1、第18课时杂交育种与诱变育种学习目标1说出杂交育种的概念、原理、优点和不足(重点)；2.举例说明杂交育种的技术流程(重难点)；3.说出诱变育种的概念、原理、优点和不足(重点)。|基础知识|一、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。2.原理基因重组。3.过程(以高产抗病小麦品种的选育为例)：亲代 高产、不抗病低产、抗病 杂种第一代 高产、抗病(均为显性性状) 第二代选出高产、抗病个体 连续自交选出不发生性状分离的所有高产、抗病个体留种4.优点可以把多个品种的优良性状集中在一起。二、诱变育种项目内容处理方法物理因素(如X射线、射线、紫外线
2、、激光等)或化学因素(如亚硝酸、硫酸二乙酯等)原理基因突变优点提高了突变率，在较短时间内获得更多的优良变异类型应用主要用于农作物和微生物育种|自查自纠|1.杂交育种和诱变育种的原理相同()2.杂交育种培育的优良品种所具有的优良性状已经存在于育种材料中()3.杂交育种往往在杂交之后要连续进行自交()4.诱变育种往往需要一些诱变因素，如物理因素、化学因素和生物因素()5.诱变育种能提高突变率，在较短时间内一定实现育种目标()6.太空育种属于诱变育种()答案1.2.3.4.5.6.|图解图说|杂种优势是指基因型不同的亲本间杂交产生的杂种子一代，在长势、生活力、繁殖力、抗逆性、产量和品质等一种或多种性
3、状上优于两个亲本的现象。袁隆平科研团队利用杂交育种原理不断提高杂交稻的亩产量。太空诱变育种：在太空高辐射、微重力等综合因素下，被载植物种子的基因易发生突变。F2代中出现的所需优良性状的个体一定是符合要求的新品种吗？提示：新品种往往是纯合子，但F2中出现的具有所需优良性状的个体中既有杂合子又有纯合子。探究点一杂交育种和诱变育种1.有两种纯种的小麦，一为高秆(D)抗锈病(T)，另一为矮秆(d)易感锈病(t)，这两对性状独立遗传，现要培育矮秆抗锈病新品种，方法如下：高秆抗锈病矮秆易感锈病F1F2稳定遗传的矮秆抗锈病新品种请思考下列问题：(1)图中a、b、c的含义分别是什么？提示：a是杂交，b是自交，
4、c是连续自交。(2)通过过程a得到的F1是否同时出现了矮秆、抗病的性状？过程a的目的是什么？提示：F1没有同时出现矮秆、抗病的性状，杂交的目的是将矮秆基因和抗病基因集中到F1。(3)图中的哪一代开始出现矮秆抗锈病植株？所出现的矮秆抗锈病植株是否为符合要求的新品种？为什么？提示：从F2中开始出现矮秆抗锈病植株，其中既有纯合体(占1/3)也有杂合体(占2/3)，所以F2出现的矮秆抗锈病还不能算是符合要求的新品种。几种杂交育种步骤的区别(1)培育常规的纯合子品种培育隐性纯合子品种：选取双亲子一代子二代选出符合要求的优良性状个体就可以推广。培育显性纯合子品种：选取双亲子一代子二代选出符合要求的优良性状
5、个体子三代选出符合要求的优良性状个体选出稳定遗传的个体推广。(2)培育杂合子品种：选取双亲子一代，年年制种。(3)对于进行无性繁殖的生物，如马铃薯、果树等，只要获得该优良性状的个体，即可通过无性生殖产生优良后代，而不必连续自交。2思考下列关于诱变育种的问题：(1)诱变育种中为什么要用物理因素或化学因素处理育种材料？提示：诱变育种的原理是基因突变，而基因突变在自然状态下频率较低，用物理因素或化学因素处理后，可大大提高突变频率。(2)为什么要处理萌发的种子或幼苗，而不能处理一些成熟的或老化的组织？提示：因为萌发的种子和幼苗中，细胞分裂能力强，DNA进行复制过程中才会发生基因突变。(3)杂交育种和诱
