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第1节杂交育种与诱变育种课前自主预习案一、杂交育种1．概念：将两个或多个品种的优良性状通过集中在一起，再经过和，获得新品种的方法。2．原理：。3．过程(以高产抗病小麦品种的选育为例)交配选择培育基因重组4．特点(1)优点可集中操作(2)缺点育种周期，育种筛选过程不能产生和5.优良性状简单长复杂新基因新性状二、诱变育种1．原理：。2．概念：利用或来处理生物，使生物发生基因突变，从而获得优良变异类型的育种方法。3．过程：选择生物→→选择→培育。基因突变物理因素化学因素人工诱变4．特点(1)优点提高突变率，加速育种进程改良某些性状(2)缺点有利变异，需大量处理实验材料诱变的方向和性质不能控制，具有性5．应用：培育“黑农五号”大豆品种微生物：的选育大幅度少盲目农作物青霉菌判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)1．杂交育种能够产生新的基因。()提示：×杂交育种的原理是基因重组，不能产生新的基因，诱变育种才能产生新的基因。2．杂交育种会产生新性状，进而获得新品种。()提示：×杂交育种不能产生新的基因，因而不会产生新性状。3．诱变育种可提高突变率以供育种选择。()提示：√4．太空育种能按人的意愿定向产生优良性状。()提示：×太空育种属于诱变育种，原理为基因突变，具有不定向性的特点。5．青霉素高产菌株是通过杂交育种获得的。()提示：×青霉素高产菌株是通过诱变育种获得的。课堂互动探究案课程标准新课标未做要求素养达成1．通过列表格的方法比较常见的四种育种方法。(科学思维)2．探讨遗传和变异规律在生产实践中的应用。(社会责任)3．设计育种程序分析实验结果。(科学探究)据了解，首例“3G育种水稻”将从实验室走向田间地头实现产业化，第三代杂交水稻育种技术可使水稻品种资源可利用率提高到95%，除了让水稻种不再“娇气”地挑剔温度，在产量上也有突破，从样本数据来看，“3G水稻”与目前产量最高的水稻相比，单株最高可增产50%。请问培育“3G水稻”采用了什么原理？探究点一杂交育种【师问导学】1．阅读教材P98～99，分析回答下列问题：(1)古印第安人是最早选择和培育玉米的，最突出的贡献是选育了果穗大、淀粉含量高的玉米，请分析以下问题：①古印第安人是用什么方法来进行玉米育种的？古印第安人是怎样进行“选择”的？提示：此方法称为选择育种，通过淘汰劣势个体保留优良个体来进行选择的。②这种育种方法有哪些优点和缺点？提示：优点：技术简单、容易操作。缺点：选择范围有限，育种周期长。(2)已知小麦的高秆(D)对矮秆(d)为显性，抗锈病(T)对易染锈病(t)为显性，两对性状独立遗传。现有高秆抗锈病、矮秆易染锈病两纯系品种，欲培育能稳定遗传的矮秆抗锈病的小麦，请探究下列问题：①如何使两种优良性状集中在同一植株上？两种优良性状集中在同一个体上的实质是什么？提示：分别选用具有不同优良性状的纯合亲本杂交，即可将两种优良性状集中在同一植株上。实质是将控制两种优良性状的基因集中在同一个体上。②杂交育种的选择从第几代开始？为什么？提示：从F2开始选择；因为从F2出现性状分离。③从F2中选出矮秆抗锈病的个体，能否立即推广种植？为什么？提示：不能。因为矮秆抗锈病个体的基因型有ddTT和ddTt两种，其中ddTt的个体自交后代会发生性状分离，不能稳定遗传。④怎样处理才能得到稳定遗传的矮秆抗锈病个体？提示：从F2中选出矮秆抗锈病的个体，让其不断自交，在自交后代中逐步淘汰矮秆易染锈病的个体，直到不再发生性状分离，即为要选育的矮秆抗锈病的稳定遗传的纯合子品种——ddTT。(3)根据上述实例分析杂交育种的优缺点。①由上述实例可知，杂交育种的最大优点是什么？②依据(2)中实例分析，从亲本到获得可大田推广种植的种子至少需要几年时间？提示：能将多个优良性状集中到同一个体上。提示：4年。③若选育的两种优良性状都是由隐性基因控制的，从F2中选出符合要求的个体后，还需要再连续自交吗？