梁遵-遗传育种

生物的变异与育种,2013年高考专题复习,基因重组,基因突变,染色体变异,1、概念：,来源,一、可遗传变异,2、,遗传物质改变所引起的生物变异。,二、育种,1、育种的概念：,2、育种方法,动动脑,依据育种原理，结合前面所学知识，想一想主要的育种方法有哪些？,利用可遗传变异的原理，培育生物新品种的过程。,主要几种育种方式,三倍体无籽西瓜,抗虫棉,杂交育种,单倍体育种,多倍体育种,基因工程育种,细胞工程育种,神奇的“太空椒”,矮杆抗病的水稻,诱变育种,番茄马铃薯,已知小麦的高秆（D）对矮秆（d）为显性，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，又能把双方的缺点都去掉？将你的设想用遗传图解表示出来。,试一试：植物杂交育种的方法,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,矮抗矮不抗,ddTt,ddTT,杂交得F1,F3,思考：要培育出一个能稳定遗传的植物品种至少要几年？,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,BBee,Bbee,bbee,bbee,长折,短折,长折,长折,短折,杂交,F3,长折,短折,思考：动物杂交育种与植物杂交育种有何不同？,！,注意,1、动物杂交育种中纯合子的获得不能通过逐代自交，而应改为测交。2、比植物杂交育种所需年限短。,杂交育种小结,1.概念,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。,3.方法：,2.原理：,基因重组,4.优点：,5.缺点：,育种年限长，并不能产生新的基因，只能进行本物种或亲缘关系较近的物种杂交，不能克服远源杂交不亲和的障碍。,能根据人的预见使位于不同个体上的多个优良性状集中于一个个体上，能产生新的基因型；最简捷，常规,杂交育种年限一定长吗？,1.优良性状为显性性状：通过连续自交，直到不发生性状分离为止，收获性状不发生分离的植株上的种子，留种推广。需较长时间。2.优良性状为隐性性状：一旦出现就能稳定遗传，便可留种推广。3.利用杂种优势：亲本杂交到F1代即可。,当堂检测,小麦的抗锈病对易染锈病为显性。现有甲乙两种抗锈病小麦，其中一种为纯种，若要鉴别和保留纯种的抗锈病小麦，下列最简单易行的方法是（）,A、甲乙B、甲乙的F1再自交C、甲乙分别和隐性类型测交D、甲甲，乙乙,D,杂交育种典型例题分析：,03年第26题（14分）：,1.小麦品种是纯合体，生产上用种子繁殖，现要选育矮杆（aa）、抗病（BB）的小麦新品种；马铃薯品种是杂合体（有一对基因杂合即可称为杂合体），生产上通常用块茎繁殖，现要选育黄肉（Yy），抗病（Rr）的马铃薯新品种。请分别设计小麦品种间杂交育种程序，以及马铃薯品种间杂交育种程序。要求用遗传图解表示并加以简要说明。（写出包括亲本在内的三代即可）,应用举例1:,杂交育种典型例题分析：,(1)小麦矮杆抗病新品种（aaBB）的培育,亲本杂交,矮杆易病,高杆抗病,种植F1代，自交,A_B_,A_bb,aaB_aabb,F2,F1,P,AABBXaabb,AaBb,种植F2代，选矮杆抗病（aaB_）,继续自交，期望下代获得纯合体,1/16aaBB2/16aaBb,F3,应用举例1:,杂交育种典型例题分析：,(2)马铃薯黄肉抗病新品种YyRr的培育,yyRrXYyrr,F2,黄肉,YyRr,yyRr,YyRR,yyrr,种值，选黄肉抗病（YyRr）用块茎繁殖,亲本杂交,F1,P,YyRr,抗病,讨论：为什么马铃薯育种只需杂交一次即可达到要求？,应用举例1:,思考：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。