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,第一节杂交育种与诱变育种,一、知识方面1、简述杂交育种和诱变育种的概念，举例说明杂交育种和诱变育种方法的优点和不足。2、举例说明杂交育种和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。二、能力方面通过对杂交育种和诱变育种的实例的分析和比较，提高运用遗传和变异规律解决生产、生活中的问题的能力。三、情感态度和价值观1、讨论育种科学技术发展是科学、技术与社会相互作用。2、体会科学技术在发展社会生产力、推动社会进步等方面的巨大作用。3、通过对我国杂交育种和诱变育种成果的了解，关注我国的育种技术的发展及在国际上的竞争能力，认同育种技术的改进对解决粮食危机等问题的重要性。,【教学目标】,【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。,【教学重点与教学难点】,设想你是一位玉米育种专家，遇到这样的情况:品种A籽粒多，但不抗黑粉病；品种B籽粒少，但抗黑粉病。讨论：你用什么方法把两个品种的优良性状结合在一起，又能去掉缺点？,黑粉病,创设情景,原理：,一、古代人类的育种方式选择育种,利用生物的变异，通过长期选择，汰劣留良，培养出优良品种。,育种周期长，可选择的范围有限。,不足：,杂交育种,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，获得新品种的方法。,2.原理：,基因重组,3.方法：,杂交自交选优自交,试一试：植物杂交育种的方法,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、矮秆易染病两纯系品种。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。,以下是杂交的育种参考方案：,高抗矮不抗,DDTT,ddtt,F1,DdTt,高抗高不抗矮抗矮不抗D_T_D_ttddtt,高抗,ddTT,ddTt,P,F2,F1,高抗,DdTt,F1,高抗,F1,高抗,DdTt,F1,高抗,F1,高抗,DdTt,F1,高抗,杂交,自交,选优,自交,杂交,自交,杂交,选优,自交,选优,自交,选优,杂交,自交,选优,杂交,自交,杂交,自交,杂交,选优,自交,杂交,选优,自交,自交,矮抗矮不抗,ddTT,ddTt,自交,选优,思考：要培育出一个能稳定遗传的植物品种至少要几年？,杂交育种,试一试：动物杂交育种的方法,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）,短毛折耳猫,长毛立耳猫,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！,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。,4、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：自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。,杂交育种,（2）在家畜、家禽育种中的应用,杂交育种,中国黄牛,荷斯坦牛,中国荷斯坦牛,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。,思考与讨论,（1）分析上述杂交过程，杂交育种有哪些优点？（2）能否有新的基因和新的性状产生？（3）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？,优点：将不同个体中的优良性状集中到一个个体上,缺点：育种时间长，过程繁琐；只能利用已有的基因重组，不能产生新基因。,如果要培育出新的基因和新的性状，应该怎样做？,思考与讨论,诱变育种,太空黄瓜,诱变育种,1.概念：,基因突变,2.什么因素会诱发基因突变？,物理因素有：,化学因素有：,紫外线、X射线、激光等,亚硝酸、硫酸二乙酯等,3.原理：,利用物理因素或化学因素来处理生物，使生物发生基因突变。,4.应用,诱变育种,“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%。,青霉菌高产菌株的选育,诱变育种,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。,思考与讨论,（1）与杂交育种相比，诱变育种有什么优点？（2）基因突变的特点有哪些？联系基因突变特点，谈谈诱变育种的局限性。（3）要想克服这些局限性，可以采取什么办法？,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：具有不定向性，难以控制突变方向；有利个体少，须大量处理供试材料。,还有什么育种方法有可能缩短育种年限，使具有小麦的矮杆抗锈病的品种能更迅速在生产实践上得到应用？,单倍体育种,思考与讨论,单倍体育种与多倍体育种,单倍体育种,多倍体育种,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,依据原理：,染色体变异,育种年限：2年,荔枝主要分布在南方等地。增城“西园挂绿”至为珍贵，被称为“荔枝之王”。“西园挂绿”外壳红中带绿，四分微绿六分红，每个荔枝都环绕有一圈绿线，果肉洁白晶莹，清甜爽口，挂齿留香，风味独特。为了改良“西园挂绿”，要求在不改变“西园挂绿”原有外观品质的前提下把“西园挂绿”改良为无核、果大、糖分含量多。若你是育种专家，该怎样设计育种方案？,思考与讨论,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,方案提示：借鉴三倍体无子西瓜的育种方式（多倍体育种）,育种的方法有多种，各有各的优点，我们要合理的有机结合各种方法，高效的达到各种目的。,四、几种育种方法的比较,常规育种方法主要包括选择育种、杂交育种(又称组合育种或重组育种)、物理及化学诱变育种、离体组织培养育种(包括花药及花粉单倍体育种、原生质体融合或体细胞杂交等)、多倍体育种。,基因重组,杂交自交选优自交,将不同个体的优良性状集中于一个个体上,育种时间长，不能产生新基因,基因突变,用物理或化学因素处理生物,提高变异频率，产生新基因，加速育种进程,具有不定向性；有利变异少，需大量处理供试材料,染色体变异,花药离体培养，秋水仙素处理幼苗，选择,明显缩短育种年限,技术复杂，需与杂交育种配合,染色体变异,用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,器官大，产量高，营养丰富,发育延迟，结实率降低，一般只适用于植物,（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