1、1 新情境激趣引航杂交水稻(hybrid rice)指选用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。杂种优势是生物界普遍现象，利用杂种优势提高农作物产量和品质是现代农业科学的主要成就之一。袁隆平 11 月 26 日表示，杂交稻第三期目标亩产 900 公斤的科研攻关去年已取得重大突破。第四期目标亩产 1000 公斤攻关项目立项报告目前已提交给相关部门，他有信心尽早实现这一目标。“研发第四期超级稻的立项报告已经撰写完毕并递交给了政府相关部门，一旦项目开始实施，我们将力争在 2015 年、确保在 2020 年实现
2、大面积亩产 1000 公斤的目标。”2 新课堂预习探索学习目标 1.简述杂交育种的概念，举例说明杂交育种的优点和不足。2.举例说出诱变育种在生产实际中的应用。3.讨论遗传和变异规律在生产实践中的应用。新知预习一、杂交育种1原理：基因重组。2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。3过程：选择具有不同优良性状的亲本杂交选择培育鉴别、选择需要的类型。4意义：根据需要培育理想类型。5应用：培育优良品种。思考探讨 1：有两个品种的小麦，一个是抗病高秆(易倒伏)，另一个是不抗病矮秆(抗倒伏)。它们各有优缺点，有没有可能培育出既抗病又抗倒伏的小麦新品种？依据
3、的原理是什么？提示：可以。用抗病高秆小麦和不抗病矮秆小麦杂交，获得杂种子一代，然后让子一代连续自交，人工选育出新的优良品种，即选出既抗病又抗倒伏的小麦新品种。杂交育种采用的原理是基因重组。二、诱变育种1原理：基因突变。2概念：利用物理因素或化学因素来处理生物，使生物发生基因突变，从而获得优良变异类型的育种方法。3过程：选择生物人工诱变选择培育。4意义：培育具有新性状的品种。5应用：培育优良品种。思考探讨 2：青霉素是由青霉菌产生的，但是在以前，想买一支青霉素针剂很难，因为青霉菌产生的青霉素很少，满足不了人们的需要。现在青霉素很容易买到，而且物美价廉，原因是什么？提示：生物学家用诱变育种的方法，
4、使青霉菌发生基因突变，然后人工选育出能产生青霉素的高产菌株，所以产量和质量大增。3新课堂互动探究知识点一杂交育种的过程及应用 1杂交育种的过程图解2基本步骤(1)选择具有优良性状的两个亲本让其杂交。(2)让子一代自交。(3)从子二代中选出符合要求的个体，让其进行多次自交获得能稳定遗传的新品种。3几种常见的杂交育种步骤(1)培育常规的纯合子品种培育隐性纯合子品种：选取双亲杂交 子一代自交 子二代选出符合要求的优良性状个体就可以推广(如上述图)培育显性纯合子品种：选取双亲杂交 子一代自交 子二代选出符合要求的优良性状个体自交 子三代选出符合要求的优良性状个体自交 选出稳定遗传的个体推广(如上述图)
5、(2)培育双杂合子品种：选取双亲杂交 子一代，年年制种(如上述图)。4对杂交育种的深度理解(1)材料的选择：要求所选育种材料分别具有我们所期望的个别性状，所选的原始材料，是人们在生产中多年栽培过的能稳定遗传的品种，一般是纯合子。(2)杂交一次，得子代 F1 是杂合子，不管在性状上是否符合要求，一般都不能直接用于扩大栽培。(3)让 F1 自交，得子代 F2。性状的重新组合一般是在 F2 中出现，选出在性状上符合要求的品种，这些品种的基因型有纯合子，也有杂合子。(4)把初步选出的品种进行隔离自交，根据 F3 是否出现性状分离，可以确定被隔离的亲本是否为纯合子。如果是纯合子，F3 不出现性状分离。特
