雜交育種與誘變育種2.ppt

翠園中學(xué)生物組 第一節(jié) 雜交育種與誘變育種 教學(xué)重點(diǎn) 1.雜交育種和誘變育種的方 法和原理 2.兩種育種方式的優(yōu)缺點(diǎn) 翠園中學(xué)生物組 教學(xué)目標(biāo)： 1、簡(jiǎn)述雜交育種的概念，舉例說明雜交育種方法 的優(yōu)點(diǎn)和不足。 2、舉例說出誘變育種在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用。 3、討論遺傳和變異規(guī)律在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用。 教學(xué)難點(diǎn)：雜交育種和誘變育種的優(yōu)點(diǎn)和局限性。 翠園中學(xué)生物組 第一節(jié) 雜交育種與誘變育種 問題探討 一、雜交育種 二、誘變育種 課堂練習(xí) 翠園中學(xué)生物組 問題探討 設(shè)想你是一位 育種專家，遇 到這樣的情況 ：品種A子粒 多，但不抗黑 粉病；品種B 子粒少，但抗 黑病。如何將 兩個(gè)品種的優(yōu) 良性狀集中于 一身？ 如雜交育種 翠園中學(xué)生物組 現(xiàn)有高產(chǎn)(A)、不抗 病(B)和低產(chǎn)(a)、抗病 (b)這兩個(gè)純種小麥（其 中高產(chǎn)和不抗病為顯性） ，能否利用它們培育出一 個(gè)高產(chǎn)、抗病的小麥新品 種。如果能的話，請(qǐng)寫出 其流程圖或用遺傳圖解表 示。 P 高產(chǎn)不抗病 低產(chǎn)抗病 F1 高產(chǎn)不抗病 高不、高抗、低不、低抗F2 連續(xù)不斷地進(jìn)行自交選擇 AABB aabb AaBb A_B_、A_bb、aaB_、aabb 返回 翠園中學(xué)生物組 一、雜交育種 選擇育種 原理：利用生物的變異，通過長(zhǎng)期選擇，汰劣留良 ，培養(yǎng)出優(yōu)良品種。 不足：育種周期長(zhǎng)，選擇的范圍有限。 1）概念：雜交育種是將兩個(gè)或多個(gè)品種的優(yōu)良性狀 通過交配集中在一起，再經(jīng)過選擇和培育，獲得新 品種（穩(wěn)定遺傳）的方法。 廣義的雜交育種包括獲得雜種優(yōu)勢(shì)的雜種。 翠園中學(xué)生物組 例如：如何利用純種的高稈 抗銹病(DDRR)和矮稈不抗銹病 (ddrr)的小麥植株獲得優(yōu)良性狀 且能穩(wěn)定遺傳的品種。 第一步：先雜交得到高抗植株； 第二步：將高抗植株自交得到矮 抗植株； 第三步：將矮抗植株連續(xù)自交直 至不再發(fā)生性狀分離為止。 翠園中學(xué)生物組 F1: DdRr D_R_, D_rr , ddR_, ddrrF2 連續(xù)自交直至到不再 發(fā)生性狀分離為止。 ddRR(矮抗) 像這樣顯性性狀是優(yōu)良性狀，采用雜交育種必 須連續(xù)自交45代后種子才相對(duì)較純，育種年限至 少5年。 P DDRR ddrr 翠園中學(xué)生物組 試一試：動(dòng)物的雜交育種方法 假設(shè)現(xiàn)有長(zhǎng)毛立耳貓（假設(shè)現(xiàn)有長(zhǎng)毛立耳貓（BBEEBBEE）和和 短毛折耳貓（短毛折耳貓（bbeebbee），），你能否培育出你能否培育出 能穩(wěn)定遺傳的長(zhǎng)毛折耳貓（能穩(wěn)定遺傳的長(zhǎng)毛折耳貓（BBeeBBee）？）？ 寫出育種方案（圖解）。寫出育種方案（圖解）。 