6.1杂交育种与诱变育种(理科)

1、 第六章 从杂交育种到基因工程第一节第一节 杂交育种与诱变育种杂交育种与诱变育种悯农唐悯农唐李绅李绅锄禾日当午，汗滴禾下土。谁知盘中餐，粒粒皆辛苦。 现在请同学们分析古印第安人培育玉米的方法现在请同学们分析古印第安人培育玉米的方法所隐含的遗传学原理及其优缺点。所隐含的遗传学原理及其优缺点。（1 1）古印第安人培育玉米的方法称为）古印第安人培育玉米的方法称为 。（2 2）这里的）这里的“选择选择”的含义是的含义是 。（3 3）“用作祭祀的玉米是在隔离条件下种植的用作祭祀的玉米是在隔离条件下种植的”其中其中“隔离隔离”作用是作用是 （4 4）选择育种的优点是）选择育种的优点是: : 。缺点：缺点：

2、 。 选择育种选择育种汰劣留良汰劣留良防止防止劣质玉米劣质玉米与选择的具有与选择的具有优良性状的玉米优良性状的玉米杂交，杂交，使优良的性状得到不断的积累使优良的性状得到不断的积累技术简单、容易操作技术简单、容易操作选择范围有限，育种周期长选择范围有限，育种周期长2000年国家最高科学技术奖年国家最高科学技术奖2004年十大感动中国人物之一年十大感动中国人物之一第一节第一节 杂交育种与诱变育种杂交育种与诱变育种小麦高秆（小麦高秆（D D）对矮秆（）对矮秆（d d）为显性，抗锈病（）为显性，抗锈病（T T）对不抗锈病（对不抗锈病（t t）为显性，现有纯合的）为显性，现有纯合的高秆抗锈病高秆抗锈病的

3、小的小麦（麦（DDTTDDTT）和）和矮秆不抗锈病矮秆不抗锈病的小麦（的小麦（ddttddtt），如果你是），如果你是育种工作者，怎样才能得到育种工作者，怎样才能得到纯合矮秆抗病纯合矮秆抗病的优良品种的优良品种（ddTTddTT）？用）？用遗传图解遗传图解表示出来表示出来. .想一想：植物杂交育种的方法想一想：植物杂交育种的方法DDTTddttDdTtddTt高抗高抗 高不抗高不抗 矮抗矮抗 矮不抗矮不抗D-T- D-tt ddT- ddttD-T- D-tt ddT- ddttddTT矮抗矮抗ddTTddTt矮抗矮抗ddTTF3 矮抗矮抗F3 矮抗矮抗 矮不抗矮不抗ddTT 或或ddTt杂交

4、杂交自交自交选优选优自交自交选优选优思考：要培育出一思考：要培育出一个能个能稳定遗传稳定遗传的植的植物品种至少要几年？物品种至少要几年？花药离花药离 体培养体培养 秋水仙秋水仙 素处理素处理 DT、dT、Dt、dt 单倍体单倍体 幼苗幼苗DT、dT、Dt、dt 花药花药ddTT矮秆抗锈病矮秆抗锈病 纯合体纯合体 植株植株DdTt高秆抗锈病高秆抗锈病 F F1 1DDTT高秆抗锈病高秆抗锈病 ddtt矮秆易染锈病矮秆易染锈病 P P思考：要培育思考：要培育出一个出一个能稳定能稳定遗传遗传的植物品的植物品种需要几年？种需要几年？试一试：动物的杂交育种方法试一试：动物的杂交育种方法 假设现有假设现有

5、长毛立耳长毛立耳猫（猫（BBEEBBEE）和）和短毛折耳短毛折耳猫（猫（bbeebbee），你能否培育出），你能否培育出能能稳定遗传的稳定遗传的长毛折耳长毛折耳猫（猫（BBeeBBee）？）？写出育种方案（图解）写出育种方案（图解）长毛折耳猫长毛折耳猫短毛折耳猫短毛折耳猫长毛立耳猫长毛立耳猫长毛立耳长毛立耳 短毛折耳短毛折耳BBEEbbeeBbeeBBee杂交杂交F F1 1间间交配交配选优选优测交测交长毛立耳长毛立耳 BbEe长毛立耳长毛立耳 BbEe长立长立 长折长折 短立短立 短折短折 BBeebbee长折长折 短折短折长折长折 F3Bbeebbee长折长折 短折短折长折长折 短折短折F

