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1、第第1 1节节 杂交育种与诱变育种杂交育种与诱变育种例如：例如：如何利用纯种的高秆抗锈病如何利用纯种的高秆抗锈病(DDRR)和矮秆不抗锈和矮秆不抗锈病病(ddrr)的水稻植株获得优良性状且能稳定遗传的品种。的水稻植株获得优良性状且能稳定遗传的品种。第一步：第一步：先杂交得到高抗植株；第二步：将矮抗植株连先杂交得到高抗植株；第二步：将矮抗植株连续自交直至不再发生性状分离为止。续自交直至不再发生性状分离为止。P DDRR ddrr F1 DdRr1 1. .杂交育种杂交育种F1:DdRrD_R_, D_rr , ddR_, ddrrF2连续自交直至到不再连续自交直至到不再发生性状分离为止发生性状分
2、离为止ddRR(矮抗矮抗) 像这样显性性状是优良性状，采用杂交育种必须连像这样显性性状是优良性状，采用杂交育种必须连续自交续自交4 45 5代后种子才相对较纯，育种年限至少代后种子才相对较纯，育种年限至少5 5年。年。一、概念：一、概念： 将两个或多个品种的优良性状通过交配集中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，获得新品种的方法。在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。二、依据原理：二、依据原理： 基因重组基因重组三、常用方法：三、常用方法： 杂交杂交 自交自交 选种选种 自交自交 四、优点：四、优点：将不同个体的优良性状集中到一个个体上将不同个体的优良性状集中
3、到一个个体上五、缺点：五、缺点： 育种时间长育种时间长杂交育种杂交育种袁隆平（杂交水稻专家）袁隆平（杂交水稻专家） 2000 2000年国家最高科学技术奖；年国家最高科学技术奖；20042004年十大感动中年十大感动中国人物之一。国人物之一。颁奖辞：他是一位真正的耕耘者。当他还是一个乡村教师时，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。他毕生的梦想，就是让所薄名利，一介农夫，播撒智慧，收获富足。他毕生的梦想，就是让所有的人远离
4、饥饿。喜看稻菽千重浪，最是风流袁隆平。有的人远离饥饿。喜看稻菽千重浪，最是风流袁隆平。选育纯种选育纯种选用纯合亲本杂交选用纯合亲本杂交利用现有基因重新组合利用现有基因重新组合选种选种连续自交连续自交中国黄牛中国黄牛中中国国荷荷斯斯坦坦牛牛荷斯坦牛荷斯坦牛 假设现有长毛黑色猫（假设现有长毛黑色猫（BBEEBBEE）和短毛白色猫）和短毛白色猫（bbeebbee），你能否培育出能稳定遗传的长毛白色猫），你能否培育出能稳定遗传的长毛白色猫（BBeeBBee）？）？ P BBEE P BBEE bbee bbee F1 BbEe F1 BbEeBbEeBbEe F2 Bbee F2 Bbee 或或 BB
5、ee BBee bbee bbee1.1.1.1.动物育种一般采用杂交育种和诱变育种。动物育种一般采用杂交育种和诱变育种。动物育种一般采用杂交育种和诱变育种。动物育种一般采用杂交育种和诱变育种。2.2.2.2.动物杂交育种中不能自交，所以动物杂交育种中不能自交，所以动物杂交育种中不能自交，所以动物杂交育种中不能自交，所以F1F1F1F1不能自交，但可不能自交，但可不能自交，但可不能自交，但可 以利用以利用以利用以利用F1F1F1F1的雌雄个体进行杂交繁殖；的雌雄个体进行杂交繁殖；的雌雄个体进行杂交繁殖；的雌雄个体进行杂交繁殖；3.3.3.3.在在在在F2F2F2F2中可以用测交的方法判断杂合子
6、和纯合子；中可以用测交的方法判断杂合子和纯合子；中可以用测交的方法判断杂合子和纯合子；中可以用测交的方法判断杂合子和纯合子；4.4.4.4.动物杂交育种，不能用单倍体育种的方法。动物杂交育种，不能用单倍体育种的方法。动物杂交育种，不能用单倍体育种的方法。动物杂交育种，不能用单倍体育种的方法。杂种优势杂种优势：是指基因型不同的亲本相互杂交产生的杂是指基因型不同的亲本相互杂交产生的杂种一代，在生长势、生活力、繁殖力、抗逆性、产量种一代，在生长势、生活力、繁殖力、抗逆性、产量和品质等一种或多种性状上优于两个亲本的现象。和品质等一种或多种性状上优于两个亲本的现象。杂杂种优势在种优势在F F1 1代表现
