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1、第19講生物變異在生產(chǎn)上的應(yīng)用,知識(shí) 生物變異在生產(chǎn)上的應(yīng)用,知識(shí)梳理,知識(shí)生物變異在生產(chǎn)上的應(yīng)用 一、雜交育種,教材研讀,1.含義:有目的地將兩個(gè)或多個(gè)品種的優(yōu)良性狀組合在一起,培育出更優(yōu)良的新品種。 2.原理:基因重組。 3.方法:連續(xù)自交、不斷選種。 4.過(guò)程:三個(gè)基本環(huán)節(jié),即雜交選擇純合化。,二、誘變育種 1.含義:利用物理、化學(xué)因素誘導(dǎo)生物發(fā)生變異,并從變異后代中選育新品種的過(guò)程。 2.原理:基因突變和染色體畸變。,3.方法,4.特點(diǎn),三、單倍體育種 1.含義:利用單倍體作為中間環(huán)節(jié)產(chǎn)生具有優(yōu)良性狀的可育純合子的育種方法。 2.原理:染色體數(shù)目變異。,3.特點(diǎn),4.育種程序: 常規(guī)方

2、法獲得雜種F1 F1花藥離體培養(yǎng)形成愈傷組織,并誘導(dǎo)其分化成幼苗 用秋水仙素處理幼苗,獲得可育的純合植株,四、多倍體育種 1.原理:染色體數(shù)目變異。 2.常用方法:用秋水仙素處理萌發(fā)的種子、幼苗。 3.作用機(jī)理:秋水仙素能抑制細(xì)胞分裂時(shí)紡錘體的形成,導(dǎo)致染色體復(fù)制后不能分離,最終導(dǎo)致染色體數(shù)目加倍。,4.無(wú)籽西瓜的培育過(guò)程:,五、轉(zhuǎn)基因技術(shù) 1.含義:利用分子生物學(xué)和基因工程的手段,將某種生物的基因(外源基因)轉(zhuǎn)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(shù)。 2.原理:基因重組。,3.過(guò)程:用人工方法將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 目的基因整合到受體細(xì)胞的染色體上

3、 目的基因在受體細(xì)胞內(nèi)得以表達(dá),并能穩(wěn)定遺傳,4.應(yīng)用 (1)作物育種:利用基因工程的方法,獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)作物,培育出具有各種抗逆性的作物新品種,如抗蟲(chóng)棉等。 (2)藥物研制:利用基因工程的方法,培育轉(zhuǎn)基因生物,利用轉(zhuǎn)基因生物生產(chǎn)出各種高質(zhì)量、低成本的藥品,如胰島素、干擾素、乙肝疫苗等。,1.(2017浙江4月選考,7,2分)研究人員用X射線處理野生型青霉菌,選育出了高產(chǎn)青霉菌新菌株。這種育種方法屬于(C) A.雜交育種B.單倍體育種 C.誘變育種D.多倍體育種,解析經(jīng)X射線照射處理(輻射誘變)從而選育出高產(chǎn)青霉菌新菌株的育種方式屬于誘變育種,C正確。,2.用雜合子(

4、DdEe)種子獲得純合子(ddee),最簡(jiǎn)捷的方法是(A) A.種植F1篩選雙隱性純合子 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,自交后代一旦出現(xiàn)隱性性狀便能穩(wěn)定遺傳,此方法最簡(jiǎn)捷。,3.如圖為水稻的幾種不同育種方法示意圖,下列敘述正確的是(),A.通過(guò)A、D過(guò)程培育新品種的方法叫雜交育種,其特點(diǎn)是把不同親本的優(yōu)良性狀集中在一起,其原理是基因重組 B.B過(guò)程常用的方法是花藥離體培養(yǎng),不能體現(xiàn)植物細(xì)胞的全能性 C.C、F過(guò)程可用秋水仙素進(jìn)行處理,原理是秋水仙素可抑制著絲粒分裂

5、,使細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍 D.E過(guò)程能打破物種的界限,需要的酶是限制酶、DNA聚合酶 答案 A,解析F過(guò)程可用秋水仙素處理,使染色體數(shù)目加倍,其原理是秋水仙素可抑制紡錘體的形成;培育新品種的E過(guò)程屬于基因工程育種,需要的酶是限制酶和DNA連接酶。,4.下列關(guān)于育種的敘述中,正確的是(A) A.馬和驢雜交的后代騾子是不育的二倍體,而雄蜂是可育的單倍體 B.單倍體育種常用一定濃度的秋水仙素處理單倍體的種子 C.二倍體植物的花藥離體培養(yǎng)能得到葉片和果實(shí)較小的單倍體植物 D.三倍體西瓜不結(jié)籽的性狀可以遺傳,它不是一個(gè)新物種,但八倍體小黑麥?zhǔn)怯没蚬こ碳夹g(shù)創(chuàng)造的新物種,解析馬和驢雜交產(chǎn)生的騾子細(xì)胞中沒(méi)有

