生物变异在生产上的应用杨善珍
生物变异在生产上的应用(2017高二) (2)
达→转基因生物
2.原理：基因重组（重组DNA技术）
3.优点： 育种不受种属限制，可根据人类需要，
有目的地、定向地进行。
4.缺点：技术难度大，可能会引起生态危机。
杂种优势 杂种优势：是指基因型不同的亲本相 互杂交产生的杂种一代，在生长势、生活 力、繁殖力、抗逆性、产量和品质等一种 或多种性状上优于两个亲本的现象。杂种 优势在F1代表现最明显。例如：我国劳动 人民用马和驴杂交获得体力强大，耐力好 的杂种——骡。 杂种优势主要利用杂种F1代的优良性 状，并不要求遗传上的稳定。需年年制种。 如水稻的杂优种，每年农科站都有供应。
三倍体无子西瓜
普通西瓜 秋水仙素 四倍体 ♀ （2N=22） （4N=44） 种子或幼苗
三倍体 （3N=33） 授粉
普通西瓜♂ （2N=22）
无 籽 西 瓜
普通西瓜 （2N=22）
四、多倍体育种
1.方法： 物、化因素处理萌发的种子或幼苗
秋水仙素处理——最常见最有效的方法
2.原理：染色体畸变（染色体组成倍的增加） 3.优点： 器官巨大，提高产量和营养成分 4.缺点：适用于植物，在动物难于开展。
③太空环境诱变
AA 诱发
Aa
自交
aa
2.原理： 基因突变或染色体畸变
一、诱变育种
3.优点： ①能提高突变频率，大大加速育种进程。
②产生新基因，较短时间内有效改良某些性状。 4.缺点：有利个体不多，需大量处理材料。
（基因突变具有稀有性、不定向性、有害性）
讨论：怎样克服？ 可以扩大诱变后代的群体，增加选择的机会。
秋水仙素处理幼苗 (幼苗染色体加倍→可育的纯合植株)
判断：单倍体育种的目标是获得单倍体植株 2.原理： 染色体畸变（染色体数目变异） 即：染色体组成倍的减少，再加倍后得到纯种
生物变异在生产上的应用
变式题 在某基因型为AA的二倍体水稻根尖中, 发现一个如图所示的细胞(图中Ⅰ、Ⅱ表示该细胞 中部分染色体,其他染色体均正常),以下分析合理的 听课手册P083 是 ( B )
A.a基因产生的原因可能是其亲代产生配子时发 生了基因突变
B.该细胞一定发生了染色体畸变,一定没有发生基 因自由组合 C.该细胞产生的各项变异均可在光学显微镜下直 接进行观察
⑵优点： 集“优” ⑶缺点： 育种周期长
； ；
⑷过程： 杂交→选择→纯合化 →性状不分离
杂交育种一定要需要连续自交吗？
杂交育种 P F1 F2
早熟不抗病 ddTT
×
↓
晚熟抗病 DDtt
晚熟不抗病 DdTt
第 1 年
9D_T_ 晚熟不抗病
3D_tt 3ddT_ 1ddtt 晚熟抗病 早熟不抗病 早熟抗病
单倍体→ 秋水仙素
对象：幼苗、种子？ 单倍体植物特点： 单倍体植株一定不育吗？
①
植株小而弱；②源自高度不育。四倍体 单倍体
AAaa 花药离体培养 Aa
秋水仙素 AAaa
减数分裂 配子 AA 1 ： Aa 4 : aa 1
哪些过程中能 发生基因重组 的过程？
三倍体无籽西瓜的培育
♀ 2n 秋水仙素 ♀ 4n F1 配子 n
多倍体育种与单倍体育种区别？
单倍体育种 原理 秋水仙素处理对象 结果 优点 染色体畸变 幼苗 多倍体育种 染色体畸变 幼苗或萌发的种子
二倍体或多倍体
缩短了育种周期
多倍体
营养物质含量高， 抗逆性强等
后代二倍体都是纯 合子
太 空 番 茄
辐射诱变 X射线、紫外线、γ 射线等
处理方法 化学诱变 许多化学药剂
×
4.2 生物变异在生产上的应用
思考： 怎样才能尽快得到一个性状稳定的新品种？
例1：有两个不同的番茄品种，一个是抗病、黄果 肉的品种（aabb），另一个是易感病、红果肉的品 种（AABB），目标是培育出一个既抗病又是红果 肉的新品种，并且新品种的性状能稳定遗传。该怎 么做？
花药离 体培养
组织 培养
有丝 分裂
单倍体 秋水仙 二倍体或多 倍体纯系 幼苗或 素处理 （指每对染色 萌发的 体上成对的基 种子 因都是纯合的）
AB Ab aB ab AABB AAbb aaBB aabb
基 因 型
AB Ab aB ab
花药离体培养： 将花药在人工培 养基上进行离体 培养，花粉细胞 经过多次分裂形 成愈伤组织，通 过调节激素诱导 愈伤组织分化成 幼苗。
集优 育种周期长
杂交育种
基因重组
杂交→自交→选育
花药离体培养， 单倍体育种 染色体畸变 秋水仙素处理加倍
多倍体育种 染色体畸变 秋水仙素处理萌发 种子或幼苗 目的基因导入 受体细胞
缩短育种年限 器官大， 营养丰富 定向改造；克服 远缘杂交不亲和
