杂交育种与诱变育种

第1节杂交育种与诱变育种第六章从杂交育种到基因工程古代人类的育种方式－－选择育种原理：

利用生物的变异，通过长期选择，汰劣留良，培养出优良品种。缺点：1·周期长2·可以选择的范围有限例如：如何利用纯种的高秆抗锈病(DDRR)和矮秆不抗锈病(ddrr)的水稻植株获得优良性状且能稳定遗传的品种。第一步：先杂交得到高抗植株；第二步：将矮抗植株连续自交直至不再发生性状分离为止。PDDRR×ddrr

F1DdRrF1:DdRrD_R_,D_rr,ddR_,ddrrF2×连续自交直至到再发生性状分离为止ddRR(矮抗)

像这样显性性状是优良性状，采用杂交育种必须连续自交4～5代后种子才相对较纯，育种年限至少5年。一、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。二、依据原理：基因重组三、常用方法：杂交自交选种自交

四、优点：将不同个体的优良性状集中到一个个体上五、缺点：育种时间长杂交育种袁隆平（杂交水稻专家）

2000年国家最高科学技术奖；2004年十大感动中国人物之一。

颁奖辞：他是一位真正的耕耘者。当他还是一个乡村教师时，已具有颠覆世界权威的胆识；当他名满天下时，却仍专注于田畴。淡薄名利，一介农夫，播撒智慧，收获富足。他毕生的梦想，就是让所有的人远离饥饿。喜看稻菽千重浪，最是风流袁隆平。杂交育种的实例

我国科学家袁隆平多年来一直致力于杂交水稻的研究，取得了骄人的成绩。据统计，我国有一半以上的稻田种植杂交水稻。通过推广杂交水稻，我国的水稻产量从原来的4500kg/hm2

增加到7500kg/hm2。从1976年到1998年，累计增产粮食3.5×108T，平均每年多解决约6000万人的粮食问题

杂交育种的方法也用于家畜、家禽的育种。我国奶牛的主要品种中国荷斯坦牛(原称中国黑白花牛），是将国外的荷斯坦--弗里生牛引进后，在我国经过长期驯化，与当地黄牛进行杂交和选育，逐渐形成的优良种。这种牛的泌乳期可达305d，年产乳里让可达6300kg以上。实例：中国黄牛ⅹ中国荷斯坦牛荷斯坦牛引进各纯种牛驯化↓各纯种牛与当地黄牛杂交↓各杂交种互交↓……↓中国荷斯坦牛

优点：泌乳期可达305天，年产乳量可达6300Kg以上家畜、家禽：中国荷斯坦牛的育种过程：杂种优势：是指基因型不同的亲本相互杂交产生的杂种一代，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。杂种优势在F1代表现最明显。例如：我国劳动人民用马和驴杂交获得体力强大，耐力好的杂种——骡。

杂种优势主要利用杂种F1代的优良性状，并不要求遗传上的稳定。需年年制种。如水稻的杂优种，每年农科站都有供应。诱变育种1）概念：人工利用物理因素（如X射线、γ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）优点：能提高突变率，产生新基因；在较短时间内获得更多的优良变异类型。3）应用：

①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“黑农五号”大豆，产量提高了16%，含油量比原来提高了2.5%。

资料：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。航天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。太空椒普通椒“神舟”五号搭载育成的巨人南瓜甘肃种植的太空育种的蔬菜太空水稻搭载前后株系对比太空育种辣椒太空黄瓜

当神舟六号航天飞船搭载着两位英雄宇航员成功返航时，一些特殊的乘客也回到了地球。他们是一些：生物菌种、植物组培苗和作物、植物、花卉种子等。在太空周游了115小时32分钟，返回地球后，搭载单位的科研人员将继续对它们进行有关试验。回答：（1）作物种子从太空返回地面后种植，往往能出现新的变异特征。这种变异的来源主要是植物种子经太空中的

辐射后，其

发生变异。请预测可能产生的新的变异对人类是否有益?

