从杂交育种到基因工程-杂交育种与诱变育种

第6章 从杂交育种到基因工程,第1节 杂交育种与诱变育种,学习目标： 1简述杂交育种和诱变育种的概念，举例说明杂交育种和诱变育种方法的优点和不足。（简述杂交育种和诱变育种的作用及其局限性。） 2举例说明杂交育种、诱变育种在生产中的应用。 3讨论遗传和变异规律在生产实践中的应用。 学习重点： 遗传和变异规律在改良农作物和培育家畜品种等方面的应用。 学习难点： 杂交育种和诱变育种的优点和局限性。,确立目标,远在古代，美洲印第安人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的条件下种植的，经过精心的管理和认真选育，不仅穗大选育出来粒饱，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。,资料1,方法,（汰劣留良）,局限,选择范围有限，育种周期长,选择育种,资料2,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（ddTT）的优良品种？,高抗 矮不抗,F1 高抗,DDTT,ddtt,DdTt,ddTt,9高抗 3高不抗 3矮抗 1矮不抗,ddTT,矮抗 矮不抗,ddTT ddTt,杂交,F3,假如从播种到收获种子要一年，那么培育出一个能稳定遗传的纯种矮抗小麦至少要78年,F2,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,BbEe,长毛立耳,BbEe,长立 长折 短立 短折,Bbee,BBee,BBee,Bbee,bbee,bbee,长折,短折,长折,长折,短折,杂交,F1中雌雄交配,选优,测交,F3,长折,短折,比植物杂交育种所需年限短,二、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（稳定遗传）的方法。,3、方法：,2、原理：,杂 交,自交,(选优,自交),若干次,纯种,基因重组,杂交,F1间交配,选优,测交,植 物,动 物,4、优点,5、缺点,1.杂种后代出现分离现象，育种进程缓慢，过程复杂。育种所需时间较长（一般需78年） 2.杂交育种只能利用已有基因的重组，按需选择，只能利用已有的基因重组，不能创造新的基因。,可用于农作物品质的改良、产量的提高，培育新品种； 也用于家禽、家畜的育种。,应用：,袁隆平,一个属于中国 也属于世界的名字 他发起的“第二次绿色革命” 给整个人类带来了福音。,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。被誉为“杂交水稻之父”。,袁隆平杂交水稻,2013年9月7日,中国黄牛,中国荷斯坦牛,荷斯坦牛,泌乳期可达305天，年产乳量可达6300kg以上。,杂种优势,1、概念,利用物理因素（如X射线，紫外线，激光等）或化学因素（如亚硝酸等）处理生物，使生物发生基因突变。,2、原理,基因突变,二、诱变育种,“黑农五号”大豆、青霉菌的选育 太空作物的培育等。,3、应用,“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%。,青霉菌高产菌株的选育,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5000060000单位/mL。,太空育种主要是利用返回式卫星和高空气球能达到的高空环境，通过强辐射、微重力和高真空等条件使植物种子的基因发生基因突变的作物育种新技术。,太空育种,甘肃种植的太空育种的蔬菜,“神舟”五号搭载育成的巨人南瓜,粒大 亩产最高达750kg 蛋白质含量增加8%-20% 生长期平均缩短10天,水稻产生这种变异的来源是_ _， 产生变异的原因是_ _。,基因突变,各种宇宙射线和失重的作用，使基因 的分子结构发生改变。,航天育种水稻,诱变育种的方向难以掌握，具有一定的盲目性，有利个体少，诱变体难以集中多个理想性状。需大量处理实验材料 ，工作量大 。,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。,思考与讨论 P100,提高基因突变频率,加速育种进程. 产生新基因,大幅度地改良某些性状。,4、局限性（缺点）,5、克服方法,6、优点,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,DDTT,DdTt,花药离体培养,DT Dt dT dt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,×,DT Dt dT dt,杂交,矮抗（ddTT）小麦的培育,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,不能形成正常的卵细胞,无子西瓜,种下去,联会紊乱,第一年,第二年,授二倍体的花粉,多倍体育种,（方法：秋水仙素处理萌发的种子和幼苗）,四种育种方法的比较,基因突变,染色体变异,基因重组,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,花药离体培养后再用秋水仙素加倍,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,用秋水仙素 处理萌发的 种子或幼苗,育种时间最长,有利变异少，需大量处理供试材料,技术复杂，需与杂交育种配合,与杂交育种配合；获得的新品种发育延迟,下列实例所依据的原理分别是 （ ） 我国著名育种专家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻品种二倍体植株的花药离体培养，并用秋水仙素处，使之成为纯合子乘宇宙飞船上过太空的辣椒种子结出的果实较平常的大 一倍以上 A.基因重组、基因突变、染色体变异 B.基因突变、基因重组、染色体变异 C.基因突变、染色体变异、基因重组 D.基因重组、染色体变异、基因突变,D,随堂过关检测,1、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 。,单倍体育种,诱变育种,多倍体育种,诱变育种,杂交育种,2、下图是用某种作物的两个品种和分别培育出、品种的示意图，试分析回答： AABB E Ab - D AaBb F Aabb- aabb G AAaaBBbb- （1）用和培育所采用的D和F步骤分别是 和 。其应用的遗传学原理是 。 （2）用培育所采用的E和H步骤分别是 和 。 其应用的遗传学原理是 。 （3）用培育所采用的G步骤是 。其遗传学原理是 。,H,杂交,自交,基因重组,花药离体培养,秋水仙素处理幼苗,染色体变异（单倍体育种）,秋水仙素处理幼苗,染色体变异（多倍体育种）,