6、变育种中，哪种最可能达不到育种目的？为什么？提示：诱变育种，因为诱变育种的原理是基因突变，而基因突变具有不定向性，不一定按照人们的意愿进行突变。【典例1】 用杂合子(DdEe)种子获得纯合子(ddee)，最简捷的方法是()A.种植F1选双隐性者纯合子B.种植秋水仙素处理纯合子C.种植花药离体培养单倍体幼苗秋水仙素处理纯合子D.种植秋水仙素处理花药离体培养纯合子尝试解答_解析杂合子(DdEe)种子中含有d、e基因，自交后一旦出现隐性性状便能稳定遗传，方法简捷。答案A本题中的关键词是“最简捷”而不是“最快”，不要错选C选项。【跟踪训练】1.太空育种是指利用太空综合因素，如强辐射、微重力等，诱导由宇
7、宙飞船携带的种子发生变异，然后进行培育的一种育种方法。下列说法正确的是()A.太空育种产生的突变总是有益的B.太空育种产生的性状是定向的C.太空育种培育的植物是地球上原本不存在的D.太空育种与其他诱变育种方法在本质上是一样的解析太空育种的原理为基因突变，基因突变具有低频性、不定向性和多害少利性。基因突变只是改变了部分性状，不会产生新物种。答案D探究点二多种生物育种方式的比较 如图甲、乙表示水稻两个品种，A、a和B、b表示分别位于两对同源染色体上的两对等位基因，表示培育水稻新品种的过程，请思考：(1)图中哪种途径为单倍体育种？提示：图中过程表示单倍体育种。(2)图中哪些标号处需用秋水仙素处理？应
8、如何处理？提示：图示处需用秋水仙素处理单倍体幼苗，从而获得纯合子，处需用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，以诱导染色体加倍。(3)的育种原理分别是什么？提示：的育种原理为基因突变，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的的育种途径分别是哪种？提示：图中最简便的育种途径为过程所示的杂交育种，但育种周期较长；最难以达到育种目的的途径为诱变育种。(1)杂交育种只应用于进行有性生殖的生物，而诱变育种不仅应用于进行有性生殖的生物，也可应用于进行无性生殖的生物。(2)杂交育种主要应用于植物和动物(如家畜、家禽等)，而诱变育种主要应用于植物和微生物。(3)根据育种目标及要求选择育种方式育种目
9、标育种方式集中双亲优良性状快速育种单倍体育种操作简单杂交育种让原品系产生“新”性状诱变育种对原品种性状进行“增大”或“加强”多倍体育种保持原品种“优良”特性，快速繁殖(植物)植物组织培养【典例2】 下列关于生物育种的叙述，正确的是()A.单倍体育种与多倍体育种均涉及植物组织培养技术B.杂交育种利用基因重组的原理，从而产生新的物种C.秋水仙素可应用于诱变育种和多倍体育种，且作用的细胞分裂时期相同D.单倍体育种可缩短育种年限，杂交育种可获得杂种优势的个体尝试解答_解析多倍体育种不涉及植物组织培养技术，A错误；杂交育种只能获得新品种，不能获得新物种，B错误；秋水仙素在诱变育种中诱发细胞发生突变，作用
10、于分裂间期，在多倍体育种中抑制细胞中纺锤体的形成，作用于细胞分裂的前期，C错误；单倍体育种的优点是明显缩短育种年限，杂交育种除得到重组类型纯合子外，另一个重要的应用是获得具有杂种优势的个体，D正确。答案D【跟踪训练】2.如图所示，将二倍体植株和杂交得到，再将做进一步处理。对此分析错误的是()A.由得到的育种原理是基因重组B.图中秋水仙素的作用是使染色体数目加倍C.若的基因型是AaBbdd，则的基因型可能是aBdD.至的过程中，所产生的变异都有利于生产解析的育种是杂交育种，其原理是基因重组，A正确；秋水仙素可以抑制细胞分裂过程中纺锤体的形成，从而导致染色体数目加倍，B正确；若的基因型是AaBbd
