杂交育种与诱变育种.ppt

第一节第一节 杂交育种与诱变育种杂交育种与诱变育种 设想你是一位玉米育种专设想你是一位玉米育种专家，遇到这样的情况家，遇到这样的情况:品种品种A籽籽粒多，但不抗黑粉病；品种粒多，但不抗黑粉病；品种B籽粒少，但抗黑粉病籽粒少，但抗黑粉病讨论：讨论： 你用什么方法把两个品种你用什么方法把两个品种的优良性状结合在一起，又能的优良性状结合在一起，又能缺点去掉？缺点去掉？黑粉病黑粉病一一·古代人类的育种方式－－古代人类的育种方式－－选择育种选择育种原理：原理： 利用生物的变异，通过长期选择，汰利用生物的变异，通过长期选择，汰劣留良，培养出优良品种劣留良，培养出优良品种缺点：缺点：1·周期长周期长2·可以选择的范围有限可以选择的范围有限    九十年代后期，美国学者布朗抛出九十年代后期，美国学者布朗抛出“中国威胁论中国威胁论”，撰文说到下世纪，撰文说到下世纪30年代，中国人口将达到年代，中国人口将达到16亿，到时谁亿，到时谁来养活中国，谁来拯救由此引发的全来养活中国，谁来拯救由此引发的全球性粮食短缺和动荡危机？球性粮食短缺和动荡危机？袁隆平袁隆平培养杂交水稻过程中，他利用了哪培养杂交水稻过程中，他利用了哪一种变异的原理？一种变异的原理？年份年份197820002010种类种类普通水稻普通水稻普通水稻普通水稻&杂交水稻杂交水稻杂交水稻杂交水稻产量产量(吨吨/每公顷）每公顷）3.5单产达到单产达到6.34 预计预计13.5　　中国于　　中国于１９９６年提出１９９６年提出超级杂交水稻培育计划。

超级杂交水稻培育计划推广应用杂交水稻所增产的稻谷每年可养活推广应用杂交水稻所增产的稻谷每年可养活60006000多万多万人口到20042004年底止，杂交水稻在中国已累计推广约年底止，杂交水稻在中国已累计推广约3 3亿公顷，增产稻谷约亿公顷，增产稻谷约4.54.5亿吨，成为中国解决粮食问亿吨，成为中国解决粮食问题的题的关键技术关键技术  小麦高秆（小麦高秆（小麦高秆（小麦高秆（D D D D））））对矮秆（对矮秆（对矮秆（对矮秆（d d d d））））为显性，抗锈病（为显性，抗锈病（为显性，抗锈病（为显性，抗锈病（T T T T））））对不抗锈病（对不抗锈病（对不抗锈病（对不抗锈病（t t t t））））为显性，现有纯合的高秆抗锈病的小为显性，现有纯合的高秆抗锈病的小为显性，现有纯合的高秆抗锈病的小为显性，现有纯合的高秆抗锈病的小麦（麦（麦（麦（DDTTDDTTDDTTDDTT））））和矮秆不抗锈病的小麦（和矮秆不抗锈病的小麦（和矮秆不抗锈病的小麦（和矮秆不抗锈病的小麦（ddttddttddttddtt），怎样才能），怎样才能），怎样才能），怎样才能得到矮秆抗病的优良品种（得到矮秆抗病的优良品种（得到矮秆抗病的优良品种（得到矮秆抗病的优良品种（ddTTddTTddTTddTT）？）？）？）？想一想：想一想：锈病锈病以下是杂交的育种参考方案：以下是杂交的育种参考方案：　Ｐ　Ｐ 高抗高抗 　　 矮不抗矮不抗ＦＦＦＦ１１１１ 　　 高抗高抗ＦＦＦＦ２２２２DDTTddttDdTtddTt高抗高抗     高不抗高不抗    矮抗矮抗     矮不抗矮不抗ddTT矮抗矮抗ddTTddTt矮抗矮抗ddTT矮抗矮抗矮矮抗抗    矮不抗矮不抗ddTtddTT杂交杂交自交自交选优选优自交自交F3选优选优思考：要培育出思考：要培育出一个能稳定遗传一个能稳定遗传的植物品种至少的植物品种至少要几年？要几年？试一试一试：动物的杂交育种方法试：动物的杂交育种方法　　　假设现有长毛立耳猫（　　　假设现有长毛立耳猫（　　　假设现有长毛立耳猫（　　　假设现有长毛立耳猫（BBEEBBEEBBEEBBEE））））和短毛折耳猫（和短毛折耳猫（和短毛折耳猫（和短毛折耳猫（bbeebbeebbeebbee），），），），你能否培育你能否培育你能否培育你能否培育出能稳定遗传的长毛折耳猫（出能稳定遗传的长毛折耳猫（出能稳定遗传的长毛折耳猫（出能稳定遗传的长毛折耳猫（BBeeBBeeBBeeBBee））））？？？？写出育种方案（图解）写出育种方案（图解）写出育种方案（图解）写出育种方案（图解）长毛折耳猫长毛折耳猫短毛折耳猫短毛折耳猫长毛立耳猫长毛立耳猫ＦＦ3长毛立耳长毛立耳                 短毛折耳短毛折耳BBEEbbee长毛立耳长毛立耳 BbEe长毛立耳长毛立耳  BbEe长立长立     长折长折    短立短立     短折短折BbeeBBeeBBeeBbeebbeebbee长折长折 短折短折长折长折 长折长折 短折短折杂交杂交F1间间交配交配选优选优测交测交　Ｐ　ＰＦＦ１１ ＦＦ２２长折长折 短折短折 动物杂交育种中纯合子的获得动物杂交育种中纯合子的获得不能通过逐代自交，而应改为测交。

