗锈病（显性）小麦，B
2、 B纯种的矮秆不抗锈病小麦，纯种的矮秆不抗锈病小麦，C C水稻的迟熟种子水稻的迟熟种子 非生物材料：根据需要自选非生物材料：根据需要自选一、概念：一、概念：将两个或多个品种的优良性状通过交配集中将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。二、依据原理：二、依据原理：基因重组基因重组三、常用方法：三、常用方法：杂交杂交 自交自交 选种选种 自交自交 四、优点：四、优点：将不同个体的优良性状集中到一个个将不同个体的优良性状集中到一个个体上体上五、缺点：五、缺点：育种时间长育种时间长点滴收获之点滴收获之1：杂交育种：杂
3、交育种小麦小麦第一代第一代 p pAABBAABBaabbaabb亲本杂交亲本杂交第二代第二代 F F1 1AaBbAaBb种植种植F F1 1代，自交代，自交第三代第三代 F F2 2A_B_A_B_，A_bbA_bb，aaBaaB_ _，aabbaabb种植种植F F2 2代，代，(选选矮矮秆秆、抗抗病病aaBaaB_ _），继继续续自自交交，期期望望下下代代获获得得纯合体纯合体用纯种用纯种高秆抗病（高秆抗病（AABBAABB）小麦与纯种小麦与纯种矮秆矮秆不抗病（不抗病（aabbaabb)小麦培育小麦培育 小麦小麦 矮秆抗病矮秆抗病 .中国黄牛中国黄牛中中国国荷荷斯斯坦坦牛牛荷斯坦牛荷斯坦
4、牛 资料：资料：航天技术的发展，使人类利用太空资源的航天技术的发展，使人类利用太空资源的愿望变成了现实。自愿望变成了现实。自19871987年以来，中国利用自己研制年以来，中国利用自己研制的返回式卫星和神舟号飞船进行了的返回式卫星和神舟号飞船进行了1111次航天育种搭载次航天育种搭载试验，试验品种达试验，试验品种达12001200多种。多种。航天诱变育种是利用太空的物理环境作为诱变因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子，太空环境条件很复杂，与地球表面主要差异是微重力（重力（10103 3克克10106 6克）、宇宙射线、重粒子、变化克）、宇
5、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。生基因突变。据统计，航天育种变异率达据统计，航天育种变异率达4 4以上，株高变异以上，株高变异为为4040cmcm30cm30cm，果重变异达果重变异达7070100100（蔬菜），生育期变异为（蔬菜），生育期变异为3 3天天1010天。天。番茄番茄:1992:1992年黑龙江农科院搭载年黑龙江农科院搭载“组培大黄组培大黄”番茄纯番茄纯系，经系，经4 4代培育，育出代培育，育出“宇番宇番1 1号号”番茄新品种，亩产达番茄新品种，亩产达60006000千克，比原品种提高千克
6、，比原品种提高5050，维生素，维生素C C含量为含量为17178383毫克毫克100100克，提高克，提高33333 3，可溶性固形物为，可溶性固形物为2.92.9，提高提高70.670.6，目前已推广万亩。，目前已推广万亩。白莲白莲:1994:1994年江西广昌白莲研究所搭载白莲种子年江西广昌白莲研究所搭载白莲种子442442粒，培育出太空莲粒，培育出太空莲3 3号等新品种，亩产达号等新品种，亩产达120120千克，比原千克，比原品种提高品种提高8888，平均粒重，平均粒重2 22 2克，最大为克，最大为3 33 3克（原品克（原品种平均粒重为种平均粒重为1.11.1克），超过出口莲子标准
7、。克），超过出口莲子标准。1 1、“宇番宇番1 1号号”和太空莲和太空莲3 3号中有没有产生新基因？号中有没有产生新基因？2 2、太空中诱发基因突变的条件有哪些？、太空中诱发基因突变的条件有哪些？3 3、航天诱变育种有哪些优点？、航天诱变育种有哪些优点？4 4、地面上有哪些因素可以诱导生物产生基因突变？、地面上有哪些因素可以诱导生物产生基因突变？答案：答案：1 1、有新基因产生。、有新基因产生。2 2、微重力、宇宙射线、重粒子、变化磁场和高真空。、微重力、宇宙射线、重粒子、变化磁场和高真空。3 3、可以提高突变率，或大幅度地改良某些品种。、可以提高突变率，或大幅度地改良某些品种。4 4、物理因
