6.1雜交育種與誘變育種(理科)

1、 第六章 從雜交育種到基因工程第一節(jié)第一節(jié) 雜交育種與誘變育種雜交育種與誘變育種憫農(nóng)唐憫農(nóng)唐李紳李紳鋤禾日當(dāng)午，汗滴禾下土。誰知盤中餐，粒粒皆辛苦。 現(xiàn)在請同學(xué)們分析古印第安人培育玉米的方法現(xiàn)在請同學(xué)們分析古印第安人培育玉米的方法所隱含的遺傳學(xué)原理及其優(yōu)缺點。所隱含的遺傳學(xué)原理及其優(yōu)缺點。（1 1）古印第安人培育玉米的方法稱為）古印第安人培育玉米的方法稱為 。（2 2）這里的）這里的“選擇選擇”的含義是的含義是 。（3 3）“用作祭祀的玉米是在隔離條件下種植的用作祭祀的玉米是在隔離條件下種植的”其中其中“隔離隔離”作用是作用是 （4 4）選擇育種的優(yōu)點是）選擇育種的優(yōu)點是: : 。缺點：缺點：

2、 。 選擇育種選擇育種汰劣留良汰劣留良防止防止劣質(zhì)玉米劣質(zhì)玉米與選擇的具有與選擇的具有優(yōu)良性狀的玉米優(yōu)良性狀的玉米雜交，雜交，使優(yōu)良的性狀得到不斷的積累使優(yōu)良的性狀得到不斷的積累技術(shù)簡單、容易操作技術(shù)簡單、容易操作選擇范圍有限，育種周期長選擇范圍有限，育種周期長2000年國家最高科學(xué)技術(shù)獎年國家最高科學(xué)技術(shù)獎2004年十大感動中國人物之一年十大感動中國人物之一第一節(jié)第一節(jié) 雜交育種與誘變育種雜交育種與誘變育種小麥高稈（小麥高稈（D D）對矮稈（）對矮稈（d d）為顯性，抗銹病（）為顯性，抗銹?。═ T）對不抗銹病（對不抗銹?。╰ t）為顯性，現(xiàn)有純合的）為顯性，現(xiàn)有純合的高稈抗銹病高稈抗銹病的

3、小的小麥（麥（DDTTDDTT）和）和矮稈不抗銹病矮稈不抗銹病的小麥（的小麥（ddttddtt），如果你是），如果你是育種工作者，怎樣才能得到育種工作者，怎樣才能得到純合矮稈抗病純合矮稈抗病的優(yōu)良品種的優(yōu)良品種（ddTTddTT）？用）？用遺傳圖解遺傳圖解表示出來表示出來. .想一想：植物雜交育種的方法想一想：植物雜交育種的方法DDTTddttDdTtddTt高抗高抗 高不抗高不抗 矮抗矮抗 矮不抗矮不抗D-T- D-tt ddT- ddttD-T- D-tt ddT- ddttddTT矮抗矮抗ddTTddTt矮抗矮抗ddTTF3 矮抗矮抗F3 矮抗矮抗 矮不抗矮不抗ddTT 或或ddTt雜交

4、雜交自交自交選優(yōu)選優(yōu)自交自交選優(yōu)選優(yōu)思考：要培育出一思考：要培育出一個能個能穩(wěn)定遺傳穩(wěn)定遺傳的植的植物品種至少要幾年？物品種至少要幾年？花藥離花藥離 體培養(yǎng)體培養(yǎng) 秋水仙秋水仙 素處理素處理 DT、dT、Dt、dt 單倍體單倍體 幼苗幼苗DT、dT、Dt、dt 花藥花藥ddTT矮稈抗銹病矮稈抗銹病 純合體純合體 植株植株DdTt高稈抗銹病高稈抗銹病 F F1 1DDTT高稈抗銹病高稈抗銹病 ddtt矮稈易染銹病矮稈易染銹病 P P思考：要培育思考：要培育出一個出一個能穩(wěn)定能穩(wěn)定遺傳遺傳的植物品的植物品種需要幾年？種需要幾年？試一試：動物的雜交育種方法試一試：動物的雜交育種方法 假設(shè)現(xiàn)有假設(shè)現(xiàn)有

