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第1节杂交育种与诱变育种,第六章从杂交育种到基因工程,教学目标,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。举例说出诱变育种在生产中的应用。讨论遗传和变异规律在生产实践中的应用,【教学重点】遗传和变异规律在改良农作物和培育家畜品种等方面的应用。【教学难点】杂交育种和诱变育种的优点和局限性。,教学重点和难点,2000年国家最高科学技术奖2004年十大感动中国人物之一,袁隆平,一个属于中国也属于世界的名字他发起的“第二次绿色革命”给整个人类带来了福音。,袁隆平:农学家、杂交水稻育种专家。1995年当选为中国工程院院士。被誉为“杂交水稻之父”。,袁隆平在培育杂交水稻过程中，他利用了哪一种遗传学的原理？,一、杂交之前的育种（又叫选择育种）,概念：优点：不足：,利用生物的变异，通过长期选择，汰劣留良，培养出优良品种,技术简单，容易操作,育种周期长，可选择的范围有限。,二、杂交育种,1、概念：,2.原理：,3.过程：（以小麦为例）,已知小麦的高秆（D）对矮秆（d）为显性，矮秆能抗倒伏，抗锈病（T）对易染锈病（t）为显性，两对性状独立遗传。现有高秆抗锈病(DDTT)、矮秆易染病（ddtt)两纯系品种。你用什么方法能把两个品种的优良性状结合在一起，将你的设想用遗传图解表示出来。,基因重组,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，获得新品种的方法。广义的杂交育种包括获得杂种优势的杂种。,以下是杂交的育种参考方案：,高抗矮不抗,高抗,DDTT,ddtt,DdTt,ddTt,高抗高不抗矮抗矮不抗D_T_D_ttddtt,ddTT,矮抗矮不抗,ddTt,ddTT,杂交,F3,思考：要培育出一个能稳定遗传的植物品种至少要几年？,第一年,试一试：动物的杂交育种方法,假设现有长毛立耳猫（BBEE）和短毛折耳猫（bbee），你能否培育出能稳定遗传的长毛折耳猫（BBee）？写出育种方案（图解）,长毛折耳猫,短毛折耳猫,长毛立耳猫,长立长折短立短折,Bbee,BBee,思考：要获得能稳定遗传的长毛折耳应做怎样处理？,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,F3,长折,短折,思考：要获得能稳定遗传的长毛折耳应做怎样处理？,！,注意,1.动物育种一般采用杂交育种和诱变育种。2.动物杂交育种中不能自交，所以F1不能自交，但可以利用F1的雌雄个体进行杂交繁殖；3.在F2中可以用测交的方法判断杂合子和纯合子；4.动物杂交育种，不能用单倍体育种的方法。,5.应用,(1)在农业生产中：改良作物品质，提高农作物单位面积产量,杂交水稻：从1976年到2006年，累计增产粮食5200多亿公斤，平均每年解决600万人的粮食问题。,荷斯坦牛,中国黄牛,中国荷斯坦牛荷斯坦牛与我国黄牛杂交选育后逐渐形成的优良种。泌乳期可达30天，年产乳量可达6300kg以上。,中国荷斯坦牛,（2）在家畜、家禽育种中的应用,培养出适应性强的乳用、肉用或乳肉兼用型优良品种,视野拓展,紫糯玉米口感好，产量高,优点：操作简单，将不同个体中的优良性状集中到一个个体上,缺点：杂交育种只能利用已有基因的重组，并不能创造新的基因；杂交后代会出现性状分离现象，育种年限长。,（1）分析上述杂交过程，杂交育种有哪些优点？（2）从杂交后代可能出现的各种类型及育种时间来看，杂交育种有哪些缺点？,思考与讨论：杂交育种的优缺点,如果要培育出新的基因和新的性状，应该怎样做？,？