高考生物一轮复习232生物变异在生产上的应用课件教科版.ppt
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- 高考 生物 一轮 复习 232 变异 生产 应用 课件 教科版
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1、第第2讲生物变异在生产上的应用讲生物变异在生产上的应用生物变异在生产上的应用生物变异在生产上的应用()。知识点一杂交育种知识点一杂交育种1原理:原理:。2手段:手段:杂交、选择、杂交、选择、等。等。纯合化纯合化基因重组基因重组连续自交连续自交 突变频率突变频率 较短时间较短时间 抗逆性抗逆性 人工人工4实例:实例:高高产青霉菌株的培养,多出丝的家蚕培养。产青霉菌株的培养,多出丝的家蚕培养。单倍体单倍体 可育纯合子可育纯合子 染色体数目变异染色体数目变异 缩短育种年限缩短育种年限 显隐性显隐性(4)花药离体培养育种程序花药离体培养育种程序 获得杂种获得杂种F1 F1花药离体培养形成花药离体培养形
2、成 ,并诱导其分化成幼苗,并诱导其分化成幼苗 用用 处理幼苗,获得处理幼苗,获得 植株植株常规方法常规方法愈伤组织愈伤组织秋水仙素秋水仙素可育的纯合可育的纯合 2多倍体育种多倍体育种(1)方法:用方法:用 处理处理 的种子、幼苗等,使染的种子、幼苗等,使染色体色体 。(2)诱导剂作用机理:抑制细胞分裂时诱导剂作用机理:抑制细胞分裂时 的形成,的形成,因此染色体虽已复制,但不能分离,最终导致因此染色体虽已复制,但不能分离,最终导致 。秋水仙素秋水仙素萌发萌发加倍加倍纺锤体纺锤体染色体数染色体数目加倍目加倍(3)实例:三倍体无籽西瓜的培育实例:三倍体无籽西瓜的培育思考:思考:单单倍体和多倍体在生产
3、上都具有较好的经济价值,对倍体和多倍体在生产上都具有较好的经济价值,对吗?吗?提示:提示:不对,不对,(1)多倍体细胞通常比二倍体大,细胞内有机物多倍体细胞通常比二倍体大,细胞内有机物含量高、抗逆性强,在生产上具有很好的经济价值。含量高、抗逆性强,在生产上具有很好的经济价值。(2)单倍体的植株小而弱,而且高度不育,故单倍体本身在生单倍体的植株小而弱,而且高度不育,故单倍体本身在生产上没有任何经济价值。产上没有任何经济价值。育种中的育种中的4个个“关键关键”点点(1)选选亲本要求:亲本的表现型不能出现要培育品种的表现型。亲本要求:亲本的表现型不能出现要培育品种的表现型。例:培育绿色圆粒豌豆,亲本
4、例:培育绿色圆粒豌豆,亲本(纯合子纯合子)只能选黄圆只能选黄圆绿皱;绿皱;若要培育黄圆品种,则亲本若要培育黄圆品种,则亲本(纯合子纯合子)只能选黄皱只能选黄皱绿圆。绿圆。(2)F2中筛选要求:只能筛选表现型,不能选肉眼看不到的基中筛选要求:只能筛选表现型,不能选肉眼看不到的基因型。因型。(4)原核生物不能进行减数分裂,所以不能运用杂交的方法进行原核生物不能进行减数分裂,所以不能运用杂交的方法进行育种,如细菌的育种一般采用诱变育种。育种,如细菌的育种一般采用诱变育种。育种技术中的育种技术中的“四最四最”、“一明显一明显”最简便的育种技术最简便的育种技术杂交育种杂交育种(但耗时较长但耗时较长)最具
5、预见性的育种技术最具预见性的育种技术基因工程或细胞工程育种基因工程或细胞工程育种(但但技术含量高技术含量高)最盲目的育种最盲目的育种诱变育种诱变育种(但可获得新基因,性状可较但可获得新基因,性状可较快稳定快稳定)最能提高产量的育种最能提高产量的育种多倍体育种多倍体育种(尤其是营养器官增尤其是营养器官增大大)可明显缩短育种年限的育种可明显缩短育种年限的育种单倍体育种单倍体育种判断正误判断正误(1)杂杂交育种第一步杂交的目的是将两个亲本的优良性状集中交育种第一步杂交的目的是将两个亲本的优良性状集中到一个亲本上到一个亲本上()(2)太空育种能按人的意愿定向产生优良性状太空育种能按人的意愿定向产生优良