7、最明显代表现最明显。例如：我国劳动人民用例如：我国劳动人民用马马和和驴驴杂交获得体力强大，耐力好的杂种杂交获得体力强大，耐力好的杂种骡骡。 杂种优势主要利用杂种杂种优势主要利用杂种F F1 1代的优良性状，并不要代的优良性状，并不要求遗传上的稳定求遗传上的稳定。需年年制种。如水稻的需年年制种。如水稻的杂优种杂优种，每，每年农科站都有供应。年农科站都有供应。诱变育种诱变育种诱变育种诱变育种1 1）概念：）概念：人工利用人工利用物理因素（如物理因素（如X X射线、射线、射线、紫外线、射线、紫外线、 激光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）激光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）来来 处理生
8、物，使生物发生基因突变。处理生物，使生物发生基因突变。2 2）优点：）优点：能提高突变率，能提高突变率，产生新基因产生新基因；在较；在较短时间短时间内获内获 得更多的优良变异类型。得更多的优良变异类型。3 3）应用：）应用： 农作物新品种的培育农作物新品种的培育，新品种具有抗病力强、产量，新品种具有抗病力强、产量高、品质好等优点。如高、品质好等优点。如“黑农五号黑农五号”大豆，产量提高了大豆，产量提高了16%16%，含油量比原来提高了，含油量比原来提高了2.5%2.5%。 资料：资料：航天技术的发展，使人类利用太空资源的愿望变成了现航天技术的发展，使人类利用太空资源的愿望变成了现实。自实。自1
9、9871987年以来，中国利用自己研制的返回式卫星和神舟号飞年以来，中国利用自己研制的返回式卫星和神舟号飞船进行了船进行了1111次航天育种搭载试验，试验品种达次航天育种搭载试验，试验品种达12001200多种。多种。 航天诱变育种是利用太空的物理环境作为诱变因子，太空环航天诱变育种是利用太空的物理环境作为诱变因子，太空环境条件很复杂，与地球表面主要差异是微重力（境条件很复杂，与地球表面主要差异是微重力（10103 3克克10106 6克）克）、宇宙射线、重粒子、变化磁场和高真空等，这些物理条件的综、宇宙射线、重粒子、变化磁场和高真空等，这些物理条件的综合作用使生物产生基因突变。合作用使生物产
10、生基因突变。 据统计，航天育种变异率达据统计，航天育种变异率达4 4以上，株高变异为以上，株高变异为4040cmcm30cm30cm，果重变异达果重变异达7070100100（蔬菜），生育期变异为（蔬菜），生育期变异为3 3天天1010天。天。 当当神神舟舟六六号号航航天天飞飞船船搭搭载载着着两两位位英英雄雄宇宇航航员员成成功功返返航航时时，一一些些特特殊殊的的乘乘客客也也回回到到了了地地球球。他他们们是是一一些些：生生物物菌菌种种、植植物物组组培培苗苗和和作作物物、植植物物、花花卉卉种种子子等等。在在太太空空周周游游了了115115小小时时3232分分钟钟，返返回地球后，搭载单位的科研人员将
11、继续对它们进行有关试验。回地球后，搭载单位的科研人员将继续对它们进行有关试验。 回答：回答：（1 1）作作物物种种子子从从太太空空返返回回地地面面后后种种植植，往往往往能能出出现现新新的的变变异异特特征征。这这种种变变异异的的来来源源主主要要是是植植物物种种子子经经太太空空中中的的 辐辐射射后后，其其 发发生生变变异异。请请预预测测可可能能产产生生的的新新的的变变异异对对人人类类是是否否有有益益? ? ，你你判判断断的的理理由是由是 。（2 2）试举出这种育种方法的优点）试举出这种育种方法的优点宇宙射线等宇宙射线等 基因基因 不一定不一定 基因突变是不定向的基因突变是不定向的 变异频率高，大幅
