生物必修二杂交育种和诱变育种-课件

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1、 第第1 1节节 杂交育种和诱变育种杂交育种和诱变育种 华清中学华清中学 杨明霞杨明霞 高中生物必修2 遗传与进化 第6章 从杂交育种到基因工程 2000年国家最高科学技术奖 2019年十大感动中国人物之一 上海世博会 太空家园馆 太空育种厅 教学目标 知识方面 1 举例说明生物变异在育种上的应用 2 简述杂交育种和诱变育种的作用及其局限性 能力方面 运用遗传和变异原理 解决生产和生活实际中的问题 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

2、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 设想你是一位玉米育种专家 遇到这样 的情况 品种A籽粒多 但不抗黑粉病 品 种B籽粒少 但抗黑粉病 1 你用什么方法既能把两个品种的优 良性状结合在一起 又能把双方的缺点 都去掉 将你的设想用遗传图解表示出 来 2 你预计在实际操作中可能会遇到 哪些困难 怎样才能解决这些困难 3 你还能说出哪些育种的实例 讨论 lA 籽多不抗黑粉病 lB 籽少抗黑粉病 籽多抗黑粉病 基因重组 X F1 X F2 选择育种选择育种 在生产实践中 人们挑选品质好的个体来传在生产实践中 人们挑选品质好的个体来传 种 这样利用生物变异 通

3、过长期选择 汰种 这样利用生物变异 通过长期选择 汰 劣留良 就能培育出新品种 例如 产蛋多劣留良 就能培育出新品种 例如 产蛋多 的家禽 这种育种方式是的家禽 这种育种方式是选择育种选择育种 选择育种周期长 可选择的范围有限 选择育种周期长 可选择的范围有限 我曾梦见试验田的超级水稻长得比高粱高 稻穗比扫帚还长 谷粒 有花生那么大 沉甸甸下垂的千万个穗子 好似气势磅礴的大瀑布 我就在它下面乘凉 但愿梦想成真 让天下人都有饱饭吃 袁隆平 温故知新温故知新 现有纯合的高秆抗锈病的小麦 现有纯合的高秆抗锈病的小麦 DDTTDDTT 和矮秆不抗锈病的小麦 和矮秆不抗锈病的小麦 ddttddtt 如果

4、 如果 你是育种工作者 你应该怎样操作才能你是育种工作者 你应该怎样操作才能 得到得到矮秆抗病矮秆抗病的优良品种 的优良品种 ddTTddTT 锈病 温故知新 参考方案 温故知新 参考方案 高抗高抗 矮不抗矮不抗 F F 1 1 高抗高抗 DDTTddtt DdTt ddTt 高抗高抗 高不抗高不抗 矮抗矮抗 矮不抗矮不抗 ddTT矮抗 ddTT ddTt矮抗 ddTT矮抗 矮抗 矮不抗 ddTT ddTt 杂交杂交 自交自交 选优选优 自交自交 F F3 3 选优选优 思考 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 植物品种至少要几年 7 8年 F F2 2 试一试 动物的

5、杂交育种方法 假设现有长毛立耳猫 假设现有长毛立耳猫 BBEEBBEE 和 和 短毛折耳猫 短毛折耳猫 bbeebbee 你能否培育出 你能否培育出 能稳定遗传的长毛折耳猫 能稳定遗传的长毛折耳猫 BBeeBBee 写出育种方案 图解 写出育种方案 图解 一 杂交育种一 杂交育种 长毛折耳猫 BBee 短毛折耳猫 bbee 长毛立耳猫 BBEE 杂交杂交 F F1 1 间雌雄交配间雌雄交配选优选优测交测交 一 杂交育种一 杂交育种 1 1 定义 定义 杂交育种是将两个或两个以上的优良性状通过杂交育种是将两个或两个以上的优良性状通过 交配集中交配集中在一起 在经过选择和培育 获得新在一起 在经过

6、选择和培育 获得新 品种的方法 品种的方法 2 2 原理 原理基因重组基因重组 3 3 方法 方法杂交杂交 自交自交 选优选优 自交自交 例如 高产 矮秆水稻的培育例如 高产 矮秆水稻的培育 4 4 实例 实例 杂交水稻之父 袁隆 平 从1976年到2019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 5 5 杂交育种的应用 杂交育种的应用 中 国 黄 牛 荷 斯 坦 牛 中国荷斯坦牛 中国荷斯坦牛 荷斯坦荷斯坦 弗里生弗里生 牛与我国黄牛杂交选育后逐渐形牛与我国黄牛杂交选育后逐渐形 成的优良种 成的优良种 泌乳期可达泌乳期可达305305天天 年产乳量可达 年产乳

