生物杂交育种和诱变育种

生物杂交育种和诱变育种第1页，共36页，2023年，2月20日，星期一袁隆平：一个属于中国也属于世界的名字袁隆平:农学家、杂交水稻育种专家。1995年当选为中国工程院院士。2009年被美国科学院接纳为外籍院士（目前在中国只有10位）。第2页，共36页，2023年，2月20日，星期一年份197820002010种类普通水稻普通水稻和杂交水稻杂交水稻产量(吨/公顷）3.5单产达到6.34

预计13.5

中国推广杂交水稻增产的稻谷每年可养活6000多万人。到2004年底止，杂交水稻在中国已累计推广约3亿公顷，增产稻谷约4.5亿吨，成为中国解决粮食问题的关键。中国于1998年提出超级杂交水稻（产量：800公斤以上/亩）培育，2005年已获成功。现正进行超级杂交水稻3期的进一步研究，预计成功后大面积播种亩产将达900公斤。第3页，共36页，2023年，2月20日，星期一一.

选择育种1.原理:

2.缺点:利用生物的变异，通过长期选择，汰劣留良，培育出优良品种。（1）育种周期长；（2）选择范围有限(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选育优良品种)第4页，共36页，2023年，2月20日，星期一具有蘑菇状肉瘤的金鱼3.应用:第5页，共36页，2023年，2月20日，星期一

小麦高秆（D）对矮秆（d）为显性，抗锈病（T）对不抗锈病（t）为显性，两对基因独立遗传，现有纯合的高秆抗锈病的小麦（DDTT）和矮秆不抗锈病的小麦（ddtt），怎样才能获得矮秆抗病的优良品种（ddTT）？思考与讨论锈病第6页，共36页，2023年，2月20日，星期一

Ｐ

高抗

矮不抗Ｆ１高抗Ｆ２DDTTddttDdTtddTt高抗高不抗矮抗矮不抗ddTT矮抗ddTTddTt矮抗ddTT矮抗矮抗矮不抗ddTtddTTＦ3杂交自交选优自交选优第7页，共36页，2023年，2月20日，星期一试一试假设现有长毛立耳猫（BBEE）和短毛折耳猫（bbee），两对基因独立遗传，你能否培育出能稳定遗传的长毛折耳猫（BBee）？写出育种方案（用遗传图解表示）.长毛折耳猫短毛折耳猫长毛立耳猫第8页，共36页，2023年，2月20日，星期一长毛立耳短毛折耳BBEEbbee长毛立耳BbEe长毛立耳BbEe长立长折短立短折BbeeBBeeBBeeBbeebbeebbee长折短折长折长折

短折杂交F1间交配选优测交ＰＦ１Ｆ２F3长折

短折♀♂思考：要获得能稳定遗传的长毛折耳猫应做怎样处理？第9页，共36页，2023年，2月20日，星期一二.杂交育种1.概念：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，获得新品种的方法。2.原理：基因重组3.过程：杂交→自交→选优→自交(或测交）→选优→……4.应用:(1)用于农作物品质的改良、产量的提高，培育新品种；(2)用于家禽、家畜的育种。第10页，共36页，2023年，2月20日，星期一×荷斯坦-弗里生牛中国黄牛

中国荷斯坦牛是荷斯坦-弗里生牛与我国黄牛杂交选育后逐渐形成的优良种。泌乳期可达305天，年产乳量可达6300kg以上。杂交白萝卜杂交芹菜第11页，共36页，2023年，2月20日，星期一5.优点:①使位于不同个体的优良性状集中于一个个体上；杂合体在一种或多种性状上优于两个亲本的现象,如生长势，生活力，繁殖力，抗逆性，产量和品质等方面4.在F1表现最为明显，F2代以后逐渐减弱特点：1.许多性状综合表现突出。2.优势大小取决于双亲的遗传差异和互补程度②获得杂种优势3.亲本基因型的纯合程度不同，杂种优势的强弱也不同第12页，共36页，2023年，2月20日，星期一6.缺点：(1)只能利用已有基因的重组，按需选择，不能产生新的基因。(2)杂交后代会出现性状分离，育种进程缓慢，过程复杂。第13页，共36页，2023年，2月20日，星期一三.诱变育种利用物理因素（如X射线、r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。2.主要处理方法:3.原理:基因突变物理方法、化学方法4.优点:提高突变率，在较短的时间内获得更多的优良变异类型。5.缺点:诱发突变的方向难以掌握，突变体难以集中多个理想性状；有利变异少，必须处理大量实验材料。1.概念:第14页，共36页，2023年，2月20日，星期一6.应用(1)培育农作物新品种：新品种具有抗病力强、产量高、品质好等优点。如“黑农五号”大豆，产量提高了16%，含油量比原来提高了2.5%。(2)太空育种：如太空辣椒、太空棉花。第15页，共36页，2023年，2月20日，星期一