技术复杂，需与杂交育 种配合，多限于植物 发育延迟，结实率降低， 多限于植物 技术复杂， 存在安全问题
1Leabharlann F1 F2易感病、红果肉 第 年
AaBb
第 年
F3第
年
选育出需要的抗病、红果肉品种
2 3
A_B_ A_bb aaB_ aabb
抗红
↓×
× aaBB
生长
4
↓×
一、杂交育种
• 概念：利用基因重组原理，有目的的将两个或多个 品种的优良性状组合在一起，培育出更优良 的新品种。 • 原理：基因重组 • 方法：杂交→自交→选优→纯合化 • 优点：1、使位于不同个体上的多个优良性状 集中于一个个体上——即“集优”
生物变异在生产上的应用(2013)
原理
通过基因重组把 两亲本的优良性 状组合在同一后 代中 方法简便，但需 较长年限方可获 得纯合体
抑制细胞分裂中 纺锤体的形成， 使染色体数目加 倍后不能形成两 个细胞 器官大，营养物 质含量高，但发 育延迟，结实率 低
特点
缩短育种年限， 但方法复杂， 成活率较低
举例
高杆抗病与矮杆 不抗病小麦杂交 产生矮杆抗病品 种
板书
处理
常规育种 杂交
诱变育种 用射线、激光、 化学药品等处理 生物 用人工方法诱发 基因突变，产生 新性状，创造新 品种或新类型 加速育种的进程， 大幅改良某些性 状，但突变后有 利个体往往不多
多倍体育种 用秋水仙素处理 种子或幼苗
单倍体育种 花药离体培养 再人工诱导使 染色体数目加 倍 诱导精子直接 发育成植株， 再用秋水仙素 加倍成纯合体
发展要求：
第2节
生物变异在生产上的应用
现有三个杨梅品种，叶圆果大(DDTT)、叶圆
果小(DDtt)、叶尖果小(ddtt)。你用什么方法
获得基因型为ddTT叶尖果大的植株？将你的 设想用遗传图解表示出来。
以下是杂交的育种参考方案： 杂交 Ｐ 自交 Ｆ１ 选优 Ｆ 圆大 ２ 圆大 DDTT 尖小 ddtt 圆大 DdTt 圆小 思考：要培育出 一个能稳定遗传 的植物品种至少 要几年？
原理
通过基因重组把 两亲本的优良性 状组合在同一后 代中 方法简便，但需 较长年限方可获 得纯合体
抑制细胞分裂中 纺锤体的形成， 使染色体数目加 倍后不能形成两 个细胞 器官大，营养物 质含量高，但发 育延迟，结实率 低
特点
缩短育种年限， 但方法复杂， 成活率较低
举例
高杆抗病与矮杆 不抗病小麦杂交 产生矮杆抗病品 种
生物变异在生产上的应用
生物变异在生产上的应用引言生物变异是指生物体在遗传层面上发生的突变或变异。
这种变异可能是由于基因突变、染色体重排或基因重组引起的。
在自然界中，生物变异是漫无目的且不可预测的，然而，在生产领域中，科学家们已经学会了利用生物变异来获得期望的特征并实现特定的用途。
本文将介绍生物变异在生产上的应用，并探讨其潜在的前景和挑战。
生物农药的开发生物农药是一种利用生物变异获得的有效解决方案。
传统的化学农药在使用过程中往往会对环境和人体健康产生负面影响。
因此，科学家们开始寻找替代品，其中包括利用生物变异来生产更具有选择性和安全性的农药。
例如，利用生物变异的昆虫微生物可以产生一种名为“杀虫酶”的物质，可以通过杀死害虫来控制农作物病虫害。
这种生物农药不会对环境造成污染，并且对人体健康的影响非常有限。
育种与农作物改良利用生物变异进行育种和农作物改良是增加农作物产量和品质的有效方法。
科学家们通过选择具有期望特性的变异个体，将其用于繁殖和交配。
这样，他们可以获取到更耐病、更适应环境和更高产量的农作物品种。
例如，通过利用生物变异，人们成功培育出了抗虫害、抗病害、耐旱、耐盐和快速生长的作物品种，为解决全球食品安全问题做出了重要贡献。
药物开发与生物变异生物变异在药物开发中也有着重要的应用。
通过利用生物变异，科学家们可以研究和开发新的药物。
例如，利用生物变异的细菌和真菌可以产生具有抗生素作用的物质。
这样的发现不仅提供了治疗感染性疾病的有效手段，还为抗生素的开发提供了新的方向和可能性。
另外，许多药物也可以利用生物变异的技术进行合成和改良，以提高药物的效能和降低副作用。
生物能源的开发生物变异还可以应用于生物能源的开发。
在能源危机和环保意识日益增长的背景下，科学家们寻找替代传统能源的方法之一是利用可再生能源。
利用生物变异，科学家们能够开发出能够产生生物能源的微生物和植物。
例如，利用生物变异的酵母菌可以通过发酵产生乙醇燃料，而利用植物的生物变异则可以改良植物细胞壁结构，提高生物质能源的产量和质量。
生物变异在生产上的应用 (1)
⑦若要培育原核生物，因其不能进行减数分裂，则一般采用诱变育种。
