【教学课件】第四章生物的变异第2节 生物变异的在生产上的应用第(2)

高产青霉菌、 蚕的卵色基 因易位
只应用于有 性生殖生物
单倍 体育 种
基因重 组、染 色体 畸变
花药离体培养 明显缩短育种
秋水仙素处理
年限
技术复杂，多 限于植物
多倍 体育 种
染色体 畸变
秋水仙素处理 萌发的种子与
幼苗
器官大，产量 高，营养丰富
发育延迟，结 实率降低、多
限于植物
三倍体无籽 西瓜、普通
小麦
D.二倍体水稻的花药经过离体培养，可得到单倍体水稻，
稻穗、米粒变小
1.
√
2.
√
3.
√
结构 同源染色体 9 2
20 4 22 3/16
（5）为提高小麦的抗旱性，有人将大麦的抗旱基因（HVA）导入小麦， 筛选出HVA基因成功整合到染色体上的高抗旱性T。植株（假定HVA 基因都能正常表达）。 Ⅰ某T。植株体细胞含一个HVA基因。让该植株自交，在所得种子种，
种皮含HVA基因的种子所占比例为_____1__0_0_%，胚含HVA基因的种子 所占比例为______7_5__%____.。
Ⅱ某些T。植株体细胞含两个HVA基因，这两个基因在染色体上的整合 情况有下图所示的三种类型（黑点表示HVA基因的整合位点）。
① 将T。植株与非转基因小麦杂交：若子代高抗旱性植株所占比例为
50%，则两个HVA基因的整合位点属于图__B_____类型；若子代高抗旱 性植株所占的比例为100%，则两个HVA基因的整合位点属于图 A
_______类型。 ② 让图C所示类型的T。植株自交，子代中高抗旱性植株所占比例为
______1_5__/_1_6_。
由花粉长成单倍体的途径： 花粉分裂形成愈伤组织（即分化程序很低的薄壁细胞团），再 由愈伤组织分化出根和芽，最后形成植株。

生长快、肉质好的转基因鱼(中国)
乳汁中含有人生长激素转基 因牛(阿根廷)
转黄瓜抗青枯病基因的甜椒
转鱼抗寒基因 的番茄
1、假如水稻高秆(D)对矮秆（d）为显性，抗稻瘟病（R）对 易感稻瘟病（r）为显性，两对性状独立遗传，用一个纯合 易感病的矮秆品种（抗倒伏）与一纯合抗病高秆品种（易倒 伏）杂交。下列说法正确的是（多选）（ AB ）
法的独特之处是（ C ）
A、可将不同品种的优良性状集中到一个品种上 B、育种周期短，加快育种进程 C、改变基因结构，创造前所未有的性状类型 D、能够明显缩短育种年限，后代性状稳定快
5、某育种学家在农田中发现一株大穗不抗病的小麦（控
制麦穗大与小的基因分别用D、d表示，控制不抗病与抗 病的基因分别用T、t表示），自花传粉后获得60粒种子， 这些种子发育成的小麦中有15株为大穗抗病，有x(x≠0) 株为小穗抗病，其余都不抗病。分析回答下列问题： （1）15株大穗抗病小麦的基因型为____，其中从理论上 推测能稳定遗传的约为____株。
营养器官大，有机物积 累较多 目的性强，但技术操作 难度大
基因工程育种
基因重组
趁机浑水摸鱼的人才会挑起人事纷争。
五、基因工程育种
原理: 基因重组 方法: 提取目的基因→将目的基因导入受体细胞→基因表
达→筛选出符合要求的新品种。
优点: 不受生物亲缘关系的限制，可按人的意愿改造生物， 目的性强，科技含量高，可以培育出高产、优质或
具有特殊用途的动植物品种。
缺点: 技术复杂，操作要求精细，难度大；安全问题。 应用: 能分泌人类胰岛素的大肠杆菌菌株的获得，抗虫棉， 转基因动物等。
A、①③④④
C、②④①③
B、④③①②
D、①②④③

