杂交育种和诱变育种2

第1节杂交育种与诱变育种第6章从杂交育种到基因工程小资料近几年，糯玉米、甜玉米、超甜玉米等特种玉米的出现，让人们有了更多的选择。研究证实，特种玉米的营养价值高于普通玉米。中国农科院检测发现，甜玉米、糯玉米的蛋白质含量是普通玉米的2.23倍，植物油含量是普通玉米的2.3倍，“生命元素”硒的含量是9.5倍，维生素是普通玉米的3倍。玉米起源于美洲大陆，15世纪传入欧洲，16世纪经葡萄牙传入中国，现在遍布全世界。远在古代，美洲的印第安人就选择和培育了许多穗大粒饱的玉米。原来他们把玉米奉为神灵，用作祭祀的玉米是在隔离条件下种植的，经过精心管理和认真选育，不仅果穗硕大、颗粒饱满，而且品质优良，无任何杂粒，这样就选育出了具有优良性状的玉米品种。（1）古印第安人培育玉米的方法称为选择育种。（2）选择育种的优缺点是

。

优点：技术简单、容易操作

缺点：选择范围有限，育种周期长温故知新

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）。如果你是育种工作者，你应该怎样操作才能得到矮秆抗病的优良品种（ddTT）？

小麦锈病情景假设设想你是一位小麦育种专家，遇到这样的情况：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），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，你用什么方法能把两个品种的优良性状结合在一起，又能把双方的缺点都去掉，得到矮秆抗病的优良品种（ddTT）？将你的设想用遗传图解表示出来。第一步：先杂交得到高抗植株；第二步：将该植株自交得到矮抗植株；第三步：将矮抗植株再连续自交直至不再发生性状分离为止，选出优良品种。参考方案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ddTtddTT杂交自交选优自交F3选优思考：要培育出一个能稳定遗传的植物品种至少要几年？遗传图解DDTT×ddtt

DdTt花药离体培养DT、Dt、dT、dt秋水仙素处理人工诱导加倍

DDTTDDttddTTddtt选出矮杆抗病植株，采收留种单倍体育种γ射线ＰDDTT高秆抗锈病

ddTT矮秆抗锈病γ射线Ｐddtt矮秆不抗锈病

ddTT矮秆抗锈病或诱变育种

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，谈谈诱变育种的局限性。思考一、杂交育种1·概念

杂交育种是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·方法：杂交自交(选优自交)若干次纯种杂交育种优点：缺点:1·只能利用已有基因的重组，按需选择，不能创造新的基因2·杂交后代会出现性状分离，进行纯化时工作量大，过程复杂。3.育种所需时间较长（一般需7－8年）使位于不同个体的优良性状集中于一个个体上3、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

九十年代后期，美国学者布朗抛出“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，谁来拯救由此引发的全球性粮食短缺和动荡危机？

袁隆平向世界宣布：“中国完全能解决自己的吃饭问题，中国还能帮助世界人民解决吃饭问题”。

●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。进行情感教育袁隆平的性格杂交水稻之父：袁隆平,从1976年到2006年，累计增产粮食5200多亿公斤，平均每年解决600万人的粮食问题。杂交育种的应用贡献