6、同源染色體,無(wú)法產(chǎn)生配子,是不育的二倍體,蜜蜂中的雄蜂是由蜂王的卵細(xì)胞直接發(fā)育而來(lái)的,雄蜂是可育的單倍體,A正確;單倍體育種中,秋水仙素處理的是單倍體幼苗,B錯(cuò)誤;二倍體植物的花藥離體培養(yǎng)得到的單倍體高度不育,沒(méi)有果實(shí)和種子,C錯(cuò)誤;三倍體西瓜減數(shù)分裂過(guò)程中,聯(lián)會(huì)紊亂不能產(chǎn)生正常配子,因此三倍體不是一個(gè)新物種,八倍體小黑麥?zhǔn)嵌啾扼w育種的結(jié)果,D錯(cuò)誤。,5.研究人員培育出了體細(xì)胞中含有兩個(gè)外源抗蟲(chóng)基因(T)的某轉(zhuǎn)基因雌雄異株植物。這兩個(gè)基因在染色體上的整合位點(diǎn)如圖1所示(p、q表示一對(duì)同源染色體)。已知體細(xì)胞中含有兩個(gè)抗蟲(chóng)基因的植株表現(xiàn)為強(qiáng)抗蟲(chóng),含有一個(gè)抗蟲(chóng)基因的植株表現(xiàn)為弱抗蟲(chóng),沒(méi)有抗蟲(chóng)基因的

7、植株不抗蟲(chóng),且1/2的弱抗蟲(chóng)幼苗和3/4的不抗蟲(chóng)幼苗會(huì)死亡。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:,(1)若該轉(zhuǎn)基因植物雌株的一個(gè)原始生殖細(xì)胞在減數(shù)分裂過(guò)程中,染色體p的一條染色單體上含有基因T的片段與染色體q上的相應(yīng)同源區(qū)域發(fā)生交叉互換,則此過(guò)程發(fā)生的時(shí)期是,由此產(chǎn)生的雌配,子的基因組成是(不含T基因用T0表示,含有1個(gè)T基因用T1表示,以此類(lèi)推)。如果讓該轉(zhuǎn)基因植物雌株與雜交,子代出現(xiàn)的表現(xiàn)型為,則可以證明在雌配子形成過(guò)程中未發(fā)生上述情況的交叉互換。 (2)已知該植物紅花對(duì)白花為顯性(相關(guān)基因用R、r表示)。若培育的該轉(zhuǎn)基因植物中,有一雄株體細(xì)胞中相關(guān)基因與染色體的位置如圖2所示,且該植株能進(jìn)行正常的減數(shù)分裂。

8、請(qǐng)問(wèn):,由一棵普通植株得到該變異植株,涉及的變異類(lèi)型有和 。 取該變異植株的花粉進(jìn)行離體培養(yǎng),得到的成熟紅花植株中,強(qiáng)抗蟲(chóng)個(gè)體所占的比例為。,答案(1)四分體時(shí)期T0或T1或T2非轉(zhuǎn)基因普通雄性植株全為弱抗蟲(chóng)(2)基因重組染色體結(jié)構(gòu)變異2/3,解析(1)根據(jù)減數(shù)分裂的過(guò)程分析,同源染色體交叉互換發(fā)生在減數(shù)第一次分裂的四分體時(shí)期;由于染色體p的一條染色單體上含有基因T的片段與染色體q上的相應(yīng)同源區(qū)域發(fā)生交叉互換,則形成的配子可能含有0、1或2個(gè)T基因,因此產(chǎn)生的雌配子的基因組成為T(mén)0或T1或T2;如果在雌配子形成過(guò)程中未發(fā)生上述情況的交叉互換,則讓該轉(zhuǎn)基因植物雌株與非轉(zhuǎn)基因普通雄性植株雜交,子代

