惠來慈云實驗中學綠竹三思笑1第6章從雜交育種到基因工程第一節雜交育種與誘變育種一、教學目標方面(1)簡述雜交育種的概念，舉例說明雜交育種方法的優點和不足。(2)舉例說出誘變育種在生產中的應用。(3)討論遺傳和變異規律在生產實踐中的應用。(4)總結雜交育種、誘變育種、多倍體育種、單倍體育種異同點。2.情感態度與價值觀方面(1)討論育種科學技術發展是科學、技術和社會的相互作用。(2)體會科學技術在發展社會生產力、推動社會進步等方面的巨大作用。(1)嘗試將你獲得信息用圖表、圖解的形式表達出來。(2)運用遺傳和變異原理,解決生產和生活實際中的問題。二、教學重點和難點遺傳和變異規律在改良農作物和培育家畜品種等方面的應用。(1)雜交育種和誘變育種的優點和局限性。(2)用遺傳圖解表示各種育種過程三、教學方法五、教學過程教師組織和引導學生活動“問閱讀分組討論聽課評題探價疑問討”索雜交育種的方法了。現在我們來分析各組的方案是否科學規范。律？什么是規范的遺傳雜(再次出示各小組的遺傳圖解)交〖評價〗同學們提的問題都非常到位，大家再討論。育點撥、解答同學們的問題：果，培育出的一個新品種雜交育種依據的遺傳學原理就是：基因的自由組合規以便使不同親本的優良基因組合到一起、從而創造出對人類有益的新品種。課本的遺傳圖解就是一個很規范的育種方案，它是以文字的形式，從性狀的角度來闡述雜交育種的過程。同種，如何判斷它是否符3.如果我們需要的性狀顯性該如何選？如果是隱性呢？如果又有顯性又有隱性呢？選出的新品種應該是純合子還每一代的可能表現型都正確的寫出，從雜種第二代就可以選出我們需要的品種。選育出的新品種必須是純合子，否則其后代就會因為發生性狀分離而失去優勢。這里，同學們可能發現了問題：隱性性狀的品種肯定是純合子，但顯性性狀的品種就有可能是純合子、也有可能是雜合子，該如何鑒定呢?如果我們需要的性狀是顯性性狀，育種時就用親本的雜交后代連續自交，逐步淘汰，直到不再發生性狀分離為止；如果我們需要的性狀是隱性性狀，育種時就從雜種二代中直接選用。因型的方式來表示。 (A)對低產(a)是顯性，不抗病(B)對抗病(b)是〖點評〗并示范書寫過程如下：PAABBXaabb配子ABabFAaBb1F基因型1/16AABB1/16aaBB21/16AAbb1/16aabb2/16AaBB2/16aaBb2/16Aabb2/16AABb4/16AaBb病2〖問〗我們得到的這種具有雜種優勢的品種可以代代遺傳嗎那么，如何能得到可以代代遺傳的優勢品種？2F的高產抗病后2通過上述分析，請給雜交育種下一個合理的定義。請舉出我國在雜交育種方面成就。綜上所述雜交育種的優點是很明顯的，但是在實際操作中，會遇到不少困難。請從雜交后代可能出現的類型，以及育種時間等方面，分析雜交育種方法的不足。雜交育種只能利用已有基因的重組，按需選擇，并是雜合子？4.有沒有更簡潔的遺傳圖解呢？每人都在作業本上嘗試書寫，請兩位同學黑板上書寫。其中有2/16的植株是會出現性狀分離。2抗病(一顯一隱)的植狀分離，就是我們要選AAbb。雜交育種就是將兩個或多個品種的優良性狀通過交配集中在一起，再經過選擇和培育，就得袁隆平的雜交水稻，中國荷斯坦牛等討論回答綠竹三思笑2實驗中學綠竹三思笑3種不能創造新的基因。雜交后代會出現性狀分離現象，育交育種方法的不足。有沒有更好的育種方法來彌補這些〖提示〗從變異的角度去思考。并舉例說明其可行性。同學們的知識面很廣，介紹了許多誘變育種的方法，請給誘變育種一個合理的定義。與雜交育種相比，誘變育種有什么優點？聯系基因突變的特點，談談誘變育種的局限性。要想克服這些局限性，可以采取什么辦法？