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A B. 左图是果蝇体细胞染色体 图解,根据回答: 1 、此果蝇是 ______ 性果蝇 ,性染色体为 ___ ,其性别决定方式属于 _____ 型。. 2 、细胞中有 _____ 对同源染色体。有 ____ 个 染色体组。是 _______ 倍体。 3 、细胞中有 _____ 对常染色体。 4 、细胞中有 _____ 对性染色体。能产生 ____ 种配子。. 比较项目. 生物种类. 二倍体. 14. 1. 六倍体. 21. 6. 56. 8. 4. 回忆你所知道育种方式. 三倍体无籽西瓜. 矮杆抗病的水稻.
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A B 左图是果蝇体细胞染色体 图解,根据回答: 1、此果蝇是______性果蝇 ,性染色体为___,其性别决定方式属于_____型。 2、细胞中有_____对同源染色体。有____个 染色体组。是_______倍体。 3、细胞中有_____对常染色体。 4、细胞中有_____对性染色体。能产生____ 种配子。
比较项目 生物种类 二倍体 14 1 六倍体 21 6 56 8 4
回忆你所知道育种方式 三倍体无籽西瓜 矮杆抗病的水稻 神奇的“太空椒” 抗虫棉 白菜 –甘蓝 杂交育种 诱变育种 多倍体育种 单倍体育种 基因工程育种 细胞工程育种
生物育种 生物育种是指人们按照自己的意愿,依据相关的育种原理,有目的、有计划地改变生物的遗传物质以获得人们所需要的生物新品种。
如果你是一位育种专家,遇到这样的情况: 品种A籽粒多,但不抗黑粉病; 品种B籽粒少,但抗黑粉病。 问题: 你用什么方法把两个品种的优良性状结合在一起,又能摒弃不良性状? 玉米黑粉病
杂交 自交 (选优 自交)若干次 (一)杂交育种 1·概念 杂交育种是将两个或多个品种的优良性状通过杂交集中在一起,再经过选择和培育,获得新品种的方法。 2·过程: 纯种 选择亲本进行杂交, F1自交,选择所需类型, 连续自交,逐代选择,直到不再发生性状分离
以下是杂交的育种参考方案: 自交 选优 矮抗 ddTt 矮抗 ddTT 自交 矮抗 ddTT 选优 思考:要培育出一个能稳定遗传的植物品种至少要几年? 杂交 P 高抗 矮不抗 ddtt DDTT F1 高抗 DdTt 高抗 高不抗 矮抗 矮不抗 F2 ddTT ddTt 矮抗 矮不抗 F3 ddTT ddTt
袁隆平——“杂交水稻”之父 2003年10月9日,30多年前颠覆了国际经典水稻理论的袁隆平再次让世界注意到了他。湖南省湘潭县泉塘子乡的超级杂交稻百亩示范片平均亩产达到807.46公斤,这个数字接近现在全国水稻平均亩产量的两倍,比普通杂交水稻的亩产量高出200公斤。水稻亩产从600公斤提高到800公斤是一个世界性的难题,而袁隆平从1997年提出“超级杂交稻计划”后,几乎每三年就能让杂交稻单产潜力成功提高100公斤。
1·(2000年广东)基因型位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( ) A·2/16 B·4/16 C·6/16 D·8/16 B 2、已知小麦的高秆(D)对矮秆(d)为显性,抗锈病(R)对易染锈病(r)为显性,两对性状独立遗传。现有高秆抗锈病、矮秆易染病两纯系品种。要求使用杂交育种的方法培育出具有优良性状的新品种 。
PDDRR×ddrr ↓ F1 DdRr ↓自交 F2 D_R_ D_rr ddR_ ddrr 高抗 高不抗 矮抗 矮不抗 ↓ 从中选出连续自交,直至不出现性状分离。