8、素、化学因素和生物因素。、物理因素、化学因素和生物因素。一、概念：一、概念：利用物理因素（如利用物理因素（如射线、射线、射线、紫外线、激射线、紫外线、激光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处理生物，使生物发生基因突变。理生物，使生物发生基因突变。二、依据原理：二、依据原理：基因突变基因突变三、常用方法：三、常用方法：辐射诱变、激光诱变、作物空间技术辐射诱变、激光诱变、作物空间技术育种育种四、优点：四、优点：可以提高突变率，加速育种过程，或大可以提高突变率，加速育种过程，或大幅度地改良某些品种幅度地改良某些品种五、缺点：五、缺点：有利变异少，
9、须大量处理实验材料有利变异少，须大量处理实验材料点滴收获之点滴收获之2：诱变育种：诱变育种 当当神神舟舟六六号号航航天天飞飞船船搭搭载载着着两两位位英英雄雄宇宇航航员员成成功功返返航航时时，一一些些特特殊殊的的乘乘客客也也回回到到了了地地球球。他他们们是是一一些些：生生物物菌菌种种、植植物物组组培培苗苗和和作作物物、植植物物、花花卉卉种种子子等等。在在太太空空周周游游了了115115小小时时3232分分钟钟，返返回回地地球球后后，搭搭载载单单位位的的科科研研人员将继续对它们进行有关试验。人员将继续对它们进行有关试验。回答：回答：（1 1）作作物物种种子子从从太太空空返返回回地地面面后后种种植植
10、，往往往往能能出出现现新新的的变变异异特特征征。这这种种变变异异的的来来源源主主要要是是植植物物种种子子经经太太空空中中的的 辐辐射射后后，其其 发发生生变变异异。请请预预测测可可能能产产生生的的新新的的变变异异对对人人类类是是否否有有益益?，你你判判断断的的理理由由是是_。（2 2）试举出这种育种方法的优点：）试举出这种育种方法的优点：。宇宙射线等宇宙射线等 基因基因 不一定不一定 基因突变是不定向的基因突变是不定向的 变异频率高，大幅度改良某些性状变异频率高，大幅度改良某些性状 太空椒太空椒 普通椒普通椒课堂小结课堂小结基因重组基因重组将不同个体的优良性状，将不同个体的优良性状，集于一个个
11、体上集于一个个体上杂交杂交 自交自交 选种选种 自交自交时间长，需及时发现优良时间长，需及时发现优良品种品种基因突变基因突变辐射诱变，激光诱变，辐射诱变，激光诱变，空间技术育种空间技术育种提高育种频率，加速育提高育种频率，加速育种过程，或大幅度改良种过程，或大幅度改良某些品种某些品种有利变异少，需大量有利变异少，需大量处理实验材料处理实验材料依据依据原理原理常用常用方法方法优点优点缺点缺点应用应用实例实例杂交育种杂交育种诱变育种诱变育种乳汁中含有人生长激素的牛乳汁中含有人生长激素的牛(阿根廷阿根廷)这些题你会做吗这些题你会做吗？1 1、杂交育种所依据的主要遗传学原理是：、杂交育种所依据的主要遗
12、传学原理是：A.A.基因突变；基因突变；B.B.基因自由组合；基因自由组合；C.C.染色体交叉互换：染色体交叉互换：D.D.染色体变异。染色体变异。答答 B 2.在下列几种育种方法中，可以改变原有基因分子结在下列几种育种方法中，可以改变原有基因分子结构的育种方法是：构的育种方法是：A A、杂交育种杂交育种 B B、诱变育种诱变育种 C C、单倍体育种单倍体育种 D D、多倍体育种多倍体育种 答案：答案：3.3.现代农业育种专家采用诱变育种的方法改良某些农现代农业育种专家采用诱变育种的方法改良某些农作物的原有性状，其原因是：作物的原有性状，其原因是：A A、提高了后代的出苗率提高了后代的出苗率