5、長毛立耳長毛立耳貓（貓（BBEEBBEE）和）和短毛折耳短毛折耳貓（貓（bbeebbee），你能否培育出），你能否培育出能能穩(wěn)定遺傳的穩(wěn)定遺傳的長毛折耳長毛折耳貓（貓（BBeeBBee）？）？寫出育種方案（圖解）寫出育種方案（圖解）長毛折耳貓長毛折耳貓短毛折耳貓短毛折耳貓長毛立耳貓長毛立耳貓長毛立耳長毛立耳 短毛折耳短毛折耳BBEEbbeeBbeeBBee雜交雜交F F1 1間間交配交配選優(yōu)選優(yōu)測交測交長毛立耳長毛立耳 BbEe長毛立耳長毛立耳 BbEe長立長立 長折長折 短立短立 短折短折 BBeebbee長折長折 短折短折長折長折 F3Bbeebbee長折長折 短折短折長折長折 短折短折F

6、1F1代雌雄個體代雌雄個體相互交配相互交配測交測交1 1、動物動物雜交育種中純合子的獲得不能通過逐代雜交育種中純合子的獲得不能通過逐代自交，而應(yīng)改為自交，而應(yīng)改為測交測交。2 2、在、在動物動物雜交育種的過程中雜交育種的過程中不能運用單倍體育不能運用單倍體育種種的方法。的方法。3 3、在在植物植物雜交育種的過程中雜交育種的過程中運用單倍體育種運用單倍體育種的的方法可以方法可以顯著縮短育種進(jìn)程。顯著縮短育種進(jìn)程。！注意！注意一、概念：一、概念： 將兩個或多個品種的將兩個或多個品種的優(yōu)良性狀優(yōu)良性狀通過交配集通過交配集中在一起，再經(jīng)過中在一起，再經(jīng)過選擇和培育選擇和培育，獲得，獲得新品種新品種的方

7、的方法。法。二、依據(jù)原理：二、依據(jù)原理： 基因重組基因重組三、常用方法：三、常用方法：四、優(yōu)點：四、優(yōu)點： 將將不同個體不同個體的優(yōu)良性狀集中到的優(yōu)良性狀集中到一個個一個個體體(純種純種)上上五、缺點：五、缺點：雜交育種雜交育種結(jié)合上述幾個實例，小結(jié)如下：結(jié)合上述幾個實例，小結(jié)如下：育種進(jìn)程緩慢，育種進(jìn)程緩慢，不能產(chǎn)生新的基因不能產(chǎn)生新的基因雜交后代出現(xiàn)性狀分離，過程復(fù)雜雜交后代出現(xiàn)性狀分離，過程復(fù)雜雜雜 交交自交自交 (選優(yōu)選優(yōu)自交自交) 若干次若干次純種純種雜交雜交F1F1間交配間交配選優(yōu)選優(yōu)測交測交植植物物動動物物應(yīng)用(1)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中：改良作物品質(zhì)，提高改良作物品質(zhì)，提高

8、農(nóng)作物單位面積產(chǎn)量農(nóng)作物單位面積產(chǎn)量雜交水稻雜交水稻：從：從19761976年到年到20062006年，年，累計增產(chǎn)糧食累計增產(chǎn)糧食52005200多億公斤，平均每多億公斤，平均每年解決年解決60006000萬人的糧食萬人的糧食問題。問題。荷斯坦牛荷斯坦牛中國黃牛中國黃牛 中國荷斯坦牛中國荷斯坦牛 荷荷斯坦牛與我國黃牛雜交斯坦牛與我國黃牛雜交選育后逐漸形成的優(yōu)良選育后逐漸形成的優(yōu)良種。種。泌乳期可達(dá)泌乳期可達(dá)3030天，天，年產(chǎn)乳量可達(dá)年產(chǎn)乳量可達(dá)6300kg6300kg以以上。上。中國荷斯坦牛中國荷斯坦牛（2）在家畜、家禽育種中的應(yīng)用）在家畜、家禽育種中的應(yīng)用 資料：資料：航天技術(shù)的發(fā)展，使