可見科學與技術的發展與社會的發展有著相互影響、相互制約的關系，請簡單的敘述他們之間的這種關系?！继崾尽竭z傳變異規律在促進經濟與社會發展方面的有著重要的價值，遺傳變異規律的發展直接促進了經濟與社會發展。但是，在某一歷史階段，由于科學認識的局限性，科學技術總會存在一些難以解決的問題，這些問題阻礙了生產力的提高。隨著科學認識的不斷深入，技術上的問題得以解決，生產力也隨之提高；社會生產力的提高，又能反過來促進科學技術的發展。雜交育種就是將兩個或多個品種的優良性狀通過交配集中在一起，再經過選擇和培育，就得到新品種的方法。誘變育種就是利用物理因素(如X射線、r射線、紫外線、激光等)或化學因素(亞硝酸、硫酸二乙脂等)來處理生物，使生物發生基因突變。從而在短時間內獲得更多的優良變異類型的育種方法。雜交育種的優點：方法簡單，容易操作；但是，雜交育種只能利用已有基因的重組，按需選擇，并不能創造新的基因。雜交后代會出現性狀分離現象，育種進程緩誘變育種的優點：是能夠提高突變率，在較短的時間內獲得更多的優良變異類型。但是，誘變育種的誘發突變的方向難以掌握，突變體難以集1：利用基因突變的原理，用輻射方法處理大豆，可以培育黑農五號。2：利用基因突變的原理，利用返回式衛星和高空氣球搭載農作物種子，使種子在空間條件下發生基因突變，進行農作物等。3：利用基因突變的原理，對青霉菌多線照射以及綜合處理，培育了高產菌株。4、利用基因突變的原理，進行核技術誘變育種，可培育出優良的糧食、蔬菜、水果、〖定義〗誘變育種就是利用物理因素(如X射線、r射線、紫外線、激光等)或化學因素(亞硝酸、硫酸二乙脂等)來處理生物，使生物發生基因突變。從而在短時間內獲得更多的優良變異類型的育種方法。誘變育種的優點是能夠提高突變率，在較短的時間內獲得更多的優良變異類思笑4評價反饋評價反饋處理原理優缺點體難些局誘變加選突變理想服這擴大，增兩種育種方法都為我們創造許多優良的品種，性是育種技術的發展為我們的社會經濟創造了許多價難以值，我國作為目前世界上能發射返回式衛星的三以集個國家之一，在作物空間技術育種方面已經進入狀。世界先進行列。限性后代誘發突掌握，中多個要想克的群體機會。在上一章我們已經學習了多倍體育種、單倍體育種的方法，現在請同學們列表比較：雜交育種、誘變育種、多倍體育種、單倍體育種在方四種育種方法的比較:雜交育種雜交通過基因重組，把兩個親本的優良性狀的不能創造新的基因，育種進程緩縵，過程繁瑣?？逛P病的純種與矮莖 (抗倒伏)易染病的誘變育種用人工方法誘發基因造新品種或新類型。能提高變異的頻率，大幅改良某些性狀，變異性狀較穩定，可加速育種進程。有利變異少，需大量個理想性狀。培育出青霉素產量很高的菌株多倍體育種用秋水仙素處理萌發的種子或幼苗兩個細胞。物質含量高。率底。麥。單倍體育種花藥離體培養仙素加倍成純合子。自交后代不發縮短育種年限 育成。八、課后拓展學綠竹三思笑5下圖表示以某種農作物(1)和(2)兩個品種為基礎，培育出(4)、(5)、(6)、(7)四個品種的過程。根據下圖，回答下列問題：(4)Ab(1)AABBIIIVI(3)AaBbII(5)AAbb(2)aabbIVVI(6)AAaaBBbb(7)Aabb(1)用<1>和<2>培育出<5>所采用的方法I和II分別稱為_______和_______，其培育出<5>(2)由<3>培育出<4>的常用方法III是_______；由<4>培育成<5>的方法V稱_______，其(3)由<3>培育出<6>的常用方法IV是_______，其形成的<6>稱_______。(4)由<2>培育出<7>的方法VI是_______。