13、B B、产生的突变全部是有利的产生的突变全部是有利的 C C、提高了后代的稳定性提高了后代的稳定性 D D、能提高突变率以供育种选择能提高突变率以供育种选择 答案：答案：B BD D4.60Co是典型的是典型的放射源，可用于作物放射源，可用于作物诱变育种。我国运用这种方法培育出了诱变育种。我国运用这种方法培育出了许多农作物新品种，如棉花高产品种许多农作物新品种，如棉花高产品种“鲁棉鲁棉1 1号号”，在我国自己培养的棉花品种，在我国自己培养的棉花品种中栽培面积最大。中栽培面积最大。射线处理后主要引射线处理后主要引起起，从而产生可遗传的变异。，从而产生可遗传的变异。除除射线外，用于诱变育种的其他物
14、理射线外，用于诱变育种的其他物理诱变因素还有诱变因素还有、和和。答案：基因突变；答案：基因突变；x射线；紫外线；激光射线；紫外线；激光 为提高农作物的单产量，获得早熟、抗倒伏、为提高农作物的单产量，获得早熟、抗倒伏、抗病等性状，科学工作者往往要采取多种育种方法抗病等性状，科学工作者往往要采取多种育种方法来培育符合农民要求的新品种，请根据下面提供的来培育符合农民要求的新品种，请根据下面提供的材料，每小组设计一套育种方案：材料，每小组设计一套育种方案：已有的材料：已有的材料：A A小麦的高秆（显性）抗锈病（显性）纯种，小麦的高秆（显性）抗锈病（显性）纯种，B B小麦的矮秆不抗锈病纯种，小麦的矮秆不
15、抗锈病纯种，C C水稻的迟熟种子水稻的迟熟种子 非生物材料：根据需要自选非生物材料：根据需要自选（1 1）育种名称：）育种名称：（2 2）所选择的生物材料：）所选择的生物材料：（3 3）希望得到的结果：）希望得到的结果：（4 4）预计产生这种结果的（所需类型）的几率）预计产生这种结果的（所需类型）的几率（5 5）写出育种的简要过程（可用图解）写出育种的简要过程（可用图解）（6 6）简答选择能稳定遗传的新品种的方法。）简答选择能稳定遗传的新品种的方法。试试看，你行吗？试试看，你行吗？生物材料：生物材料：A A小麦的高秆（显性）抗锈病（显性）纯种，小麦的高秆（显性）抗锈病（显性）纯种，B B小小
16、麦的矮秆不抗锈病纯种，麦的矮秆不抗锈病纯种，C C水稻的迟熟种子水稻的迟熟种子 非非生物材料：根据需要自选生物材料：根据需要自选方案方案1 1：（1 1）育种名称：）育种名称：杂交杂交育种育种（2 2）所选择的生物材料：）所选择的生物材料：A A、B B。（3 3）希望得到的结果：）希望得到的结果：矮秆抗锈病矮秆抗锈病。（4 4）预计）预计F F2 2产生这种结果的（所需类型）的几率：产生这种结果的（所需类型）的几率：3/163/16。（5 5）写出育种的简要过程（可用图解）写出育种的简要过程（可用图解）高抗高抗矮病矮病 F1 F1 高抗高抗 自交自交 F F2 2（高抗、矮抗、高病、矮病）高
17、抗、矮抗、高病、矮病）。（6 6）简答选择能稳定遗传的新品种的方法。）简答选择能稳定遗传的新品种的方法。将将F F2 2矮秆抗锈病品种连续自交，分离淘汰提纯到基本不分离矮秆抗锈病品种连续自交，分离淘汰提纯到基本不分离为止。为止。方案方案2 2：（1 1）育种名称：）育种名称：单倍体单倍体育种育种（2 2）所选择的生物材料：）所选择的生物材料：A A、B B。（3 3）希望得到的结果：）希望得到的结果：矮秆抗锈病矮秆抗锈病。（4 4）预计产生这种结果的（所需类型）的几率：）预计产生这种结果的（所需类型）的几率：1/41/4。（5 5）写出育种的简要过程（可用图解）写出育种的简要过程（可用图解）高
18、抗高抗矮病矮病 F F1 1高抗高抗 F F1 1花药离体培养花药离体培养 单倍体植株，再经秋水仙素处理，染色体单倍体植株，再经秋水仙素处理，染色体加倍成为纯合的高抗、矮抗、高病、矮病植株加倍成为纯合的高抗、矮抗、高病、矮病植株。（6 6）简答选择能稳定遗传的新品种的方法。）简答选择能稳定遗传的新品种的方法。挑选矮秆抗锈病的植株即可。挑选矮秆抗锈病的植株即可。方案方案3 3：（1 1）育种名称：）育种名称：诱变诱变育种育种（2 2）所选择的生物材料：）所选择的生物材料：C C。（3 3）希望得到的结果：）希望得到的结果：早熟水稻早熟水稻。（4 4）预计产生这种结果的（所需类型）的几率：）预计产
