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1、20世纪90年代后期 美国布朗抛出 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 怎样来拯救由此引发的全球性粮食短缺 4 2生物变异在生产上的应用 环境条件光 CO2 温度 水分 矿质元素等 生物育种 高三生物专题复习 回忆你所知道育种方式 三倍体无籽西瓜 抗虫棉 杂交育种 单倍体育种 多倍体育种 基因工程育种 细胞工程育种 白菜 甘蓝 神奇的 太空椒 矮杆抗病的水稻 诱变育种 2004年十大感动中国人物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
2、想 就是让所有的人远离饥饿 喜看稻菽千重浪 最具风流袁隆平 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 世界杂交水稻之父 袁隆平杂交水稻2003年10月9日 30多年前颠覆了国际经典水稻理论的袁隆平再次让世界注意到了他 湖南省湘潭县泉塘子乡的超级杂交稻百亩示范片平均亩产达到807 46公斤 这个数字接近现在全国水稻平均亩产量的两倍 比普通杂交水稻的亩产量高出200公斤 水稻亩产从600公斤提高到800公斤是一个世界性的难题 而袁隆平从1997年提出 超级杂交稻计划 后 几乎每三年就
3、能让杂交稻单产潜力成功提高100公斤 他的研究似乎是一株最为优良的作物 多产 稳定 中国于 年提出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7000多万人口 到2004年底止 杂交水稻在中国已累计推广约3亿公顷 增产稻谷约4 5亿吨 成为中国解决粮食问题的关键技术 水稻产量对比 喜看稻菽千重浪 最具风流袁隆平 袁隆平培养杂交水稻过程中 他主要利用了哪一种育种方法 又有哪些生物技术和原理呢 一 杂交育种 1 概念 利用基因重组的原理 有目的的将两个或多个品种的优良性状组合在一起 再经过选择和培育 获得新品种的方法 2 方法 纯种 3 原理 基因重组 杂交 高产抗倒伏小麦 高产倒
4、伏小麦 低产抗倒伏小麦 高产抗倒伏小麦 若从播种到收获果实需要一年 则培育出能稳定遗传的抗病 红果肉的品种至少需要几年 选育出需要的抗病 红果肉品种 杂交育种过程 ssRR F3 杂交 中国黄牛 中国荷斯坦牛 荷斯坦牛 家畜 家禽 中国荷斯坦牛的育种过程 优点 泌乳期可达305天 年产乳量可达6300Kg以上 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 原理 基因重组 方法 优点 使位于不同个体上的多个优良性状集中于一个个体上 即 集优 能产生新的基因型 缺点 杂交 自交 选优 自交 概念 杂交育种是将两个或多个品种的优
5、良性状通过交配集中在一起 在经过选择和培育 获得新品种的方法 一 杂交育种 杂交育种不能创造新的基因 并且所需时间要长 你知道在什么情况下能够产生新的基因吗 可以用什么方法处理 知识归纳总结 杂交后代会出现性状分离 进行纯化时工作量大 过程复杂 所需时间长 二 诱变育种 1 概念 利用物理 化学因素诱导生物发生变异 并从变异后代中选育新品种的过程 4 意义 创造动植物 微生物新品种 2 方法 辐射诱变 化学诱变 3 原理 基因突变和染色体变异 诱变育种程序 萌发种子或幼苗 突变植株 突变系 1 突变系 2 突变系 3 突变株 1 突变株 2 突变株 3 人工诱变 人工选择 培育 培育 培育 5
6、 例子 农作物 黑龙江省农科院用辐射方法处理大豆 培育成了 黑农五号 等大豆品种 产量提高了16 含油量比原来提高2 5 微生物 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 太空育种太空辣椒平均单个重达500克 果实中维生素C的含量提高了10 25 黄瓜1根达1米多长 航天芝麻1号 不仅个大 而且单株蒴果达98粒以上 水稻蛋白质