6、性状()(3)多倍体育种技术明显缩短育种年限,获得后代一定都是杂多倍体育种技术明显缩短育种年限,获得后代一定都是杂合子合子()(4)多倍体育种可培育出新物种多倍体育种可培育出新物种()(5)杂交育种必须通过连续自交的方法方可获得新品种杂交育种必须通过连续自交的方法方可获得新品种()几种常用育种方案及其比较几种常用育种方案及其比较(2012广东理综、北京理广东理综、北京理综综)高考地位:高考地位:5年年6考考【典例典例1】(2012浙江理综,浙江理综,32)玉米的抗病和不抗病玉米的抗病和不抗病(基因为基因为A、a)、高秆和矮秆高秆和矮秆(基因为基因为B、b)是两对独立遗传的相对性状。是两对独立遗
7、传的相对性状。现有不抗病矮秆玉米种子现有不抗病矮秆玉米种子(甲甲),研究人员欲培育抗病高,研究人员欲培育抗病高秆玉米,进行以下实验:秆玉米,进行以下实验:取适量的甲,用合适剂量的取适量的甲,用合适剂量的射线照射后种植,在后代中射线照射后种植,在后代中观察到白化苗观察到白化苗4株、抗病矮秆株、抗病矮秆1株株(乙乙)和不抗病高秆和不抗病高秆1株株(丙丙)。将乙与丙杂交,。将乙与丙杂交,F1中出现抗病高秆、抗病矮秆、中出现抗病高秆、抗病矮秆、不抗病高秆和不抗病矮秆。选取不抗病高秆和不抗病矮秆。选取F1中抗病高秆植株上的中抗病高秆植株上的花药进行离体培养获得幼苗,经秋水仙素处理后选出纯花药进行离体培养
8、获得幼苗,经秋水仙素处理后选出纯合二倍体的抗病高秆植株合二倍体的抗病高秆植株(丁丁)。另一实验表明,以甲和丁为亲本进行杂交,子一代均为抗病另一实验表明,以甲和丁为亲本进行杂交,子一代均为抗病高秆。高秆。请回答有关问题。请回答有关问题。(1)对上述对上述1株白化苗的研究发现,控制其叶绿素合成的基因株白化苗的研究发现,控制其叶绿素合成的基因缺失了一段缺失了一段DNA,因此该基因不能正常,因此该基因不能正常_,功能丧失,功能丧失,无法合成叶绿素,表明该白化苗的变异具有无法合成叶绿素,表明该白化苗的变异具有_特点,特点,该变异类型属于该变异类型属于_。(2)上述培育抗病高秆玉米的实验运用了上述培育抗病
9、高秆玉米的实验运用了_、单倍体育、单倍体育种和杂交育种技术,其中杂交育种技术依据的原理是种和杂交育种技术,其中杂交育种技术依据的原理是_。花药离体培养中,可通过诱导愈伤组织分化出芽、。花药离体培养中,可通过诱导愈伤组织分化出芽、根获得再生植株,也可通过诱导分化成根获得再生植株,也可通过诱导分化成_获得再生植获得再生植株。株。(3)从基因组成看,乙与丙植株杂交的从基因组成看,乙与丙植株杂交的F1中抗病高秆植株能产中抗病高秆植株能产生生_种配子。种配子。(4)请用遗传图解表示乙与丙植株杂交得到请用遗传图解表示乙与丙植株杂交得到F1的过程。的过程。解析解析此题考查基因突变、遗传育种等知识。此题考查基
10、因突变、遗传育种等知识。(1)射线照射射线照射玉米种子,可能会导致叶绿素合成基因发生突变,产生白化玉米种子,可能会导致叶绿素合成基因发生突变,产生白化苗,该种变异对幼苗本身是有害的。苗,该种变异对幼苗本身是有害的。(2)本实验中运用了多种本实验中运用了多种育种方法。育种方法。射线照射种子是运用了诱变育种方法;抗病矮射线照射种子是运用了诱变育种方法;抗病矮秆秆(乙乙)和不抗病高秆和不抗病高秆(丙丙)杂交得到杂交得到F1,运用了杂交育种方法;,运用了杂交育种方法;最后选取最后选取F1中抗病高秆植株的花药进行离体培养获得幼苗,中抗病高秆植株的花药进行离体培养获得幼苗,再用秋水仙素处理后得到纯合二倍体
