黃麗京-雜交育種與誘變育種(公開課)

第1節(jié)雜交育種與誘變育種第6章從雜交育種到基因工程小資料

近幾年，糯玉米、甜玉米、超甜玉米等特種玉米的出現(xiàn)，讓人們有了更多的選擇。研究證實，特種玉米的營養(yǎng)價值高于普通玉米。中國農(nóng)科院檢測發(fā)現(xiàn)，甜玉米、糯玉米的蛋白質(zhì)含量是普通玉米的2.23倍，植物油含量是普通玉米的2.3倍，“生命元素”硒的含量是9.5倍，維生素是普通玉米的3倍。

玉米起源于美洲大陸，15世紀傳入歐洲，16世紀經(jīng)葡萄牙傳入中國，現(xiàn)在遍布全世界。遠在古代，美洲的印第安人就選擇和培育了許多穗大粒飽的玉米。原來他們把玉米奉為神靈，用作祭祀的玉米是在隔離條件下種植的，經(jīng)過精心管理和認真選育，不僅果穗碩大、顆粒飽滿，而且品質(zhì)優(yōu)良，無任何雜粒，這樣就選育出了具有優(yōu)良性狀的玉米品種。選擇育種在生產(chǎn)實踐中，人們挑選品質(zhì)好的個體來傳種。這樣利用生物變異，通過長期選擇，汰劣留良，就能培育出新品種。例如：產(chǎn)蛋多的家禽。這種育種方式是選擇育種。選擇育種的優(yōu)缺點是：

優(yōu)點：技術(shù)簡單、容易操作

缺點：選擇范圍有限，育種周期長古印第安人培育玉米的方法稱為選擇育種。溫故知新現(xiàn)有純合的高產(chǎn)不抗病的小麥和低產(chǎn)抗病的小麥。如果你是育種工作者，你應(yīng)該怎樣操作才能得到高產(chǎn)抗病優(yōu)良品種？溫故知新（參考方案）

Ｐ

高產(chǎn)、不抗病

低產(chǎn)、抗病F1

高產(chǎn)抗病AAbbaaBBAaBb高抗高不抗低抗低不抗AABB高抗AABB高抗雜交自交選優(yōu)自交F3選優(yōu)思考：假如從播種到收獲種子要一年，那么培育出一個能穩(wěn)定遺傳的植物品種至少要幾年？5-8年F2一、雜交育種1、定義雜交育種是將兩個或兩個以上的優(yōu)良性狀通過交配集中在一起，在經(jīng)過選擇和培育，獲得新品種的方法。2、原理基因重組3、方法雜交→自交→選優(yōu)→自交……例如：高產(chǎn)、矮稈水稻的培育4、實例雜交水稻之父：袁隆平,從1976年到2006年，累計增產(chǎn)糧食5200多億公斤，平均每年解決600萬人的糧食問題。5、雜交育種的應(yīng)用我曾夢見試驗田的超級水稻長得比高粱高，稻穗比掃帚還長，谷粒有花生那么大。沉甸甸下垂的千萬個穗子，好似氣勢磅礴的大瀑布。我就在它下面乘涼。

但愿夢想成真，讓天下人都有飽飯吃。——袁隆平

試一試：動物的雜交育種方法

假設(shè)現(xiàn)有長毛立耳貓（BBEE）和短毛折耳貓（bbee），你能否培育出能穩(wěn)定遺傳的長毛折耳貓（BBee）？寫出育種方案（圖解）雜交育種長毛折耳貓（BBee）

短毛折耳貓（bbee）長毛立耳貓（BBEE）雜交F1間雌雄交配選優(yōu)測交中國黃?！梁伤固古Ｖ袊伤固古＃汉伤固埂ダ锷Ｅc我國黃牛雜交選育后逐漸形成的優(yōu)良種。泌乳期可達305天，年產(chǎn)乳量可達6300kg以上，產(chǎn)奶量為世界奶牛之冠。5、雜交育種的應(yīng)用一、雜交育種6、優(yōu)點通過雜交使位于不同個體上的優(yōu)良性狀集中于一個個體上。7、缺點1.只能利用已有的基因重組，不能創(chuàng)造新的基因。2.育種所需時間較長（一般需5－8年）DDTT×ddtt

DdTt花藥離體培養(yǎng)DT、Dt、dT、dt秋水仙素處理人工誘導加倍

DDTTDDttddTTddtt選出矮桿抗病植株，采收留種單倍體育種二、單倍體育種方法：花藥離體培養(yǎng)普通植株花粉單倍體幼苗純合子幼苗篩選所需的品種減數(shù)分裂花藥離體培養(yǎng)秋水仙素處理DDTTDdTt花藥離體培養(yǎng)DTDtdTdt秋水仙素DDTT,DDtt,ddTT,ddtt篩選所需的品種ddtt×DTDtdTdt雜交矮抗小麥的培育單倍體幼苗二倍體植株

