261杂交育种与诱变育种

1、第第1 1节节 杂交育种与诱变育种杂交育种与诱变育种第6章 从杂交育种到基因工程 玉米起源于美洲大陆，玉米起源于美洲大陆，15世纪传入欧洲，世纪传入欧洲，16世纪经葡萄牙传入中国，现在遍布全世界。世纪经葡萄牙传入中国，现在遍布全世界。（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 。 选择育种选择育种 原理：利用生物的变异，通过长期选择，汰原理：利用生物的变异，通过长期选择，汰劣留良，培养出优良品种。劣留良，培养出优良品种。（2）选择育种的优缺点是）选择育种的优缺点是 。 优点：技术简单、容易操作。优点：技术简单、容易操作。 缺点：选择范围有限，育种周期长。缺点：选择范围有限

2、，育种周期长。 选择育种的局限性是：只能利用生物在自然选择育种的局限性是：只能利用生物在自然环境条件下产生的有限变异，在已有的性状组合中环境条件下产生的有限变异，在已有的性状组合中选育优良品种。选育优良品种。？能不能将不同品种中的优良性状结合在一起？进一步思考进一步思考例如：已知小麦的高秆（例如：已知小麦的高秆（d）对矮秆（）对矮秆（d）为显性，抗锈病（为显性，抗锈病（t）对易染锈病（）对易染锈病（t）为显性，两对性状独立遗传。现有为显性，两对性状独立遗传。现有高秆高秆抗锈病、矮秆易染病两纯系品种抗锈病、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你用什么方法能把两个品种的优良性状结

3、合在一起，又能把双方的缺点都性状结合在一起，又能把双方的缺点都去掉？将你的去掉？将你的设想用遗传图解表示出来设想用遗传图解表示出来。遗传规律的应用及能力的培养遗传规律的应用及能力的培养ddttddttddttddtt高抗高抗 高不抗高不抗 矮抗矮抗 矮不抗矮不抗ddttddtt矮抗矮抗矮抗矮抗 矮不抗矮不抗ddttddtt杂交杂交自交自交选优选优自交自交f3选优选优思考：要培育出思考：要培育出一个能稳定遗传一个能稳定遗传的植物品种至少的植物品种至少要几年？要几年？ddtt矮抗矮抗ddtt矮抗矮抗 像这样显性性状是优良性状，采用杂交育种必须连续自交45代后种子才相对较纯，育种年限至少5年。二、杂

4、交育种二、杂交育种1 1、概念、概念: :杂交育种是将杂交育种是将两个或多个品种的优良性状两个或多个品种的优良性状通过通过交配集中在一起交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新，再经过选择和培育，获得新品种（品种（稳定遗传稳定遗传）的方法。）的方法。3 3、方法：、方法：2 2、原理：、原理：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基因重组杂交杂交f1f1间交配间交配选优测交植植物物动动物物 袁隆平（杂交水稻专家）袁隆平（杂交水稻专家）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一4 4、应用：可用于、应用：可用于农作

5、物农作物品质的改良、产量品质的改良、产量的提高，培育新品种；的提高，培育新品种；杂种优势杂种优势： 是指基因型不同的亲本相互杂交产生的是指基因型不同的亲本相互杂交产生的杂种一代杂种一代，在生长势、生活力、繁殖力、抗，在生长势、生活力、繁殖力、抗逆性、产量和品质等一种或多种性状上优于逆性、产量和品质等一种或多种性状上优于两个亲本的现象。两个亲本的现象。杂种优势在杂种优势在f f1 1代表现最明代表现最明显。显。例如：我国劳动人民用例如：我国劳动人民用马（马（6464条染色体）条染色体）和和驴（驴（6262条染色体）条染色体）杂交获得体力强大，耐杂交获得体力强大，耐力好的杂种力好的杂种骡（骡（63