④从杂交后代性状类型以及育种时间等方面分析杂交育种方法的不足。提示：不需要连续自交。因为隐性个体都是纯合子。提示：a.选育工作量大：杂交育种从子二代开始出现的性状类型多，需要及时发现符合要求的优良性状个体。b.培育周期长：杂交后代会出现性状分离现象，一般需要的时间较长。2．杂交育种与杂种优势的含义相同吗？提示：不相同，杂交育种是在杂交后代中选留符合要求的个体进一步培育，直至获得具有稳定优良性状的新品种；杂种优势主要利用杂种F1的优良性状，并不要求遗传上的稳定。3．杂交育种是否一定要从F2开始筛选？是否一定要连续多代自交？举例说明。提示：均不一定，如培育杂合子品种，可选亲本杂交得到的F1即可。【智涂笔记】特别提醒：杂交育种只能应用于进行有性生殖的生物，而诱变育种不仅能应用于进行有性生殖的生物，还能应用于进行无性生殖的生物。单倍体育种主要用于进行有性生殖的植物。育种方法的选择根据不同育种要求和提供的不同材料，选择不同的育种方法：(1)若要培育隐性性状个体，可用自交或杂交的方法，只要出现该性状即可。(2)若要快速育种，可利用单倍体育种。(3)若要大幅度改良某一品种，使之出现前所未有的性状，则可利用诱变育种的方法。(4)若要提高品种产量及其营养物质含量，可运用多倍体育种。(5)若要将两亲本的两个不同优良性状集中于同一生物体上，可用杂交育种，亦可利用单倍体育种。【师说核心】1．几种常见的杂交育种类型(以两对相对性状为例)(1)培育杂合子品种：在农业生产上，可以将杂种一代作为种子直接利用，如水稻、玉米等。其特点是具有杂种优势，即品种高产、抗性强，但种子只能种一年。培育基本步骤如下：选取符合要求的纯种双亲(P)杂交(♀×♂)―→F1(所需品种)。(2)培育隐性纯合子品种：选取双亲――→×子一代――→⊗子二代―→选出符合要求的类型就可以推广。(3)培育显性纯合子(或一显一隐纯合子)品种：①植物：选取双亲P杂交(♀×♂)→F1――→⊗F2→选出表现型符合要求的个体――→⊗F3――→⊗……――→⊗选出稳定遗传的个体推广种植。②动物：选择具有不同优良性状的亲本杂交，获得F1→F1雌雄个体交配→获得F2→鉴别、选择需要的类型与异性隐性类型测交，选择后代不发生性状分离的F2个体。③实例：现有基因型为BBEE和bbee的两种植物或动物，欲培育基因型为BBee的植物或动物品种，育种过程用遗传图解表示如下：2．杂交育种与单倍体育种的区别和联系项目杂交育种单倍体育种育种原理基因重组染色体变异育种周期一般较长较短操作技术简单复杂联系单倍体育种往往和杂交育种相结合，单倍体育种要利用杂交后代的花药进行离体培养【检测反馈】1．有两种柑橘，一种果实大但含糖量不高，另一种果实小但含糖量较高，如果想要培育出果实大且含糖量高的品种，比较简单有效的方法是()A．嫁接B．人工诱变C．杂交育种D．组织培养解析：两个品种各具一种优良性状，要想使它们集中于一个个体上，据基因重组的原理，科学有效的方法是杂交育种；嫁接、组织培养属无性繁殖，只能保持母本的优良性状，不能达到目的；人工诱变能产生新基因，产生新性状，但过程比较繁琐。答案：C2．杂交育种中，杂交后代的性状一旦出现就能稳定遗传的是()A．优良性状B．隐性性状C．显性性状D．相对性状解析：纯合子的性状是可稳定遗传的，而显性性状的个体不一定是纯合子，隐性性状的个体一定是纯合子，所以一旦出现即可稳定遗传。答案：B3．家兔的黑色对白色为显性，短毛对长毛为显性。这两对基因分别位于一对同源染色体上。下列关于利用黑色短毛纯种兔和白色长毛纯种兔培育出黑色长毛纯种兔的做法，错误的是()A．黑色短毛纯种兔×白色长毛纯种兔，得F1B．选取健壮的F1个体自交，得F2C．从F2中选取健壮的黑色长毛兔与白色长毛兔测交D．根据测交结果，选取F2中稳定遗传的黑色长毛雌、雄兔解析：假设控制毛色与长短的基因分别为A、a、B、b，根据题意分析可以知道，黑色短毛纯种兔和白色长毛纯种兔的基因型分别是AABB、aabb，利用它们杂交，得F1，F1基因型为AaBb；家兔属于雌雄异体生物，不能进行自交，可以选用F1个体杂交，得F2；从F2中选取健壮的黑色长毛兔(A_bb)与白色长毛兔(aabb)测交，再根据测交结果，选取F2中能稳定遗传的黑色长毛雌、雄兔(AAbb)。