（2）根据育种流程图来辨别育种方式
①杂交育种：涉及亲本的杂交和子代的自交。
②诱变育种：涉及诱变因素，产生的子代中会出现新的基因，但基因的总数不变。
③单倍体育种：常用方法为花药离体培养，然后人工诱导染色体加倍，形成纯合子。
解析：（1）已知该植物为自花且闭花授粉的植物，所以在自然状态下发生的是自交现象，一般都是纯合子。（2）诱变育种主要利用基因突变的原理，因为基因突变具有有害性、稀有性和多方向性，所以需要处理大量种子。（3）杂交育种是利用基因重组的原理，有目的的将两个或多个品种的优良性状组合在同一个个体上，一般通过杂交、选择和纯合化等手段培养出新品种。如果控制性状的基因数越多，则育种过程中所需要的时间越长。若只考虑茎的高度，据题意可知亲本为纯合子，所以它们的基因型为DDEE(矮茎)和ddee(高茎)，其F1的基因型为DdEe，表现型为矮茎，F1自交后F2的表现型及其比例分别为矮茎(D－E－)∶中茎(D－ee和ddE－)∶高茎(ddee)＝9∶6∶1。（4）单倍体育种的原理是基因重组和染色体畸变。遗传图解见答案。
④多倍体育种：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。
⑤转基因技术：与原有生物相比，出现了新的基因。
2．单倍体育种、多倍体育种及植物细胞工程育种的几个易错点
（1）单倍体育种一般应用于二倍体植物，因为若为四倍体植物，通过单倍体育种形成的个体不一定是纯合子。
（2）用秋水仙素处理植株使染色体数目加倍，若操作对象是单倍体植株，属于单倍体育种；若操作对象为正常植株，叫多倍体育种，不能看到“染色体数目加倍”就认为是多倍体育种。
③提高变异频率，“改良”“改造”或“直接改变”现有性状，获得当前不存在的基因或性状——诱变育种。
4.2 生物变异在生产上的应用
诱变育种
家蚕的选择 雌蚕ZW 雄蚕ZZ
• 优点：突变频率提高 较短时间改良性状 产生新基因的育种方法 • 缺点：突变具有多方向性，有害性（有利个体不多）， 须大量处理供试材料。
转基因技术 原理：基因重组
过程：重组
导入
表达
思考：转基因技术较诱变育种的优势在哪，较杂交育种的优 势又在哪 优点：定向改变，针对性强；种间遗传物质的交换
Ｆ1 Ｆ2
SsRr
S_R_ S_rr ssR_ ssrr 粒多、含油多 如何改进？
单倍体育种
P 粒多、含油少 ssrr × 粒少、含油多 SSRR 第 年
1
Ｆ1
SsRr 粒少、含油多
花药离体培养
单倍体 纯合子
SR SSRR
sr
Sr
sR
染色体加倍
第 年
2
ssrr SSrr ssRR
思考： • 单倍体育种的纯合新品种所需年限 • 单倍体育种特点 • 明显缩短育种年限。 • 能排除显隐性干扰，提高效率。
杂交 育种
杂交→自交→ 选优
育种周期长， 局限与亲缘关 系近的物种
只应用于有 性生殖生物
单倍 体育 种 多倍 体育 种
花药离体培养
秋水仙素处理
明显缩短育种 年限
技术复杂，多 限于植物
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
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。
诱变育种
请对照课本说出诱变育种的典例，以及这些典例中采用的 方法和基于的原理 典例 植物：“太幅一号”小麦 γ 射线处理籼稻种子 微生物：青霉素高产菌株 动物：家蚕卵色基因易位 方法 辐射诱变 原理
浙科版 生物变异在生产上的应用学案
生物变异在生产上的应用[一、杂交育种与诱变育种 1．杂交育种(1)含义：将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。
(2)育种原理：基因重组。
(3)方法：杂交→自交→选种→自交。
2．诱变育种(1)含义：利用物理因素或化学因素来处理生物，使生物发生变异。
(2)育种原理：基因突变和染色体畸变。
(3)方法：辐射诱变、化学诱变。
(4)特点：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。
二、单倍体育种与多倍体育种 1．单倍体育种(1)含义：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)原理：染色体数目变异。