6、63条染色体）条染色体）。 杂种优势主要利用杂种杂种优势主要利用杂种f f1 1代的优良性状，代的优良性状，并不要求遗传上的稳定。并不要求遗传上的稳定。需年年制种。如水稻需年年制种。如水稻和玉米的和玉米的杂优种杂优种，每年农科站都有供应。，每年农科站都有供应。中国荷斯坦牛中国荷斯坦牛：荷斯：荷斯坦坦弗里生牛与我国黄弗里生牛与我国黄牛杂交选育后逐渐形成牛杂交选育后逐渐形成的优良种。泌乳期可达的优良种。泌乳期可达305天，年产乳量可达天，年产乳量可达6300kg以上。以上。也用于也用于家禽、家畜家禽、家畜的的育种。育种。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 荷斯坦牛与我国黄牛

7、荷斯坦牛与我国黄牛杂交选育后逐渐形成杂交选育后逐渐形成的优良种。泌乳期可的优良种。泌乳期可达达305305天，年产乳量天，年产乳量可达可达6300kg6300kg以上。以上。深入思考深入思考？还有什么育种方法有可能缩短育种年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？更迅速在生产实践上得到应用？ 5 5、不足：杂交育种只能利用已有基因的重组，、不足：杂交育种只能利用已有基因的重组，按需选择，按需选择，并不能产生新的基因并不能产生新的基因；杂种后代出；杂种后代出现分离现象，现分离现象，育种进程缓慢，过程复杂。育种

8、进程缓慢，过程复杂。单倍体育种单倍体育种ddttddtt花药离花药离 体培养体培养dt dt dt dt 幼苗幼苗秋水仙秋水仙 素处理素处理ddtt ddtt ddtt ddtt筛选所需的品种筛选所需的品种ddttdt dt dt dt减数减数 分裂分裂配子（花粉）配子（花粉）高杆抗病高杆抗病 矮杆易感病矮杆易感病依据原理：依据原理：染色体变异染色体变异育种年限：育种年限：2 2年年总结杂交育种的原理、优点、缺点总结杂交育种的原理、优点、缺点原理：原理：通过有性生殖实现基因重组（符合基因的自通过有性生殖实现基因重组（符合基因的自由组合定律或染色单体上的基因重组）由组合定律或染色单体上的基因重组

9、）优点优点：能根据人的预见把位于两个品种上的优良性：能根据人的预见把位于两个品种上的优良性状集于一身。状集于一身。缺点缺点：（：（1）只能利用已有基因的重组，按需选择，）只能利用已有基因的重组，按需选择，不能创造新的基因不能创造新的基因 （2）杂交后代会出现分离现象，育种进程）杂交后代会出现分离现象，育种进程缓慢，过程复杂。缓慢，过程复杂。 在杂交育种的过程中运用在杂交育种的过程中运用单倍体育种的方法可以显著缩单倍体育种的方法可以显著缩短育种进程。但是仍然不能产短育种进程。但是仍然不能产生新的基因，应怎样做才能生新的基因，应怎样做才能产产生生更多可供选择的更多可供选择的新基因新基因呢？呢？ 回

10、忆基因突变的相关知识回忆基因突变的相关知识递进式问题递进式问题一、概念：一、概念： 利用物理因素（如射线、射线、紫外线、激光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处理生物，使生物发生基因突变。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

11、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 诱变育种除了采用常规的诱变育种方法外，诱变育种除了采用常规的诱变育种方法外，还采用还采用太空育种太空育种。太空育种太空育种主要是利用返回主要是利用返回式卫星和高空气球能达到式卫星和高空气球能达到的高空环境，通过的高空环境，通过强辐射、强辐射、微重力和高真空微重力和高真空等条件使等条件使植物种子的基因发生基因植物种子的基因发生基因突变的作物育种新技术。突变的作物育种新技术。我国已培育成功我国已培育成功许多太空作物：许多太空作物：（3 3）应用）应用农作物新品种的培育农作物新品种

12、的培育，新品种具有抗病力强、，新品种具有抗病力强、产量高、品质好等优点。如产量高、品质好等优点。如“黑农五号黑农五号”大豆，大豆，产量提高了产量提高了16%16%，含油量比原来提高了，含油量比原来提高了2.5%2.5%。空间生命科学空间生命科学：高真空高真空(108pa)微重力微重力(104g)强辐射强辐射(尤其是危害尤其是危害性极大的性极大的hze）用于微生物育种用于微生物育种：例如青霉素的选育。：例如青霉素的选育。1943年从自然界分离出来的青霉菌只能产生青霉素年从自然界分离出来的青霉菌只能产生青霉素20单位单位/ml。后来人们对青霉菌多次进行。后来人们对青霉菌多次进行x射射线线、紫外线紫