6、 别 提 醒1.杂种优势不同于杂交育种，杂种优势是杂交子一代所表现的优良性状。2杂交育种不一定需要连续自交。若选育显性优良纯种，则需要连续自交筛选，直至性状不再发生分离；若选育隐性优良纯种，则只要在子二代出现该性状个体即可。3杂交育种是最简捷的育种方法，而单倍体育种是最快获得纯合子的方法，可缩短育种年限。4若实验植物为营养繁殖类如土豆、地瓜等，则只要出现所需性状即可，不需要培育出纯种。典例精析 2015湖北联考从油菜种子中榨出的油因含有芥酸会使品质降低，其芥酸含量只有高、中、低三种类型，受两对独立遗传的等位基因(H 和 h，G 和 g)控制，两种显性基因均可降低菜油的芥酸含量。研究人员拟利用基
7、因型为 HHgg 和 hhGG 的两个中芥酸品种培育低芥酸的纯合品种。请回答相关问题。(1)题中两个中芥酸品种杂交所结种子中的芥酸含量表现为_；让 F1 自交获得 F2，让 F2 植株自交，单株收获并统计所结种子的芥酸含量，不同植株所结种子芥酸含量的六种情况为：全部为低芥酸，全部为中芥酸，全部为高芥酸，有低芥酸和中芥酸，_，有低芥酸、中芥酸与高芥酸。其中，所结种子为低芥酸和中芥酸的植株占 F2 的_。(2)杂交到 F2 代后，由于表现为低芥酸的种子种植后后代可能发生性状分离，不能保证后代的性状一致，需要进行纯化才能得到稳定遗传的低芥酸纯合品种。上述杂交育种方法的原理是_，该育种方法的缺点是_，
8、可采用_(填育种方法)有效克服这一缺点。低芥酸有中芥酸和高芥酸1/4基因重组育种周期长单倍体育种【解析】(1)根据题意可知，两个中芥酸品种杂交(HHgghhGG)所结种子(HhGg)中的芥酸含量表现为低芥酸；让 F2 植株自交，单株收获并统计所结种子的芥酸含量，不同植株所结种子芥酸含量的六种情况为：基因型为 HHGG 的植株所结种子全部为低芥酸，基因型为HHgg 和 hhGG 的植株所结种子全部为中芥酸，基因型为 hhgg 的植株所结种子全部为高芥酸，基因型为 HHGg 和 HhGG 的植株所结种子有低芥酸和中芥酸，基因型为 HhGg 的植株所结种子有低芥酸、中芥酸与高芥酸，基因型为 Hhgg
9、 和 hhGg 的植株所结种子有中芥酸和高芥酸；其中，所结种子为低芥酸和中芥酸的植株(HHGg 和 HhGG)占 F2 的比例为 2/41/42/41/41/4。(2)上述杂交育种方法为杂交育种，其原理是基因重组；该育种方法的缺点是育种周期长；可采用单倍体育种方法有效克服这一缺点。跟踪练习1下列有关杂交育种的叙述中，正确的是()A可以得到新的优良品种B需要用 X 射线处理生物C能明显缩短育种年限D其遗传学原理是染色体变异【解析】杂交育种是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再通过选择和培育，获得新品种的方法，A 项正确；诱变育种需要用 X 射线处理，B 项错误；能明显缩短育种年限的是
10、单倍体育种，C 项错误；杂交育种的遗传学原理是基因重组，D 项错误。【答案】A知识点二诱变育种细解教材1显性突变和隐性突变在育种中的应用(1)显性突变。(2)隐性突变。AA突变 Aa(不表现新性状)aa2诱变育种与杂交育种的比较项目杂交育种诱变育种原理基因重组基因突变方法杂交自交筛选自交辐射诱变、激光诱变、化学药剂诱变优点使不同个体的优良性状集中于同一个体上可以提高突变的频率，大幅度改良某些性状，加速育种进程局限性育种年限较长有利变异的个体不多，需处理大量实验材料 特 别 提 醒诱变育种应用更广泛(1)获取同时具有两种以上优良性状的植株不仅可以用杂交育种的方法，也可以用诱变育种的方法。(2)诱