第一节 生物变异在生产上的应用
刷基础
解析
玉米是单性花，一朵花中只含雄蕊或雌蕊，因此在杂交实验中可以省去去雄这一环节，在开 花前给雌、雄花序进行套袋处理即可。(2)在农业生产时，玉米杂交种(F1)的杂种优势明显， 但是 F2 会出现杂种优势衰退现象。这可能是 F1 产生配子时发生了基因分离，杂合子∶纯合 子＝1∶1，即出现一定比例纯合子所致。(3)根据题意可知，只有杂合子才能表现杂种优势。 甲组实验中自然状态授粉，进行的是随机交配，因此不管种植多少年，三种基因型的比例均
刷基础
5．现有两个纯种普通小麦品种，品种①高秆抗病(TTRR)，品种②矮秆易感病(ttrr)，控制两对性状的基 因分别位于两对同源染色体上。下图表示利用品种①②培育品种⑥矮秆抗病纯种的相关育种方法，其中， Ⅰ～Ⅶ代表育种过程。请据图回答：
(1)由品种①、②经过Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ过程培育出新品种⑥的育种方法是_杂__交___育__种，其依据的原理是_基__因__重___组。 (2)过程Ⅵ常利用___花__药__(_粉__)_离__体___培__养______________获得的单倍体幼苗，再通过Ⅶ，即用___秋___水__仙__素____(填 某种化学试剂名称)处理幼苗获得ttRR，这种育种方法的显著优势是___可__明__显__缩__短___育__种__年__限_____________。 (3)通过Ⅳ、Ⅴ也可培育出品种⑥，其中，过程Ⅳ常用X射线等处理植物，处理对象常选用萌发的种子或 幼苗，其原因是________________萌___发__的__种__子__或___幼__苗__细__胞___分__裂__旺__盛___________________________，
第一节 生物变异在生产上的应用
刷基础
题型3 区分杂交育种、诱变育种和单倍体育种

4．目的：培育动、植物优良品种。
5．特点：(1)只能利用已有的基因进行重组、不 新基因 能创造______________ 。 性状分离 (2) 杂交后代会出现 _____________ 现象、育种 缓慢 进 程______________、过程复杂。 物理 二、诱变育种 1 ．概念：利用 _________ 、化学因素诱导生物 基因突变 发
基本步骤：
选取双亲P(♀、♂)→杂交→F1→自交→F2→ 选出表现型符合要求的个体自交→F3→……→
选出稳定遗传个体推广种植。
(3)特点：操作简单，但需时较长。
例1 (2012· 绍兴一中质检)有两个纯种小麦 ，一为高秆(D)抗锈病(T)，另一为矮秆(d)不抗 锈病(t)。这两对性状独立遗传，现要培育矮 秆抗锈病的新品种，过程如下： 高秆、抗锈病×矮秆、不抗锈病a,F1b,F2c,稳
育种 方法 杂交育种 项目 (1)杂交→ 自交→选 常用 优→自交 方法 (2)杂交→ 所需杂交 品种
人工 单倍体育 多倍体 基因工程 诱变 种 育种 育种 育种 转基因 (DNA重 物 理 花药的离 秋水仙 组)技术 诱变 体培养， 素处理 将目的基 、 化 然后再诱 萌发的 因引入生 学 诱 导染色体 种子、 物体内， 变 加倍 幼苗 培育新品 种
― ― →染色体数目加倍― ― — — — — →多倍体植物。 5．实例：三倍体无籽西瓜的培育。
导致
正常分裂、分化
五、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。 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 染色体 入受体细胞内，使其整合到受体细胞的___________ 上。人工选择出具有所需新性状的个体。 4 ．特点： (1) 增加生物变异的范经济效益更明显。

a→F ― b→ F ― c → 稳定遗传的矮秆抗锈病新 高秆抗锈病×矮秆易感锈病 ― ― ― ― 1 2
品种。 (1)这种育种方法叫_____育种。过程a叫_____，过程b叫______。
(2)过程c的处理方法是_____________________________。
(3)F1 的基因型是 ________ ，表现型是 ______________ ，稳定遗传的矮秆
抗锈病新品种的基因型为________。
解析答案
一题多变
(1)选育出的纯合子新品种，在F2中的概率是多少？其在F2的矮秆抗锈病植 株中的概率又是多少？选种应该从哪一代开始？
答案
1 1 16；3；F2。
答案
(2)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)? 答案 4年。 第一年：种植亲代，杂交，收获F1种子； 第二年：种植F1，自交，收获F2种子； 第三年：种植F2，获得表现型符合要求的小麦 (矮抗)，同时矮抗自交，收 获F3种子，分单株保存； 第四年：分别种植符合要求的F3，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。
特点
抗逆性 品种的某些性状 ③改良 作物品质 ，增强_______ 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
答案
应用
合作探究
1.用诱变育种的方法选育农作物优良品种，为什么通常要处理萌发的种子
或幼苗？
答案
突变。
萌发的种子或者幼苗有丝分裂旺盛，在 DNA复制时容易诱发基因
答案
答案
不能，杂交育种只适用于进行有性生殖的生物，如植物和动物。
细菌是原核生物，不能进行有性生殖。
答案
2.完成下面培育高产抗病小麦的过程，并回答为什么要从F2开始筛选？

