杂交育种和有变育种

1、第一节第一节 杂交育种与诱变育种杂交育种与诱变育种袁隆平袁隆平培养杂交水稻过程中，他利用了哪培养杂交水稻过程中，他利用了哪一种变异的原理？一种变异的原理？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ddtt矮抗矮抗ddttddtt矮抗矮抗ddtt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？试一试：动物的杂交育种方法试一试：动物的杂交育种方法长毛折耳猫长毛折耳猫短毛折

2、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bbeebbee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bbeebbeebbeebbeebbeebbee长折长折 短折短折长折长折 长折长折 短折短折杂交杂交f1间间交配交配选优选优测交测交f3长折长折 短折短折思考：要培育出一个能思考：要培育出一个能稳定遗传的动物品种至稳定遗传的动物品种至少要几年？少要几年？ 例例1：现有：现有3个番茄品种，个番茄品种，a品种的基因型为品种的基因型为aabbdd，b品种的基因型为品种的基因型为aabbdd，c品种的基因型为品种的基因型为aabb

3、dd。3对等位基因分别位于对等位基因分别位于3对同源染色体上，并且分别控制叶对同源染色体上，并且分别控制叶形、花色和果形形、花色和果形3对性状。请回答：对性状。请回答：（1）如何运用杂交育种方法利用以上）如何运用杂交育种方法利用以上3个品种获得基因型个品种获得基因型为为aabbdd的植株？（用文字简要描述获得过程即可）的植株？（用文字简要描述获得过程即可）（1）a和和b杂交得到杂交一代，杂交一代再与杂交得到杂交一代，杂交一代再与c杂交，得杂交，得到杂交二代，杂交二代自交，即可得到基因型为到杂交二代，杂交二代自交，即可得到基因型为aabbdd的种子，该种子可长成的种子，该种子可长成aabbdd植

4、株植株 （2）如果从播种到获得种子需要一年，获得基因型为）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？的植株最少需要多少年？4年年结合上述几个实例，请总结结合上述几个实例，请总结出杂交育种的优点和缺点？出杂交育种的优点和缺点？原理：原理： 基因重组基因重组方法：方法： 优点：优点：使位于不同个体上的多个优良性状集中于一个使位于不同个体上的多个优良性状集中于一个个体上，即个体上，即“集优集优”,能产生新的基因型。能产生新的基因型。应用：应用：用纯种高秆抗病小麦与纯种矮秆不抗病小麦培育用纯种高秆抗病小麦与纯种矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦矮秆抗病小麦 杂交杂交自交自

5、交选优选优 自交自交杂交育种不能创造新的基因，并且杂交育种不能创造新的基因，并且所需时间要长，那有没有能出现意所需时间要长，那有没有能出现意想不到的结果，并且需要时间相对想不到的结果，并且需要时间相对要短的育种方法呢？要短的育种方法呢？缺点缺点：1、只能利用已有基因的重组，并不只能利用已有基因的重组，并不能产生新的基因；能产生新的基因； 2、杂交进程缓慢，过程繁琐，育种时、杂交进程缓慢，过程繁琐，育种时间长；间长； 3、只能进行本物种或亲缘关系较近的、只能进行本物种或亲缘关系较近的物种杂交，物种杂交， 不能克服远源杂交不亲和的障不能克服远源杂交不亲和的障碍。碍。 空间生命科学：高真空(108p

6、a)微重力(104g)强辐射 利用利用物理因素物理因素（如（如x x射线，紫外线，激光射线，紫外线，激光等）或等）或化学因素化学因素（如亚硝酸等）处理生物，使（如亚硝酸等）处理生物，使生物生物发生基因突变发生基因突变。原理原理：基因突变基因突变l医药工业应用的医药工业应用的青霉素就是利用普通青霉菌，经过青霉素就是利用普通青霉菌，经过x x射线的照射，产生的有利突变型。射线的照射，产生的有利突变型。还有医学上应还有医学上应用的其他抗菌素如链霉素、地霉素、金霉素等，经用的其他抗菌素如链霉素、地霉素、金霉素等，经辐射处理的突变系，比原始品系抗菌素辐射处理的突变系，比原始品系抗菌素产量增长几产量增长几

7、十倍到几百倍十倍到几百倍，促进和提高了抗菌素的生产。，促进和提高了抗菌素的生产。l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多种多种水稻、小麦、玉米、大豆等优良品种。例如用射线水稻、小麦、玉米、大豆等优良品种。例如用射线处理水稻干种子，选出提处理水稻干种子，选出提早成熟早成熟1515天的新品种，丰天的新品种，丰产等性状仍旧保持下来，而且产等性状仍旧保持下来，而且米粒中的蛋白质的含米粒中的蛋白质的含量提高很多量提高很多。又如用射线和其他诱变剂处理大豆，。又如用射线和其他诱变剂处理大豆，培育出一种新品种。这品种含有改变了的酶系，在培育出一种新品种。这品种含