長(zhǎng)毛折耳貓 短毛折耳貓 長(zhǎng)毛立耳貓 翠園中學(xué)生物組 長(zhǎng)毛立耳 短毛折耳 BBEEbbee 長(zhǎng)毛立耳 BbEe 長(zhǎng)毛立耳 BbEe 長(zhǎng)立 長(zhǎng)折 短立 短折 Bbee BBee BBee Bbee bbee bbee 長(zhǎng)折 短折 長(zhǎng)折 長(zhǎng)折 短折 雜交 F1間交配 選優(yōu) 測(cè)交 F3 長(zhǎng)折 短折 要培育出一個(gè)能穩(wěn)定遺傳的動(dòng)物品種一般需要幾代？ 3代 翠園中學(xué)生物組 1 1）動(dòng)物雜交育種中純合子的獲得不能通過）動(dòng)物雜交育種中純合子的獲得不能通過 逐代自交，而應(yīng)改為測(cè)交。逐代自交，而應(yīng)改為測(cè)交。 2 2）比植物雜交育種所需年限短。）比植物雜交育種所需年限短。 翠園中學(xué)生物組 2）原理：利用自由組合定律實(shí)現(xiàn)基因重組。 3）應(yīng)用：可用于農(nóng)作物品質(zhì)的改良、產(chǎn)量的提高 ，培育新品種；也用于家禽、家畜的育種。 中國(guó)荷斯坦牛：荷斯坦弗 里生牛與我國(guó)黃牛雜交選育后逐 漸形成的優(yōu)良種。泌乳期可達(dá)305 天，年產(chǎn)乳量可達(dá)6300kg以上。 翠園中學(xué)生物組 中國(guó)黃牛 中國(guó)荷斯坦牛 荷斯坦牛 翠園中學(xué)生物組 袁隆平（雜交水稻之父）。2000年國(guó)家最高科學(xué)技 術(shù)獎(jiǎng)；2004年十大感動(dòng)中國(guó)人物之一。 頒獎(jiǎng)辭：他是一位真正的耕耘者。當(dāng)他還是一個(gè) 鄉(xiāng)村教師時(shí)，已具有顛覆世界權(quán)威的膽識(shí)；當(dāng)他名滿 天下時(shí)，卻仍專注于田疇。淡薄名利，一介農(nóng)夫，播 撒智慧，收獲富足。他畢生的夢(mèng)想，就是讓所有的人 遠(yuǎn)離饑餓。喜看稻菽千重浪，最是風(fēng)流袁隆平。 翠園中學(xué)生物組 雜種優(yōu)勢(shì)：是指基因型不同的親本相互雜交產(chǎn)生 的雜種一代，在生長(zhǎng)勢(shì)、生活力、繁殖力、抗逆性、 產(chǎn)量和品質(zhì)等一種或多種性狀上優(yōu)于兩個(gè)親本的現(xiàn)象 。雜種優(yōu)勢(shì)在F1代表現(xiàn)最明顯。例如：我國(guó)勞動(dòng)人民 用馬和驢雜交獲得體力強(qiáng)大，耐力好的雜種騾。 雜種優(yōu)勢(shì)主要利用雜種F1代的優(yōu)良性狀，并不要 求遺傳上的穩(wěn)定。需年年制種。如水稻的雜優(yōu)種，每 年農(nóng)科站都有供應(yīng)。 翠園中學(xué)生物組 思考與討論 從雜交育種的過程來看，雜交育種的缺陷是什 么？可用什么方法來加以克服？ 不足之處是新類型的個(gè)體中還含有一定比例的 雜合子，需用其不斷地進(jìn)行自交、選擇，所需時(shí)間 很長(zhǎng)。可用單倍體育種的方法加以克服。 4）不足：雜交育種只能利用已有基因的重組，按需 選擇，并不能產(chǎn)生新的基因；雜種后代出現(xiàn)分離現(xiàn) 象，育種進(jìn)程緩慢，過程復(fù)雜。 翠園中學(xué)生物組 PAABB aabb F1 AaBb AB、Ab、aB、ab配子 花藥離 體培養(yǎng) 可得到基因型為AB、Ab、aB、ab這四種單倍體植株 人工誘導(dǎo) 染色體加倍 就可得到基因型為AAbb這種純合子的二倍體植株 翠園中學(xué)生物組 思考與討論 雜交育種的原理是什么？能否有新的基因和新 的性狀產(chǎn)生？