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(共43张PPT)
（1）简述各育种方法的原理、操作及特点，并能举例说明。（2）比较几种育种方法的原理、方法、优缺点和例子。
（3）结合遗传、变异的知识在新情境下解决综合性问题。
【学习目标】
生物变异在育种上的应用
任务1 明析常见生物的育种方式的原理、过程及特点
1
单倍体育种
(1)方法：
花药离
体培养
单倍体幼苗
秋水仙素处理
正常纯合子
二倍体植株
单倍体植株高度不育
(3)优点：
明显缩短育种年限
两年
(2)原理：
染色体变异
一般应用于二倍体植物
(4)过程：
普通植株
花粉
单倍体幼苗
纯合子幼苗
筛选所需的品种
减数分裂
花药离体培养
秋水仙素处理
DdTt
花药离体培养
DT Dt dT dt单倍体幼苗
秋水仙素
DDTT,DDtt,ddTT,ddtt 二倍体植株
筛选所需的品种
DT Dt dT dt
任务1 明析常见生物的育种方式
思考1：单倍体育种中秋水仙素处理萌发的种子吗？
不能，因为单倍体往往高度不育，育种操作的对象一般是单倍体幼苗
思考2：用秋水仙素处理单倍体一定能够获得纯合子吗？
不一定，若亲本为二倍体，则获得的品种一定为纯合子，如：
如果单倍体体细胞中基因型为AB，经秋水仙素处理后
基因型为AABB，是纯合子；
如果单倍体体细胞中基因型为Aa，经秋水仙素处理后
基因型为AAaa，是杂合子。
若亲本为多倍体，则获得的品种不一定为纯合子，如：
(1)花药离体培养≠单倍体育种：
单倍体育种一般包括：杂交、花药离体培养、秋水仙素处理和筛选4个过程 。
(2)单倍体育种的选择时机：
不能选择特定基因型的花粉，因为花粉不能表现出相关性状，
应在秋水仙素处理后获得的纯合子中选择具有所需性状的个体。
注意
（1）方法：_________________________
2
多倍体育种
秋水仙素或低温处理
（2）处理材料： 。
萌发的种子或幼苗
（3）原理：__________________
染色体(数目)变异
（4）作用机理：
染色体数加倍
染色体
纺锤体
（5）实例：
三倍体无籽西瓜
（6）多倍体的优点：
果实大、营养丰富等
（7）多倍体的缺点：
结实率低,发育迟缓
②三倍体西瓜无子的原因：三倍体西瓜在减数分裂过程中，由于染色体_________，不能产生正常配子。
联会紊乱
第一次传粉：杂交获得__________
第二次传粉：刺激子房发育成_____
三倍体种子
果实
①两次传粉
(1)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。
(2)单倍体育种和多倍体育种都需用秋水仙素处理，使染色体数目加倍。单倍体育种在幼苗期处理，多倍体育种在种子萌发期或幼苗期处理。
注意
问题：
已知大麦中，高秆（D）对矮秆（d）是显性，抗病（T）对不抗病（t）是显性，现有两个不同品种的纯种大麦，一个品种矮秆不抗病，另一个品种高秆抗病，如何利用这两个品种获得矮秆抗病的大麦新品种？
P
杂交
自交
选种
多次自交选种
优良性状的纯合体
高杆抗病DdTt
F1
(淘汰)
(淘汰)
(保留)
(淘汰)
矮杆抗病ddTT
多次自交选种
×
↓
高杆抗病DDTT
矮杆不抗病ddtt
高杆抗病9D_T_
高杆不抗病3D_tt
矮杆抗病3ddT_
矮杆不抗病1ddtt
F2

F1
F2
短毛折耳猫
长毛立耳猫
BBEE
bbee
　假设现有长毛立耳猫（BBEE）和短毛折耳猫（bbee），如何培育出能稳定遗传的长毛折耳猫（BBee）。写出育种步骤（文字配箭头）
长毛折耳猫
动物的杂交育种是怎样进行的呢？

长毛立耳 短毛折耳
BBEE
bbee
长毛立耳
BbEe
长毛立耳 长毛折耳 短毛立耳 短毛折耳
Bbee
BBee
杂交
F1间交配
选优
测交
　Ｐ
Ｆ１
Ｆ２
长毛立耳
BbEe
杂交
F1自交
选优
自交
植物
动物
植物杂交育种纯合子通过自交获得；
动物杂交育种纯合子一般通过测交获得。
全为长毛折耳
测交后代
BBee
bbee
长毛折耳
短毛折耳
长毛折耳
短毛折耳
测交后代
Bbee
bbee
长毛折耳
短毛折耳
3
杂交育种
(1)概念：
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。P99
(2)育种原理：
基因重组
(3)育种过程：
①培育杂合子品种（如AaBb）
