高中生物 第四章 第二節(jié) 生物變異在生產上的應用課件 浙科版必修2.ppt

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第四章 生物的變異,第二節(jié) 生物變異在生產上的應用,你見過像圖示那樣大的南瓜嗎？它可不是普通的南瓜，它是由我國首次載人航天飛船“神舟”五號帶入太空培育的新品種。這種南瓜比一般的雜交種品質好，一般重量在300～400斤，是名副其實的“巨人”南瓜。這種育種方法的原理和過程是怎樣的呢？今天我們就來學習有關育種的知識。,課堂導入,,一、雜交育種,二、誘變育種,當堂檢測,內容索引,三、單倍體育種、多倍體育種和轉基因技術,,,,,一、雜交育種,知識梳理,1.概念：利用基因重組原理，可以有目的地將 的優(yōu)良性狀組合在一起，培育出更優(yōu)良的新品種。 2.原理： 。 3.處理方法 (1)培育顯性純合子,,答案,選取親本,_________，直至后代幾乎不 發(fā)生________,(2)培育隱性純合子,兩個或多個品種,基因重組,連續(xù)自交,性狀分離,4.優(yōu)缺點 (1)優(yōu)點：使位于不同個體上的多個優(yōu)良性狀集中于一個個體上，能產生新的 。 (2)缺點：雜交后代會出現(xiàn) 現(xiàn)象，育種過程緩慢。,,答案,基因型,性狀分離,,,合作探究,1.培育細菌新品種時，能否用雜交育種的方法？ 答案 不能，雜交育種只適用于進行有性生殖的生物，如植物和動物。細菌是原核生物，不能進行有性生殖。,,答案,,答案,P 高產、不抗病低產、抗病 ↓ F1 高產、抗病(均為顯性性狀) ↓? F2 選出 個體 ↓連續(xù)? 選出 的所有高產、抗病個體 ↓ 新的優(yōu)良品種,2.完成下面培育高產抗病小麥的過程，并回答為什么要從F2開始篩選？ 選出后為什么還要連續(xù)自交？,F2中才出現(xiàn)所需要的高產抗病小麥，但不一定能穩(wěn)定遺傳，因此還要連續(xù)自交才會最終獲得能穩(wěn)定遺傳的純合品系。,答案 高產、抗病 不發(fā)生性狀分離,,答案,3.是不是所有的育種過程都必須從F2開始篩選？是不是也都需要連續(xù)自交提高純合度？舉例說明。 答案 不一定。如果培育雜合子品種，選親本雜交得到的F1即可。如果選育的優(yōu)良性狀是隱性性狀，一旦出現(xiàn)就是純合的，不需要再連續(xù)自交了。,穩(wěn)定遺傳的矮稈抗銹病新品種。,活學活用,,1.有兩種純種的小麥，一個為高稈(D)抗銹病(T)，另一個為矮稈(d)易感銹病(t)，這兩對性狀獨立遺傳，現(xiàn)要培育矮稈抗銹病新品種，方法如下：,解析答案,高稈抗銹病矮稈易感銹病,(1)這種育種方法叫_____育種。過程a叫_____，過程b叫______。 (2)過程c的處理方法是_____________________________。 (3)F1的基因型是________，表現(xiàn)型是______________，穩(wěn)定遺傳的矮稈抗銹病新品種的基因型為________。,解析 將小麥兩個品種的優(yōu)良性狀通過雜交集中在一起，培育矮稈抗銹病新品種的方法叫做雜交育種。其中過程a叫雜交，產生的F1的基因型為DdTt，表現(xiàn)型為高稈抗銹病。過程b叫自交，目的是獲得表現(xiàn)型為矮稈抗銹病的小麥新品種(ddT_)，因為此過程所得后代會發(fā)生性狀分離，所以要想得到穩(wěn)定遺傳的矮稈抗銹病植株必須要經過c過程，即連續(xù)自交，直到后代無性狀分離為止。 