如果培育出新的性狀，應(yīng)該采用什么 育種方法？ 雜交育種的原理是基因重組，產(chǎn)生新的基因型 ，使性狀重新組合，而不能產(chǎn)生新的基因和新的性狀 。 如果要培育出新的性狀，可采用一定的措施來誘 導(dǎo)基因突變，培育新的品種。 返回 翠園中學(xué)生物組 1）概念：人工利用物理因素（如X射線、射線、紫 外線、激光等）或化學(xué)因素（如亞硝酸、硫酸二乙 酯等）來處理生物，使生物發(fā)生基因突變。 2）優(yōu)點(diǎn)：能提高突變率，產(chǎn)生新基因；在較短時(shí)間 內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類型。 3）應(yīng)用：農(nóng)作物新品種的培育，新品種具有抗病 力強(qiáng)、產(chǎn)量高、品質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)。如“黑農(nóng)五號(hào)”大豆 ，產(chǎn)量提高了16%，含油量比原來提高了2.5%。 二、誘變育種 翠園中學(xué)生物組 誘變育種除了采用常規(guī)的誘變育種方法外，還 采用太空育種。 我國(guó)已培育成功許多太空作物： 太空育種主要是利用返回式衛(wèi)星和高空氣球能 達(dá)到的高空環(huán)境，通過強(qiáng)輻射、微重力和高真空等 條件使植物種子的基因發(fā)生基因突變的作物育種新 技術(shù)。 翠園中學(xué)生物組 翠園中學(xué)生物組 “ “神舟神舟” ”五號(hào)搭載育成的巨人五號(hào)搭載育成的巨人 南瓜南瓜甘肅種植的太空育種的蔬菜 甘肅種植的太空育種的蔬菜 太空水稻搭載前后株太空水稻搭載前后株 系對(duì)比系對(duì)比 翠園中學(xué)生物組 用于微生物育種：例如青霉素的選育。1943年從自 然界分離出來的青霉菌只能產(chǎn)生青霉素20單位/mL。 后來人們對(duì)青霉菌多次進(jìn)行X射線、紫外線照射以及 綜合處理，培育成了青霉素高產(chǎn)菌株，目前青霉素的 產(chǎn)量已達(dá)到5000060000單位/mL。 中間為青霉菌，周圍是細(xì)菌。 翠園中學(xué)生物組 翠園中學(xué)生物組 4）局限性：誘變育種的方向難以掌握，誘變體難以 集中多個(gè)理想性狀。 5）克服方法：要想克服這些局限性，可以擴(kuò)大誘變后 代的群體，增加選擇的機(jī)會(huì)。 原因：基因 突變是隨機(jī) 不定向的。 討論：怎樣克服？ 翠園中學(xué)生物組 類類型雜雜交育種人工誘變誘變 育種單單倍體育種多倍體育種 原 理 常 用 方 法 優(yōu)優(yōu) 點(diǎn) 缺 點(diǎn) 實(shí)實(shí) 例 將具有不同 優(yōu)良性狀的 兩親本雜交 用物理或化學(xué) 的方法處理萌發(fā) 的種子或幼苗 花藥離體培養(yǎng) ；誘導(dǎo)染色體 加倍 用秋水仙素 處理萌發(fā)的 種子或幼苗 使優(yōu)良性狀 集中于一個(gè) 個(gè)體上 提高變異頻率 加速育種進(jìn)程 明顯縮短 育種年限 器官大型， 營(yíng)養(yǎng)含量高 育種時(shí)間長(zhǎng) 有利變異少需 大量處理供試 材料 技術(shù)復(fù)雜，需與 雜交育種和多倍 體育種配合 只適用于 植物 基因突變 染色體組 成倍減少 染色體組 成倍增加 基因重組 矮抗小麥 青霉素高產(chǎn)菌株3倍體無子西瓜矮抗小麥 幾種主要育種方法的比較 翠園中學(xué)生物組 基因工程育種 基因重組。 