7、含量可提高8 7 12 超级甜椒航育太空甜椒三号 经过太空遨游产生基因诱变后培育出的冬瓜新品种 航育黄杏子 航育太空椒158 来自太空育种的珍奇瓜果 航育大红 五彩太空椒 神州五号太空育种巨型南瓜重逾300斤 太空育种蔬菜 太空育种花卉仙客来 6 诱变育种的优缺点 讨论 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 谈谈该育种的局限性 要想克服这些局限性 可以采取什么办法 优点 可以提高突变频率 在短时间内获得更多的优良变异类型 缺点 有利变异少 需大量处理供试材料 提高变异频率 能产生多种多样对新类型 为育种创造出丰富对原材料 能在较短的时间内有效对改良生物品种的某些性状 改良作物
8、品质 增强抗逆性 三 单倍体育种 1 单倍体植株特点 弱小 且高度不育 用单倍体做中间环节产生具有优良性状的可育纯合子的育种方法 3 过程 二倍体植株 杂合子 花药离体培养 单倍体植株 二倍体植株 纯合子 人工诱导染色体加倍 2 概念 减数分裂 单倍体 SR Sr sR sr 单倍体育种过程 抗病 红果肉 秋水仙素 花药离体培养 杂交 花药离体培养 秋水仙素 方法 一朵花中最重要的部分是花蕊 包括雄蕊和雌蕊 植物组织培养技术 选育出需要的抗病 红果肉品种 ssRR F3 杂交育种 单倍体育种 若从播种到收获种子需要一年 则培育出能稳定遗传的抗病 红果肉的品种至少需要几年 缩短育种年限 能排除显
9、隐性干扰 提高效率 染色体变异 4 单倍体育种的特点 5 原理 单倍体育种 1 多倍体的细胞通常比二倍体的细胞大 细胞内有机物对含量高 抗逆性强 染色体加倍后的草莓 上 野生草莓 下 多倍体水稻 四 多倍体育种 三倍体香蕉 二倍体有籽西瓜 三倍体无籽西瓜 例 无籽香蕉的形成 香蕉的祖先为野生芭蕉 个小多籽 无法食用 无籽香蕉的培育过程如下 人工诱导多倍体的产生 四倍体 母本 二倍体 父本 杂交 三倍体 第一年 第二年 四倍体 4N 三倍体植株 3N 无籽西瓜 三倍体植株 1 原理 染色体变异 2 方法 从植物授粉到合子发育 高温和低温能够诱导间期细胞染色体加倍 用秋水仙素处理萌发种子或幼苗 能
10、够抑制分裂细胞形成纺锤体 导致细胞内染色体加倍 3 优点 多倍体的细胞通常比二倍体的细胞大 细胞内有机物对含量高 抗逆性强 4 缺点 但发育延迟 结实率低 四 多倍体育种 基因重组 基因突变 染色体变异 成倍减少 染色体变异 成倍增加 杂交 用物理或化学方法处理生物 花药离体培养 单倍体 秋水仙素处理 纯种 秋水仙素处理 使位于不同个体的优良性状集中于一个个体上 提高变异频率 加速育种进程 有利变异少 需大量处理供试材料 明显缩短育种年限 育种时间较短 技术复杂 需与杂交育种配合 各种器官大 营养成分高 抗性强 与杂交育种配合 获得的新品种发育延迟 育种时间最长 五 植物体细胞杂交育种 概念
11、将不同种植物的体细胞 在一定条件下融合成杂种细胞 并把杂种细胞培育成新的植物体的技术 不同种生物之间存在着生殖隔离 所以用传统的有性杂交方法是不可能做到这一点的 植物体细胞杂交过程 1 原理 染色体变异 2 过程 如右图 3 优点 克服远远杂交不亲和的障碍 植物组织培养 植物组织培养过程 4 植物组织培养的应用 离体 含有全部营养成分的培养基 一定的温度 空气 无菌环境 适合的PH 适时光照等 植物组织培养 3 植物组织培养条件 六 转基因技术 实施过程 以抗虫棉的培育为例 六 转基因技术 1 原理 2 过程 基因重组 DNA重组技术 获取目的 外源 基因 目的基因导入受体细胞并整合到染色体上