(1)用<1>AABB和<2>aabb培育出<5>AAbb，需分兩步走，第一步AABB與aabb進行雜代性狀無分離者為AAbb，所以方法II為自交，所依據的原理是基因的自由組合規律。(2)由<3>AaBb培育成<4>Ab的常用方法是花粉的離體培養，由<4>Ab培育成<5>AAbb的BbbAaBbAaaBBbb(4)由<2>aabb培育成<7>Aabb，可采用射線照射或藥劑處理等人工誘變方式，其依據的原(2)花藥離體培養；人工誘導染色體加倍，縮短育種年限；(4)采用射線照射或藥劑處理等人工誘變方式學綠竹三思笑6【板書設計】法原理優缺點雜交育種誘變育種法優缺點法原理優缺點多倍體育種單倍體育種法優缺點小麥高產(A)對低產(a)是顯性，不抗病(B)對抗病(b)是顯性，選育高產抗病的純種，假定兩個親本小麥品種都是純合子。則遺傳圖解如下：P配子F1AABB(高產不抗)Xaabb(低產抗病)ABabAaBb(高產不抗)F2基因型AAbb2/16AaBB2/16aaBbAabb2/16AABb4/16AaBb竹三思笑7【習題詳解】一、練習(P101)(一)基礎題(二)拓展題較強，能夠獲得具有優良性狀、淘汰不良性狀的品種。缺點是育種周期長，過程繁瑣。(P98)提示：此節問題探討意在結合學生的生活經驗，引導學生思考相關的育種方法。教師可充分(P98)(一)雜交育種的原理是什么？雜交育種依據的遺傳學原理就是：基因的自由組合規律，即通過雜交，是生物不同品種間的基因重新組合，以便使不同親本的優良基因組合到一起、從而創造出對人類有益的新品種。(二)什么是誘變育種？誘變育種就是利用物理因素(如X射線、r射線、紫外線、激光等)或化學因素(亞硝酸、硫酸二乙脂等)來處理生物，使生物發生基因突變。從而在短時間內獲得更多的優良變異類型的(三)雜交育種和誘變育種各有哪些優點和不足？雜交育種的優點：方法簡單，容易操作。但是，雜交育種只能利用已有基因的重組，按需選擇，并不能創造新的基因。雜交后代會出現性狀分離現象，育種進程緩縵，過程繁瑣。誘變育種的優點：是能夠提高突變率，在較短的時間內獲得更多的優良變異類型。但是，誘變育種的誘發突變的方向難以掌握，突變體難以集中多個理想性狀。需大量處理供試材料。討論一(P99)雜交育種只能利用已有基因的重組，按需選擇，并不能創造新的基因。雜交后代會出現性狀，過程繁瑣。這些都是雜交育種方法的不足。五、思考與討論二(P100)誘變育種的優點是能夠提高突變率，在較短的時間內獲得更多的優良變異類型。誘變育種的局限性是誘發突變的方向難以掌握，突變體難以集中多個理想性狀。要想克服這些局限性，可以擴大誘變后代的群體，增加選擇的機會。來慈云實驗中學綠竹三思笑8【備課資料】玉米屬雌雄同株植物,雄花生于玉米植株的頂端,雄花穗聚集成圓錐花序,雌花生于玉米植株側面葉腋處,為肉穗花序。玉米開花一般是以雄穗散粉和雌穗吐絲為標志,雄穗先抽出,2~3d后開始開花,自上而下依次開花,約需7~8d。因品種和氣候條件不同,通常在開花后第二至四天散粉最多,是采粉的最好時間。雌蕊花絲(花柱)伸出苞葉后,稱為吐絲,一般約為2~5d全部抽齊,花絲一經抽出,其各部位都具有受粉能力,一般可保持十多天,但以第一天至第三天內受粉結實力最強。同一雌穗不同部位的雌花的發育階段存在著差異,因此需要進行2~3次人工授粉,才能確保受粉完全。應該強調的是,這2~3次授粉所取的花粉必須是同一父本雄穗上的花粉,每次授粉后必須將原來的紙袋套好封住,以防其他植株上的花粉混入。玉米植株生長旺盛,子粒飽滿。到收獲的時候,一定要注意按父本、母本的類型分門別類的摘取。摘取后放在不同的紙正確地分析試驗結果非常重要。超級稻是采用理想株型塑造與秈粳雜種優勢利用相結合，兼顧品質與抗性的技術路線選育的大幅度提高產量(大面積推廣增產15%)的新型水稻品種。