(3)优点⎩⎪⎨⎪⎧缩短育种年限排除显隐性干扰，提高效率(4)花药离体培养育种程序 常规方法获得杂种F 1 ↓F 1花药离体培养形成愈伤组织，并诱导其分化成幼苗 ↓用秋水仙素处理幼苗，获得可育的纯合植株 2．多倍体育种(判一判)(1)多倍体育种的基本原理是利用秋水仙素处理萌发的种子、幼苗( √ )(2)多倍体育种技术明显缩短育种年限，获得后代一定都是杂合子( × )(3)无籽西瓜是利用人工诱变多倍体的方法获得( × )(4)多倍体育种可培育出新物种( √ )三、转基因技术1．含义：利用分子生物学和基因工程的手段，将某种生物的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．过程用人工方法将目的基因导入受体细胞↓目的基因整合到受体的染色体上↓目的基因在受体细胞内得以表达，并能稳定遗传考点一比较几种遗传育种种再用秋水仙素处理年限要与杂交育种配合号”小麦基因工程育种基因重组将一种生物特定的基因转移到另一种生物细胞中能定向改造生物的遗传性状有可能引发生态危机转基因抗虫棉易错警示单倍体育种并不等于花药离体培养技术单倍体育种经过花药离体培养后，还要经过染色体加倍(例如用秋水仙素处理幼苗)才能获得目标植株，而花药离体培养只是将花药进行培养，二者关系密切，但步骤和结果是不同的。
生物变异在生产上的应用
生物变异在生产上的应用1、根据育种方法判断采用的育种方式例1、浙江农科院用γ射线处理稻种子，培育出早熟丰产的新品种。
这种育种方法属于。
将抗虫基因导入玉米体细胞中，培育成抗虫玉米新品种，该育种方法属于2、利用育种方式的优缺点来选择采用哪种育种方式例2、育种技术是遗传学研究的重要内容之一。
下列有关育种的叙述不正确的是（）A、改良某种缺乏抗病性的水稻品种常采用单倍体育种B、把两个小麦品种的优良性状结合在一起，常采用杂交育种C、培育青霉素高产菌株常利用基因突变的原理D、培育蛋白质含量高、抗逆性强的八倍体小麦，可采用多倍体育种3、单倍体育种方法：原理：染色体变异实例：矮杆抗病水稻的培育例3：在水稻中，高杆(D)对矮杆(d)是显性，抗病(R)对不抗病(r)是显性。
现有纯合矮杆不抗病水稻ddrr和纯合高杆抗病水稻DDRR两个品种,要想得到能够稳定遗传的矮杆抗病水稻ddRR，应该怎么做？4、多倍体育种方法：用处理萌发的种子或幼苗。
（原理：能够导致染色体不分离，从而引起细胞内加倍）例4：三倍体无籽西瓜的培育；5、生物育种方式的特点例5、下列有关生物育种的叙述，正确的是（）A、花药离体培养获得的植株体细胞中不存在同源染色体B、转基因育种能引起基因定向突变C、三倍体西瓜无籽，所以无籽属性属于不可遗传的变异D、诱变育种可提高基因的突变频率和染色体畸变频率练习题1、下列有关育种的叙述，错误的是：A、诱变可提高基因的突变频率和染色体畸变频率B、花药离体培养是单倍体育种过程中采用的技术之一C、杂交育种可将多个优良性状组合在同一品种中D、多倍体育种过程中常用秋水仙素促进着丝粒分裂是染色体数目加倍2、下列有关育种的叙述，错误的是：A、单倍体育种的最终目的是获得单倍体植株B、杂交育种和基因工程育种的原理都是基因重组C、利用射线处理得到染色体易位的家蚕新品种，属于诱变育种D、花药离体培养是获得单倍体植株简便而有效的方法3、下列关于水稻变异的叙述，正确的是（）A、若用射线照射植株，可能引起基因突变或者染色体结构变异B、由于水肥充足引起水稻籽粒大、稻穗大的变异属于可遗传变异C、若用水稻的花粉直接培育成植株，该植株所结的米粒会变小D、若将叶绿体DNA上导入了抗虫基因的水稻叶肉细胞培育成植株，该抗虫基因的遗传符合孟德尔遗传定律4、为获得果实较大的四倍体番茄（4n=48），将二倍体番茄茎段用秋水仙素溶液处理后栽培。
《生物变异在生产上的应用》一节的教学
《生物变异在生产上的应用》一节的教学摘要：在本节教学中，通过创设问题情境，引导学生探究，有效地激发学生自主运用相关知识信息去分析解决问题。
本文对五种常见的育种方法的原理、应用及优缺点进行了比较分析。
关键词：育种；教学设计；教学实施；教学反思作者简介：楼建娥，任教于浙江省浦江县浦江中学。
问题是激发学生自主探究和学习的源泉，通过巧妙设计问题的内容形式和出现方式，帮助学生在探究中回顾旧知，发现新知，加强学生提取和组织脑海中原有的知识信息去分析解决实际问题的能力。
通过引导学生运用相应育种技术解决生产实际问题，帮助学生感悟科学、技术和社会的相互关系。
这节课是笔者在不久前金华市高三生物复习研讨会上开设的市公开课，课后再经过自己的感悟、反思，收集整理成本篇教学设计案例。
一、教材内容分析“生物变异在生产上的应用”是浙科版高中课程标准实验教科书《生物2·遗传与进化》第四章第二节的内容。