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1987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11次航天育种搭载试验，试验品种达1200多种。

太空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（10－3克～10－6克）、宇宙射线、重粒子、变化磁场和高真空等，这些物理条件的综合作用使生物产生基因突变。

据统计，航天育种变异率达4％以上，株高变异为＋40cm～－30cm，果重变异达＋70％～＋100％（蔬菜），生育期变异为＋3天～－10天。第16页，共36页，2023年，2月20日，星期一白莲:1994年7月3日江西广昌白莲研究所将白莲种子442粒搭载940703号返回式卫星，在太空遨游15天，培育出太空莲3号等新品种(利用太空中微重力、宇宙射线、变化磁场和高真空等物理条件的综合作用使生物产生基因突变）。亩产达120千克，比原品种提高88％，平均粒重2.2克，最大为3.3克（原品种平均粒重为1.1克）。太空莲3号第17页，共36页，2023年，2月20日，星期一太空南瓜第18页，共36页，2023年，2月20日，星期一太空黄瓜第19页，共36页，2023年，2月20日，星期一第20页，共36页，2023年，2月20日，星期一四.四种育种方法的比较类别杂交育种诱变育种单倍体育种多倍体育种原理常用方法优点缺点基因重组基因突变染色体(数目）变异杂交→自交→选优(多次）物理或化学因素处理将不同个体的优良性状集中提高突变率，短期内获得更多优良变异类型明显缩短育种年限器官大、产量高、营养物质丰富技术要求高，需与杂交育种配合，多限于植物发育延迟，结实率降低,在动物中难开展不能产生新基因，进程缓慢，过程复杂有利变异少，需处理大量供试材料用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗花药离体培养→单倍体→秋水仙素处理→纯种第21页，共36页，2023年，2月20日，星期一1.可获无子西瓜、青霉素高产菌株、矮杆抗病小麦、无子番茄的方法是：总结多倍体育种、诱变育种、杂交育种、生长素处理第22页，共36页，2023年，2月20日，星期一杂交育种和植物体细胞杂交比较1．两者的原理不同：2．杂交性质不同：杂交育种结合的是精子和卵细胞，即有性生殖细胞，为有性杂交；植物体细胞杂交结合的是体细胞，为无性杂交。 3．杂交亲本的不同：杂交育种所用的亲本一般属于同一个物种，而植物体细胞杂交所用的亲本可以是种内的，也可以是种间的。4．杂交后代染色体数目的变化：杂交育种后代染色体数与亲代相同，而植物体细胞杂交后代的染色体数与亲代不同，可能会出现异源多倍体。第23页，共36页，2023年，2月20日，星期一育种目标育种方案集中双亲优良性状单倍体育种(明显缩短育种年限)杂交育种(耗时较长，但简便易行)对原品系实施“定向”改造基因工程及细胞工程(植物体细胞杂交)让原品系产生新性状(无中生有)诱变育种(可提高变异频率，期望获得理想性状)对原品种性状进行“增大”或“加强”多倍体育种保持原品种的“优良”特性，且快速繁殖植物组织培养、动物体细胞克隆(或胚胎移植)在所有育种方法中，最简捷、最常规的育种方法——杂交育种。

