雜交育種與誘變育種課件

1、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 設想你是一位玉米育種專家，設想你是一位玉米育種專家，遇到這樣的情況遇到這樣的情況: :品種品種a a籽粒籽粒多，但不抗黑粉?。黄贩N多，但不抗黑粉??；品種b b籽籽粒少，但抗黑粉病。粒少，但抗黑粉病。討論：討論：你用什么方法把兩個品種的你用什么方法把兩個品種的優(yōu)良性狀結(jié)合在一起，又能優(yōu)良性狀結(jié)合在一起，又能去掉缺點？去掉缺點？黑粉病黑粉病創(chuàng)設情景創(chuàng)設情景學習目標：學習目標：1簡述雜交育種和誘變育種的概念，舉例說明雜交育種和誘變育種方法的優(yōu)點和不足。（簡述雜交育種和誘變育種的作用及其局限性。）2舉例說明雜交育種、誘變育種在生產(chǎn)中的應用。3討論遺傳

2、和變異規(guī)律在生產(chǎn)實踐中的應用。學習重點：學習重點：遺傳和變異規(guī)律在改良農(nóng)作物和培育家畜品種等方面的應用。學習難點：學習難點：雜交育種和誘變育種的優(yōu)點和局限性。確立目標確立目標1 1、什么叫雜交育種？雜交育種依據(jù)的遺傳學原理、什么叫雜交育種？雜交育種依據(jù)的遺傳學原理是什么？是什么？ 2 2、雜交育種常用的方法是什么？雜交育種有什么、雜交育種常用的方法是什么？雜交育種有什么優(yōu)點和缺點？優(yōu)點和缺點？ 5 5、請舉出我國在雜交育種和誘變育種方面的成就、請舉出我國在雜交育種和誘變育種方面的成就? ?自學題綱自學題綱3 3、什么叫誘變育種？誘變育種依據(jù)的遺傳學原理、什么叫誘變育種？誘變育種依據(jù)的遺傳學原理

3、是什么？是什么？ 4 、誘變育種常用的方法是什么？優(yōu)點和缺點各是、誘變育種常用的方法是什么？優(yōu)點和缺點各是什么？什么？ 6 6、你能從原理、常用方法、優(yōu)點、缺點四個方面、你能從原理、常用方法、優(yōu)點、缺點四個方面列表分析四種育種方法的區(qū)別嗎列表分析四種育種方法的區(qū)別嗎?(?(雜交育種和誘雜交育種和誘變育種變育種、單倍體和多倍體育種單倍體和多倍體育種) ) 原理：原理： 一、古代人類的育種方式一、古代人類的育種方式選擇育種選擇育種反饋矯正反饋矯正利用生物的變異，通過長期選擇，利用生物的變異，通過長期選擇，汰劣留良，培養(yǎng)出優(yōu)良品種。汰劣留良，培養(yǎng)出優(yōu)良品種。育種周期長，可選擇的范圍育種周期長，可選擇

4、的范圍有限。有限。不足：不足：二、雜交育種二、雜交育種1 1、概念、概念: :雜交育種是將雜交育種是將兩個或多個品種的優(yōu)良性狀兩個或多個品種的優(yōu)良性狀通過通過交配集中在一起交配集中在一起，再經(jīng)過選擇和培育，獲得新，再經(jīng)過選擇和培育，獲得新品種（品種（穩(wěn)定遺傳穩(wěn)定遺傳）的方法。）的方法。3 3、方法：、方法：2 2、原理：、原理：反饋矯正反饋矯正雜雜 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基因重組基因重組雜交雜交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5 5、不足：、不足：4 4、應用：、應用：反饋矯正反饋矯正可用于可用于農(nóng)作物農(nóng)作物品質(zhì)的改良、產(chǎn)量品質(zhì)的改良、產(chǎn)量

5、的提高，培育新品種；也用于的提高，培育新品種；也用于家家禽、家畜禽、家畜的育種。的育種。雜交育種只能利用已有基因的重組，雜交育種只能利用已有基因的重組，按需選擇，按需選擇，并不能產(chǎn)生新的基因并不能產(chǎn)生新的基因；雜種后代出現(xiàn)分離現(xiàn)象，雜種后代出現(xiàn)分離現(xiàn)象，育種進程育種進程緩慢緩慢，過程復雜。，過程復雜。 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：先雜交得到高抗植株；：先雜交得到高抗植株；第二步第二步：讓高抗