11、的抗病高秆植株,这是再用秋水仙素处理后得到纯合二倍体的抗病高秆植株,这是单倍体育种方法。花药离体培养过程中,可通过诱导愈伤组单倍体育种方法。花药离体培养过程中,可通过诱导愈伤组织分化成胚状体获得再生植株,也可直接诱导愈伤组织分化织分化成胚状体获得再生植株,也可直接诱导愈伤组织分化出根、芽,获得再生植株。出根、芽,获得再生植株。(3)不抗病矮秆不抗病矮秆(甲甲)和抗病高和抗病高秆秆(丁丁)杂交,子一代均为抗病高秆,这说明抗病、高秆均为杂交,子一代均为抗病高秆,这说明抗病、高秆均为显性,故甲、丁基因型分别为显性,故甲、丁基因型分别为aabb、AABB。由甲突变来的。由甲突变来的乙、丙植株基因型分别
12、为乙、丙植株基因型分别为Aabb、aaBb。乙与丙杂交得到的。乙与丙杂交得到的F1中抗病高秆植株基因型为中抗病高秆植株基因型为AaBb,AaBb植株可产生植株可产生Ab、AB、aB、ab四种配子。四种配子。(4)乙、丙植株基因型分别为乙、丙植株基因型分别为Aabb、aaBb。书写遗传图解时注意不要漏写。书写遗传图解时注意不要漏写P、配子、配子、F1及各种表及各种表现型的比例等。现型的比例等。答案答案(1)表表达有害性基因突变达有害性基因突变(2)诱变育种基因重诱变育种基因重组胚状体组胚状体(3)4(4)生物的变异在育种上的应用是历年高考中常考的知识点,常生物的变异在育种上的应用是历年高考中常考
13、的知识点,常以某一作物育种为背景,综合考查诱变育种、杂交育种、单以某一作物育种为背景,综合考查诱变育种、杂交育种、单倍体育种、多倍体育种及基因工程育种的区别和联系。题型倍体育种、多倍体育种及基因工程育种的区别和联系。题型多为非选择题。相关试题考查的知识覆盖面广,难度大,考多为非选择题。相关试题考查的知识覆盖面广,难度大,考生要特别关注生物变异与育种的关系。生要特别关注生物变异与育种的关系。方法方法原理原理适用适用条件条件优点优点不足不足方式方式杂交杂交育种育种基因基因重组重组获得获得营养营养物质物质含量含量高的高的品种品种操作简单,可操作简单,可得到多种性状得到多种性状组合组合获得纯种获得纯种
14、一般需耗一般需耗时较长时较长杂交、连续自杂交、连续自交和筛选交和筛选单倍单倍体育体育种种染色染色体畸体畸变变选育性状为显选育性状为显性性状时,可性性状时,可显著缩短育种显著缩短育种时间时间操作相对操作相对复杂复杂用秋水仙素处用秋水仙素处理或低温诱导理或低温诱导单倍体幼苗单倍体幼苗多倍多倍体育体育种种获得营养物质获得营养物质含量高的品种含量高的品种 生长期延生长期延长,结实长,结实率低率低用一定浓度的用一定浓度的秋水仙素或低秋水仙素或低温处理萌发的温处理萌发的种子或幼苗种子或幼苗人工人工诱变诱变育种育种人工诱导人工诱导基因突变基因突变或染色体或染色体畸变畸变各物各物种暂种暂无所无所需性需性状状提
15、高基因提高基因突变的频突变的频率,创造率,创造所需基因所需基因和性状和性状不一定能获不一定能获得所需性状;得所需性状;可能失去优可能失去优良性状;筛良性状;筛选范围大、选范围大、时间长时间长物理、化物理、化学因素诱学因素诱变变基因基因工程工程育种育种基因重组基因重组其他其他物种物种具有具有所需所需性状性状定向改变定向改变物种的基物种的基因组成因组成操作复杂,操作复杂,技术含量高技术含量高将目的基将目的基因导入受因导入受体细胞体细胞细胞细胞工程工程育种育种细胞重组细胞重组克服远源克服远源杂交不亲杂交不亲和的障碍和的障碍体细胞杂体细胞杂交、细胞交、细胞重组重组不同的育种方法利用的变异来源有一定差别
