第6章 从杂交育种到基因工程
第1节 杂交育种与诱变育种
一、教学目标
1.知识与技能
（1）简述杂交育种的概念，举例说明杂交育种方法的优点和不足。
（2）举例说出诱变育种在生产中的应用。
（3）讨论遗传和变异规律在生产实践中的应用。
（4）总结杂交育种、诱变育种、多倍体育种、单倍体育种的异同点。
2.过程与方法
（1）尝试将获得的信息用图表、图解的形式表达出来。
（2）运用遗传和变异原理,解决生产和生活实际中的问题。
3.情感态度与价值观
（1）讨论育种科学技术的发展是科学、技术和社会的相互作用。
（2）体会科学技术在发展社会生产力、推动社会进步等方面的巨大作用。
二、教学重点
遗传和变异规律在改良农作物和培育家畜品种等方面的应用。
三、教学难点
1、杂交育种和诱变育种的优点和局限性。
2、用遗传图解表示各种育种过程。
四、教具准备 多媒体课件。
五、课时安排 1课时
六、教学过程设计
［课前准备］
教师指导学生搜集我国在育种实践方面取得成功的事例，分析其中包含的遗传学规律，体会科学技术在发展社会生产力、推动社会进步等方面的巨大作用。
［情境创设］
教师展示课前收集的古人驯化野生动物、栽培植物的图片资料制成的课件，按课件图片的顺序，先向学生展示古人驯化狗、马、牛、猪、鸡，培育玉米、小麦、水稻、各种蔬菜、水果的过程；再向学生展示现在的家禽、家畜、粮食、蔬菜、水果的各种优良品种的图片，引起学生的兴趣。
［师生互动］
教师：这些优良的品种，都是人们利用生物的变异，通过长期的选择，汰劣留良，培育出来的优良品种。但是这种选择育种的方法周期长，可选择的范围又有限，有些品种只在某一方面有优势，而另一方面却不良，不能满足日益增长的人们的需要，在实践中，人们逐渐摸索出许多优良的育种方法。
1.杂交育种
请同学们阅读课本的“问题探讨”并进行讨论。
学生：分组讨论。各小组选派代表上台陈述自己的具体设想，并把设想用遗传图解在实物投影仪上表示出来。听课的同学对各小组的方案进行评价。
教师：从上述同学们的汇报交流中，我们发现大家使用的方法都是杂交育种，看来你们已经尝试从理论上探索杂交育种的方法了。现在我们来分析各组的方案是否科学规范。
（再次出示各小组的遗传图解）由同学们指出其优点和不足，并提出自己的疑问。
学生1：……我们的问题是：杂交育种蕴含着哪些遗传学规律？什么是规范的遗传图解？
学生2：……我们的问题是：如何推测杂交育种可能的选育过程和结果？培育出的一个新品种，如何判断它是否符合预期的要求呢？
学生3：……如果我们需要的性状是显性该如何选？如果是隐性呢？如果既有显性又有隐性呢？选出的新品种应该是纯合子还是杂合子？
学生4：……有没有更简洁的遗传图解呢？
教师：同学们提的问题都非常到位，大家再讨论。
学生：分组讨论，发言。
教师：点拨、解答同学们的问题：
杂交育种依据的遗传学原理就是：基因的自由组合定律，即通过杂交，把生物不同品种间的基因重新组合，以便使不同亲本的优良基因组合到一起，从而创造出对人类有益的新品种。
课本的遗传图解就是一个很规范的育种方案，它是以文字的形式，从性状的角度来阐述杂交育种的过程的。同学们在书写时，要依据基因的自由组合定律的原理，把每一代的可能表现型都正确的写出，从杂种第二代就可以选出我们需要的品种。选育出的新品种必须是纯合子，否则其后代就会因为发生性状分离而失去优势。这里，同学们可能发现了问题：隐性性状的品种肯定是纯合子，但显性性状的品种就有可能是纯合子，也有可能是杂合子，该如何鉴定呢?如果我们需要的性状是显性性状，育种时就用亲本的杂交后代连续自交，逐步淘汰，直到不再发生性状分离为止；如果我们需要的性状是隐性性状，育种时就从杂种二代中直接选用。
遗传图解有更简洁的表示方法，即用我们在第1章所学的基因型的方式来表示。
