生物变异在生产上的应用

1、教学重难点： 1.各种育种方法在改良农作物和 培养家蓄品种等方面的应用 2.各种育种方法的优点和局限性,第二节 生物变异在生产上的应用,可遗传的变异类型有哪些,基因突变、基因重组、染色体畸变,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。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,例1：植物AAbb，aaBB，培育aabb。 请设计杂交育种方案,让AAbb植株和aaBB植株杂交，得F1； F1自交，得F2； 在F2中选出aabb的植株留种,AaBb,AAbb aaBB,F1,P,9 A_B_ : 3A_bb :3 aaB_ :1 aabb,F

2、2,选出aabb的植株留种,遗传图解,文字表述,应用1：普通水稻中有高秆抗病（AABB）和矮秆易感病（aabb）两个品种，控制两对相对性状的基因分别位于两对同源染色体上。现要培育矮秆抗病（aaBB）植株。请设计杂交育种方案,要求：写出遗传图解，并注上必要的文字说明,一、杂交育种,筛选 连续自交,aaBB 矮秆、抗病,AaBb 高秆、抗病,AABB aabb,高秆、抗病,矮秆、易感病,杂交育种遗传图解,F1,P,9A_B_ : 3A_bb : 3aaB_ : 1aabb,F2,F6,杂交育种文字表述,让高秆抗病(AABB)植株和矮秆易感病(aabb)植株杂交，得F1； F1自交，得F2； 在F2

3、中选出矮秆抗病(aaB_)植株，让其连续自交，淘汰不符合要求的品种，直到不发生性状分离为止，即可得纯种矮秆抗病(AABB)植株，最后留种,杂交育种方法,1、从哪一代开始选育？为什么,F2代，开始出现性状分离,2、F2中，矮秆抗病植株约占,3/16,3、矮秆抗病植株中，符合要求的品种约占,1/3,4、培育一个符合要求的品种，大约需要几年,56年,原理,基因重组,方法,优点,缺点,育种所需时间较长,应用,矮秆抗病水稻,一、杂交育种,集多种优良性状与一体； 操作简单； 能产生新的基因型,AABB,高秆、抗病,F1,P,aaBB 矮秆、抗病,诱变育种,X射线,水稻产生这种变异的来源是_,基因突变,这种

4、育种方法称为_,二、诱变育种,利用物理因素（如X射线，紫外线，激光等）或化学因素（如亚硝酸等）处理生物，使生物发生变异,常用方法,二、诱变育种,辐射诱变,化学诱变,X射线、射线、紫外线、激光等,亚硝酸、硫酸二乙酯等,优点,二、诱变育种,提高突变的频率,短时间内改良生物性状,改良作物品质，增强抗逆性,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48号”大豆；“太辐一号”小麦,诱变育种应用实例,太空育种,用于微生物育种：如青霉素的选育,用于动物育种：如家蚕的选育,三、诱变育种,缺点,有利变异少，需大量处理材料,原 理,基因突变,染色体畸变,下列说法是否正确？ 诱变育

5、种基因的突变率很高。 人工诱变处理产生的变异大都是有利的。 人工诱变是定向的,a甲品种 乙品种 F1 F2人工选择自交F3人工选择自交性状稳定的新品种,a方法属于常规育种，一般从F2代开始选种，这是因为 。选中的个体还需要经过若干代的自交、鉴别，直到_，这是因为新品种一定要是,F2代开始发生性状分离,纯种,育种方法（ ）依据的原理（,杂交育种,基因重组,A,B,不发生分离为止,农业上常用的育种方法如下,b种子搭载人造卫星到太空返回地面种植性状稳定的新品种,方法中搭载的种子应当是 (干燥的、萌发的、休眠的)；种子返回地面种植后，其变异 ，所以要对其行人工选择,萌发的,不定向,育种方法（ ）依据的

6、原理（,诱变育种,基因突变,紫外线具有杀菌和诱变功能。用相同剂量、 不同波长的紫外线处理两组等量的酵母菌，结果如下,据表推断，在选育优良菌种时，应采用的紫外线 波长及依据是 (,A260nm；酵母菌存活率较低,B260nm；酵母菌突变数多,C280mn；酵母菌存活率高,D280nm；酵母菌突变数少,B,课时2,二、单倍体育种,可采用的快速育种方法,品种1：宽叶、不抗病（AAbb）植株 品种2：窄叶、抗病（aaBB）植株 欲得：宽叶、抗病（AABB）植株,一般由未受精的配子直接发育而来,常用技术：花药离体培养,单倍体的形成,自然条件: 人工条件,减数分裂,花药离体培养技术,愈伤组织,原理,细胞全

