第二节生物变异在生产上的应用知识内容必考要求加试要求杂交育种、诱变育种、单倍体育种和多倍体育种 a a 杂交育种和诱变育种在农业生产中的应用 b b 转基因技术 a a 生物变异在生产上的应用 c 转基因生物和转基因食品的安全性 b课时要求1.结合培育番茄新品种的实例，概述杂交育种的概念和基本过程。
2.结合基因突变的原理，阐明人工诱变育种的概念和过程。
3.比较杂交育种和诱变育种。
4.结合烟草新品种的选育过程，说明单倍体育种的过程及特点。
5.结合三倍体无籽西瓜的培育过程，说明多倍体育种的过程及特点。
6.通过转基因技术的过程介绍，说明转基因技术的过程及应用。
你见过像图示那样大的南瓜吗？它可不是普通的南瓜，它是由我国首次载人航天飞船“神舟”五号带入太空培育的新品种。
这种南瓜比一般的杂交种品质好，一般重量在300～400斤，是名副其实的“巨人”南瓜。
这种育种方法的原理和过程是怎样的呢？今天我们就来学习有关育种的知识。
解决学生疑难点一、杂交育种1．概念：利用基因重组原理，可以有目的地将两个或多个品种的优良性状组合在一起，培育出更优良的新品种。
2．原理：基因重组。
3．处理方法 (1)培育显性纯合子选取亲本――→杂交F 1――→自交F 2――――――――――――→筛选表现型符合要求的个体连续自交，直至后代几乎不发生性状分离 (2)培育隐性纯合子选取亲本――→杂交F 1――→自交F 2→筛选符合要求的个体即可推广 4．优缺点(1)优点：使位于不同个体上的多个优良性状集中于一个个体上，能产生新的基因型。
(2)缺点①杂交后代会出现性状分离现象，育种过程缓慢。
②不能产生新基因、新性状。
有两种纯种的小麦，一个为高秆(D)抗锈病(T)，另一个为矮秆(d)易感锈病(t)，这两对性状独立遗传，现要培育矮秆抗锈病新品种，方法如下：高秆抗锈病×矮秆易感锈病――→a F 1――→b F 2――→c 稳定遗传的矮秆抗锈病新品种。
请据此分析：1．过程a 、b 、c 的处理方法分别叫什么？ 答案 杂交、自交、连续自交和观察筛选。
2．从哪一代开始出现矮秆抗锈病的新品种？其中有多少比例的纯合子？ 答案 F 2中开始出现矮秆抗锈病，其中纯合子占13。
3．上述杂交育种过程至少需要几年的时间(假设每年只繁殖一代)? 分析 第一年：种植亲代，杂交，收获F 1种子； 第二年：种植F 1，自交，收获F 2种子；第三年：种植F 2，获得表现型符合要求的小麦(矮抗)，同时矮抗自交，收获F 3种子，分单株保存；第四年：分别种植符合要求的F 3，观察是否发生性状分离，不发生性状分离的为合乎要求的新品种。
答案 4年。
4．培育细菌新品种时，能否用杂交育种的方法？答案 不能，杂交育种只适用于进行有性生殖的真核生物，如植物和动物。
细菌是原核生物，不能进行有性生殖。
5．是不是所有的杂交育种过程都必须从F 2开始筛选？是不是也都需要连续自交提高纯合度？举例说明。
答案不一定。
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。
知识整合杂交育种通过杂交将两个或多个品种的优良性状集中在一起，再经过自交，F2中就出现所需要的品种，如果优良性状都是隐性性状，从F2中直接选出即可，如果优良性状为显性性状，需要连续自交和筛选(有些生物也可以从F2开始进行无性繁殖，如马铃薯)，需要较长时间，杂交育种适合有性生殖的过程，原核生物一般不适用。
1．在植物的杂交育种中，选种工作一般( )A．从F1中选B．只从F2中选C．从F2中选D．从F2开始选答案 D解析在杂交育种过程中，F1一般不会发生性状分离，当在F2时，往往会发生性状分离，在育种工作中，往往选择F2作为育种工作的开始。
