高中生物 第四章 第二節(jié) 生物變異在生產(chǎn)上的應(yīng)用 第一課時(shí)學(xué)案 浙科版必修2

第1課時(shí)雜交育種、轉(zhuǎn)基因技術(shù)和誘變育種學(xué)習(xí)目標(biāo)重點(diǎn)難點(diǎn)1.能記住并會(huì)分析雜交育種的原理和優(yōu)點(diǎn)。2.能舉例說(shuō)出轉(zhuǎn)基因技術(shù)。3.能說(shuō)出誘變育種的特點(diǎn)、機(jī)理和意義。重點(diǎn)：雜交育種的程序。難點(diǎn)：雜交育種的過(guò)程和純種的選育。一、雜交育種1概念有目的地將兩個(gè)或多個(gè)品種的優(yōu)良性狀組合在一起，培育出更優(yōu)良的新品種的方法。2原理利用基因重組原理。3育種程序通過(guò)雜交、選擇、純合化等手段培育出新品種。4優(yōu)點(diǎn)操作簡(jiǎn)便，能使不同個(gè)體上的優(yōu)良性狀集中到一個(gè)個(gè)體上。5缺點(diǎn)：育種年限長(zhǎng)，需連續(xù)自交，不斷選擇淘汰，才能選育出需要的類(lèi)型。預(yù)習(xí)交流雜交水稻之父袁隆平，培育雜交水稻的基本方法是將不同品種的水稻進(jìn)行雜交，從中選育出優(yōu)良的水稻品種，其利用的遺傳學(xué)原理是什么？答案：基因重組。二、轉(zhuǎn)基因技術(shù)1概念利用分子生物學(xué)和基因工程的手段，將某種生物的基因轉(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原理利用基因重組原理。3過(guò)程（1）獲得人類(lèi)需要的目的基因。（2）將其導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)，使其整合到受體的染色體上。（3）讓其在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，且性狀還能穩(wěn)定地遺傳給后代，人工選擇出具有所需新性狀的個(gè)體。4特點(diǎn)（1）增加生物變異的范圍，實(shí)現(xiàn)種間遺傳物質(zhì)交換。（2）針對(duì)性更強(qiáng)、效率更高、經(jīng)濟(jì)效益更明顯。（3）技術(shù)要求高。5潛在危險(xiǎn)有可能破壞生態(tài)環(huán)境，有可能威脅人類(lèi)健康。預(yù)習(xí)交流從理論上講，可不可以通過(guò)生物育種培育出能分泌人類(lèi)乳汁的奶牛？答案：能。用轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)。三、誘變育種1概念利用物理、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誘變方法（1）輻射誘變：各種射線(xiàn)如X射線(xiàn)、紫外線(xiàn)、射線(xiàn)等的照射能使生物的染色體發(fā)生斷裂而產(chǎn)生斷片，同時(shí)也增加DNA分子上的堿基發(fā)生變化的幾率導(dǎo)致基因突變。（2）化學(xué)誘變：如亞硝酸、堿基類(lèi)似物等化學(xué)藥劑能引起DNA分子中堿基的缺失、替換等變化，導(dǎo)致基因突變和染色體變異。4優(yōu)點(diǎn)（1）可提高突變頻率，為育種創(chuàng)造出豐富的原材料。（2）能在較短時(shí)間內(nèi)有效地改良生物品種的某些性狀。（3）改良作物品質(zhì)。5不足由于基因突變的不定向性，該方法具有一定的盲目性，需處理大量的實(shí)驗(yàn)材料。6應(yīng)用用于農(nóng)作物、微生物和動(dòng)物育種，如青霉素高產(chǎn)菌株的選育。預(yù)習(xí)交流利用誘變育種一定能選育出我們想要的品種嗎？為什么？答案：誘變育種不一定能選育出我們想要的品種。因?yàn)榛蛲蛔兙哂胁欢ㄏ蛐?。一、雜交育種1雜交育種能不能產(chǎn)生新的性狀？答案：不能，只能將不同品種上的優(yōu)良性狀集中到一個(gè)品種上。2雜交育種的過(guò)程怎么樣？答案：雜交育種的基本過(guò)程是：第一步：選取雙親。第二步：雜交，得到F1。第三步：F1自交，得到F2。第四步：從F2中選擇優(yōu)良品種，連續(xù)自交選擇。3為什么雜交育種的育種時(shí)間長(zhǎng)？答案：雜交后代會(huì)出現(xiàn)性狀分離，需要多次的選擇和自交直到不出現(xiàn)性狀分離為止。從雜交到選育出新品種需要3年，品種的純化還需2到3年，共需5年才能選育出一個(gè)新品種。某植物品種是純合子，生產(chǎn)上用種子繁殖，從播種到收獲種子歷時(shí)一年?