生物：6.1《雜交育種與誘變育種》

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九十年代后期，美國學者布朗拋出九十年代后期，美國學者布朗拋出“中中國威脅論國威脅論”，撰文說到下世紀年代，撰文說到下世紀年代，中國人口將達到億，到時誰來養(yǎng)活中國人口將達到億，到時誰來養(yǎng)活中國，誰來拯救由此引發(fā)的全球性糧食中國，誰來拯救由此引發(fā)的全球性糧食短缺和動蕩危機？短缺和動蕩危機？這時，袁隆平向世界宣布：這時，袁隆平向世界宣布：“中國完全能解決中國完全能解決自己的吃飯問題，中國還能幫助世界人民解決自己的吃飯問題，中國還能幫助世界人民解決吃飯問題吃飯問題”。 袁隆平袁隆平 一個屬于中國一個屬于中國也屬于世界的名字也屬于世界的名字他發(fā)起的他發(fā)起

2、的“第二次綠色革命第二次綠色革命”給整個人類帶來了福音。給整個人類帶來了福音。袁隆平袁隆平:農學家、雜交水稻育種專家。農學家、雜交水稻育種專家。1995年當選為中國工程院院士。年當選為中國工程院院士。貢獻貢獻 如今，我國大江南北的農田普遍種如今，我國大江南北的農田普遍種上了袁隆平研制的雜交水稻。雜交水稻上了袁隆平研制的雜交水稻。雜交水稻的大面積推廣應用，為我國糧食增產發(fā)的大面積推廣應用，為我國糧食增產發(fā)揮了重要作用。雜交水稻被世界譽為中揮了重要作用。雜交水稻被世界譽為中華民族的華民族的“第五大發(fā)明第五大發(fā)明” 。 袁隆平的雜交水稻引起了世界的關注，袁隆平的雜交水稻引起了世界的關注，許多國家的專

3、家到中國來取經，印度、許多國家的專家到中國來取經，印度、越南等越南等20多個國家和地區(qū)還引種了雜交多個國家和地區(qū)還引種了雜交水稻。袁隆平的努力，也為解決世界糧水稻。袁隆平的努力，也為解決世界糧食短缺問題作出了貢獻。食短缺問題作出了貢獻。 袁隆平培養(yǎng)雜交水稻過程中，他利用了哪袁隆平培養(yǎng)雜交水稻過程中，他利用了哪一種變異的原理？一種變異的原理？基因重組基因重組選擇選擇育種育種雜交雜交育種育種誘變誘變育種育種基因工基因工程育種程育種例如：例如：DDTTddttDdTtddTt高抗高抗 高不抗高不抗 矮抗矮抗 矮不抗矮不抗ddTT雜交雜交自交自交選優(yōu)選優(yōu)連續(xù)自交，直連續(xù)自交，直至不發(fā)生性狀至不發(fā)生性狀

4、分離為止分離為止思考：要培育出思考：要培育出一個能穩(wěn)定遺傳一個能穩(wěn)定遺傳的植物品種一般的植物品種一般需要幾代？需要幾代？連續(xù)自交，直至不出連續(xù)自交，直至不出現(xiàn)性狀分離為止。現(xiàn)性狀分離為止。5-6代代 例例2：現(xiàn)有：現(xiàn)有3個番茄品種，個番茄品種，A品種的基因型為品種的基因型為AABBdd，B品種的基因型為品種的基因型為AAbbDD，C品種的基因型為品種的基因型為aaBBDD。3對等位基因分別位于對等位基因分別位于3對同源染色體上，并且分別控制葉對同源染色體上，并且分別控制葉形、花色和果形形、花色和果形3對性狀。請回答：對性狀。請回答：（1）如何運用雜交育種方法利用以上）如何運用雜交育種方法利用以

5、上3個品種獲得基因型個品種獲得基因型為為aabbdd的植株？（用文字簡要描述獲得過程即可）的植株？（用文字簡要描述獲得過程即可）（1）A和和B雜交得到雜交一代，雜交一代再與雜交得到雜交一代，雜交一代再與C雜交，得雜交，得到雜交二代，雜交二代自交，即可得到基因型為到雜交二代，雜交二代自交，即可得到基因型為aabbdd的種子，該種子可長成的種子，該種子可長成aabbdd植株植株 （2）如果從播種到獲得種子需要一年，獲得基因型為）如果從播種到獲得種子需要一年，獲得基因型為aabbdd的植株最少需要多少年？的植株最少需要多少年？4年年結合上述幾個實例，請總結結合上述幾個實例，請總結出雜交育種的優(yōu)點和缺