8、有改变了的酶系，在同样的施肥和管理条件下可同样的施肥和管理条件下可提高产量提高产量16%16%。原理：原理： 基因突变基因突变 方法：方法： 物理方法物理方法(紫外线、紫外线、射线、失重等射线、失重等)或或化学方化学方法法(亚硝酸、硫酸二乙酯等亚硝酸、硫酸二乙酯等)处理生物，再选择处理生物，再选择符合要求的变异类型符合要求的变异类型 应用应用:太空辣椒的培育太空辣椒的培育 、青霉菌的选育青霉菌的选育等等优点优点： 1、提高突变的、提高突变的频率频率； 2、能产生、能产生新的基因新的基因，大幅度地，大幅度地改良某些性状改良某些性状； 3、较短时间内能获得稳定遗传的个体（、较短时间内能获得稳定遗传

9、的个体（缩短育缩短育种时间种时间）。）。缺点缺点：1 1、难以、难以控制突变方向控制突变方向，具有一定的，具有一定的盲目性盲目性； 2 2、有利个体不多，需要、有利个体不多，需要大量的处理生物材料，大量的处理生物材料，再进行选培养。再进行选培养。 例例2：我国运用返回式运载卫星搭载水稻种子，返回地面：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，亩产达后种植，培育出的水稻穗长粒大，亩产达600kg，最高达，最高达750kg，蛋白质含量增加，蛋白质含量增加8%-20%，生长期平均缩短，生长期平均缩短10天。天。请回答：请回答：（1 1）水稻产生这种变异的来源是）水稻产

10、生这种变异的来源是_，产生变异的原，产生变异的原因是因是_。 基因突变基因突变 各种宇宙射线和失重的作用，使基因的分子各种宇宙射线和失重的作用，使基因的分子结构发生改变。结构发生改变。 （2）这种方法育种的优点有）这种方法育种的优点有_。能提高变异频率，加速育种进程，并能大幅度能提高变异频率，加速育种进程，并能大幅度改良某些性状改良某些性状 练习：练习：人工诱变区别于自然诱变的突出特点人工诱变区别于自然诱变的突出特点是（是（ ） a a、产生的有利变异多，有利于培育新品种、产生的有利变异多，有利于培育新品种 b b、使变异的频率提高、使变异的频率提高 c c、可人工控制变异方向来培育新品种、可

11、人工控制变异方向来培育新品种 d d、产生的不利变异多、产生的不利变异多对生物进化意义最大的变异是（对生物进化意义最大的变异是（ ）a a、基因突变、基因突变 b b、基因的交叉互换、基因的交叉互换c c、染色体变异、染色体变异 d d、基因重组、基因重组ba 在育种过程中，人们用在育种过程中，人们用秋水仙素秋水仙素处理处理萌发萌发的种子或幼苗的种子或幼苗从而使从而使细胞内染色体数目加倍细胞内染色体数目加倍，染色体数目加倍的细胞继续进行正常的有丝分染色体数目加倍的细胞继续进行正常的有丝分裂，发育为多倍体植株，得到多倍体品种。裂，发育为多倍体植株，得到多倍体品种。 优点优点：种子与果实大，营养物

12、质含量高。：种子与果实大，营养物质含量高。缺点缺点：发育延迟，结实率低；：发育延迟，结实率低； 适用于植物，在动物中难于开展。适用于植物，在动物中难于开展。l例例3：秋水仙素处理萌发的幼苗时，秋水仙素处理萌发的幼苗时，可以诱导多倍体的产生，秋水仙素的可以诱导多倍体的产生，秋水仙素的作是作是 。l三倍体植株需要授以二倍体的成熟三倍体植株需要授以二倍体的成熟花粉，因为成熟花粉具有的色氨酸酶花粉，因为成熟花粉具有的色氨酸酶系（促使合成生长素），通过授粉为系（促使合成生长素），通过授粉为其子房的发育提供其子房的发育提供 。l三倍体植株不能进行减数分裂的原三倍体植株不能进行减数分裂的原因是由于卵原细胞因

13、是由于卵原细胞3 3个染色体组个染色体组（3n=333n=33），减数分裂时同源染色体联），减数分裂时同源染色体联会会 ，从而不能正常产生卵细，从而不能正常产生卵细胞。由此可以获得的是胞。由此可以获得的是 倍体果实，倍体果实，但是没有种子的但是没有种子的 。抑制纺锤体的形成抑制纺锤体的形成 生长素生长素 紊乱紊乱 三三 无子西瓜无子西瓜 采用采用花药离体培养花药离体培养的方法获得单倍体植的方法获得单倍体植株，再株，再人工诱导染色体加倍（常用秋水仙人工诱导染色体加倍（常用秋水仙素素），获取自交不发生性状分离的稳定遗传），获取自交不发生性状分离的稳定遗传的纯系品种。的纯系品种。优点：缩短育种年限优