如今，我国大江南北的农田普遍种上了袁隆平研制的杂交水稻。杂交水稻的大面积推广应用，为我国粮食增产发挥了重要作用。杂交水稻被世界誉为中华民族的“第五大发明”。

袁隆平的杂交水稻引起了世界的关注，许多国家的专家到中国来取经，印度、越南等20多个国家和地区还引种了杂交水稻。袁隆平的努力，也为解决世界粮食短缺问题作出了贡献。中国黄牛ⅹ中国荷斯坦牛荷斯坦牛中国荷斯坦牛：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。杂交育种的方法用于家畜、家禽的育种中国荷斯坦牛一,日本三得利公司利用移植的基因和三色紫罗兰中的蓝色色素合成培植出了世界上第一株蓝色玫瑰。玫瑰的栽培历史可以追溯到5000年前，但通过色素呈现出蓝色的玫瑰却从来没有出现过。这是因为玫瑰花的基因功能缺陷，没有生成翠雀花素所需的酶“黄酮类化合物3‘5’-氢氧化酶”，因此蓝玫瑰被认为是不可能的。三得利公司从蓝色三叶草中提取制造蓝色色素的基因，然后注入到玫瑰中，使玫瑰的基因重组。以新开发玫瑰为杂交母体，有望使玫瑰的花色更加绚丽多彩。二，玫瑰还可以通过基因食用。食用玫瑰为蔷薇科蔷薇属，原产中国。目前，不仅中国广泛栽培，日本、朝鲜及欧美各国也有大量栽培。在保加利亚，玫瑰花还被作为国花，象征着勤劳和智慧。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！1、动物杂交育种中理想个体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。注意

在杂交育种的过程中运用单倍体育种的方法可以显著缩短育种进程。但是仍然不能产生新的基因，应怎样做才能产生更多可供选择的新基因呢？三·诱变育种1·概念利用物理因素（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。3·意义：创造动植物、微生物新品种2·方法：辐射诱变、激光诱变、化学诱变4、原理：基因突变诱变育种诱变育种优点：提高变异的频率，加速育种进程。大幅度地改良某些性状。缺点：难以控制突变方向，无法将多个优良性状组合。应用：

农作物育种——黑农五号大豆

(产量提高16%、含油量提高2.5%)

微生物育种——青霉素

(20单位/ml→50000单位/ml)“黑农五号”大豆

黑龙江农科院用辐射方法处理大豆，培育成“黑农五号”大豆品种，含油量比原来的品种提高了2.5%，大豆产量提高了16%。应用青霉菌高产菌株的选育用于微生物育种：例如青霉素的选育。1943年从自然界分离出来的青霉菌只能产生青霉素20单位/mL。后来人们对青霉菌多次进行X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50000～60000单位/mL。中间为青霉菌，周围是细菌。优点提高基因突变频率，加快育种进程有利个体少，须大量处理供试材料，工作量大。缺点长相奇特的南瓜

视野拓展从1987年开始，我国将蔬菜等农作物种子搭载在卫星上上天。“搭星上天”的种子主要有青椒、番茄、黄瓜、丝瓜、胡萝卜、莴苣等蔬菜种子，以及水稻、小麦、高粱等粮食作物和花卉草木等种子，共计50多类。视野拓展卫星将农作物种子带到200～400千米的太空中，利用太空中的空间宇宙射线、微重力、高真空、交变磁场等各种特殊因素对种子和微生物进行处理，使种子产生地面得不到的变异，最终培育出高产优质新品种。视野拓展与“神六”飞船一起上太空的花卉“瓷玫瑰”、“老虎须”视野拓展我国运用返回式运载卫星搭载水稻种子，返回地面后种植，培育出的水稻穗长粒大，亩产达600kg，最高达750kg，蛋白质含量增加8%-20%，生长期平均缩短10天。视野拓展“太空椒”每个可重350克，ＶＣ等含量提高20％－30％太空番茄不但香甜可口，而且ＶＣ含量高，是普通品种的2.5倍，最大果重可达600克甘肃种植的太空育种的蔬菜太空育种太空青茄大过小孩头太空育种视野拓展重达46公斤的太空南瓜太空棉花太空船把2000颗南瓜种子带上了太空，这些种子在宇宙里经过了综合射线的作用，回到地面后，经培育只有很少一部分能够发育成我们需要的优良性状，而大部分种子没有发育或并不是我们希望得到的优良性状。科研人员经过3个月的种植，长出150公斤各种颜色的大南瓜。