答案：B4．小麦品种是纯合子，生产上用种子繁殖，现要选育矮秆(aa)、抗病(BB)的小麦新品种；马铃薯品种是杂合子(有一对基因杂合即可称为杂合子)，生产上用块茎繁殖，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育种程序以及马铃薯品种间杂交育种程序。要求用示意图表示并简要说明(写出包括亲本在内的前三代即可)。解析：在设计杂交育种程序时，要特别注意题目的已知条件：(1)小麦品种是纯合子，马铃薯品种是杂合子；(2)小麦在生产上用种子繁殖，马铃薯在生产上用块茎繁殖；(3)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。解题的规范性比较重要。答案：杂交育种过程示意图如图所示。探究点二诱变育种及几种育种方法比较【师问导学】一、我国航天事业发展迅猛，随之开展的航天育种已取得了可喜成果，到目前为止，通过航天工程育种技术培育出了70多个具有稳产、高产性能的新品种、新品系。根据材料，分析下列问题：1．诱变育种原理航天种子产生的变异属于哪种类型？这种变异是否产生新的基因？这种变异具有什么特点？提示：属于基因突变；该变异产生了新的基因；由于基因突变具有不定向性，因此变异性状是不可预测的。2．诱变育种材料选择及处理(1)搭载航天器的植物种子需要做怎样处理？说明原因。提示：浸泡种子使其萌发。因为萌发的种子细胞分裂旺盛，易受到太空诱变因素的影响发生基因突变。(2)遨游太空回到地面后，种植一代发现没有所需要的性状出现，可以随意丢弃吗？说明原因。提示：不可以。因为可能发生隐性突变。3．诱变育种的优缺点(1)从育种年限上分析，与杂交育种相比较，诱变育种具有哪些优点？提示：①可以加速育种进程，缩短育种年限。②提高突变频率，能产生新基因，为育种创造丰富的原材料。③能大幅度改良生物的某些性状。(2)从基因突变的特点分析，诱变育种有哪些局限性？提示：由于突变具有不定向性，产生的有利个体少，需要大量处理实验材料。4．诱变育种是否一定能获得理想品种？为什么？提示：不一定，因为突变具有不定向性。5．太空诱变育种是利用太空中的什么条件？提示：微重力、高辐射。二、下图中甲、乙表示水稻两个品种，A、a和B、b表示分别位于两对同源染色体上的两对等位基因，①～⑥表示培育水稻新品种的过程，请思考：(1)图中哪种途径为单倍体育种？提示：图中①→③→⑤过程表示单倍体育种。(2)图中哪些标号处需用秋水仙素处理？应如何处理？提示：图示⑤处需用秋水仙素处理单倍体幼苗，从而获得纯合子，⑥处需用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，以诱导其染色体加倍。(3)④⑥的育种原理分别是什么？提示：④的育种原理为基因突变，⑥的育种原理为染色体变异。(4)图中最简便及最难以达到育种目的的育种途径分别是哪种？提示：图中最简便的育种途径为①→②过程所示的杂交育种，但育种周期较长；最难以达到育种目的的途径为④诱变育种。(5)是不是所有的杂交育种过程都必须从F2开始筛选？是不是也都需要连续自交提高纯合度？举例说明。提示：不一定。如果培育杂合子品种，选亲本杂交得到的F1即可。如果选育的优良性状是隐性性状，一旦出现就是纯合的，不需要再连续自交了。【智涂笔记】易错辨析几种杂交育种步骤的区别(1)培育常规的纯合子品种①培育隐性纯合子品种：选取双亲――→杂交子一代――→自交子二代→选出符合要求的优良性状个体就可以推广。②培育显性纯合子品种：选取双亲――→杂交子一代――→自交子二代→选出符合要求的优良性状个体――→自交子三代→选出符合要求的优良性状个体――→自交……选出稳定遗传的个体推广。(2)培育杂合子品种：选取双亲――→杂交子一代，年年制种。(3)对于进行无性繁殖的生物，如马铃薯、果树等，只要获得该优良性状的个体，即可通过无性生殖产生优