9、人類利用太空資源的愿望航天技術(shù)的發(fā)展，使人類利用太空資源的愿望變成了現(xiàn)實。自變成了現(xiàn)實。自19871987年以來，中國利用自己研制的返回年以來，中國利用自己研制的返回式衛(wèi)星和神舟號飛船進(jìn)行了式衛(wèi)星和神舟號飛船進(jìn)行了1111次航天育種搭載試驗，試次航天育種搭載試驗，試驗品種達(dá)驗品種達(dá)12001200多種。多種。航天誘變育種是利用太空的物理環(huán)境作為誘變因子航天誘變育種是利用太空的物理環(huán)境作為誘變因子，太空環(huán)境條件很復(fù)雜，與地球表面主要差異是微重力太空環(huán)境條件很復(fù)雜，與地球表面主要差異是微重力（10103 3克克10106 6克）、宇宙射線、重粒子、變化磁場和克）、宇宙射線、重粒子、變化磁場和高真空

10、等，高真空等，這些物理條件的綜合作用使生物產(chǎn)生基因突這些物理條件的綜合作用使生物產(chǎn)生基因突變。變。 據(jù)統(tǒng)計，據(jù)統(tǒng)計，航天育種變異率達(dá)航天育種變異率達(dá)4 4以上以上，株高變異為，株高變異為40cm40cm30cm30cm，果重變異達(dá)，果重變異達(dá)7070100100（蔬（蔬菜），生育期變異為菜），生育期變異為3 3天天1010天。天。雜交育種只能利用已有的基因重組，按需選擇，雜交育種只能利用已有的基因重組，按需選擇，并不能并不能創(chuàng)造新的基因創(chuàng)造新的基因。雜交后代會出現(xiàn)。雜交后代會出現(xiàn)性狀分離現(xiàn)象性狀分離現(xiàn)象，育種進(jìn)程緩育種進(jìn)程緩慢，過程繁瑣慢，過程繁瑣。有沒有別的方法能解決這一問題呢？。有沒有別的

11、方法能解決這一問題呢？白蓮白蓮:1994年江西廣昌白蓮研究所搭載白蓮種子年江西廣昌白蓮研究所搭載白蓮種子442粒，粒，培育出太空蓮培育出太空蓮3號等新品種，畝產(chǎn)達(dá)號等新品種，畝產(chǎn)達(dá)120千克，千克，比原品比原品種種提高提高88，平均粒重，平均粒重22克，最大為克，最大為33克（原品克（原品種平均粒重為種平均粒重為1.1克），超過出口蓮子標(biāo)準(zhǔn)?？耍?，超過出口蓮子標(biāo)準(zhǔn)。1 1、太空蓮太空蓮3 3號中有沒有產(chǎn)生新基因？號中有沒有產(chǎn)生新基因？ 2 2、誘發(fā)基因突變的條件有哪些？、誘發(fā)基因突變的條件有哪些？ 3 3、誘變育種有哪些優(yōu)點？、誘變育種有哪些優(yōu)點？ 4 4、有哪些因素可以誘導(dǎo)生物產(chǎn)生基因突變？

12、、有哪些因素可以誘導(dǎo)生物產(chǎn)生基因突變？ 有新基因產(chǎn)生有新基因產(chǎn)生微重力、宇宙射線、重粒子、變化磁場和高真微重力、宇宙射線、重粒子、變化磁場和高真空空可以提高突變率，從而大幅度地改良某些性狀可以提高突變率，從而大幅度地改良某些性狀 物理因素、化學(xué)因素和生物因素物理因素、化學(xué)因素和生物因素 太空船把太空船把20002000顆南瓜種子帶上了太空，這些種子在宇顆南瓜種子帶上了太空，這些種子在宇宙里經(jīng)過了綜合射線的作用，回到地面后，經(jīng)培育只有宙里經(jīng)過了綜合射線的作用，回到地面后，經(jīng)培育只有很很少一部分少一部分能夠發(fā)育成我們需要的優(yōu)良性狀，而大部分種子能夠發(fā)育成我們需要的優(yōu)良性狀，而大部分種子沒有發(fā)育或并