以课本的两个小麦品种杂交为例:如果小麦中，高产（A）对低产（a）是显性，不抗病（B）对抗病（b）是显性，我们需要的是高产抗病的纯种，假定两个亲本小麦品种都是纯合子，请绘出育种过程的基因型图解。
教师：点评，并示范书写过程如下：
根据自由组合定律，在F2中高产抗病（一显一隐）品种占总数的3／16。
思考：我们得到的这种具有杂种优势的品种可以代代遗传吗？
学生：不可以，因为其中有2/16的植株是杂合子，它们的下一代会出现性状分离。
教师：那么，如何才能得到可以代代遗传的优势品种？
学生：要想得到可以代代遗传的优势品种，就必须对在F2中所得到表现型为高产抗病（一显一隐）的植株连续自交和选育，逐步淘汰不符合要求的植株，直到不再发生性状分离，就是我们要选育的能够稳定遗传的纯合子新品种AAbb。
思考：我们选育出的纯合子新品种AAbb，在F2所有的后代中的概率是1/16。那么它在F2的高产抗病后代中的概率又是多少？
学生：1/3。
教师：通过上述分析，请给杂交育种下一个合理的定义。
学生：杂交育种就是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再通过选择和培育得到新品种的方法。
试一试（学以致用）：
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）
教师：请举出我国在杂交育种方面的成就。
学生：袁隆平的杂交水稻，中国荷斯坦牛等。
教师：综上所述杂交育种的优点是很明显的，但是在实际操作中，会遇到不少困难。请从杂交后代可能出现的类型，以及育种时间等方面，分析杂交育种方法的不足。
学生：分组讨论，各小组选派代表回答。
教师：杂交育种只能利用已有基因的重组，按需选择，并不能创造新的基因。杂交后代会出现性状分离现象，育种进程缓慢（一般需5～7年），过程烦琐。这些都是杂交育种方法的不足。有没有更好的育种方法来弥补这些缺点呢？
2.诱变育种
学生：分组讨论。
教师提示：从变异的角度去思考，并举例说明其可行性。
学生1：利用基因突变的原理，用辐射方法处理大豆，可以培育优良的大豆品种。如:黑农五号。
学生2：利用基因突变的原理，利用返回式卫星和高空气球搭载农作物种子，使种子在空间条件下发生基因突变，进行农作物遗传性状的改良。如：卫星“87－2”青椒、“航育1号”水稻、“豫麦13号小麦”等。
学生3：利用基因突变的原理，对青霉菌多次进行X射线、紫外线照射以及综合处理，培育出了高产菌株。
学生4：利用基因突变的原理，进行核技术诱变育种，可培育出优良的粮食、蔬菜、水果、花卉品种。
教师：同学们的知识面很广，介绍了许多诱变育种的方法，请给诱变育种下一个合理的定义。
学生：诱变育种就是利用物理因素（如X射线、γ射线、紫外线、激光等）或化学因素（亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处理生物，使生物发生基因突变，从而在短时间内获得更多的优良变异类型的育种方法。
教师：与杂交育种相比，诱变育种有什么优点？联系基因突变的特点，谈谈诱变育种的局限性。要想克服这些局限性，可以采取什么办法？
学生：诱变育种的优点是能够提高突变率，在较短的时间内获得更多的优良变异类型。诱变育种的局限性是诱发突变的方向难以掌握，突变体难以集中多个理想性状。要想克服这些局限性，可以扩大诱变后代的群体，增加选择的机会。
教师：可见科学与技术的发展与社会的发展有着相互影响、相互制约的关系，请简单的叙述它们之间的这种关系。
