高二生物教学育种.ppt

生物育种 生物育种 生物育种是利用遗传学 细胞生物学 现代生物工程技术等方法原理培育生物新品种的过程 生物育种的技术和方法目前有 杂交育种 诱变育种 单倍体育种 多倍体育种 转基因育种和细胞工程育种等 生物育种是提高农作物产量和品质的主要途径 随着生物科学研究的进展 育种的方法发展迅速 效果也越来越好 生物的变异 思考 生物变异的概念 变异 是指生物的亲代与子代之间 以及子代个体之间在性状的差异 同遗传现象一样 变异的现象在生物界也是普遍存在的 变异的类型 思考 生物的基因型 表现型及环境条件之间的关系 表现型 基因型 环境条件 改变 改变 改变 改变 遗传的变异 不遗传的变异 基因突变染色体变异基因重组 来源 诱因 思考 遗传的变异与不遗传的变异的区别 你知道它们的育种方式吗 高产量的青霉菌株神奇的 太空椒 无籽西瓜无芒抗病的水稻 诱变育种 诱变育种 多倍体育种 杂交育种 思考 基因突变 基因重组 染色体变异的概念 原因 DNA分子中发生碱基对的增添 缺失或改变 引起的基因结构的改变 生物体进行有性生殖的过程中 控制不同性状的基因的重新组合 染色体的结构或数目的改变 外因 外界环境条件 生物 物理 化学因素 内因 DNA复制过程中基因中脱氧核苷酸的种类 数量 排列顺序发生局部改变 1 减数分裂时非同源染色体上的非等位基因间自由组合 2 减数分裂四分体时 同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换 3 异源基因重组 基因工程 1 染色体的结构变异2 染色体的数目变异3 细胞工程 1 植物体细胞杂交不同植物的细胞融合 使遗传物质组成改变 2 动物细胞克隆通过核移植使重组细胞中的细胞核 细胞质遗传物质组成改变 杂交育种 原理 方法 优点 缺点 应用 基因重组 基因的三大遗传基本定律 1 连续自交选择 2 通过杂交使亲本的优良性状组合在一起 3 通过杂交使亲本的优良性状连锁在一起 使位于不同个体上的多个优良性状集中于一个个体上 即 集优 能产生新的基因型 育种所需时间较长 自交选择需五 六代 甚至十几代 难以克服远缘杂交的障碍 用纯种高秆抗病小麦与纯种矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦 思考 杂交育种的原理 方法 优点 缺点 应用 小麦高秆 D 对矮秆 d 为显性 抗锈病 T 对不抗锈病 t 为显性 现有纯合的高秆抗锈病的小麦 DDTT 和矮秆不抗锈病的小麦 ddtt 可采用哪些育种方式得到矮秆抗病的优良品种 ddTT 想一想 植物育种方式 以下为同学提供三组的育种方案 组 高抗矮不抗 高抗矮不抗 高抗 组 组 高抗 花粉培育 植株 高抗 射线 植株 植株 亲本 F1 F2 分离 选择 F3 分离 选择 杂交育种 F4 稳定品种 新品种 选择与鉴定 花药离体培养 秋水仙素处理 诱变育种 原理 方法 优点 缺点 应用 基因突变 物理方法 紫外线 射线 激光 失重等 或化学方法 亚硝酸 硫酸二乙酯等 处理植株 再选择符合要求的变异类型 产生新基因和新的性状 能提高变异的频率 后代变异性状能较快稳定 加速育种进程 能大幅度改良某些性状 有利个体不多 须大量处理供试材料 工作量大 盲目性大 黑农五号 大豆 高产青霉菌 太空辣椒的培育 思考 诱变育种的原理 方法 优点 缺点 应用 单倍体育种 原理 方法 优点 缺点 应用 染色体变异 染色体组成倍地减少 常用方法为花药离体培养 1 先将花药离体培养 培养出单倍体植株 2 将单倍体幼苗经一定浓度的秋水仙素处理获得纯合体 明显缩短育种年限 一般为两年 加速育种进程 不能从根本上改变原有性状 因而不能按人类意愿定向改变作物的的遗传特性 用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦杂交得F1 用F1的花药离体培育纯种矮秆抗病小麦 思考 单倍体育种的原理 方法 优点 缺点 应用 多倍体育种 原理 方法 优点 缺点 应用 染色体变异 染色体组成倍地增加 用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 原理 有丝分裂秋水仙素抑制纺锤体形成细胞染色体数目加倍发育多倍体植株 