人教版高中生物必修2第6章 从杂交育种到基因工程第1节 杂交育种与诱变育种课件(6).ppt

知识回顾,1.生物变异的来源有哪些？2.诱发基因突变的因素有哪些？3.什么是基因重组？4.基因重组能产生新性状吗？,第一节杂交育种和诱变育种,第六章从杂交育种到基因工程,教学目标,1.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。2.举例说出诱变育种在生产中的应用。3.讨论遗传和变异规律在生产实践中的应用。4.总结杂交育种、诱变育种、多倍体育种、单倍体育种异同点。,教学重点和难点,【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。,一、杂交育种之前的育种（又叫选择育种）,原理：,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。(基因重组),育种周期长，可选择的范围有限。,优点：,技术简单，容易操作,设想你是一位育种专家，遇到这样的情况：品种A子粒多，但不抗黑粉病；品种B子粒少，但抗黑病。如何将两个品种的优良性状集中于一身？,问题探讨,问题探讨答案,1、杂交育种,2、（1）提高亲本杂交率的困难。因为玉米为雌雄同株，即同株的花粉传给雌蕊而降低杂交率。,解决方案：在开花之前进行人工去雄。,（2）优良品种选择的困难。子粒多为肉眼可辨的性状，而抗病性不可见。,解决方案：对F2自交后代人为地施放黑粉病病菌，用感染的方法除去不抗病的类型，再通过人工选择选留多子粒的个体。,（3）保证优良品种能稳定遗传的困难。在F2自交后代中只有1/3纯合子，2/3杂合子，在大田生产中自由交配会有性状分离的现象。,解决方案：进行隔离自交，逐代选择繁育的纯合品种再推广使用。前一种用于大田生产，后一种用于制种生产。,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？,二、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（稳定遗传）的方法。,2.原理：基因重组,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、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,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,二、杂交育种,3.过程：,杂交自交选优自交,4、杂交育种的类型：,a.培育隐性纯合子品种：,选取双亲,子一代（需年年制种）,杂交,b.培育显性纯合子品种：,c.培育杂合子品种：,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：要获得能稳定遗传的长毛折耳应做怎样处理？,！,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。,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,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）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？,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,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,1.概念：,三、诱变育种,利用物理因素（如射线、紫外线、激光、失重等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯、秋水仙素等）来处理生物，使生物发生基因突变。,2.原理：基因突变,3.方法：运用物理或化学方法处理萌发的种子或幼苗，诱发基因突变，选出符合要求的突变体,4.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，,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%。,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。,与“神六”飞船一起上太空的花卉“瓷玫瑰”、“老虎须”,视野拓展,“神七”搭载的太空种子,太空冬瓜,太空南瓜,（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。方法：须大量处理供试材料。,思考与讨论：诱变育种的优缺点,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,例题背景：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？,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）,课堂小结,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,有关育种要注意的问题,一般作物育种可选杂交育种和单倍体育种；为得到特殊性状可选择诱变育种(如航天育种)或多倍体育种；,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,1、下图是用某种作物的两个品种和分别培育出、品种的示意图，试分析回答：AABBEAb-DAaBbFAAbb-aabbGAAaaBBbb-（1）用和培育所采用的D和F步骤分别是和。其应用的遗传学原理是。（2）用培育所采用的E和H步骤分别是和。其应用的遗传学原理是。（3）用培育所采用的G步骤是。其遗传学原理是。(4)由培育所用的育种方法是,H,杂交,自交,基因重组,花药离体培养,秋水仙素处理幼苗,染色体变异,秋水仙素处理幼苗,染色体变异,小展身手,Aabb,诱变育种,3.在动物的育种中，用一定剂量的X射线处理精巢，渴望获得大量变异个体.这是因为：A.合子都是纯合子B.诱发雄配子发生了高频率的基因突变C.诱导发生了大量的染色体变异D.提高了基因的重组,课堂练习,1.属于分子水平上的育种工作的是（）A.辐射育种B.杂交育种C.单倍体育种D.多倍体育种,A,2.将植物的种子随飞船带入太空，返回地面种植，往往能得到新的变异特性。这种变异的来源主要是植物种子经太空中的_辐射后所发生的变异。现在把这种育种方式称为_。试说