请回答：,水稻产生这种变异的来源是_，产生变异的原因是_。,基因突变,各种宇宙射线和失重的作用，使基因的分子结构发生改变。,复习：1.什么叫基因突变？属于什么水平的变化？2.自然突变和诱发突变特点的异同？（都有普遍性、随机性、不定向性，诱发突变的频率高）3.诱发基因突变的因素有哪些？（物理、化学等）,诱变育种,原理：,基因突变,方法：,物理方法(紫外线、射线、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,应用:,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，产量提高了16%，含油量比原来提高了2.5%。,诱变育种除了采用常规的诱变育种方法外，还采用太空育种。,太空育种主要是利用返回式卫星和高空气球能达到的高空环境，通过强辐射、微重力和高真空等条件使植物种子的基因发生基因突变的作物育种新技术。,我国已培育成功许多太空作物：,空间生命科学：高真空(108pa)微重力(104g)强辐射,诱变育种小结,原理：方法：处理材料：过程：优点：缺点：,基因突变,人工诱发基因突变,正在细胞分裂的组织、器官或生物,能产生新的基因，能提高变异频率，加速育种过程，可大幅度改良某些性状；变异范围广。,有利变异少，诱变的方向和性质不能控制，须大量处理材料。,萌发种子,单倍体育种,单倍体育种,染色体变异,原理方法过程优点缺点,花粉离体培养,选择亲本有性杂交F1产生的花粉离体培养获得单倍体植株诱导染色体加倍获得可育纯合子选择所需要的类型,明显缩短育种年限,技术较复杂，需与杂交育种结合，多限于植物,多倍体育种,原理方法过程优点缺点,染色体变异,秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,同源多倍体育种，如：,异源多倍体育种，如：,可培育出自然界中没有的新品种，且培育出的植物器官大，产量高，营养丰富,一般适于植物，发育延迟，结实率低,母本,父本,人工诱导多倍体在育种上的应用无子西瓜的培育,四倍体,二倍体,有籽西瓜,普通西瓜植株,种下去,（提供生长素）,普通小麦AAAAAA（6N42）,黑麦RR（2N14）,F1,P,F2新品种,八倍体小黑麦的培育过程,配子,小黑麦AAAAAARR（8N=56）,不育杂种AAAR（4N28）,AAA(3N=21),R（N=7）,秋水仙素处理,多倍体育种,二倍体矮杆抗病水稻,四倍体矮杆抗病水稻,秋水仙素,萌发的种子或幼苗,新品种,下面的杂交图解表示的是“萝卜甘蓝”的形成过程，请根据图示回答问题：,（1）F1是倍体。（是/不）可育。F1的染色体组成是（从来源分析）_。（2）自然界中直接从F1F2的可能性是极低的，但我们希望得到大量可育F2萝卜甘蓝，你将怎样做？_。,二,不,一组染色体来自萝卜，一组染色体来自甘蓝。,用秋水仙素处理F1萌发的种子或幼苗。,单倍体、多倍体育种典型例题分析：,图中A、D方向所示的途径表示育种方式，ABC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。,杂交,单倍体,明显缩短育种年限,3.1下图是几种常用的育种方法，据图回答问题：,应用举例3:,单倍体、多倍体育种典型例题分析：,B常用的方法为。E方法所运用的原理是。C、F过程中最常用的药剂是。由GJ的过程中涉及到的生物工程技术有和。,花药离体培养,基因突变,秋水仙素,基因工程,植物组织培养技术,应用举例3:,单倍体、多倍体育种典型例题分析：,3.2萝卜（2N=18）和甘蓝（2N=18）杂交，能得到种子，但F1一般是不育的。偶然发现有个别的种子种下去后可正常开花结果，出现该现象的原因是（）A、基因自由组合B、染色体结构的变异C、基因突变D、染色体加倍,3.3将基因型为AA和aa的个体杂交得到F1，用秋水仙素处理Fl幼苗，待植株成熟后与Fl回交产生F2,那么F2的基因型有()。