9、全部表現(xiàn)為弱抗蟲(chóng)。(2)據(jù)圖分析,圖2中插入了兩個(gè)T基因,屬于基因重組;q染色體一部分片段移接至含R的染色體上,屬于染色體結(jié)構(gòu)的變異。取該變異植株的花粉進(jìn),行離體培養(yǎng),得到的成熟紅花植株中,RTTRT=11,由于RT有一半會(huì)死亡,因此強(qiáng)抗蟲(chóng)個(gè)體所占的比例為2/3。,雜交育種、誘變育種、單倍體育種、多倍體育種和基因工程育種的比較,考點(diǎn)突破,知能拓展(1)在誘變育種時(shí),生物性狀的改變可能是基因突變的結(jié)果, 也可能是染色體結(jié)構(gòu)改變的結(jié)果。 (2)在運(yùn)用雜交育種方法時(shí),要注意選擇最佳的雜交組合,盡量提高目的性狀個(gè)體出現(xiàn)的概率。,不同需求育種方式的選擇與分析 1.育種實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路 明確育種目標(biāo)和要求確定

10、育種材料選擇育種方法設(shè)計(jì)具體的育 種程序。,2.五種育種程序歸納,3.比較雜交育種、單倍體育體和多倍體育種 (1)利用雜交育種培育寬葉抗病植株,(2)利用單倍體育種培育寬葉抗病植株,(3)利用多倍體育種培育無(wú)籽西瓜,名師點(diǎn)撥雜交育種、單倍體育種、多倍體育種的辨析,4.依據(jù)不同需求,選擇適宜的育種方法,名師點(diǎn)撥根據(jù)育種目的選擇育種方式 (1)若要培育隱性性狀個(gè)體,可用自交或雜交方法,只要出現(xiàn)該性狀即可。 (2)有些植物如小麥、水稻等,雜交實(shí)驗(yàn)較難操作,其最簡(jiǎn)便的方法是自交。 (3)若要快速獲得純種,可用單倍體育種方法。 (4)若要提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量,可用多倍體育種方法。 (5)若要培育原來(lái)沒(méi)有的性

11、狀,可用誘變育種。 (6)若培育的植物為營(yíng)養(yǎng)繁殖,如土豆、地瓜等,則只要出現(xiàn)所需性狀即可,不需要培育出純種。,典例1噴瓜的葉色受等位基因B、b控制;噴瓜的性別受aD、a+、ad三個(gè)基因控制,其顯隱性關(guān)系是:aDa+ad(前者對(duì)后者完全顯性)。aD是決定雄性的基因。a+是決定雌雄同株的基因,ad是決定雌性的基因。葉色和性別獨(dú)立遺傳?，F(xiàn)有一株葉色淺綠的兩性植株為親本自交獲得F1,F1出現(xiàn)了葉色深綠雌性植株和葉色黃化苗(幼苗期死亡),F1成熟植株自交獲得F2。請(qǐng)回答下列問(wèn)題: (1)控制葉色遺傳的基因B、b之間的顯隱性關(guān)系屬于顯性。僅考慮性別,雄性植株的基因型是。,(2)親本的基因型是,F1成熟植株

12、中表現(xiàn)型有種,F2成熟植株中葉色淺綠的雌性植株比例為。 (3)雌性植株與兩性植株雜交,必須套袋的是植株,雜交實(shí)驗(yàn)操作中(填“需要”或“不需要”)去雄。 解題關(guān)鍵(1)雌株是adad,兩性植株是a+a+和a+ad,雄株基因型不能是 aDaD。 (2)題干指明F1成熟植株自交,因此只能選擇F1中兩性植株。,解析(1)控制葉色遺傳的基因B和b屬于不完全顯性,因?yàn)锽B、Bb、bb表現(xiàn)型分別為深綠色、淺綠色、黃色。雄株基因型有aDa+和aDad。(2)親本基因型為Bba+ad,F1成熟植株中,葉色有深綠和淺綠兩種,性別有雌雄同株和雌性兩種,共4種表現(xiàn)型。F1成熟植株中兩性植株有1/9BBa+a+、2/9

13、BBa+ad、2/9Bba+a+、4/9Bba+ad,自交產(chǎn)生葉色淺綠雌株占1/18,又由于后代死去3/18,最終比例為1/15。(3)雌株必須套袋,防止其他花粉干擾,雌株無(wú)雄蕊,不需要去雄。,答案(1)不完全aDa+或aDad(2)Bba+ad41/15 (3)雌性不需要,1-1野生的森林草莓是二倍體(2n=14),野生的東方草莓是四倍體(4n=28),人工培育的“章姬”草莓是八倍體。研究人員將一個(gè)抗除草劑基因(Bar)轉(zhuǎn)入晚熟森林草莓的一條染色體上,培育出一批轉(zhuǎn)基因抗除草劑草莓。請(qǐng)回答: (1)利用野生草莓培育“章姬”的過(guò)程運(yùn)用了育種技術(shù),依據(jù)的原理是。 (2)若抗除草劑基因(Bar)序