2．杂交玉米的种植面积越来越广，农民需要购买玉米杂交种。
不能自留种子来年再种的原因是( )A．自留种子发芽率低B．杂交种都具有杂种优势C．自留种子容易患病虫害D．杂交种的有性繁殖后代会发生性状分离答案 D解析杂种后代发生性状分离，影响产量和质量。
二、诱变育种1．概念利用物理、化学因素诱导生物发生变异，并从变异后代中选育新品种的过程。
2．原理：基因突变与染色体畸变。
3．常用方法：辐射诱变和化学诱变。
4．特点(1)优点①可提高突变频率。
②能在较短时间内有效地改良生物品种的某些性状。
③改良作物品质，增强抗逆性。
(2)缺点：由于突变的多方向性，育种具有一定的盲目性。
获得理想的个体需要处理大量的材料。
5．应用：用于作物、微生物和动物育种，其中在微生物育种方面成效极为明显。
当神舟六号航天飞船搭载着两位英雄宇航员成功返航时，一些特殊的乘客也回到了地球。
它们是一些生物菌种、植物组培苗和作物、植物、花卉种子等。
在太空周游了115小时32分钟，返回地球后，搭载单位的科研人员将继续对它们进行有关试验。
请回答下列问题：1．搭载航天器的植物种子需要做怎样的处理？说明原因。
答案浸泡种子使其萌发。
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．作物种子从太空返回地面后种植，往往能出现全新的变异特征，这种变异的来源主要是什么？答案基因突变。
3．这些新产生的变异对人类是否一定有益？答案不一定。
因为基因突变是多方向的。
4．遨游太空回到地面后的种子，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。
答案不可以。
因为可能发生隐性突变。
知识整合诱变育种通常处理萌发的种子或幼苗，因为这些细胞分裂旺盛，容易发生基因突变，但因为基因突变是多方向的，不一定能获得优良性状；如果是隐性突变，还需要进一步杂交筛选。
3．用紫外线照射红色细菌的培养液，接种在平板培养基上，几天后出现了一个白色菌落，把这个白色菌落转移培养，长出的菌落全是白色的，这是( )A．染色体畸变B．自然突变C．人工诱变D．基因重组答案 C解析紫外线是诱导基因突变的物理因素，红色细菌经过紫外线照射后，出现了一个白色的菌落，且将这一白色菌落转移培养后，得到的子代全为白色，说明白色性状是能够稳定遗传的，由此可推知，白色性状是人工紫外线照射，红色细菌体内发生基因突变的结果。
4．下列不属于诱变育种实例的是( )A ．一定剂量的γ射线引起变异得到新品种B ．用一定剂量X 射线处理青霉菌菌株获得高产菌株C ．玉米单株自交后代中出现一定比例的白化苗D ．激光照射植物或动物引起突变得到新品种 答案 C解析 A 、B 、D 三项均是物理因素诱变育种的实例。
玉米单株自交后代出现一定比例的白化苗可能是由于杂合子自交产生了性状分离。
三、单倍体育种、多倍体育种和转基因技术1．单倍体育种(1)概念：利用单倍体作为中间环节产生具有优良性状的可育纯合子的育种方法。
(2)单倍体特点：植株小而弱，而且高度不育。
(3)原理：染色体畸变。
(4)程序①用常规方法(杂交)获得杂种F 1。
②花药离体培养获得单倍体幼苗。
③用秋水仙素处理幼苗(单倍体)，染色体加倍后成为可育的纯合植株。
(5)特点①缩短育种年限。
②能排除显隐性干扰，提高效率。
2．多倍体育种(1)概念：利用物理、化学因素来诱导多倍体的产生，培育作物新品种。
(2)多倍体特点：细胞大、有机物含量高、抗逆性强。
(3)原理：染色体畸变。
(4)程序――――――――→秋水仙素处理 ――→导致――→导致 ―――――――→正常分裂、分化(5)实例：三倍体无籽西瓜的培育。