不能通过逐代自交，而应改为测交ⅹⅹ荷斯坦牛荷斯坦牛中国黄牛中国黄牛 中国荷斯坦牛中国荷斯坦牛 荷斯坦牛与我国黄牛荷斯坦牛与我国黄牛杂交选育后逐渐形成杂交选育后逐渐形成的优良种泌乳期可的优良种泌乳期可达达305305天，年产乳量天，年产乳量可达可达6300kg6300kg以上二、杂交育种二、杂交育种概念：杂交育种是将两个或多个品种的优良性概念：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，状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法获得新品种的方法原理：原理：基因重组基因重组方法：方法：杂交杂交→自交自交→选优选优→自交自交优点：优点：能集中位于不同品种中的优良性状能集中位于不同品种中的优良性状缺点：缺点：只能利用已有的基因组，并不能产生新的基因只能利用已有的基因组，并不能产生新的基因杂交进程缓慢，过程繁琐杂交进程缓慢，过程繁琐应用：应用：可用于农作物品质的改良、产量的提高，培育新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、家畜的育种品种；也用于家禽、家畜的育种        杂交育种的优点很明显，但杂交育种的优点很明显，但实际操作中会遇到不少困难。

请实际操作中会遇到不少困难请从杂交后代可能出现的各种类型，从杂交后代可能出现的各种类型，以及育种时间等方面，分析杂交以及育种时间等方面，分析杂交育种方法的不足育种方法的不足        杂交育种只能利用已有的基杂交育种只能利用已有的基因重组，按需选择，并不能创造因重组，按需选择，并不能创造新的基因杂交后代会出现性状新的基因杂交后代会出现性状分离现象，育种进程缓慢，过程分离现象，育种进程缓慢，过程繁琐        杂交育种不能创造新的基杂交育种不能创造新的基因，并且所需时间要长，那有因，并且所需时间要长，那有没有能出现意想不到的结果，没有能出现意想不到的结果，并且需要时间相对要短的育种并且需要时间相对要短的育种方法呢？方法呢？ 例例2：：我我国国运运用用返返回回式式运运载载卫卫星星搭搭载载水水稻稻种种子子，，返返回回地地面面后后种种植植，，培培育育出出的的水水稻稻穗穗长长粒粒大大，，亩亩产产达达600kg，，最最高高达达750kg，，蛋蛋白白质质含含量量增增加加8%-20%，，生生长长期期平平均均缩缩短短10天天请回答：请回答：（（1 1）水稻产生这种变异的来源是：）水稻产生这种变异的来源是： 产生变异的原因是：产生变异的原因是：基因突变基因突变  各种宇宙射线和失重的作用，使基因的各种宇宙射线和失重的作用，使基因的分子结构发生改变。

