第2節(jié)生物變異在生產(chǎn)上的應(yīng)用

20世紀(jì)90年代后期，美國(guó)布朗拋出“中國(guó)威脅論”，撰文說(shuō)到下世紀(jì)30年代，中國(guó)人口將達(dá)到16億，到時(shí)，誰(shuí)來(lái)養(yǎng)活中國(guó)，怎樣來(lái)拯救由此引發(fā)的全球性糧食短缺？除了改變環(huán)境因素提高光合作用以外，更重要的是改變作物的品種來(lái)提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。提高光合速率的一些方法：

提高光照強(qiáng)度、溫度和CO2濃度本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第1頁(yè)；編輯于星期三\8點(diǎn)12分有兩個(gè)不同番茄品種，一個(gè)是抗病、黃果肉的品種（ssrr），另一個(gè)是易感病、紅果肉的品種（SSRR）。如何才能培育出一個(gè)既抗病又是紅果肉的新品種，并且新品種的性狀能穩(wěn)定遺傳。方法：雜交自交(選優(yōu)自交)若干次純種討論：本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第2頁(yè)；編輯于星期三\8點(diǎn)12分雜交育種1、概念利用基因重組的原理，有目的的將兩個(gè)或多個(gè)品種的優(yōu)良性狀組合在一起，再經(jīng)過(guò)選擇和培育，獲得新品種的方法。2、方法：雜交自交(選優(yōu)自交)若干次純種3、原理基因重組本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第3頁(yè)；編輯于星期三\8點(diǎn)12分4、例子農(nóng)作物：袁隆平雜交水稻本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第4頁(yè)；編輯于星期三\8點(diǎn)12分農(nóng)作物：袁隆平雜交水稻

2003年10月9日，30多年前顛覆了國(guó)際經(jīng)典水稻理論的袁隆平再次讓世界注意到了他。湖南省湘潭縣泉塘子鄉(xiāng)的超級(jí)雜交稻百畝示范片平均畝產(chǎn)達(dá)到807．46公斤，這個(gè)數(shù)字接近現(xiàn)在全國(guó)水稻平均畝產(chǎn)量的兩倍，比普通雜交水稻的畝產(chǎn)量高出200公斤。水稻畝產(chǎn)從600公斤提高到800公斤是一個(gè)世界性的難題，而袁隆平從1997年提出“超級(jí)雜交稻計(jì)劃”后，幾乎每三年就能讓雜交稻單產(chǎn)潛力成功提高100公斤，他的研究似乎是一株最為優(yōu)良的作物——多產(chǎn)、穩(wěn)定。4、例子本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第5頁(yè)；編輯于星期三\8點(diǎn)12分中國(guó)黃牛ⅹ中國(guó)荷斯坦牛荷斯坦牛家畜、家禽：中國(guó)荷斯坦牛的育種過(guò)程：優(yōu)點(diǎn)：泌乳期可達(dá)305天，年產(chǎn)乳量可達(dá)6300Kg以上本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第6頁(yè)；編輯于星期三\8點(diǎn)12分試一試：動(dòng)物的雜交育種方法假設(shè)現(xiàn)有長(zhǎng)毛立耳貓（BBEE）和短毛折耳貓（bbee），你能否培育出能穩(wěn)定遺傳的長(zhǎng)毛折耳貓（BBee）？寫(xiě)出育種方案（圖解）長(zhǎng)毛折耳貓短毛折耳貓長(zhǎng)毛立耳貓本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第7頁(yè)；編輯于星期三\8點(diǎn)12分長(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BbeeBBeeBBeeBbeebbeebbee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ＰＦ１Ｆ２F3長(zhǎng)折短折思考：要培育出一個(gè)能穩(wěn)定遺傳的動(dòng)物品種至少要幾年？本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第8頁(yè)；編輯于星期三\8點(diǎn)12分注意1、動(dòng)物雜交育種中純合子的獲得不用通過(guò)逐代自交，可改為測(cè)交。2、比植物雜交育種所需年限短。本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第9頁(yè)；編輯于星期三\8點(diǎn)12分雜種優(yōu)勢(shì)基因型不同的兩個(gè)親本個(gè)體雜交產(chǎn)生的雜種第一代，在生長(zhǎng)、繁殖、抗逆性、產(chǎn)量等性狀上優(yōu)于兩個(gè)親本的現(xiàn)象。如騾子本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第10頁(yè)；編輯于星期三\8點(diǎn)12分優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn):雜交后代會(huì)出現(xiàn)性狀分離，進(jìn)行純化時(shí)工作量大，過(guò)程復(fù)雜,所需時(shí)間長(zhǎng)。育種的目的性強(qiáng)，使位于不同個(gè)體的優(yōu)良性狀集中于一個(gè)個(gè)體上。5、雜交育種的優(yōu)缺點(diǎn)本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第11頁(yè)；編輯于星期三\8點(diǎn)12分誘變育種1、概念利用物理、化學(xué)因素誘導(dǎo)生物發(fā)生變異，并從變異后代中選育新品種的過(guò)程。4、意義：創(chuàng)造動(dòng)植物、微生物新品種2、方法：輻射誘變、化學(xué)誘變3、原理：基因突變和染色體變異本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第12頁(yè)；編輯于星期三\8點(diǎn)12分5、例子農(nóng)作物黑龍江省農(nóng)科院用輻射方法處理大豆，培育成了“黑農(nóng)五號(hào)”等大豆品種，產(chǎn)量提高了16％，含油量比原來(lái)提高2·5％。微生物