11、d，能产生4种配子，则的基因型可能是aBd，也可能是ABd、Abd或abd，C正确；基因突变具有多害少利性，故过程中产生的变异大多数不利于生产，D错误。答案D知识脉络要点晨背1.杂交育种的原理是基因重组，诱变育种的原理是基因突变，单倍体育种和多倍体育种的原理是染色体变异。2.杂交育种一般要经过杂交、自交和连续自交等操作程序。3.诱变育种可以通过人工诱变提高突变率，在短时间内获得更多的优良变异类型。4.诱变育种需要利用物理因素(如X射线、射线、紫外线、激光等)和化学因素(如亚硝酸、硫酸二乙酯等)来处理生物。1.有两种柑橘，一种果实大但含糖量不高，另一种果实小但含糖量较高，如果想要培育出果实大且含
12、糖量高的品种，比较简单有效的方法是()A.嫁接 B.人工诱变C.杂交育种 D.组织培养解析两个品种各具一种优良性状，要想使它们集中于一个个体上，据基因重组的原理，科学有效的方法是杂交育种；嫁接、组织培养属于无性繁殖，能保持母本的一切性状，不能达到目的；人工诱变能产生新基因，产生新性状，但过程比较繁琐。答案C2.杂交玉米的种植面积越来越广，农民需要购买玉米杂交种。不能自留种子来年再种的原因是()A.自留种子发芽率低B.杂交种都具有杂种优势C.自留种子容易患病虫害D.杂交种的有性繁殖后代会发生性状分离解析杂交种具有杂种优势，但杂交种的有性繁殖后代会发生性状分离而不再具有杂种优势。答案D3.有一种塑
13、料在乳酸菌的作用下能迅速分解为无毒物质，可以降解，不至于对环境造成严重的“白色污染”。培育专门“吃”这种塑料的细菌能手的方法是()A.杂交育种 B.单倍体育种C.诱变育种 D.多倍体育种解析能分解这种塑料的乳酸菌应含有相应的酶，控制合成该酶的基因是从无到有的，应属于基因突变。答案C4.下列关于育种的叙述中，正确的是()A.人工诱变处理可提高作物的突变率B.诱变育种和杂交育种均可形成新的基因C.诱变获得的突变体多数表现出优良性状D.和诱变育种相比，杂交育种可以大幅度地改良某些性状解析答案A5.如图为某野生植物种群(雌雄同花)中甲植株的A基因(扁茎)和乙植株的B基因(缺刻叶)发生突变的过程。已知A
14、基因和B基因是独立遗传的，请分析该过程，回答下列问题：(1)简述上述两个基因发生突变的过程：_。(2)突变产生的a基因与A基因的关系是_，a基因与B基因的关系是_。(3)若a基因和b基因分别控制圆茎和圆叶，则突变后的甲、乙两植株的基因型分别为_、_，表现型分别为_、_。(4)请你利用突变后的甲、乙两植株作为实验材料，设计杂交实验程序，培育出具有圆茎圆叶的观赏植物品种。_。解析由图可知，这种基因突变是由DNA分子一条链上的一个碱基被取代而引起的基因碱基序列的改变，因此只有以突变链为模板复制产生的DNA分子异常。突变产生的a基因与A基因的关系是等位基因，a基因与B基因的关系是非等位基因。突变后的甲
15、、乙植株基因型分别为AaBB、AABb，要培育出同时具有两种优良性状的植株的基因型为aabb，一种思路是两植株先自交，分别得到aaBB、AAbb的植株，再将其进行杂交然后再自交才能达到目的。另一种是先将甲、乙杂交，种植杂交后代，并分别让其自交，从自交后代中选择即可。答案(1)DNA复制的过程中一个碱基被另一个碱基取代，导致基因的碱基序列发生了改变(2)等位基因非等位基因(3)AaBBAABb扁茎缺刻叶扁茎缺刻叶(4)方法一：将这两株植株分别自交；选取甲子代中表现型为圆茎缺刻叶(aaBB)植株与乙子代中表现型为扁茎圆叶(AAbb)植株进行杂交，获得扁茎缺刻叶(AaBb)植株；再让扁茎缺刻叶植株自