，F(xiàn)要利用該植物矮稈（aa）不抗?。╞b）和高稈（AA）抗?。˙B）品種，選育矮稈（aa）抗?。˙B）的新品種，兩對(duì)基因獨(dú)立遺傳。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)該植物品種間雜交育種程序。要求用遺傳圖解表示并加以簡(jiǎn)要說(shuō)明。答案：雜交育種程序如下：PAABB×aabbF1 AaBb（自交）F2aabbaaB_A_bbA_B_（選矮稈抗病植株自交）F3aaB_aabb（選矮稈抗病植株自交）F4aaB_aabb（連續(xù)選矮稈抗病植株自交）F5 aaBB以Tt連續(xù)自交為例分析連續(xù)自交選擇可以提高品種純度。雜合子（Tt）占：，顯性、隱性純合子各占（1），由此可知自交代數(shù)越多，雜合子占的比例越小，而純合子占的比例越大。二、轉(zhuǎn)基因技術(shù)1轉(zhuǎn)基因技術(shù)為什么能實(shí)現(xiàn)種間遺傳物質(zhì)重組，擴(kuò)大育種范圍？答案：因?yàn)檗D(zhuǎn)基因技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)不同種之間的基因的定向轉(zhuǎn)移和拼接，實(shí)現(xiàn)雜交育種不可能進(jìn)行的種間基因交流，從而擴(kuò)大了育種范圍。2試用轉(zhuǎn)基因技術(shù)說(shuō)明抗凍西紅柿的培育過(guò)程。答案：（1）從北極海魚(yú)中獲得抗凍基因。（2）將抗凍基因?qū)胛骷t柿細(xì)胞內(nèi)，使其整合到西紅柿細(xì)胞的染色體上。（3）讓抗凍基因在西紅柿細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，選擇出能抗凍的西紅柿。能夠使植物體表達(dá)動(dòng)物蛋白的育種方法是（）。A單倍體育種B雜交育種C基因工程育種 D多倍體育種答案：C解析：基因工程育種是指將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞并使其表達(dá)的技術(shù)手段，能克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙，從而使動(dòng)物基因在植物細(xì)胞中表達(dá)（或植物基因在動(dòng)物細(xì)胞中表達(dá)）。1用轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育新品種的步驟提取目的基因重組載體導(dǎo)入受體細(xì)胞基因表達(dá)篩選出符合要求的新品種。2雜交育種與轉(zhuǎn)基因技術(shù)的比較雜交育種與轉(zhuǎn)基因技術(shù)的原理都是基因重組。但雜交育種是同種生物間的基因交流，而轉(zhuǎn)基因技術(shù)一般是不同種生物間的基因交流。雜交育種進(jìn)程慢，而轉(zhuǎn)基因技術(shù)進(jìn)程快。雜交育種是細(xì)胞水平的基因交流，而轉(zhuǎn)基因技術(shù)是分子水平的基因交流。三、誘變育種1為什么誘變育種能大幅度改良某一品種？答案：因?yàn)檎T變育種的原理是基因突變，能產(chǎn)生新的基因，使之出現(xiàn)前所未有的性狀，從而能大幅度改良某一品種。2人工誘變的方法有哪些？答案：（1）輻射誘變：如用X射線(xiàn)、紫外線(xiàn)、射線(xiàn)等照射。（2）化學(xué)誘變：如用亞硝酸、堿基類(lèi)似物等處理。3人工誘變?yōu)楹文芴岣呋蛲蛔兊念l率？答案：因?yàn)楦鞣N射線(xiàn)能使生物的染色體發(fā)生斷裂而產(chǎn)生斷片，同時(shí)也能導(dǎo)致基因突變；化學(xué)藥劑能導(dǎo)致基因突變和染色體變異。4如果用誘變育種培育新品種的植物，應(yīng)選擇什么材料？為什么？答案：應(yīng)選擇萌發(fā)的種子或幼苗。因?yàn)槊劝l(fā)的種子或幼苗正在進(jìn)行有絲分裂，DNA復(fù)制時(shí)更容易發(fā)生基因突變。太空育種是指利用太空綜合因素如強(qiáng)輻射、微重力等，誘導(dǎo)由宇宙飛船攜帶的種子發(fā)生變異，然后進(jìn)行培育的一種育種方法。下列說(shuō)法正確的是（）。A太空育種產(chǎn)生的突變總是有益的B太空育種產(chǎn)生的性狀是定向的C太空育種培育的植物是地球上原本不存在的D太空育種與其他誘變方法在本質(zhì)上是一樣的答案：D解析：太空育種與誘變育種本質(zhì)上都是基因突變，符合基因突變的特點(diǎn)。