分子结构发生改变  （（2 2）这种方法育种的优点：）这种方法育种的优点： 能提高变异频率，加速育种进程，并能大能提高变异频率，加速育种进程，并能大幅度改良某些性状幅度改良某些性状 能引起基因突变的方法有三大类：能引起基因突变的方法有三大类：物理方法有：物理方法有：化学方法有：化学方法有：紫外线、紫外线、X射线、激光等射线、激光等亚硝酸、硫酸二乙酯等亚硝酸、硫酸二乙酯等三、诱变育种三、诱变育种概念：利用物理因素（如概念：利用物理因素（如X X射线，紫外线，激光等）射线，紫外线，激光等）或化学因素（如亚硝酸等）处理生物，使生物发生或化学因素（如亚硝酸等）处理生物，使生物发生基因突变基因突变原理：原理：基因突变基因突变 方法：方法：辐射诱变、激光诱变、化学诱变、作物空间技术育种辐射诱变、激光诱变、化学诱变、作物空间技术育种优点：优点：能提高突变率，产生新基因；在较短时间内获得更多能提高突变率，产生新基因；在较短时间内获得更多的优良变异类型的优良变异类型缺点：缺点：难以控制突变方向，无法将多个优良性状组合；有利难以控制突变方向，无法将多个优良性状组合；有利变异少，须大量处理实验材料。

变异少，须大量处理实验材料应用：应用：太空作物的培育太空作物的培育 、青霉菌的选育等青霉菌的选育等诱变育种的应用诱变育种的应用 在作物方面，应用诱变育种我国已培在作物方面，应用诱变育种我国已培育出育出100100多种水稻、小麦、玉米、大豆等优多种水稻、小麦、玉米、大豆等优良品种1 1、用射线和其他诱变剂处理大豆，培育成、用射线和其他诱变剂处理大豆，培育成了了““黑农五号黑农五号””等新品种这品种含有改等新品种这品种含有改变了的酶系，在同样的施肥和管理条件下变了的酶系，在同样的施肥和管理条件下可提高产量可提高产量16%16%，含油量提高，含油量提高2.52.5％2 2、诱变育种除了采用常规的诱变育种方、诱变育种除了采用常规的诱变育种方法外，还采用法外，还采用太空育种太空育种太空育种太空育种主要是利用返回主要是利用返回式卫星和高空气球能达到式卫星和高空气球能达到的高空环境，通过的高空环境，通过强辐射、强辐射、微重力和高真空微重力和高真空等条件使等条件使植物种子的基因发生基因植物种子的基因发生基因突变的作物育种新技术突变的作物育种新技术我国已培育成功我国已培育成功许多太空作物：许多太空作物：太空南瓜太空南瓜太空黄瓜太空黄瓜太空椒太空椒                     普通椒普通椒3 3、用于微生物育种：例如青霉素的、用于微生物育种：例如青霉素的选育。

选育19431943年从自然界分离出来的年从自然界分离出来的青霉菌只能产生青霉素青霉菌只能产生青霉素2020单位单位/ /mLmL后来人们对青霉菌多次进行后来人们对青霉菌多次进行X X射线射线、、紫外线紫外线照射以及综合处理，培育成照射以及综合处理，培育成了青霉素高产菌株，目前青霉素的了青霉素高产菌株，目前青霉素的产量已达到产量已达到5000050000—6000060000单位单位/ /mLmL        与杂交育种相比，诱变育与杂交育种相比，诱变育种有什么优点？联系基因突变种有什么优点？联系基因突变的特点，谈谈诱变育种的局限的特点，谈谈诱变育种的局限性要克服这些局限性，可采性要克服这些局限性，可采取什么办法？取什么办法？优点：提高变异的频率，加速育种优点：提高变异的频率，加速育种进程大幅度地改良某些性状大幅度地改良某些性状缺点：难以控制突变方向，无法将缺点：难以控制突变方向，无法将多个优良性状组合，有利性状比较多个优良性状组合，有利性状比较少，需要大量处理实验材料少，需要大量处理实验材料办法：扩大诱变后代的群体，增加办法：扩大诱变后代的群体，增加选择机会选择机会练习练习 :请写出下面各项培育方法：请写出下面各项培育方法：（（1 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）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是 。

2 2）用）用6060Co Co 辐射谷氨酸棒状杆菌，选育出合成谷氨酸的新菌种，辐射谷氨酸棒状杆菌，选育出合成谷氨酸的新菌种，所用方法是所用方法是 3 3）用小麦和黑麦培育八倍体黑小麦的方法）用小麦和黑麦培育八倍体黑小麦的方法是是                  4 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，）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质上属于 5 5）用抗倒伏、不抗锈病和不抗倒伏、抗锈病的两个小麦品种，）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，所用方法是培育出抗倒伏、抗锈病的品种，所用方法是 6 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）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，这种方法是早、蛋白质含量高的品系，这种方法是 。