16、交，从子代中选择圆茎圆叶植株即可(也可用遗传图解表示)方法二：将甲、乙两植株杂交；种植杂交后代，并分别让其自交；分别种植自交后代，从中选择同时具有两种优良性状的植株课后跟踪分层训练(时间：30分钟)1.育种专家用高秆抗锈病水稻与矮秆不抗锈病水稻杂交，培育出了矮秆抗锈病水稻，这种水稻出现的原因是()A.基因突变B.基因重组C.染色体变异 D.环境条件的改变解析使位于不同亲本的优良性状通过交配集中到同一个体上的方法即为杂交，是把原有基因重新组合的过程。答案B2.用纯种的高秆(D)抗锈病(T)小麦与矮秆(d)易染锈病(t)小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如下：高秆抗锈病小麦矮秆易染锈病小麦F1雄配
17、子幼苗选出符合要求的品种。下列有关此种育种方法的叙述中，正确的是()A.过程是杂交B.过程必须使用生长素处理C.过程是自交D.过程必须经过受精作用解析该育种方法是单倍体育种，过程是杂交过程；过程是减数分裂过程，产生配子；过程是花药离体培养的过程，可获得单倍体植株；过程是染色体加倍的过程，通常用秋水仙素处理幼苗。答案A3.对下列有关育种方法原理的解释，正确的是()A.培育无子西瓜利用了单倍体育种的原理B.杂交育种利用了染色体数目变异的原理C.培育青霉素高产菌株过程中利用了基因突变的原理D.四倍体番茄的培育利用了基因重组的原理解析三倍体无子西瓜的育种原理为染色体数目变异，杂交育种的原理为基因重组，
18、青霉素高产菌株的培育利用了基因突变的原理，四倍体番茄的培育过程利用了染色体变异的原理。答案C4.我国航天科研工作者成功培育出了“太空花”。下列相关叙述不正确的是()A.培育“太空花”的原理是基因突变B.从飞船上带回的实验植物并非都长成如愿的美丽“太空花”C.“太空花”是地球上原本不存在的物种D.“太空花”的出现丰富了自然界的基因种类解析“太空花”的出现是由于控制该性状的基因发生了突变，产生了新的基因，从而丰富了自然界中基因的种类，但并未产生新物种，只是个别性状的改变，由于基因突变具有低频性、不定向性，所以实验植物并非都长成如愿的“太空花”。答案C5.在红粒高秆的麦田里，偶然发现一株白粒矮秆优质
19、小麦，欲在两三年内能获得大量的白粒矮秆麦种，通常用的育种方法是()A.自交(杂交)育种 B.诱变育种C.人工嫁接 D.单倍体育种解析由于不确定突变出来的白粒矮秆个体是显性突变还是隐性突变，也就不能确定此个体是纯合子还是杂合子，只能进行自交，使之纯化。因此，欲在两三年内能获得大量的白粒矮秆麦种，通常用的育种方法是自交或杂交育种。答案A6.下列不属于诱变育种特点的是()A.具有不定向性 B.频率较高C.多数有害 D.多数有利解析诱变育种的原理是基因突变，基因突变具有不定向性、低频性、多害少利性等特点；诱变育种常利用物理或化学方法来诱导突变从而使突变频率大大提高，而突变多数是有害的。答案D7.下列各
20、项措施中，能够产生新基因的是()A.高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦杂交B.用秋水仙素处理二倍体西瓜得到四倍体C.用花药离体培养小麦植株D.用X射线处理获得青霉素高产菌株解析基因突变能产生新的基因，用X射线处理后获得青霉素高产菌株的原理是基因突变，而选项A的原理为基因重组，选项B、C的原理为染色体变异。答案D8.诱变育种一般不使用以下哪项作为诱变因素()A.X射线 B.硫酸二乙酯C.亚硝酸 D.抗生素解析诱变因素中物理因素有射线、激光等，化学因素中一般用亚硝酸和硫酸二乙酯诱发突变，一般不用抗生素作为诱变剂。答案D9.育种专家采用诱变育种的方法改良某些农作物的原有性状，其原因是诱变育种()A.提高了