育种周期短 能改良原有性状 提高产量 茎杆粗壮 叶片 果实和种子较大 营养物质含量较多 一般只适合于植物 发育延迟 结实率低 同源多倍体育种 偶数染色体组数 如 四倍体水稻的培育异源多倍体育种 如 可育性的 萝卜 甘蓝 和 八倍体小黑麦的培育 含奇数染色体组数的多倍体的培育 如 三倍体无籽西瓜的培育 思考 多倍体育种的原理 方法 优点 缺点 应用 练习题1 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 单倍体育种 诱变育种 多倍体育种 诱变育种 杂交育种 练习题 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 7 将白菜与甘蓝的体细胞用酶处理 再用聚乙二醇使其融合 通过组织培养获得新的植物品种 这种方法是 8 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 9 生产 人工种子 采用的方法是 植物组织培养 转基因育种 植物体细胞杂交育种 多倍体育种 练习题2 现有两个纯种小麦 一个纯种小麦性状是高秆 D 抗锈病 T 另一个纯种小麦性状是矮秆 d 易染病 t 两对基因独立遗传 育种专家提出了如图所示 两种育种方法以获得小麦新品种 问 PDDTT 高秆抗病 ddtt 矮秆不抗病 一 F1DdTt 二 三 Dt dt 三 三 三 单倍体植株 四 四 四 四 DDTT DTDttddTddtt 五 ddtt 1 要缩短育种年限 应选择的方法是 方法 依据的变异原是 2 图中 和 的基因组成为和 3 过程 二 中 D和d的分离发生在 过程 三 采用的方法是 过程 四 最常用的化学药剂是 4 过程 五 产生的抗倒伏抗锈病植株中的纯合子占 基因重组 DT ddTT 减数第一次分裂后期 花药离体培养 秋水仙素 1 3 练习题3 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 AABBEAb D AaBbFAabb aabbGAAaaBBbb 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 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 单倍体育种 秋水仙素处理幼苗 染色体变异 多倍体育种 练习题4 假设水稻抗病 A 对感病 a 为显性 高杆 T 对矮杆 t 为显性 现有纯合的抗病高杆水稻和感病矮杆水稻 为了在较短的年限内培育出稳定遗传的抗病矮杆水稻 可采取以下步骤 1 将纯合的抗病高杆水稻和感病矮杆水稻杂交 得到杂交种子 播种这些种子 长出的植株可产生基因型为的花粉 2 采用的方法得到单倍体幼苗 3 用处理单倍体幼苗 使染色体数目加倍 4 采用的方法 鉴定出其中的抗病植株 5 从中选择表现抗病的矮杆植株 其基因型应是 AT At aT at 花药离体培养 秋水仙素 病原体感染 AAtt 16 图25 4为五种不同育种方法示意图 据图回答 1 图中A D方向所示的途径表示育种方式 A B C的途径表示育种方式 这两种育种方式相比较 后者的优越性主要表现在 2 B常用的方法为 3 E方法所运用的原理是 4 C F过程中最常采用的药剂是 5 由G J的过程中涉及到的生物工程技术有和 杂交育种 单倍体育种 育种时间短 后代全为纯合子 花药离体培养 基因突变 秋水仙素 基因工程和组织培养 2013四川卷 5 大豆植株的体细胞含40条染色体 用放射性60Co处理大豆种子后 筛选出一株抗花叶病的植株X 取其花粉经离体培养得到若干单倍体植株 其中抗病植株占50 下列叙述正确的是 A 用花粉离体培养获得的抗病植株 其细胞仍具有全能性B 单倍体植株的细胞在有丝分裂后期 共含有20条染色体C 植株X连续自交若干代 纯合抗病植株的比例逐代降低D 放射性60Co诱发的基因突变 可以决定大豆的进化方向 今年各地高考真题 2013江苏卷 25 现有小麦种质资源包括 高产 感病 低产 抗病 高产 晚熟等品种 为满足不同地区及不同环境条件下的栽培需求 育种专家要培育3类品种 a 高产 抗病 b 高产 早熟 c 高产 抗旱 下述育种方法可行的是A 利用 