不受生物親緣關(guān)系的限制，可按人的意愿改造 生物，目的性強(qiáng)，科技含量高，可以培育出高 產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)或具有特殊用途的動(dòng)植物品種。 技術(shù)復(fù)雜，操作要求精細(xì),難度大。 原理: 方法: 優(yōu)點(diǎn): 缺點(diǎn): 應(yīng)用: 提取目的基因目的基因與運(yùn)載體結(jié)合將 目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞基因表達(dá)篩選出 符合要求的新品種。 能分泌人類胰島素的大腸桿菌菌株的獲得， 抗蟲棉，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物等。 翠園中學(xué)生物組 人工誘變 + 單倍體育種 早熟品 種(aa) 花藥離 體培養(yǎng) 當(dāng)年就可以培育出優(yōu)良新品種！ 遲熟 品種 (AA) 雜合 子 (Aa) 人工 誘變 幼苗 （A） 幼苗 （a） 秋水仙 素處理 遲熟品 種(AA) 秋水仙 素處理 時(shí)間： 翠園中學(xué)生物組 有關(guān)育種要注意的問題 一般作物育種可選雜交育種和單倍體育種； 為得到特殊性狀可選擇誘變育種(如航天育 種)或多倍體育種； 若要將特殊性狀組合到一起，但又不能克服 遠(yuǎn)緣雜交不親和性，可考慮運(yùn)用基因工程等， 如培育各種用于生物制藥的工程菌。 返回 翠園中學(xué)生物組練習(xí) :請(qǐng)寫出下面各項(xiàng)培育方法： （1）通過花藥離體培養(yǎng)再用秋水仙素加倍得到煙草新品種的方法 是 。 （2）用60Co 輻射谷氨酸棒狀桿菌，選育出合成谷氨酸的新菌種， 所用方法是 。 （3）用小麥和黑麥培育八倍體黑小麥的方法是 。 （4）將青椒的種子搭載人造衛(wèi)星，在太空中飛行數(shù)周后返回地面 ，獲得了果大、肉厚和維生素含量高的青椒新品種，這種育種原理 本質(zhì)上屬于 。 （5）用抗倒伏、不抗銹病和不抗倒伏、抗銹病的兩個(gè)小麥品種， 培育出抗倒伏、抗銹病的品種，所用方法是 。 （6）用秋水仙素或硫酸二乙酯處理蕃茄、水稻種子，獲得成熟期 早、蛋白質(zhì)含量高的品系，這種方法是 。 單倍體育種 誘變育種 多倍體育種 誘變育種 雜交育種 誘變育種 翠園中學(xué)生物組 1、 下圖是用某種作物的兩個(gè)品種和分別培育出、品 種的示意圖，試分析回答： AABB E Ab - D AaBb F AAbb- aabb G AAaaBBbb- （1）用和培育所采用的D和F步驟分別是 和 。 其應(yīng)用的遺傳學(xué)原理是 。 （2）用培育所采用的E和H步驟分別是 和 。 其應(yīng)用的遺傳學(xué)原理是 。 （3）用培育所采用的G步驟是 。其遺傳學(xué)原理 是 。 (4)由培育所用的育種方法是 H 雜交自交 基因重組 花藥離體培養(yǎng) 秋水仙素處理幼苗 染色體變異 秋水仙素處理幼苗 染色體變異 Aabb 誘變育種 翠園中學(xué)生物組 3.在動(dòng)物的育種中，用一定劑量的X射線處 理精巢，渴望獲得大量變異個(gè)體.這是因?yàn)?： A.合子都是純合子 B.誘發(fā)雄配子發(fā)生了高頻率的基因突變 C.誘導(dǎo)發(fā)生了大量的染色體變異 D.提高了基因的重組 翠園中學(xué)生物組 課 堂 練 習(xí) 1.屬于分子水平上的育種工作的是 （ ） A.輻射育種 B.雜交育種 C.單倍體育種 D.多倍體育種 A 2.將植物的種子隨飛船帶入太空，返回地面種植， 往往能得到新的變異特性。這種變異的來源主要是植 物種子經(jīng)太空中的_輻射后所發(fā)生的變異。 