,诱变育种,太空椒普通椒,重达300斤的太空南瓜,太空黄瓜,太空葡萄（左）和普通葡萄（右）对比,三、诱变育种,1、概念：,3、应用：,2、原理：,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。,基因突变,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。用于微生物育种：例如青霉菌的选育,“黑农五号”大豆,黑龙江农科院用辐射方法处理大豆，培育成“黑农五号”大豆品种，含油量比原来的品种提高了2.5%，大豆产量提高了16%。,应用,青霉菌高产菌株的选育,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。,优点：提高基因突变频率，产生新基因；在较短的时间内获得更多的优良变异类型。,不足：诱发突变的方向难以掌握，突变体难以集中多个理想性状；有利个体少，可以扩大诱变后代的群体，增加选择的机会。,思考与讨论：诱变育种的优缺点,（1）与杂交育种相比，诱变育种有什么优点？,（2）联系基因突变特点，谈谈诱变育种的局限性。要想克服这些局限性，可以采取什么办法？,长相奇特的南瓜,奇怪的“太空椒”,课堂小结,高秆抗病与矮秆染病小麦杂交产生矮秆抗病品种,“黑农五号”大豆高产量青霉菌菌株的育成,用物理或化学的方法处理生物诱发基因突变,单倍体育种（1）原理：（2）方法：,染色体变异,花药离体培养获得单倍体植株，再人工诱导染色体数目加倍。,（3）举例：已知小麦的高秆（D）对矮秆（d）为显性，抗锈病（R）对易染锈病（r）为显性，两对性状独立遗传。现有高秆抗锈病、矮秆易染病两纯系品种。要求用单倍体育种的方法培育出具有优良性状的新品种。,高杆抗病矮杆易感病,F1,花药离体培养,单倍体植株幼苗,正常植株,选择,符合要求的品种,秋水仙素处理幼苗,DDTTX,ddtt,DdTt,1DT:1Dt:1dT:1dt,1DDTT：1DDtt：1ddTT：1ddtt,ddTT矮抗,单倍体育种方法,育种年限：2年,多倍体育种：（1）原理：（2）方法：（3）举例：,染色体变异,用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，从而使细胞内染色体数目加倍，染色体数目加倍的细胞继续进行正常的有丝分裂，即可发育成多倍体植株。,三倍体无子西瓜的培育,二倍体,四倍体,秋水仙素处理,二倍体,三倍体种子,三倍体植株,不能形成正常的卵细胞,无子西瓜,种下去,联会紊乱,第一年,第二年,授二倍体的花粉,借鉴三倍体无子西瓜的育种方式（多倍体育种）,抗病植株的育成,三倍体无籽西瓜，八倍体小黑麦,高产量青霉菌菌株的育成,高秆抗病与矮秆染病小麦杂交产生矮秆抗病品种,例子,所获新品种发育延迟，结实率低,方法术复，须与杂交育种配合，成活率低,有利变异少，需大量处理实验材料，诱发突变的方向难以掌握,不能创造新的基因，育种进程缓慢，过程繁琐,缺点,器官大，提高营养成分,明显缩短育种年限,可以提高变异频率，大幅度改良某些性状,方法简单，易操作,优点,秋水仙素处理萌发种子、幼苗,花药离体培养，再用秋水仙素诱导染色体加倍成纯合子,用物理或化学的方法处理生物诱发基因突变,杂交自交选优自交,常用方法,染色体变异,染色体变异,基因突变,基因重组,依据原理,多倍体育种,单倍体育种,诱变育种,杂交育种,这些题你会做吗？,1.杂交育种所依据的主要遗传学原理是()A.基因突变；B.基因自由组合；C.染色体交叉互换：D.染色体变异。,B,2.在下列几种育种方法中，可以改变原有基因分子结构的育种方法是()A.杂交育种B.诱变育种C.单倍体育种D.多倍体育种3.现代农业育种专家采用诱变育种的方法改良某些农作物的原有性状，其原因是()A.提高了后代的出苗率B.产生的突变全部是有利的C.提高了后代的稳定性D.能提高突变率以供育种选择,B,D,谢谢,杂种优势