16、,有些育种方法不同的育种方法利用的变异来源有一定差别,有些育种方法的变异来源可能有几种,要想准确解答此类问题,可将常考的变异来源可能有几种,要想准确解答此类问题,可将常考的几种育种方法的育种步骤与原理进行对比,以强化相应内的几种育种方法的育种步骤与原理进行对比,以强化相应内容的理解与掌握,避免解题错误。容的理解与掌握,避免解题错误。(1)杂交育种:选择育种材料杂交育种:选择育种材料(具有所需优良性状的不同品具有所需优良性状的不同品种种)杂交形成所需优良性状基因组合的杂合子杂交形成所需优良性状基因组合的杂合子自交、筛自交、筛选获得多种优良性状的新品种,变异类型为基因重组,发生选获得多种优良性状的
17、新品种,变异类型为基因重组,发生的时间是减数第一次分裂后期。的时间是减数第一次分裂后期。(2)诱变育种:选择育种材料诱变育种:选择育种材料(具有某些优良性状,但部分性具有某些优良性状,但部分性状需要改良状需要改良)通过理化因素诱变通过理化因素诱变自交多代获得发育后的自交多代获得发育后的新品种,变异类型是基因突变,主要发生在新品种,变异类型是基因突变,主要发生在DNA复制时。复制时。(3)单倍体育种:主要包括杂交、花药离体培养、秋水仙素处单倍体育种:主要包括杂交、花药离体培养、秋水仙素处理和筛选四个过程,不能简单认为花药离体培养就是单倍体理和筛选四个过程,不能简单认为花药离体培养就是单倍体育种的
18、全部。育种的全部。【训练训练1】某某农科所通过如图所示的育种过程培育成了高品质的糯农科所通过如图所示的育种过程培育成了高品质的糯小麦。下列有关叙述正确的是小麦。下列有关叙述正确的是()。A该育种过程中运用的遗传学原理是基因突变该育种过程中运用的遗传学原理是基因突变Ba过程能提高突变率,从而明显缩短了育种年限过程能提高突变率,从而明显缩短了育种年限Ca过程需要使用秋水仙素,只作用于萌发的种子过程需要使用秋水仙素,只作用于萌发的种子Db过程需要通过自交来提高纯合率过程需要通过自交来提高纯合率解析解析从图中可看出从图中可看出a表示的是单倍体育种,其原理是染色表示的是单倍体育种,其原理是染色体畸变;体
19、畸变;b表示的是杂交育种,其原理是基因重组,表示的是杂交育种,其原理是基因重组,b过程需过程需要通过自交来提高纯合率。要通过自交来提高纯合率。答案答案D【训练训练2】(2013衢州质检衢州质检)下图是某生命科学研究院培育小麦新下图是某生命科学研究院培育小麦新品种的几种方法示意图。请分析回答有关问题。品种的几种方法示意图。请分析回答有关问题。(1)以矮秆易感病以矮秆易感病(aabb)和高秆抗病和高秆抗病(AABB)小麦为亲本进行小麦为亲本进行杂交,培育矮秆抗病小麦新品种甲,从杂交,培育矮秆抗病小麦新品种甲,从F1自交产生的自交产生的F2中选中选出矮秆抗病类型连续自交、筛选,直至出矮秆抗病类型连续
20、自交、筛选,直至_。图中。图中单倍体的基因型有单倍体的基因型有_。(2)培育新品种乙依据的遗传学原理是培育新品种乙依据的遗传学原理是_,A代表的代表的是是_。(3)经过经过“神舟九号神舟九号”飞船搭载后,返回的太空种子获得了新飞船搭载后,返回的太空种子获得了新品种丙,原因是品种丙,原因是_ 解析解析(1)F2只能选出只能选出aaB_,不能选出,不能选出aaBB,欲得到,欲得到aaBB纯纯合子,需将选出的类型连续自交,直到确认不发生性状分离合子,需将选出的类型连续自交,直到确认不发生性状分离为止,图中单倍体的基因型可包括为止,图中单倍体的基因型可包括AB、Ab、aB、ab。(2)培育新品种乙依据
