内容正文:
4.3.5
生物育种技术促进农业发展
七年级下册 第四单元
1.举例说出遗传变异原理在培育新品种上的应用。
2.举例说出转基因技术的应用。
3.收集和交流我国遗传育种成果的资料。
4.使学生感受到我国在现代农业发展方面的成就,增强民族自豪感和使命感。
七年级下册 第四单元
学习导引
1. 种子经历太空旅行后一定能发生变异吗?发生的变异一定有利吗?
2. 杂交育种是如何将同一物种多个品种的优良性状集中在一起的?
3. 转基因技术的核心是什么?
关键术语
杂交育种
诱变育种
转基因
七年级下册 第四单元
2022 年 10 月 12 日,在中国空间站的“天宫课堂”上,航天员展示了问天实验舱中水稻植株的生长状况(图 4.3-20)。在实验舱的生命生态实验柜中,水稻种子经过 120 天的培育,长成植株后又结出种子,实现了从种子到种子的发育全过程。这些水稻种子随神舟十四号返回舱回到地球,为我国
的水稻育种工作带来了新的研究
材料。
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利用生物变异培育优良品种
在作物栽培和动物饲养过程中,人们可以根据不同的需求和喜好,对其产生的变异进行逐代挑选,培育优良品种。
七年级下册 第四单元
调查我国在生物育种方面的成果
目的要求
1. 收集和交流我国在生物育种方面的成果。
2. 了解生物育种的方法、原理及其在农业生产中的应用。
方法步骤
1. 制订调查计划,包括调查目的、调查内容、调查方式等。
2. 以小组为单位,通过查阅资料、到相关科研部门或种植养殖基地咨询等方式,调查身边的农作物和畜禽的培育方法。
七年级下册 第四单元
3. 将收集到的数据、图片、视频等资料,按生物育种的方法、过程、成果、应用等进行归类,分析各种育种方法所利用的生物变异原理。
4. 通过分析收集到的资料,展望生物育种的前景。
5. 撰写调查报告并制作展板,在班级或学校展示。
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表达交流
1. 常见的生物育种方法有哪些?它们利用的生物变异原理分别是什么?
(1)杂交育种:原理为基因重组。
(2)诱变育种:原理为基因突变或染色体变异,用物理(如射线)或化学(如亚硝酸)诱变剂处理生物,选择优良突变体培育。
(3)转基因育种:原理为基因重组。
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表达交流
2. 在当地的生产实践中,你了解到哪些生物育种的成功案例?
如广安邻水省级农业科技园区的广油1号新品种含油量高、耐逆性强。四川省培育出创西南高海拔区玉米单产纪录的“成单372”、我国首个优质黑色肉兔品种“天府黑兔”等突破性新优品种。
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表达交流
3. 种子被誉为“农业芯片”,种业是国家战略性、基础性的核心产业。谈谈推动中国“农业芯片”升级迭代的重要性。
保障粮食安全,提升农业竞争力,适应环境变化,推动农业现代化,保障生物多样性。
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杂交育种是改良农作物品种和提高农作物产量的常用方法,也是培育畜禽新品种的主要途径。人们根据育种目标的不同,选择具有不同优良性状的个体做亲本进行杂交,使其基因重新组合,产生多种不同类型的子代,再通过选择培育,形成性状稳定的优良品种。
第三代杂交水稻
中国荷斯坦奶牛
意义
概念
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高产倒伏小麦
低产抗倒伏小麦
高产抗倒伏小麦
杂交
通过杂交,抗倒伏基因和高产基因组合到一起
杂交小麦的培育过程:
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小麦是我国的主要粮食作物,种植历史悠久。近 20 年来,我国小麦实现连续增产,主要得益于优良品种的培育。
利用杂交育种方法培育的山农 29 号小麦品种
①将高产易染病小麦与低产抗病小麦做亲本进行杂交。
②从子代中挑选出高产抗病的个体,保留它们的种子。
③第二年播种这些种子,待植株发育成熟后,再从中挑选出高产抗病个体,保留其种子待下一年播种。
④通过多代筛选,才可能获得人们所需要的高产抗病的小麦新品种。
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除杂交育种外,育种专家常利用①射线或②化学物质等对生物体进行适当处理,诱导染色体或基因发生改变,促使产生新的变异个体,再从中选择需要的变异类型进行培育,这种育种方法称为诱变育种。育种专家还将航天技术应用到生物育种中,通过返回式卫星、宇宙飞船等,将农作物种子等带到太空,利用③太空的特殊环境诱导其产生变异,再从返回地球的样本中选育新品种。1987 年,我国首次将水稻、辣椒等农作物种子送入太空。此后,经过30 多年的实践,我国已经培育出 700 余个航天育种植物新品系、新品种。
处理方式
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我国培育的太空菊(左)和太空南瓜(右)
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有人说:如果没有能遗传的变异,就不会产生新的生物类型,生物就不能由简单到复杂、由低等到高等不断的进化。你是怎么看待这个观点的?
因为各种有利的变异会通过遗传不断的积累和加强,不利的变异会被淘汰,使得生物更加适应周围的生存环境。所以生物的变异有利于物种的发展和进化。
【分析讨论】
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阅读聚焦
如何利用生物变异培育优良品种?
