遗传育种教学

生物育种,水果湖高中齐莹,挂绿,最早文献广东新语称有种荔枝“挂绿者，红中有绿，或在肩或在腹”，“爽脆如梨，浆液不见，去壳怀之，三日不变”。珍帚编记载，“挂绿出增城沙贝，荔枝中第一品也，蒂旁一边突起稍高谓之龙头，一边突起稍低谓之龙尾，熟时红紫相间，一绿线直贯到底，故名。”清代嘉庆年间，官吏勒扰，百姓不堪重负而将其砍伐，在西园幸存一株。,2000年一场拍卖会，“西园挂绿”因其久负盛名，一颗竟拍到55.5万元,载入吉里斯记录成为世界上最贵的水果,已知在荔枝的性状控制中，D（无绿线）对d（有绿线）显性，T（有甜味）对t（无甜味）显性。普通荔枝基因型一般是DDTt，少数会突变成（芽变）DdTt。假如你是育种专家，能否利用普通荔枝得到“西园挂绿”？请简要介绍你的育种方案,常见育种方法,一、依据“变异来源”的育种方法,1、诱变育种2、杂交育种3、单倍体育种4、多倍体育种,二、依据“工程原理”的育种方法,1、基因工程育种2、细胞工程育种,优点：可以提高变异频率，产生新的基因，能产生新的品种和新的基因型。缺点：变异不定向，须大量处理供试材料，工作量大。,基因突变,用物理或化学方法处理生物,低产青霉素菌株（20单位ml）,高产青霉素菌株（56万单位ml）,一、诱变育种,基因重组,选择具有相对性状的亲本杂交，然后连续自交,F1绿、甜(316)ddT_,纯绿甜(ddTT),1.原理：,2.方法：,3.育种程序：,4.优、缺点：,优点：把不同的优良性状集中，培育出同时具有多种优良品质的新类型。技术相对较简单.缺点：若需要的是显性性状,则育种年限过长,一般需要56年.,二、杂交育种,染色体变异,1.原理：,2.方法：,3.育种程序：,4.优、缺点：,用花药离体培养技术，然后用秋水仙素处理。,甲品种乙品种,F1,单倍体幼苗,若干种植株,新品种,优点：得到植株均为纯种,能明显缩短育种年限,一般只需二年。缺点：技术难度大，需与杂交育种配合使用。,人工选择：根据人们的需要和爱好，对生物发生的变异进行不断的选择，从而形成新品种的过程。人工选择的意义：是选育农作物或家禽、家畜优良品种的重要手段.,三、单倍体育种,杂交育种与单倍体育种的比较,单倍体育种,杂交育种,F1,ddTT,D_T_,D_tt,ddT_,ddtt,配子,DT,Dt,dT,dt,DDTT,DDtt,ddTT,ddtt,纯合体,需要的绿甜种,花药离体培养,秋水仙素,P,无绿、甜DdTt,无绿、甜DdTt,P,DT,Dt,dT,dt,思考1：为了改良“西园挂绿”，增城领导欲招聘高级育种工程师一名。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。若你前往应聘，该怎样设计育种方案？,染色体变异,用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗(也可用高温、低温、离心、超声波等物理方法使其加倍),2N西瓜种子或幼苗,4N植株,2N植株,3N种子(4N瓜),3N植株,3N无子西瓜,优点：多倍体茎秆粗壮，果实、种子和叶片较大，有机物含量高。缺点：发育延迟、结实率低。,四、多倍体育种,1.原理：,2.方法：,3.育种程序：,4.优、缺点：,染色体变异,用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗(也可用高温、低温、离心、超声波等物理方法使其加倍),2N西瓜种子或幼苗,4N植株,2N植株,3N种子(4N瓜),3N植株,3N无子西瓜,回忆：无籽荔枝与无籽番茄的培育原理一样吗？,四、多倍体育种,1.原理：,2.方法：,3.育种程序：,4.优、缺点：,适宜浓度的生长素可以促进果实的发育,在未受粉的雌蕊柱头上涂上一定浓度的生长素类似物溶液，子房就可以发育成无子果实。,去雄套袋(花蕾期),继续套袋,无籽果实,优点：不会导致植物的基因型的改变，短时间内获得无籽果实缺点：不可遗传。,1.原理：,2.方法：,3.育种程序：,4.优、缺点：,利用植物激素处理获得无籽果实,思考2：荔枝介壳虫害严重影响了“西园挂绿”的产量，以前果农常采用喷洒农药、放养寄生蜂等方法来防治。如今科学家在一种细菌体内找到了它的抗性基因（L），请设计育种方案来有效减轻荔枝介壳虫危害。,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目的基因的检测与表达筛选出符合要求的新品种。