21、的原理为基因重组,培育新品种乙依据的原理为基因重组,A可代表可代表“愈伤组愈伤组织织”。(3)飞船搭载可借助太空辐射等诱发基因突变或染色体畸变。飞船搭载可借助太空辐射等诱发基因突变或染色体畸变。答案答案(1)不不再发生性状分离再发生性状分离AB、Ab、aB、ab(缺一不可缺一不可)1(2)基因重组愈伤组织基因重组愈伤组织(3)基因突变或染色体畸变基因突变或染色体畸变育种方法的选择育种方法的选择(2012江苏单科,江苏单科,2010安徽理安徽理综综)高考地位:高考地位:5年年4考考)【典例典例2】(2012江苏单科,江苏单科,28)科学家将培育的异源多倍体的抗叶科学家将培育的异源多倍体的抗叶锈病
22、基因转移到普通小麦中,育成了抗叶锈病的小麦,锈病基因转移到普通小麦中,育成了抗叶锈病的小麦,育种过程见图。图中育种过程见图。图中A、B、C、D表示表示4个不同的染色体个不同的染色体组,每组有组,每组有7条染色体,条染色体,C染色体组中含携带抗病基因的染色体组中含携带抗病基因的染色体。请回答下列问题。染色体。请回答下列问题。(1)异源多倍体是由两种植物异源多倍体是由两种植物AABB与与CC远缘杂交形成的后远缘杂交形成的后代,经代,经_方法培育而成,还可用植物细胞工方法培育而成,还可用植物细胞工程中程中_方法进行培育。方法进行培育。(2)杂交后代染色体组的组成为杂交后代染色体组的组成为_,进行减数
23、分裂时,进行减数分裂时形成形成_个四分体,体细胞中含有个四分体,体细胞中含有_条染色体。条染色体。(3)杂交后代中杂交后代中C组的染色体减数分裂时易丢失,这是因为组的染色体减数分裂时易丢失,这是因为减数分裂时这些染色体减数分裂时这些染色体_。(4)为使杂交后代的抗病基因稳定遗传,常用射线照射花粉,为使杂交后代的抗病基因稳定遗传,常用射线照射花粉,使含抗病基因的染色体片段转接到小麦染色体上,这种变异使含抗病基因的染色体片段转接到小麦染色体上,这种变异称为称为_。解析解析此题考查多倍体及多倍体育种的相关知识。此题考查多倍体及多倍体育种的相关知识。(1)异源多异源多倍体倍体AABBCC是由两种植物是
24、由两种植物AABB与与CC远缘杂交产生的后远缘杂交产生的后代代ABC,再经过秋水仙素诱导染色体数目加倍形成。在生产,再经过秋水仙素诱导染色体数目加倍形成。在生产中还可由中还可由AABB细胞与细胞与CC细胞通过诱导融合产生。细胞通过诱导融合产生。(2)亲本亲本AABBCC和和AABBDD杂交,杂交后代杂交,杂交后代的基因组成为的基因组成为AABBCD。杂交后代。杂交后代体细胞中染色体数目为体细胞中染色体数目为7642条,条,该个体减数分裂时,由于该个体减数分裂时,由于C、D组染色体无同源染色体配对,组染色体无同源染色体配对,因此只形成因此只形成7214个四分体。个四分体。(3)C组染色体由于无同
25、源染组染色体由于无同源染色体配对,故减数分裂时易丢失。色体配对,故减数分裂时易丢失。(4)射线照射有可能引起射线照射有可能引起C组携带抗病基因的染色体片段裂断,而后又重接到普通小麦组携带抗病基因的染色体片段裂断,而后又重接到普通小麦的的A或或B组染色体上,这种变异称为易位,属于染色体结构组染色体上,这种变异称为易位,属于染色体结构变异。变异。答案答案(1)秋秋水仙素诱导染色体数目加倍植物体细胞杂交水仙素诱导染色体数目加倍植物体细胞杂交(2)AABBCD1442(3)无同源染色体配对无同源染色体配对(4)染色体结染色体结构变异构变异生物的变异在育种上的应用是历年高考中常考的知识点,常生物的变异在
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