12、度改良某些性状变异频率高，大幅度改良某些性状 太空椒太空椒 普通椒普通椒4 4）局限性）局限性：诱变育种的：诱变育种的方向方向难以掌握难以掌握，诱变体，诱变体难以难以 集中多个理想性状集中多个理想性状。5 5）克服方法）克服方法：要想克服这些局限性，可以：要想克服这些局限性，可以扩大诱变扩大诱变 后代的群体后代的群体，增加选择的机会。，增加选择的机会。原因：基因突原因：基因突变是随机不定变是随机不定向的。向的。讨论：怎样克服？讨论：怎样克服？课堂小结课堂小结基因重组基因重组将不同个体的优良性状，将不同个体的优良性状，集于一个个体上集于一个个体上杂交杂交 自交自交 选种选种 自交自交时间长，需及
13、时发现优良时间长，需及时发现优良品种品种基因突变基因突变辐射诱变，激光诱变，辐射诱变，激光诱变，空间技术育种空间技术育种提高育种频率，加速育提高育种频率，加速育种过程，或大幅度改良种过程，或大幅度改良某些品种某些品种有利变异少，需大量有利变异少，需大量处理实验材料处理实验材料依据依据原理原理常用常用方法方法优点优点缺点缺点应用应用实例实例杂交育种杂交育种诱变育种诱变育种常规育种常规育种诱变育种诱变育种多倍体育种多倍体育种单倍体育种单倍体育种处理处理杂交杂交用射线、激光、化用射线、激光、化学药品等处理生物学药品等处理生物用秋水仙素处理种用秋水仙素处理种子或幼苗子或幼苗花药离体培养花药离体培养原理
14、原理通过通过基因重组基因重组把两亲本的优把两亲本的优良性状组合在良性状组合在同一后代中同一后代中用人工方法诱发用人工方法诱发基基因突变因突变，产生新性，产生新性状，创造新品种或状，创造新品种或新类型新类型抑制细胞分裂中纺抑制细胞分裂中纺锤体的形成，使染锤体的形成，使染色体数目加倍后不色体数目加倍后不能形成两个细胞能形成两个细胞( (染染色体变异色体变异) )诱导精子直接诱导精子直接发育成植株，发育成植株，再用秋水仙素再用秋水仙素加倍成纯合体加倍成纯合体( (染色体变异染色体变异) )特点特点方法简便，但方法简便，但需较长年限方需较长年限方可获得纯合体可获得纯合体加速育种的进程，加速育种的进程，
15、大幅改良某些性状，大幅改良某些性状，但突变后有利个体但突变后有利个体往往不多往往不多器官大，营养物质器官大，营养物质含量高，但发育延含量高，但发育延迟，结实率低迟，结实率低缩短育种年限，缩短育种年限，但方法复杂，但方法复杂，成活率较低成活率较低举例举例高杆抗病与矮高杆抗病与矮杆不抗病小麦杆不抗病小麦杂交产生矮杆杂交产生矮杆抗病品种抗病品种高产量青霉素菌株高产量青霉素菌株的育成的育成三倍体西瓜、八倍三倍体西瓜、八倍体小黑麦体小黑麦抗病植株的育抗病植株的育成成 这些题你会做吗？这些题你会做吗？1 1. .杂交育种所依据的主要遗传学原理是杂交育种所依据的主要遗传学原理是( )( ) A.A.基因突变
16、；基因突变； B.B.基因自由组合；基因自由组合； C.C.染色体交叉互换：染色体交叉互换： D.D.染色体变异。染色体变异。B2. .在下列几种育种方法中，可以改变原有基因分子结构在下列几种育种方法中，可以改变原有基因分子结构 的育种方法是的育种方法是( )( ) A.A.杂交育种杂交育种 B.B.诱变育种诱变育种 C.C.单倍体育种单倍体育种 D.D.多倍体育种多倍体育种3.3.现代农业育种专家采用诱变育种的方法改良某些农作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，其原因是物的原有性状，其原因是( )( ) A.A.提高了后代的出苗率提高了后代的出苗率 B.B.产生的突
17、变全部是有利的产生的突变全部是有利的 C.C.提高了后代的稳定性提高了后代的稳定性 D.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BD4.4.6060CoCo是典型的是典型的放射源，可用于作物诱变育种。我放射源，可用于作物诱变育种。我国运用这种方法培育出了许多农作物新品种，如棉花国运用这种方法培育出了许多农作物新品种，如棉花高产品种高产品种“鲁棉鲁棉1 1号号”，在我国自己培养的棉花品种中，在我国自己培养的棉花品种中栽培面积最大。栽培面积最大。 射线处理后主要引起射线处理后主要引起 ，从，从而产生可遗传的变异。除而产生可遗传的变异。除射线外，用于诱变育种的射线外，用于诱变育种的其他物