染色体结构变异
缺失
重复 倒位
易位
交叉互换与染色体易位的区别
交叉互换
染色体易位
图解
发生于同源染色体的 发生于非同源染
非姐妹染色单体之间
色体之间
区别
属于基因重组
在显微镜下观察不到
属于染色体结构 的变异
可在显微镜下观 察到
染色体数目变异
1、个别染色体的增加或减少
非整倍 体变异
正常
增多
减少
整倍体 变异
单倍体不一定是一倍体。 返回
练一练
1、普通小麦为六倍体，则由其花粉经花药离体培养 所得的植株含有三个染色体组，应为（ 单倍）体
2.基因型为AAbb和aaBB的植物杂交得到F1，对其 幼苗用适当浓度秋水仙素来处理，该植物的基因
型和染色体倍数分别是（A ）
A．AAaaBBbb 四倍体 B．AaBb 二倍体 C．AAbb 二倍体 D．AAaaBBbb 八倍体
3个染
例
色体组
的个体
：
单倍体
六倍体的花 配子直接发育而来
粉离体培养
总结 —如何确定是单倍体？几倍体？
关键是确定个体是如何发育而来——来源
若是由受精卵发育而来的个体，则含有几个染 色体组就叫几倍体；
若是由配子（卵细胞或花粉）直接发育而来的个 体，则不论含几个染色体组都叫单倍体。
注意：一倍体一定是单倍体；
基因突变是生物变异的根本来源,为 生物进化提供了最初的原材料。
类型
1、形态突变 2、生化突变 3、致死突变
诱发因素
基因突变的因素
物理因素 各种射线的照射、温度剧变等 化学因素 亚硝酸和碱基类似物等 生物因素 病毒和某些细菌等
特点

2·方法：
杂交 自交 选择优良性状品种 （4-5次） 选择优良性状品种 3、原理 为什么要自交4-5代？
基因重组
整理ppt
自交
4
4·例子
农作物：袁隆平杂交水稻
马
驴
骡子
杂种优势:基因型不同的两个亲本个体杂交产生的杂种，在生长、
繁殖、抗逆性、产量整等理p性pt 状上优于两个亲本的现象。5
5、杂交育种的优缺点
的玻璃针把绿色荧光基因注射进去。这种转基因蚕所吐的蚕
丝在紫外光下会发出绿色荧光整理。ppt
18
说一 说
1.请你结合以上材料谈谈什么是转基因技术？
2.转基因技术的实施过程如何？
获取目的（外源）基因
目的基因导入受体细 胞并整合到染色体上
外源基因的增殖与表达
筛选出符合要求 的转基因生物
3.转基因技术育种的原理是什么？
整理ppt
12
四、多倍体育种
低温处理 1.方法
用秋水仙素处理
2.应用 无籽西瓜、无籽香蕉
整理ppt
13
人
工
的
产
生
整理ppt
14
多倍体植株的特点
染色体加倍后的草莓（上） 野生草莓（下）
六倍体小麦
1. 多倍体的细胞通常比二倍体的细胞大，细 胞内有机物对含量高、抗逆性强。
2.但发育延迟，结实率整低理pp。t
第二节 生物变异在生产上的应用
整理ppt
1
想一想：
有两个不同西瓜品种，一个是早熟、不 抗病的品种（AARR），另一个是晚熟、 抗病的品种（ aarr）。如何才能培育出 一个既早熟又抗病的新品种，并且新品 种的性状能稳定遗传？请用遗传图解表 示过程，并加以文字描述。

高秆抗锈病 矮秆不抗锈病
DdTt高秆抗锈病 DT、dT、Dt、dt
花药离体培养
第 年
单倍体 幼苗
纯合体 植株
DT、dT、Dt、dt
秋水仙素处理 、选择
第 年
1 2
ddTT矮秆抗锈病
二、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、依据原理：染色体畸变(整倍体变异)
3、常用方法：花药离体培养，秋水仙素处理幼苗
4、优点：1、明显缩短育种年限； 2、排除显隐性干扰，提高效率，子代都 是纯合子。
5、缺点：技术较复杂，需与杂交育种结合，多限 于植物。
三、多倍体育种 多倍体特点:
优:植株、果实、种子等粗大，营养物质含量高 缺:生长发育延迟,结实率低。（注意与杂交种区分开）
高秆迟熟 AaBb
F2
A_B_
高秆迟熟
A_bb
高秆早熟
aaB_
矮秆迟熟
aabb
矮秆早熟
选优
9
3
3
1
育种方法？ 杂交育种 思考：假如从播种到收 获种子要一年，那么培 育种原理（变异原理）？ 基因重组 育出新品种要几年？2+1
温故知新
优良性状为显性 现有纯合的高秆抗锈病的小麦（DDTT）和 矮秆不抗锈病的小麦（ddtt）。如果你是育 种工作者，你应该怎样操作才能得到矮秆抗 病的能稳定遗传的优良新品种（ddTT）？
P F1
高抗 DDTT
矮不抗 ddtt 高抗 DdTt
杂交
自交
F2
高抗
高不抗 矮抗 矮不抗 ddT_
选优
连续自交选优，直至不发生性状分离。
纯合子比例达到95%，整个育种过程需要6年。