6、點？出雜交育種的優(yōu)點和缺點？一、雜交育種一、雜交育種原理：原理： 基因重組基因重組方法：方法： 優(yōu)點：優(yōu)點：使位于不同個體上的多個優(yōu)良性狀集中于一個使位于不同個體上的多個優(yōu)良性狀集中于一個個體上，即個體上，即“集優(yōu)集優(yōu)”,能產生新的基因型。能產生新的基因型。缺點：缺點：育種所需時間較長（自交選擇需五育種所需時間較長（自交選擇需五-六代六代,甚至十幾代甚至十幾代) )。應用：應用：用純種高稈抗病小麥與純種矮稈不抗病小麥培育用純種高稈抗病小麥與純種矮稈不抗病小麥培育矮稈抗病小麥矮稈抗病小麥 雜交雜交自交自交選優(yōu)選優(yōu) 連續(xù)自交直至不發(fā)生性連續(xù)自交直至不發(fā)生性狀分離狀分離雜交育種不能創(chuàng)造新的基因，并且

7、所雜交育種不能創(chuàng)造新的基因，并且所需時間要長，那有沒有能出現(xiàn)意想不需時間要長，那有沒有能出現(xiàn)意想不到的結果，并且需要時間相對要短的到的結果，并且需要時間相對要短的育種方法呢？育種方法呢？ 例例2：我國運用返回式運載衛(wèi)星搭載水稻種子，返回地面：我國運用返回式運載衛(wèi)星搭載水稻種子，返回地面后種植，培育出的水稻穗長粒大，畝產達后種植，培育出的水稻穗長粒大，畝產達600kg，最高達，最高達750kg，蛋白質含量增加，蛋白質含量增加8%-20%，生長期平均縮短，生長期平均縮短10天。天。請回答：請回答：（1 1）水稻產生這種變異的來源是）水稻產生這種變異的來源是_，產生變異的原，產生變異的原因是因是_。

8、 基因突變基因突變 各種宇宙射線和失重及高真空的作用，使基各種宇宙射線和失重及高真空的作用，使基因的分子結構發(fā)生改變。因的分子結構發(fā)生改變。 （2）這種方法育種的優(yōu)點有）這種方法育種的優(yōu)點有_。能提高變異頻率，加速育種進程，并能大幅度能提高變異頻率，加速育種進程，并能大幅度改良某些性狀改良某些性狀 l醫(yī)藥工業(yè)應用的青霉素就是利用普通醫(yī)藥工業(yè)應用的青霉素就是利用普通青霉菌，經過青霉菌，經過X射線的照射，產生的射線的照射，產生的有利突變型。還有醫(yī)學上應用的其他有利突變型。還有醫(yī)學上應用的其他抗菌素如鏈霉素、地霉素、金霉素等，抗菌素如鏈霉素、地霉素、金霉素等，經輻射處理的突變系，比原始品系抗經輻射處

9、理的突變系，比原始品系抗菌素產量增長幾十倍到幾百倍，促進菌素產量增長幾十倍到幾百倍，促進和提高了抗菌素的生產。和提高了抗菌素的生產。誘變育種的應用誘變育種的應用誘變育種誘變育種太空育種太空育種空間生命科學空間生命科學：高真空高真空(108pa)微重力微重力(104g)強輻射強輻射(尤其是危害尤其是危害性極大的性極大的HZE）二、誘變育種二、誘變育種原理：原理： 基因突變基因突變 方法：方法： 優(yōu)點：優(yōu)點：產生新基因產生新基因和和新的性狀新的性狀，能提高變異的頻率，后代變能提高變異的頻率，后代變異性狀能較快穩(wěn)定，加速育種進程。異性狀能較快穩(wěn)定，加速育種進程。缺點：缺點：有利變異少，突變方向不確定

10、，須大量處理供試材料有利變異少，突變方向不確定，須大量處理供試材料 ，工作量大工作量大 。應用應用:太空辣椒的培育太空辣椒的培育 、青霉菌的選育青霉菌的選育等等 類類型項型項目目雜交育種雜交育種人工誘變育種人工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理原理基因重組基因重組基因突變基因突變染色體變異染色體變異染色體變異染色體變異常用常用方法方法(1)(1)雜交雜交自交自交選優(yōu)選優(yōu)連續(xù)自交直至不發(fā)連續(xù)自交直至不發(fā)生性狀分離為止生性狀分離為止(2)(2)雜交雜交“雜種雜種”輻射誘變激光輻射誘變激光誘變誘變花藥的離體培花藥的離體培養(yǎng)后，再人工養(yǎng)后，再人工誘導染色體加誘導染色體加倍倍秋水仙素處

11、秋水仙素處理萌發(fā)種子理萌發(fā)種子或幼苗或幼苗優(yōu)點優(yōu)點使位于不同個體的優(yōu)使位于不同個體的優(yōu)良性狀集中于一個個良性狀集中于一個個體上體上可以提高突變可以提高突變率，在較短時率，在較短時間內獲得更多間內獲得更多的優(yōu)良性狀的優(yōu)良性狀明顯縮短育種明顯縮短育種年限年限器官巨大型，器官巨大型，提高產量和提高產量和營養(yǎng)成分營養(yǎng)成分缺點缺點時間長，不能出現(xiàn)新時間長，不能出現(xiàn)新基因，雜交后代易出基因，雜交后代易出現(xiàn)性狀分離現(xiàn)性狀分離有利變異少，有利變異少，須大量處理實須大量處理實驗材料，具有驗材料，具有不確定性不確定性(1)(1)技術復雜技術復雜一些一些(2)(2)須與雜交須與雜交育種配合育種配合適用于植物，適用于