A二种B四种C六种D八种,D,C,应用举例3:,单倍体、多倍体育种典型例题分析：,3.3下图是我国育种专家鲍文奎培育异源八倍体小麦的过程，回答下列问题：,（1）A、B、R均代表（）（2）F1不育的原因是（）（3）如何从F1培育出可育的新品种？,染色体组,减数分裂时染色体不能联会，无法形成正常的配子,将F1萌发的种子或幼苗用秋水仙素处理使染色体加倍,应用举例3:,五、基因工程育种,基因工程，又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。,概念,原理,方法过程,优点,缺点,抗虫棉的培育,基因重组,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和鉴定,定向改造遗传物质，克服远缘杂交不亲和障碍，目的性强，针对性高,技术性高，可能引发生态危机,实例,质粒DNA,固氮基因,固氮菌DNA,重组DNA,含固氮基因的水稻细胞,粘性末端,DNA连接酶,基因工程育种,转基因育种,原理方法过程优点缺点,基因重组,转基因技术,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基因表达筛选出符合要求的新品种,不受种属限制，可根据人类的需要，有目的地进行,可能会引起生态危机，技术难度大,细胞工程育种,原理方法过程优点缺点,细胞的全能性,植物：去细胞壁细胞融合组织培养,植物：体细胞杂交,动物：细胞融合、核移植,动物克隆：核移植胚胎移植,能克服远缘杂交的不亲和性，有目的地培育优良品种,动物体细胞克隆，可用于保存濒危物种、保持优良品种、挽救濒危动物,“克隆动物”则会导致生物品系减少，个体生存能力下降,细胞工程育种,杂种细胞,甘蓝细胞,白菜细胞,原生质体,正在融合的原生质体,植物细胞的全能性,克服远缘杂交不亲和的障碍,技术复杂、操作繁琐、工作量大,定向改变生物性状,去壁,融合,?,长壁,脱分化,再分化,?,?,?,?,小结：育种的发展历程,A.选择育种不足：选择周期长；可选择的范围有限B.杂交育种不足：育种进程繁杂而缓慢，效率低；不能创造新的基因，只能利用已有的基因重组，按需选择，亲本的选择一般限制在同种生物范围之内C.诱变育种不足：基因突变的不定向性，导致育种的盲目性，必须大量处理供试材料D.基因工程不足：很多生物的基因组不清楚，寻找目的基因不容易，还有转基因生物的安全性问题,在植物育种的各种方法中常规方法：杂交育种最快速方法：单倍体育种创造新性状：诱变育种创造新物种：多倍体育种种间育种法：基因工程秋水仙素可用于哪些育种方式？作用的原理是什么？,小结,与杂交育种配合；获得的新品种发育延迟,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）,杂交自交选优,用物理或化学方法处理生物,花药离体培养单倍体秋水仙素处理纯种,秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,使位于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，育种时间较短。,技术复杂，需与杂交育种配合,各种器官大、营养成分高、抗性强,育种时间最长,育种方式的比较,杂交育种,细胞融合技术,单倍体育种,多倍体育种,诱变育种,基因工程育种,细胞核移植,杂交,自交,基因重组,花药离体培养,秋水仙素,单倍体,明显缩短育种年限,用秋水仙素处理,多倍体,染色体变异,例2：为获得纯合高蔓抗病番茄植株,采用了下图所示的方法:图中两对相对性状独立遗传,据图分析不正确的是,A、过程的自交代数越多,纯合高蔓抗病植株的比例越高B、过程可以取任一植株的适宜花药作培养材料C、过程包括脱分化和再分化两个过程D、图中筛选过程不改变抗病基因频率,(D),运用解决问题：知识,问题1：番茄是一种营养丰富、经济价值很高的果蔬，深受人们的喜爱。