生物（人教版）选修2精品导学案：第2章第1节农业生产中的繁殖控制技术

第1节　农业生产中的繁殖控制技术
1．概述植物栽培和家畜饲养中的繁殖控制技术及其意义。
2．认同生物科学技术的发展和应用推动了农业现代化。
3．形成关心农业发展、热爱农业的情感。
一、杂种优势的应用
1．杂种优势
具有一定__________的两个个体进 ( http: / / www.21cnjy.com )行杂交后，所产生的后代在________、生长发育______、抗逆性以及形态大小等方面明显优于杂交______的现象。
2．杂种优势的应用
农业上培育杂交______、杂交玉米；畜牧业上培育______的鸡、羊、奶牛和肉牛等。
3．制种
由于杂交种后代会出现__________，每年都要制种，而且要求制种的双亲都是________。
思考：玉米一般种植杂种，必须每年更换种子，为什么？
二、植物微型繁殖技术
1．概念
利用离体的____、____等器官（外植体）在______和特定光温条件下，在人工培养基上进行的快速无性繁殖技术，简称“微繁”或“快繁”。
2．产品
用微繁技术生产的苗木一般称为“________”。
3．过程
选择优良母株→________→外植体表面 ( http: / / www.21cnjy.com )消毒，______→茎尖伸长、芽发育成茎或芽苗再生→芽苗或再生苗______→茎段扦插快速繁殖→伸长苗生根→移苗入土→移苗入圃。
4．特点
______、“________”和不受自然生长季节的限制。
5．应用
用于______植物的保存和繁殖、__________植物的保存和繁殖、植物________、园艺园林苗木的大规模工厂化育苗。
思考：植物的“微繁”技术具有“高保真”的优点，为什么？
三、动物的人工授精技术
1．人工授精技术
指以人工方法，利用器械采集雄性动物的___ ( http: / / www.21cnjy.com )___，经检查与稀释处理后，再输入到雌性动物________内，以此来代替自然交配，从而达到繁育的目的。
2．操作流程
______采集→品质检查→______与分装→保存与运输→解冻与______→自然生产。
3．作用
（1）极大地提高了优良公畜的______效率，迅速地扩大其优良遗传特性在动物种群中的比例。
（2）能较好地减少________的饲养数量，降低生产和管理成本。
（3）可以使得优良种公畜的使用不受时间和______限制。　
四、试管家畜技术
1．概念
通过人工操作使卵子和精子在______条件下成熟和受精，并通过培养成为早期胚胎后，再经______产生后代的技术。
2．过程
______的采集和___ ( http: / / www.21cnjy.com )___的采集→______的处理和______体外培养→______受精→________发育至早期胚胎→移植到受体子宫→产仔。
五、胚胎分割技术
1．概念
指采用______方法将__________分割成2份、4份或更多份，经体内或体外培养，然后植入______母体内，从而获得同卵双生或多生后代的技术。
2．作用
胚胎分割可以提高______的利用率，增加每枚胚胎的后代繁殖数，提高优良品种的推广速度。
思考：生物个体冷冻会死亡，为什么精液冷冻却不死？胚胎冷冻为什么也不死？
六、克隆哺乳动物技术
1．克隆技术（核移植）
指利用某哺乳动物的__________，产生一个与该动物几乎__________的新个体。
2．原理
动物的体细胞核仍然具有________。
3．应用
使优良农业动物的数量在较短的时间内得到大规模______；用于对濒临灭绝动物的______。
答案：一、1.遗传差异　生活力　速度　双亲
2．水稻　杂种
3．性状分离　纯合子
思考：种植杂种的目的是利用杂种优势获得优质高产玉米，但是种植杂种所结的种子第二年接着种植会发生性状分离，造成减产，所以必须每年更换种子。
二、1.芽　茎　无菌
2．组培苗
3．外植体　接种　伸长
4．快速　高保真
5．濒危　名稀特优　脱病毒
思考：植物的微繁技术是利用植物组织培养获得试管苗，植物组织培养过程进行的是有丝分裂，亲子代遗传物质不变，属于无性生殖。
三、1.精液　生殖道
2．精液　稀释　输精
3．（1）配种　（2）种公畜　（3）地域