选取符合要求的纯种双亲杂交(aaBB×AAbb)→F1AaBb(即为所需品种)。
②培育隐性纯合品种（如aabb）
(3)育种过程：
选取符合要求的纯种双亲杂交
aaBB×AAbb→F1AaBb→F2aabb(即为所需品种)。
③培育显性纯合品种（如AAbb）
植物：选取符合要求的纯种双亲杂交AABB×aabb→F1AaBb
→F2A_bb，鉴别、选择需要的类型，连续自交直到不发生性状分离为止。
动物：选取符合要求的纯种双亲杂交AABB×aabb→F1AaBb
→F2A_bb，鉴别、选择需要的类型与隐性类型测交，选择后代不发生性状分离的F2个体。
(4)育种优点：
操可作简便，以把多个品种的优良性状集中在一起。
(5)育种缺点：
①只能利用已有的基因重组，不能创造新的基因。
②育种进程缓慢，过程复杂。
3
杂交育种
花药离体培养→
P
高杆抗病
DDTT
×
矮杆感病
ddtt
F1
高杆抗病
DdTt
配子
DT
Dt
dT
dt
DT
Dt
dT
dt
DDTT
DDtt
ddTT
ddtt
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
纯合体
秋水仙素→
↑
需要的矮抗品种
单倍体育种
第1年
第2年
P
高杆抗病
DDTT
×
矮杆感病
ddtt
F1
高杆抗病
DdTt
↓
F2
D_T_
D_tt
ddT_
ddtt
ddTT
杂交育种
↓
第1年
第2年
第3~6年
×
×
↑
需要的矮抗品种
矮抗
(1)概念：
利用物理因素（如X射线，紫外线，激光等）或化学因素（如亚硝酸等）处理生物，使生物发生基因突变。
(2)育种原理：
基因突变
(3)育种优点：
①可以提高 ，在较短时间内获得更多的优良变异类型。
②大幅度地 。
(4)育种缺点：
突变频率
改良某些性状
①盲目性大，具有不确定性，难以控制突变方向；②有利变异个体少，需大量处理实验材料 ，工作量大 。
4
诱变育种
5
基因工程育种
(1)基因工程概念：
又称基因拼接技术或DNA重组技术。按照人们的意愿，把一种生物的某基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一生物的细胞，定向改造生物的遗传性状。
(2)育种原理：
基因重组
(3)结果：
定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。
(4)操作水平：
DNA分子水平
基因重组与基因工程的比较
(5)基因工程的操作工具：
基因的“剪刀”——限制性核酸内切酶（简称限制酶）
①分布：主要存在于原核生物中。
②特性：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。
③切割结果：产生两个带有黏牲末端DNA片段。
④实例：EcoRI限制酶能专一识别GAATTC序列，并在G和A之间将这段序列切开。
(5)基因工程的操作工具：
基因的“针线”——DNA连接酶
①催化对象：两个具有相同末端的DNA片段。
②催化位置：脱氧核糖与磷酸之间的切口。
③催化结果：形成重组DNA。
(5)基因工程的操作工具：
基因的运载体——(常用的载体:质粒)
①本质：小型环状DNA分子(自主复制)。
②作用：作为运载工具，将目的基因送
到宿主细胞中；
③条件：能在宿主细胞内复制并保存；
具有多个限制酶切点；
具有某些标记基因。
(6)基因工程的操作步骤：
1步：提取目的基因；
2步：目的基因与运载体结合；
3步：将目的基因导入受体细胞；
4步：目的基因的检测与鉴定
(筛选出符合要求的新品种)
(7)基因工程育种的优、缺点：
优点：目的性强，定向改造生物的性状；
克服了远缘杂交不亲和的障碍。
缺点：技术复杂，安全性问题多
任务2 几种常见育种方法的比较
育种 方法 杂交 育种 单倍体 育种 多倍体 育种 诱变 育种 基因工
程育种
基本 原理
方法
优点
缺点
基因重组
染色体变异
染色体变异
基因突变
基因重组
杂交→自交→选优
花药离体培养、秋水仙素诱导加倍
秋水仙素处理萌发的种子、幼苗
物理或化学方法处理动植物、微生物
将一种生物特定基因转移到另一种生物体内
不同个体的优良性状可集中到同一个个体上
明显缩短育种年限，后代一般都为纯种
植物茎杆粗壮，果实、种子大，营养高
提高变异频率，大幅度改良某些性状
定向地改造生物的遗传性状
育种时间长，需及时发现优良性状
技术复杂，需与杂交育种配合