6、植株自交，后代出現(xiàn)性狀分離，：讓高抗植株自交，后代出現(xiàn)性狀分離，從中選擇矮抗植株；從中選擇矮抗植株；第三步第三步：將矮抗植株連續(xù)自交直至不再發(fā)生性狀：將矮抗植株連續(xù)自交直至不再發(fā)生性狀分離為止。分離為止。p ddrr ddrr f1 ddrr反饋矯正反饋矯正f1:ddrrd_r_, d_rr , ddr_, ddrrf2連續(xù)自交直至連續(xù)自交直至到不再發(fā)生性到不再發(fā)生性狀分離為止狀分離為止ddrr(矮抗矮抗) 像這樣顯性性狀是優(yōu)良性狀，采用雜像這樣顯性性狀是優(yōu)良性狀，采用雜交育種必須連續(xù)自交交育種必須連續(xù)自交4 45 5代后種子才相對代后種子才相對較純，育種年限至少較純，育種年限至少5 5年。年

7、。反饋矯正反饋矯正雜種優(yōu)勢雜種優(yōu)勢： 是指基因型不同的親本相互雜交產(chǎn)生的是指基因型不同的親本相互雜交產(chǎn)生的雜種一代雜種一代，在生長勢、生活力、繁殖力、抗，在生長勢、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)于逆性、產(chǎn)量和品質(zhì)等一種或多種性狀上優(yōu)于兩個親本的現(xiàn)象。兩個親本的現(xiàn)象。雜種優(yōu)勢在雜種優(yōu)勢在f f1 1代表現(xiàn)最明代表現(xiàn)最明顯。顯。例如：我國勞動人民用例如：我國勞動人民用馬（馬（6464條染色體）條染色體）和和驢（驢（6262條染色體）條染色體）雜交獲得體力強大，耐雜交獲得體力強大，耐力好的雜種力好的雜種騾（騾（6363條染色體）條染色體）。 雜種優(yōu)勢主要利用雜種雜種優(yōu)勢主要利

8、用雜種f f1 1代的優(yōu)良性狀，代的優(yōu)良性狀，并不要求遺傳上的穩(wěn)定。并不要求遺傳上的穩(wěn)定。需年年制種。如水稻需年年制種。如水稻和玉米的和玉米的雜優(yōu)種雜優(yōu)種，每年農(nóng)科站都有供應。，每年農(nóng)科站都有供應。反饋矯正反饋矯正三、誘變育種三、誘變育種（1 1）概念：人工利用）概念：人工利用物理因素（如物理因素（如x x射線、射線、射線、紫外線、激光等）或化學因素（如亞硝射線、紫外線、激光等）或化學因素（如亞硝酸、硫酸二乙酯等）酸、硫酸二乙酯等）來處理生物，使生物發(fā)生來處理生物，使生物發(fā)生基因突變。基因突變。（2 2）優(yōu)點：）優(yōu)點：能提高突變率，產(chǎn)生新基因能提高突變率，產(chǎn)生新基因；在較；在較短時間短時間內(nèi)獲

9、得更多的優(yōu)良變異類型。內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類型。（3 3）應用：）應用：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、，新品種具有抗病力強、產(chǎn)量高、品質(zhì)好等優(yōu)點。如產(chǎn)量高、品質(zhì)好等優(yōu)點。如“黑農(nóng)五號黑農(nóng)五號”大豆，大豆，產(chǎn)量提高了產(chǎn)量提高了16%16%，含油量比原來提高了，含油量比原來提高了2.5%2.5%。反饋矯正反饋矯正 誘變育種除了采用常規(guī)的誘變育種方法外，誘變育種除了采用常規(guī)的誘變育種方法外，還采用還采用太空育種太空育種。太空育種太空育種主要是利用返回主要是利用返回式衛(wèi)星和高空氣球能達到式衛(wèi)星和高空氣球能達到的高空環(huán)境，通過的高空環(huán)境，通過強輻射、強輻射、微重力和高真空微重

10、力和高真空等條件使等條件使植物種子的基因發(fā)生基因植物種子的基因發(fā)生基因突變的作物育種新技術。突變的作物育種新技術。我國已培育成功我國已培育成功許多太空作物：許多太空作物：反饋矯正反饋矯正太空椒太空椒 普通椒普通椒反饋矯正反饋矯正用于微生物育種用于微生物育種：例如：例如青霉素高產(chǎn)菌株青霉素高產(chǎn)菌株的選的選育。育。19431943年從自然界分離出來的青霉菌只能產(chǎn)年從自然界分離出來的青霉菌只能產(chǎn)生青霉素生青霉素2020單位單位/ml/ml。后來人們對青霉菌多次進。后來人們對青霉菌多次進行行x x射線射線、紫外線紫外線照射以及綜合處理，培育成了照射以及綜合處理，培育成了青霉素高產(chǎn)菌株，目青霉素高產(chǎn)菌株