太空黄瓜

杂交育种诱变育种

原理

优点

缺点应用基因重组基因突变可以集中两个亲本的优良性状育种年限缩短，改良某些性状不能创造出新的基因,育种时间长有利不多，需大量处理小结太空辣椒的培育、青霉菌的选育等微生物的育种方面用纯种高秆抗病小麦与纯种矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦

三、多倍体育种二倍体四倍体秋水仙素处理二倍体×三倍体种子三倍体植株不能形成正常的生殖细胞无子西瓜种下去联会紊乱第一年第二年授二倍体的花粉三、多倍体育种萝卜（2a=18)×甘蓝（2b=18)F1a+b=18秋水仙素处理2a+2b=36不可育可育“萝卜甘蓝”的形成过程四、单倍体育种方法：花药离体培养普通植株花粉单倍体幼苗纯合子幼苗筛选所需的品种减数分裂花药离体培养秋水仙素处理DDTTDdTt花药离体培养DTDtdTdt单倍体幼苗秋水仙素DDTT,DDtt,ddTT,ddtt二倍体植株筛选所需的品种ddtt×DTDtdTdt杂交矮抗小麦的培育人工诱变+单倍体育种早熟品种(aa)花药离体培养

当年就可以培育出优良新品种！迟熟品种(AA)杂合子(Aa)人工诱变

幼苗（A）

幼苗（a）秋水仙素处理迟熟品种(AA)秋水仙素处理时间：

方式比较杂交育种诱变育种多倍体育种单倍体育种处理原理优缺点举例请比较各种育种方式：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诱导精子直接发育成植株，再用秋水仙素加倍成纯合体优缺点方法简便，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四种育种方法的比较类型杂交育种诱变育种单倍体育种多倍体育种育种原理育种方法优点应用实例基因突变染色体组成倍增加（染色体变异）基因重组染色体组成倍减少（染色体变异）杂交→自交→选优→自交（至纯种）物理或化学的方法处理生物花药离体培养染色体数目加倍使不同亲本的优良性状集中于同一个体上提高变异频率加速育种进程明显缩短育种年限器官大型，营养含量高培育矮抗小麦培育青霉素高产菌株培育矮抗小麦三倍体无子西瓜的培育用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗小展身手

（1）用<1>和<2>培育出<5>所采用的方法I和II分别称为_______和_______，其培育出<5>所依据的原理是_______。（2）由<3>培育出<4>的常用方法III是__________，

；由<4>培育成<5>的方法V称_______________

其优点是__________。（3）由<3>培育出<6>的常用方法IV是____________,

其形成的<6>称______。（4）由<2>培育出<7>的方法VI是_____________。

下图表示以某种农作物（1）和（2）两个品种为基础，培育出（4）、（5）、（6）、（7）四个品种的过程。根据下图，回答下列问题：杂交自交基因重组花药离体培养单倍体育种多倍体缩短育种年限秋水仙素处理萌发的种子或幼苗人工诱变育种

例2：现有3个番茄品种，A品种的基因型为AABBdd，B品种的基因型为AAbbDD，C品种的基因型为aaBBDD。3对等位基因分别位于3对同源染色体上，并且分别控制叶形、花色和果形3对性状。请回答：（1）如何运用杂交育种方法利用以上3个品种获得基因型为aabbdd的植株？（用文字简要描述获得过程即可）（1）A和B杂交得到杂交一代，杂交一代再与C杂交，得到杂交二代，杂交二代自交，即可得到基因型为aabbdd的种子，该种子可长成aabbdd植株

（2）如果从播种到获得种子需要一年，获得基因型为aabbdd的植株最少需要多少年？4年

现有某二倍体作物，将其种子带到太空中，返回地球后种植，得到高产（A）、品质差（b）和低产（a）、品质好（B）的两个品种(纯种），现计划在较短时间内得到种子粒大、高产且品质好的品种，你应怎样做？应用与拓展高产品质差的个体低产品质好的个体×高产品质好的个体单倍体育种高产品质好（纯种）粒大高产品质好个体多倍体育种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