从杂交育种到基因工程.ppt

第一节杂交育种与诱变育种,第六章从杂交育种到基因工程,小资料,近几年，糯玉米、甜玉米、超甜玉米等特种玉米的出现，让人们有了更多的选择。研究证实，特种玉米的营养价值高于普通玉米。中国农科院检测发现，甜玉米、糯玉米的蛋白质含量是普通玉米的2.23倍，植物油含量是普通玉米的2.3倍，“生命元素”硒的含量是9.5倍，维生素是普通玉米的3倍。,玉米起源于美洲大陆，15世纪传入欧洲，16世纪经葡萄牙传入中国，现在遍布全世界。远在古代，美洲的印第安人就选择和培育了许多穗大粒饱的玉米。原来他们把玉米奉为神灵，用作祭祀的玉米是在隔离条件下种植的，经过精心管理和认真选育，不仅果穗硕大、颗粒饱满，而且品质优良，无任何杂粒，这样就选育出了具有优良性状的玉米品种。,古印第安人培育玉米的方法称为_。优点：_缺点：_,选择育种,技术简单、容易操作,选择范围有限，育种周期很长,在生产实践中，人们挑选品质好的个体来传种。这样利用生物变异，通过长期选择，汰劣留良，就能选择出新品种。例如：产蛋多的家禽。这种育种方式是选择育种。,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。你用什么方法把两个品种的优良性状结合在一起，又能缺点去掉？,黑粉病,杂交育种,九十年代后期，美国学者布朗抛出“中国威胁论”，撰文说到下世纪30年代，中国人口将达到16亿，到时谁来养活中国，谁来拯救由此引发的全球性粮食短缺和动荡危机？,杂交水稻之父：袁隆平,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305天，年产乳量可达6300kg以上。,一、杂交育种,运用基因重组的原理，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。,例1：植物杂交育种的方法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）。如果你是育种工作者，你应该怎样操作才能得到矮秆抗病的优良品种（ddTT）？,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,ddTT,杂交,F3,连续自交，直至不出现性状分离为止。,例2：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）？,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,BBee,Bbee,bbee,bbee,长折,短折,长折,长折,短折,杂交,F3,长折,短折,思考：要培育出一个能稳定遗传的动物品种一般需要几代？,3代,以下是杂交的育种参考方案：,1、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_。2、比植物杂交育种所需年限_。,注意：,测交,短,1.什么叫杂交育种？,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、杂交育种依据的遗传学原理是什么？,基因重组,3、常用的方法是什么？,原理：,基因重组,优点：,使不同个体上的优良性状集中于一个个体上。,缺点：,应用：,杂交育种小结,杂交水稻、中国荷斯坦牛等。,1.只能利用已有的基因重组，不能创造新的基因。2.育种所需时间较长（一般需78年）,如果要培育出新的基因和新的性状，应该怎样做？,？,诱变育种,视野拓展,从1987年开始，我国将蔬菜等农作物种子搭载在卫星上上天。“搭星上天”的种子主要有青椒、番茄、黄瓜、丝瓜、胡萝卜、莴苣等蔬菜种子，以及水稻、小麦、高粱等粮食作物和花卉草木等种子，共计50多类。,卫星将农作物种子带到200400千米的太空中，利用太空中的空间宇宙射线、微重力、高真空、交变磁场等各种特殊因素对种子和微生物进行处理，使种子产生地面得不到的变异，最终培育出高产优质新品种。,太空南瓜,太空黄瓜,与“神六”飞船一起上太空的花卉“瓷玫瑰”、“老虎须”,我国运用返回式运载卫星搭载水稻种子，返回地面后种植，培育出的水稻穗长粒大，亩产达600kg，最高达750kg，蛋白质含量增加8%-20%，生长期平均缩短10天。,“太空椒”每个可重350克，等含量提高2030,太空番茄不但香甜可口，而且含量高，是普通品种的2.5倍，最大果重可达600克,太空青茄大过小孩头,概念：,利用_（如射线、射线、紫外线、激光等）或_（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处理生物，使生物发生_。,原理：,基因突变,方法：,辐射诱变、激光诱变、化学诱变、空间育种,优点：,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。,缺点：,有利变异少，须大量处理实验材料（基因突变具有不定向性）,二、诱变育种,物理因素,化学因素,基因突变,应用：1）农作物育种黑农五号大豆2）微生物育种高产青霉菌3）太空育种,黑龙江省农科院用辐射方法处理大豆，培育成了“黑农五号”等大豆品种，产量提高了16，含油量比原来提高25。