中國超級稻育種研究主要包括南方的超級雜交稻和北方的常規超級稻兩大部分。生產發展的歷史上，單產曾出現過兩次大的突破。第一次始于20世紀50年代的矮種優勢利用。兩次飛躍以后，在相當長一段時期內，水稻最高單產一直在550公斤左右徘徊。產的兩次重大突破。耐肥抗倒性和收獲指數大幅度提高。第二次是出現在20世紀70年代初期的雜種優勢利用。使中高產地區突破500公斤以上，進入世界先進水平。培體系”項目，確立了常規稻和雜交稻并舉、三系法和兩系法并重、生物技術與常規技術相結合的發展思005年達到800公斤(二期)、2010年達到900公斤(三期)”的研究目標。以促進水稻單產的第三次飛躍，為確保中國糧食安全提供重要的科技支撐。3、品種的定義作物品種起源于野生植物，在野生植物中并沒有品種之分。人類在栽培過程中為了滿足自己的需要，經過長期選擇和培育，使野生植物的性狀向著人類需要的方向發展，才培育出各種作物品種是指人類在一定的生態條件和經濟條件下，根據需要而創造的具有一定經濟價值、遺傳性比較一致的家養動物或栽培植物的類型。品種是一種經濟上的類別，是一種農業生產資料，在相對穩定的遺傳性，在一定地區和一定栽培條件下，在產量、品質、生育期、抗性和適應性等方面符合人類生產、生活的需要，并能用普通的繁殖方法保持其穩定性。綠竹三思笑94、雜種優勢與雜交育種的區別雜種優勢是生物界普遍存在的現象。它是指基因型不同的親本個體相互雜交產生的雜種第一代，在生長勢、生活力、繁殖力、抗逆性、產量和品質等一種或多種性狀上優于兩個親本的現象。雜種優勢的大小，取決于雙親的遺傳差異和互補程度；親本基因型的純合程度不同，雜種優勢的FF雜種優勢在性狀上表現為不同類型，如營養體發育較旺的營養型、生殖器官發育較旺的生殖型和對外界不良環境適應能力較強了利用雜種優勢的先例。雜種優勢在植物中更是非常普遍的現象。為什么雜交種F1會有優勢呢?這是一個比較復雜的問題，人們從多個方面對其機理進行了研究。一種比較通俗的解釋是：一般來說，多數顯性基因有利于個體的生長發育，而相對的隱性基因不利于生長和發育。通過雜交，有利)基因掩蓋了隱性(有害)基因，因而表現出有利于生長發育雜交育種通常是指把不同遺傳類型的動物或植物進行交配，使優良性狀結合于雜種后代中，通過培育和選擇，創造出新品種的方法。它是動植物育種工作的基本方法之一。在雜交育種中應用最為普遍的是品種間雜交(兩個或多個品種間的雜交)，其次是遠緣雜交(種間以上的雜交)。之間是有區別的。雜交育種過程就是要在雜交后代眾多類型中選留符合育種目標的個體進一步培育，直至獲得優良性狀穩定的新品種。雜交育種不僅要求性狀整齊，而且要求培育的品種在遺傳上比較穩定。品種一旦育成，其優良性狀即可相對穩定地遺傳下去。雜種優勢則主要是利用雜種F1代的優良性狀，而并不要求遺傳上的穩定。作物育種上就常常在尋找某種雜交組合，通過年年配制F1代雜交種用于生產的辦法，取得經濟性狀，而并不要求其后代還能夠保持遺傳上的穩定性。太空育種主要是利用返回式衛星和高空氣球所能達到的空間環境，通過強輻射、微重力和高真空等條件誘發植物種子的基因發生變異的作物育種新技術。經歷過太空遨游的農作物種子返回地面后再進行種植，不僅植株明顯增高增粗，果型增大，而且品質也得到提高。椒、小麥、水稻等一批種子，開始了我國太空育種的嘗試。至今，我國已先后8次進行了太空育和哈薩克斯坦地區，從太空回來的圣誕樹長得非常高大。核技術誘變育種是近些年來高新技術應用于植物新品種改良成效顯著的新途徑之一。研究和實踐證明，核輻射誘變技術可大大提高基因突變頻率，在較短的時間里，創造出為育種目標所需要的種質材料，有的可直接利用成為新品種，有的則間接利用，成為雜交育種、雜種優勢育種的親本材料。