13、外线照射以及综合处理，培育成了青霉照射以及综合处理，培育成了青霉素高产菌株，目前青霉素的产量已达到素高产菌株，目前青霉素的产量已达到5000060000单位单位/ml。中间为青霉菌，周围是细菌。中间为青霉菌，周围是细菌。（4 4）局限性：诱变育种的）局限性：诱变育种的方向方向难以掌握难以掌握，诱，诱变体变体难以集中多个理想性状难以集中多个理想性状。（5 5）克服方法：要想克服这些局限性，可以）克服方法：要想克服这些局限性，可以扩扩大诱变后代的群体大诱变后代的群体，增加选择的机会。，增加选择的机会。原因：基因原因：基因突变是不定突变是不定向性、低频向性、低频性。性。讨论：怎样克服？讨论：怎样克服

14、？讨论：讨论： 与杂交育种相比，诱变育种有什么优点？与杂交育种相比，诱变育种有什么优点？优点：创造新的基因，提高变异频率，加速育种过程，优点：创造新的基因，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。可大幅度改良某些性状；变异范围广。 联系基因突变的特点，谈谈诱变育种的局限性。联系基因突变的特点，谈谈诱变育种的局限性。局限性：由于突变的不定向性，有利变异少，必须大量局限性：由于突变的不定向性，有利变异少，必须大量处理材料，因此该种育种方法具有一定的盲目性。处理材料，因此该种育种方法具有一定的盲目性。 要克服这些局限性，可以采取什么办法？要克服这些局限性，可以采取什么办法？要想

15、克服这些局限性，可以扩大诱变后代的群体，增加要想克服这些局限性，可以扩大诱变后代的群体，增加选择的机会。选择的机会。 杂交育种杂交育种诱变育种诱变育种 原理原理 优点优点 缺点缺点应用应用基因重组基因重组基因突变基因突变可以集中两个亲本可以集中两个亲本的优良性状的优良性状育种年限缩短，改良某些育种年限缩短，改良某些性状性状不能创造出新的不能创造出新的基因基因,育种时间长育种时间长有利的不多，需大量处理有利的不多，需大量处理小结小结太空辣椒的培育太空辣椒的培育 、青霉菌的、青霉菌的选育等微生物的育种方面选育等微生物的育种方面用纯种高秆抗病小麦用纯种高秆抗病小麦与纯种矮秆不抗病小与纯种矮秆不抗病小

16、麦培育矮秆抗病小麦麦培育矮秆抗病小麦 除了杂交育种和诱变育种之外我们前面除了杂交育种和诱变育种之外我们前面还学过什么育种方式？还学过什么育种方式？萌发的种子、幼苗萌发的种子、幼苗秋水仙素处理秋水仙素处理染色体加倍、不分离染色体加倍、不分离多倍体多倍体（1 1）方法）方法： 用用秋水仙素秋水仙素处理萌发的处理萌发的种子或幼苗种子或幼苗（2 2）原理：）原理：秋水仙素能秋水仙素能抑制纺锤体形成抑制纺锤体形成。人工诱导多倍体育种人工诱导多倍体育种:单倍体育种单倍体育种ddttddtt花药离花药离 体培养体培养dt dt dt dt 幼苗幼苗秋水仙秋水仙 素处理素处理ddtt ddtt ddtt dd

17、tt筛选所需的品种筛选所需的品种ddttdt dt dt dt减数减数 分裂分裂配子（花粉）配子（花粉）高杆抗病高杆抗病 矮杆易感病矮杆易感病依据原理：依据原理：染色体变异染色体变异育种年限：育种年限：2 2年年 杂交育种杂交育种 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方方法法优优点点缺缺点点举举例例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（数目成倍减少）（数目成倍减少） 染色体变异染色体变异（数目成倍增加）（数目成倍增加）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秋水仙素处理秋水仙素处理秋水仙素秋水仙素处理处理使