七年级下册 第四单元
利用转基因技术定向改良生物性状
各种生物的 DNA 在组成方式上是相同的,基因蕴含的遗传信息在动物、植物和微生物之间也是相通的,一种生物的基因在另一种生物体内同样可以得到表达。生物界蕴藏着丰富的基因资源,为基因在生物之间的转移提供了丰富的材料。
原理
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转基因技术是将一种生物的基因分离出来,在体外进行拼接组装,然后转入另一种生物的体内,以引起生物性状的定向改变。这一技术通过转移特定的基因,可以打破物种之间的界限,突破杂交育种的局限,实现可预期的基因组合,快速、高效地改变物种的遗传性状,最终获得人们所需要的新品种。
意义
原理——基因重组;
操作水平——DNA分子水平;
结果——定向的改造生物的遗传性状。
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人的生长激素基因
挑选出可以产生生长激素的大肠杆菌
切开大肠杆菌的环状DNA
将人的生长激素基因连接到大肠杆菌的环状DNA上
将新的环状DNA转入大肠杆菌体内
转基因技术的过程
大量培养
提取出人的生长激素
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一朵花来说... text has been truncated due to evaluation version limitation.
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(1)转基因技术的过程
联想记忆:
切开(剪开)→连接(针线)→转入(重新组合)→培养(繁殖)→提取
(2)人的生长激素基因在细菌细胞内得到成功表达,说明了什么问题?
①基因控制生物的性状。
②遗传密码在动物、植物和微生物之间是通用的。
(3)利用“转基因技术”生产人的生长激素,有哪些好处?
产量高、成本低。
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20 世纪 90 年代,我国科学家将苏云金杆菌中能够产生杀虫蛋白的基因转移到棉花体内,对棉花遗传特性进行定向改良,培育了一系列抗虫棉新品种,解决了棉花虫害问题。
普通棉
抗虫棉
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在农业上,转基因技术主要应用于微生物、农作物和动物生产,尤其在作物生产中的应用发展最快。自 1996 年全球转基因农作物实现商业化以来,转基因大豆、玉米、棉花、油菜等已经大面积推广种植。截至 2023 年底,我国已批准商业化种植的转基因作物有棉花、番木瓜、玉米、大豆,已批准进口的转基因作物包括大豆、棉花、油菜、甜菜、玉米等。
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阅读聚焦
为什么说利用转基因技术可以提高育种效率?
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粮食安全是“国之大者”。杂交育种、转基因等技术促进了农业发展。只有坚持农业科技自立自强,加快推进农业关键核心技术攻关,加快生物育种的产业化步伐,才能确保国家粮食安全。
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1. 根据生物育种相关知识,判断下列叙述是否正确。
(1)杂交育种可以将亲本的优良性状集中在一个个体上。 ( )
(2)杂交育种获得的子代个体都具有双亲的优良性状。 ( )
(3)转基因技术可以定向改变生物的遗传特性。 ( )
(4)利用射线或化学物质处理生物,诱导产生的变异大多数是不利的。
( )
√
✕
√
√
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2. 苜蓿是世界上最重要的牧草之一,被称为“牧草之王”。
(1)紫花苜蓿的产量高、抗寒性差,黄花苜蓿的产量低、抗寒性强。如何利用杂交育种方法培育出既高产又抗寒的苜蓿新品种?
将产量高、抗寒性差的紫花首蓿与产量低、抗寒性强的黄花苜蓿进行杂交,使遗传信息重新组合,在产生的后代中挑选产量高、抗寒性强的个体,再通过逐代选择培育,形成性状稳定的优良品种。
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2. 苜蓿是世界上最重要的牧草之一,被称为“牧草之王”。
(2)正常状态下,苜蓿的每个叶柄上长有 3 枚小叶。2020 年,一批苜蓿种子搭乘嫦娥五号探测器进入太空。这些种子返回地球后,经过种植,少数植株长出了 7 枚小叶。试分析产生这种变异的原因。
苜蓿种子进入太空后,在太空微重力、高真空、宇宙高能离子辐射、大温差等环境下,种子内的遗传物质发生变化,产生了可遗传的变异。
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3. 中国科学院上海遗传所和复旦大学合作,培育出含有人凝血因子基因的转基因羊,这些羊的奶中含有能够治疗血友病的成分。
(1)人凝血因子基因为什么能够在人与羊之间进行转移?
各种生物的DNA在组成方式上是相同的,基因蕴含的遗传信息在动物、植物和微生物之间也是相通的,所以人凝血因子基因可以转移至羊体内进行表达。
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3. 中国科学院上海遗传所和复旦大学合作,培育出含有人凝血因子基因的转基因羊,这些羊的奶中含有能够治疗血友病的成分。
(2)尝试描述含人凝血因子基因的转基因羊的培育过程。
获取人凝血因子基因后,将人凝血因子基因连接到环状DNA分子(运载体)上,然后运用适当的方法将新的环状DNA分子转入羊的受精卵。待受精卵发育成早期胚胎后,植人代孕母羊的子宫内进行胚胎发育。最后,代孕母羊分烧出转基因羊。从成年的转基因羊的乳汁中可以检测到人凝血因子,说明转基因羊培育成功。
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