杂交育种与诱变育种2.ppt

翠园中学生物组 第一节 杂交育种与诱变育种 教学重点 1.杂交育种和诱变育种的方 法和原理 2.两种育种方式的优缺点 翠园中学生物组 教学目标： 1、简述杂交育种的概念，举例说明杂交育种方法 的优点和不足。 2、举例说出诱变育种在生产实践中的应用。 3、讨论遗传和变异规律在生产实践中的应用。 教学难点：杂交育种和诱变育种的优点和局限性。 翠园中学生物组 第一节 杂交育种与诱变育种 问题探讨 一、杂交育种 二、诱变育种 课堂练习 翠园中学生物组 问题探讨 设想你是一位 育种专家，遇 到这样的情况 ：品种A子粒 多，但不抗黑 粉病；品种B 子粒少，但抗 黑病。如何将 两个品种的优 良性状集中于 一身？ 如杂交育种 翠园中学生物组 现有高产(A)、不抗 病(B)和低产(a)、抗病 (b)这两个纯种小麦（其 中高产和不抗病为显性） ，能否利用它们培育出一 个高产、抗病的小麦新品 种。如果能的话，请写出 其流程图或用遗传图解表 示。 P 高产不抗病 低产抗病 F1 高产不抗病 高不、高抗、低不、低抗F2 连续不断地进行自交选择 AABB aabb AaBb A_B_、A_bb、aaB_、aabb 返回 翠园中学生物组 一、杂交育种 选择育种 原理：利用生物的变异，通过长期选择，汰劣留良 ，培养出优良品种。 不足：育种周期长，选择的范围有限。 1）概念：杂交育种是将两个或多个品种的优良性状 通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新 品种（稳定遗传）的方法。 广义的杂交育种包括获得杂种优势的杂种。 翠园中学生物组 例如：如何利用纯种的高秆 抗锈病(DDRR)和矮秆不抗锈病 (ddrr)的小麦植株获得优良性状 且能稳定遗传的品种。 第一步：先杂交得到高抗植株； 第二步：将高抗植株自交得到矮 抗植株； 第三步：将矮抗植株连续自交直 至不再发生性状分离为止。 翠园中学生物组 F1: DdRr D_R_, D_rr , ddR_, ddrrF2 连续自交直至到不再 发生性状分离为止。 ddRR(矮抗) 像这样显性性状是优良性状，采用杂交育种必 须连续自交45代后种子才相对较纯，育种年限至 少5年。 P DDRR ddrr 翠园中学生物组 试一试：动物的杂交育种方法 假设现有长毛立耳猫（假设现有长毛立耳猫（BBEEBBEE）和和 短毛折耳猫（短毛折耳猫（bbeebbee），），你能否培育出你能否培育出 能稳定遗传的长毛折耳猫（能稳定遗传的长毛折耳猫（BBeeBBee）？）？ 写出育种方案（图解）。写出育种方案（图解）。 长毛折耳猫 短毛折耳猫 长毛立耳猫 翠园中学生物组 长毛立耳 短毛折耳 BBEEbbee 长毛立耳 BbEe 长毛立耳 BbEe 长立 长折 短立 短折 Bbee BBee BBee Bbee bbee bbee 长折 短折 长折 长折 短折 杂交 F1间交配 选优 测交 F3 长折 短折 要培育出一个能稳定遗传的动物品种一般需要几代？ 3代 翠园中学生物组 1 1）动物杂交育种中纯合子的获得不能通过）动物杂交育种中纯合子的获得不能通过 逐代自交，而应改为测交。逐代自交，而应改为测交。 2 2）比植物杂交育种所需年限短。）比植物杂交育种所需年限短。 翠园中学生物组 2）原理：利用自由组合定律实现基因重组。 3）应用：可用于农作物品质的改良、产量的提高 ，培育新品种；也用于家禽、家畜的育种。 中国荷斯坦牛：荷斯坦弗 里生牛与我国黄牛杂交选育后逐 渐形成的优良种。