学生：遗传变异规律在促进经济与社会发展方面有着重要的价值，遗传变异规律的发展直接促进了经济与社会发展。但是，在某一历史阶段，由于科学认识的局限性，科学技术总会存在一些难以解决的问题，这些问题阻碍了生产力的提高。随着科学认识地不断深入，技术上的问题得以解决，生产力也随之提高；社会生产力的提高，又能反过来促进科学技术的发展。
［教师精讲］
杂交育种就是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育得到新品种的方法。
诱变育种就是利用物理因素（如X射线、γ射线、紫外线、激光等）或化学因素（亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处理生物，使生物发生基因突变，从而在短时间内获得更多的优良变异类型的育种方法。
杂交育种的优缺点：方法简单，容易操作。但是，杂交育种只能利用已有基因的重组，按需选择，并不能创造新的基因。杂交后代会出现性状分离现象，育种进程缓慢，过程烦琐。
诱变育种的优缺点：能够提高突变率，在较短的时间内获得更多的优良变异类型。但是，诱变育种的诱发突变的方向难以掌握，突变体难以集中多个理想性状。需大量处理供试材料。
两种育种方法都为我们创造了许多优良的品种，育种技术的发展为我们的社会经济创造了许多价值，我国作为目前世界上能发射返回式卫星的三个国家之一，在作物空间技术育种方面已经进入世界先进行列。
［课堂小结］
四种育种方法的比较
杂交育种
诱变育种
多倍体育种
单倍体育种
处理
杂交
用物理、化学因素处理生物
用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
花药离体培养
原理
通过基因重组，把两个亲本的优良性状组合在同一个后代中，从而产生符合要求的新类型
用人工方法诱发基因突变，产生新性状，创造新品种或新类型
抑制细胞分裂中纺锤体的形成，使染色体的数目加倍后不能形成两个细胞
诱导精子直接发育成植株，再用秋水仙素加倍成纯合子
优缺点
方法简单，容易操作。不能创造新的基因，育种进程缓缦，过程烦琐
能提高变异的频率，大幅度改良某些性状，变异性状较稳定，可加速育种进程。
有利变异少，需大量处理供试材料，诱发突变的方向难以掌握，突变体难以集中多个理想性状
器官较大，营养物质含量高。
发育延迟，结实率低
自交后代不发生性状分离，可缩短育种年限（2年）。
方法复杂，成活率低
实例
小麦高茎（易倒伏）抗锈病的纯种与矮茎（抗倒伏）易染锈病的纯种进行杂交，培育出矮茎抗锈病小麦品种
青霉菌经X射线、紫外线照射以及综合处理，培育出青霉素产量很高的菌株
三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦
抗病植株的育成
［布置作业］
课本P101 练习。
八、板书设计
第6章 从杂交育种到基因工程
第一节 杂交育种与诱变育种
一、杂交育种：
1、原理： 2、缺点：
二、诱变育种：
●习题详解
一、练习（课本P101）
（一）基础题
解析：考查对杂交育种和诱变育种的基本原理和过程的掌握，只要正确理解其原理和过程就能较快得出答案。
答案：1.B 2.B 3.基因突变 X射线 紫外线 激光
（二）拓展题
提示：可采用杂交育种的方法，遗传图解可参考教科书插图6－1绘制。优点是育种的目的性较强，能够获得具有优良性状、淘汰不良性状的品种。缺点是育种周期长，过程烦琐。
二、问题探讨（课本P98）
提示：此节问题探讨意在结合学生的生活经验，引导学生思考相关的育种方法。教师可充分发挥学生的主观能动性，让学生积极参与讨论。
三、本节聚焦（课本P98）
1.杂交育种依据的遗传学原理就是：基因的自由组合定律，即通过杂交，使生物不同品种间的基因重新组合，以便使不同亲本的优良基因组合到一起，从而创造出对人类有益的新品种。