現(xiàn)在把這種育種方式稱為_。試說出這種育 種方式的優(yōu)點(diǎn)_。 宇宙射線 誘變育種 提高基因突變的頻率，加快育種的進(jìn)程 翠園中學(xué)生物組 3.下列實(shí)例所依據(jù)的原理分別是 （ ） 我國(guó)著名育種專家袁隆平利用雜交技術(shù)培育出 超級(jí)水稻品種 二倍體植株的花藥離體培養(yǎng)， 并用秋水仙素處理，使之成為純合子 乘宇宙 飛船上過太空的辣椒種子結(jié)出的果實(shí)較平常的大 一倍以上 A.基因重組、基因突變、染色體變異 B.基因突變、基因重組、染色體變異 C.基因突變、染色體變異、基因重組 D.基因重組、染色體變異、基因突變 D 翠園中學(xué)生物組 4.設(shè)有兩種純種小麥，一為高稈（D易倒伏）抗 銹?。═）；另一為矮稈（d抗倒伏）易染銹?。╰） ，這兩對(duì)相對(duì)性狀獨(dú)立遺傳?，F(xiàn)分別用雜交育種和 單倍體育種來培育矮稈抗銹病的新品種，請(qǐng)據(jù)圖分 析回答： 矮稈易 染銹病 高稈抗 銹病 F1 F2 bF3F4 d e a g c ddTT 植株 配 子 dT 幼苗 翠園中學(xué)生物組 （1）a過程為_,b過程為_,用符號(hào)_ 表示。 （2）F2理想的基因型是_。在代的矮 稈抗倒伏個(gè)體中占_；c過程為_，理想的 配子基因型是_。 （3）e過程是指_ _ _ _ _；g過程是指 _ _ _ _ _。對(duì)比上述兩種育種方法， 得出的結(jié)論是_ _ _ _ _ _ _。 雜交自交 ddTT 1/3 減數(shù)分裂 dT 花藥離體培養(yǎng) 人工誘導(dǎo)染色體加倍 單倍體育種能縮短育種時(shí)間 翠園中學(xué)生物組 無籽西瓜的培育 ； 多倍體育種 通過花藥離體培養(yǎng)出煙草新品種 ； 用抗倒伏不抗銹病的小麥與不抗倒伏抗銹病的小 麥后代F1自交培育出既抗倒伏又抗銹病的小麥的品 種 ； 用射線處理培育青霉素高產(chǎn)菌株 ； 將人胰島素基因?qū)氪竽c桿菌細(xì)胞 獲得產(chǎn)生人胰 島素的工程菌 。 5、寫出下列生物育種方法： 雜交育種 誘變育種 單倍體育種 基因工程育種 翠園中學(xué)生物組 6、請(qǐng)寫出下面各項(xiàng)培育方法： （1）通過花藥離體培養(yǎng)再用秋水仙素加倍得到煙草新 品種的方法是 。 （2）用60Co 輻射谷氨酸棒狀桿菌，選育出合成谷氨酸 的新菌種，所用方法是 。 （3）用小麥和黑麥培育八倍體黑小麥的方法是 。 （4）將青椒的種子搭載人造衛(wèi)星，在太空中飛行數(shù)周 后返回地面，獲得了果大、肉厚和維生素含量高的青 椒新品種，這種育種原理本質(zhì)上屬于 。 單倍體育種 誘變育種 多倍體育種 誘變育種 翠園中學(xué)生物組 （5）用抗倒伏、不抗銹病和不抗倒伏、抗銹病的 兩個(gè)小麥品種，培育出抗倒伏、抗銹病的品種，所 用方法是 。 （6）用秋水仙素處理蕃茄、水稻種子，獲得蛋白 質(zhì)含量高的品系，這種方法是 。 （7）將蘇云金芽孢桿菌的抗蟲基因?qū)朊藁ㄊ芫?卵中，培育出抗蟲棉的方法是 。 雜交育種 多倍體育種 基因工程育種 翠園中學(xué)生物組 7、（01上海）單倍體育種可以明顯地縮短育種年 限，這是由于（ ） A育種技術(shù)操作簡(jiǎn)單 B單倍體植物生長(zhǎng)迅速 C后代不發(fā)生性狀分離 D誘導(dǎo)出苗成功率高 C 8、能打破物種界限，定向的改造生物遺傳性狀的技 術(shù)是( ) A.誘變育種 B.單倍體育種 C.雜交育種 D.基因工程育種 D 翠園中學(xué)生物組 9、在動(dòng)物育種中，用一定劑量的