泌乳期可达305 天，年产乳量可达6300kg以上。 翠园中学生物组 中国黄牛 中国荷斯坦牛 荷斯坦牛 翠园中学生物组 袁隆平（杂交水稻之父）。2000年国家最高科学技 术奖；2004年十大感动中国人物之一。 颁奖辞：他是一位真正的耕耘者。当他还是一个 乡村教师时，已具有颠覆世界权威的胆识；当他名满 天下时，却仍专注于田畴。淡薄名利，一介农夫，播 撒智慧，收获富足。他毕生的梦想，就是让所有的人 远离饥饿。喜看稻菽千重浪，最是风流袁隆平。 翠园中学生物组 杂种优势：是指基因型不同的亲本相互杂交产生 的杂种一代，在生长势、生活力、繁殖力、抗逆性、 产量和品质等一种或多种性状上优于两个亲本的现象 。杂种优势在F1代表现最明显。例如：我国劳动人民 用马和驴杂交获得体力强大，耐力好的杂种骡。 杂种优势主要利用杂种F1代的优良性状，并不要 求遗传上的稳定。需年年制种。如水稻的杂优种，每 年农科站都有供应。 翠园中学生物组 思考与讨论 从杂交育种的过程来看，杂交育种的缺陷是什 么？可用什么方法来加以克服？ 不足之处是新类型的个体中还含有一定比例的 杂合子，需用其不断地进行自交、选择，所需时间 很长。可用单倍体育种的方法加以克服。 4）不足：杂交育种只能利用已有基因的重组，按需 选择，并不能产生新的基因；杂种后代出现分离现 象，育种进程缓慢，过程复杂。 翠园中学生物组 PAABB aabb F1 AaBb AB、Ab、aB、ab配子 花药离 体培养 可得到基因型为AB、Ab、aB、ab这四种单倍体植株 人工诱导 染色体加倍 就可得到基因型为AAbb这种纯合子的二倍体植株 翠园中学生物组 思考与讨论 杂交育种的原理是什么？能否有新的基因和新 的性状产生？如果培育出新的性状，应该采用什么 育种方法？ 杂交育种的原理是基因重组，产生新的基因型 ，使性状重新组合，而不能产生新的基因和新的性状 。 如果要培育出新的性状，可采用一定的措施来诱 导基因突变，培育新的品种。 返回 翠园中学生物组 1）概念：人工利用物理因素（如X射线、射线、紫 外线、激光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙 酯等）来处理生物，使生物发生基因突变。 2）优点：能提高突变率，产生新基因；在较短时间 内获得更多的优良变异类型。 3）应用：农作物新品种的培育，新品种具有抗病 力强、产量高、品质好等优点。如“黑农五号”大豆 ，产量提高了16%，含油量比原来提高了2.5%。 二、诱变育种 翠园中学生物组 诱变育种除了采用常规的诱变育种方法外，还 采用太空育种。 我国已培育成功许多太空作物： 太空育种主要是利用返回式卫星和高空气球能 达到的高空环境，通过强辐射、微重力和高真空等 条件使植物种子的基因发生基因突变的作物育种新 技术。 翠园中学生物组 翠园中学生物组 “ “神舟神舟” ”五号搭载育成的巨人五号搭载育成的巨人 南瓜南瓜甘肃种植的太空育种的蔬菜 甘肃种植的太空育种的蔬菜 太空水稻搭载前后株太空水稻搭载前后株 系对比系对比 翠园中学生物组 用于微生物育种：例如青霉素的选育。1943年从自 然界分离出来的青霉菌只能产生青霉素20单位/mL。 后来人们对青霉菌多次进行X射线、紫外线照射以及 综合处理，培育成了青霉素高产菌株，目前青霉素的 产量已达到5000060000单位/mL。 中间为青霉菌，周围是细菌。 翠园中学生物组 翠园中学生物组 4）局限性：诱变育种的方向难以掌握，诱变体难以 集中多个理想性状。 5）克服方法：要想克服这些局限性，可以扩大诱变后 代的群体，增加选择的机会。 