在雜交育種的過程中運用單倍體育種的方法可以顯著縮短育種進程。但是仍然不能產(chǎn)生新的基因，應(yīng)怎樣做才能產(chǎn)生更多可供選擇的新基因呢？空間生命科學：高真空(10—8pa)微重力(10—4g)強輻射拓展視野：太空育種視野拓展從1987年開始，我國將蔬菜等農(nóng)作物種子搭載在衛(wèi)星上上天?！按钚巧咸臁钡姆N子主要有青椒、番茄、黃瓜、絲瓜、胡蘿卜、萵苣等蔬菜種子，以及水稻、小麥、高粱等糧食作物和花卉草木等種子，共計50多類。視野拓展衛(wèi)星將農(nóng)作物種子帶到200～400千米的太空中，利用太空中的空間宇宙射線、微重力、高真空、交變磁場等各種特殊因素對種子和微生物進行處理，使種子產(chǎn)生地面得不到的變異，最終培育出高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)新品種。“神舟”五號搭載育成的巨人南瓜重達46公斤的太空南瓜太空青茄大過小孩頭甘肅種植的太空育種的蔬菜太空育種辣椒升載太空磨菇視野拓展與“神六”飛船一起上太空的花卉“瓷玫瑰”、“老虎須”視野拓展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(chǎn)達600kg，最高達750kg，蛋白質(zhì)含量增加8%-20%，生長期平均縮短10天。視野拓展“太空椒”每個可重350克，ＶＣ等含量提高20％－30％太空番茄不但香甜可口，而且ＶＣ含量高，是普通品種的2.5倍，最大果重可達600克視野拓展太空棉花2006年中國抗蟲雜交棉現(xiàn)場觀摩會上，我國首批“太空棉”良種第二次在全國大面積種植成功?！疤彰蕖绷４蟆①樠繙p少、花芽增加，(由原來的平均6.4克增大到6.8克)、抗病抗蟲性強、結(jié)桃率高等優(yōu)點，畝產(chǎn)籽棉350公斤左右，產(chǎn)量比原品種增加12%以上。三、誘變育種1、定義利用物理因素或化學因素來處理生物，使生物發(fā)生基因突變。2、原理基因突變“黑農(nóng)五號”大豆

黑龍江農(nóng)科院用輻射方法處理大豆，培育成“黑農(nóng)五號”大豆品種，含油量比原來的品種提高了2.5%，大豆產(chǎn)量提高了16%。３、應(yīng)用青霉菌高產(chǎn)菌株的選育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。后來人們對青霉菌多次進行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)量已達到50000～60000單位/mL。３、應(yīng)用４、優(yōu)點提高基因突變頻率，加快育種進程有利個體少，須大量處理供試材料，工作量大。５、缺點長相奇特的南瓜

四、多倍體育種二倍體四倍體秋水仙素處理二倍體×三倍體種子三倍體植株不能形成正常的生殖細胞無子西瓜種下去聯(lián)會紊亂第一年第二年授二倍體的花粉三、多倍體育種蘿卜（2a=18)×甘藍（2b=18)F1a+b=18秋水仙素處理2a+2b=36不可育可育“蘿卜甘藍”的形成過程五、四種育種方法的比較類型雜交育種誘變育種單倍體育種多倍體育種育種原理育種方法優(yōu)點應(yīng)用實例基因突變?nèi)旧w組成倍增加（染色體變異）基因重組染色體組成倍減少（染色體變異）雜交→自交→選優(yōu)→自交（至純種）物理或化學的方法處理生物花藥離體培養(yǎng)染色體數(shù)目加倍使不同親本的優(yōu)良性狀集中于同一個體上提高變異頻率加速育種進程明顯縮短育種年限器官大型，營養(yǎng)含量高培育矮抗小麥培育青霉素高產(chǎn)菌株培育矮抗小麥三倍體無子西瓜的培育用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗小展身手

（1）用<1>和<2>培育出<5>所采用的方法I和II分別稱為_______和_______，其培育出<5>所依據(jù)的原理是_______。

（2）由<3>培育出<4>的常用方法III是__________，

；由<4>培育成<5>的方法V稱_______________

其優(yōu)點是__________。

（3）由<3>培育出<6>的常用方法IV是____________,

其形成的<6>稱______。

（4）由<2>培育出<7>的方法VI是_____________。

下圖表示以某種農(nóng)作物（1）和（2）兩個品種為基礎(chǔ)，培育出（4）、（5）、（6）、（7）四個品種的過程。根據(jù)下圖，回答下列問題：雜交自交基因重組花藥離體培養(yǎng)單倍體育種多倍體縮短育種年限秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗人工誘變育種

例2：現(xiàn)有3個番茄品種，A品種的基因型為AABBdd，B品種的基因型為AAbbDD，C品種的基因型為aaBBDD。3對等位基因分別位于3對同源染色體上，并且分別控制葉形、花色和果形3對性狀。請回答：（1）如何運用雜交育種方法利用以上3個品種獲得基因型為aabbdd的植株？（用文字簡要描述獲得過程即可）（1）A和B雜交得到雜交一代，雜交一代再與C雜交，得到雜交二代，雜交二代自交，即可得到基因型為aabbdd的種子，該種子可長成aabbdd植株

（2）如果從播種到獲得種子需