11、变育种不仅仅适用于有性生殖的生物，而且适用于所有的生物。2015徐州模拟下列关于几种常见育种方法的叙述，错误的是()A在杂交育种中，一般从 F2 开始选种，因为从 F2 开始发生性状分离B在单倍体育种中，常先筛选 F1 花粉类型再分别进行花药离体培养C在多倍体育种中，用秋水仙素处理的目的是使染色体数目加倍D在诱变育种中，人工诱变能提高变异频率【解析】由于很多基因都不在花粉细胞内表达，所以一般无法从 F1 中选择所需的花粉类型，故 B 选项错误。【答案】B跟踪练习2在某作物育种时，将两个植株杂交，得到，将再进行如图所示的处理。下列分析错误的是()A由到过程还可以用硫酸二乙酯处理B的育种方式获得的
12、后代都可育C若的基因型为 AaBbdd，则植株中能稳定遗传的个体占总数的 1/4D由到过程可能发生突变和基因重组【解析】由到过程是诱变育种，即用射线诱导种子基因突变，可以用硫酸二乙酯处理种子，以提高突变率，A 项正确；若为二倍体，则表示四倍体，的育种方式获得的后代三倍体是高度不育的，故 B 项错误；若的基因型为 AaBbdd，的基因型也为AaBbdd，则植株自交的后代植株中能稳定遗传的个体(AABBdd、AAbbdd、aaBBdd 和 aabbdd)占总数的 1/4，C 项正确；由到过程可能发生突变和基因重组，D 项正确。【答案】B4 新思维随堂自测1.杂交育种所依据的主要遗传原理是()A基因
13、突变 B基因自由组合C染色体交叉互换D染色体结构变异【解析】杂交育种所依据的主要遗传原理是基因重组，基因重组的来源包括减后期非同源染色体上的非等位基因自由组合以及减四分体时期同源染色体上的等位基因随非姐妹染色单体的交换而交换，A、C、D 三项均错误，B 项正确。【答案】B2培育下列优良品种生物的原理与杂交水稻培育原理相同的是()A中国荷斯坦牛 B高产青霉素菌株C白菜甘蓝D无子西瓜【解析】中国荷斯坦牛的育种方法是杂交育种，原理是基因重组，A 正确；高产青霉素菌株的培育方法是诱变育种，原理是基因突变，B 错误；白菜甘蓝的培育方法是植物体细胞杂交，原理是细胞融合，C 错误；无籽西瓜的培育方法是多倍体
14、育种，原理是染色体变异，D 错误。【答案】A3.2015襄阳期中联考下列关于育种的叙述中，正确的是()A诱变获得的突变体多数表现出优良性状B用物理因素诱变处理可提高突变率C诱变育种和杂交育种均可形成新的基因D三倍体植物不能由受精卵发育而来【解析】基因突变具有多害少利性，故诱变获得的个体多数对自身的生存不利，A 错误；基因突变的频率是很低的，物理因素、化学因素处理生物可以提高基因的突变率，B 正确；诱变育种的原理是基因突变，可以产生新基因，杂交育种的原理是基因重组，不能产生新基因，C 错误；二倍体生物与四倍体生物杂交可以获得三倍体生物，受精时发生染色体变异也有可能形成三个染色体组的受精卵进而发育
15、成三倍体生物，三倍体生物可以由受精卵发育而来，D 错误。【答案】B4.2015金丽衢联考将杂合的二倍体植株的花粉培育成一株幼苗，然后用秋水仙素处理，使其能正常开花结果。该幼苗发育成的植株具有的特征是()A能稳定遗传 B单倍体C有杂种优势 D含四个染色体组【解析】杂合的二倍体植株有两个染色体组，花粉中含有一个染色体组，花药离体培养后得到单倍体植株，再用秋水仙素处理，染色体数目加倍后基因型为纯合子，自交后代不发生性状分离，即能稳定遗传，A 正确；杂合的二倍体植株的花粉培育成单倍体植株，用秋水仙素处理后成为纯合的二倍体，B 错误；单倍体育种获得纯合的二倍体，不具有杂种优势，C 错误；得到的纯合子植株