现有3个番茄品种，A品种的基因型为ABBdd，B品种的基因型为AAbbDD，C品种的基因型为aaBBDD。3对等位基因分别位于3对同源染色体上，并且分别控制叶形、花色和果形3对性状。思考：（1）如何运用杂交育种方法利用以上3个品种获得基因型为aabbdd的植株？如果从播种到获得种子需要一年，获得基因型为aabbdd的植株最少需要多少年？（用文字简要描述获得过程即可）,(2)如果要缩短获得aabbdd植株的时间，可采用什么方法？简述其过程？,AABBdd,AAbbDD,（A）,（B）,AABbDd,aaBBDD,AaBbDd,aabbdd（种子）,aabbdd（植株）,配子,abd,abd（单倍体幼苗）,aabbdd（植株）,减数分裂,秋水仙素处理,花药离体培养,第一年,第二年,第三年,第四年,第三年,（C）,问题2：番茄营养丰富但不耐贮藏。为了解决番茄贮藏问题，研究者发现，一种耐贮藏基因能使果实长期贮藏。如果你是育种专家，你将如何育种？,思路一：通过是神州号宇宙飞船搭载种子进入太空。（1）飞船搭载的种子应当选刚萌发的种子，而非休眠的种子的原因是什么?（2）这些番茄返回地面后，是否均可产生耐储藏变异？为什么？,种子萌发后进入细胞分裂，DNA在复制过程中容易受到外界因素的影响而发生基因突变,不会。变异是不定向的,（3）将植物经太空返回地面后种植，发现该植物不耐贮存的性状（假设为隐性性状）突变为耐贮存性状（假设为显性性状）。表现为耐贮存性状的种子能否大面积推广？说明理由。简要叙述获得该显性耐贮存优良品种的步骤,不能。因为显性杂合体的杂交后代会发生性状分离。,方案一：a、种植后对花粉进行离体培养，得单倍体；b、单倍体幼苗用秋水仙素处理，获得纯合体；c、从纯合体中选取显性性状即为优良品种。方案二：a、将变异后的显性个体自交培养；b、选择后代中的显性个体连续自交；c、选择不再发生性状分离的显性个体的种子作优良品种,问题3假设有一种西瓜个大,但甜味不够,基因型是AaBb,你能用什么方法在尽可能短的时间内培育出既大又甜的优良纯种西瓜(AAbb)?你选用的育种方法是_,育种原理_.,问题4：番茄与甜椒自然杂交后形成的多年生草本植物番茄椒既像辣椒又像番茄，故称番茄椒，它同时具有番茄和甜椒的特点，番茄椒的叶片、茎干和株型酷似甜椒，而果实外型与番茄相似，其内部结构又与甜椒相似。果实色泽鲜红，表皮光滑有蜡质。果皮比较厚实，耐储运，货架期长，具有加热后对营养和颜色毫无影响的特性。但是番茄椒不能产生后代。,思考：怎样培育出可育的番茄椒？说出育种方法及过程？,番茄椒,问题5：假设在某种植物体内有一种耐贮藏基因。你还能运用什么育种方法，简要说明过程？,小结:,操作最简易育种方法:杂交育种快速育种方法:单倍体育种创造新性状育种方法:诱变育种种间育种方法:生物工程育种,练习,1、下列技术能有效地打破物种界限，定向地改造生物的遗传性状，培育新的农作物优良品种的是（）诱变育种基因工程育种杂交育种细胞工程育种多倍体育种单倍体育种A、B、C、D、,2、能够使植物体表达动物蛋白的育种方法是（）A单倍体育种B杂交育种C基因工程育种D多倍体育种,3、在动物育种中，用一定剂量的X射线处理精巢，可得到大量的变异个体，这是因为（）A.合子都是纯合体B.诱发了雄配子发生高频率的基因突变C.诱导发生了大量的染色体变异D.提高了基因的互换率,4、两个亲本的基因型分别为AAbb和aaBB，这两对基因按自由组合定律遗传,要培育出基因型为aabb的新品种，最简捷的方法是（）A单倍体育种B杂交育种C人工诱变育种D细胞工程育种,B,C,B,B,5、下面为六种不同的育种方法。