杂交育种和诱变育种

1、 传统的人类育种方式传统的人类育种方式 选择育种选择育种:在自然界产生的变异中选择在自然界产生的变异中选择缺点：缺点：1周期长周期长2可以选择的范围有限可以选择的范围有限第第6章章从杂交育种到基因从杂交育种到基因工程工程( (一）一）一、基础回扣一、基础回扣染色体变异染色体变异明显缩短育种年限明显缩短育种年限技术复杂且须与杂交育种配技术复杂且须与杂交育种配合合染色体变异染色体变异秋水仙素处理萌发的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗种子或幼苗器官较大，产量和营养成器官较大，产量和营养成分高，抗逆性强，抗病性分高，抗逆性强，抗病性强强技术复杂且须与杂交育技术复杂且须与杂交育种配合，发育延迟种配合，发育延

2、迟,结结实率低实率低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单倍体育种单倍体育种多倍体育种多倍体育种花药（花粉）离体培养花药（花粉）离体培养1、单倍体和多倍体育种单倍体和多倍体育种2、杂交育种与诱变育种杂交育种杂交育种诱变育种诱变育种概念概念将将 集中在一起，再经过选集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种择和培育，获得新品种的方法的方法利用利用 处理生物，使生物处理生物，使生物发生发生 ，从而，从而获得优良变异类型的育获得优良变异类型的育种方法种方法两个或多个品种两个或多个品种的优良性状通过交配的优良性状通过交配物理因素或化学因物理因素或化学因素素基因突变基因突变原原

3、理理范范围围 的生物的生物所有生物所有生物方方法法杂交杂交自交自交选优选优自交自交物理物理 处理、化处理、化学学 处理处理特特点点不能产生不能产生 ，原有基因性状的重新原有基因性状的重新组组育种时间长育种时间长提高提高 ，加，加快育种进程快育种进程产生产生 ，新，新性状，大幅改良性状性状，大幅改良性状盲目性大，有利盲目性大，有利变异变异基因重组基因重组基因突变基因突变有性生殖有性生殖射线射线诱变剂诱变剂新基因新基因突变率突变率新基因新基因少少二、典例剖析二、典例剖析（2 2）所选择的生物材料：）所选择的生物材料：A A、B B。（3 3）希望得到的结果：）希望得到的结果：矮秆抗锈病矮秆抗锈病。

4、（4 4）预计）预计F F2 2产生这种结果的（所需类型）的产生这种结果的（所需类型）的 几率：几率：3/163/16。（5 5）写出育种的简要过程（图解）写出育种的简要过程（图解）例例1 1，现有生物材料：，现有生物材料：A A小麦的高秆（显性小麦的高秆（显性DDDD）抗锈病（显性抗锈病（显性TTTT）纯种，）纯种，B B小麦的矮秆小麦的矮秆(dd)(dd)不不抗锈抗锈(tt)(tt)病纯种，病纯种，C C水稻的迟熟种子水稻的迟熟种子（aa).aa). 非生物材料：根据需要自选非生物材料：根据需要自选方案方案1 1：（1 1）育种名称：）育种名称：杂交杂交育育种种DDTTddttDdTtdd

5、Tt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ddTtddTt矮抗矮抗矮抗矮抗 矮不抗矮不抗ddTT杂交杂交自交自交选优选优自交自交F3选优选优改良作物品质，提高农作物单位面改良作物品质，提高农作物单位面积产量的常规方法积产量的常规方法例例1 1，现有生物材料：，现有生物材料：A A小麦的高秆（显性小麦的高秆（显性DDDD）抗锈病（显性抗锈病（显性TTTT）纯种，）纯种，B B小麦的矮秆小麦的矮秆(dd)(dd)不不抗锈抗锈(tt)(tt)病纯种，病纯种，C C水稻的迟熟种子水稻的迟熟种子（aa).aa). 非生物材料：根据需要自选非生物材料：根据需

6、要自选方案方案2 2：（1 1）育种名称：）育种名称：单倍体单倍体育种育种（2 2）所选择的生物材料：）所选择的生物材料：A A、B B。（3 3）希望得到的结果：）希望得到的结果：矮秆抗锈病矮秆抗锈病。（4 4）预计产生这种结果的（所需类型）的几）预计产生这种结果的（所需类型）的几率：率：1/41/4。（5 5）写出育种的简要过程（可用图解）写出育种的简要过程（可用图解）若从播种到收获种子需要一年若从播种到收获种子需要一年,则培育出能稳定则培育出能稳定遗传的矮杆抗病的品种至少需要几年遗传的矮杆抗病的品种至少需要几年?P高杆抗病高杆抗病 DDTT矮杆感病矮杆感病 ddttF1高杆抗病高杆抗病