答案 (1)雜交 雜交 自交 (2)連續(xù)自交和觀察，直至選出能穩(wěn)定遺傳的矮稈抗銹病新品種 (3)DdTt 高稈抗銹病 ddTT,,,一題多變,,(1)選育出的純合子新品種，在F2中的概率是多少？其在F2的矮稈抗銹病植株中的概率又是多少？選種應該從哪一代開始？,答案,,(2)上述雜交育種過程至少需要幾年的時間(假設每年只繁殖一代)? 答案 4年。 第一年：種植親代，雜交，收獲F1種子； 第二年：種植F1，自交，收獲F2種子； 第三年：種植F2，獲得表現(xiàn)型符合要求的小麥(矮抗)，同時矮抗自交，收獲F3種子，分單株保存； 第四年：分別種植符合要求的F3，觀察是否發(fā)生性狀分離，不發(fā)生性狀分離的為合乎要求的新品種。,答案,返回,二、誘變育種,,答案,知識梳理,物理、化學,新品種,基因突變與染色體畸變,輻射誘變和化學誘變,突變頻率,作物品質,抗逆性,微生物,,答案,1.用誘變育種的方法選育農作物優(yōu)良品種，為什么通常要處理萌發(fā)的種子或幼苗？ 答案 萌發(fā)的種子或者幼苗有絲分裂旺盛，在DNA復制時容易誘發(fā)基因突變。,,,合作探究,(1)搭載航天器的植物種子需要做怎樣的處理？說明原因。 答案 浸泡種子使其萌發(fā)。因為萌發(fā)的種子細胞分裂旺盛，易受到太空誘變因素的影響發(fā)生基因突變。 (2)作物種子從太空返回地面后種植，往往能出現(xiàn)全新的變異特征，這種變異的來源主要是什么？ 答案 基因突變。,,答案,2.當神舟六號航天飛船搭載著兩位英雄宇航員成功返航時，一些特殊的乘客也回到了地球。它們是一些生物菌種、植物組培苗和作物、植物、花卉種子等。在太空周游了115小時32分鐘，返回地球后，搭載單位的科研人員將繼續(xù)對它們進行有關試驗。請回答下列問題：,(3)這些新產生的變異對人類是否一定有益？ 答案 不一定。因為基因突變是多方向的。 (4)遨游太空回到地面后的種子，種植一代發(fā)現(xiàn)沒有所需要的性狀出現(xiàn)，可以隨意丟棄嗎？說明原因。 答案 不可以。因為可能發(fā)生隱性突變。,,答案,3.雜交育種和誘變育種有著很大的區(qū)別，請完成下表進行比較：,,基因重組,基因突變、染色體畸變,自交,篩選,輻射,化學,優(yōu)良性狀集中,年限長,有利,答案,活學活用,2.如下圖所示，科研小組用60Co照射棉花種子，誘變當代獲得棕色(纖維顏色)新性狀，誘變1代獲得低酚(棉酚含量)新性狀。已知棉花的纖維顏色由一對基因(A、a)控制，棉酚含量由另一對基因(B、b)控制，兩對基因獨立遺傳。請回答下列問題：,(1)兩種新性狀中，棕色是________性狀，低酚是________性狀。 (2)誘變當代中，棕色、高酚的棉花植株的基因型是________，白色、高酚的棉花植株的基因型是________。 (3)棕色棉抗蟲能力強，低酚棉產量高。為獲得抗蟲高產棉花新品種，研究人員將誘變1代中棕色、高酚植株自交，每株自交后代種植在一個單獨的區(qū)域，從______________________的區(qū)域中得到純合棕色、高酚植株。,,解析答案,解析 基因突變一般只是等位基因的一個基因發(fā)生突變，分為顯性突變和隱性突變二種情況，即：①誘變當代獲得棕色新性狀→棕色為顯性性狀且誘變當代基因型為AaBB。②誘變1代獲得低酚新性狀→低酚為隱性性狀且誘變當代基因型為aaBb。要培育純合棕色低酚植株(其基因型為AAbb)，需用基因型為AABB的植株與誘變1代的白色低酚(aabb)植株進行雜交。 答案 (1)顯性 隱性 (2)AaBB aaBb (3)不發(fā)生性狀分離(或全為棕色棉，或沒有出現(xiàn)白色棉),(1)用60Co的γ射線輻射植物種子的目的是___________。 (2)用60Co的γ射線輻射原本開紅花的植物種子，誘導產生了開白花、藍花的植株等，說明基因突變具有_______性。50株突變植株中，47株逐漸死亡，說明基因突變具有_______的特性。 (3)育種時用60Co的γ射線輻射正在萌發(fā)的種子，而不用60Co的γ射線輻射休眠的種子的原因是_________________________________________________ ______。萌發(fā)種子的所有突變_____(填“能”或“不能”)全部遺傳給子代。 (4)假如誘變產生的藍花植株自交，其后代中又出現(xiàn)了紅花植株，這說明藍花突變是_____突變。,,答案,返回,,,合作探究,提高突變率,多方向,有害性,萌發(fā)的種子中細胞分裂旺盛，DNA復制旺盛，易發(fā)生基,因突變,不能,顯性,三、單倍體育種、多倍體育種和轉基因技術,知識梳理,,答案,1.單倍體育種 (1)概念：利用 作為中間環(huán)節(jié)產生具有優(yōu)良性狀的可育 的育種方法。 (2)單倍體特點：植株小而弱，而且 。 (3)原理：染色體畸變。 (4)程序 ①用常規(guī)方法( )獲得雜種F1。 ② 獲得單倍體幼苗。 ③用 處理幼苗(單倍體)，成為可育的純合植株。,單倍體,純合子,高度不育,雜交,花藥離體培養(yǎng),秋水仙素,,答案,(5)特點 ①縮短育種年限。 ②能排除顯隱性干擾，提高效率。 2.多倍體育種 (1)概念：利用物理、化學因素來誘導 的產生，培育作物新品種。 (2)多倍體特點：細胞大、有機物含量 、抗逆性強。 (3)原理：染色體畸變。,多倍體,高,,答案,(4)程序,(5)實例：三倍體無籽西瓜的培育。,種子或幼苗,紡錘體,,答案,3.轉基因技術 (1)概念：利用分子生物學和 的手段，將某種生物的 (外源基因)轉移到其他生物物種中，使其出現(xiàn)原物種不具有的新性狀的技術。 (2)原理： 。 (3)過程：用人工方法將人類所需要的 導入受體細胞內，使其整合到受體的 上。人工選擇出具有所需新性狀的個體。 (4)特點 ①增加生物變異的范圍，實現(xiàn)種間遺傳物質交換。 ②針對性更強、效率更高、經濟效益更明顯。,基因工程,基因,基因重組,目的基因,染色體,,,合作探究,1.單倍體育種中花藥離體培養(yǎng)和人工誘導染色體數(shù)目加倍的目的分別是什么？ 答案 花藥離體培養(yǎng)的目的是產生高度不育的單倍體植株；人工誘導染色體數(shù)目加倍的目的是通過誘導產生可育的純合植株。 2.單倍體育種為什么可以縮短育種年限、提高育種效率？ 答案 (1)單倍體育種中使用秋水仙素處理單倍體植株，可以快速獲得大量純種個體，縮短了純化基因型的時間。 (2)單倍體育種獲得的是純合子植株，基因型與表現(xiàn)型一致，可直接通過表現(xiàn)型來判斷基因型，提高了育種效率。,,答案,3.三倍體西瓜為什么無籽？無籽性狀能否傳遞？ 答案 三倍體西瓜細胞內有三個染色體組，在減數(shù)分裂時同源染色體聯(lián)會紊亂，無法形成有活性的配子，導致不育；無籽西瓜的遺傳物質發(fā)生了改變，屬于可遺傳的變異，通過無性生殖可傳遞給下一代。 4.總結判斷育種方式的技巧 (1)從所實現(xiàn)的效果上來判斷 ①實現(xiàn)了優(yōu)良性狀的集中，則為 育種。 ②產生了新基因、新性狀，則為 育種。 ③產生了多倍體植株，則為 育種。,,答案,雜交,誘變,多倍體,④產生了單倍體植株，則為 育種。 ⑤實現(xiàn)了物種間的基因交流，則為 育種。 (2)從所采用的手段上來判斷 ①運用了雜交手段，則為 育種。 ②運用了射線處理的方法，則為 育種。 ③運用了花藥離體培養(yǎng)的方法，則為 育種。 ④存在秋水仙素直接處理萌發(fā)的種子或幼苗的過程，則為 育種。 ⑤運用了轉基因手段，則為 育種。,,答案,單倍體,轉基因技術,雜交,誘變,單倍體,多倍體,轉基因技術,(1)過程①③④⑤的育種方法是 __________，依據(jù)的遺傳學原理 是__________________________。 (2)若C品種的基因型為AaBbdd，D植株中能穩(wěn)定遺傳的個體占總數(shù)的___。 (3)⑤過程使染色體數(shù)目加倍的方法是用_________處理，該方法的原理是___________________________________。 (4)若C作物為水稻，非糯性和糯性是一對相對性狀，經過③過程形成的花粉粒加碘液染色，置于顯微鏡下觀察，一半花粉呈現(xiàn)藍黑色，另一半呈現(xiàn)橙紅色，實驗結果驗證了___________定律。,活學活用,3.請據(jù)圖回答下列問題：,,答案,問題導析,單倍體育種,染色體畸變(染色體數(shù)目變異),1/4,抑制紡錘體的形成，使染色體數(shù)目加倍,秋水仙素,基因的分離,,,問題導析,,返回上頁,答案,(1)單倍體育種的原理是 。 (2)穩(wěn)定遺傳個體基因型為AA、aa占 ，BB、bb占 ，dd占1，共占 。 (3)單倍體育種過程中，可以用 處理幼苗，抑制 的形成，使染色體數(shù)目加倍。 (4)顏色反應說明不同花粉中可能存在不同的 ，從而可以證明基因的 。,染色體數(shù)目變異,1/2,1/2,1/21/21＝1/4,秋水仙素,紡錘體,基因型,分離定律,,,,一題多變,如圖，甲、乙表示兩個水稻品種，A、a和B、b分別表示位于兩對同源染色體上的兩對等位基因，①～⑥表示培育水稻新品種的過程，下列說法正確的是( ) A.①→②過程簡便，可縮短培育周期 B.②的變異發(fā)生于有絲分裂間期 C.③過程常用的方法是花藥離體培養(yǎng) D.③→⑥過程與①→④→⑤過程的育種原理相同,解析答案,解析 ①→②過程是雜交育種，過程簡便，但培育周期長，故A項錯； 雜交育種的原理是基因重組，基因重組發(fā)生在減數(shù)分裂的過程中，即②的變異發(fā)生在減數(shù)分裂過程中，故B項錯； 經③過程獲得Ab的單倍體，故③是花藥離體培養(yǎng)，C項正確； ③→⑥過程是單倍體育種，其原理為染色體數(shù)目變異，①→④→⑤過程是雜交育種，其原理是基因重組，故D項錯誤。 答案 C,,答案,問題導析,4.能夠打破物種界限，定向改造生物的遺傳性狀，按照人們的意愿培育生物新品種的方法是( ) A.誘變育種和轉基因技術 B.雜交育種和誘變育種 C.雜交育種和基因工程 D.轉基因技術育種,D,,(1) 是利用同種生物的不同品種進行交配，然后選育出新品種的方法。 (2)誘變育種是利用人工條件誘發(fā) 或 ，可導致新基因的產生，但基因突變具有多方向性。 (3) 可以將控制特定性狀的基因從一種生物體內轉移到另一種生物體內，使基因實現(xiàn)了跨物種的轉移，定向改造生物的遺傳性狀。,返回上頁,答案,,,問題導析,雜交育種,基因突變,染色體畸變,轉基因技術,,請將下列育種實例與對應的育種方法進行連線。,,,一題多變,答案,,,,,,,返回,答案,課堂小結,基因重組,基因突變、,染色體畸變,單倍體,縮短育種,秋水仙素,目的基因,表達,能定向改造生物的遺傳性狀,當堂檢測,,解析答案,1,2,3,4,5,1.