本节介绍了生物变异在生产上的应用，包括五个方面的育种过程。
与本节知识内容有关的是：遗传的两大定律、生物变异的来源、基因工程操作的基本步骤等。
本节内容可以说是整个遗传与变异知识的综合应用。
这节内容历年是高考命题的重点和热点。
二、学生情况分析本节内容具有很强的实践性，理论联系实际是学生的薄弱环节。
为了帮助学生能够更好地理解并掌握内容，需要教师借助于多媒体课件等手段展示一些尽可能让学生感兴趣的实例。
上课之前让学生结合教师的学案进行自学，自学过程中产生了一定疑问和困惑。
课堂上灵活运用多种教学手段，围绕解决学生自学中的疑惑，使学生课前自学习得的知识结构完整化、逻辑化、系统化，并能在一定范围内迁移运用。
三、教学目标1.知识目标(1)列举高中教材中常见的遗传育种技术，比较这些方法的基本原理，评价各种育种技术的优势和特点。
(2)明确遗传育种实验设计主要程序。
(3)剖析典型的遗传育种实例，进一步明确实验设计的基本原则和主要程序。
2.能力目标(1)理解杂交育种与诱变育种最大的区别，理解太空育种。
7.2 生物变异在生产上的应用 PPT课件
2．几种常用育种方式的步骤 (1)利用杂交育种培育宽叶抗病植株
目录
(2)利用单倍体育种培育宽叶抗病植株
目录
(3)利用多倍体育种培育无籽西瓜
目录
例2 将①、②两个植株杂交，得到③，将③再做进一 步处理，如下图所示 ，下列分析错误的是( )
A．由③到④过程一定发生了等位基因分离、非同源染色 体上非等位基因自由组合 B．由⑤和⑥杂交得到⑧的育种过程中，遵循的主要原理 是染色体畸变
目录
(4)小麦与玉米杂交后，由于发育初期受精卵中玉米染色体 全部丢失， 胚细胞中只剩下小麦生殖细胞中的染色体，因 此将胚取出进行组织培养，得到的是小麦单倍体植株；(5) 要克服远缘杂交不亲和的障碍，需要采用细胞工程育种的 方法，让两个物种的体细胞融合，通过组织培养的方法培 养杂种细胞，即可得到新的物种；(6)诱变育种具有典型的 不定向性。 答案：(1)3/16 不再发生性状分离 (2)E、F、G 花药离 体培养 (3)C、D 提取目的基因、目的基因与运载体结 合、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测和表达 (4)单倍体 (5)植物体细胞杂交 (6)A、B
目录
【纠错笔记】 育种方法的选择
目标
集中 双亲 优良 性状
诱发原 品种产 生新性
状
缩短育 种年限
对原品种 性状“增 大”或“ 加强”
对原品 种实施 “定向 ”改造
方法
杂交 育种
诱变育 单倍体 多倍体育
种
育种
种
基因工 程育种
目录
方法体验
育种类试题的解题策略 1．审题流程 在题干中寻找供选品种→在设问中挖掘育种条件(如最短时 间、抗病毒感染等)→明确目的品种。 2．反推流程 根据目的品种的表现型写出相应的基因型→反思是否存在 更好的育种方法→确定育种的亲本及育种方法。
4.2生物变异在生产上的应用
（1）通过花药离体培养再用秋水仙素加倍得到烟草新品种的方法 是 单倍体育种 。
（2）用60Co 辐射谷氨酸棒状杆菌，选育出合成谷氨酸的新菌种， 所用方法是 诱变育种 。
（3）用小麦和黑麦培育异源八倍体黑小麦的方法是 多倍体育种 。
（4）将青椒的种子搭载人造卫星，在太空中飞行数周后返回地面，
获得了果大、肉厚和维生素含量高的青椒新品种，这种育种原理本
提高变异频率、
加速育种进程,改 明显缩短
良作物品质
育种年限
茎杆粗壮，叶片 果实种子大、糖 类蛋白质含量高
缺点
育种时间较长
有利变异少，需 大量处理材料
技术复杂
杂交水稻 、 “黑龙五号”
应用 中国荷斯坦牛 大豆、青霉素
高产菌株
培育矮抗小麦
不一定所有的生 物都适合
三倍体无子 西瓜的培育
练习：请写出下面各项培育方法：
培
四
倍
母本
体
育
果肉
种子
花粉刺激
三 倍 体
母本 联会紊乱
二
父本
倍
体
三倍体果实
秋水仙素 无种子
无籽西瓜培育
第 一 年 第 二 年
二倍体幼苗
秋水仙素处理 染色体加倍
传
四倍体植株 粉
♀
二 倍 体 植
株
三倍体种子
发育 三倍体植株
花
粉 诱 导
二 倍
体
子房 发育
植
株
三倍体无籽西瓜
用四倍体西瓜作为母本和二倍体西瓜作为父本 进行杂交，所结西瓜的果肉细胞、种皮细胞、 胚芽细胞中含有的染色体组数依次为（ ）
质上属于
诱变育种 。
（5）用抗倒伏、不抗锈病和不抗倒伏、抗锈病的两个小麦品种，
《生物变异在生产上的应用》
2002年，中国转基因棉 花达到150万公顷，已经占 到棉花产量的1／3.