短毛折耳猫 长毛折耳猫 长毛立耳猫 动物的杂交育种方法 假设现有长毛立耳猫(BBEE)和短毛折耳猫(bbee),你能否培育出能稳定遗传的长毛折耳猫(BBee)?写出育种方案(图解)
长毛立耳 短毛折耳 BBEE bbee 长毛立耳 BbEe 长毛立耳 BbEe F1间交配 选优 测交 P 杂交 F1 F2 长立 长折 短立 短折 思考:要培育出一个能稳定遗传的动物品种至少要几年? Bbee BBee 长折 短折 短折 长折 bbee BBee bbee Bbee 短折 长折 长折 F3
杂种优势 基因型不同的两个亲本个体杂交产生的杂种第一代,在生长、繁殖、抗逆性、产量等性状上优于两个亲本的现象。如骡子 杂交育种优点: 使位于不同个体的优良性状集中于一个个体上 缺点: 1·只能利用已有基因的重组,按需选择,不能创造新的基因 2·杂交后代会出现性状分离,进行纯化时工作量大,过程复杂。
(二)诱变育种 1·概念 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)来处理生物,使生物发生基因突变。 2·方法: 辐射诱变、激光诱变、化学诱变 3·意义: 创造动植物、微生物新品种
农作物 黑龙江省农科院用辐射方法处理大豆,培育成了“黑农五号”等大豆品种,产量提高了16%,含油量比原来提高2·5%。 微生物 青霉菌最初从发霉的甜瓜上发现,这种野生的青霉菌分泌的青霉素很少,青霉素是抗菌素的一种,是第一种能够治疗肺炎、脑膜炎、脓肿等人类疾病的抗生素。但产量只有20单位/mL。后来,人们对青霉菌进行X射线、紫外线照射以及综合处理,培育成了青霉素产量很高的菌株,目前产量已经可以达到50 000单位/mL~60 000单位/mL。
太空育种 太空辣椒平均单个重达500克,果实中维生素C的含量提高了10%~25%;黄瓜1根达1米多长;“航天芝麻1号”不仅个大,而且单株蒴果达98粒以上;水稻蛋白质含量可提高8.7%~12%。
4·诱变育种特点: ①提高变异频率,使后代性状较快稳定 ②大幅度改良某些性状 ③诱发的个体产生有利的不多,必须处理大量实验材料
(三)单倍体育种“花药离体培养法”“秋水仙素处理”(三)单倍体育种“花药离体培养法”“秋水仙素处理” A·具有不同优点的品种杂交 B·取F1的花药用组织培养的方法进行 离体培养,形成单倍体植株。 C·用秋水仙素使单倍体染色体加倍 D·选取符合要求的个体作种(纯合子)
例: 已知小麦的高秆(D)对矮秆(d)为显性,抗锈病(R)对易染锈病(r)为显性,两对性状独立遗传。现有高秆抗锈病、矮秆易染病两纯系品种。要求用单倍体育种的方法培育出具有优良性状的新品种。
PDDRR×ddrr ↓ F1 DdRr 花药(配子) DR Dr dR dr 单倍体 DR Dr dR dr 纯合子 DDRRDDrrddRRddrr 杂交 减数分裂 离体培养 秋水仙素诱导染色体加倍 选取ddRR(矮抗)即为所需类型
(四)多倍体育种 无籽西瓜的培育
①用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗得到四倍体西瓜; ②用二倍体西瓜与四倍体西瓜杂交,得到三倍体的西瓜种子。 ③三倍体西瓜联会紊乱,不能产生正常的配子。①用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗得到四倍体西瓜; ②用二倍体西瓜与四倍体西瓜杂交,得到三倍体的西瓜种子。 ③三倍体西瓜联会紊乱,不能产生正常的配子。 三倍体西瓜的雌蕊授以二倍体西瓜的花粉后子房能发育成西瓜,但其中的胚珠因没有正常的卵细胞而不能发育成种子。