21、后代的出苗率B.提高了后代的遗传稳定性C.产生的突变大多是有利的D.能提高突变率以供育种选择解析诱变育种是在人为条件下，使控制生物性状的基因发生改变，然后从突变类型中选择人们所需要的优良品种。而基因突变具有低频性和不定向性，因此，只能通过人工方法来提高突变频率，获取有利性状。出苗率的大小是由种子内胚的活性决定的，后代的遗传稳定性是由DNA的稳定性决定的。答案D10.下列关于几种育种方式的叙述不正确的是()A.杂交育种可以获得稳定遗传的个体B.诱变育种可大幅提高有利变异的比例C.单倍体育种可迅速获得纯合品系D.多倍体育种能得到营养物质含量高的品种解析诱变育种可以提高突变率，但突变是不定向的，且有
22、多害少利性，所以不能提高有利变异的比例。答案B11.下列关于育种原理或方法的叙述正确的是()A.我国著名育种专家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻品种，这是利用了分离定律B.英国科学家利用细胞核移植技术克隆出小绵羊，这里只利用了染色体变异原理C.二倍体植株的花药离体培养，并经秋水仙素处理，使之成为纯合子，这体现了基因重组原理D.乘宇宙飞船上过太空的辣椒种子结出的果实较平常的大一倍以上，这是诱变育种解析袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻品种的原理是基因重组。克隆技术培育新品种的原理是细胞核的全能性。二倍体植株的花药离体培养，并经秋水仙素处理，使之成为纯合子，这是单倍体育种方法，体现的染色体变异原理。
23、答案D12.下列关于杂交育种与诱变育种的叙述，正确的是()A.诱变育种是通过改变原有基因结构而导致新品种出现的方法B.基因重组是杂交育种的原理，基因重组发生在受精作用过程中C.诱变育种一定能较快选育出新的优良品种D.通过杂交育种方式培育新品种，纯合子从F1就可以进行选择解析诱变育种的原理是基因突变，通过物理、化学等方法使基因结构发生改变，从而使基因控制的相应性状发生改变，A项正确；基因重组一般发生在减数第一次分裂的四分体时期和后期，B项错误；由于基因突变的不定向性，通过诱变育种的方法培育新品种，需要处理大量材料，才能从中选育出优良品种，C项错误；杂交育种选育品种时，F1一般是杂合子，自交后代的
24、性状会发生分离，D项错误。答案A13.如图表示某种农作物品种和培育出的几种方法，下列有关说法错误的是()A.经过培育形成常用的方法是花药离体培养B.过程常用一定浓度的秋水仙素处理的幼苗C.由品种直接形成的过程必须经过基因突变D.由品种和培育出能稳定遗传的品种的最快途径是解析品种的基因型为AABB，品种的基因型为aabb，要培育出基因型为AAbb的品种，最快的途径应为单倍体育种，所以应为途径，而途径获得的子代中既有纯合子又有杂合子，还需要不断地连续自交进行筛选才能获得需要的品种。答案D14.小麦高茎(D)对矮茎(d)为显性，抗锈病(T)对不抗锈病(t)为显性(两对基因独立遗传)，现有高茎抗锈病纯
