261从杂交育种到基因工程

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古人驯化野生动物家禽、家畜古人驯化野生动物家禽、家畜植植物物驯驯化化自然变异自然变异人工选择人工选择原理缺点缺点2 可选择的范围有限1 育种周期太长 设想你是一位玉米专家，设想你是一位玉米专家，遇到这样的情况：玉米品种遇到这样的情况：玉米品种A A子粒多，但不子粒多，但不抗抗黑粉病黑粉病，品种，品种B B子粒少，子粒少，但抗黑粉病。但抗黑粉病。用什么方法既把两个品种的优良用什么方法既把两个品种的优良性状结合在一起，又能把双方的性状结合在一起，又能把双方的缺点都去掉？缺点都去掉？亲代 高产、不抗病 低产、抗病 AAbb

2、 aaBB 杂种第一代 高产、抗病 AaBb （自交）第二代 高产、抗病 低产、抗病 高产、不抗病 低产、不抗病 AABB AABb AaBB AaBb （连续自交，逐代淘汰） 高产、抗病 AABB 一、概念：一、概念：将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一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，获得新起，再经过选择和培育，获得新品种品种的方法。的方法。二、原理：二、原理：基因重组基因重组三、方法：三、方法：四、优点：四、优点：将不同个体的优良性状集中到一个个将不同个体的优良性状集中到一个个体上体上五、缺点：五、缺点：育种时间长，选择范围有限育种时间长，选择范围有限

3、杂交育种杂交育种杂交杂交 自交自交 选种选种 自交自交 对杂交育种的几点说明：对杂交育种的几点说明： a.a.该方法常用于同一物种不同品种的个体间；该方法常用于同一物种不同品种的个体间； b.b.不同品种的个体各自需要具有优良的性状不同品种的个体各自需要具有优良的性状若该生物靠有性生殖繁殖后代，则必须选育若该生物靠有性生殖繁殖后代，则必须选育出优良性状的纯种，以免后代发生性状分离；出优良性状的纯种，以免后代发生性状分离；若该生物靠无性生殖产生后代，那么只要得到若该生物靠无性生殖产生后代，那么只要得到该优良性状就可以了，纯种、杂种并不影响后该优良性状就可以了，纯种、杂种并不影响后代性状的表达。代

4、性状的表达。亲代 高产、不抗病 低产、抗病 AAbb aaBB 杂种第一代 高产、抗病 AaBb （自交）第二代 高产、抗病 低产、抗病 高产、不抗病 低产、不抗病 AABB AABb AaBB AaBb （连续自交，逐代淘汰） 高产、抗病 AABB 生产上利用杂种优势可以大幅度地提高产量。例如，杂交高梁比纯系高梁增产30%-50%,杂交水稻比纯系水稻增产20%左右。杂种优势杂种优势： 基因型不同的亲本个体互相杂交产生的杂种第一代，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两个亲本的现象。试一试：动物的杂交育种方法试一试：动物的杂交育种方法 假设现有长毛立耳猫（假设现有

5、长毛立耳猫（BBEEBBEE）和和短毛折耳猫（短毛折耳猫（bbeebbee），），你能否培育出你能否培育出能稳定遗传的长毛折耳猫（能稳定遗传的长毛折耳猫（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 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。 你知道我国在杂交育种方面的哪些伟大成你知道我国在杂交育种方面的哪些伟大成就？就？ 水稻之父水稻之父 “三系杂交稻三系杂交稻” “二系杂交稻二系杂交稻” “超级杂交稻超级杂交稻”袁隆平李登海李登海玉米之父玉米之父李登海选育的紧

6、凑型玉米新品种掖单13号在2004年2月20日荣获国家科技进步一等奖0606年度国家最高科学技术奖年度国家最高科学技术奖-李振声李振声院士院士陕西有句民谣陕西有句民谣“要吃面，种小偃要吃面，种小偃”，小偃，小偃是种抗病强、是种抗病强、 产量高的小麦产量高的小麦荷斯坦弗里生牛荷斯坦弗里生牛中国黄牛中国黄牛中国荷斯坦牛中国荷斯坦牛（ 泌乳期305 d，年产乳量6300 kg以上 )一、概念： 利用物理因素（如利用物理因素（如射线、射线、射线、紫外线、激射线、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。理生物，使生

7、物发生基因突变。二、依据原理：基因突变基因突变三、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，大幅度地改良某些品种地改良某些品种,产生前所未有的性状。产生前所未有的性状。五、缺点：有利变异少，须大量处理实验材料有利变异少，须大量处理实验材料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 例如青霉素的选育。例如青霉素的选育。19431943年从自然界分离出来的青年从自然界分离出来的青霉菌只能产生青霉素霉菌只能产生青霉素2020单位单位/ /mLmL。后来人们对青霉菌多次

8、进后来人们对青霉菌多次进行行X X射线、紫外线照射以及综合处理，培育成了青霉素高产射线、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菌株，目前青霉素的产量已达到50000500006000060000单位单位/ /mLmL。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100多种水稻、小多种水稻、

9、小麦、玉米、大豆等优良品种。麦、玉米、大豆等优良品种。诱变育种除了采用常规的诱变育种方法外，还采用太空育种。太空育种主要是利用返回太空育种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，通过强辐射、的高空环境，通过强辐射、微重力和高真空等条件使微重力和高真空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：经过太空育种得到的水稻品种出现了大穗、大粒、优质、高产的效果。航育1号水稻新品种株高降低14厘米，生长期缩短13天，增产5%-10，累计已推广30万亩。华航一号水稻新品