12、 外源基因的增殖与表达 筛选出符合要求的转基因生物 提取目的基因 抗病毒基因 目的基因与运载体结合将目的基因导入受体细胞目的基因的检测和表达 土壤农杆菌的质粒 基因工程育种 优点 缺点 1 目的性强 可以按照人们的意愿定向改造生物 从而人为增加变异的范围 实现种间遗传物质的交换 2 缩短育种周期 1 转基因生物的安全性问题 可能引起生态危机 威胁人类健康 2 技术难度大 意义 为作物高产 优质 抗病虫害和降低农药 化肥对环境的污染做出贡献 转基因技术的应用1 转基因植物 转黄瓜抗青枯病基因的甜椒 2 转基因动物生长速度快的鼠 鱼和猪抗病力强的鸡和牛彩色羊毛的转基因羊 生长快 肉质好的转基因鱼
13、中国 乳汁中含有人生长激素的转基因牛 阿根廷 与药物研制 我国生产的部分基因工程疫苗和药物 许多药品的生产是从生物组织中提取的 受材料来源限制产量有限 其价格往往十分昂贵 微生物生长迅速 容易控制 适于大规模工业化生产 若将生物合成相应药物成分的基因导入微生物细胞内 让它们产生相应的药物 不但能解决产量问题 还能大大降低生产成本 胰岛素从猪 牛等动物的胰腺中提取 100Kg胰腺只能提取4 5g的胰岛素 其产量之低和价格之高可想而知 将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌 每2000L培养液就能产生100g胰岛素 使其价格降低了30 50 环境保护基因工程做成的 超级细菌 能吞食和分解多种污染环境的物质
14、 通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类 用基因工程培育成功的 超级细菌 却能分解石油中的多种烃类化合物 有的还能吞食转化汞 镉等重金属 分解DDT等毒害物质 你知道什么是真正的硕果累累吗 最新款的摩托车 你想过吗 在日本的北海道还出现了三角型西瓜 又称金字塔瓜 被TBS电视台介绍后 更是在日本引起强烈反响 为此 三角人面瓜 已申请了专利 案例片段一 一般西瓜都是圆的 圆西瓜给储运带来许多不便 圆西瓜占地儿 一辆卡车可装许多方砖 却装不了多少圆西瓜 圆西瓜还容易骨碌 不小心就摔坏了 所以装运西瓜都要小心翼翼 西瓜为什么不能是方的 台湾的农艺师们开动脑筋 培育方型西瓜 表现型 基因型 环境条件 改
15、变 改变 改变 改变 可遗传的变异 不可遗传的变异 基因突变染色体变异基因重组 来源 诱因 1 下列表示某种农作物 和 两种品种分别培育出 三种品种 根据上述过程 回答下列问题 用 和 培育 所采用的方法 称为 方法 称为 由 和 培育 所依据的原理是 用 培育出 的常用方法 是 由 培育成 的过程中用化学药剂 处理 的幼苗 方法 和 合称为 育种 其优点是 由 培育出 的常用方法是 形成的 叫 依据的原理是 杂交 自交 基因重组 花药离体培养 秋水仙素 单倍体 明显缩短育种年限 用秋水仙素处理 多倍体 染色体变异 例题 l 以矮杆易感病 ddrr 和高杆抗病 DDRR 小麦为亲本进行杂交 培
16、育矮杆抗病小麦品种过程中 F1自交产生F2 其中矮杆抗病类型出现的比例是 选F2矮杆抗病类型连续自交 筛选 直至 2 若想在较短时间内获得上述新品种小麦 可选择图中 填字母 途径所用的方法 其中的F环节是 例题208年海淀适应性练习 3 科学工作者欲使小麦获得燕麦抗条锈病的性状 应该选择图中 填字母 表示的技术手段最为合理可行 该技术手段主要包括 等环节 4 小麦与玉米杂交 受精卵发育初期出现玉米染色体在细胞分裂时全部丢失的现象 将种子中的胚取出进行组织培养 得到的是小麦 植株 5 两种亲缘关系较远的植物进行杂交 常出现杂交不亲和现象 这时可采用 技术手段进行处理 偶尔产生后代 也往往不育 若要得到可育的植株 需要对不育植物进行处理 让其 6 图中的遗传育种途径 填字母 所表示的方法具有典型的不定向性 例题3试以植株甲 AA 和植株乙 aa 为材料采用两种不同的方法培育出AAaa植株 F1Aa播种F1种子得F1幼苗 用秋水仙素诱导染色体加倍 四倍体AAaa 2 取植株甲和乙的体细胞制成原生质体 促融剂处理 融合后的原生质体 杂种细胞 植物组织培养 AAaa的植株 再生出细胞壁 答案 1