青霉菌最初從發(fā)霉的甜瓜上發(fā)現(xiàn)，這種野生的青霉菌分泌的青霉素很少，青霉素是抗菌素的一種，是第一種能夠治療肺炎、腦膜炎、膿腫等人類疾病的抗生素。但產(chǎn)量只有20單位/mL。后來(lái)，人們對(duì)青霉菌進(jìn)行X射線、紫外線照射以及綜合處理，培育成了青霉素產(chǎn)量很高的菌株，目前產(chǎn)量已經(jīng)可以達(dá)到50000單位/mL～60000單位/mL。本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第13頁(yè)；編輯于星期三\8點(diǎn)12分太空育種太空辣椒平均單個(gè)重達(dá)500克，果實(shí)中維生素C的含量提高了10%～25%；黃瓜1根達(dá)1米多長(zhǎng)；“航天芝麻1號(hào)”不僅個(gè)大，而且單株蒴果達(dá)98粒以上；水稻蛋白質(zhì)含量可提高8.7%～12%。本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第14頁(yè)；編輯于星期三\8點(diǎn)12分本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第15頁(yè)；編輯于星期三\8點(diǎn)12分本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第16頁(yè)；編輯于星期三\8點(diǎn)12分6、誘變育種的優(yōu)缺點(diǎn)討論：與雜交育種相比，誘變育種有什么優(yōu)點(diǎn)？聯(lián)系基因突變的特點(diǎn)，談?wù)勗撚N的局限性。要想克服這些局限性，可以采取什么辦法？?jī)?yōu)點(diǎn)：可以提高突變頻率，在短時(shí)間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類型。缺點(diǎn)：有利變異少，需大量處理供試材料①提高變異頻率，能產(chǎn)生多種多樣對(duì)新類型，為育種創(chuàng)造出豐富對(duì)原材料。②能在較短的時(shí)間內(nèi)有效對(duì)改良生物品種的某些性狀。③改良作物品質(zhì)，增強(qiáng)抗逆性。本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第17頁(yè)；編輯于星期三\8點(diǎn)12分單倍體育種1、單倍體植株特點(diǎn)：弱小，且高度不育用單倍體做中間環(huán)節(jié)產(chǎn)生具有優(yōu)良性狀的可育純合子的育種方法。3、過(guò)程：二倍體植株（雜合子）花藥離體培養(yǎng)單倍體植株二倍體植株（純合子）人工誘導(dǎo)染色體加倍2、概念：本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第18頁(yè)；編輯于星期三\8點(diǎn)12分AAbb寬、不抗aaBB窄、抗AaBb寬、抗花藥離體培養(yǎng)ABAbaBab人工誘導(dǎo)染色體加倍AABB寬、抗AAbbaaBBaabbF1單倍體本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第19頁(yè)；編輯于星期三\8點(diǎn)12分縮短育種年限。能排除顯隱性干擾，提高效率.染色體變異4、單倍體育種的特點(diǎn)：5、原理：本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第20頁(yè)；編輯于星期三\8點(diǎn)12分1.多倍體的細(xì)胞通常比二倍體的細(xì)胞大，細(xì)胞內(nèi)有機(jī)物對(duì)含量高、抗逆性強(qiáng)。2.但發(fā)育延遲，結(jié)實(shí)率低。多倍體植株的特點(diǎn)染色體加倍后的草莓（上）野生草莓（下）多倍體水稻本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第21頁(yè)；編輯于星期三\8點(diǎn)12分多倍體育種1.方法:用秋水仙素處理方法原理2.應(yīng)用:本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第22頁(yè)；編輯于星期三\8點(diǎn)12分秋水仙素處理法的具體做法是什么？原理又是什么？方法：用秋水仙素處理____________或_______。原理：當(dāng)秋水仙素作用于正在______的細(xì)胞時(shí)，能夠抑制________的形成，導(dǎo)致_______不能_