16、含有两个染色体组，D 错误。考点：本题主要考查遗传的相关知识，意在考查考生对相关知识的理解。【答案】A5杂交育种是植物育种的常规方法，其选育纯合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，因为子三代才出现纯合子C隐性品种可从子二代中选出，经隔离选育后，显性品种从子三代中选出D只能从子四代中选出能稳定遗传的新品种【解析】根据所需，若新品种为隐性纯合子，则在 F2 中即可找到，若新品种为显性个体，在 F2 中即可出现该性状的个体，但不一定为纯合子，经隔离选育后在 F3 中才能确定是否为纯合子。【答案】C6现有两个小麦品种，一个纯种小麦性状是高杆(D)，抗锈病(T)
17、；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。育种专家提出了如下图所示的、两种育种方法以获得小麦新品种。问：(1)要缩短育种年限，应选择的方法是_(I 或)，依据的原理是_。(2)图 中 和 基 因 组 成 分 别 为 _ 和_。(3)(二)过程中，D 和 d 的分离发生在_；(三)过程采用的方法称 为_；(四)过程最常用的化学药剂是_。(4)(五)过 程 产 生 的 抗 倒 伏 抗 锈 病 植 株 中 的 纯 合 体 占_。染色体变异DTddTT减数第一次分裂花药离体培养秋水仙素1/3【解析】(1)根据图示可知，方法为单倍体育种，单倍体育种依据的原理是染色体数目变异，
18、即由未受精的生殖细胞直接发育形成的个体，其最大优点是能明显地缩短育种年限。(2)图中为配子，基因型为 DdTt 的 F1 减数分裂可产生 4 种配子(DT、Dt、dT、dt)。因为经过花药离体培养和染色体加倍后形成DDTT，故的基因型为 DT；图中是由配子经染色体数目加倍而成，配子是 dT，所以的基因型为 ddTT。(3)(二)是减数分裂产生配子的过程，D 和 d 是等位基因，分离发生在减数第一次分裂后期；(三)过程是获得单倍体幼苗，常采用的方法称为花药离体培养；(四)过程是使染色体数目加倍，最常用的化学药剂是秋水仙素。(4)(五)过程产生的抗倒伏抗锈病植株基因型为 ddTT 和 ddTt，其
19、中纯合体占 1/3。6 新视点名师讲座杂种优势杂种优势是生物界普遍存在的现象。它是指基因型不同的亲本个体相互杂交产生的杂种第一代，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。杂种优势具有以下特点：杂种优势不是某一两个性状单独表现突出，而是许多性状综合表现突出；杂种优势的大小，取决于双亲的遗传差异和互补程度；亲本基因型的纯合程度不同，杂种优势的强弱也不同；杂种优势在 F1代表现最明显，F2 代以后逐渐减弱。杂种优势在性状上表现为不同类型，如营养体发育较旺的营养型、生殖器官发育较旺的生殖型和对外界不良环境适应能力较强的适应型。育种实践上，人们常利用杂种优势获得较好的经济性状。早在 2 000 多年前，我国劳动人民就用马和驴交配而获得体力强大、耐力好的杂种骡，首创了利用杂种优势的先例。杂种优势在植物中更是非常普遍的现象。为什么杂交种 F1 会有优势呢？这是一个比较复杂的问题，人们从多个方面对其机理进行了研究。一种比较通俗的解释是：一般来说，多数显性基因有利于个体的生长和发育，而相对的隐性基因不利于个体的生长和发育。通过杂交，亲本双方带入子代杂合子中的显性(有利)基因掩盖了隐性(有害)基因，因而表现出有利于生长发育的杂种优势。