2019高中生物第四章生物的变异4.2生物变异在生产上的应用课件浙科版必修.pdf

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1、第四章第四章 生物的变异生物的变异 第二节第二节 生物变异在生产上的应用生物变异在生产上的应用 易感病、红果肉（易感病、红果肉（SSRRSSRR） 比较受到消费者的欢迎比较受到消费者的欢迎 抗病、黄果肉抗病、黄果肉(ssrr)(ssrr) 不是很受消费者的欢迎不是很受消费者的欢迎 请问：如何能够得到请问：如何能够得到既抗病的又是红果肉既抗病的又是红果肉的番茄呢？的番茄呢？ 有位农场主，他有这样两个大棚果园，里面分别种了以有位农场主，他有这样两个大棚果园，里面分别种了以 下两种番茄：下两种番茄： 杂交育种杂交育种 P 抗病、黄果肉抗病、黄果肉 ssrrssrr 易感病、红果肉易感病、红果肉 SS

2、RRSSRR F1 易感病、红果肉易感病、红果肉 SsRrSsRr 第第1 1年年 F2 S_R_S_rrssR_ssrr 抗红抗红 第第2 2年年 从中选出从中选出红果肉抗病红果肉抗病的番茄，进行的番茄，进行连续自连续自 交交，不断淘汰不符合要求的品种，直到基本，不断淘汰不符合要求的品种，直到基本不发不发 生性状分离生性状分离为止。为止。 F F2 2红果肉抗病番茄中红果肉抗病番茄中 纯合子纯合子占到几分之几？占到几分之几？ 方法：方法： 优点：优点：使位于不同个体上的多个优良性状集中于一个个体上使位于不同个体上的多个优良性状集中于一个个体上 培育出更优良的品种培育出更优良的品种, ,能产生

3、新的基因型。能产生新的基因型。 缺点：缺点：杂交育种只能利用已有基因的重组，按需选择，并杂交育种只能利用已有基因的重组，按需选择，并不能不能 创造新的基因创造新的基因。杂交后代会出现分离现象，育种过程缓。杂交后代会出现分离现象，育种过程缓 慢慢（至少需要（至少需要5 5年）年），过程复杂。，过程复杂。 杂交杂交自交自交选择选择 纯合化（连续自交等）纯合化（连续自交等） 概念：利用概念：利用基因重组原理基因重组原理，有目的地将两个或多个品种的优，有目的地将两个或多个品种的优 良性状组合在一起，培育出更优良的新品种。良性状组合在一起，培育出更优良的新品种。 一、杂交育种一、杂交育种 实例用纯种高秆

4、抗病小麦与纯种矮秆不抗病小麦培育矮秆用纯种高秆抗病小麦与纯种矮秆不抗病小麦培育矮秆 抗病小麦抗病小麦 ；培育抗病又是红果肉的新品种等；培育抗病又是红果肉的新品种等 注意注意: : 1.1.杂交育种杂交育种涉及到的方法并非不是只有杂交，还有涉及到的方法并非不是只有杂交，还有自交等自交等。 2.2.迄今为止，迄今为止，常规杂交育种常规杂交育种仍是培育新品种的有效手段。仍是培育新品种的有效手段。 3.3.利用杂交育种培育纯合品种，利用杂交育种培育纯合品种，培育隐性纯合子培育隐性纯合子，只要出现即，只要出现即 是纯合子，要得到是纯合子，要得到显性纯合子显性纯合子，要经过很长时间。，要经过很长时间。 如

5、何解决杂交育种培育时间长的缺陷呢？如何解决杂交育种培育时间长的缺陷呢？ 现有宽叶、不抗病（AAbb）和窄叶、抗病(aaBB)两个烟草品 种，目标是要培育能稳定遗传的宽叶、抗病（AABB)，如何 在短时间内得到呢？ 单倍体育种 由花粉长成单倍体一般有两条途径由花粉长成单倍体一般有两条途径 由由花粉分裂形成愈伤组织花粉分裂形成愈伤组织（即分化程序很低的薄壁细胞团），（即分化程序很低的薄壁细胞团）， 再由愈伤组织分化出根和芽，最后形成植株。再由愈伤组织分化出根和芽，最后形成植株。 由由花粉分裂形成胚状体花粉分裂形成胚状体（不是由合子发育成的胚叫胚状体），（不是由合子发育成的胚叫胚状体）， 再由胚状体