雜交育種是植物育種的常規(guī)方法，其選育新品種的一般方法是( ) A.根據(jù)雜種優(yōu)勢原理，從子一代中即可選出 B.從子三代中選出，因為子三代中才出現(xiàn)純合子 C.既可從子二代中選出，也可從子三代中選出 D.只能從子四代中選出能穩(wěn)定遺傳的新品種 解析 雜交育種從子二代開始出現(xiàn)性狀分離。,C,,解析答案,1,2,3,4,2.用雜合子(DdEe)種子獲得純合子(ddee)最簡捷的方法是( ) A.種植→F1→選雙隱性植株→純合子 B.種植→秋水仙素處理→純合子 C.種植→花藥離體培養(yǎng)→單倍體幼苗→秋水仙素處理→純合子 D.種植→秋水仙素處理→花藥離體培養(yǎng)→純合子 解析 雜合子(DdEe)種子中含有d、e基因，自交后一旦出現(xiàn)隱性性狀便能穩(wěn)定遺傳，方法簡捷。,A,5,,解析答案,1,2,3,4,3.下列幾種育種方法，能改變原有基因的分子結構的是( ) A.雜交育種 B.誘變育種 C.單倍體育種 D.多倍體育種 解析 基因的分子結構的改變是指基因中脫氧核苷酸的種類或順序發(fā)生改變——基因突變。雜交育種、單倍體育種和多倍體育種都是在原有基因結構的基礎上，經過重新組合、加倍等過程產生新的性狀組合，基因結構不發(fā)生變化。,B,5,,解析答案,1,2,3,4,4.改良缺乏某種抗病性的棉花品種，不宜采用的方法是( ) A.誘變育種 B.單倍體育種 C.轉基因技術育種 D.雜交育種 解析 誘變育種、轉基因技術育種和雜交育種均可獲得抗病基因，而單倍體育種不能。,B,5,,1,2,3,4,解析答案,5.已知西瓜早熟(A)對晚熟(a)為顯性，皮厚(B)對皮薄(b)為顯性，沙瓤(C)對緊瓤(c)為顯性，控制上述三對性狀的基因獨立遺傳?，F(xiàn)有三個純合的西瓜品種甲(AABBcc)、乙(aabbCC)、丙(AAbbcc)，進行下圖所示的育種過程。請分析并回答問題：,(1)為獲得早熟、皮薄、沙瓤的純種西瓜， 最好選用品種__和___進行雜交。,解析 根據(jù)性狀的顯隱性，要獲得早熟、皮薄、 沙瓤的純種西瓜，其基因型為AAbbCC，可選用品種乙(aabbCC)和丙(AAbbcc)進行雜交，得到子代后再進行自交，在F3中選育出純種西瓜。,乙,丙,5,,1,2,3,4,(2)圖中___植株(填數(shù)字序號)能代表無子西瓜， 該植物體細胞中含有___個染色體組。,解析 由圖示可知，由自然生長的二倍體⑤植 株與四倍體⑥植株雜交，得到的⑨植株含有三 個染色體組。,(3)獲得⑦幼苗常采用的技術手段是_____________；與⑧植株相比，⑩植株的特點是___________，所以明顯縮短育種年限。,解析 圖中⑦植株是由花藥離體培養(yǎng)得到的單倍體，經過秋水仙素誘導染色體加倍后，得到的⑩植株全部為純合子。,⑨,三,花藥離體培養(yǎng),均為純合子,解析答案,5,,1,2,3,4,返回,(4)按圖中所示的育種方案，④植株最不容易獲 得AAbbCC品種，原因是__________________ ___________________________。,解析 圖中④植株是通過誘變育種而獲得， 誘變育種的原理是基因突變，基因突變具有 多方向性、有害性，因此該方法獲得AAbbCC品種的難度最大。,(5)圖中的⑥植株屬于新物種，其單倍體_____(可育、不可育)。,解析 圖中的⑥植株是由二倍體③植株經過秋水仙素處理后得到的四倍體，產生的花粉發(fā)育成的植株的體細胞中含有2個染色體組，是可育的。,基因突變是多方向的，而且產生有利變異的頻率較低,可育,解析答案,5,