25、合子和矮茎不抗锈病纯合子两个亲本，要想获得矮茎抗锈病的纯合新品种，育种专家提出了两种育种方案，如图所示。请回答下列问题：(1)图中(一)、(二)所示过程在遗传学上分别叫_和_。(2)图中表示的两种常见的育种方法是_育种和_育种，其中哪种育种方法较理想？_，其优越性是_。(3)图中(四)处理的方法是_，目的是_。(4)图中(二)产生的矮茎抗锈病的个体比例是_，ddT_中能够稳定遗传的个体占_。解析途径甲是用两个纯合的亲本进行杂交，获得杂种一代，通过对杂种后代的不断选优自交，获得所需要的且能够稳定遗传的个体，属于杂交育种；而方案乙只利用了其中的一个亲本，经过处理(四)获得新个体(ddTt)，由于基
26、因T是原亲本中所没有的，因此只能来自基因突变，所采用的育种方法为诱变育种。由于诱变育种利用的原理是基因突变，而基因突变具有不定向性，多数是不利的变异，出现所需特定性状的可能性小，进而影响育种效率。而题目提供的另一亲本中含有所需要的基因T，所以采用杂交育种的方法目的性更强，成功的可能性更大，所以是一种较理想的选择。F2中矮茎抗锈病个体的基因型有ddTt和ddTT，能稳定遗传的个体占1/3。答案(1)杂交自交(2)杂交诱变杂交育种目的性强，能将多个品种的优良性状集中在一起(3)用物理方法或化学方法诱发基因突变提高变异频率，获得所需要的变异个体(4)3/161/315.甲磺酸乙酯(EMS)能使鸟嘌呤
27、(G)的N位置上带有乙基而成为7乙基鸟嘌呤，这种鸟嘌呤不与胞嘧啶(C)配对而与胸腺嘧啶(T)配对，从而使DNA序列中GC对转换成AT对。育种专家为获得更多的变异水稻亲本类型，常先将水稻种子用EMS溶液浸泡，再在大田种植，通常可获得株高、穗形、叶色等性状变异的多种植株。请回答下列问题：(1)经过处理后发现一株某种性状变异的水稻，其自交后代中出现两种表现型，说明这种变异为_突变。(2)用EMS溶液浸泡种子是为了提高_，某一性状出现多种变异类型，说明变异具有_。(3)EMS诱导水稻细胞的DNA发生变化，而染色体的_不变。(4)诱变选育出的变异水稻植株还可通过DNA测序的方法进行检测，通常该植株根、茎
28、和叶都可作为检测材料，这是因为_。解析(1)隐性突变自交后代只有一种性状，所以这种变异为显性突变。(2)用EMS溶液浸泡种子，容易诱发基因突变，提高了突变频率；由于某一性状出现多种变异类型，说明变异是不定向的。(3)EMS诱导水稻细胞的DNA发生基因突变，不会引起染色体结构和数目的改变。(4)诱变选育出的水稻是由受精卵发育而成的，其体细胞具有相同的基因型。答案(1)显性(2)基因突变频率不定向性(3)结构和数目(4)该水稻植株体细胞基因型相同16.下图为某农科所培育高品质小麦的过程，其中代表具体操作过程。(1)具有操作的育种方法是_，依据的原理是_。(2)具有操作的育种方法是_，依据的原理是_
29、。(3)操作是_，其目的是_。操作常用的方法有_，原理是_。(4)操作表示杂交，其目的是将两个纯合亲本的_通过杂交集中在一起，再经过选择和培育获得新品种。解析由图可知，表示杂交，表示减数分裂，表示连续自交，表示花药离体培养，表示用秋水仙素或低温处理幼苗。操作的育种方法是单倍体育种，依据的原理是染色体数目变异。操作的育种方法是杂交育种，依据的原理是基因重组。连续自交可以提高纯合子的比例。的原理是利用低温或秋水仙素在细胞分裂前期抑制纺锤体的形成，导致染色体数目加倍。杂交的目的是将纯合子亲本的优良性状(或基因)通过杂交集中在一起。答案(1)单倍体育种染色体数目变异(2)杂交育种基因重组(3)连续自交提高纯合子的比例(选出符合要求的个体)低温诱导或秋水仙素处理低温或秋水仙素抑制纺锤体形成，导致染色体不能移向细胞两极，从而使细胞内的染色体数目加倍(4)优良性状(基因)