6、长成植株。再由胚状体长成植株。 P： 宽叶不抗病宽叶不抗病(AAbb) 窄叶抗病（窄叶抗病（aaBB) F1 宽叶抗病宽叶抗病(AaBb) AB、ab、Ab、aB 花药离体培养花药离体培养 纯合子纯合子 AABB aabb AAbb aaBB AB、ab、Ab、aB) 秋水仙素处理秋水仙素处理 幼苗幼苗 用用单倍体育种单倍体育种，需几年？，需几年？ 用到哪些方法？用到哪些方法？ 单倍体育种单倍体育种 配子 单倍体单倍体 秋水仙素的作用机理秋水仙素的作用机理：抑制纺锤丝的形成：抑制纺锤丝的形成 小资料：秋水仙素是从百合科植物秋水仙的种子和小资料：秋水仙素是从百合科植物秋水仙的种子和 球茎中提取出

7、来的一种植物碱，它是白色或淡黄色的粉球茎中提取出来的一种植物碱，它是白色或淡黄色的粉 末或针状结晶，有剧毒，使用时应当特别注意。末或针状结晶，有剧毒，使用时应当特别注意。 概念概念: :利用单倍体作为中间环节产生具有优良性状的可与纯利用单倍体作为中间环节产生具有优良性状的可与纯 合子的育种方法合子的育种方法 染色体畸变染色体畸变（染色体数目变异）（染色体数目变异） 常用方法为常用方法为花药离体培养、秋水仙素处理幼苗花药离体培养、秋水仙素处理幼苗 1 1）明显缩短育种年限（一般为两年），加速育种进程；）明显缩短育种年限（一般为两年），加速育种进程； 2 2）能排除显隐性干扰，提高效率。）能排除显

8、隐性干扰，提高效率。 技术较复杂，需与杂交育种结合，多限于植物。技术较复杂，需与杂交育种结合，多限于植物。 原理：原理： 方法：方法： 优点：优点： 缺点：缺点： 应用：应用：用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦杂交得用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦杂交得F1F1，用，用 F1F1的花药离体培养再用秋水仙素处理幼苗得到纯种矮的花药离体培养再用秋水仙素处理幼苗得到纯种矮 秆抗病小麦等。秆抗病小麦等。 注意单倍体育种一般应用于二倍体植物注意单倍体育种一般应用于二倍体植物。 思考：思考：多倍体育种和单倍体育种多倍体育种和单倍体育种均有秋水仙素处理？有何均有秋水仙素处理？有何 差异？操作对象有何差异？

9、差异？操作对象有何差异？ 二、单倍体育种二、单倍体育种 （特指二倍体的单倍体）（特指二倍体的单倍体） 例例下列有关水稻的叙述，错误的是下列有关水稻的叙述，错误的是 （ ） A.二倍体水稻含有两个染色体组二倍体水稻含有两个染色体组 B.二倍体水稻经秋水仙素处理，可得到四倍体水稻，二倍体水稻经秋水仙素处理，可得到四倍体水稻， 稻穗、米粒变大稻穗、米粒变大 C.二倍体水稻与四倍体水稻杂交，可得到三倍体水二倍体水稻与四倍体水稻杂交，可得到三倍体水 稻，含三个染色体组稻，含三个染色体组 D.二倍体水稻的花药经过离体培养，可得到单倍体二倍体水稻的花药经过离体培养，可得到单倍体 水稻，稻穗、米粒变小水稻，稻

10、穗、米粒变小 D 例例一株基因型为一株基因型为Aa的植株，其的植株，其花药壁花药壁细胞经过离体培育细胞经过离体培育 成的幼苗经秋水仙素一次处理后，发育形成的植株是成的幼苗经秋水仙素一次处理后，发育形成的植株是 A.二倍体，基因型是二倍体，基因型是AAaa B.四倍体，基因型四倍体，基因型AAaa C.二倍体，基因型二倍体，基因型AA或或aa D.单倍体，基因型单倍体，基因型A或或a 注意：花药、花粉、花药壁注意：花药、花粉、花药壁 B 例例.已知某小麦的基因型为已知某小麦的基因型为AaBbCc，且三对等位基因分，且三对等位基因分 别位于三对同源染色体上，利用其花药进行离体培养，别位于三对同源染

11、色体上，利用其花药进行离体培养， 获得获得N株小麦，其中株小麦，其中AABBCC的个体应占理论值的的个体应占理论值的( ) A.N/4 B.N/8 C.1 D.0 D 杂交育种杂交育种可以使位于不同个体上的可以使位于不同个体上的多个优良性状集多个优良性状集 中中于一个个体上，于一个个体上，单倍体育种单倍体育种可以在可以在短时间短时间内培育出具内培育出具 有人们所需要的优秀性状组合的有人们所需要的优秀性状组合的纯合子纯合子个体。个体。 如果我们要培育如果我们要培育果实体积更大果实体积更大，VcVc更多更多的青椒新品种，的青椒新品种， 那应该怎么办？那应该怎么办？ 多倍体的多倍体的优点：优点： 1