18、理诱变因素还有其他物理诱变因素还有 、 和和 。 答案：答案：基因突变；基因突变；x x射线；紫外线；激光射线；紫外线；激光 为提高农作物的单产量，获得早熟、抗倒伏、抗病等性状，为提高农作物的单产量，获得早熟、抗倒伏、抗病等性状，科学工作者往往要采取多种育种方法来培育符合农民要求的新品科学工作者往往要采取多种育种方法来培育符合农民要求的新品种，请根据下面提供的材料，每小组设计一套育种方案：种，请根据下面提供的材料，每小组设计一套育种方案：已有的材料：已有的材料：A A小麦的高秆（显性）抗锈病（显性）纯种，小麦的高秆（显性）抗锈病（显性）纯种，B B小麦小麦的矮秆不抗锈病纯种，的矮秆不抗锈病纯种
19、，C C水稻的迟熟种子水稻的迟熟种子 非生物材料：根据需要自选非生物材料：根据需要自选（1 1）育种名称：）育种名称：（2 2）所选择的生物材料：）所选择的生物材料： （3 3）希望得到的结果：）希望得到的结果： （4 4）预计产生这种结果的（所需类型）的几率）预计产生这种结果的（所需类型）的几率（5 5）写出育种的简要过程（可用图解）写出育种的简要过程（可用图解） （6 6）简答选择能稳定遗传的新品种的方法。）简答选择能稳定遗传的新品种的方法。 试试看，你行吗？试试看，你行吗？生物材料：生物材料：A A小麦的高秆（显性）抗锈病（显性）纯种，小麦的高秆（显性）抗锈病（显性）纯种，B B小小 麦
20、的矮秆不抗锈病纯种，麦的矮秆不抗锈病纯种，C C水稻的迟熟种子水稻的迟熟种子 非非生物材料：根据需要自选生物材料：根据需要自选方案方案1 1：（1 1）育种名称：）育种名称：杂交杂交育种育种（2 2）所选择的生物材料：）所选择的生物材料：A A、B B。（3 3）希望得到的结果：）希望得到的结果：矮秆抗锈病矮秆抗锈病。（4 4）预计）预计F F2 2产生这种结果的（所需类型）的几率：产生这种结果的（所需类型）的几率：3/163/16。（5 5）写出育种的简要过程（可用图解）写出育种的简要过程（可用图解）高抗高抗矮病矮病 F1 F1 高抗高抗 自交自交 F F2 2（高抗、矮抗、高病、矮病）高抗
21、、矮抗、高病、矮病）。（6 6）简答选择能稳定遗传的新品种的方法。）简答选择能稳定遗传的新品种的方法。 将将F F2 2矮秆抗锈病品种连续自交，分离淘汰提纯到基本不分离矮秆抗锈病品种连续自交，分离淘汰提纯到基本不分离为止。为止。方案方案2 2：（1 1）育种名称：）育种名称：单倍体单倍体育种育种（2 2）所选择的生物材料：）所选择的生物材料：A A、B B。（3 3）希望得到的结果：）希望得到的结果：矮秆抗锈病矮秆抗锈病。（4 4）预计产生这种结果的（所需类型）的几率：）预计产生这种结果的（所需类型）的几率：1/41/4。（5 5）写出育种的简要过程（可用图解）写出育种的简要过程（可用图解）高
22、抗高抗矮病矮病 F F1 1高抗高抗 F F1 1花药离体培养花药离体培养 单倍体植株，再经秋水仙素处理，染色体单倍体植株，再经秋水仙素处理，染色体加倍成为纯合的高抗、矮抗、高病、矮病植株加倍成为纯合的高抗、矮抗、高病、矮病植株。（6 6）简答选择能稳定遗传的新品种的方法。）简答选择能稳定遗传的新品种的方法。挑选矮秆抗锈病的植株即可。挑选矮秆抗锈病的植株即可。方案方案3 3：（1 1）育种名称：）育种名称：诱变诱变育种育种（2 2）所选择的生物材料：）所选择的生物材料：C C。（3 3）希望得到的结果：）希望得到的结果：早熟水稻早熟水稻。（4 4）预计产生这种结果的（所需类型）的几率：）预计产
23、生这种结果的（所需类型）的几率：极低或不出现极低或不出现。（5 5）写出育种的简要过程（可用图解）写出育种的简要过程（可用图解）用射线、激光照射或秋水仙素等化学试剂处理（或用太空飞船用射线、激光照射或秋水仙素等化学试剂处理（或用太空飞船搭载）水稻，使之产生基因突变搭载）水稻，使之产生基因突变。（6 6）简答选择能稳定遗传的新品种的方法。）简答选择能稳定遗传的新品种的方法。将处理的水稻种植下去，进行观察，选择矮秆抗倒伏的水稻，将处理的水稻种植下去，进行观察，选择矮秆抗倒伏的水稻，并纯化。并纯化。 试试看，你能行吗？试试看，你能行吗？1.1.下图表示某种农作物品种：下图表示某种农作物品种：和和两个