6、1F1代雌雄个体代雌雄个体相互交配相互交配测交测交1 1、动物动物杂交育种中纯合子的获得不能通过逐代杂交育种中纯合子的获得不能通过逐代自交，而应改为自交，而应改为测交测交。2 2、在、在动物动物杂交育种的过程中杂交育种的过程中不能运用单倍体育不能运用单倍体育种种的方法。的方法。3 3、在在植物植物杂交育种的过程中杂交育种的过程中运用单倍体育种运用单倍体育种的的方法可以方法可以显著缩短育种进程。显著缩短育种进程。！注意！注意一、概念：一、概念： 将两个或多个品种的将两个或多个品种的优良性状优良性状通过交配集通过交配集中在一起，再经过中在一起，再经过选择和培育选择和培育，获得，获得新品种新品种的方

7、的方法。法。二、依据原理：二、依据原理： 基因重组基因重组三、常用方法：三、常用方法：四、优点：四、优点： 将将不同个体不同个体的优良性状集中到的优良性状集中到一个个一个个体体(纯种纯种)上上五、缺点：五、缺点：杂交育种杂交育种结合上述几个实例，小结如下：结合上述几个实例，小结如下：育种进程缓慢，育种进程缓慢，不能产生新的基因不能产生新的基因杂交后代出现性状分离，过程复杂杂交后代出现性状分离，过程复杂杂杂 交交自交自交 (选优选优自交自交) 若干次若干次纯种纯种杂交杂交F1F1间交配间交配选优选优测交测交植植物物动动物物应用(1)在农业生产中：在农业生产中：改良作物品质，提高改良作物品质，提高

8、农作物单位面积产量农作物单位面积产量杂交水稻杂交水稻：从：从19761976年到年到20062006年，年，累计增产粮食累计增产粮食52005200多亿公斤，平均每多亿公斤，平均每年解决年解决60006000万人的粮食万人的粮食问题。问题。荷斯坦牛荷斯坦牛中国黄牛中国黄牛 中国荷斯坦牛中国荷斯坦牛 荷荷斯坦牛与我国黄牛杂交斯坦牛与我国黄牛杂交选育后逐渐形成的优良选育后逐渐形成的优良种。种。泌乳期可达泌乳期可达3030天，天，年产乳量可达年产乳量可达6300kg6300kg以以上。上。中国荷斯坦牛中国荷斯坦牛（2）在家畜、家禽育种中的应用）在家畜、家禽育种中的应用 资料：资料：航天技术的发展，使

9、人类利用太空资源的愿望航天技术的发展，使人类利用太空资源的愿望变成了现实。自变成了现实。自19871987年以来，中国利用自己研制的返回年以来，中国利用自己研制的返回式卫星和神舟号飞船进行了式卫星和神舟号飞船进行了1111次航天育种搭载试验，试次航天育种搭载试验，试验品种达验品种达12001200多种。多种。航天诱变育种是利用太空的物理环境作为诱变因子航天诱变育种是利用太空的物理环境作为诱变因子，太空环境条件很复杂，与地球表面主要差异是微重力太空环境条件很复杂，与地球表面主要差异是微重力（10103 3克克10106 6克）、宇宙射线、重粒子、变化磁场和克）、宇宙射线、重粒子、变化磁场和高真空

10、等，高真空等，这些物理条件的综合作用使生物产生基因突这些物理条件的综合作用使生物产生基因突变。变。 据统计，据统计，航天育种变异率达航天育种变异率达4 4以上以上，株高变异为，株高变异为40cm40cm30cm30cm，果重变异达，果重变异达7070100100（蔬（蔬菜），生育期变异为菜），生育期变异为3 3天天1010天。天。杂交育种只能利用已有的基因重组，按需选择，杂交育种只能利用已有的基因重组，按需选择，并不能并不能创造新的基因创造新的基因。杂交后代会出现。杂交后代会出现性状分离现象性状分离现象，育种进程缓育种进程缓慢，过程繁琐慢，过程繁琐。有没有别的方法能解决这一问题呢？。有没有别的