,1945年青霉素发明以来，世界各地科学家用紫外线照射的方法处理青霉菌，将青霉素的产量提高了23千倍，价格下降到原来的几万分之一。,“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%。,4.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。,（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。,思考与讨论,长相奇特的南瓜,奇怪的“太空椒”,单倍体育种,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？,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,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,基因重组,基因突变,染色体变异（成倍减少）,染色体变异（成倍增加）,杂交,用射线、激光或化学药品处理生物,花药离体培养单倍体秋水仙素处理纯种,秋水仙素处理,使不同个体的优良性状集中于一个个体上,提高变异频率加速育种进程,有利变异少，需大量处理供试材料,明显缩短育种年限,技术复杂，与杂交育种配合，高度不育,各种器官大、营养成分高、抗性强,与杂交育种配合；发育延迟,育种时间最长,杂交水稻、矮杆抗锈病小麦,高产青霉菌,三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦,纯种矮杆抗病小麦,1、杂交育种所依据的原理是什么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2、据你所知道杂交选育新品种之外，杂交的另一个结果是获得A.纯种B.杂种表现的优势C.基因突变D.染色体变异,课堂练习,B,B,杂种优势：杂合子在性状上优于两个亲本,3、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4、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,5、倍体草莓比野生的普通草莓的果实大，营养物质含量有所增加。4倍体草莓的培育成功属于A.单倍体育种B.多倍体育种C.诱变育种D.杂交育种,6、在一块马铃薯甲虫成灾的地里，喷了一种新的农药后，约98的甲虫死了，约2的甲虫生存下来，生存下来的原因是A.有基因突变产生的抗药性个体存在B.以前曾喷过某种农药，对农药有抵抗力C.约有2的甲虫未吃到沾有农药的叶子D.生存下来的甲虫是身强体壮的年轻个体,B,A,（1）用和培育出所采用的方法I和II分别称为_和_，其培育出所依据的原理是_。（2）由培育出的常用方法III是_，；由培育成的方法V称_,该过程常用的试剂是_,其优点是_。（3）由培育出的常用方法IV是_,其形成的称_。（4）由培育出的方法VI是_。,7、下图表示以某种农作物（1）和（2）两个品种为基础，培育出（4）、（5）、（6）、（7）四个品种的过程。根据下图，回答下列问题：,杂交,自交,基因重组,花药离体培养,单倍体育种,多倍体,缩短育种年限,秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,人工诱变育种,秋水仙素,人工诱变+单倍体育种,早熟品种(aa),当年就可以培育出优良新品种！,迟熟品种(AA),杂合子(Aa),幼苗（A）,幼苗（a）,早熟品种(AA),8、如果水稻的某迟熟（AA)品种,那么我们有什么好办法快速的得到早熟（aa）品种？,9、当神舟六号航天飞船搭载着两位英雄宇航员成功返航时，一些特殊的乘客也回到了地球。他们是一些：生物菌种、植物组培苗和作物、植物、花卉种子等。在太空周游了115小时32分钟，返回地球后，搭载单位的科研人员将继续对它们进行有关试验。回答：（1）作物种子从太空返回地面后种植，往往能出现新的变异特征。这种变异的来源主要是植物种子经太空中的辐射后，其发生变异。请预测可能产生的新的变异对人类是否有益?，你判断的理由是_。（2）试举出这种育种方法的优点：。,宇宙射线等,基因,不一定,基因突变是不定向的,变异频率高，大幅度改良某些性状,为提高农作物的单产量，获得早熟、抗倒伏、抗病等性状，科学工作者往往要采取多种育种方法来培育符合农民要求的新品种，请根据下面提供的材料，每小组设计一套育种方案：,已有的材料：A小麦的高秆（显性）抗锈病（显性）纯种，B小麦的矮秆不抗锈病纯种，C水稻的迟熟种子非生物材料：根据需要自选,（1）育种名称：（2）所选择的生物材料：（3）希望得到的结果：（4）预计产生这种结果的（所需类型）的几率（5）写出育种的简要过程（可用图解）（6）简答选择能稳定遗传的新品种的方法。,生物材料：A小麦的高秆（显性）抗锈病（显性）纯种，B小麦的矮秆不抗锈病纯种，C水稻的迟熟种子非生物材料：根据需要自选,方案2：（1）育种名称：单倍体育种（2）所选择的生物材料：A、B。（3）希望得到的结果：矮秆抗锈病。（4）预计产生这种结果的（所需类型）的几率：1/4。（5）写出育种的简要过程（可用图解）高抗矮病F1高抗F1花药离体培养单倍体植株，再经秋水