发育延迟，结实率低
有利变异少，需处理大量材料，具有不确定性
可能引起生态危机，技术难度大
任务3 从育种目的、方法特点和实验材料确定育种方案
任务4 明辨不同育种方法需注意的问题
(1)杂交育种不一定需要连续自交。若选育显性优良纯种，需要连续自交筛选，直至性状不再发生分离；若选育隐性优良纯种，则只要出现该性状个体即可。
(2)设计育种方案时，应该注意是“动物育种”还是“植物育种”。
①植物育种时，一般用连续自交的方法获得纯合子，这是由于植物中雌雄同体的物种较多。
②动物只能选相同性状的个体相互交配，待性状出现分离后进行筛选，然后用测交法检测出纯合子，这是由于动物大多是雌雄异体，不能“自交”。
(3)不要看到“染色体数目加倍”就认为是多倍体育种。若操作对象是单倍体植株，则属于单倍体育种；若操作对象为正常植株，则属于多倍体育种。
(4)单倍体育种一般应用于二倍体植物，因为若为四倍体植物，通过单倍体育种获得的个体不一定是纯合子。
(5)花药离体培养只是单倍体育种中的一个程序，要想得到可育的品种，一般还需要用秋水仙素处理单倍体使其染色体数目加倍。
图中甲、乙表示水稻两个品种，A、a和B、b分别表示位于两对同源染色体上的两对等位基因，①～⑥表示培育水稻新品种的过程，请分析：
(1)图中哪种途径为单倍体育种？其为什么能缩短育种年限？
提示：图中①③⑤过程表示单倍体育种。采用花药离体培养获得的单倍体植株，经人工诱导染色体加倍后，植株细胞内每对染色体上的基因都是纯合的，自交后代不会发生性状分离，因此缩短了育种年限。
(2)图中哪一标号处需用秋水仙素处理？应如何处理？
提示：图示⑤处需用秋水仙素处理单倍体幼苗，从而获得纯合子；⑥处常用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，以诱导染色体数目加倍。
(3)④⑥的育种原理分别是什么？
提示：④的育种原理为基因突变，⑥的育种原理为染色体变异。
(4)图中最简便及最难以达到育种目标的育种途径分别是哪个过程？
提示：图中最简便的育种途径为①②过程所示的杂交育种，但育种周期较长；最难以达到育种目标的途径为④过程诱变育种。
(5)杂交育种选育从F2开始的原因是什么？其实践过程中一定需要连续自交吗？为什么？
提示：因为从F2开始发生性状分离。不一定需要连续自交。若选育显性优良纯种，需要连续自交筛选直至性状不再发生分离；若选育隐性优良纯种，则只要在F2出现该性状个体即可。
(6)原核生物常选哪种育种方式，为什么？
提示：诱变育种。原核生物无减数分裂，不能进行杂交育种，所以一般选诱变育种。
例1.如图表示培育多种花色的某种植物的流程，下列叙述正确的是
A.培育粉红花N运用的遗传学原理是基因突变
B.用X射线照射深红花S的种子后即可获得粉红花M植株
C.白花N的自交后代不会发生性状分离，能稳定遗传
D.深红花S与白花N杂交，产生深红花植株的概率为1/4
C
例2.诱变育种、杂交育种、单倍体育种、多倍体育种都是传统的育种技术，转基因技术是育种的新技术。下列叙述错误的是(　)
A．杂交育种和单倍体育种过程中通常都涉及基因重组原理
B．采用上述技术的目的是获得具有所需性状的品种
C．上述技术中，通常仅多倍体育种会育出与原物种生殖隔离的个体
D．与传统育种比较，转基因的优势是能使生物出现自然界中没有的新基因和性状
D
例3.如图表示小麦育种的几种方式，下列有关叙述错误的是(　　)
A．获得①和⑥的育种原理是基因重组，②和③的育种原理是染色体变异
B．获得④⑤的育种方式是诱变育种，得到的变异个体不全都符合农业生产需要
C．获得⑥的育种方式可定向改变生物体的性状，克服远缘杂交不亲和的障碍
D．秋水仙素作用的时间是有丝分裂后期，结果是细胞中染色体数加倍
D
例4.一粒小麦(染色体组AA,2n＝14)与山羊草(染色体组BB,2n＝14)杂交，产生的杂种AB经染色体自然加倍，形成了具有AABB染色体组的四倍体二粒小麦(4n＝28)。后来，二粒小麦又与节节麦(染色体组DD,2n＝14)杂交，产生的杂种ABD经染色体加倍，形成了具有AABBDD染色体组的六倍体小麦(6n＝42)。这就是现在农业生产中广泛种植的普通小麦。下列关于普通小麦与二粒小麦的叙述，正确的是
A.二粒小麦与普通小麦可以杂交获得可育后代
B.普通小麦性母细胞在减数分裂时，可观察到21个四分体
C.普通小麦中A、B、D染色体组中的染色体，形态、功能彼此相同
D.在普通小麦形成的过程中发生了基因重组以及染色体数目和结构的变异