三、多倍体育种
1、多倍体的优点和缺点
多倍体的优点： 1.细胞大、个体大、茎秆粗壮 2.细胞内有机物含量高、抗逆性强。
多倍体的缺点： 结实率降低、发育迟缓。
2、原理（答变异来源）：染色体畸变
3、人工诱导多倍体方法及机理
人工诱导多倍体的方法：物理（低温）、化学因素 效果较好的方法：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
A.二倍体水稻含有两个染色体组
B.二倍体水稻经秋水仙素处理，可得到四倍体水稻， 稻穗、米粒变大
C.二倍体水稻与四倍体水稻杂交，可得到三倍体水 稻，含三个染色体组
D.二倍体水稻的花药经过离体培养，可得到单倍体 水稻，稻穗、米粒变小
例一株基因型为Aa的植株，其花药壁细胞经过离体培育
成的幼苗经秋水仙素一次处理后，发育形成的植株是
配子 单倍体
AB、ab、Ab、aB 花药离体培养
AB、ab、Ab、aB)
秋水仙素处理 幼苗
纯合子 AABB aabb AAbb aaBB 用单倍体育种，需几年？ 用到哪些方法？
小资料：秋水仙素是从百合科植物秋水仙的种子和 球茎中提取出来的一种植物碱，它是白色或淡黄色的粉 末或针状结晶，有剧毒，使用时应当特别注意。
注意: 1.杂交育种涉及到的方法并非不是只有杂交，还有自交等。 2.迄今为止，常规杂交育种仍是培育新品种的有效手段。 3.利用杂交育种培育纯合品种，培育隐性纯合子，只要出现即 是纯合子，要得到显性纯合子，要经过很长时间。
如何解决杂交育种培育时间长的缺陷呢？
现有宽叶、不抗病（AAbb）和窄叶、抗病(aaBB)两个烟草品 种，目标是要培育能稳定遗传的宽叶、抗病（AABB)，如何 在短时间内得到呢？ 单倍体育种
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 培育出更优良的品种,能产生新的基因型。

4.2 生物变异在生产上的应用
第二节 生物变异在生产 上的应用(育种)
不同需求下的育种方法： 1、若要培育出原先没有的性状 诱变育种 2、将分布于两个不同品种上的优良性状集合于 一个品种上。 杂交育种 3、需要快速获得纯种 单倍体育种 4、获得结无籽果实的植株 多倍体育种 5、克服了远缘杂交不亲和的障碍 基因工程育种
植物的杂交育种
杂交 P 自交 F1
AARR 早不抗
×
AaRr
aarr
晚抗
第 年
1
早不抗
选优 F 2
自交 选优
×
早不抗
U A_R_ A_rr
早抗
第 年
2
××
aaR_
晚不抗 aarr 晚抗
第 年
3~6
连续多代自交、选优， 直至不发生性状分离
试一试：动物育种的方法
假设现有长毛立耳猫（BBEE） 和短毛折耳猫（bbee），你能否 培育出能稳定遗传的长毛折耳猫 （BBee）？写出育种方案（图解）
不同需求下的育种方法：
1、培育隐性性状的个体 可用自交或杂交，只要出现该性状即可 2、若对象为营养繁殖类如土豆、地瓜等，需 要培育出纯种吗？ 只要出现所需性状即可，无需培育出纯种
思考：如何缩短杂交育种年限？ (1)取F1植株的花药进行离体培养，用秋水仙素 处理幼苗，成熟后筛选出所需的纯种。（单倍 体育种） (2)对F2中A_rr植株所结的种子分开留种和播种， 后代不出现性状分离的即为纯种。(自交法) (3)对F2中A_rr植株进行测交，判断是否纯合， 对纯合的进行标记，下一年再留种。（测交法）
多倍体育种
原理： 染色体畸变 方法: 用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 优点： 操作简单，能较快获得所需品种