18、位于不同使位于不同个体的优良个体的优良性状集中于性状集中于一个个体上一个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，需大量处理供需大量处理供试材料试材料明显缩短育种明显缩短育种年限，育种时年限，育种时间较短。间较短。技术复杂，需与技术复杂，需与杂交育种配合杂交育种配合各种器官大、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延迟育延迟育种时间最长育种时间最长高秆抗病与矮高秆抗病与矮秆染病小麦杂秆染病小麦杂交产生矮秆抗交产生矮秆抗病品种病品种高产量青霉高产量青霉素菌株的育素菌株的育成成三倍体

19、西瓜和甜三倍体西瓜和甜菜、八倍体小黑菜、八倍体小黑麦麦抗病植株抗病植株的育成的育成特别提醒特别提醒: : (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。杂交育种杂交育种诱变育种诱变育种多倍体育种多倍体育种单倍体育种单倍体育种原理原理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方法方法杂交杂交激光、射线

20、或化激光、射线或化学药品处理学药品处理秋水仙素处理萌发种子秋水仙素处理萌发种子或幼苗或幼苗花药离体培养花药离体培养后加倍后加倍优点优点可集中优良可集中优良性状性状时间短时间短器官大和营养物质含量器官大和营养物质含量高高缩短育种年限缩短育种年限缺点缺点育种年限长育种年限长盲目性及突变频盲目性及突变频率较低率较低动物中难以开展动物中难以开展成活率低，只适用成活率低，只适用于植物于植物举例举例高杆抗病与高杆抗病与矮杆感病矮杆感病杂交获得杂交获得矮杆抗病矮杆抗病品种品种高产青霉菌株的高产青霉菌株的育成育成三倍体西瓜三倍体西瓜抗病植株的育成抗病植株的育成方法方法 原理原理 特点特点杂交杂交育种育种诱变诱

21、变育种育种多倍多倍体育体育种种单倍单倍体育体育种种几种育种方法的比较几种育种方法的比较基因重组。两对等位基因位于两对基因重组。两对等位基因位于两对同源染色体上，遵循基因的自由组同源染色体上，遵循基因的自由组合定律合定律能将优良目的基因组合在能将优良目的基因组合在一起表达以提高物种的综一起表达以提高物种的综合优势；但育种年限较长合优势；但育种年限较长(自交选择自交选择56代代)基因突变。用物理、化学因素处基因突变。用物理、化学因素处理生物，使基因的分子结构发生理生物，使基因的分子结构发生改变改变提高变异频率，大幅提高变异频率，大幅改良某些性状，但有改良某些性状，但有利个体不多利个体不多染色体变异

22、。用秋水仙素处理萌染色体变异。用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗发的种子或幼苗, 抑制细胞有丝抑制细胞有丝分裂纺缍体的形成，使染色体数分裂纺缍体的形成，使染色体数目加倍，从而形成多倍体目加倍，从而形成多倍体能获得某些特殊优良性能获得某些特殊优良性状，如三倍体无籽西瓜、状，如三倍体无籽西瓜、八倍体小黑麦八倍体小黑麦染色体变异。常采用花药（粉）离体染色体变异。常采用花药（粉）离体培养法：将花药（粉）离体培养为单培养法：将花药（粉）离体培养为单倍体幼苗，再用秋水仙素处理使其染倍体幼苗，再用秋水仙素处理使其染色体加倍成纯合体色体加倍成纯合体单倍体育种所得新物种单倍体育种所得新物种为纯合体，后代不发生为纯合

23、体，后代不发生性状分离，可明显缩短性状分离，可明显缩短育种年限育种年限1基因型位基因型位aabb的水稻自交，自交后代中两对基的水稻自交，自交后代中两对基因都是纯合的个体占总数的因都是纯合的个体占总数的: a2/16 b4/16 c6/16 d8/16b2 2、杂交育种所依据的主要遗传学原理是：、杂交育种所依据的主要遗传学原理是： a.a.基因突变；基因突变； b.b.基因自由组合；基因自由组合； c.c.染色体交叉互换：染色体交叉互换： d.d.染色体变异。染色体变异。 b3. 4倍体草莓比野生的普通草莓的果实大，营养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。物质含量有所增加。4