______，從而引起細(xì)胞內(nèi)染色體__________。染色體數(shù)目加倍的細(xì)胞繼續(xù)進(jìn)行_______分裂，將來(lái)就可能發(fā)育成________植株。萌發(fā)的種子幼苗分裂紡錘體染色體移向兩極數(shù)目加倍有絲多倍體二倍體八倍體四倍體秋水仙素處理秋水仙素處理本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第23頁(yè)；編輯于星期三\8點(diǎn)12分人工誘導(dǎo)多倍體的產(chǎn)生本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第24頁(yè)；編輯于星期三\8點(diǎn)12分無(wú)籽西瓜的培育過(guò)程二倍體幼苗四倍體植株秋水仙素處理染色體加倍二倍體幼苗二倍體植株發(fā)育授粉二倍體幼苗二倍體植株發(fā)育花粉誘導(dǎo)三倍體種子三倍體無(wú)籽瓜三倍體植株發(fā)育本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第25頁(yè)；編輯于星期三\8點(diǎn)12分雜交育種誘變育種單倍體育種多倍體育種原理常用方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)基因重組基因突變?nèi)旧w變異（成倍減少）染色體變異（成倍增加）雜交用物理或化學(xué)方法處理生物花藥離體培養(yǎng)→單倍體→秋水仙素處理→純種秋水仙素處理使位于不同個(gè)體的優(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，有利變異少，需大量處理供試材料明顯縮短育種年限，育種時(shí)間較短。技術(shù)復(fù)雜，需與雜交育種配合各種器官大、營(yíng)養(yǎng)成分高、抗性強(qiáng)與雜交育種配合；獲得的新品種發(fā)育延遲育種時(shí)間最長(zhǎng)本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第26頁(yè)；編輯于星期三\8點(diǎn)12分轉(zhuǎn)基因技術(shù)1、概念：2、例子：3、特點(diǎn)：4、轉(zhuǎn)基因食品的安全性結(jié)果：定向改造生物的性狀，獲得人類所需要的品種。本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第27頁(yè)；編輯于星期三\8點(diǎn)12分生長(zhǎng)快、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚(yú)(中國(guó))乳汁中含有人生長(zhǎng)激素的轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷)本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第28頁(yè)；編輯于星期三\8點(diǎn)12分轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉(zhuǎn)魚(yú)抗寒基因的番茄本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第29頁(yè)；編輯于星期三\8點(diǎn)12分與藥物研制我國(guó)生產(chǎn)的部分基因

工程疫苗和藥物許多藥品的生產(chǎn)是從生物組織中提取的。受材料來(lái)源限制產(chǎn)量有限，其價(jià)格往往十分昂貴。微生物生長(zhǎng)迅速，容易控制，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。若將生物合成相應(yīng)藥物成分的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞內(nèi)，讓它們產(chǎn)生相應(yīng)的藥物，不但能解決產(chǎn)量問(wèn)題，還能大大降低生產(chǎn)成本。本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第30頁(yè)；編輯于星期三\8點(diǎn)12分胰島素從豬、牛等動(dòng)物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰島素，其產(chǎn)量之低和價(jià)格之高可想而知。將合成的胰島素基因?qū)氪竽c桿菌，每2000L培養(yǎng)液就能產(chǎn)生100g胰島素！使其價(jià)格降低了30%-50%!本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第31頁(yè)；編輯于星期三\8點(diǎn)12分環(huán)境保護(hù)