13、不沒有發(fā)育或并不是我們希望得到的優(yōu)良性狀?？蒲腥藛T經(jīng)是我們希望得到的優(yōu)良性狀?？蒲腥藛T經(jīng)過過3 3個月個月的種植，長出的種植，長出150150公斤各種顏色的大南瓜。公斤各種顏色的大南瓜。 一、概念：一、概念： 利用利用物理因素物理因素（如（如射線、射線、射線、紫外線、激射線、紫外線、激光等）或光等）或化學(xué)因素化學(xué)因素（如亞硝酸、硫酸二乙酯等）來處（如亞硝酸、硫酸二乙酯等）來處理生物，使生物發(fā)生理生物，使生物發(fā)生基因突變基因突變。二、依據(jù)原理：二、依據(jù)原理： 基因突變基因突變?nèi)?、常用方法：三、常用方法：輻射誘變、激光誘變、作物空間技術(shù)輻射誘變、激光誘變、作物空間技術(shù)育種（育種（用物理或化學(xué)方法處

14、理生物用物理或化學(xué)方法處理生物）四、優(yōu)點：四、優(yōu)點：可以提高突變率，加速育種過程，大幅度可以提高突變率，加速育種過程，大幅度地改良某些性狀。地改良某些性狀。五、缺點：五、缺點：由于突變的不定向性，由于突變的不定向性，有利變異少，有利變異少，需大量處理實驗材料需大量處理實驗材料，因此該育種方因此該育種方法有一定的盲目性。法有一定的盲目性。誘變育種誘變育種六、應(yīng)用六、應(yīng)用用于微生物育種用于微生物育種 農(nóng)作物新品種的培育農(nóng)作物新品種的培育 新品種具有抗病力強、產(chǎn)量高、品質(zhì)好等優(yōu)點。如新品種具有抗病力強、產(chǎn)量高、品質(zhì)好等優(yōu)點。如“黑農(nóng)五號黑農(nóng)五號”大豆，產(chǎn)量提高了大豆，產(chǎn)量提高了16%16%，含油量比

15、原來提高了，含油量比原來提高了2.5%2.5%。 在作物方面，應(yīng)用誘變育種我國已培育出在作物方面，應(yīng)用誘變育種我國已培育出100100多種水稻、小多種水稻、小麥、玉米、大豆等優(yōu)良品種。麥、玉米、大豆等優(yōu)良品種。太空黃瓜太空黃瓜 誘變育種的誘變育種的優(yōu)點優(yōu)點是能夠提高突變率，在較短的時間內(nèi)獲是能夠提高突變率，在較短的時間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類型。得更多的優(yōu)良變異類型。 誘變育種的誘變育種的局限性局限性是誘發(fā)突變的是誘發(fā)突變的方向難以掌握方向難以掌握，突變體，突變體難以集中多個理想性狀。難以集中多個理想性狀。 要想克服這些局限性，可以要想克服這些局限性，可以擴(kuò)大誘變后代的群體，擴(kuò)大誘變后代的群體，

16、增加選擇的機會。增加選擇的機會。練習(xí)練習(xí) :請寫出下面各項培育方法：請寫出下面各項培育方法：（1 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）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是 。（2 2）用）用6060Co Co 輻射谷氨酸棒狀桿菌，選育出合成谷氨酸的新菌種，輻射谷氨酸棒狀桿菌，選育出合成谷氨酸的新菌種，所用方法是所用方法是 。（3 3）用）用小麥小麥和和黑麥黑麥培育八倍體黑小麥的方法培育八倍體黑小麥的方法是是 。（4 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，）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