7、DdTt第第1年年选育出需要的矮抗品种选育出需要的矮抗品种F2D_T_ D_tt ddT_ ddtt矮抗矮抗杂交育种杂交育种第第2年年第第3年年生长生长ddTTF3减数分裂减数分裂配子配子DTDtdTdt单倍体单倍体 DTDtdTdt花药离体培养花药离体培养秋水仙素秋水仙素第第1年年第第2年年第第4年年单倍体育种单倍体育种DDttddTT ddtt纯合体纯合体DDTT矮抗矮抗单倍体育种可以显著缩短育种单倍体育种可以显著缩短育种 杂交育种和单倍体育种都杂交育种和单倍体育种都不能创造新的基因，杂交育种不能创造新的基因，杂交育种所需时间还长，能出现意想不所需时间还长，能出现意想不到的结果，并且需要时

8、间相对到的结果，并且需要时间相对要短的育种方法是要短的育种方法是-诱诱变育种变育种方案方案3 3：（1 1）育种名称：）育种名称：诱变诱变育种育种（2 2）所选择的生物材料：）所选择的生物材料：C C。（3 3）希望得到的结果：）希望得到的结果：早熟水稻早熟水稻。（4 4）预计产生这种结果的（所需类型）的几率：）预计产生这种结果的（所需类型）的几率： 极低或不出现极低或不出现。（5 5）写出育种的简要过程（用图解）写出育种的简要过程（用图解）例例1 1，现有生物材料：，现有生物材料：A A小麦的高秆（显性小麦的高秆（显性DDDD）抗锈病（显性抗锈病（显性TTTT）纯种，）纯种，B B小麦的矮秆

9、小麦的矮秆(dd)(dd)不不抗锈抗锈(tt)(tt)病纯种，病纯种，C C水稻的迟熟种子水稻的迟熟种子（aa).aa). 非生物材料：根据需要自选非生物材料：根据需要自选人工诱变人工诱变 + + 单倍体育种单倍体育种迟迟熟熟品种品种(aa)(aa)花药离花药离体培养体培养迟熟迟熟品种品种( (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早早熟熟品种品种(AA)(AA)秋水仙秋水仙素处理素处理例例2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BBEEbbee长毛立耳长毛立耳 B

10、bEe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1 1、动物杂交育种中纯合子的获得不能通过、动物杂交育种中纯合子的获得不能通过逐代自交，而应改为逐代自交，而应改为测交测交。2 2、动物杂交育种的过程中、动物杂交育种的过程中不能运用单倍体不能运用单倍体育种的方法。育种的方法。 不是，还可以培育杂合子品种，有些品种不是，还可以培育杂合子品种，有些品种中杂交子一代还往往表现出优良的性状中杂交子一代还往往表现出优良的性状( (高

11、高产、优质、抗性）产、优质、抗性）-杂种优势杂种优势思考：思考： 杂交育种的目的都是为了培育纯杂交育种的目的都是为了培育纯合子品种吗？合子品种吗？如何才能得到培育得到杂种优势品种呢？例例3 3、（、（20032003理综高考题）马铃薯品种是理综高考题）马铃薯品种是杂合体（有一对基因杂合即可称为杂合杂合体（有一对基因杂合即可称为杂合体），生产上通常用块茎繁殖，现要选育体），生产上通常用块茎繁殖，现要选育黄肉（黄肉（Yy)Yy)、抗病、抗病(Rr)(Rr)的马铃薯新品种。的马铃薯新品种。请设计马铃薯品种间杂交育种程序。要求请设计马铃薯品种间杂交育种程序。要求用遗传图解表示并加以简要说明。（写出用遗

12、传图解表示并加以简要说明。（写出包括亲本在内的前三代即可）包括亲本在内的前三代即可） 马铃薯马铃薯第一代第一代 yyRr Yyrr 亲本杂交亲本杂交第二代第二代 YyRr,yyRr,Yyrr,yyrr 种植，选黄肉、种植，选黄肉、 抗抗 病（病（ YyRr ）第三代第三代 YyRr 用块茎繁殖用块茎繁殖 培育杂合子品种：培育杂合子品种： 一般是选取纯合双亲杂交，一般是选取纯合双亲杂交，得到子一代，需年年制种。如得到子一代，需年年制种。如杂交水稻、杂交玉米等杂交水稻、杂交玉米等例例4，优化，优化P1384，（，（2）例题：下图是用某种作物的两个品种例题：下图是用某种作物的两个品种和和分别培育出分