24、品系培育出品两个品系培育出品种种的可能方法，请据图回答：的可能方法，请据图回答：AABB aabbAABB aabbAABb AaBbAABb AaBb AbAb AAbbAAbbV VI IIIIIIIIIIIIVIVVIVI (1)(1)指出下列各种交配方式：由品种指出下列各种交配方式：由品种和和培育出培育出的的过程过程I I是是，由品系，由品系培育出品种培育出品种经过的经过的过程过程V V是是。（2 2）品系）品系是一种是一种植株，由品系植株，由品系经过过程经过过程IIIIII培养品种培养品种常用的方法是常用的方法是。（3 3）品种）品种形成品种形成品种经过的过程经过的过程VIVI中常用
25、中常用处理。处理。（4）品种）品种直接形成品种直接形成品种的过程需经的过程需经，由品种，由品种产生品种产生品种的最简便方法是的最简便方法是。（5 5）你认为成功率最高且工作量最小的培育品种）你认为成功率最高且工作量最小的培育品种的途的途径是径是。（用过程。（用过程I I、IIII等以及等以及 表示）表示） 试试看，你能行吗？试试看，你能行吗？1.1.下图表示某种农作物品种：下图表示某种农作物品种：和和两个品系培育出品两个品系培育出品种种的可能方法，请据图回答：的可能方法，请据图回答：AABB aabbAABB aabbAABb AaBbAABb AaBb AbAb AAbbAAbbV VI I
26、IIIIIIIIIIIVIVVIVI ( (1)1)指出下列各种交配方式：由品种指出下列各种交配方式：由品种和和培育出培育出的过程的过程I I是是，由，由品系品系培育出品种培育出品种经过的过程经过的过程V V是是。（2 2）品系）品系是一种是一种植株，由品系植株，由品系经过过程经过过程IIIIII培养品种培养品种常用的方法是常用的方法是。（3 3）品种）品种形成品种形成品种经过的过程经过的过程VIVI中常用中常用处理。处理。（4）品种）品种直接形成品种直接形成品种的过程需经的过程需经，由品种，由品种产生品种产生品种的最简便方法是的最简便方法是。（5 5）你认为成功率最高且工作量最小的培育品种）
27、你认为成功率最高且工作量最小的培育品种的途的途径是径是。（用过程。（用过程I I、IIII等以及等以及 表示）表示）番茄番茄: :19921992年黑龙江农科院搭载年黑龙江农科院搭载“组培大黄组培大黄”番茄纯系，经番茄纯系，经4 4代代培育，育出培育，育出“宇番宇番1 1号号”番茄新品种，亩产达番茄新品种，亩产达60006000千克，比原品千克，比原品种提高种提高5050，维生素，维生素C C含量为含量为17178383毫克毫克100100克，提高克，提高33333 3，可溶性固形物为可溶性固形物为2.92.9，提高，提高70.670.6，目前已推广万亩。，目前已推广万亩。白莲白莲: :199
28、41994年江西广昌白莲研究所搭载白莲种子年江西广昌白莲研究所搭载白莲种子442442粒，培育出粒，培育出太空莲太空莲3 3号等新品种，亩产达号等新品种，亩产达120120千克，比原品种提高千克，比原品种提高8888，平均，平均粒重粒重2 22 2克，最大为克，最大为3 33 3克（原品种平均粒重为克（原品种平均粒重为1.11.1克），超过克），超过出口莲子标准。出口莲子标准。1.1.“宇番宇番1 1号号”和太空莲和太空莲3 3号中有没有产生新基因？号中有没有产生新基因？ 2 2. .太空中诱发基因突变的条件有哪些？太空中诱发基因突变的条件有哪些？ 3 3. .航天诱变育种有哪些优点？航天诱变育种有哪些优点？ 4 4. .地面上有哪些因素可以诱导生物产生基因突变？地面上有哪些因素可以诱导生物产生基因突变？ 答案：答案： 1 1. .有新基因产生。有新基因产生。 2 2. .微重力、宇宙射线、重粒子、变化磁场和高真空。微重力、宇宙射线、重粒子、变化磁场和高真空。 3 3. .可以提高突变率，或大幅度地改良某些品种。可以提高突变率，或大幅度地改良某些品种。 4 4. .物理因素、化学因素和生物因素。物理因素、化学因素和生物因素。