,方案提示：基因工程育种,人工基因重组,用基因工程的技术手段，将外源基因片段整合到该生物DNA中。,抗虫基因,荔枝,抗虫荔枝,优点：目的性强,能定向改变生物的性状,育种周期短。缺点：技术难度大，设备要求高,可能会引起生态危机。,1.原理：,2.方法：,3.育种程序：,4.优、缺点：,五、转基因技术育种,提取目的基因,目的基因与运载体相结合,目的基因的导入,目的基因的检测与表达,细胞膜的流动性和细胞的全能性,将去壁的植物细胞融合后培育成杂种植株。,优点:克服远缘杂交不亲和的障碍，培育出作物新品种缺点:技术复杂，难度大；需植物组织培养等技术。,1.原理：,2.方法：,3.育种程序：,4.优、缺点：,六、植物体细胞杂交,植物体细胞A,植物体细胞B,原生质体A,原生质体B,人工诱导,融合原生质体AB,杂种细胞AB,愈伤组织,杂种植株,植物组培,细胞融合,遗传育种方法的比较,基因重组,杂交自交选种自交,基因突变,辐射诱变激光诱变作物空间技术育种,染色体变异,花药的离体培养，然后再加倍,染色体变异,秋水仙素处理萌发的种子、幼苗,人工基因重组,转基因技术将目的基因引入生物体内培育新品种,让不同生物细胞原生质融合，同种生物细胞可融合为多倍体,将不同个体的优良性状集中于一个体上,提高变异的频率，大幅度地改良某些品种,可明显以地缩短育种年限,提高产量和营养成分,打破物种界限，定向改变生物的性状,按照人们意愿改变细胞内遗传物质或获得细胞产品且克服了远缘杂亲不亲和障碍,矮秆抗锈病小麦,青霉素高产菌株,单倍体育种获得的矮秆抗锈病小麦,三倍体无籽西瓜,抗虫棉,白菜-甘蓝,问题：在上述育种方法中，,1、哪些用到了植物组织培养技术？,2、哪些育种方法需要使用秋水仙素或低温处理？,单倍体育种、基因工程、植物体细胞杂交,单倍体育种、多倍体育种,3、哪些育种方法能打破物种界限？,基因工程、植物体细胞杂交,4、能产生新基因的育种方法？,诱变育种,6、动物一般可用的育种方法？,植物一般可用的育种方法？,微生物一般可用的育种方法？,杂交育种、诱变育种、基因工程育种,杂交育种、诱变育种、基因工程育种、单倍体育种、多倍体育种、植物组织培养、植物体细胞杂交,诱变育种、基因工程育种,5、能产生新物种的育种方法？,多倍体育种、植物体细胞杂交,基因水平,染色体水平,细胞水平,育种层面,育种方法,7、完成下列表格,单倍体幼苗,下图展示了哪几种育种方式：,育种注意事项:,1.请关注每一种育种方法中所使用原理.药品或试剂。2.选择育种方法要视具体育种目标要求、材料特点、技术水平和经济因素，进行综合考虑和科学决策：选择简易、可操作符合要求的育种方式。3.同一种育种方式应用于不同的生物也会有不尽相同的育种过程。4.从基因组成上看，育种目标基因型可能是：纯合体，便于制种、留种和推广；杂交种，充分利用杂种优势。,总结：通过育种技术的递进发展历程，说明超越已有技术的局限性是育种技术不断完善与发展的动力和原因，科学和技术总是在不断发现与超越的过程中互动发展。相信随着科学研究的进展，育种应用的领域会越来越多，效果也会越来越好。,谢谢指导,(08理综)31（17分）某植物块根的颜色由两对自由组合的基因共同决定。只要基因R存在，块根必为红色，rrYY或rrYy为黄色，rryy为白色；在基因M存在时果实为复果型，mm为单果型。现要获得白色块根、单果型的三倍体种子。（1）请写出以二倍体黄色块根、复果型（rrYyMm）植株为原始材料，用杂交育种的方法得到白色块根、单果型三倍体种子的主要步骤。二倍体植株（rrYyMm）自交，得到种子；（3分）从自交后代中选择白色块根、单果型的二倍体植株，并收获其种子（甲）；（3分）播种种子甲，长出的植株经秋水仙素处理得到白色块根、单果型四倍体植株，并收获其种子（乙）；（3分）播种甲、乙两种种子，长出植株后，进行杂交，得到白色块根、单果型三倍体种子。（3分）,(08理综)31（17分）某植物块根的颜色由两对自由组合的基因共同决定。只要基因R存在，块根必为红色，rrYY或rrYy为黄色，rryy为白色；在基因M存在时果实为复果型，mm为单果型。现要获得白色块根、单果型的三倍体种子。（2）如果原始材料为二倍体红色块根、复果型的植株，你能否通过杂交育种方法获得白色块根、单果型的三倍体种子？为什么？不一定（1分）因为表现型为红色块根、复果型的植株有多种基因型，其中只有基因型为RrYyMm或RryyMm的植株自交后代才能出现基因型为rryymm