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生物变异在育种中的应用一、高考回顾，看清形势（一）考纲要求：Ⅱ1、理解能力通过比较、分析与综合等方法对育种相关问题进行解释、推理，得出正确的结论2、获取信息的能力能从课外材料获取相关的信息，并能运用这些信息，结合育种知识解决生产和生活中的实际问题。（三）高考命题趋势从2003～2009年广东高考试题来看，生物的变异常与育种结合进行考查，并以某一作物育种为背景，综合考查诱变育种、杂交育种、单倍体和多倍体育种的区别与联系。本部分的素材丰富，题目的形式也多种多样，信息的呈现形式有坐标、表格、模型图和一般文字介绍等，命题多数和生产、生活实际相关，考查解决具体的问题的能力。因此要求在理解遗传学的基本规律和概念的基础上，具有较高的分析、探究能力，同时语言表达要做到严谨、简洁二、知识回顾，夯实基础（一）育种的含义生物育种是指人们按照自己的意愿，依据不同的育种原理，有目的、有计划地获得人们所需要的生物新品种。包括两种情况：1、把位于不同个体的优良性状集中到一个个体上来。如通过基因的自由组合，把小麦中高秆抗锈病和矮秆不抗锈病两种性状进行重新组合获得矮秆抗病的小麦优良品种。2、创造具有优良性状的生物新品种如利用人工诱变育种技术培育青霉素高产菌株。（二）育种方法【例1】用烟草的花药离体培育成烟草新品种；用抗倒伏易感染锈病的小麦与易倒伏抗感染锈病的小麦培育成抗倒伏抗锈病的小麦；培育无子西瓜；用60Co辐射稻种，育成水稻优良品种。以上育种方法依次属于①诱变育种②杂交育种③单倍体育种④多倍体育种A．①②③④B．④③②①C．③④②①D．③②④①育种类型原理育种过程优点不足实例选择育种可遗传变异利用生物的变异，通过长期选择，________，培育优良品种。技术简单、容易操作，不能把两个品种的优良性状集于一身，选择的范围____，育种周期____培育穗大粒饱的玉米汰劣留良有限长归纳：各种育种方法原理、过程、优缺点的比较玉米起源于美洲大陆，15世纪传入欧洲，16世纪经葡萄牙传入中国，现在遍布全世界。远在古代，美洲的印第安人就选择和培育了许多穗大粒饱的玉米。原来他们把玉米奉为神灵，用作祭祀的玉米是在隔离条件下种植的，经过精心管理和认真选育，不仅果穗硕大、颗粒饱满，而且品质优良，无任何杂粒，这样就选育出了具有优良性状的玉米品种。育种类型原理育种过程优点不足实例杂交育种杂交→自交→筛选→反复________把多个优良性状集中于同一个体上，产生新的_______，培育动植物新品种。只能利用已有基因的重组，并不能创造新的基因，杂交后代会出现_______现象，育种进程______。高秆抗锈病与矮秆易染锈病产生矮秆抗锈病品种基因重组自交纯化基因型分离缓慢我国科学家袁隆平多年来一直致力于杂交水稻的研究，取得了骄人的成绩。我国有一半以上的稻田种植杂交水稻。水稻产量从原来的每公顷4500多千克增加到7500千克。从1976年到1998年，累计增产粮食3.5亿吨，平均每年多解决约6000万人的粮食问题。中国黄牛荷斯坦—弗里生牛×中国荷斯坦牛是将国外的荷斯坦—弗里生牛引种后，与我国黄牛进行杂交和选育，逐渐形成的优良品种。这种牛的泌乳期可达305d，年产乳量可达6300kg以上。育种类型原理育种过程优点不足实例单倍体育种利用__________培育单倍体幼苗，再用___________处理使染色体加倍成新植株。缩短_____年限，获得稳定遗传的________。如二倍体花粉单倍体育种的后代都是纯合子。产生新的__________技术复杂，成活率_______快捷简便地培育矮秆抗病纯合子玉米染色体变异花药离体培养秋水仙素育种纯合子基因型较低单倍体育种育种类型原理育种过程优点不足实例多倍体育种用一定浓度的________处理萌发的种子或幼苗植物茎秆____，叶片、果实、种子都比较______，营养物质含量____。产生新的________。技术复杂，发育______，结实率____，一般只适合于植物育种。______无籽西瓜的培育染色体变异秋水仙素粗壮大高基因型延迟低三倍体多倍体育种二倍体野生芭蕉三倍体无籽香蕉二倍体有籽西瓜三倍体无籽西瓜育种类型原理育种过程优点不足实例诱变育种利用物理、化学等方法诱发________，筛选优品种创造新的_______，提高变异频率，加快育种进程，大幅度改良某些性状，改良作物的品质，获得更多的新类型。有利变异______，工作量大，盲目性大，需要大量的__________。培育高产_______基因突变基因突变基因少原始材料青霉菌太空椒太空南瓜用于微生物育种：例如青霉素的选育。1943年从自然界分离出来的青霉菌只能产生青霉素20单位/mL。后来人们对青霉菌多次进行X射线、紫外线照射以及综合处理，培育成了青霉素高产菌株，目前青霉素的产量已达到50000～60000单位/mL。中间为青霉菌，周围是细菌。