17、含量高的青椒新品種，這種育種方法屬獲得了果大、肉厚和維生素含量高的青椒新品種，這種育種方法屬于于 。（5 5）用抗倒伏、不抗銹病和不抗倒伏、抗銹病的兩個小麥品種，）用抗倒伏、不抗銹病和不抗倒伏、抗銹病的兩個小麥品種，培育出抗倒伏、抗銹病的品種，所用方法是培育出抗倒伏、抗銹病的品種，所用方法是 。（6 6）用亞硝酸或硫酸二乙酯處理蕃茄、水稻種子，獲得成熟期早、）用亞硝酸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，這種方法是蛋白質(zhì)含量高的品系，這種方法是 。單倍體育種單倍體育種 誘變育種誘變育種 多倍體育種多倍體育種 誘變育種誘變育種 雜交育種雜交育種 誘變育種誘變育種雜交育

18、種雜交育種誘變育種誘變育種單倍體育種單倍體育種多倍體育種多倍體育種原原理理常常用用方方法法優(yōu)優(yōu)點點缺缺點點基因重組基因重組基因突變基因突變?nèi)旧w變異染色體變異染色體變異染色體變異雜交雜交用物理或化學(xué)用物理或化學(xué)方法處理生物方法處理生物花藥離體培養(yǎng)花藥離體培養(yǎng)單倍體單倍體秋秋水仙素處理水仙素處理純種純種秋水仙素秋水仙素處理處理將不同個體將不同個體的優(yōu)良性狀的優(yōu)良性狀集中于一個集中于一個個體上個體上提高變異頻率提高變異頻率加速育種進(jìn)程加速育種進(jìn)程有利變異少，有利變異少，需大量處理實需大量處理實驗材料驗材料明顯縮短育種明顯縮短育種年限，子代全年限，子代全是純合子是純合子與雜交育種配與雜交育種配合，技

19、術(shù)復(fù)雜合，技術(shù)復(fù)雜各種器官大、各種器官大、營養(yǎng)成分高、營養(yǎng)成分高、抗性強抗性強與雜交育種與雜交育種配合，獲得配合，獲得的新品種發(fā)的新品種發(fā)育遲緩育遲緩育種時間最長育種時間最長特別提醒特別提醒: : (1) (1) 雜交育種只應(yīng)用于雜交育種只應(yīng)用于有性有性 生殖生殖的植物和動物，而誘變育種不僅能的植物和動物，而誘變育種不僅能應(yīng)用于有性生殖的生物，也可以應(yīng)用于應(yīng)用于有性生殖的生物，也可以應(yīng)用于無性生殖的微生物；無性生殖的微生物； （2） 單倍體育種主要用于進(jìn)單倍體育種主要用于進(jìn)行有性生殖的植物。行有性生殖的植物。1、 下圖是用某種作物的兩個品種和分別培育出、品下圖是用某種作物的兩個品種和分別培育出

20、、品種的示意圖，試分析回答：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）用和培育所采用的D和和F步驟分別是步驟分別是 和和 。其應(yīng)用的遺傳學(xué)原理是其應(yīng)用的遺傳學(xué)原理是 。（2）用培育所采用的）用培育所采用的E和和H步驟分別是步驟分別是 和和 。其應(yīng)用的遺傳學(xué)原理是其應(yīng)用的遺傳學(xué)原理是 。（3）用培育所采用的）用培育所采用的G步驟是步驟是 。其遺傳學(xué)原。其遺傳學(xué)原理是理是 。 (4)由由培育所用的育種方法是培育所用的育種方法是 H雜交雜交自交自交基因重組基因重組花藥離體培養(yǎng)花藥離體培養(yǎng)秋水仙素處理幼苗秋水仙素處理幼苗染色體變異染色體變異秋水仙素處理幼苗秋水仙素處理幼苗染色體變異染色體變異Aabb誘變育種誘變育種 例如：如何利用純種的高稈抗銹病例如：如何利用純種的高稈抗銹病(DDRR)(DDRR)和矮和矮稈不抗銹病稈不抗銹病(ddrr)(ddrr)的水稻植株獲得優(yōu)良性狀且能的水稻植株獲得優(yōu)良性狀且能穩(wěn)定遺傳的品種。穩(wěn)定遺傳的品種。第一步第一步：先雜交