12、.1.细胞大、个体大、茎秆粗壮细胞大、个体大、茎秆粗壮 2.2.细胞内有机物含量高、细胞内有机物含量高、抗逆性抗逆性强。强。 多倍体的多倍体的缺点缺点：结实率降低、：结实率降低、发育迟缓发育迟缓。 人工诱变（诱导）多倍体的方法：物理（人工诱变（诱导）多倍体的方法：物理（低温低温）、化学因素）、化学因素 效果较好的方法：效果较好的方法：秋水仙素秋水仙素处理处理萌发萌发的种子或的种子或幼苗幼苗 多倍体育种的作用机理多倍体育种的作用机理：抑制纺锤丝的形成：抑制纺锤丝的形成 小资料：秋水仙素是从百合科植物秋水仙的种子和小资料：秋水仙素是从百合科植物秋水仙的种子和 球茎中提取出来的一种植物碱，它是白色或

13、淡黄色的粉球茎中提取出来的一种植物碱，它是白色或淡黄色的粉 末或针状结晶，有剧毒，使用时应当特别注意。末或针状结晶，有剧毒，使用时应当特别注意。 思考：思考： 1 1、为什么抑制纺锤丝的形成就能使染色体数目增加？、为什么抑制纺锤丝的形成就能使染色体数目增加？ 2 2、为什么要用秋水仙素处理萌发的种子和幼苗，用干种子呢？、为什么要用秋水仙素处理萌发的种子和幼苗，用干种子呢？ 3 3、秋水仙素作用的时期是？、秋水仙素作用的时期是？ 微管微管 三、多倍体育种三、多倍体育种 1 1、多倍体的优点和缺点、多倍体的优点和缺点 多倍体的多倍体的优点：优点： 1.1.细胞大、个体大、茎秆粗壮细胞大、个体大、茎

14、秆粗壮 2.2.细胞内有机物含量高、细胞内有机物含量高、抗逆性抗逆性强。强。 多倍体的多倍体的缺点缺点： 结实率降低、发育迟缓。结实率降低、发育迟缓。 2 2、原理（答变异来源）：、原理（答变异来源）： 染色体畸变染色体畸变 3 3、人工诱导多倍体方法及机理、人工诱导多倍体方法及机理 4 4、多倍体育种的优点：、多倍体育种的优点： 可通过简单的操作，培育所需要的多倍体可通过简单的操作，培育所需要的多倍体 多倍体育种的缺点：多倍体育种的缺点： 适用于植物，在动物方面难以开展适用于植物，在动物方面难以开展 5 5、实例：、实例： 三倍体无籽西瓜三倍体无籽西瓜的培育的培育 八倍体小黑麦的培育八倍体小

15、黑麦的培育 人工诱导多倍体的方法：物理（人工诱导多倍体的方法：物理（低温低温）、化学因素）、化学因素 效果较好的方法：效果较好的方法：秋水仙素秋水仙素处理处理萌发萌发的种子或的种子或幼苗幼苗 无籽西瓜培育无籽西瓜培育 第一年：第一年： 种子三倍体种子三倍体 第二年：三第二年：三 倍体无籽西倍体无籽西 瓜瓜 传粉目的：刺激子房发传粉目的：刺激子房发 育成果实育成果实 四倍体 二倍体 三倍体三倍体 二倍体二倍体 1 1、两次传粉的目的？、两次传粉的目的？ 2 2、无籽的原因？、无籽的原因？ 太空番茄太空番茄 如果要得到具有各种如果要得到具有各种 新性状的番茄，那应新性状的番茄，那应 该如何处理？该

16、如何处理？ 诱变育种诱变育种 常用的方法常用的方法 物理方法物理方法诱变诱变 化学方法化学方法诱变诱变 X X射线、紫外线、温度骤变、超重、失重等射线、紫外线、温度骤变、超重、失重等 许多化学药剂许多化学药剂 四、诱变育种四、诱变育种 思考：搭载宇宙飞船升天的种子思考：搭载宇宙飞船升天的种子 是是干种子还是萌发的种子干种子还是萌发的种子？ 利用物理、化学因素诱导生物发生变异，并从变异利用物理、化学因素诱导生物发生变异，并从变异 后代中选育新品种的过程。后代中选育新品种的过程。 突变方向突变方向多方向多方向，不确定，不确定，有利个体不多，须有利个体不多，须大量处大量处 理理供试材料供试材料 ，工

17、作量大工作量大 。 概念：概念： 原理（变异来源）：原理（变异来源）： 方法：方法： 优点：优点： 缺点：缺点： 实例：实例： 基因突变、染色体畸变基因突变、染色体畸变 人工诱变的方法主要有人工诱变的方法主要有辐射诱变辐射诱变、化学诱变化学诱变 微生物微生物方面的成效极为显著：青霉素高产菌株的获得；方面的成效极为显著：青霉素高产菌株的获得； 动物动物方面的成绩：家蚕的选择方面的成绩：家蚕的选择 植物植物方面的成绩：方面的成绩：“太幅一号小麦太幅一号小麦”、太空椒等；、太空椒等； 用于微生物育种用于微生物育种：例如青霉素的选育。：例如青霉素的选育。1943年从自然年从自然 界分离出来的青霉菌只能