原因：基因 突变是随机 不定向的。 讨论：怎样克服？ 翠园中学生物组 类类型杂杂交育种人工诱变诱变 育种单单倍体育种多倍体育种 原 理 常 用 方 法 优优 点 缺 点 实实 例 将具有不同 优良性状的 两亲本杂交 用物理或化学 的方法处理萌发 的种子或幼苗 花药离体培养 ；诱导染色体 加倍 用秋水仙素 处理萌发的 种子或幼苗 使优良性状 集中于一个 个体上 提高变异频率 加速育种进程 明显缩短 育种年限 器官大型， 营养含量高 育种时间长 有利变异少需 大量处理供试 材料 技术复杂，需与 杂交育种和多倍 体育种配合 只适用于 植物 基因突变 染色体组 成倍减少 染色体组 成倍增加 基因重组 矮抗小麦 青霉素高产菌株3倍体无子西瓜矮抗小麦 几种主要育种方法的比较 翠园中学生物组 基因工程育种 基因重组。 不受生物亲缘关系的限制，可按人的意愿改造 生物，目的性强，科技含量高，可以培育出高 产、优质或具有特殊用途的动植物品种。 技术复杂，操作要求精细,难度大。 原理: 方法: 优点: 缺点: 应用: 提取目的基因目的基因与运载体结合将 目的基因导入受体细胞基因表达筛选出 符合要求的新品种。 能分泌人类胰岛素的大肠杆菌菌株的获得， 抗虫棉，转基因动物等。 翠园中学生物组 人工诱变 + 单倍体育种 早熟品 种(aa) 花药离 体培养 当年就可以培育出优良新品种！ 迟熟 品种 (AA) 杂合 子 (Aa) 人工 诱变 幼苗 （A） 幼苗 （a） 秋水仙 素处理 迟熟品 种(AA) 秋水仙 素处理 时间： 翠园中学生物组 有关育种要注意的问题 一般作物育种可选杂交育种和单倍体育种； 为得到特殊性状可选择诱变育种(如航天育 种)或多倍体育种； 若要将特殊性状组合到一起，但又不能克服 远缘杂交不亲和性，可考虑运用基因工程等， 如培育各种用于生物制药的工程菌。 返回 翠园中学生物组练习 :请写出下面各项培育方法： （1）通过花药离体培养再用秋水仙素加倍得到烟草新品种的方法 是 。 （2）用60Co 辐射谷氨酸棒状杆菌，选育出合成谷氨酸的新菌种， 所用方法是 。 （3）用小麦和黑麦培育八倍体黑小麦的方法是 。 （4）将青椒的种子搭载人造卫星，在太空中飞行数周后返回地面 ，获得了果大、肉厚和维生素含量高的青椒新品种，这种育种原理 本质上属于 。 （5）用抗倒伏、不抗锈病和不抗倒伏、抗锈病的两个小麦品种， 培育出抗倒伏、抗锈病的品种，所用方法是 。 （6）用秋水仙素或硫酸二乙酯处理蕃茄、水稻种子，获得成熟期 早、蛋白质含量高的品系，这种方法是 。 单倍体育种 诱变育种 多倍体育种 诱变育种 杂交育种 诱变育种 翠园中学生物组 1、 下图是用某种作物的两个品种和分别培育出、品 种的示意图，试分析回答： AABB E Ab - D AaBb F AAbb- aabb G AAaaBBbb- （1）用和培育所采用的D和F步骤分别是 和 。 其应用的遗传学原理是 。 （2）用培育所采用的E和H步骤分别是 和 。 其应用的遗传学原理是 。 （3）用培育所采用的G步骤是 。其遗传学原理 是 。 (4)由培育所用的育种方法是 H 杂交自交 基因重组 花药离体培养 秋水仙素处理幼苗 染色体变异 秋水仙素处理幼苗 染色体变异 Aabb 诱变育种 翠园中学生物组 3.在动物的育种中，用一定剂量的X射线处 理精巢，渴望获得大量变异个体.这是因为 ： A.合子都是纯合子 B.诱发雄配子发生了高频率的基因突变 C.诱导发生了大量的染色体变异 D.