11、方法能解决这一问题呢？白莲白莲:1994年江西广昌白莲研究所搭载白莲种子年江西广昌白莲研究所搭载白莲种子442粒，粒，培育出太空莲培育出太空莲3号等新品种，亩产达号等新品种，亩产达120千克，千克，比原品比原品种种提高提高88，平均粒重，平均粒重22克，最大为克，最大为33克（原品克（原品种平均粒重为种平均粒重为1.1克），超过出口莲子标准。克），超过出口莲子标准。1 1、太空莲太空莲3 3号中有没有产生新基因？号中有没有产生新基因？ 2 2、诱发基因突变的条件有哪些？、诱发基因突变的条件有哪些？ 3 3、诱变育种有哪些优点？、诱变育种有哪些优点？ 4 4、有哪些因素可以诱导生物产生基因突变？

12、、有哪些因素可以诱导生物产生基因突变？ 有新基因产生有新基因产生微重力、宇宙射线、重粒子、变化磁场和高真微重力、宇宙射线、重粒子、变化磁场和高真空空可以提高突变率，从而大幅度地改良某些性状可以提高突变率，从而大幅度地改良某些性状 物理因素、化学因素和生物因素物理因素、化学因素和生物因素 太空船把太空船把20002000颗南瓜种子带上了太空，这些种子在宇颗南瓜种子带上了太空，这些种子在宇宙里经过了综合射线的作用，回到地面后，经培育只有宙里经过了综合射线的作用，回到地面后，经培育只有很很少一部分少一部分能够发育成我们需要的优良性状，而大部分种子能够发育成我们需要的优良性状，而大部分种子没有发育或并

13、不没有发育或并不是我们希望得到的优良性状。科研人员经是我们希望得到的优良性状。科研人员经过过3 3个月个月的种植，长出的种植，长出150150公斤各种颜色的大南瓜。公斤各种颜色的大南瓜。 一、概念：一、概念： 利用利用物理因素物理因素（如（如射线、射线、射线、紫外线、激射线、紫外线、激光等）或光等）或化学因素化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处理生物，使生物发生理生物，使生物发生基因突变基因突变。二、依据原理：二、依据原理： 基因突变基因突变三、常用方法：三、常用方法：辐射诱变、激光诱变、作物空间技术辐射诱变、激光诱变、作物空间技术育种（育种（用物理或化学方法处

14、理生物用物理或化学方法处理生物）四、优点：四、优点：可以提高突变率，加速育种过程，大幅度可以提高突变率，加速育种过程，大幅度地改良某些性状。地改良某些性状。五、缺点：五、缺点：由于突变的不定向性，由于突变的不定向性，有利变异少，有利变异少，需大量处理实验材料需大量处理实验材料，因此该育种方因此该育种方法有一定的盲目性。法有一定的盲目性。诱变育种诱变育种六、应用六、应用用于微生物育种用于微生物育种 农作物新品种的培育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。如新品种具有抗病力强、产量高、品质好等优点。如“黑农五号黑农五号”大豆，产量提高了大豆，产量提高了16%16%，含油量比

15、原来提高了，含油量比原来提高了2.5%2.5%。 在作物方面，应用诱变育种我国已培育出在作物方面，应用诱变育种我国已培育出100100多种水稻、小多种水稻、小麦、玉米、大豆等优良品种。麦、玉米、大豆等优良品种。太空黄瓜太空黄瓜 诱变育种的诱变育种的优点优点是能够提高突变率，在较短的时间内获是能够提高突变率，在较短的时间内获得更多的优良变异类型。得更多的优良变异类型。 诱变育种的诱变育种的局限性局限性是诱发突变的是诱发突变的方向难以掌握方向难以掌握，突变体，突变体难以集中多个理想性状。难以集中多个理想性状。 要想克服这些局限性，可以要想克服这些局限性，可以扩大诱变后代的群体，扩大诱变后代的群体，