18、产生青霉素界分离出来的青霉菌只能产生青霉素20单位单位/mL。后后 来人们对青霉菌多次进行来人们对青霉菌多次进行X射线射线、紫外线紫外线照射以及综照射以及综 合处理，培育成了青霉素高产菌株，目前青霉素的产合处理，培育成了青霉素高产菌株，目前青霉素的产 量已达到量已达到50000-60000单位单位/mL。 雌蚕雌蚕ZW 雄蚕雄蚕ZZ 大肠杆菌能合成人胰岛素吗？大肠杆菌能合成人胰岛素吗？ 2 DNA质粒质粒 细菌细胞细菌细胞 DNA 人体细胞人体细胞 胰岛素基因胰岛素基因 酶酶 酶酶 胰岛素胰岛素 1 五、转基因技术五、转基因技术 基因重组基因重组 增加了生物变异的范围，实现增加了生物变异的范围

19、，实现种间遗传物质种间遗传物质的交换的交换。 针对性更强针对性更强，效率更高，经济效益更明显，效率更高，经济效益更明显，定向改造定向改造 生物的遗传性状。生物的遗传性状。 技术复杂，操作要求精细技术复杂，操作要求精细, ,难度大，存在威胁。难度大，存在威胁。 原理原理: : 步骤步骤: : 优点优点: : 缺点缺点: : 应用应用: : 提取提取目的基因目的基因（外源基因）（外源基因）目的基因与目的基因与载体载体结合结合 将目的基因将目的基因导入导入受体细胞受体细胞筛选筛选含有目的基因的含有目的基因的 受体细胞受体细胞目的基因目的基因表达表达 能分泌人类胰岛素的大肠杆菌菌株的获得，能分泌人类胰

20、岛素的大肠杆菌菌株的获得， 抗虫棉抗虫棉，转基因生物、导入了北极海鱼的，转基因生物、导入了北极海鱼的抗冻抗冻 蛋白基因蛋白基因的西红柿等的西红柿等 概念概念: : 利用利用分子生物学和基因工程分子生物学和基因工程的手段，将某种生物的基因转入到的手段，将某种生物的基因转入到 其他生物物种中，使其出现原物种不具有的新性状的技术。其他生物物种中，使其出现原物种不具有的新性状的技术。 苏芸金杆菌的毒蛋白基因称为什么？受体细胞是苏芸金杆菌的毒蛋白基因称为什么？受体细胞是 什么？抗虫棉称为什么植物？什么？抗虫棉称为什么植物？ 通过花药离体培养再用秋水仙素处理得到烟草新品种。通过花药离体培养再用秋水仙素处理

21、得到烟草新品种。 用用60 60Co Co 辐射谷氨酸棒状杆菌，选育出合成谷氨酸的新菌种。辐射谷氨酸棒状杆菌，选育出合成谷氨酸的新菌种。 用小麦和黑麦培育八倍体小黑麦。用小麦和黑麦培育八倍体小黑麦。 将青椒的种子搭载人造卫星，在太空中飞行数周后返回地面，将青椒的种子搭载人造卫星，在太空中飞行数周后返回地面， 获得了果大、肉厚和维生素含量高的青椒新品种。获得了果大、肉厚和维生素含量高的青椒新品种。 用抗倒伏、不抗锈病和不抗倒伏、抗锈病的两个小麦品种，培用抗倒伏、不抗锈病和不抗倒伏、抗锈病的两个小麦品种，培 育出抗倒伏、抗锈病的品种。育出抗倒伏、抗锈病的品种。 课堂练习课堂练习 请回答下列育种的方法和利用到的生物变异的原理请回答下列育种的方法和利用到的生物变异的原理 单倍体育种；染色体畸变单倍体育种；染色体畸变 诱变育种；基因突变诱变育种；基因突变 多倍体育种；染色体畸变多倍体育种；染色体畸变 诱变育种；基因突变和染色体畸变诱变育种；基因突变和染色体畸变 杂交育种；基因重组杂交育种；基因重组 用秋水仙素处理蕃茄、水稻种子，获得蛋白质含量高的用秋水仙素处理蕃茄、水稻种子，获得蛋白质含量高的 品系。品系。 将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导入棉花受精卵中，培育将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导入棉花受精卵中，培育 出抗虫棉。出抗虫棉。 多倍体育种多倍体育种 转基因技术转基因技术