单倍体育种单倍体育种 诱变育种诱变育种 多倍体育种多倍体育种 诱变育种诱变育种 杂交育种杂交育种 诱变育种诱变育种杂交育种杂交育种诱变育种诱变育种单倍体育种单倍体育种多倍体育种多倍体育种原原理理常常用用方方法法优优点点缺缺点点基因重组基因重组基因突变基因突变染色体变异染色体变异（成倍减少）（成倍减少）染色体变异染色体变异（成倍增加）（成倍增加）杂交杂交用物理或化学用物理或化学方法处理生物方法处理生物花药离体培养花药离体培养→单倍体单倍体→秋秋水仙素处理水仙素处理→纯种纯种秋水仙素秋水仙素处理处理使位于不同个使位于不同个体的优良性状体的优良性状集中于一个个集中于一个个体上体上提高变异频率提高变异频率加速育种进程加速育种进程有利变异少，有利变异少，需大量处理供需大量处理供试材料试材料明显缩短育种明显缩短育种年限，育种时年限，育种时间较短技术复杂，需与技术复杂，需与杂交育种配合杂交育种配合各种器官大、各种器官大、营养成分高、营养成分高、抗性强抗性强与杂交育种与杂交育种配合；获得配合；获得的新品种发的新品种发育延迟育延迟育种时间最长育种时间最长 例例1：：现现有有3个个番番茄茄品品种种，，A品品种种的的基基因因型型为为AABBdd，，B品品种种的的基基因因型型为为AAbbDD，，C品品种种的的基基因因型型为为aaBBDD。

3对对等等位位基基因因分分别别位位于于3对对同同源源染染色色体体上上，，并并且且分分别别控控制制叶叶形、花色和果形形、花色和果形3对性状请回答：对性状请回答：（（1））如如何何运运用用杂杂交交育育种种方方法法利利用用以以上上3个个品品种种获获得得基基因因型型为为aabbdd的植株？（用文字简要描述获得过程即可）的植株？（用文字简要描述获得过程即可）（（1））A和和B杂交得到杂交一代，杂交一代再与杂交得到杂交一代，杂交一代再与C杂交，得杂交，得到杂交二代，杂交二代自交，即可得到基因型为到杂交二代，杂交二代自交，即可得到基因型为aabbdd的种子，该种子可长成的种子，该种子可长成aabbdd植株植株 （（2））如如果果从从播播种种到到获获得得种种子子需需要要一一年年，，获获得得基基因因型型为为aabbdd的植株最少需要多少年？的植株最少需要多少年？4年年结合上述几个实例，请总结出结合上述几个实例，请总结出杂交育种的优点和缺点？杂交育种的优点和缺点？   1、杂交育种所依据的原理是什么、杂交育种所依据的原理是什么   A.基因突变基因突变                  B.基因自由组合基因自由组合   C.染色体交叉互换染色体交叉互换      D.染色体变异染色体变异   2、据你所知道杂交选育新品种之外，杂交的另、据你所知道杂交选育新品种之外，杂交的另一个结果是获得一个结果是获得   A.纯种纯种                          B.杂种表现的优势杂种表现的优势   C.基因突变基因突变                  D.染色体变异染色体变异   3、在下列几种育种方法中，可以改变原有基因、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分子结构的育种方法是    A.杂交育种杂交育种                    B.诱变育种诱变育种    C.单倍体育种单倍体育种                D.多倍体育种多倍体育种   4、现代农业育种专家采用诱变育种的方法改良、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：某些农作物的原有性状，其原因是：    A.提高了后代的出苗率提高了后代的出苗率    B.产生的突变全部是有利的产生的突变全部是有利的    C.提高了后代的稳定性提高了后代的稳定性    D.能提高突变率以供育种选择能提高突变率以供育种选择   5、倍体草莓比野生的普通草莓的果实大，营养物、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。