12、植物，對于動物難對于動物難于開展于開展雜交育種、人工誘變育種、單倍體育種、多倍體育種比較雜交育種、人工誘變育種、單倍體育種、多倍體育種比較 雜交育種雜交育種誘變育種誘變育種 多倍體育種多倍體育種單倍體育種單倍體育種處處理理 原原理理優(yōu)優(yōu)點點 缺缺點點三、比較各種育種的方法三、比較各種育種的方法 思考感悟思考感悟雜交育種與雜種優(yōu)勢的含義相同嗎？雜交育種與雜種優(yōu)勢的含義相同嗎？【提示】【提示】不同，雜交育種是在雜交后代中選留不同，雜交育種是在雜交后代中選留符合要求的個體進一步培育，直至獲得穩(wěn)定優(yōu)良符合要求的個體進一步培育，直至獲得穩(wěn)定優(yōu)良性狀的新品種；雜種優(yōu)勢主要利用雜種性狀的新品種；雜種優(yōu)勢主要

13、利用雜種F1的優(yōu)良的優(yōu)良性狀，并不要求遺傳上的穩(wěn)定。性狀，并不要求遺傳上的穩(wěn)定。練習題練習題下圖是用某種作物的兩個品種和分別培育出、品種的下圖是用某種作物的兩個品種和分別培育出、品種的示意圖，試分析回答：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。其應用的遺傳學原理是應用的遺傳學原理是 。（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 。 其應用的遺傳學原理其應用的遺傳學原理是是 。（3）用培育所采用的）用培育所采用的G步驟是步

14、驟是 。其遺傳學。其遺傳學原理是原理是 。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（單倍體育種）染色體變異（單倍體育種）秋水仙素處理幼苗秋水仙素處理幼苗染色體變異（多倍體育種）染色體變異（多倍體育種） 普通小麥中有高稈抗病普通小麥中有高稈抗病(TTRR)和矮稈易和矮稈易感病感病(ttrr)兩個品種，控制兩對性狀的基因分別兩個品種，控制兩對性狀的基因分別位于兩對同源染色體上。實驗小組利用不同的位于兩對同源染色體上。實驗小組利用不同的方法進行了如下三組實驗：方法進行了如下三組實驗：請分析回答：請分析回答：(1)A組由組由F1獲得獲得F2的

15、方法是的方法是_，F(xiàn)2矮稈抗病矮稈抗病植株中不能穩(wěn)定遺傳的占植株中不能穩(wěn)定遺傳的占_。(2)、三類矮稈抗病植株中，最可能產生三類矮稈抗病植株中，最可能產生不育配子的是不育配子的是_類。類。(3)A、B、C三組方法中，最不容易獲得矮稈抗病三組方法中，最不容易獲得矮稈抗病小麥品種的是小麥品種的是_組，原因是組，原因是_。(4)通過矮稈抗病通過矮稈抗病獲得矮稈抗病小麥新品種的方獲得矮稈抗病小麥新品種的方法是法是_。獲得的矮稈抗病植株中。獲得的矮稈抗病植株中能穩(wěn)定遺傳的占能穩(wěn)定遺傳的占_。(5)在一塊高稈在一塊高稈(純合子純合子)小麥田中，發(fā)現(xiàn)了一株矮小麥田中，發(fā)現(xiàn)了一株矮稈小麥。請設計實驗方案探究該

16、矮稈性狀出現(xiàn)的稈小麥。請設計實驗方案探究該矮稈性狀出現(xiàn)的可能原因可能原因(簡要寫出所用方法、結果和結論簡要寫出所用方法、結果和結論)?！緡L試解答】【嘗試解答】(1)自交自交2/3(2)(3)C基因突變頻率低且不定向基因突變頻率低且不定向(4)秋水仙素秋水仙素(或低溫或低溫)誘導染色體加倍誘導染色體加倍100%(5)將矮稈小麥與高稈小麥雜交，如果子一代為將矮稈小麥與高稈小麥雜交，如果子一代為高稈，子二代高稈高稈，子二代高稈矮稈矮稈31(或出現(xiàn)性狀分或出現(xiàn)性狀分離離)，則矮稈性狀是基因突變造成的，否則，矮，則矮稈性狀是基因突變造成的，否則，矮稈性狀是環(huán)境引起的。稈性狀是環(huán)境引起的。或將矮稈小麥與高稈小或將矮稈小麥與高稈小麥種植在相同環(huán)境條件下，如果兩者未出現(xiàn)明麥種植在相同環(huán)境條件下，如果兩者未出現(xiàn)明顯差異，則矮稈性狀由環(huán)境引起，否則，矮稈顯差異，則矮稈性狀由環(huán)境引起，否則，矮稈性狀是基因突變的結果。性狀是基因突變的結果。人有了知識，就會具備各種分析能力，人有了知識，就會具備各種分析能力，明辨是非的能力。明辨是非的能力。所以我們要勤懇讀書，廣泛閱讀，所以