13、别培育出、品种的示意图，试分析回答：品种的示意图，试分析回答： AABB E Ab - D AaBb F AAbb-aabb G AAaaBBbb-（1）用）用和和培育培育所采用的所采用的D和和F步骤分别是步骤分别是 和和 。其。其应用的遗传学原理是应用的遗传学原理是 。（2）用）用培育培育所采用的所采用的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）用培育培育所采用的所采用的G步骤是步骤是_ 。其遗传学原理是其遗传学原理是_。杂交杂交自交自交基因重组基因重组花药离花药离体培养体培养秋水仙素秋水仙素处理幼苗处理幼苗染色体变异（单倍体育种）染色体变异

14、（单倍体育种）秋水仙素处理幼苗秋水仙素处理幼苗染色体变异（多倍体育种）染色体变异（多倍体育种）H 这些题你会做吗？这些题你会做吗？1 1、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。 答答 B 2. .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：方法是： A A、杂交育种、杂交育种 B B、诱变育种、诱变育种 C C、单倍体育种、单倍体育种 D D、多倍体育种

15、、多倍体育种 答案：答案： 3. 3.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：有性状，其原因是： A A、提高了后代的出苗率、提高了后代的出苗率 B B、产生的突变全部是有利的、产生的突变全部是有利的 C C、提高了后代的稳定性、提高了后代的稳定性 D 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 答案：答案： B BD D 练一练：练一练：花生是自花传粉植物。种子粒大花生是自花传粉植物。种子粒大(A)对粒小对粒小(a)为显性，含油少为显性，含油少(B)对含油多对含油多(b)为显性，以上两对基因分别位为

16、显性，以上两对基因分别位于非同源染色体上。现有粒大含油少品种、粒小含油少品种和于非同源染色体上。现有粒大含油少品种、粒小含油少品种和粒小含油多品种粒小含油多品种(三个品种均为纯合体三个品种均为纯合体)，育种家期望获得粒大，育种家期望获得粒大含油多的新品种，为此进行杂交。含油多的新品种，为此进行杂交。试回答下列问题：试回答下列问题：(1)应选用以上哪两个品种作为杂交亲本应选用以上哪两个品种作为杂交亲本?(2)上述两亲本杂交产生的上述两亲本杂交产生的F1代基因型和表现型是什么代基因型和表现型是什么?(3)在在F2代中表现粒大含油多的植株出现的比例是多少代中表现粒大含油多的植株出现的比例是多少? F

17、2代中能稳定遗传的粒大含油多的植株出现的比例是多少代中能稳定遗传的粒大含油多的植株出现的比例是多少?粒大含油少品种和粒小含油多品种粒大含油少品种和粒小含油多品种AaBb 粒大含油少品种粒大含油少品种3/16 1/16异源多倍体 定义定义 异源多倍体（allopolyploid）是指不同的种杂交产生的杂种后代,经过染色体加倍形成的多倍体。 举例 多倍体植物中大多数是异源多倍体。常见的异源多倍体有小麦、燕麦、棉、烟草、苹果、梨、樱桃、菊、水仙、郁金香等。 我国研究成果 我国已故遗传育种学家鲍文奎经过30多年的研究,在20世纪六七十年代用普通小麦(六倍体)与黑麦(二倍体)杂交,成功地培育出异源八倍体

18、小黑麦新物种。普通小麦和黑麦分别属于不同的属,两个属的物种一般是难以杂交的。但是也有少数的普通小麦品种含有可杂交基因,称为“桥梁品种。桥梁品种之间的杂交一代及其后代都很容易与黑麦杂交。非桥梁品种也可以先与桥梁品种杂交,将可杂交基因传给后代,这样就可以广泛利用小麦资源与黑麦杂交了。用普通小麦作母本,雌配子中有3个染色体组(ABD),共21条染色体,用黑麦作父本,雄配子中有1个染色体组(R),7条染色体,杂交后的子一代包括4个染色体组(ABDR)。这4个染色体组来自不同属的种,因此,子一代不能进行正常的减数分裂,需要用人工的方法将子一代的染色体加倍,形成正常的雌、雄配子,才能受精、结实,繁殖后代。由普通小麦和黑麦杂交,杂种子一代染色体加倍产生的小黑麦具有56(42+14)条染色体,是7的八倍,这些染色体组又来自不同属的物种,因此,把这种小黑麦称为异源八倍体小黑麦。小黑麦具有穗大、粒重、抗病性强、耐瘠性强、抗逆性强和营养品质好等优点,已经在我国西北、西南高寒地区试种成功,并且正在进一步推广。 人工培育 异源多倍体可以通过人工的方法进行培育。例如,萝卜和甘蓝是十字花科中不同属的植物,它们的染色体都是18