四、1.体外　移植
2．卵子　精子　精子　卵子　体外　受精卵
五、1.机械　早期胚胎　代孕
2．胚胎
思考：精子和胚胎在冷冻过程中，需要添加冷冻保护剂，如二甲基亚砜、己二醇等，冷冻前要进行平衡。在平衡时，这些冷冻保护剂会渗透到精子或胚胎中去。这样，在冷冻时，精子或胚胎内部就不会形成对精子和胚胎造成致命伤害的冰晶。精子只是一个细胞，胚胎也只有很少数量的细胞，这使冷冻保护剂能够很容易就渗透到细胞中去。而生物个体，尤其是高等生物，细胞数目繁多，不可能在短时间内使冷冻保护剂渗透到所有细胞；并且一般的冷冻保护剂都或多或少对细胞有毒害作用，长时间浸润其中，会导致生物个体的死亡，所以到目前为止，还没有复杂生物个体冷冻成功的例子。
六、1.体细胞核　完全相同
2．全能性
3．扩增　保存
1．杂种优势的特点
（1）杂种优势不只是一两个性状单独表现出优势，而是多个性状间的综合表现。
（2）杂种优势的强弱取决于双亲性状间的互相补充，在一定范围内，双亲的基因差异越大，亲缘关系越远，杂种优势就越强。
（3）杂种优势与双亲的基因型纯合度有关，若双亲的基因型纯合度高，F1的优势就强。
（4）杂种优势只在F1表现最强，F2、F3等后代由于性状分离，杂种优势逐代递减。
（5）杂种优势的大小与所处的环境有 ( http: / / www.21cnjy.com )关，F1种子只有在适宜环境下才能表现出杂种优势。杂种优势是生物界的一种普遍现象，既可见于种间杂种（如雌马与雄驴的杂种后代——骡子，与其双亲相比，其挽力大，持久力强，性温顺，适于役用），又可见于品种间的杂种（猪的品种间杂种子一代往往比双亲个体大，生活力强）。
2．杂种优势的保持
（1）采用种子繁殖的植物，如水稻、小麦、玉米、油菜、大豆等，杂种优势的“保持”靠每年配制新的F1，而且配种的亲本必须非常“纯”，与前一年用的一致。当然，也可以利用前一年配制好的F1。
（2）对于不是采用种子繁殖的植物（因为种子繁殖的后代高度分离），如苹果、桃、李、柑橘、玫瑰等，一旦获得具有优势品质的F1后（通常从一个很大的杂交群体中才能选择出少数单株），就可以用营养繁殖（如扦插、压条、组织培养等）的方法保持杂种优势，因为用于营养繁殖的植物都来自于“F1”。如果这时还用原来的亲本杂交，尽管在理论上可以产生与前一次杂交相同的后代，但实际很难找到与前一次杂交后代相同的优势植株。这是因为这些作为亲本的植物本身是高度“杂合”的。
（3）在动物方面，由于目前还没有突 ( http: / / www.21cnjy.com )破体细胞繁殖的难关，所以只能像用种子繁殖的植物一样，杂种优势的“保持”靠频繁配制新的F1。以养鸡为例，无论是生产商品肉鸡还是商品蛋鸡，都是将具有某些优势性状的品系作为亲本，再将这些亲本进行杂交得到的子代作为商品肉鸡或蛋鸡。这样得到的商品肉鸡和蛋鸡就具有了双亲的杂种优势，但是这种优势并不能保持下去。养鸡场为了能持续不断供应品质优良的商品肉鸡、蛋鸡，就必须将具有优势性状的亲代品种一直保持下去，以便能持续不断地产生具有杂种优势的子代肉鸡、蛋鸡。
3．影响植物微型繁殖的因素
（1）植物因素：①基因型，②植物年龄，③组织和器官的年龄，④植物的生理状态，⑤取材年份及生长条件，⑥取材部位及大小。
（2）培养基因素：无机盐、有机化合物、植物激素、天然提取物、琼脂、pH、渗透压、活性炭等，培养基的种类、成分等直接影响培养材料的生长发育。
（3）外植体的选择和灭菌：不同品种、不同器官 ( http: / / www.21cnjy.com )之间的分化能力有差别，且组织培养是建立在无菌操作基础之上的专门技术，因此在进行植物组织培养时，必须选择合适的外植体进行灭菌操作，以确保组织培养工作的顺利进行。
（4）环境因素：①光照（包括光强、光质、光周期），②温度，③湿度，④气体。
4．试管家畜技术的操作过程，及解决生产中的问题
一般来说，生产试管家畜所需要的卵子多数来源于屠宰场废弃的卵巢，对其进行培养成熟以后，在体外进行受精进而生产胚胎，这样可以扩大胚胎来源，降低生产成本。除此之外，还可以通过手术的方法从品质优良的家畜活体采集卵子，来生产高产优质的家畜胚胎。将试管家畜的生产技术和胚胎移植技术相结合，就可以快速对家畜进行繁殖。随着此项技术的逐渐成熟，就有可能建立胚胎工厂，使家畜的前期繁殖控制在实验室中，从而大大降低人力和物力的投入。