以核技術為核心植物誘變遺傳操作技術，在植物遺傳改良上有其獨特的作用。首先，這項技術能夠誘發出各種有用的突變基因，有時能誘發產生自然界稀有的或未曾有過的或用一般常規方傳資源日益枯竭的狀況下，采用誘發突變的方法來對已消失的有用的基因進行人工再創造，顯得10尤為重要。第二，能夠在原有遺傳背景基本不變的情況下，直接使植物體出現新的有用性狀的變異，也就是較易誘發點突變，可在較短時間內使植物改良，從而縮短育種進程，提高作物改良效率。第三，能夠適用于雜交育種所不能適用的營養繁殖植物、無融合生殖植物。第四，能夠誘發出現染色體結構和數目上的變異，促成易位系及非速倍體的發生。第五，與轉基因技術，細胞融合技術結合，可促成原生質體非對稱細胞融合，提高外源基因整合程度，提高轉化效率。所以說，常規技術難以替代的育種新手段，是現代育種技術的有力拓展，在作物品種遺傳改進上占有重要隨著生物技術、分子生物學的興起和發展，核輻射誘變技術的研究也有了拓寬和發展。比如國際原子能機構就非常重視利用核技術與現代生物技術的結合進行植株遺傳改良，近年來他們組種等生物技術結合，進行以高產、優質、多抗為目標的遺傳改良或對主要和重要的突變基因進行鑒定、分離與克隆研究，利用離體與突變技術進行種間或屬間的基因轉移，利用分子生物學技術研究與繪制突變體的基因圖、定位突變基因等?？傊粩鄤撔碌姆肿由锛夹g為核心技術遺傳改良注入了新的活力，推動了核輻射誘變遺傳操作技術向縱深發展。離子體技術)誘發篩選主要農作物(水稻、小麥、玉米、棉花、大豆等)優質、多抗(抗病蟲、抗逆境等)、雄性不育等優異新種質、新品種20~30個，其產量較推廣品種提高80%~10%。擴技術(等離子體技術)創造主要農作物對農業生產產生重大影響的優質、多抗、超高產突變新種種質、新品種100個，生產推廣面積2億畝，增產糧食70~80億公斤，創社會經濟效益70~80、袁隆平袁隆平，一個世人矚目的名字。他為之奮斗的雜交水稻事業，被人們譽為“第二次綠色革命”，給整個人類帶來了福音。而今，以他為首的一批農業科學家群體，即將掀起新一輪的綠色革命，攻克超級雜交稻這一世界難題?，F為中國工程院院士的袁隆平，從1964年開始致力于雜交水稻的研究，1973年成功實現了三系雜交水稻的“三系配套”。1981年，國家將第一個特等發明獎授予袁隆平及他的研究小組，袁隆平也因此獲得聯合國教科文組織“科學獎”等8項國際大獎，并被國際同行譽為“雜交水稻之父”。面對接踵而至的榮譽，袁隆平沒有沉醉，依然探索不止。1987年，袁隆平發表了具有里程碑種優勢利用和一系法遠緣雜種優勢利用這樣三個戰略發展階段。同年，國家“863”計劃將兩系法雜交水稻研究立為專題，袁隆平牽頭組成了兩系法雜交水稻研究協作組，開展了全國性的協作攻關。研究過程中幾經波折，甚至出現重大挫折，袁隆平以中國科學家過人的膽識和豐富的經驗，幾度調整研究方案，使得兩系法雜交水稻研究得以順利進行。1995年袁隆平鄭重宣布：兩系法雜交水稻研究基本成功。在兩系雜交水稻育種理論的啟發下，兩系法雜交高粱、兩系法雜交油菜、兩系法雜交棉花、兩系法雜交小麥相繼研究成功。我國農作物育種出現了史無前例的輝煌?！?1世紀誰來養活中國人？”這是美國經濟學家布朗博士提出的尖銳命題。袁隆平相信中國人年時間11在跨入新世紀，進入知識經濟時代之際，袁隆平稱自己為農業科技戰線上的一名老兵，他有兩個最大的心愿：一是把超級雜交稻研究成功；二是讓雜交水稻進一步走向世界。在袁隆平制定將形態改良與雜種優勢利用有機地結合起來，已培育出一批超級稻苗頭組合。如兩系亞種間雜交農組織首席顧問，多次赴印度、越南、緬甸、孟加拉等國指導雜交水稻育種