14、点：缩短育种年限 ；获得优良纯种。；获得优良纯种。缺点：但方法复杂，成活率较低。缺点：但方法复杂，成活率较低。例例4：已知小麦的高秆已知小麦的高秆(d)(d)对矮秆对矮秆(d)(d)为显性，抗锈病为显性，抗锈病(t)(t)对易感锈病对易感锈病(t)(t)为显性，两对性状独立遗传。现在为显性，两对性状独立遗传。现在有高秆抗锈病有高秆抗锈病 、高秆易感锈病、高秆易感锈病 、矮秆、矮秆易感锈病易感锈病 的三个纯系品种，如何的三个纯系品种，如何快速获取快速获取双优双优新品种矮秆抗锈病新品种矮秆抗锈病 ？ (ddtt)(ddtt)(ddtt)(ddtt)（分离）（分离）（稳定品种）单倍体植株单倍体植株纯

15、合二倍体纯合二倍体纯合二倍体种纯合二倍体种子长出的植株子长出的植株（选择与鉴定）（选择与鉴定）花药离体培养花药离体培养秋水仙素处理秋水仙素处理高产量的青霉菌株高产量的青霉菌株神奇的神奇的“太空椒太空椒”无籽西瓜无籽西瓜无芒抗病的水稻无芒抗病的水稻 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处处理理 原原理理优优点点 缺缺点点五、比较各种育种的方法五、比较各种育种的方法 杂交育种杂交育种诱变育种诱变育种 多倍体育多倍体育种种单倍体育单倍体育种种处处理理 原原理理 优优点点 缺缺点点杂交杂交辐射、射线辐射、射线化学药剂化学药剂秋水仙素秋水仙素花药离花药离体培养体培养

16、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可以集中两可以集中两个亲体的优个亲体的优良性状良性状育种年限缩短，育种年限缩短，改良某些性状改良某些性状果大，茎秆果大，茎秆粗，营养物粗，营养物丰富丰富年限短，年限短，易稳定易稳定时间长时间长有利不多，有利不多，需大量处理需大量处理发育迟，发育迟，结实低结实低高度不育，高度不育，弱小弱小不抗病小麦杂交不抗病小麦杂交产生矮杆抗病品产生矮杆抗病品种种株的育成株的育成倍体小黑麦倍体小黑麦成成l目前培育良种有多种途径。其一是具有不同优点目前培育良种有多种途径。其一是具有不同优点的亲本杂交，从其后代中选择理想的变异类型，的亲本杂交，从其后代中选择理想的

17、变异类型，变异来源于变异来源于_,_,选育过程中性状的遗传遵选育过程中性状的遗传遵循循_、_等定律。等定律。l其二是通过射线处理，改变已有品种的个别重要其二是通过射线处理，改变已有品种的个别重要性状，变异来源于性状，变异来源于_,_,实质是细胞的实质是细胞的dnadna分子上的碱基发生改变。分子上的碱基发生改变。l其三是改变染色体数目，如用秋水仙素处理植物其三是改变染色体数目，如用秋水仙素处理植物的分生组织，经过培育和选择能得到的分生组织，经过培育和选择能得到_植株。植株。基因重组基因分离自由组合基因突变多倍体育种的方法有多种，各有各的优点，我们育种的方法有多种，各有各的优点，我们要合理的有机

18、结合各种方法，高效的达到要合理的有机结合各种方法，高效的达到各种目的。各种目的。例例6：如果水稻的某迟熟（如果水稻的某迟熟（aa)品种品种,那么我那么我们有什么好办法快速的得到早熟（们有什么好办法快速的得到早熟（aa）品种？）品种？四、灵活创新、实际应用四、灵活创新、实际应用人工诱变人工诱变 + + 单倍体育种单倍体育种早熟早熟品种品种(aa)(aa)花药离花药离体培养体培养当年就可以培育出优良新品种！当年就可以培育出优良新品种！迟熟迟熟品种品种(aa)(aa)杂合杂合子子(aa)(aa)人工人工诱变诱变 幼苗幼苗 （a） 幼苗幼苗（a）秋水仙秋水仙素处理素处理迟熟迟熟品种品种(aa)(aa)秋水仙秋水仙素处理素处理时间：时间：例例7：下图表示以某种农作物（下图表示以某种农作物（1）和（）和（2）两个品种为基础，培育）两个品种为基础，培育出（出（4）、（）、（5）、（）、（6）、（）、（7）四个品种的过程。指出下图中有关）四个品种的过程。指出下图中有关过程的名称：过程的名称： （3）aabb （5）aabb （6）aaaabbbb （4）ab （1） aabb （2）aabb vi （7）aabb i ii iii v iv 例例8： 下图是用某种作物的两个品种下图是用某种作物的两个品种和和分别培育出分别培育出、品种的示意图，试分析回答：品种的