24、倍体草莓的培育成功属于倍体草莓的培育成功属于:a.单倍体育种单倍体育种 b.多倍体育种多倍体育种c.诱变育种诱变育种 d.杂交育种杂交育种b4通过诱变育种培育的是（通过诱变育种培育的是（ ）a.三倍体无子西瓜三倍体无子西瓜 b.青霉素高产菌株青霉素高产菌株c.二倍体无子番茄二倍体无子番茄 d.八倍体小黑麦八倍体小黑麦b6大麻是雌雄异株植物，体细胞中有大麻是雌雄异株植物，体细胞中有20条染色体。条染色体。若将其花药离体培养，将获得的幼苗再用秋水仙素若将其花药离体培养，将获得的幼苗再用秋水仙素处理，所得植株的染色体组成状况应是（处理，所得植株的染色体组成状况应是（ ）a.18xx b. 18xy

25、c. 20xx d.18xx或或xy7根据遗传学原理，能迅速获得新品种的育种根据遗传学原理，能迅速获得新品种的育种方法是（方法是（ ） a.杂交育种杂交育种 b.多倍体育种多倍体育种 c.单倍体育种单倍体育种 d.诱变育种诱变育种ad8 8、（、（1515分）下图表示利用某二倍体农作物分）下图表示利用某二倍体农作物、两个品种两个品种培育培育、三个新品种的过程，三个新品种的过程， 表示育种过表示育种过程，两对基因独立遗传，分析回答：程，两对基因独立遗传，分析回答：（1 1）由图中）由图中 获得获得称为称为 育种，其育种育种，其育种原理是原理是 ，其中过程，其中过程是是 ，过，过程程是是 。（2

26、2）由图中）由图中 获得获得过程称为过程称为 育种，育种，其育种原理是其育种原理是 ，其中，其中表示表示 技术。技术。该育种方法优点是该育种方法优点是 。 杂杂交交基因重组基因重组杂交杂交自交自交单倍体单倍体染色体变异染色体变异花药离体培养花药离体培养明显缩短育种年限明显缩短育种年限8 8、（、（1515分）下图表示利用某二倍体农作物分）下图表示利用某二倍体农作物、两个品种两个品种培育培育、三个新品种的过程，三个新品种的过程， 表示育种过表示育种过程，两对基因独立遗传，分析回答：程，两对基因独立遗传，分析回答：（3 3）由图中）由图中获得获得时，时，aabbaabb所占比例为所占比例为 ，由图

27、中由图中 获得获得时，时，aabbaabb所占比例为所占比例为 。（4 4）图中）图中、过程常用的方法是过程常用的方法是 。1/81/4用秋水仙素处用秋水仙素处理萌发的幼苗理萌发的幼苗练习练习 :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

28、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

29、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1.60co是典型的是典型的放射源，可用于作放射源，可用于作物诱变育种。我国运用这种方法培物诱变育种。我国运用这种方法培育出了许多农作物新品种，如棉花育出了许多农作物新品种，如棉花高产品种高产品种“鲁棉鲁棉1 1号号”，在我国自己，在我国自己培养的棉花品种中栽培面积最大。培养的棉花品种中栽培面积最大。 射线处理后主要引起射线处理后主要引起，从而产生可遗传的变异。除从而产生可遗传的变异。除射线射线外，用于诱变育种的其他物理诱变外，用于诱变育种的其他物理诱变因素还有因素还有、和和。 达标测评达标测评基因突变基因突变x射线射线紫外线紫外线激光激光2 2 、 下列表示某种农作物下列表示某种农作物和和两种品种分别培育出两种品种分别培育出三三 种品种种品种, ,根据上述过程根据上述过程, ,回答下列问题回答下列问题: :aabb aabb aabb ab aaaabbbb aabb 用用和和培育培育所采用的方法所采用的方法称为称为_,方法方法称为称为 _,由由和