19、生这种结果的（所需类型）的几率：极低或不出现极低或不出现。（5 5）写出育种的简要过程（可用图解）写出育种的简要过程（可用图解）用射线、激光照射或秋水仙素等化学试剂处理（或用太空飞船用射线、激光照射或秋水仙素等化学试剂处理（或用太空飞船搭载）水稻，使之产生基因突变搭载）水稻，使之产生基因突变。（6 6）简答选择能稳定遗传的新品种的方法。）简答选择能稳定遗传的新品种的方法。将处理的水稻种植下去，进行观察，选择矮秆抗倒伏的水稻，将处理的水稻种植下去，进行观察，选择矮秆抗倒伏的水稻，并纯化。并纯化。单倍体育种单倍体育种多倍体育种多倍体育种染色体组成倍染色体组成倍减少，再加倍减少，再加倍花药的离体培花
20、药的离体培养，再加倍养，再加倍明显缩短育明显缩短育种年限种年限技术复杂且须与技术复杂且须与杂交育种配合杂交育种配合染色体组染色体组成倍增加成倍增加秋水仙素处理秋水仙素处理萌发的种子或萌发的种子或幼苗幼苗器官巨大，提器官巨大，提高产量和营养高产量和营养成分成分发育延迟，结发育延迟，结实率低实率低 练一练：练一练：花生是自花传粉植物。种子粒大花生是自花传粉植物。种子粒大(A)对粒小对粒小(a)为显性，含油少为显性，含油少(B)对含油多对含油多(b)为显性，以上两对基因分别为显性，以上两对基因分别位于非同源染色体上。现有粒大含油少品种、粒小含油少品种位于非同源染色体上。现有粒大含油少品种、粒小含油少
21、品种和粒小含油多品种和粒小含油多品种(三个品种均为纯合体三个品种均为纯合体)，育种家期望获得粒，育种家期望获得粒大含油多的新品种，为此进行杂交。大含油多的新品种，为此进行杂交。试回答下列问题：试回答下列问题：(1)应选用以上哪两个品种作为杂交亲本应选用以上哪两个品种作为杂交亲本?(2)上述两亲本杂交产生的上述两亲本杂交产生的F1代基因型和表现型是什么代基因型和表现型是什么?(3)在在F2代中表现粒大含油多的植株出现的比例是多少代中表现粒大含油多的植株出现的比例是多少?F2代中能稳定遗传的粒大含油多的植株出现的比例是多少代中能稳定遗传的粒大含油多的植株出现的比例是多少?品品种种A品品种种B新品种
22、新品种原原材材料料新新品品种种bBAaAABBAABbAAbbAaBbAaBBAabbaaBBaaBbaabb双双显显性性状状单单显显单单隐隐单单隐隐单单显显双双隐隐性性状状AaAAaa黄粒、非糯性黄粒、非糯性白粒、糯性白粒、糯性黄粒、糯性黄粒、糯性（AABB）（aabb)AaBbAaBbA-B-A-B-，A-A-bb,aaB-,aabbbb,aaB-,aabb3 3、（、（20032003理综高考题）小麦品种是纯合理综高考题）小麦品种是纯合体，生产上用种子繁殖，现要选育矮杆体，生产上用种子繁殖，现要选育矮杆（aa aa)、抗病（抗病（BBBB）的小麦新品种；马铃的小麦新品种；马铃薯品种是杂合
23、体（有一对基因杂合即可称薯品种是杂合体（有一对基因杂合即可称为杂合体），生产上通常用块茎繁殖，现为杂合体），生产上通常用块茎繁殖，现要选育黄肉（要选育黄肉（YyYy)、抗病抗病(RrRr)的马铃薯新的马铃薯新品种。请分别设计小麦品种间杂交育种程品种。请分别设计小麦品种间杂交育种程序，以及马铃薯品种间杂交育种程序。要序，以及马铃薯品种间杂交育种程序。要求用遗传图解表示并加以简要说明。（写求用遗传图解表示并加以简要说明。（写出包括亲本在内的前三代即可）出包括亲本在内的前三代即可）马铃薯马铃薯第一代第一代 yyRr Yyrr 亲本杂交亲本杂交第二代第二代 YyRr,yyRr,Yyrr,yyrr 种植
24、，选黄肉、种植，选黄肉、抗抗 病（病（YyRr）第三代第三代 YyRr 用块茎繁殖用块茎繁殖 第三代第三代 F F2 2 A_B_,A_bb,aaB_,aabbA_B_,A_bb,aaB_,aabb 种植种植F F2 2 代，选矮杆、代，选矮杆、抗病（抗病（aaBaaB_ _ ），继），继 续自交，期望下代续自交，期望下代 获得纯合体获得纯合体 小麦小麦第一代第一代 P P AABB AABB aabbaabb 亲本杂交亲本杂交第二代第二代 F F1 1 AaBbAaBb 种植种植F F1 1代，代，自自 交交选育纯种选育纯种选用纯合亲本杂交选用纯合亲本杂交利用现有基因重新组合利用现有基因重新