野生芭蕉2n 有籽香蕉4n 野生芭蕉2n 加倍 无籽香蕉3n 香蕉的培育 香蕉的祖先为野生芭蕉,个小而多种子,无法食用。香蕉的培育过程如下:
多倍体植物 甘蔗是三倍体。最早的野生甘蔗就像芦苇又细又短且开花结籽。这种野生甘蔗发生自然加倍形成四倍体甘蔗,四倍体甘蔗与野生甘蔗自然杂交,就形成了现在的甘蔗。 人们种植的西瓜有三种:普通西瓜为二倍体,个小籽多,重量一般在三公斤以下; 大西瓜为四倍体,个大籽小,重量可达五公斤以上; 无籽西瓜为三倍体,个大无籽。 甘薯、马铃薯等以无性繁殖为主的作物及大多数花卉、水果一般都是多倍体。
(五)基因工程育种 基因分离 目的基因
植株再生 筛选 移栽入土
植物激素: 细胞分裂素、生长素 植物组织培养 外植体 离体的植物器官、组织或细胞 脱分化 植物激素: 细胞分裂素、生长素 愈伤组织 再分化 植物组织培养条件: 根、芽 含有全部营养成分的培养基、一定的温度、空气、无菌环境、适合的PH、适时光照等。 植物体
转基因植物、动物、微生物的实例 转基因耐贮藏番茄、转基因抗虫作物 转基因抗除草剂作物、转基因荧光猪等
(六)细胞工程育种 1972年卡尔森等通过两个烟草品种之间原生质体的融合,获得了第一个体细胞杂种。 1978年梅尔彻斯(Melchers)等首次获得了番茄和马铃薯的属间体细胞杂种——“Potamato”。 目前,已得到栽培烟草与野生烟草、栽培大豆与野生大豆、籼稻与野生稻、籼稻与粳稻、小麦与鹅冠草等细胞杂种及其后代,获得了有价值的新品系或育种上有用的新材料。
(1) (3) (2) (1) (4) (5) 植物体细胞杂交过程示意图 原理? 方法? 标志? 技术?
植物A细胞 原生质体A 去壁 原生质体融合 植物B细胞 原生质体B 再生壁 细胞分裂 杂种植株 愈伤组织 酶解法(纤维素酶、果胶酶等) 物理法:离心、振动、电刺激等 化学法:聚乙二醇(PEG) 植物体细胞杂交过程示意图 融合体 杂种细胞 去壁的常用方法: 原生质体融合方法:
植物体细胞杂交 1、定义: 用两个来自不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞,且把杂种细胞培育成新的植物体的方法。 2、优势:(与有性杂交方法比较) 打破了不同种生物间的生殖隔离限制,大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。 3、材料:植物的根、茎、叶及分裂旺盛、分化能力强的愈伤、组织器官和悬浮细胞等等。
染色体变异(成倍减少) 染色体变异(成倍增加) 基因重组 基因突变 花药离体培养→单倍体→秋水仙素处理→纯种 用物理或化学方法处理生物 秋水仙素处理 杂交 使位于不同个体的优良性状集中于一个个体上 提高变异频率,加速育种进程, 明显缩短育种年限,育种时间较短。 各种器官大、营养成分高、抗性强 与杂交育种配合;获得的新品种发育延迟 有利变异少,需大量处理供试材料 技术复杂,需与杂交育种配合 育种时间最长
基因水平: 杂交育种 诱变育种 基因工程育种 基因重组 原 理 基因突变 基因重组 利用转基因技术将目的基因引入生物体内 途径与 方法 杂交-自交-选优-自交 辐射诱变、激光诱变、 化学诱变 打破物种界限,定向改造生物性状 将不同个体的优良性状集中到新品种上 提高变异频率,加速育种过程,可大幅度改良某些性状 优点 可能会引起生态危机 有利变异少,须大量处理材料 缺点 时间长,需及时发现优良性状 产生人胰岛素的大肠杆菌 抗虫棉 矮秆抗锈病的小麦 青霉素高产菌株的培育 太空椒 举例