我国大豆食用油近七 成是“转基因”产品
转鱼抗寒基 因的番茄
下列表示某种农作物①和②两种品种分别培育出④⑤⑥三
种品种,根据上述过程,回答下列问题:
①AABB ② aabb
④ Ab
Ⅰ
Ⅲ ③ AaBb
Ⅱ
Ⅴ ⑤ AAbb
Ⅳ
⑥ AAaaBBbb
⑶ 由③培育出⑥的常用方法是_用__秋__水__仙__素__处__理__,形成的⑥ 叫___多__倍__体_____。依据的原理是染__色__体__畸__变____。
方法三
诱变育种
原理：基因突变、染色体畸变
方法：①辐射诱变
②化学诱变
优点：能提高变异的频率，产生新类型；
时间较短； 改良作物品质，增强抗逆性
缺点：有利变异少
用于微生物育种：例如青霉菌的选育
1943年——20单位/mL
X射线、紫外线照射以及 综合处理
青霉素高产菌株 50000～60000单位/mL
用于动物育种：家蚕
方法：杂交、选择、纯合化
优点：使位于不同品种中的多个优良性状集中于一个 个体上；操作简单
缺点：育种所需时间较长；不能创造新基因； 远缘杂交不亲和
杂交水稻
选两个在遗传上有一定 差异，同时它们的优良 性状又能互补的水稻品 种，进行杂交，生产具 有杂种优势的第一代杂 交种，用于生产，这就 是杂交水稻。
ⅹ
杂交 P
AARR 早不抗
×
aarr
晚抗
1
第 年
自交 F1
AaRr
早不抗
第
2
U
年
× × × 选择 F2
高中生物生物变异在生产上的应用 (第1课时)
生物变异在生产上的应用 （第1课时）【基础梳理】一、杂交育种1．概念：将 品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。
2．原理： 。
3．过程：选择具有不同优良性状的亲本通过 获得F 1，F 1连续 或杂交，从中筛选获得需要的类型。
4．应用：改良作物品质，提高农作物单位面积产量；培育优良的家畜、家禽。
5．实例：二、诱变育种1．概念：利用物理因素或化学因素处理生物，使生物发生变异，从而获得优良变异类型的育种方法。
2．原理： 和 。
亲本：抗病黄果肉 × 易感病红果肉（ssrr ） （SSRR ）F 1： 易感病红果肉（SsRr ） F2： 抗病红果肉 抗病黄果肉 易感病红果肉 易病黄果肉） ） （ ）F 3：（ssRR ） （ssRr ） （ssrr ）优良品种 …3．特点：可以提高；在较短时间内获得更多优良变异类型；改良作物品质，增强性。
4．应用：主要用于农作物育种、动物和微生物育种，其中在微生物育种方面，成效极为显著。
【核心突破】1．在杂交育种中，若生物以有性生殖繁殖后代，必须选育出优良性状的纯种，以免后代发生；若生物以无性生殖繁殖后代，如蕃薯、马铃薯等，只要通过杂交得到具有该优良性状的个体即可，不必纯合化。
2．在杂交育种中，目标性状不同，所需的育种年限也不同。
以两对相对性状的亲本为例，育种年限最长的是获得双显性的目标性状，育种年限最短的是获得的目标性状。
3．诱变育种的遗传学原理除了基因突变外，还有。
【自主训练】1.用γ射线处理灿稻种子，选育出了新品种。
该育种方法属于（）A.杂交育种B.诱变育种C.单倍体育种D.转基因育种2.用辐射诱导家蚕常染色上的卵色基因易位到W染色体上，这种育种方式属于（）A．杂交育种B．诱变育种C．转基因技术D．单倍体育种3.下列能产生新基因的育种方式是（）A.高秆抗锈病小麦与矮秆易感病小麦杂交获得矮轩抗锈病的小麦B.用X射线处理青霉菌获得青霉素高产菌株C.用离体花药培育小麦植株D.三倍体无籽西瓜的培育4.经 X 射线照射的紫花香豌豆品种,其后代中出现了几株开白花植株，下列叙述错误的是A．白花植株的出现是对环境主动适应的结果,有利于香豌豆的生存B．X 射线不仅可引起基因突变,也会引起染色体畸变C．通过杂交实验,可以确定是显性突变还是隐性突变D．观察白花植株自交后代的性状,可确定是否是可遗传变异5.与杂交育种相比，诱变育种的不同之处是A．能将多个优良性状组合到一起 B．能形成新的基因型C．能形成新基因 D．需要大量的选育工作6.下图中字母代表正常细胞中所含有的基因，下列说法正确的是A．③为多倍体，通常茎秆粗壮、籽粒较大B．④为单倍体，通常茎秆弱小、籽粒较小C．若①和②杂交，后代基因型分离比为1:5:5:1D．①②③④细胞所代表的个体分别是四倍体、二倍体、三倍体和单倍体杂交育种两个或多个、基因重组、杂交、自交、ssR 、ssrr、S_R_、S_rr、诱变育种基因突变、染色体畸变、突变率、抗逆性、核心突破性状分离、双隐性、染色体畸变。
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抗病、红果肉（ssRR）