例如：我们可以从牛的屠宰场 ( http: / / www.21cnjy.com )收集废弃的卵巢，从其中吸取卵细胞，在体外培养成熟后，让这些卵细胞与精子（冷冻的或新鲜的）结合完成受精过程，再在体外培养一定时间发育成桑椹胚或囊胚。这时候，一方面可以进行胚胎移植，即移植到同期处理的受体牛子宫内，让其怀孕产犊；另一方面可以把胚胎冷冻保存起来，即冷冻到液氮罐内，等到有适宜的受体时再进行胚胎移植，这样就可以使牛的生产不受时间、空间的限制。冷冻牛胚胎就像平时我们所交易的商品一样，可以进行运输和买卖。牛一般一胎只生一个牛犊，在生产中，还可以一次移植两枚胚胎，让牛一次产两个牛犊，这样就可使生产效率提高一倍。
题型一 杂种优势
【例1】 杂种优势最突出表现在（　　）。
A．亲代 B．F1 C．F2 D．多代以后
解析：杂种优势指第一代杂种（F1）比双亲表现出更优良的品质。
答案：B
题型二 植物微型繁殖技术
【例2】 甘薯种植多年后 ( http: / / www.21cnjy.com )易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的（　　）。
A．有丝分裂 B．分化 C．减数分裂 D．全能性
解析：甘薯感染病毒后要进行脱毒处理才能恢复其优良特性，获得高产。脱毒的技术是微型繁殖技术，即利用无毒的茎尖等进行植物组织培养，组织培养的原理是细胞的全能性，细胞要通过脱分化和再分化过程，分裂方式是有丝分裂。
答案：C
反思领悟：微型繁殖的过程要经过脱分化和再分化过程；细胞的分裂方式是有丝分裂；原理是细胞的全能性。
题型三 试管家畜技术与体外受精
【例3】 以下是拟定并研究设计的“试管牛”工厂化生产技术流程，其中正确的顺序应是（　　）。
①卵母细胞的采集和培养　②精子的采集和获能　③受精　④胚胎的早期培养
A．①②③④ B．①②④③ C．①③②④ D．③④①②
解析：一般流程是先获取卵母细胞和精子并处理，经受精后，再进行早期胚胎培养。
答案：A
反思领悟：对获得的卵子进行培养成熟后，在体外进行受精进而生产胚胎，这样可以扩大胚胎来源，降低生产成本。
题型四 动物胚胎的分割移植技术的应用
【例4】 表现型不同的母牛生育出基因型完全相同的小牛，产生这一结果最可能的原因是（　　）。
A．试管动物的培养 B．胚胎的移植 C．胚胎的分割移植 D．受精卵的移植
解析：表现型不同的母牛生出基因型完全相同的小牛，说明小牛的遗传物质相同。最大的可能就是胚胎分割移植，其遗传物质来自于同一个受精卵。
答案：C
反思领悟：胚胎分割移植是无性繁殖技术，所产生的后代具有相同的遗传物质。
1．具有一定遗传差异的两个体进行杂交，下列不是其后代所具备的杂种优势的是（　　）。
A．生长发育速度快 B．形态、大小优于亲本 C．生活力弱 D．抗逆性强
2．把胡萝卜单个韧皮部细胞放入配制的培养基上培养，获得了许多完整的植株。这些植株（　　）。
A．变异频率较高 B．都是单倍体 C．彼此性状极为相似 D．都是纯合子
3．下列关于试管动物技术的叙述，正确的是（　　）。
A．应用该技术繁育后代的过程属于无性生殖类型
B．应用该技术繁育后代的过程属于有性生殖类型
C．试管动物技术是利用体细胞繁育后代的技术
D．用试管动物技术培育动物的过程全部在体外进行
4．一只羊的卵细胞核被另一只羊的体细胞 ( http: / / www.21cnjy.com )核置换后，这个卵细胞经过多次分裂，再植入第三只羊的子宫内发育，结果产下一只羊羔。这种克隆技术具有多种用途，但是不能（　　）。
A．有选择地繁殖某一性别的家畜 B．繁殖家畜中的优秀个体
C．用于保存物种 D．改变动物的基因型
答案：1．C　杂种后代具有两个亲本的遗传物质，具有更大的生活力和变异性。
2．C　组织培养属无性繁殖方式，由同一个韧皮细胞培育而来的许多植株遗传物质均相同，故其性状极为相似。
3．B　试管动物技术属于通过有性生殖繁 ( http: / / www.21cnjy.com )育后代的技术，因为其操作过程中仍然有两性生殖细胞的结合过程，只不过是通过人工体外操作获得胚胎，然后再移植到生物体内发育成新个体。
4．D　克隆是无性繁殖，其后代性状几乎与提供核的母本完全一致。所以其基因型不会改变。