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1、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”，撰文说到下世纪年 代，中国人口将达到亿，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？问题情境：培育农作物新品种是解决培育农作物新品种是解决 问问 题的方法之一题的方法之一复习孟德尔两对相对性状的杂交实验1.怎样做杂交实验? 根据什么可以判断每对相 对性状的显隐性?2.F2中出现了几种表现型? 有什么特点? F2中性状重组 的类型各占多少?可稳定遗 传的占多少？问题探讨：设想你是一位玉米育种专家，遇到这样的情况： 品种A子粒多，但不抗黑粉病；品种B子粒少， 但抗黑粉病。讨论
2、：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.你能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实例?方案展示 P 品种A 品种B （子粒多,不抗病） (子粒少,抗病)F1F2 子粒多,不抗病 子粒多,抗病 子粒少,不抗病 子粒少,抗病可能遇到的困难:1.如何做杂交? 2.如何判断显隐性?3.若要选择的品种是双隐性、一隐一显、双显 性的，如何选择得到纯合子？最早的育种方法：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
3、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。 古印第安人是最早选择和培育玉米的，最突 出的贡献是选育了果穗硕大、淀粉含量高的玉米 。请分析古印第安人培育玉米的方法所隐含的遗 传学原理及其优缺点。 （1）古印第安人培育玉米的方法称为 。 （2）这里的“选择”的含义是 。 （3）“用作祭的玉米是在隔离条件下种植的”其中“ 隔离”作用是（4）选择育种的优缺点是技术简单、容易操作。 缺点：选择范围有限，育种周期长。 （5）现代育种工作是否运
4、用选择育种的“汰劣留良 ”这一措施？学生带着这一问题继续学习。 选择育种 汰劣留良防止劣质玉米与选择的具有优良 性状的玉米杂交，使优良性状得到不断的积累 。设想：每种生物都有不少性状，这些性状有的是 优良性状，有的是不良性状，而且不同的优 良性状存在于不同的品种中。人们一直设想 如果能想办法去掉不良性状，让优良性状集 于一身，创造出自然条件下没有的新性状组 合，突破选择育种的局限，培育出具有优良 性状组合的新品种。选择育种的局限性是：只能利用生物在自然环境条件 下产生的有限变异，在已有的性状组合中选育优良品种。已知小麦的高秆（D）对矮秆（d）为显性，抗锈病（T ）对易染锈病（t）为显性，两对性
5、状独立遗传。现有高 秆抗锈病、矮秆易染病两纯系品种。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？将你的设想用遗传图解表示出来。试一试：植物杂交育种的方法以下是杂交的育种参考方案：以下是杂交的育种参考方案： 高抗高抗 矮不抗矮不抗 高抗高抗DDTTddttDdTtddTt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？动物的杂交育种中国荷斯坦牛：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6300k
6、g以上。试一试：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（BBEEBBEE） 和短毛折耳猫（和短毛折耳猫（bbeebbee），），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（BBeeBBee） ？写出育种方案（图解）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 Bbee BBeeBBeeBbeebbeebbee长折 短折长折 长折 短折杂交F1间 交配选优测交 F3长折 短折思考：要培育出一个能 稳定遗传的动物品种至 少要几年？1 1、动物杂交育种中
7、纯合子的获得不能通过逐代、动物杂交育种中纯合子的获得不能通过逐代自交，而应改为自交，而应改为测交测交。2 2、比植物杂交育种所需年限短。、比植物杂交育种所需年限短。小结：杂交育种的概念：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。杂交自交选优 自交思考与讨论杂交育种的优点是很明显的，但是在实际 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，以及育种时间等方面，分析比 较杂交育种方法的不足。那有没有能出现意想不到的结果，并且需要时间 相对要短的育种方法呢？杂交育种只能利用已有基因的重组，按 需选择，并不能创造新的基因。杂交后
8、 代会出现性状分离现象，育种进程缓慢 ，过程繁琐。思考：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 。请回答：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。 复习：1.什么叫基因突变？属于什么水平的变化？2.自然突变和诱发突变特点的异同？3.诱发基因突变的因素有哪些？（物理、化学等）都有普遍性、随机性、不定向性，诱发 突变的频率高诱变育种原理： 基因突变 方法： 物理方法(紫外线、射线、失重等)或化
9、学方 法(亚硝酸、硫酸二乙酯等)处理植株，再选择 符合要求的变异类型 应用:农作物新品种的培育，新品种具有抗 病力强、产量高、品质好等优点。如“黑 农五号”大豆，产量提高了16%，含油量 比原来提高了2.5%。诱变育种除了采用常规的诱变育种方法外 ，还采用太空育种。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 。我国已培育成功 许多太空作物：空间生命科学： 高真空(108pa) 微重力(104g) 强辐射(尤其是危害 性极大的HZE）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
10、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 。思考与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，谈谈诱变育种的局 限性。要想克服这些局限性，可以采取什么 办法？优点：不足：克服：产生新基因和新的性状，能提高变异的频率， 后代变异性状能较快稳定，加速育种进程。诱变育种的方向难以掌握，诱变体难以集中多 个理想性状。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。l育种技术的不断完善与发展的动力和原因 是 超越
11、已有技术的局限性 。育种学家将 如何突破“不能实行种间的基因交流”这一 育种技术的局限呢？总结：选择育种杂交育种诱变育种特点：在自然产生的变异中选择 局限：不能把位于两个品种的优良性状集 于一身主要优点：有目的地把位于两个品种的优良性状集于一身 局限：不能产生新的基因主要优点：能产生新基因 局限：该方法具有一定的盲目性均不能实行种 间的基因交流杂杂交育种诱变诱变 育种 多倍体育种单单倍体育种 处处 理原 理 优优 点缺 点比较各种育种的方法杂杂交育种诱变诱变 育种多倍体育 种单单倍体育 种 处处 理原 理 优优 点缺 点杂交辐射、射线化学药剂秋水仙素花药离体 培养基因重组基因突变染色体变异可以
12、集中两 个亲体的优 良性状育种年限缩短 ，改良某些性 状果大，茎秆 粗，营养物 丰富年限短， 易稳定时间长有利不多， 需大量处理发育迟， 结实低技术复杂秋水仙素育种的方法有多种，各有各的优点，我们 要合理的有机结合各种方法，高效的达到 各种目的。如果水稻的某迟熟（AA)品种,那么我们有什 么好办法快速的得到早熟（aa）品种？灵活创新、实际应用人工诱变 + 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 素处理早熟 品种 (AA)秋水仙 素处理时间：下图表示以某种农作物（1）和（2）两个品种为基础
13、，培育出（4） 、（5）、（6）、（7）四个品种的过程。根据下图，回答下列问题 ：【答案】.(1)杂交 自交， 基因重组； （2）花药离体培养； 人工诱 导染色体加倍，缩短育种年限； （3）人工诱导多倍体，多倍体 （4）采用射线照射或药剂处理 等人工诱变方式 练习题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）