11、，目前青霉素的產(chǎn)量前青霉素的產(chǎn)量已達到已達到50000500006000060000單位單位/ml/ml。中間為青霉菌，周圍是細菌。中間為青霉菌，周圍是細菌。反饋矯正反饋矯正（4 4）局限性：）局限性：（5 5）克服方法：）克服方法：原因：基因原因：基因突變是隨機突變是隨機不定向的。不定向的。討論：怎樣克服？討論：怎樣克服？ 除了雜交育種和誘變育種之外我們前面除了雜交育種和誘變育種之外我們前面還學過什么育種方式？還學過什么育種方式？反饋矯正反饋矯正誘變育種的誘變育種的方向方向難以掌握難以掌握，誘變體，誘變體難以集難以集中多個理想性狀中多個理想性狀。要想克服這些局限性，可以要想克服這些局限性，可

12、以擴大誘擴大誘變后代的群體變后代的群體，增加選擇的機會。，增加選擇的機會。萌發(fā)的種子、幼苗萌發(fā)的種子、幼苗秋水仙素處理秋水仙素處理染色體加倍、不分離染色體加倍、不分離多倍體多倍體（1 1）方法）方法： 用用秋水仙素秋水仙素處理萌發(fā)的處理萌發(fā)的種子或幼苗種子或幼苗（2 2）原理：）原理：秋水仙素能秋水仙素能抑制紡錘體形成抑制紡錘體形成。人工誘導多倍體育種人工誘導多倍體育種:反饋矯正反饋矯正二倍體植株二倍體植株單倍體植株單倍體植株人工誘導染色體加倍人工誘導染色體加倍恢復成二倍體植株恢復成二倍體植株（純合體）（純合體）自交自交純合體純合體單倍體育種的過程：單倍體育種的過程：花藥離體培養(yǎng)花藥離體培養(yǎng)（

13、秋水仙素或低溫處理幼苗）（秋水仙素或低溫處理幼苗）優(yōu)點：優(yōu)點：明顯縮短育種年限；自交后代不會發(fā)生性狀分離。明顯縮短育種年限；自交后代不會發(fā)生性狀分離。aabbaabb aabb aabb aabbab ab ab ab反饋矯正反饋矯正 雜交育種雜交育種 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（成倍減少）（成倍減少）染色體變異染色體變異（成倍增加）（成倍增加）雜交雜交用物理或化學用物理或化學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

14、仙素秋水仙素處理處理使位于不同使位于不同個體的優(yōu)良個體的優(yōu)良性狀集中于性狀集中于一個個體上一個個體上提高變異頻率，提高變異頻率，加速育種進程，加速育種進程，有利變異少，有利變異少，需大量處理供需大量處理供試材料試材料明顯縮短育種明顯縮短育種年限，育種時年限，育種時間較短。間較短。技術復雜，需與技術復雜，需與雜交育種配合雜交育種配合各種器官大、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)育延遲育延遲育種時間最長育種時間最長討論總結(jié)討論總結(jié) 育種技術的不斷完善與發(fā)展的動力和原育種技術的不斷完善與發(fā)展的動力和原因是超越已有技術的局限性。

15、育種學因是超越已有技術的局限性。育種學家將如何突破家將如何突破“不能實行不能實行種間種間的基因的基因交流交流”這一育種技術的局限呢？這一育種技術的局限呢？選擇育種選擇育種雜交育種雜交育種誘變育種誘變育種特點：在自然產(chǎn)生的變異中選擇特點：在自然產(chǎn)生的變異中選擇局限：不能把位于兩個品種的優(yōu)良局限：不能把位于兩個品種的優(yōu)良性性 狀集于一身狀集于一身主要優(yōu)點：有目的地把位于兩個品種主要優(yōu)點：有目的地把位于兩個品種 的優(yōu)良性狀集于一身的優(yōu)良性狀集于一身局限：不能產(chǎn)生新的基因局限：不能產(chǎn)生新的基因主要優(yōu)點：能產(chǎn)生主要優(yōu)點：能產(chǎn)生新基因新基因局限：該方法具有一定的盲目性局限：該方法具有一定的盲目性均不能實行