2.诱变育种就是利用物理因素（如X射线、γ射线、紫外线、激光等）或化学因素（亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处理生物，使生物发生基因突变，从而在短时间内获得更多的优良变异类型的育种方法。
3.杂交育种的优缺点：方法简单，容易操作。但是，杂交育种只能利用已有基因的重组，按需选择，并不能创造新的基因。杂交后代会出现性状分离现象，育种进程缓缦，过程烦琐。
诱变育种的优缺点：能够提高突变率，在较短的时间内获得更多的优良变异类型。但是，诱变育种的诱发突变的方向难以掌握，突变体难以集中多个理想性状。需大量处理供试材料。
四、思考与讨论（课本P99）
杂交育种只能利用已有基因的重组，按需选择，并不能创造新的基因。杂交后代会出现性状分离现象，育种进程缓缦，过程烦琐。这些都是杂交育种方法的不足。
五、思考与讨论（课本P100）
诱变育种的优点是能够提高突变率，在较短的时间内获得更多的优良变异类型。诱变育种的局限性是诱发突变的方向难以掌握，突变体难以集中多个理想性状。要想克服这些局限性，可以扩大诱变后代的群体，增加选择的机会。
课件21张PPT。杂交育种与诱变育种第1节教学目标【知识目标】
1.举例说明生物变异在育种上的应用
2.简述杂交育种和诱变育种的作用及其局限性
【能力目标】
运用遗传和变异原理，解决生产和生活实际中问题
【情感态度、价值观】
（1）讨论育种科学技术的发展是科学、技术和社会的相互作用。
（2）体会科学技术在发展社会生产力、推动社会进步等方面的巨大作用。 玉米起源于美洲大陆，古印第安人是最早选择和培育玉米的，最突出的贡献是选育了果穗硕大、淀粉含量高的玉米。 15世纪传入欧洲，16世纪经葡萄牙传入中国，现在遍布全世界。 古代人类的育种方式－－选择育种原理： 利用生物的变异，通过长期选择，汰劣留良，培养出优良品种。优、缺点：1·技术简单、容易操作
2·周期长，可以选择的范围有限 小麦高秆（D）对矮秆（d）为显性，抗锈病（T）对不抗锈病（t）为显性，现有纯合的高秆抗锈病的小麦（DDTT）和矮秆不抗锈病的小麦（ddtt），怎样才能得到矮秆抗病的优良品种（ddTT）？想一想：以下是杂交的育种参考方案： Ｐ 高抗 矮不抗Ｆ１ 高抗Ｆ２DDTTddttDdTtddTt高抗 高不抗 矮抗 矮不抗ddTT矮抗 矮不抗ddTtddTT杂交F3一、杂交育种概念：杂交育种是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。原理：基因重组。
方法：杂交→自交→选优→自交
优点：能集中位于不同品种中的优良性状。
缺点：育种周期长。试一试：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）Ｆ3长立 长折 短立 短折BbeeBBeeBBeeBbeebbeebbee长折 短折长折 长折 短折杂交选优测交 ＰＦ１ Ｆ２长折 短折ⅹ 中国荷斯坦牛 荷斯坦牛与我国黄牛杂交选育后逐渐形成的优良种。泌乳期可达305天，年产乳量可达6300kg以上。 例：我国运用返回式运载卫星搭载水稻种子，返回地面后种植，培育出的水稻穗长粒大，亩产达600kg，最高达750kg，蛋白质含量增加8%-20%，生长期平均缩短10天。请回答：
二、诱变育种概念：利用物理因素（如X射线，紫外线，激光等）或化学因素（如亚硝酸等）处理生物，使生物发生基因突变。原理：基因突变
方法：辐射诱变、激光诱变、化学诱变。
优点：能提高突变率，产生新基因。