资料分析：我国运用返回式运载卫星搭载水稻种 子，返回地面后种植，培育出的水稻穗长粒大，亩产 达600kg，最高达750kg，蛋白质含量增加8%-20%，生 长期平均缩短10天。请回答： 水稻产生这种变异的来源是___________ 基因突变 。
产生变异的原因是：
各种宇宙射线和失重的作用，使基因的分子 结构发生改变。
真正蓝玫瑰面世
五、转基因技术
1、定义：指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、实施过程： 目的基因
人工方法 导入
受体细胞
整合
受体细胞的染色体
表达
使受体细胞表现新性状
3、转基因技术的原理：基因重组 转基因技术能打破物种界限，定向的改变 生物的性状。
五、转基因技术
真正蓝玫瑰面世
2008-11-3 红网 11月1日，转基因蓝玫 瑰亮相日本东京国际花卉博览会。这种蓝 玫瑰被植入三色紫罗兰所含一种能刺激蓝 色素产生的基因，花瓣因而自然呈现蓝色。
蚕卵
2009-01-06西南大学：这种转基因蚕所吐的蚕丝 在紫外光下会发出绿色荧光。
台湾科学家用转基因技术开发出全球首条红荧光鱼
增加染色体组：用秋水仙素处理幼苗或萌 发的种子——适当浓度的秋水仙素能在不影响 细胞活力的条件下抑制纺锤体的形成。细胞内 染色体虽已复制，但不能分离，从而导致细胞 内的染色体数目加倍。
二倍体
秋水仙
素处理
四倍体
四倍体 四倍体
秋水仙
素处理
八倍体
二倍体 八倍体
三倍体 六倍体
原理：染色体畸变
4、实例：三倍体无籽西瓜的培育
第 2 年
第 3 6 年
↓ ↓
×
Sr
↓ ↓
sR
↓ ↓
sr
~
ssRR
↑ 需要的抗红品种
纯合体 SSRR SSrr ssRR ssrr
优点：
↑ 需要的抗红品种
实际应用、灵活创新： 育种的方法有多种，各有各的优点，我们 要合理的有机结合各种方法，高效的达到 各种目的。 如果水稻的某迟熟（AA)品种,那么我们有什 么好办法快速的得到早熟（aa）品种？
抗病、黄果肉(ssrr)
单 倍 体 育 种
配子 单倍体植株
SSRR
ssrr
易感、红 SsRr 易感、红
SR SR Sr Sr
抗病、黄
F1
sR
sr sr
花药离体培养
sR
秋水仙素诱导染色体加倍
纯合体植株 SSRR SSrr
ssRR
抗病、红
ssrr
三、单倍体育种
2、定义：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。 3、原理： 染色体畸变(染色体组成倍地减少和增加) 4、方法： 花药离体培养，再用秋水仙素处理幼苗 花药离体培养 二倍体植株 单倍体植株 人工诱导染色体加倍 （纯合体） 恢复成二倍体植株 自交 纯合体
用于微生物育种：例如青霉素的选育。1943年 从自然界分离出来的青霉菌只能产生青霉素20 单位/mL。后来人们对青霉菌多次进行X射线、 紫外线照射以及综合处理，培育成了青霉素高 产菌株，目前青霉素的产量已达到50000～ 60000单位/mL。
中间为青霉菌，周围是细菌。
易感病、红果肉（SSRR）
中国台湾网2004年4月1日消息：该鱼是将珊瑚红色基因以运用基因工程及 基因转殖的生技技术殖入青鱼的胚胎中，而产生全身发红萤光的萤光鱼。 除此之外，台港也首度展现“缤纷的萤光世界”，首次将陆续研发成功的 各色台港2号萤光斑马鱼置于一缸，让红、绿、紫、黄等色在短波长黑色 及蓝色灯的照射下相互辉映，真正展现出“五彩缤纷”的萤光世界！
第二节 生物变异在生产上的应用
太 空 番 茄
易感病、红果肉（SSRR）
抗病、黄果肉(ssrr)
有位农场主，他有这样两个大棚果园，一个 里面种的番茄是黄果肉的，另一个是红果肉的品 种。红果肉的番茄呢，比较受消费者的喜爱，但 是它很容易感染疾病；黄果肉的虽然具有较强的 抗病能力，但是一般人们还是比较喜欢红番茄。 如何能够得到既抗病的又是红果肉的番茄呢， 请问：你们有哪些方法帮他解决这个问题？写出 过程？
二、诱变育种
1· 概念 是利用物理因素（如X射线、r射线、紫外 线、激光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二 乙酯等）诱导生物发生变异，并从变异后代中 选育新品种的过程。
可提高染色体的畸变率和基因的突变率
2· 原理： 基因突变、染色体畸变 3· 方法： 辐射诱变、化学诱变
4· 意义： 创造动植物、微生物新品种
㈠ 杂交育种 P 感病红 ×抗病黄
SSRR
↓
ssrr
第 1 年 第 2 年
㈡单倍体育种 P 感病红 × 抗病黄
SSRR
感病红 SsRr ↓× F2 S_R_ S_rr ssR_ ssrr 抗红