提高了基因的重组 翠园中学生物组 课 堂 练 习 1.属于分子水平上的育种工作的是 （ ） A.辐射育种 B.杂交育种 C.单倍体育种 D.多倍体育种 A 2.将植物的种子随飞船带入太空，返回地面种植， 往往能得到新的变异特性。这种变异的来源主要是植 物种子经太空中的_辐射后所发生的变异。 现在把这种育种方式称为_。试说出这种育 种方式的优点_。 宇宙射线 诱变育种 提高基因突变的频率，加快育种的进程 翠园中学生物组 3.下列实例所依据的原理分别是 （ ） 我国著名育种专家袁隆平利用杂交技术培育出 超级水稻品种 二倍体植株的花药离体培养， 并用秋水仙素处理，使之成为纯合子 乘宇宙 飞船上过太空的辣椒种子结出的果实较平常的大 一倍以上 A.基因重组、基因突变、染色体变异 B.基因突变、基因重组、染色体变异 C.基因突变、染色体变异、基因重组 D.基因重组、染色体变异、基因突变 D 翠园中学生物组 4.设有两种纯种小麦，一为高秆（D易倒伏）抗 锈病（T）；另一为矮秆（d抗倒伏）易染锈病（t） ，这两对相对性状独立遗传。现分别用杂交育种和 单倍体育种来培育矮秆抗锈病的新品种，请据图分 析回答： 矮秆易 染锈病 高秆抗 锈病 F1 F2 bF3F4 d e a g c ddTT 植株 配 子 dT 幼苗 翠园中学生物组 （1）a过程为_,b过程为_,用符号_ 表示。 （2）F2理想的基因型是_。在代的矮 秆抗倒伏个体中占_；c过程为_，理想的 配子基因型是_。 （3）e过程是指_ _ _ _ _；g过程是指 _ _ _ _ _。对比上述两种育种方法， 得出的结论是_ _ _ _ _ _ _。 杂交自交 ddTT 1/3 减数分裂 dT 花药离体培养 人工诱导染色体加倍 单倍体育种能缩短育种时间 翠园中学生物组 无籽西瓜的培育 ； 多倍体育种 通过花药离体培养出烟草新品种 ； 用抗倒伏不抗锈病的小麦与不抗倒伏抗锈病的小 麦后代F1自交培育出既抗倒伏又抗锈病的小麦的品 种 ； 用射线处理培育青霉素高产菌株 ； 将人胰岛素基因导入大肠杆菌细胞 获得产生人胰 岛素的工程菌 。 5、写出下列生物育种方法： 杂交育种 诱变育种 单倍体育种 基因工程育种 翠园中学生物组 6、请写出下面各项培育方法： （1）通过花药离体培养再用秋水仙素加倍得到烟草新 品种的方法是 。 （2）用60Co 辐射谷氨酸棒状杆菌，选育出合成谷氨酸 的新菌种，所用方法是 。 （3）用小麦和黑麦培育八倍体黑小麦的方法是 。 （4）将青椒的种子搭载人造卫星，在太空中飞行数周 后返回地面，获得了果大、肉厚和维生素含量高的青 椒新品种，这种育种原理本质上属于 。 单倍体育种 诱变育种 多倍体育种 诱变育种 翠园中学生物组 （5）用抗倒伏、不抗锈病和不抗倒伏、抗锈病的 两个小麦品种，培育出抗倒伏、抗锈病的品种，所 用方法是 。 （6）用秋水仙素处理蕃茄、水稻种子，获得蛋白 质含量高的品系，这种方法是 。 （7）将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导入棉花受精 卵中，培育出抗虫棉的方法是 。 杂交育种 多倍体育种 基因工程育种 翠园中学生物组 7、（01上海）单倍体育种可以明显地缩短育种年 限，这是由于（ ） A育种技术操作简单 B单倍体植物生长迅速 C后代不发生性状分离 D诱导出苗成功率高 C 8、能打破物种界限，定向的改造生物遗传性状的技 术是( ) A.诱变育种 B.单倍体育种 C.杂交育种 D.基因工程育种 D 翠园中学生物组 9、在动物育种中，用一定剂量的