缺点：难以控制突变方向，无法将多个优良性状组合；有利变异少，须大量处理实验材料。太空南瓜太空椒 普通椒太空育种花卉仙客来1943年从自然界分离出来的青霉菌只能产生青霉素20单位/mL。后来人们对青霉菌多次进行X射线、紫外线照射以及综合处理，培育成了青霉素高产菌株，目前青霉素的产量已达到50000—60000单位/mL。基因重组基因突变染色体变异染色体变异杂交用物理或化学方法处理生物花药离体培养→单倍体→秋水仙素处理→纯种秋水仙素处理优良性状集中于一个个体上提高变异频率加速育种进程有利变异少，需大量处理材料明显缩短育种年限，育种时间较短。技术复杂，需与杂交育种配合各种器官大、营养成分高、抗性强获得的新品种发育延迟育种时间最长 1、杂交育种所依据的原理是什么
A.基因突变 B.基因自由组合
C.染色体交叉互换 D.染色体变异
2、据你所知道杂交选育新品种之外，杂交的另一个结果是获得
A.纯种 B.杂种表现的优势
C.基因突变 D.染色体变异练习： 3、在下列几种育种方法中，可以改变原有基因分子结构的育种方法是
A.杂交育种 B.诱变育种
C.单倍体育种 D.多倍体育种
4、现代农业育种专家采用诱变育种的方法改良某些农作物的原有性状，其原因是：
A.提高了后代的出苗率
B.产生的突变全部是有利的
C.提高了后代的稳定性
D.能提高突变率以供育种选择1、 下图是用某种作物的两个品种①和②分别培育出④、⑤、⑥品种的示意图，试分析回答：
① AABB E Ab ------------④
D ③AaBb F AAbb----------⑤
②aabb G AAaaBBbb----⑥
（1）用①和②培育⑤所采用的D和F步骤分别是 和 。其应用的遗传学原理是 。
（2）用③培育⑤所采用的E和H步骤分别是 和 。
其应用的遗传学原理是 。
（3）用③培育⑥所采用的G步骤是 。其遗传学原理是 。
(4)由②培育⑦所用的育种方法是 H杂交自交基因重组花药离体培养秋水仙素处理幼苗染色体变异秋水仙素处理幼苗染色体变异小展身手⑦Aabb诱变育种第6章第一节 杂交育种与诱变育种
班级 姓名
【知识目标】
1.举例说明生物变异在育种上的应用
2.简述杂交育种和诱变育种的作用及其局限性
【能力目标】
运用遗传和变异原理，解决生产和生活实际中问题
【情感态度、价值观】
1、讨论育种科学技术的发展是科学、技术和社会的相互作用。
2、体会科学技术在发展社会生产力、推动社会进步等方面的巨大作用。
【学习重点】遗传和变异规律在改良农作物和培育家畜品种等方面的应用。
【学习难点】杂交育种和诱变育种的优点和局限性。
【问题导学】
选择育种
利用自然界产生的 ，通过长期 ，汰劣留良，培育优良品种。缺点是不仅 ，而且 。
2.【合作探究】小麦高秆（D）对矮秆（d）为显性，抗锈病（T）对不抗锈病（t）为显性，现有纯合的高秆抗锈病的小麦（DDTT）和矮秆不抗锈病的小麦（ddtt），怎样通过杂交的方法得到矮秆抗病的优良品种（ddTT）？尝试着写出方法和步骤。
3．【试一试】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）
4.各种育种方法的比较
名称
原理
常用方法
优点
缺点
杂交育种
诱变育种
单倍体
育种
多倍体
育种
【当堂达标】
1、杂交育种所依据的原理是（ ）
A.基因突变 B.基因自由组合
C.染色体交叉互换 D.染色体变异
2、据你所知道杂交选育新品种之外，杂交的另一个结果是获得（ ）
A.纯种 B.杂种表现的优势
C.基因突变 D.染色体变异
3、在下列几种育种方法中，可以改变原有基因分子结构的育种方法是（ ）
A.杂交育种 B.诱变育种
C.单倍体育种 D.多倍体育种
4、现代农业育种专家采用诱变育种的方法改良某些农作物的原有性状，原因是（ ）
A.提高了后代的出苗率
B.产生的突变全部是有利的
C.提高了后代的稳定性
D.能提高突变率以供育种选择
【课后反思】