雜交育種和誘變育種的比較項(xiàng)目雜交育種誘變育種原理基因重組基因突變方法雜交自交篩選自交輻射誘變、化學(xué)藥劑誘變范圍只應(yīng)用于進(jìn)行有性生殖的生物不僅能應(yīng)用于有性生殖的生物，也可應(yīng)用于無(wú)性生殖的生物優(yōu)點(diǎn)使位于不同個(gè)體的優(yōu)良性狀集中于同一個(gè)體上可以提高變異的頻率，大幅度改良某些性狀，加速育種進(jìn)程局限性育種年限較長(zhǎng)有利變異個(gè)體不多，需大量處理供試材料1育種專(zhuān)家在稻田中發(fā)現(xiàn)一株十分罕見(jiàn)的“一稈雙穗”植株，經(jīng)鑒定該變異性狀是由基因突變引起的。下列敘述正確的是（）。A這種現(xiàn)象是由顯性基因突變成隱性基因引起的B該變異株自交可產(chǎn)生這種變異性狀的純合個(gè)體C觀察細(xì)胞有絲分裂中期染色體形態(tài)可判斷基因突變發(fā)生的位置D將該株水稻的花粉離體培養(yǎng)后即可獲得穩(wěn)定遺傳的高產(chǎn)品系答案：B解析：本題以突變實(shí)例為載體考查基因突變的特點(diǎn)、鑒別應(yīng)用等。因不知該突變體的基因型，故不能判斷其變異為隱性突變還是顯性突變引起，A項(xiàng)錯(cuò)誤。若一稈雙穗為隱性突變，則該植株為隱性純合子，則自交后代全為一稈雙穗；若為顯性突變，則該個(gè)體為雜合子，其自交后代一稈雙穗純合子比例為1/4，B項(xiàng)正確。基因突變?yōu)榉肿铀阶儺?，在顯微鏡下觀察不到，C項(xiàng)錯(cuò)誤，花粉離體培養(yǎng)后形成的植株中無(wú)同源染色體，不可育，D項(xiàng)錯(cuò)誤。2下圖為人WNK4基因部分堿基序列及其編碼蛋白質(zhì)的部分基酸序列示意圖。已知WNK4基因發(fā)生一種突變，導(dǎo)致1 169位賴(lài)氨酸變?yōu)楣劝彼帷Ｔ摶虬l(fā)生的突變是（）。A處插入堿基對(duì)GCB處堿基對(duì)AT替換為GCC處缺失堿基對(duì)ATD處堿基對(duì)GC替換為AT答案：B解析：賴(lài)氨酸變?yōu)楣劝彼幔?lài)氨酸的密碼子為AAA、AAG，谷氨酸的密碼子為GAA、GAG，可見(jiàn)是密碼子第一個(gè)堿基A變?yōu)镚，基因中是處的AT變?yōu)镚C。3下列實(shí)例中依據(jù)基因重組原理的是（）。A我國(guó)著名育種專(zhuān)家袁隆平利用雜交技術(shù)培育出超級(jí)水稻品種B英國(guó)科學(xué)家利用細(xì)胞核移植技術(shù)克隆出小綿羊C二倍體植株的花藥離體培養(yǎng)，并用秋水仙素處理，使之成為純合子D乘宇宙飛船上過(guò)太空的辣椒種子結(jié)出的果實(shí)較平常的大一倍以上答案：A解析：通過(guò)有性生殖，控制不同性狀的基因可以重新組合，雜交可以導(dǎo)致基因重組。其他各項(xiàng)無(wú)有性生殖過(guò)程，均不依據(jù)基因重組。4誘變育種與雜交育種的不同之處是（）。能大幅度改良某些性狀能形成新基因能形成新基因型一般對(duì)個(gè)體生存有利A B C D答案：A解析：本題考查誘變育種的優(yōu)點(diǎn)。誘變育種依據(jù)的原理是基因突變，基因突變能產(chǎn)生新的基因，能大幅度改良某些性狀。5科學(xué)家應(yīng)用生物技術(shù)培育出了一種抗蟲(chóng)棉，它能產(chǎn)生毒素，殺死害蟲(chóng)，目前正在大面積推廣種植。科學(xué)家還研究了害蟲(chóng)的遺傳基礎(chǔ)，發(fā)現(xiàn)不抗毒素對(duì)抗毒素為顯性（此處分別用B和b表示）。請(qǐng)據(jù)此回答下列問(wèn)題。（1）種植抗蟲(chóng)棉，有利于生態(tài)環(huán)境保護(hù)，這是因?yàn)開(kāi)。（2）棉田不抗毒素害蟲(chóng)的基因型為_(kāi)；抗毒素害蟲(chóng)的基因型為_(kāi)。（3）不抗毒素害蟲(chóng)與抗毒素害蟲(chóng)雜交，則子代的基因型為_(kāi)。答案：（1）可以減少農(nóng)藥用量（2）BB、Bbbb（3）Bb或bb解析：（1）應(yīng)用轉(zhuǎn)基因等生物技術(shù)培育的抗蟲(chóng)棉，能抵御害蟲(chóng)的侵襲，可以減少農(nóng)藥用量，從而有利于環(huán)境保護(hù)。（2）不抗毒素為顯性，則不抗毒素害蟲(chóng)的基因型為BB或Bb，抗毒素害蟲(chóng)基因型為bb。（3）不抗毒素害蟲(chóng)的基因型為BB或Bb，抗毒素害蟲(chóng)的基因型為bb，雜交后代基因型為Bb或bb。6