16、增加选择的机会。增加选择的机会。练习练习 :请写出下面各项培育方法：请写出下面各项培育方法：（1 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）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是 。（2 2）用）用6060Co Co 辐射谷氨酸棒状杆菌，选育出合成谷氨酸的新菌种，辐射谷氨酸棒状杆菌，选育出合成谷氨酸的新菌种，所用方法是所用方法是 。（3 3）用）用小麦小麦和和黑麦黑麦培育八倍体黑小麦的方法培育八倍体黑小麦的方法是是 。（4 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，）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

17、含量高的青椒新品种，这种育种方法属获得了果大、肉厚和维生素含量高的青椒新品种，这种育种方法属于于 。（5 5）用抗倒伏、不抗锈病和不抗倒伏、抗锈病的两个小麦品种，）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，所用方法是培育出抗倒伏、抗锈病的品种，所用方法是 。（6 6）用亚硝酸或硫酸二乙酯处理蕃茄、水稻种子，获得成熟期早、）用亚硝酸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，这种方法是蛋白质含量高的品系，这种方法是 。单倍体育种单倍体育种 诱变育种诱变育种 多倍体育种多倍体育种 诱变育种诱变育种 杂交育种杂交育种 诱变育种诱变育种杂交育

18、种杂交育种诱变育种诱变育种单倍体育种单倍体育种多倍体育种多倍体育种原原理理常常用用方方法法优优点点缺缺点点基因重组基因重组基因突变基因突变染色体变异染色体变异染色体变异染色体变异杂交杂交用物理或化学用物理或化学方法处理生物方法处理生物花药离体培养花药离体培养单倍体单倍体秋秋水仙素处理水仙素处理纯种纯种秋水仙素秋水仙素处理处理将不同个体将不同个体的优良性状的优良性状集中于一个集中于一个个体上个体上提高变异频率提高变异频率加速育种进程加速育种进程有利变异少，有利变异少，需大量处理实需大量处理实验材料验材料明显缩短育种明显缩短育种年限，子代全年限，子代全是纯合子是纯合子与杂交育种配与杂交育种配合，技

19、术复杂合，技术复杂各种器官大、各种器官大、营养成分高、营养成分高、抗性强抗性强与杂交育种与杂交育种配合，获得配合，获得的新品种发的新品种发育迟缓育迟缓育种时间最长育种时间最长特别提醒特别提醒: : (1) (1) 杂交育种只应用于杂交育种只应用于有性有性 生殖生殖的植物和动物，而诱变育种不仅能的植物和动物，而诱变育种不仅能应用于有性生殖的生物，也可以应用于应用于有性生殖的生物，也可以应用于无性生殖的微生物；无性生殖的微生物； （2） 单倍体育种主要用于进单倍体育种主要用于进行有性生殖的植物。行有性生殖的植物。1、 下图是用某种作物的两个品种和分别培育出、品下图是用某种作物的两个品种和分别培育出

20、、品种的示意图，试分析回答：种的示意图，试分析回答： AABB E Ab - D AaBb F AAbb-aabb G AAaaBBbb-（1）用和培育所采用的）用和培育所采用的D和和F步骤分别是步骤分别是 和和 。其应用的遗传学原理是其应用的遗传学原理是 。（2）用培育所采用的）用培育所采用的E和和H步骤分别是步骤分别是 和和 。其应用的遗传学原理是其应用的遗传学原理是 。（3）用培育所采用的）用培育所采用的G步骤是步骤是 。其遗传学原。其遗传学原理是理是 。 (4)由由培育所用的育种方法是培育所用的育种方法是 H杂交杂交自交自交基因重组基因重组花药离体培养花药离体培养秋水仙素处理幼苗秋水仙素处理幼苗染色体变异染色体变异秋水仙素处理幼苗秋水仙素处理幼苗染色体变异染色体变异Aabb诱变育种诱变育种 例如：如何利用纯种的高秆抗锈病例如：如何利用纯种的高秆抗锈病(DDRR)(DDRR)和矮和矮秆不抗锈病秆不抗锈病(ddrr)(ddrr)的水稻植株获得优良性状且能的水稻植株获得优良性状且能稳定遗传的品种。稳定遗传的品种。第一步第一步：先杂交