14、列已知,可用方法合成目的基因。將目的基因?qū)腚x體細(xì)胞后,先脫分化形成,再用適當(dāng)配比的,誘導(dǎo)之,直至再生出新植株。 (3)選用上述抗除草劑晚熟森林草莓與不抗除草劑早熟森林草莓雜交得到F1,F1中選取一株進(jìn)行自交得到F2,F2的結(jié)果如下表:,抗除草劑基因與早熟基因的根本區(qū)別是:。 分析表中數(shù)據(jù),可知F2的抗除草劑晚熟草莓中純合子所占的比例為。 用F1為親本,通過(guò)單倍體育種可以較快選育出抗除草劑早熟森林草莓純合子,請(qǐng)用遺傳圖解表示選育過(guò)程,并作簡(jiǎn)要說(shuō)明(B+表示有Bar基因,B-表示沒(méi)有Bar基因,早熟和晚熟基因用D、d表示)。,答案(1)多倍體染色體畸變(2)化學(xué)愈傷組織營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑(

15、或細(xì)胞分裂素和生長(zhǎng)素)(3)堿基(或脫氧核苷酸)序列的差異1/3遺傳圖解如下:,解析(1)利用野生草莓培育“章姬”的過(guò)程實(shí)現(xiàn)了染色體加倍,運(yùn)用了多倍體育種技術(shù),依據(jù)的原理是染色體畸變中的染色體數(shù)目變異。(2)基因工程中,若目的基因序列已知,可用化學(xué)方法合成目的基因。將目的基因?qū)腚x體細(xì)胞后,利用植物組織培養(yǎng)技術(shù),先脫分化形成愈傷組織,再用適當(dāng)配比的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑(或細(xì)胞分裂素和生長(zhǎng)素)誘導(dǎo)之,直至再生出新植株。(3)不同基因間的本質(zhì)區(qū)別是基因中堿基(或脫氧核苷酸)序列的差異;由結(jié)果可知,F2中抗除草劑早熟抗除草劑晚熟不抗除草劑早熟不抗除草劑晚熟=9331,符合,基因自由組合定律,F2

16、中抗除草劑晚熟個(gè)體中純合子雜合子=12; 單倍體育種可以較快選育出抗除草劑早熟森林草莓純合子,F1細(xì)胞中兩對(duì)基因間遵循基因自由組合定律,遺傳圖解見(jiàn)答案。,1-2普通小麥中有高稈抗病(TTRR)和矮稈易感病(ttrr)兩個(gè)品種,控制這兩對(duì)性狀的基因位于兩對(duì)同源染色體上。實(shí)驗(yàn)小組利用不同的方法進(jìn)行了如下三組實(shí)驗(yàn):,請(qǐng)分析回答下列問(wèn)題: (1)A組由F1獲得F2的方法是,F2矮稈抗病植株中不能穩(wěn)定遺傳的占。 (2)、、三類(lèi)矮稈抗病植株中,最可能產(chǎn)生不育配子的是類(lèi)。 (3)A、B、C三組方法中,最不容易獲得矮稈抗病小麥品種的是組,原因是。 (4)通過(guò)矮稈抗病獲得矮稈抗病小麥新品種的方法是 。獲得的矮稈

17、抗病植株中能穩(wěn)定遺傳的占 。,解析(1)雜交育種是讓具有兩對(duì)相對(duì)性狀的純合子雜交得F1,F1再自交得F2,在F2中出現(xiàn)所需的類(lèi)型,若需要的是顯性性狀的個(gè)體還需連續(xù)自交直至不發(fā)生性狀分離。F2中矮稈抗病有1/3ttRR、2/3ttRr,其中不能穩(wěn)定遺傳的(ttRr)占2/3。(2)花藥離體培養(yǎng)得到的是單倍體植株,單倍體不能進(jìn)行正常的減數(shù)分裂,所以不能產(chǎn)生正常的配子。(3)基因突變的頻率較低,而且是不定向的。 (4)單倍體育種是先通過(guò)花藥離體培養(yǎng)獲得單倍體,再用秋水仙素(或低溫)處理單倍體幼苗,誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍,得到的個(gè)體一定是純合子。,答案(1)自交2/3(2)(3)C基因突變的頻率極低且不定向(4)用秋水仙素(或低溫)誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍100%,