F1
↓ ↓ ↓ ↓
ssrr
F1
配子 SR SR
秋水仙素→ 花药离体培养→
感病红 SsRr
Sr sR sr
第 1 年
短毛折耳 bbee
♂长毛立耳 BbEe 短立 短折
Ｆ１ ♀长毛立耳 BbEe
Ｆ２长立 长折 Bbee BBee 短折 bbee
长折 BBee F3 长折长折 NhomakorabeaBbee 长折
短折 bbee
短折
想一想？ 你能说出植物杂交育种和动物杂交育种的区别吗？ 1、动物杂交育种中纯合子的获得不能通过逐代 自交，而应改为测交。 2、比植物杂交育种所需年限短。
讨论：为什么马铃薯育种只需杂交一次即可达到要求？
· 基因型为AaBb的水稻自交，自交后代中两 对基因都是纯合的个体占总数的（ B ）
A· 2/16
B· 4/16
C· 6/16
D· 8/16
杂交育种不能创造新的基因，并且所需时间 要长，你知道在什么情况下能够产生新的基因吗？ 可以用什么方法处理？
易感病、红果肉（SSRR）
人工诱变 + 单倍体育种
幼苗 （A ） 秋水仙 素处理 迟熟品 种(AA)
迟熟 品种
(AA)
人工 诱变
杂合子 花药离
(Aa) 体培养
幼苗 秋水仙 （a） 素处理
早熟品 种(aa)
时间： 当年就可以培育出优良新品种！
【例】、现有两个小麦品种，一个纯种小麦性状是高杆(D)，抗 锈病(T)；另一个纯种小麦的性状是矮杆(d)，易染锈病(t)。两 对基因独立遗传。育种专家提出了如图所示的Ⅰ、Ⅱ两种育种 方法以获得小麦新品种。问： (1)要缩短育种年限，应选 Ⅰ 择的方法_____________ ， 依据的变异原理_________ ； 染色体畸变 另一种方法的育种原理是 ___________ 基因重组 。 (2)图中①和④基因组成分别为 DT ddTT 。 ____________ 和___________ (3)(二)过程中，D和d的分离 减数分裂第一次分裂 发生在____________________ ； （三）过程采用的方法称 花药离体培养 为______________ ； 秋水仙素 （四）过程最常用的化学药剂是______________________, 这种育种方法的优点是 可以明显的缩短育种年限 ________________ 。
4、转基因生物：由外源基因的导入而引起原 有遗传物质组成改变的生物。
5、在育种中的应用：增加了生物变异的范围， 实现种间遗传物质的交换。在对生物遗传性 状进行改造时所采用的多种方法中，转基因 技术的针对性更强，效率更高，经济效益更 明显。
转基因食品的安全性： 目前对转基因植物的安全性评价一方面是环境安 全性，另一方面是食品安全性。环境安全性评价 的核心问题是转基因植物释放到田间后，是否会 将所转基因移到野生植物中，是否会破坏自然生 态环境，打破原有生物种群的动态平衡。 包括： 1 )转基因植物演变成农田杂草的可能性。2)基因 漂流到近缘野生种的可能性。3)对生物类群的影 响。关于食品的安全性经和组织1 993年提出了食 品安全性评价的实质等同性原则。如果转基因植 物生产的产品与传统产品具有实质等同性，则可 以认为是安全的；反之，则应进行严格的安全性 评价。
［思考与讨论］
1、与杂交育种相比，诱变育种有什么优点？ 诱变育种的优点：能够提高突变率，产生新基因和 新的性状，在较短的时间内获得更多的优良变异类 型。 2、联系基因突变的特点，谈谈诱变育种的局限性。
诱变育种的局限性：诱发突变的方向难以掌握，突变 体难以集中多个理想性状。
3、要想克服这些局限性，可以采取什么办法？ 可以扩大诱变后代的群体，增加选择的机会。
F2 F3
aabb 2/16aaBb
种植F2代，选矮杆抗病（ aaB_ ）,继续自交，期望下代获得纯合体
杂交育种典型例题分析：
(2) 马铃薯黄肉抗病新品种YyRr 的培育
P F1 F2
yyRr
抗病
X yyRr,
Yyrr 亲本杂交
黄肉
YyRr, YyRr
Yyrr,
yyrr
种植，选黄肉抗病（YyRr） 用块茎繁殖
育种程序，以及马铃薯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。（写出包括亲本在内 的三代即可）
杂交育种典型例题分析：
(1)小麦矮杆抗病新品种（aaBB）的培育
P F1
AABB X
高杆抗病
aabb
矮杆易病
亲本杂交
AaBb × A_B_, A_bb, 1/16aaBB aaB_
种植F1代，自交
四、多倍体育种
多倍体有哪些特点？
西北农林科技大学培育的四 倍体陕桑402单株
二倍体有 籽西瓜
三倍体无 籽西瓜 三倍体香蕉