三、识图辨析，提高技巧【例2】有位农场经营者有这样两个大棚果园，一个里面种的番茄是黄果肉的(rr)，另一个是红果肉（RR）的品种。红果肉的番茄呢，比较受消费者的喜爱，但是它易感病（DD）；黄果肉却具有较强的抗病能力（dd），但是一般人们还是比较喜欢红番茄。如何能够得到既抗病的又是红果肉的番茄纯合子呢？请问：你们有哪些方法帮他解决这个问题？（一）杂交育种操作方法：请写出选育过程：①让纯种的易感病、红果肉个体和抗病、黄果肉个体杂交得Fl（易感病、红果肉）②让F1自交得F2（D_R_D_rrddR_ddrr）③选F2中抗病、红果肉个体自交得F3④留F3中未出现性状分离的抗病、红果肉个体，对于F3中出现性状分离的再重复③④步骤，直到性状不再分离归纳：1、杂交育种的适用范围（1）杂交育种只适合_______生殖的生物（2）用于同一物种不同品种的个体间（3）亲缘关系较近的不同物种个体间。如萝卜和甘蓝杂交。但为了使后代可育，应做染色体加倍处理，得到的个体即是异源多倍体。2、若该生物靠有性生殖繁殖后代，则必须选育出优良性状的纯种，以免后代发生_________；若该生物靠无性生殖产生后代，那么只要得到该优良性状就可以了。3、杂交育种过程只产生新的_________，没有产生新的基因。有性性状分离基因型（二）单倍体育种操作方法：①让纯种的易感病、红果肉个体和抗病、黄果肉个体杂交得Fl（易感病、红果肉）请写出培育过程②取F1的花药离体培养得到单倍体幼苗③用秋水仙素处理单倍体幼苗，使染色体加倍，选取具有抗病、红果肉性状的个体即为所需类型操作方法归纳：______育种→_____离体培养→_______植株→___________处理人工诱导染色体数目加倍→得正常纯合子→选择→新品种（自交留种）杂交花药单倍体秋水仙素（三）诱变育种操作方法：易感病、红果肉（DDRR）诱变育种抗病、红果肉(ddRR)请回答以下问题：（1）诱变育种的方法有哪些？辐射诱变：如一定剂量的X射线、紫外线、γ射线等。化学诱变：如亚硝酸、碱基类似物等抗病、红果肉(ddRR)花药离体培养易感病、红果肉（DDRR）杂合子(DdRR)人工诱变幼苗（DR）幼苗（dR）秋水仙素处理易感病、红果肉（DDRR）秋水仙素处理人工诱变+单倍体育种（2）利用易感病、红果肉（DDRR）品种，有什么好办法能快速得到抗病、红果肉(ddRR)品种？（3）我国运用返回式运载卫星搭载番茄种子，返回地面后种植，也能培育出抗病、红果肉番茄。请回答：产生这种变异的原因是什么？各种宇宙射线和失重的作用，使基因的分子结构发生改变。思考：多倍体育种又是如何进行的呢？（以三倍体无子西瓜的培育过程为例）二倍体秋水仙素四倍体（母本）二倍体（父本）杂交花粉刺激果实生长三倍体第一年第二年二倍体幼苗（2N）秋水仙素四倍体（4N）×二倍体（2N）卵细胞（2N）精子（N）受精卵（3N）三倍体植株（3N）花粉刺激联会紊乱无籽西瓜三倍体植株1．为什么以一定浓度的秋水仙素溶液滴在二倍体西瓜幼苗的芽尖?西瓜幼苗的芽尖有丝分裂旺盛，用秋水仙素处理有利于抑制纺锤体的形成，从而形成四倍体植株。2、为什么三倍体高度不育？奇数的同源染色体不能正常联会，所以形成有一个完整的染色体组的配子的机率很低。3、为什么还要给三倍体植株授粉？为了获得生长素，刺激子房发育4、三倍体生长发育慢，且高度不育，如何留种、扩大生产？组织培养、营养繁殖归纳：育种方法的选择：（1）将两个亲本的两个不同优良性状集中于同一生物上，可采取_______育种（2）要求快速育种方案设计，可采取______育种（3）要求大幅度改良某一品种，使之出现前所未有的性状，可采用_______育种的方法（4）要求提高品种产量，提高营养物质含量，可运用________育种的方法。（5）要求快速得到某一改良的品种，可运用________________________________杂交单倍体诱变多倍体人工诱变+单倍体育种的方法四、实际应用，提升能力【例4】下图①～④列举了四种作物育种方法，请回答相应问题：（1）第①种方法属于常规育种，一般从F2开始选种，这是因为。从F2开始发生性状分离（2）在第②种方法中，若只考虑F1中分别位于n对同源染色体上的n对等位基因，则利用其花药离体培育成的幼苗的基因型，在理论上应有种类型。（3）第③种方法中使用秋水仙素的作用是促使染色体加倍，其作用机理是。2n秋水仙素抑制纺锤体的形成（4）第④种方法中发生的变异一般是基因突变。卫星搭载的种子应当选用刚萌发的而非休眠的种子，原因是。种子萌发后进行细胞分裂，DNA在复制过程中容易受到外界因素的影响发生基因突变【例7】小麦品种是纯合子，生产上用种子繁殖，现在选育矮秆（aa）抗病（BB）新品种；马铃薯品种是杂合子，生产上通常用块茎繁殖，现要选育黄肉（Yy）、抗病（Rr）的马铃薯新品种。请分别设计小麦品种间杂交程序，以及马铃薯品种间杂交程序。要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）