基因工程做成的“超級(jí)細(xì)菌”能吞食和分解多種污染環(huán)境的物質(zhì)。通常一種細(xì)菌只能分解石油中的一種烴類，用基因工程培育成功的“超級(jí)細(xì)菌”卻能分解石油中的多種烴類化合物。有的還能吞食轉(zhuǎn)化汞、鎘等重金屬，分解DDT等毒害物質(zhì)。本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第32頁(yè)；編輯于星期三\8點(diǎn)12分本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第33頁(yè)；編輯于星期三\8點(diǎn)12分本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第34頁(yè)；編輯于星期三\8點(diǎn)12分你知道什么是真正的碩果累累嗎?本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第35頁(yè)；編輯于星期三\8點(diǎn)12分最新款的摩托車(chē)你想過(guò)嗎?本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第36頁(yè)；編輯于星期三\8點(diǎn)12分你見(jiàn)過(guò)樹(shù)會(huì)走路嗎?本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第37頁(yè)；編輯于星期三\8點(diǎn)12分

這些題你會(huì)做嗎？1、雜交育種所依據(jù)的主要遺傳學(xué)原理是：A.基因突變；B.基因自由組合；C.染色體交叉互換：D.染色體變異。

答[]B本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第38頁(yè)；編輯于星期三\8點(diǎn)12分

2.在下列幾種育種方法中，可以改變?cè)谢蚍肿咏Y(jié)構(gòu)的育種方法是：A、雜交育種B、誘變育種C、單倍體育種D、多倍體育種答案：[]3.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：A、提高了后代的出苗率B、產(chǎn)生的突變?nèi)渴怯欣腃、提高了后代的穩(wěn)定性D、能提高突變率以供育種選擇答案：[]BD本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第39頁(yè)；編輯于星期三\8點(diǎn)12分4.60Co是典型的γ放射源，可用于作物誘變育種。我國(guó)運(yùn)用這種方法培育出了許多農(nóng)作物新品種，如棉花高產(chǎn)品種“魯棉1號(hào)”，在我國(guó)自己培養(yǎng)的棉花品種中栽培面積最大。γ射線處理后主要引起__________，從而產(chǎn)生可遺傳的變異。除γ射線外，用于誘變育種的其他物理誘變因素還有_________、_________和_________?；蛲蛔儀射線紫外線激光本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第40頁(yè)；編輯于星期三\8點(diǎn)12分5.請(qǐng)寫(xiě)出下面各項(xiàng)培育方法：（1）通過(guò)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本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第41頁(yè)；編輯于星期三\8點(diǎn)12分3、（2003理綜高考題）小麥品種是純合體，生產(chǎn)上用種子繁殖，現(xiàn)要選育矮桿（aa)、抗?。˙B）的小麥新品種；馬鈴薯品種是雜合體（有一對(duì)基因雜合即可稱為雜合體），生產(chǎn)上通常用塊莖繁殖，現(xiàn)要選育黃肉（Yy)、抗病(Rr)的馬鈴薯新品種。請(qǐng)分別設(shè)計(jì)小麥品種間雜交育種程序，以及馬鈴薯品種間雜交育種程序。要求用遺傳圖解表示并加以簡(jiǎn)要說(shuō)明。（寫(xiě)出包括親本在內(nèi)的前三代即可）本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第42頁(yè)；編輯于星期三\8點(diǎn)12分

馬鈴薯第一代yyRrⅹYyrr親本雜交第二代YyRr,yyRr,Yyrr,yyrr種植，選黃肉、抗病（YyRr）第三代YyRr用塊莖繁殖

本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第43頁(yè)；編輯于星期三\8點(diǎn)12分第三代F2A_B_,A_bb,aaB_,aabb

種植F2代，選矮桿、抗?。╝aB_），繼續(xù)自交，期望下代獲得純合體

小麥第一代PAABBⅹaabb親本雜交第二代F1