染色体水平: 单倍体育种 多倍体育种 原 理 染色体变异 染色体变异 一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 途径与 方法 花药离体培养再经人工诱导使染色体加倍 获得纯合体植株,明显缩短育种年限 植物器官大,产量高,营养丰富 优点 缺点 技术较复杂,需与杂交育种结合 发育延迟,结实率降低 三倍体无子西瓜 八倍体小黑麦 单倍体育种培育矮秆抗锈病小麦 举例
细胞水平: 细胞工程育种 原 理 植物: 动物克隆: 途径与方法 去细胞壁→原生质体融合→杂种细胞→组织培养 核移植→胚胎移植 能克服远缘杂交的不亲和性,有目的地培育优良品种 保存濒危物种 保持优良品种 优点 缺点 技术复杂,难度大 克隆羊 鲤鲫核移植 番茄-马铃薯 白菜-甘蓝 举例
3.4倍体草莓比野生的普通草莓的果实大,营养物质含量有所增加。4倍体草莓的培育成功属于( ) A.单倍体育种 B.多倍体育种 C.诱变育种 D.杂交育种 B 4.在一块马铃薯甲虫成灾的地里,喷了一种新的农药后,约98%的甲虫死了,约2%的甲虫生存下来,生存下来的原因是( ) A.有基因突变产生的抗药性个体存在 B.以前曾喷过某种农药,对农药有抵抗力 C.约有2%的甲虫未吃到沾有农药的叶子 D.生存下来的甲虫是身强体壮的年轻个体 A
5.通过诱变育种培育的是( ) A.三倍体无子西瓜 B.青霉素高产菌株 C.二倍体无子番茄 D.八倍体小黑麦 B • 6.大麻是雌雄异株植物,体细胞中有20条染色体。若将其花药离体培养,将获得的幼苗再用秋水仙素处理,所得植株的染色体组成状况应是( ) • 18+XXB. 18+XY • C. 20+XX D.18+XX或XY A 7.根据遗传学原理,能迅速获得新品种的育种方法是( ) A.杂交育种 B.多倍体育种 C.单倍体育种 D.诱变育种 C
1.下图表示某种农作物①和②两个品种分别培育出④⑤⑥三个品种的过程。根据上述过程,回答下列问题:1.下图表示某种农作物①和②两个品种分别培育出④⑤⑥三个品种的过程。根据上述过程,回答下列问题: ④Ab ①AABB Ⅲ Ⅴ Ⅱ Ⅰ ③AaBb ⑤AAbb ②aabb Ⅳ ⑥AAaaBBbb (1)用①和②培育⑤所用的方法Ⅰ和Ⅱ分别称——和——,其培育出⑤所依据的原理是————。 (2)用③培育④出的常用方法Ⅲ是————,其培养中首先要应用细胞工程中的——技术。由④育成⑤品种的方法Ⅴ称为——其优点是——。 (3)由③培育出⑥的常用方法Ⅳ是——,其形成的⑥称————。
2、为获得纯合高蔓抗病番茄植株,采用了下图所示的方法: 图中两对相对性状独立遗传,据图分析不正确的是 (D) A、过程①的自交代数越多,纯合高蔓抗病植株的比例越高 B、过程②可以取任一植株的适宜花药作培养材料 C、过程③包括脱分化和再分化两个过程 D、图中筛选过程不改变抗病基因频率
练习 1、下列技术能有效地打破物种界限,定向地改造生物的遗传性状,培育新的农作物优良品种的是( ) ①诱变育种②基因工程育种③杂交育种④细胞工程育种⑤多倍体育种⑥单倍体育种 A、①②③ B、②④ C、④⑤ D、④⑥ B 2、能够使植物体表达动物蛋白的育种方法是 ( ) A.单倍体育种 B.杂交育种 C.基因工程育种 D.多倍体育种 C 3、在动物育种中,用一定剂量的X射线处理精巢,可得到大量的变异个体,这是因为 ( ) A.合子都是纯合体 B.诱发了雄配子发生高频率的基因突变 C.诱导发生了大量的染色体变异 D.提高了基因的互换率 B 4、两个亲本的基因型分别为AAbb和aaBB,这两对基因按自由组合定律遗传,要培育出基因型为aabb的新品种,最简捷的方法是( ) A.单倍体育种 B.杂交育种 C.人工诱变育种 D.细胞工程育种 B