品种间杂交筛选获得aB 对品种 进行染色体加倍处理筛选获得bC a b和c的培育均可采用诱变育种方法D 用转基因技术将外源抗旱基因导入 中获得c 2013上海卷 25 研究者从冰川土样中分离获得了具有较高脂肪酶活性的青霉菌菌株 为了在此基础上获得脂肪酶活性更高的菌株 最可行的做法是 A 用紫外线照射青霉菌菌株 再进行筛选B 将青霉菌菌株与能高效水解蛋白质的菌株混合培养 再进行筛选C 将能高效水解蛋白质的菌株的基因导入青霉菌菌株 再进行筛选D 设置培养基中各种营养成分的浓度梯度 对青霉菌菌株分别培养 再进行筛选 转基因育种 原理 方法 优点 缺点 应用 异源DNA 基因 重组 基因工程 提取 结合 导入 检测与表达 筛选 即 目的基因的提取 与运载体的结合 导入受体细胞 目的基因的检测与表达 筛选出符合要求的新品种 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 抗虫棉 转基因 向日葵豆 转基因超级绵羊 转基因超级鲤鱼 等 思考 转基因育种的原理 方法 优点 缺点 应用 细胞工程育种 一 植物体细胞杂交育种 理论基础 方法 优点 缺点 应用 细胞的全能性 去壁 诱融 组培 即 去细胞壁 诱导细胞融合 进行组织培养获得杂种植株 克服不同种生物间的生殖隔离和远缘杂交不亲和的障碍 可按人类意愿定向改变生物性状 培育作物新品种 技术复杂 操作要求精细 难度大 白菜 甘蓝 番茄 马铃薯 的培育 思考 植物体细胞育种的理论基础 方法 优点 缺点 应用 细胞工程育种 二 动物细胞克隆育种 理论基础 方法 优点 缺点 应用 细胞的全能性 核移植和胚胎移植 培育繁殖优良生物品种 用于保存频危物种 有选择地繁殖某性别动物 技术复杂 操作要求精细 难度大 鲤鲫移核鱼 克隆羊 多莉 的培育 思考 动物细胞克隆育种的理论基础 方法 优点 缺点 应用 练习题2 2004年新课程高大综合试题 良种对于提高农作物产量 品质 和抗病性等具有重要作用 目前培养良种有多种途径 其一是具有不同优点的亲本杂交 从其后代中选择理想的变异类型 变异来源于 选育过程中性状的遗传遵循 和连锁互换等规律 其二是通过射线处理 改变已有品种的个别重要性状 变异来源于 实质上是细胞中DNA分子上的碱基发生改变 其三是改变染色体数目 例如用秋水仙素处理植物的分生组织 经过培育和选择能得到植株 基因重组 基因分离规律 基因自由组合规律 基因突变 多倍体 练习题5 下图为 白菜 甘蓝 的杂交过程示意图 请据图回答 白菜细胞原生质A甘蓝细胞原生质B 正在融合的原生质 杂种细胞 愈伤组织 白菜 甘蓝植株 1 培育 白菜 甘蓝 植株的育种方法是 2 培育过程中所采用的 步骤分别是 整个培育过程中运用的生物手段分别是和 3 通常情况下 白菜和甘蓝杂交是不能成功的 原因是 通过上述育种方法获得的 白菜 甘蓝 所结种子 其育性从理论上分析 是的 理由是 该育种方法的主要优点是 植物细胞工程育种 去除细胞壁 诱导原生质体融合 植物组织培养 去分化 再分化 存在生殖隔离 可育 细胞中存在着同源染色体 克服生物间的生殖隔离和远缘杂交不亲和的障碍 可按人类意愿定向改变生物性状培育新品种 练习题6 1998年上海高考题 下列叙述中 正确的是 A 培育无籽西瓜是利用生长素促进果实发育原理B 培育八倍体小黑麦是利用染色体变异的原理C 培育无籽番茄是利用基因重组的原理D 培育青霉素高产菌株是利用基因突变的原理 B D 2002年上海高考题 为了培育节水高产品种 科学家将大麦中与抗旱节水有关的基因导入小麦 得到转基因小麦 其水分利用率提高了20 这项技术的遗传学原理是 A基因突变B 基因重组C 基因复制D 基因分离 B 练习题7 练习题8 现有两个纯种小麦 一个纯种小麦性状是高秆 D 抗锈病 T 另一个纯种小麦性状是矮秆 d 易染病 t 两对基因独立遗传 育种专家提出了如图所示 两种育种方法以获得小麦新品种 问 PDDTT 高秆抗病 ddtt 矮秆不抗病 一 F1DdTt 二 三 Dt dt 三 三 三 单倍体植株 四 四 四 四 DDTT DTDttddTddtt 五 ddtt 1 要缩短育种年限 应选择的方法是 方法 依据的变异原是 2 图中 和 的基因组成为和 3 过程 二 中 D和d的分离发生在 过程 三 采用的