7、量可达6300kg6300kg以上 产以上 产 奶量为世界奶牛之冠奶量为世界奶牛之冠 5 5 杂交育种的应用 杂交育种的应用 优点优点 将不同个体中的优良性状集中到一个个体上将不同个体中的优良性状集中到一个个体上 缺点 缺点 育种时间长 过程繁琐 育种时间长 过程繁琐 只能利用已有的基因重组 不能产生新基因 只能利用已有的基因重组 不能产生新基因 1 分析上述杂交过程 杂交育种有哪些优点 2 能否有新的基因和新的性状产生 3 从杂交后代可能出现的各种类型及育种时 间来看 杂交育种有哪些缺点 思考与讨论 l 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

8、因 应怎样做才能产生更 多可供选择的新基因呢 视野拓展视野拓展 从从19871987年开始 我国将蔬菜等农作物种年开始 我国将蔬菜等农作物种 子搭载在卫星上上天 子搭载在卫星上上天 搭星上天搭星上天 的的 种子主要有青椒 番茄 黄瓜 丝瓜 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 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小麦 高粱等粮食作物和花卉草木等种 子 共计子 共计5050多类 多类 视野拓展视野拓展 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

9、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 视野拓展视野拓展 与 神六 飞船一起上太空的花卉 瓷玫瑰 老虎须 太空黄瓜 视野拓展视野拓展 我国运用返回式运载我国运用返回式运载 卫星搭载水稻种子 卫星搭载水稻种子 返回地面后种植 培返回地面后种植 培 育出的水稻育出的水稻穗长粒大穗长粒大 亩产达 亩产达600kg600kg 最 最 高达高达750kg750kg 蛋白质 蛋白质 含量增加含量增加8 20 8 20 生 生 长期平均缩短长期平均缩短1010天天 视野拓展视野拓展 太空椒太空椒 每个可重每个可重350350克克 等含量 等含量提高提高2020 3030 太空番茄不但

10、香甜可口 而且太空番茄不但香甜可口 而且 含量高 是普通品种的 含量高 是普通品种的 2 52 5倍倍 最大果重可达 最大果重可达600600克克 视野拓展视野拓展 重达重达4646公斤公斤的太空南瓜的太空南瓜太空棉花太空棉花 二 诱变育种二 诱变育种 1 1 定义 定义 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 2 原理 原理基因突变基因突变 黑农五号黑农五号 大豆大豆 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 应用 青霉菌高产菌株的选育青霉菌高产菌

11、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 50000 60000单位 mL 应用 应用 1 1 与杂交育种相比 诱变育种有什么优点 与杂交育种相比 诱变育种有什么优点 2 2 基因突变的特点有哪些 联系基因突变特点 谈 基因突变的特点有哪些 联系基因突变特点 谈 谈诱变育种的局限性 谈诱变育种的局限性 3 3 要想克服这些局限性 可以采取什么办法 要想克服这些局限性 可以采取什么办法 优点 优点 提高基因突变频率 产生新基因 在较短提高基因突变频率

12、产生新基因 在较短 的时间内获得更多的优良变异类型 的时间内获得更多的优良变异类型 不足 不足 具有不定向性 难以控制突变方向 有利具有不定向性 难以控制突变方向 有利 个体少 须大量处理供试材料个体少 须大量处理供试材料 思考与讨论 三 多倍体育种三 多倍体育种 二倍体二倍体 四倍体四倍体 秋水仙素处理秋水仙素处理 二倍体二倍体 三倍体种子三倍体种子 三倍体植株三倍体植株 不能形成正常的生殖细胞不能形成正常的生殖细胞 无子西瓜无子西瓜 种下去种下去 联会紊乱联会紊乱 第一年第一年第二年第二年 授二倍体授二倍体 的花粉的花粉 三 多倍体育种三 多倍体育种 萝卜 2a 18 甘蓝 2b 18 F

13、1a b 18 秋水仙素处理 2a 2b 36 不可育 可育 萝卜甘蓝萝卜甘蓝 的形成过程的形成过程 四 单倍体育种四 单倍体育种 方法 花药离体培养方法 花药离体培养 普通植株普通植株 花粉花粉 单倍体幼苗单倍体幼苗 纯合子纯合子幼苗幼苗 筛选所需的品种筛选所需的品种 减数分裂减数分裂 花药离体培养花药离体培养 秋水仙素处理秋水仙素处理 DDTT DdTt 花药离体培养 DT Dt dT dt单倍体幼苗单倍体幼苗 秋水仙素 DDTT DDtt ddTT ddtt 二倍体植株二倍体植株 筛选所需的品种筛选所需的品种 ddtt DT Dt dT dt 杂交杂交矮抗矮抗 小麦小麦 的培的培 育育

14、五 四种育种方法的比较 小结 五 四种育种方法的比较 小结 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 1 诱变育种 杂交育种的理论依据分别是 和 2 杂交育

15、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 染色体结构变异 3 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 基因突变 基因重组 杂种表现优势 1 用和培育出所采用的方法I和II分别称为 和 其培育出所依据的原理是 2 由培育出的常用方法III是 由培育成的方法V称 其优点是 3 由培育出的常用方法IV是 其形成的称 4 由培育出的方法VI是 4 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 5 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