5、下面为六种不同的育种方法。据图回答: 植物 细胞A 植物 细胞B 种子或幼苗 植物细胞 亲本(X) 种子或幼苗 B 其他生物基因 A 单倍体 植株 F1 G D E F K F2 C 新细胞 杂种细胞 纯合体 H 具有新基因的种子或幼苗 染色体加倍的种子或幼苗 Fn L 选择稳定 品种 愈伤组织 纯合二倍体种子长出的植株 I 愈伤组织 M 胚状体 J 1 4 3 人工种子 分化出幼苗 2 5 6 新品种 (1)图中A至D方向所示的途径表示 育种方式,这种方法属常规育种,一般从F2代开始选种,这是因为。 杂交 从F2开始发生性状分离
5、下面为六种不同的育种方法。据图回答: 植物 细胞A 植物 细胞B 种子或幼苗 植物细胞 亲本(X) 种子或幼苗 B 其他生物基因 A 单倍体 植株 F1 G D E F K F2 C 新细胞 杂种细胞 纯合体 H 具有新基因的种子或幼苗 染色体加倍的种子或幼苗 Fn L 选择稳定 品种 愈伤组织 纯合二倍体种子长出的植株 I 愈伤组织 胚状体 M J 1 4 3 人工种子 分化出幼苗 2 5 6 新品种 (2) B 常用的方法为 。 花药离体培养 基因突变 (3) E方法所用的原理是,所用的方法、、。 激光诱变 化学试剂诱变 辐射诱变
5、下面为六种不同的育种方法。据图回答: 植物 细胞A 植物 细胞B 种子或幼苗 植物细胞 亲本(X) 种子或幼苗 B 其他生物基因 A 单倍体 植株 F1 G D E F K F2 C 新细胞 杂种细胞 纯合体 H 具有新基因的种子或幼苗 染色体加倍的种子或幼苗 Fn L 选择稳定 品种 愈伤组织 纯合二倍体种子长出的植株 I 愈伤组织 胚状体 M J 1 4 3 人工种子 分化出幼苗 2 5 6 新品种 (4)C、F过程最常用的药剂是,其作用的原理 是。 秋水仙素 抑制纺锤体的形成,引起染色体加倍 (5)由G到H过程中涉及的生物技术有 和 。 植物组织培养 基因工程(DNA重组技术)
5、下面为六种不同的育种方法。据图回答: 植物 细胞A 植物 细胞B 种子或幼苗 植物细胞 亲本(X) 种子或幼苗 B 其他生物基因 A 单倍体 植株 F1 G D E F K F2 C 新细胞 杂种细胞 纯合体 H 具有新基因的种子或幼苗 染色体加倍的种子或幼苗 Fn L 选择稳定 品种 愈伤组织 纯合二倍体种子长出的植株 I 愈伤组织 胚状体 M J 1 4 3 人工种子 分化出幼苗 2 5 6 新品种 (6)K→L→M这种育种方法的优越性表现在 。 克服远缘杂交不亲和的障碍,大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围
6、为了提高玉米的产量,在农业生产上使用的玉米都是杂交种,杂交玉米的性状不能稳定遗传,因此农民每年都需要购买玉米杂交种。现有长果穗(A)白粒(b)和短果穗(a)黄粒(B)的两个玉米杂合子品种,为了达到长期培育长果穗黄粒(AaBb)杂交种玉米的目的,请你以遗传图解加简要说明的形式,设计出你的育种方案。6、为了提高玉米的产量,在农业生产上使用的玉米都是杂交种,杂交玉米的性状不能稳定遗传,因此农民每年都需要购买玉米杂交种。现有长果穗(A)白粒(b)和短果穗(a)黄粒(B)的两个玉米杂合子品种,为了达到长期培育长果穗黄粒(AaBb)杂交种玉米的目的,请你以遗传图解加简要说明的形式,设计出你的育种方案。