7、能性,单倍体植株特点,植株弱小 一般高度不育,秋水仙素处理,使染色体加倍常用技术,如：只有一个染色体组的水稻生长十分瘦弱，稻穗中全是空壳,减数分裂,秋水仙素处理,愈伤组织,P AAbb aaBB,F1 AaBb,取其花粉,花药离体培养,纯种植株 AABB、 aaBB、AAbb 、 aabb,单倍体植株,秋水仙素处理，使染色体加倍,几年时间,品种1:植物宽叶、不抗病（AAbb）; 品种2:窄叶、抗病（aaBB），如何快速获得宽叶、抗病的优良品种（AABB）,2)单倍体育种实例,优点：明显缩短育种年限。排除显隐性干扰，提高效率,AB、aB、Ab、ab,方法,花药取自_代,F1,2年,AABB,AB

8、、aB、Ab、ab,宽叶不抗病,窄叶抗病,宽叶不抗病,单倍体育种,1.原理,2.方法,染色体畸变,明显缩短育种年限（2年,3.优点,杂交得F1， 取 F1花粉，进行花药离体培养得幼苗， 秋水仙素处理幼苗，筛选，得纯种,杂交、选择、纯合化,集优,育种时间长,基因重组,几种主要育种方法的比较,花药离体培养，再秋水仙素处理,明显缩短 育种年限,技术复杂,染色体畸变,杂交、选择、纯合化,用物理或化学方法处理,秋水仙素 处理萌发的 种子或幼苗,集优,提高突变率,大幅度改良性状,改良作物品质,器官大型， 营养含量高,育种时间长,需大量处理材料,发育迟，结实率低，只适用于植物,基因突变 染色体变异,染色体畸

9、变,基因重组,几种主要育种方法的比较,花药离体培养，再秋水仙素处理,明显缩短 育种年限,技术复杂,染色体畸变,三、多倍体育种,1. 多倍体的细胞通常比二倍体的细胞大，细胞内有机物相对含量高、抗逆性强,2. 发育延迟，结实率低,1）多倍体细胞的特点,资 料,正常水稻有两个染色体组，四倍体水稻的干粒重量是二倍体水稻的两倍，蛋白质含量提高5%10%，单位面积增产达50以上；四倍体水稻长得特别茂盛，能开花结果，但生长期特别长，甚至要几年才能成熟,纺锤体形成受到破坏，导致已复制的染色体不能拉向两极，细胞不能一分为二， 形成染色体数目加倍的细胞,亲 代 （2N,4N,新枝条 （4N,卵细胞 （2N,精 子

10、 （2N,2）多倍体的形成,自然条件,温度骤变、射线,影响了细胞分裂时,人工条件,纺锤体的形成,细胞分裂前期,2）多倍体的形成,a、低温,b、秋水仙素,一种植物碱，不是植物激素,处理_或_,萌发的种子,幼苗,实例,3）人工诱导多倍体的方法,原理,染色体畸变,三倍体无籽西瓜,秋水仙素,四倍体 （母本,二倍体 （父本,杂交,联会紊乱,三倍体种子,第一年,第二年,三倍体植株,4)例1：无籽西瓜(三倍体)的培育,三倍体无耔西瓜,用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗 植株,四倍体,为什么秋水仙素在苗期使用,苗期植物有很旺盛的分生组织，秋水仙素能够抑制细胞分裂过程中纺锤体的形成，导致染色体不能移向两极，从而引起细

11、胞内染色体数目加倍,四倍体（）二倍体（） 倍体种子 三倍体种子发育成的 为 倍体植株,三,三,三倍体西瓜为什么没有种子,三倍体西瓜在减数分裂过程中，同源染色体联会紊乱，不能产生正常的配子，所以没有种子,思考：三倍体开花后，授以二倍体花粉目的,刺激三倍体子房发育成西瓜,例、香蕉的培育,香蕉的祖先为野生芭蕉，个小而多种子，无法食用。香蕉的培育过程如下,五、转基因技术育种,将苏云金芽孢杆菌的毒蛋白基因导入棉株细胞内并实现成功表达,生长快、肉质好的转基因鱼(中国,基因工程做成的“超级细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质,石油污染的河流,原理,基因重组,优点,水平,克服远缘杂交不亲和的障碍 针对性强，定向改造生物性状,转基因技术育种总结,分子水平,缺点,技术难度大、转基因食物存在安全性问题,例：以下叙述，正确的是 A.基因工程是细胞水平上的生物工程 B.基因工程育种不能在两个物种间进行 C.基因工程产生的变异属于人工诱变 D.基因工程育种的优点之一是目的性强,分子水平,基因重组,能进行,能使植物表达出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 转基因动物是指（ ） A 提供基因的动物 B 基因组中增加外源基因的动物 C 能产生蛋白