第2节生物变异在生产上的应用

20世纪90年代后期，美国布朗抛出“中国威胁论”，撰文说到下世纪30年代，中国人口将达到16亿，到时，谁来养活中国，怎样来拯救由此引发的全球性粮食短缺？除了改变环境因素提高光合作用以外，更重要的是改变作物的品种来提高农作物的产量。提高光合速率的一些方法：

提高光照强度、温度和CO2浓度目前一页\总数四十九页\编于十二点有两个不同番茄品种，一个是抗病、黄果肉的品种（ssrr），另一个是易感病、红果肉的品种（SSRR）。如何才能培育出一个既抗病又是红果肉的新品种，并且新品种的性状能稳定遗传。方法：杂交自交(选优自交)若干次纯种讨论：目前二页\总数四十九页\编于十二点杂交育种1、概念利用基因重组的原理，有目的的将两个或多个品种的优良性状组合在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。2、方法：杂交自交(选优自交)若干次纯种3、原理基因重组目前三页\总数四十九页\编于十二点4、例子农作物：袁隆平杂交水稻目前四页\总数四十九页\编于十二点农作物：袁隆平杂交水稻

2003年10月9日，30多年前颠覆了国际经典水稻理论的袁隆平再次让世界注意到了他。湖南省湘潭县泉塘子乡的超级杂交稻百亩示范片平均亩产达到807．46公斤，这个数字接近现在全国水稻平均亩产量的两倍，比普通杂交水稻的亩产量高出200公斤。水稻亩产从600公斤提高到800公斤是一个世界性的难题，而袁隆平从1997年提出“超级杂交稻计划”后，几乎每三年就能让杂交稻单产潜力成功提高100公斤，他的研究似乎是一株最为优良的作物——多产、稳定。4、例子目前五页\总数四十九页\编于十二点中国黄牛ⅹ中国荷斯坦牛荷斯坦牛家畜、家禽：中国荷斯坦牛的育种过程：优点：泌乳期可达305天，年产乳量可达6300Kg以上目前六页\总数四十九页\编于十二点试一试：动物的杂交育种方法假设现有长毛立耳猫（BBEE）和短毛折耳猫（bbee），你能否培育出能稳定遗传的长毛折耳猫（BBee）？写出育种方案（图解）长毛折耳猫短毛折耳猫长毛立耳猫目前七页\总数四十九页\编于十二点长毛立耳短毛折耳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：要培育出一个能稳定遗传的动物品种至少要几年？目前八页\总数四十九页\编于十二点注意1、动物杂交育种中纯合子的获得不用通过逐代自交，可改为测交。2、比植物杂交育种所需年限短。目前九页\总数四十九页\编于十二点杂种优势基因型不同的两个亲本个体杂交产生的杂种第一代，在生长、繁殖、抗逆性、产量等性状上优于两个亲本的现象。如骡子目前十页\总数四十九页\编于十二点优点：缺点:杂交后代会出现性状分离，进行纯化时工作量大，过程复杂,所需时间长。育种的目的性强，使位于不同个体的优良性状集中于一个个体上。5、杂交育种的优缺点目前十一页\总数四十九页\编于十二点诱变育种1、概念利用物理、化学因素诱导生物发生变异，并从变异后代中选育新品种的过程。4、意义：创造动植物、微生物新品种2、方法：辐射诱变、化学诱变3、原理：基因突变和染色体变异目前十二页\总数四十九页\编于十二点5、例子农作物黑龙江省农科院用辐射方法处理大豆，培育成了“黑农五号”等大豆品种，产量提高了16％，含油量比原来提高2·5％。微生物

青霉菌最初从发霉的甜瓜上发现，这种野生的青霉菌分泌的青霉素很少，青霉素是抗菌素的一种，是第一种能够治疗肺炎、脑膜炎、脓肿等人类疾病的抗生素。但产量只有20单位/mL。后来，人们对青霉菌进行X射线、紫外线照射以及综合处理，培育成了青霉素产量很高的菌株，目前产量已经可以达到50000单位/mL～60000单位/mL。目前十三页\总数四十九页\编于十二点太空育种太空辣椒平均单个重达500克，果实中维生素C的含量提高了10%～25%；黄瓜1根达1米多长；“航天芝麻1号”不仅个大，而且单株蒴果达98粒以上；水稻蛋白质含量可提高8.7%～12%。目前十四页\总数四十九页\编于十二点目前十五页\总数四十九页\编于十二点目前十六页\总数四十九页\编于十二点6、诱变育种的优缺点讨论：与杂交育种相比，诱变育种有什么优点？联系基因突变的特点，谈谈该育种的局限性。要想克服这些局限性，可以采取什么办法？优点：可以提高突变频率，在短时间内获得更多的优良变异类型。缺点：有利变异少，需大量处理供试材料①提高变异频率，能产生多种多样对新类型，为育种创造出丰富对原材料。②能在较短的时间内有效对改良生物品种的某些性状。③改良作物品质，增强抗逆性。目前十七页\总数四十九页\编于十二点单倍体育种1、单倍体植株特点：弱小，且高度不育用单倍体做中间环节产生具有优良性状的可育纯合子的育种方法。3、过程：二倍体植株（杂合子）花药离体培养单倍体植株二倍体植株（纯合子）人工诱导染色体加倍2、概念：目前十八页\总数四十九页\编于十二点AAbb宽、不抗aaBB窄、抗AaBb宽、抗花药离体培养ABAbaBab人工诱导染色体加倍AABB宽、抗AAbbaaBBaabbF1单倍体目前十九页\总数四十九页\编于十二点缩短育种年限。能排除显隐性干扰，提高效率.染色体变异4、单倍体育种的特点：5、原理：目前二十页\总数四十九页\编于十二点1.多倍体的细胞通常比二倍体的细胞大，细胞内有机物对含量高、抗逆性强。2.但发育延迟，结实率低。多倍体植株的特点染色体加倍后的草莓（上）野生草莓（下）多倍体水稻目前二十一页\总数四十九页\编于十二点多倍体育种1.方法:用秋水仙素处理方法原理2.应用:目前二十二页\总数四十九页\编于十二点秋水仙素处理法的具体做法是什么？原理又是什么？方法：用秋水仙素处理____________或_______。原理：当秋水仙素作用于正在______的细胞时，能够抑制________的形成，导致_______不能_