3．转基因技术(1)概念：利用分子生物学和基因工程的手段，将某种生物的基因(外源基因)转移到其他生物物种中，使其出现原物种不具有的新性状的技术。
正在萌发的种子或幼苗 抑制纺锤体的形成 复制好的染色体不能分离 染色体数目加倍(2)原理：基因重组。
(3)过程：用人工方法将人类所需要的目的基因导入受体细胞内，使其整合到受体的染色体上。
人工选择出具有所需新性状的个体。
(4)特点①增加生物变异的范围，实现种间遗传物质的交换。
②针对性更强、效率更高、经济效益更明显。
1．如图表示用纯种的高秆(D)抗锈病(T)小麦与矮秆(d)易染锈病(t)小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法，据图分析：(1)F1能产生几种雄配子？答案F1的基因型是DdTt，能产生四种雄配子：DT、dT、Dt、dt。
(2)过程③是哪种处理？其原理是什么？答案过程③是花药离体培养过程；原理是细胞的全能性。
(3)过程④是哪种处理？处理后符合要求的植株占的比例是多少？答案过程④是用一定浓度的秋水仙素处理单倍体幼苗。
处理后符合要求的植株ddTT占的比例为1/4。
2．下图是三倍体西瓜的培育过程，据图分析回答下列问题：(1)①过程是哪种处理过程？其原理是什么？答案①过程是用秋水仙素处理二倍体西瓜的幼苗，产生四倍体的过程，其原理是抑制纺锤体的形成，使染色体数目加倍。
(2)②和④都是传粉，目的有什么不同？答案过程②传粉是为了杂交得到三倍体种子，过程④传粉是为了刺激子房产生生长素促进果实发育。
(3)①过程处理后，新产生的四倍体，各部分细胞都含有四个染色体组吗？答案不是。
地上部分的茎、叶、花的染色体数目加倍，含有四个染色体组。
根细胞没有加倍，只含有两个染色体组。
(4)西瓜f的瓜瓤、种子e的胚分别含有几个染色体组？答案西瓜f的瓜瓤来自母本，含有四个染色体组，而种子e的胚含有三个染色体组。
(5)为什么三倍体西瓜没有种子？答案三倍体西瓜进行减数分裂时，由于染色体配对紊乱，一般不能产生正常配子。
5．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，①～⑦表示培育水稻新品种的过程，则下列说法错误的是( )A．①→②过程简便，但培育周期长B．②和⑦的变异都发生于有丝分裂间期C．③过程常用的方法是花药离体培养D．③→⑥过程与⑦过程的育种原理相同答案 B解析分析题图，①→②过程为杂交育种过程，杂交育种操作简便，但育种周期长；⑦过程是多倍体育种，此过程发生的染色体变异是由于秋水仙素抑制分裂前期纺锤体的形成；③⑥表示的过程是单倍体育种，其中③过程常用的方法是花药离体培养；单倍体育种与多倍体育种的原理都是染色体畸变。
6．能够打破物种界限，定向改造生物的遗传性状，按照人们的意愿培育生物新品种的方法是( )A．诱变育种和转基因技术B．杂交育种和诱变育种C．杂交育种和基因工程D．转基因技术育种答案 D解析转基因技术可以将控制特定性状的基因从一种生物体内转移到另一种生物体内，使基因实现了跨物种的转移，定向改造生物的遗传性状。
方法链接根据不同育种目标选择不同育种方案育种目标育种方案集中双亲优良性状单倍体育种(明显缩短育种年限) 杂交育种(耗时较长，但简便易行)对原品系实施“定向”改造转基因技术育种让原品系产生新性状诱变育种(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．杂交育种是植物育种的常规方法，其选育新品种的一般方法是( )A．根据杂种优势原理，从子一代中即可选出B．从子三代中选出，因为子三代中才出现纯合子C．既可从子二代中选出，也可从子三代中选出D．只能从子四代中选出能稳定遗传的新品种答案 C解析杂交育种从子二代开始出现性状分离。