第24页，共36页，2023年，2月20日，星期一

为提高农作物的单产量，获得早熟、抗倒伏、抗病等性状，科学工作者往往要采取多种育种方法来培育符合农民要求的新品种，请根据下面提供的材料，每小组设计一套育种方案：已有的材料：A小麦的高秆（显性）抗锈病（显性）纯种，B小麦的矮秆不抗锈病纯种，C水稻的迟熟种子非生物材料：根据需要自选（1）育种名称：（2）所选择的生物材料：（3）希望得到的结果：（4）预计产生这种结果的（所需类型）的几率（5）写出育种的简要过程（可用图解）（6）简答选择能稳定遗传的新品种的方法。第25页，共36页，2023年，2月20日，星期一方案1：（1）育种名称：杂交育种（2）所选择的生物材料：A、B。（3）希望得到的结果：矮秆抗锈病。（4）预计F2产生这种结果的（所需类型）的几率：3/16。（5）写出育种的简要过程（可用图解）高抗ⅹ矮病F1高抗自交

F2（高抗、矮抗、高病、矮病）。（6）简答选择能稳定遗传的新品种的方法。将F2矮秆抗锈病品种连续自交，分离淘汰提纯到基本不分离为止。第26页，共36页，2023年，2月20日，星期一方案2：（1）育种名称：单倍体育种（2）所选择的生物材料：A、B。（3）希望得到的结果：矮秆抗锈病。（4）预计产生这种结果的（所需类型）的几率：1/4。（5）写出育种的简要过程（可用图解）高抗ⅹ矮病F1高抗F1花药离体培养单倍体植株，再经秋水仙素处理，染色体加倍成为纯合的高抗、矮抗、高病、矮病植株。（6）简答选择能稳定遗传的新品种的方法。挑选矮秆抗锈病的植株即可。第27页，共36页，2023年，2月20日，星期一方案3：（1）育种名称：诱变育种（2）所选择的生物材料：C。（3）希望得到的结果：早熟水稻。（4）预计产生这种结果的（所需类型）的几率：极低或不出现。（5）写出育种的简要过程（可用图解）用射线、激光照射或秋水仙素等化学试剂处理（或用太空飞船搭载）水稻，使之产生基因突变。（6）简答选择能稳定遗传的新品种的方法。将处理的水稻种植下去，进行观察，选择矮秆抗倒伏的水稻，并纯化。第28页，共36页，2023年，2月20日，星期一1.下图表示某种农作物品种：①和②两个品系培育出品种⑥的可能方法，请据图回答：①AABBaabb②⑤AABbAaBb③Ab④AAbb⑥VIIIIIIIVVI

(1)指出下列各种交配方式：由品种①和②培育出③的过程I是——————，由品系③培育出品种⑥经过的过程V是——————。（2）品系④是一种————植株，由品系③经过过程III培养品种④常用的方法是————。（3）品种④形成品种⑥经过的过程VI中常用—————处理。（4）品种①直接形成品种⑤的过程需经——————，由品种⑤产生品种⑥的最简便方法是———————。（5）你认为成功率最高且工作量最小的培育品种⑥的途径是————————。（用过程I、II等以及表示）第29页，共36页，2023年，2月20日，星期一【例1】

(2011·湖南师大附中理综测试)某农业研究所将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因(Bt基因)导入棉花，筛选出Bt基因成功整合到染色体上的抗虫植株(假定Bt基因都能正常表达)。某些抗虫植株体细胞含两个Bt基因，这两个基因在染色体上的整合情况有下图所示的三种类型(黑点表示Bt基因的整合位点)；让这些含两个Bt基因抗虫植株自交，后代含抗虫基因的个体的比例大小顺序是(

)A．甲、乙、丙B．甲、丙、乙C．丙、乙、甲D．乙、甲、丙【答案】B第30页，共36页，2023年，2月20日，星期一【变式1】(2010·江苏南京高三调研)在某作物育种时，将①、②两个植株杂交，得到③，将③再作如图所示处理。下列分析错误的是()第31页，共36页，2023年，2月20日，星期一A．由③到④过程一定发生了非同源染色体上非等位基因的自由组合B．在⑤×⑥的育种过程中，依据的主要原理是染色体变异C．若③的基因型为AaBbdd，则⑩植株中能稳定遗传的个体占总数的1/4D．由③到⑦过程可能发生突变和基因重组【答案】A第32页，共36页，2023年，2月20日，星期一2．(2011·徐州阶段测试)下图中，甲、乙表示水稻的两个品种，A、a和B、b表示分别位于两对同源染色体上的两对等位基