25、组合选种选种 连续自交连续自交资料：八倍体小黑麦的培育：资料：八倍体小黑麦的培育：普通小麦是六倍体（普通小麦是六倍体（AABBDDAABBDD），），体细胞中含有体细胞中含有4242条染色体，属于小麦属；黑麦是二倍体条染色体，属于小麦属；黑麦是二倍体(RRRR），），体细胞中含有体细胞中含有1414条染色体，属于黑麦属。两个不同条染色体，属于黑麦属。两个不同的属的物种一般是难以杂交的，但也有极少数的普的属的物种一般是难以杂交的，但也有极少数的普通小麦品种含有可杂交基因，能接受黑麦的花粉。通小麦品种含有可杂交基因，能接受黑麦的花粉。杂交后的子一代含有四个染色体组（杂交后的子一代含有四个染色体组（
26、ABDRABDR），），不可不可育，必须用人工方法进行染色体加倍才能产生后代，育，必须用人工方法进行染色体加倍才能产生后代，染色体加倍后的个体细胞中含有八个染色体组染色体加倍后的个体细胞中含有八个染色体组（AABBDDRRAABBDDRR），），而这些染色体来自不同属的物种，而这些染色体来自不同属的物种，所以称它为异源八倍体小黑麦。所以称它为异源八倍体小黑麦。试试看，你能行吗？试试看，你能行吗？1.1.下图表示某种农作物品种：下图表示某种农作物品种：和和两个品系培育出品两个品系培育出品种种的可能方法，请据图回答：的可能方法，请据图回答：AABB AABB aabbaabbAABbAABb Aa
27、BbAaBb AbAb AAbbAAbbV VI IIIIIIIIIIIIVIVVIVI(1)(1)指出下列各种交配方式：由品种指出下列各种交配方式：由品种和和培育出培育出的的过程过程I I是是，由品系，由品系培育出品种培育出品种经过的经过的过程过程V V是是。（2 2）品系）品系是一种是一种植株，由品系植株，由品系经过过程经过过程IIIIII培养品种培养品种常用的方法是常用的方法是。（3 3）品种）品种形成品种形成品种经过的过程经过的过程VIVI中常用中常用处理。处理。（4）品种）品种直接形成品种直接形成品种的过程需经的过程需经，由品种，由品种产生品种产生品种的最简便方法是的最简便方法是。（
28、5 5）你认为成功率最高且工作量最小的培育品种）你认为成功率最高且工作量最小的培育品种的途的途径是径是。（用过程。（用过程I I、IIII等以及等以及 表示）表示）小有收获之小有收获之3：多种育种方法的共同应用：多种育种方法的共同应用1、一个育种过程，可以分别应用多种育种方法、一个育种过程，可以分别应用多种育种方法达到相同的目的。达到相同的目的。2、一个育种过程，可以综合应用多种育种方法，、一个育种过程，可以综合应用多种育种方法，最大限度的为人类服务。最大限度的为人类服务。练一练：练一练：花生是自花传粉植物。种子粒大花生是自花传粉植物。种子粒大(A)对粒小对粒小(a)为显性，含油少为显性，含油
29、少(B)对含油多对含油多(b)为显性，以上两对基因分别为显性，以上两对基因分别位于非同源染色体上。现有粒大含油少品种、粒小含油少品种位于非同源染色体上。现有粒大含油少品种、粒小含油少品种和粒小含油多品种和粒小含油多品种(三个品种均为纯合体三个品种均为纯合体)，育种家期望获得粒，育种家期望获得粒大含油多的新品种，为此进行杂交。大含油多的新品种，为此进行杂交。试回答下列问题：试回答下列问题：(1)应选用以上哪两个品种作为杂交亲本应选用以上哪两个品种作为杂交亲本?(2)上述两亲本杂交产生的上述两亲本杂交产生的F1代基因型和表现型是什么代基因型和表现型是什么?(3)在在F2代中表现粒大含油多的植株出现的比例是多少代中表现粒大含油多的植株出现的比例是多少?F2代中能稳定遗传的粒大含油多的植株出现的比例是多少代中能稳定遗传的粒大含油多的植株出现的比例是多少?粒大含油少品种和粒小含油多品种粒大含油少品种和粒小含油多品种AaBb 粒大含油少品种粒大含油少品种3/16 1/16