16、種間的基因交流均不能實行種間的基因交流育種的方法有多種，各有各的優(yōu)點，我們育種的方法有多種，各有各的優(yōu)點，我們要合理的有機結(jié)合各種方法，高效的達到要合理的有機結(jié)合各種方法，高效的達到各種目的。各種目的。如果水稻的某遲熟（如果水稻的某遲熟（aa)aa)品種品種, ,那么我們那么我們有什么好辦法快速的得到早熟（有什么好辦法快速的得到早熟（aaaa） 品種？品種？靈活創(chuàng)新、實際應用靈活創(chuàng)新、實際應用人工誘變?nèi)斯ふT變 + + 單倍體育種單倍體育種早熟早熟品種品種(aa)(aa)花藥離花藥離體培養(yǎng)體培養(yǎng)遲熟遲熟品種品種(aa)(aa)雜合雜合子子(aa)(aa)人工人工誘變誘變 幼苗幼苗 （a） 幼苗幼

17、苗（a）秋水仙秋水仙素處理素處理早熟早熟品種品種(aa)(aa)秋水仙秋水仙素處理素處理1.60co是典型的是典型的放射源，可用于作放射源，可用于作物誘變育種。我國運用這種方法培物誘變育種。我國運用這種方法培育出了許多農(nóng)作物新品種，如棉花育出了許多農(nóng)作物新品種，如棉花高產(chǎn)品種高產(chǎn)品種“魯棉魯棉1 1號號”，在我國自己，在我國自己培養(yǎng)的棉花品種中栽培面積最大。培養(yǎng)的棉花品種中栽培面積最大。 射線處理后主要引起射線處理后主要引起，從而產(chǎn)生可遺傳的變異。除從而產(chǎn)生可遺傳的變異。除射線射線外，用于誘變育種的其他物理誘變外，用于誘變育種的其他物理誘變因素還有因素還有、和和。 達標測評達標測評基因突變基因

18、突變x射線射線紫外線紫外線激光激光2 2 、 下列表示某種農(nóng)作物下列表示某種農(nóng)作物和和兩種品種分別培育出兩種品種分別培育出三三 種品種種品種, ,根據(jù)上述過程根據(jù)上述過程, ,回答下列問題回答下列問題: :aabb aabb aabb ab aaaabbbb aabb 用用和和培育培育所采用的方法所采用的方法稱為稱為_,方法方法稱為稱為 _,由由和和 培育培育所依據(jù)的原理是所依據(jù)的原理是_. 用用培育出培育出的常用方法的常用方法是是_,由由培育成培育成的過程中用化學藥劑的過程中用化學藥劑_處理處理的幼苗的幼苗,方法方法和和合合 稱為稱為_育種育種.其優(yōu)點是其優(yōu)點是_. 由由培育出培育出的常用方

19、法是的常用方法是_,形成的形成的 叫叫_。依據(jù)的原理是。依據(jù)的原理是_。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)秋水仙素秋水仙素單倍體單倍體明顯縮短育種年限明顯縮短育種年限用秋水仙素處理用秋水仙素處理多倍體多倍體染色體變異染色體變異 達標測評達標測評 達標測評達標測評3 3、雜交育種所依據(jù)的主要遺傳學原理是、雜交育種所依據(jù)的主要遺傳學原理是（ ） a.a.基因突變基因突變 b.b.基因自由組合基因自由組合 c.c.染色體交叉互換染色體交叉互換 d.d.染色體變異染色體變異 b4. 運用不同生物學原理，可培育出各種符合人類運用不同生物學原理，可培育出各種符合人類需要的生物品種。下

20、列敘述錯誤的是（需要的生物品種。下列敘述錯誤的是（ ） a培育青霉素高產(chǎn)菌株是利用基因突變的原理培育青霉素高產(chǎn)菌株是利用基因突變的原理b培育無子西瓜是利用基因重組的原理培育無子西瓜是利用基因重組的原理c培育八倍體小黑麥利用的是染色體變異的理培育八倍體小黑麥利用的是染色體變異的理d培育無子番茄利用的是生長素促進果實發(fā)育的培育無子番茄利用的是生長素促進果實發(fā)育的原理原理b 5. .在下列幾種育種方法中，可以改變原有基因分子結(jié)構(gòu)在下列幾種育種方法中，可以改變原有基因分子結(jié)構(gòu) 的育種方法是：的育種方法是： a a、雜交育種、雜交育種 b b、誘變育種、誘變育種 c c、單倍體育種、單倍體育種 d d、多倍體育種、多倍體育種 答案：答案： 6. 6.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)育種專家采用誘變育種的方法改良某些農(nóng)作現(xiàn)代農(nóng)業(yè)育種專家采用誘變育種的方法改良某些農(nóng)作物的原有性狀，其原因是：物的原有性狀，其原因是： a a、提高了后代的出苗率、提高了后代的出苗率 b b、產(chǎn)生的突變?nèi)渴怯欣?、產(chǎn)生的突變?nèi)渴怯欣?c c、提高了后代的穩(wěn)定性、提高了后代的穩(wěn)定性