质含量有所增加4倍体草莓的培育成功属于倍体草莓的培育成功属于   A.单倍体育种单倍体育种                      B.多倍体育种　多倍体育种　   C.诱变育种诱变育种 　　                     D.杂交育种杂交育种   6、在一块马铃薯甲虫成灾的地里，喷了一种新的、在一块马铃薯甲虫成灾的地里，喷了一种新的农药后，约农药后，约98％的甲虫死了，约％的甲虫死了，约2％的甲虫生存％的甲虫生存下来，生存下来的原因是下来，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，对农药有抵抗力以前曾喷过某种农药，对农药有抵抗力   C.约有约有2％的甲虫未吃到沾有农药的叶子％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生存下来的甲虫是身强体壮的年轻个体7、通过诱变育种培育的是、通过诱变育种培育的是A.三倍体无子西瓜三倍体无子西瓜 　　   B.青霉素高产菌株青霉素高产菌株C.二倍体无子番茄　二倍体无子番茄　    D.八倍体小黑麦八倍体小黑麦   8、大麻是雌雄异株植物，体细胞中有、大麻是雌雄异株植物，体细胞中有20条染色条染色体。

若将其花药离体培养，将获得的幼苗再用秋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水仙素处理，所得植株的染色体组成状况应是   A.18＋＋XX　　　　              B. 18＋＋XY 　　   C. 20＋＋XX 　　                D.18＋＋XX或或XY   9、根据遗传学原理，能迅速获得新品种的育种、根据遗传学原理，能迅速获得新品种的育种方法是方法是  A.杂交育种杂交育种                    B.多倍体育种多倍体育种   C.单倍体育种单倍体育种                D.诱变育种诱变育种袁隆平袁隆平  一个属于中国一个属于中国也属于世界的名字也属于世界的名字他发起的他发起的“第二次绿色革命第二次绿色革命”给整个人类带来了福音给整个人类带来了福音袁隆平袁隆平:农学家、杂交水稻农学家、杂交水稻育种专家育种专家1995年当选为年当选为中国工程院院士中国工程院院士袁隆平的性格袁隆平的性格贡献贡献•        如今，我国大江南北的农田普遍种如今，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挥了重要作用杂交水稻被世界誉为中华民族的华民族的“第五大发明第五大发明” •        袁隆平的杂交水稻引起了世界的关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，印注，许多国家的专家到中国来取经，印度、越南等度、越南等20多个国家和地区还引种了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界粮食短缺问题作出了贡献 •　　一　　一, ,日本三得利公司利用移植的基因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了世界上第一株蓝色玫瑰 •　　玫瑰的栽培历史可以追溯到　　玫瑰的栽培历史可以追溯到50005000年前，但通过色素呈现出蓝色的玫瑰却年前，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因功能缺陷，没有生成翠雀花素所需的酶酶““黄酮类化合物黄酮类化合物3 3‘‘5 5’’- -氢氧化酶氢氧化酶””，因此蓝玫瑰被认为是不可能的。

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　　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，造蓝色色素的基因，然后注入到玫瑰中，使使玫瑰的基因重组玫瑰的基因重组以新开发玫瑰为杂以新开发玫瑰为杂交母体，有望使玫瑰的花色更加绚丽多交母体，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　　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、朝鲜及前，不仅中国广泛栽培，日本、朝鲜及欧美各国也有大量栽培欧美各国也有大量栽培 在保加利亚，在保加利亚，玫瑰花还被作为国花，象征着勤劳和智玫瑰花还被作为国花，象征着勤劳和智慧        　骡是公驴与母马杂交所产生的　骡是公驴与母马杂交所产生的后代公马与母驴杂交的后代叫骡公马与母驴杂交的后代叫骡    　　至少在　　至少在3000年前，在亚洲某些年前，在亚洲某些地区人们已经用骡来驮运物品了，地区人们已经用骡来驮运物品了，现在世界上许多地区仍在使用骡来现在世界上许多地区仍在使用骡来干重活儿干重活儿    　　骡能吃苦耐劳，可以在马、驴　　骡能吃苦耐劳，可以在马、驴等牲畜不能承担其艰苦的条件下工等牲畜不能承担其艰苦的条件下工作。

骡的高度、皮毛的均匀度、颈作骡的高度、皮毛的均匀度、颈部和臀部的形状与马相似此外头部和臀部的形状与马相似此外头部短而粗，耳长，肢瘦，蹄小和毛部短而粗，耳长，肢瘦，蹄小和毛短等方面像驴但由于是杂交的原短等方面像驴但由于是杂交的原因，公骡的生殖器官因缺少某种激因，公骡的生殖器官因缺少某种激素而不能产生成熟的精子，而母骡素而不能产生成熟的精子，而母骡的生殖器官虽能产生卵细胞，但缺的生殖器官虽能产生卵细胞，但缺乏助孕素，因而卵细胞也不能成熟，乏助孕素，因而卵细胞也不能成熟，骡是没有繁殖后代的能力骡是没有繁殖后代的能力。