B
例5.如图是某植物的多种育种方法途径，A～F是育种处理手段（其中E是射线处理），甲、乙、丙分别代表不同植株。分析以下说法错误的是（　　）
A.植株甲和植株丙是纯系植株，
乙是具有新基因的种子或幼苗
B.D和B过程可发生基因重组，F过
程发生了染色体变异
C.图中C、F过程都可用秋水仙素
处理萌发的种子或幼苗
D.杂交育种过程，如获得显性纯合子需经历较长的纯化过程，单倍体育种由配子直接加倍获得纯合子，育种年限短
C
A.过程①诱发基因突变，其优点是提高基因突变的频率
B.过程②的原理是基因重组，可以克服物种远缘杂交不亲和的障碍
C.过程①与过程②操作顺序互换，对育种结果没有影响
D.若要缩短育种年限，在过程②后可进行单倍体育种
例6.油菜中基因G和g控制菜籽的芥酸含量，而芥酸会降低菜籽油的品质。研究人员拟利用高芥酸油菜品种(gg)和水稻抗病基因R培育低芥酸抗病油菜新品种(GGRR)，育种过程如图所示。下列有关叙述不正确的是
C
例7.(2020·全国Ⅲ，32)普通小麦是目前世界各地栽培的重要粮食作物。普通小麦的形成包括不同物种杂交和染色体加倍过程，如图所示(其中A、B、D分别代表不同物种的一个染色体组，每个染色体组均含7条染色体)。在此基础上，人们又通过杂交育种培育出许多优良品种。回答下列问题：
(1)在普通小麦的形成过程中，杂种一是高度不育的，原因是___________________
____ _。已知普通小麦是杂种二染色体加倍形成的多倍体，普通小麦体细胞中有____条染色体。一般来说，与二倍体相比，多倍体的优点是
(答出2点即可)。
无同源染色体，不能进行正常的减数分裂
42
营养物质含量高、茎秆粗壮
(2)若要用人工方法使植物细胞染色体加倍，可采用的方法有______________(答出1点即可)。
秋水仙素处理
(3)现有甲、乙两个普通小麦品种(纯合子)，甲的表现型是抗病易倒伏，乙的表现型是易感病抗倒伏。若要以甲、乙为实验材料设计实验获得抗病抗倒伏且稳定遗传的新品种，请简要写出实验思路：_______________________________________
___________________________________________
_____。
甲、乙两个品种杂交，F1自交，选取F2中既抗病又抗倒伏、且自交后代不发生性状分离的植株
例8.(2020·全国Ⅰ，32)遗传学理论可用于指导农业生产实践。回答下列问题：
(1)生物体进行有性生殖形成配子的过程中，在不发生染色体结构变异的情况下，产生基因重新组合的途径有两条，分别是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)在诱变育种过程中，通过诱变获得的新性状一般不能稳定遗传，原因是_________________________，若要使诱变获得的性状能够稳定遗传，需要采取的措施是___________________________________。
在减数分裂过程中，随着非同源染色体的自由组合，非等位基因自由组合；同源染色体上的等位基因随着非姐妹染色单体的交换而发生交换，导致染色单体上的基因重组
控制新性状的基因是杂合的
通过自交筛选出性状能稳定遗传的子代
五分钟　查落实
一、易错辨析
1.抗虫小麦与矮秆小麦杂交，通过基因重组可获得抗虫矮秆小麦(　　)
2.通过花药离体培养可获得抗锈病高产小麦新品种(　　)
3.单倍体育种中，通过花药离体培养所得的植株均为纯合的二倍体(　　)
4.诱变育种可通过改变基因的结构达到育种目的(　　)
5.用二倍体西瓜给四倍体西瓜授粉，则四倍体植株上会结出三倍体无子西瓜(　　)
6.单倍体不一定不育(　　)
7.多倍体植株都可以用种子繁殖后代(　　)
×
√
×
×
√
×
√
二、填空默写
1.三倍体不育的原因是________________________________
。
2.骡子不育的原因是__________________________________。
3.单倍体育种中的秋水仙素作用于 期的 植株，多倍体育种中的秋水仙素作用于 期的 植株。
三倍体个体在进行减数分裂时染色体联会
紊乱，不能形成可育的配子
骡子细胞内无同源染色体，不能进行正常的减数分裂
幼苗
单倍体
萌发的种子或幼苗
正常

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