据图回答：,亲本（X）,A,F1,F2,D,Fn,选择稳定品种,单倍体植株,纯合体,纯合二倍体种子长出的植株,C,B,种子或幼苗,具有新基因的种子或幼苗,E,染色体加倍的种子或幼苗,F,种子或幼苗,植物细胞,其他生物基因,新细胞,愈伤组织,胚状体,人工种子,植物细胞A,植物细胞B,杂种细胞,愈伤组织,分化出幼苗,G,H,I,J,K,L,M,1,2,3,4,6,5,新品种,(1)图中A至D方向所示的途径表示育种方式，这种方法属常规育种，一般从F2代开始选种，这是因为。,杂交,从F2开始发生性状分离,5、下面为六种不同的育种方法。据图回答：,亲本（X）,A,F1,F2,D,Fn,选择稳定品种,单倍体植株,纯合体,纯合二倍体种子长出的植株,C,B,种子或幼苗,具有新基因的种子或幼苗,E,染色体加倍的种子或幼苗,F,种子或幼苗,植物细胞,其他生物基因,新细胞,愈伤组织,胚状体,人工种子,植物细胞A,植物细胞B,杂种细胞,愈伤组织,分化出幼苗,G,H,I,J,K,L,M,1,2,3,4,6,5,新品种,(2)B常用的方法为。,花药离体培养,(3)E方法所用的原理是，所用的方法如、。,基因突变,激光诱变,辐射诱变,化学试剂诱变,5、下面为六种不同的育种方法。据图回答：,亲本（X）,A,F1,F2,D,Fn,选择稳定品种,单倍体植株,纯合体,纯合二倍体种子长出的植株,C,B,种子或幼苗,具有新基因的种子或幼苗,E,染色体加倍的种子或幼苗,F,种子或幼苗,植物细胞,其他生物基因,新细胞,愈伤组织,胚状体,人工种子,植物细胞A,植物细胞B,杂种细胞,愈伤组织,分化出幼苗,G,H,I,J,K,L,M,1,2,3,4,6,5,新品种,（4）C、F过程最常用的药剂是，其作用的原理是。,秋水仙素,抑制纺锤体的形成，引起染色体加倍,（5）由G到H过程中涉及的生物技术有和。,基因工程（DNA重组技术）,植物组织培养,5、下面为六种不同的育种方法。据图回答：,亲本（X）,A,F1,F2,D,Fn,选择稳定品种,单倍体植株,纯合体,纯合二倍体种子长出的植株,C,B,种子或幼苗,具有新基因的种子或幼苗,E,染色体加倍的种子或幼苗,F,种子或幼苗,植物细胞,其他生物基因,新细胞,愈伤组织,胚状体,人工种子,植物细胞A,植物细胞B,杂种细胞,愈伤组织,分化出幼苗,G,H,I,J,K,L,M,1,2,3,4,6,5,新品种,（6）KLM这种育种方法的优越性表现在。,克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围,【07年重庆】（21分）李振声院士获得了2006年度国家最高科技奖。其主要成就是实现了小麦偃麦草的远缘杂交，培育出了多个小偃麦品种。请回答下列有关小麦育种的问题：,（1）如果小偃麦早熟（A）对晚熟（a）是显性，抗干热（B）对不抗干热(a)是显性（两对基因自由组合）。在研究这两对相对性状的杂交实验中，以某亲本与双隐性纯合子杂交，F1性状分离比为11。请写出此亲本可能的基因型：_。,（2）如果决定小偃麦抗寒与不抗寒的一对基因在叶绿体DNA上，若以抗寒晚熟与不抗寒早熟的纯合亲本杂交，要得到抗寒早熟个体，需要表现型为_的个体作母本，该纯合的抗寒早熟个体最早出现在_代。,AABb、AaBB、Aabb、aaBb,抗寒早熟,F2,【07年重庆】（21分）李振声院士获得了2006年度国家最高科技奖。其主要成就是实现了小麦偃麦草的远缘杂交，培育出了多个小偃麦品种。请回答下列有关小麦育种的问题：,（3）小偃麦有蓝粒品种。如果有一蓝粒小偃麦变异株，籽粒变为白粒。经检查，体细胞缺少一对染色体，这属于染色体变异中的_变异。如果将这一变异小偃麦同正常小偃麦杂交，得到的F1代自交。请分别分析F2代中出现染色体数目正常与不正常个体的原因：。,（4）除小偃麦外，我国也实现了普通小麦与黑麦的远缘杂交。普通小麦（六倍体）配子中的染