______，从而引起细胞内染色体__________。染色体数目加倍的细胞继续进行_______分裂，将来就可能发育成________植株。萌发的种子幼苗分裂纺锤体染色体移向两极数目加倍有丝多倍体二倍体八倍体四倍体秋水仙素处理秋水仙素处理目前二十三页\总数四十九页\编于十二点人工诱导多倍体的产生目前二十四页\总数四十九页\编于十二点无籽西瓜的培育过程二倍体幼苗四倍体植株秋水仙素处理染色体加倍二倍体幼苗二倍体植株发育授粉二倍体幼苗二倍体植株发育花粉诱导三倍体种子三倍体无籽瓜三倍体植株发育目前二十五页\总数四十九页\编于十二点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变异（成倍减少）染色体变异（成倍增加）杂交用物理或化学方法处理生物花药离体培养→单倍体→秋水仙素处理→纯种秋水仙素处理使位于不同个体的优良性状集中于一个个体上提高变异频率，加速育种进程，有利变异少，需大量处理供试材料明显缩短育种年限，育种时间较短。技术复杂，需与杂交育种配合各种器官大、营养成分高、抗性强与杂交育种配合；获得的新品种发育延迟育种时间最长目前二十六页\总数四十九页\编于十二点转基因技术1、概念：2、例子：3、特点：4、转基因食品的安全性结果：定向改造生物的性状，获得人类所需要的品种。目前二十七页\总数四十九页\编于十二点生长快、肉质好的转基因鱼(中国)乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷)目前二十八页\总数四十九页\编于十二点转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转鱼抗寒基因的番茄目前二十九页\总数四十九页\编于十二点与药物研制我国生产的部分基因

工程疫苗和药物许多药品的生产是从生物组织中提取的。受材料来源限制产量有限，其价格往往十分昂贵。微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基因导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。目前三十页\总数四十九页\编于十二点胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L培养液就能产生100g胰岛素！使其价格降低了30%-50%!目前三十一页\总数四十九页\编于十二点环境保护

基因工程做成的“超级细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质。通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程培育成功的“超级细菌”却能分解石油中的多种烃类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害物质。目前三十二页\总数四十九页\编于十二点目前三十三页\总数四十九页\编于十二点目前三十四页\总数四十九页\编于十二点你知道什么是真正的硕果累累吗?目前三十五页\总数四十九页\编于十二点最新款的摩托车你想过吗?目前三十六页\总数四十九页\编于十二点你见过树会走路吗?目前三十七页\总数四十九页\编于十二点

这些题你会做吗？1、杂交育种所依据的主要遗传学原理是：A.基因突变；B.基因自由组合；C.染色体交叉互换：D.染色体变异。

答[]B目前三十八页\总数四十九页\编于十二点

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方法是：A、杂交育种B、诱变育种C、单倍体育种D、多倍体育种答案：[]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有性状，其原因是：A、提高了后代的出苗率B、产生的突变全部是有利的C、提高了后代的稳定性D、能提高突变率以供育种选择答案：[]BD目前三十九页\总数四十九页\编于十二点4.60Co是典型的γ放射源，可用于作物诱变育种。我国运用这种方法培育出了许多农作物新品种，如棉花高产品种“鲁棉1号”，在我国自己培养的棉花品种中栽培面积最大。γ射线处理后主要引起__________，从而产生可遗传的变异。除γ射线外，用于诱变育种的其他物理诱变因素还有_________、_________和_________。基因突变x射线紫外线激光目前四十页\总数四十九页\编于十二点5.请写出下面各项培育方法：（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是

。（2）用60Co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

。（3）用小麦和黑麦培育八倍体黑小麦的方法是

。（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，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

。（5）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

。（6）用秋水仙素或硫酸二乙酯处理蕃茄、水稻种子，获得成熟期早、蛋白质含量高的品系，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目前四十一页\总数四十九页\编于十二点3、（2003理综高考题）小麦品种是纯合体，生产上用种子繁殖，现要选育矮杆（aa)、抗病（BB）的小麦新品种；马铃薯品种是杂合体（有一对基因杂合即可称为杂合体），生产上通常用块茎繁殖，现要选育黄肉（Yy)、抗病(Rr)的马铃薯新品种。请分别设计小麦品种间杂交育种程序，以及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。（写出包括亲本在内的前三代即可）目前四十二页\总数四十九页\编于十二点

马铃薯第一代yyRrⅹYyrr亲本杂交第二代YyRr,yyRr,Yyrr,yyrr种植，选黄肉、抗病（YyRr）第三代YyRr用块茎繁殖

目前四十三页\总数四十九页\编于十二点第三代F2A_B_,A_bb,aaB_,aabb

种植F2代，选矮杆、抗病（aaB_），继续自交，期望下代获得纯合体

小麦第一代PAABBⅹaabb亲本杂交第二代F1