10、种穗大，粒多、结实率高，可增产10，亩产达500公斤以上，已推广100万亩以上。白莲白莲:1994年江西广昌白莲研究所搭载白莲年江西广昌白莲研究所搭载白莲 种子种子442粒，粒，培育出太空莲培育出太空莲3号等新品号等新品 种，亩产达种，亩产达120千克，比原品千克，比原品种提高种提高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

11、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？、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、变化磁场和高真空。微重力、宇宙射线、重粒子、变化磁场和高真空。 可以提高突变率，或大幅度地改良某些品种。可以提高突变率，或大幅度地改良某些品种。 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。 我国神州6号上太空时，重庆的一位村民花了1.5万元，把自己精心培育的50粒荷花种子送上天，希望遨游太空回来，能培育出冬天开的荷花。1 他的愿望一定能够实现吗？为什么？ 2 突变的冬天开的荷花在其它方面的性状一定 都如先前一样理想吗？3

12、 要使其保持先前的理想性状，可采取什么措施？4 综合上述请你总结诱变育种的优点和局限性。能产生新的基因，提高突变率。优点优点： 突变方向难以掌握，突变体难以集中多个理想性状缺点缺点：扩大诱变后代群体，增加选择机会措施：措施： 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依据依据原理原理常用常用方法方法优点优点缺点缺点应用应用实例实例通过基因重组，把两个亲本通过基因重组，把两个亲本的优良性状组合在同一个后的优良性状组合在同一个后代中，从而产生符合要求的代中，从而产生符合要求的新类型新类型用人工方法诱发用人工方法诱发基因突变，产生基因突变，产生新性状，创造新新性状，创造

13、新品种或新类型品种或新类型抑制细胞分裂中纺抑制细胞分裂中纺锤体的形成，使染锤体的形成，使染色体的数目加倍后色体的数目加倍后不能形成两个细胞不能形成两个细胞诱导精子直接发育诱导精子直接发育成植株，再用秋水成植株，再用秋水仙素加倍成纯合子仙素加倍成纯合子杂交杂交辐射诱变，激光辐射诱变，激光诱变，空间技术诱变，空间技术育种育种用秋水仙素处理用秋水仙素处理萌发的种子或幼萌发的种子或幼苗苗花药离体培养花药离体培养提高育种频率，提高育种频率，加速育种过程，加速育种过程，或大幅度改良某或大幅度改良某些品种些品种将不同个体的优将不同个体的优良性状，集中于良性状，集中于一个个体上一个个体上抗病植株的育成自交后代

14、不发生自交后代不发生性状分离，可缩性状分离，可缩短育种年限（短育种年限（2 2年）年）器官较大，营养器官较大，营养物质含量高物质含量高发育延迟，结实发育延迟，结实率低率低有利变异少，需有利变异少，需大量处理实验材大量处理实验材料料时间长，需及时时间长，需及时发现优良品种发现优良品种三倍体无子西瓜、三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦八倍体小黑麦青霉素经射线、紫青霉素经射线、紫外线照射以及综合外线照射以及综合处理，培育出青霉处理，培育出青霉素产量很高的菌株素产量很高的菌株小麦高茎（易倒伏）抗小麦高茎（易倒伏）抗锈病的纯种与矮茎（抗锈病的纯种与矮茎（抗倒伏）易染锈病的纯种倒伏）易染锈病的纯种进行杂交，培育

15、出矮茎进行杂交，培育出矮茎抗锈病小麦品种抗锈病小麦品种高度不育，方法高度不育，方法复杂，成活率低复杂，成活率低练习练习 :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）用小麦和黑麦培育八倍体黑小麦的方法）用小麦和黑麦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，）

16、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质上属于 。（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）用秋水仙素或硫酸二乙酯处理蕃茄、水稻种子，获得成熟期）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，这种方法是早、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

17、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。如果水稻的某迟熟（AA)品种,那么我们有什么好办法快速的得到早熟（aa）品种？人工诱变人工诱变 + + 单倍体育种单倍体育种早熟品种(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！迟熟品种(AA)杂合子(Aa)人工人工诱变诱变 幼苗 （A） 幼苗（a）秋水仙秋水仙素处理素处理迟熟品种(AA)秋水仙秋水仙素处

18、理素处理 1、杂交育种所依据的原理是什么、杂交育种所依据的原理是什么 A.基因突变基因突变 B.基因自由组合基因自由组合 C.染色体交叉互换染色体交叉互换 D.染色体变异染色体变异 2、据你所知道杂交选育新品种之外，杂交的、据你所知道杂交选育新品种之外，杂交的另一个结果是获得另一个结果是获得 A.纯种纯种 B.杂种表现的优势杂种表现的优势 C.基因突变基因突变 D.染色体变异染色体变异 3、在下列几种育种方法中，可以改变原有基因、在下列几种育种方法中，可以改变原有基因分子结构的育种方法是分子结构的育种方法是 A.杂交育种杂交育种 B.诱变育种诱变育种 C.单倍体育种单倍体育种 D.多倍体育种多

19、倍体育种 4、现代农业育种专家采用诱变育种的方法改良、现代农业育种专家采用诱变育种的方法改良某些农作物的原有性状，其原因是：某些农作物的原有性状，其原因是： A.提高了后代的出苗率提高了后代的出苗率 B.产生的突变全部是有利的产生的突变全部是有利的 C.提高了后代的稳定性提高了后代的稳定性 D.能提高突变率以供育种选择能提高突变率以供育种选择 5、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 6、在一块马铃薯甲虫成灾的地里，喷了一种新、在一块马铃薯甲虫成灾的地里，喷了一种新的农药后，约的农药后，约98的甲虫死了，约的甲虫死了，约2的甲虫生的甲虫生存下来，生存下来的原因是存下来，生存下来的原因是 A.有基因突变产生的抗药性个体存在有基因突变产生的抗药性个体存在 B.以前曾喷过某种农药，对农药有抵抗力