，你判断的理由是

。（2）试举出这种育种方法的优点宇宙射线等

基因

不一定

基因突变是不定向的

变异频率高，大幅度改良某些性状

②微生物新品种的培育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。4）局限性：诱变育种的方向难以掌握，诱变体难以集中多个理想性状。5）克服方法：要想克服这些局限性，可以扩大诱变后代的群体，增加选择的机会。原因：基因突变是随机不定向的。讨论：怎样克服？杂交育种诱变育种原理常用方法特点优点缺点应用实例基因重组杂交→自交→选种→自交育种周期长，可选择的范围有限基因突变辐射诱变，激光诱变，空间技术育种提高突变频率，加速育种过程，或大幅度改良某些品种有利变异少，需大量处理实验材料课堂小结将不同个体的优良性状，集于一个个体上太空椒、“黑农五号”大豆、高产青霉素菌株袁隆平--杂交水稻的研究杂交→杂种物理方法化学方法改良作物品质，提高农作物单位面积产量的常规方法。可以提高突变率，在较短时间内获得更多的优良变异类型。单倍体育种（1）原理：染色体变异（2）方法：花药离体培养获得单倍体植株，再人工诱导染色体数目加倍。（3）举例：已知小麦的高秆（D）对矮秆（d）为显性，抗锈病（R）对易染锈病（r）为显性，两对性状独立遗传。现有高秆抗锈病、矮秆易染病两纯系品种。要求用单倍体育种的方法培育出具有优良性状的新品种。①让纯种的高秆抗锈病和矮秆易染锈病小麦杂交得F1；②取F1的花药离体培养得到单倍体；③用秋水仙素处理单倍体幼苗，使染色体加倍，选取具有矮秆抗病性状的个体即为所需类型。（4）特点：由于得到的个体基因都是纯合的，自交后代不发生性状分离，所以相对于杂交育种来说，明显缩短了育种的年限。P

DDRR

×

ddrr

↓F1

DdRr花药（配子）DRDrdRdr单倍体DRDrdRdr

纯合子DDRR

DDrr

ddRR

ddrr秋水仙素诱导染色体加倍离体培养（组织培养技术）减数分裂选取ddRR（矮抗）即为所需类型杂交多倍体育种：（1）原理：染色体变异（2）方法：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，从而使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裂，即可发育成多倍体植株。（3）举例：三倍体无子西瓜的培育杂交育种诱变育种多倍体育种单倍体育种处理杂交用射线、激光、化学药品等处理生物用秋水仙素处理种子或幼苗花药离体培养原理通过基因重组把两亲本的优良性状组合在同一后代中用人工方法诱发基因突变，产生新性状，创造新品种或新类型抑制细胞分裂中纺锤体的形成，使染色体数目加倍后不能形成两个细胞(染色体变异)诱导精子直接发育成植株，再用秋水仙素加倍成纯合体(染色体变异)特点方法简便，但需较长年限方可获得纯合体加速育种的进程，大幅改良某些性状，但突变后有利个体往往不多器官大，营养物质含量高，但发育延迟，结实率低缩短育种年限，但方法复杂，成活率较低举例高杆抗病与矮杆不抗病小麦杂交产生矮杆抗病品种高产量青霉素菌株的育成三倍体西瓜、八倍体小黑麦抗病植株的育成！注意1.动物育种一般采用杂交育种和诱变育种。2.动物杂交育种中不能自交，所以F1不能自交，但可以利用F1的雌雄个体进行杂交繁殖；3.在F2中可以用测交的方法判断杂合子和纯合子；4.动物杂交育种，不能用单倍体育种的方法。5.比植物杂交育种所需年限短。

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。B2.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BD3.4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。4倍体草莓的培育成功属于（）A.单倍体育种B.多倍体育种C.诱变育种D.杂交育种4.在一块马铃薯甲虫成灾的地里，喷了一种新的农药后，约98％的甲虫死了，约2％的甲虫生存下来，生存下来的原因是（）A.有基因突变产生的抗药性个体存在B.以前曾喷过某种农药，对农药有抵抗力C.约有2％的甲虫未吃到沾有农药的叶子D.生存下来的甲虫是身强体壮的年轻个体BA5．通过诱变育种培育的是（）A.三倍体无子西瓜B.青霉素高产菌株C.二倍体无子番茄D.八倍体小黑麦6．大麻是雌雄异株植物，体细胞中有20条染色体。若将其花药离体培养，将获得的幼苗再用秋水仙素处理，所得植株的染色体组成状况应是（）18＋XX

B.18＋XY

C.20＋XX

D.18＋XX或XY7．根据遗传学原理，能迅速获得新品种的育种方法是（）

A.杂交育种

B.多倍体育种

C.单倍体育种

D.诱变育种BAC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：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________________。杂交育种自交单倍体花药离体培养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：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)秋水仙素人工诱变自交Ⅰ→Ⅲ→Ⅵ

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，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。

试试看，你行吗？生物材料：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