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1、 第六章第六章从杂交育种到基因工程从杂交育种到基因工程第一节杂交育种与诱变育种第一节杂交育种与诱变育种最早的育种方法：最早的育种方法：选择育种的优点：选择育种的优点：技术简单、容易操作技术简单、容易操作缺点：缺点：选择范围有限，育种周期长选择范围有限，育种周期长 选择育种选择育种已知小麦的高秆（已知小麦的高秆（D）对矮秆（）对矮秆（d）为显性，抗锈）为显性，抗锈病（病（T）对易染锈病（）对易染锈病（t）为显性，两对性状独立）为显性，两对性状独立遗传。现有高秆抗锈病、矮秆易染病两遗传。现有高秆抗锈病、矮秆易染病两纯系品种纯系品种。你用什么方法能把两个品种的优良性状结合在一你用什么方法能把两个品种
2、的优良性状结合在一起，又能把双方的缺点都去掉？起，又能把双方的缺点都去掉？试一试：植物杂交育种的方法试一试：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高抗高抗 高不抗高不抗 矮抗矮抗 矮不抗矮不抗D_T_D_ttddttddTT矮抗矮抗ddTTddTt矮抗矮抗ddTT矮抗矮抗矮抗矮抗 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？第一年第一年第二年第二年选优选优第三年第三年第四
3、年第四年5 5、缺点：、缺点：杂交杂交自交自交选优选优自交（测交）自交（测交）一、杂交育种一、杂交育种 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。即即“集优集优”, ,能能产生新的基因型产生新的基因型。 杂交育种是将两个或多个品种的优良性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。育，获得新品种的方法。基因重组基因重组3 3、方法：、方法：1 1、概念：、概念：2 2、原理：、原理：4 4、优点：、优点：课本课本P99 他是一位真正的耕耘者。当他还是一个乡村教师的时候,已经具有颠覆世界权威
4、的胆识;当他名满天下的时候,却仍然只是专注于田畴,淡泊名利,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饥饿。喜看稻菽千重浪,最是风流袁隆平。杂种优势杂种优势杂种优势是生物界普遍存在的现象。杂种优势是生物界普遍存在的现象。指基因型不同的亲本个体相互杂交产生的杂种指基因型不同的亲本个体相互杂交产生的杂种第一代，在生长势、生活力、繁殖力、抗逆性、第一代，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产量和品质等一种或多种性状上优于两个亲本的现象。的现象。Eg.骡（体力强大，耐力好）骡（体力强大，耐力好） 试一试：试一试：动物的杂交育种方法动物的杂交育种
5、方法短毛折耳猫短毛折耳猫（BBEE）长毛立耳猫长毛立耳猫（bbee）长毛折耳猫长毛折耳猫（BBee）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BbeeBBee杂交杂交F1间间交配交配选优选优测交测交 BBeebbee长折长折 短折短折长折长折 BbeeBbeebbee长折长折 短折短折长折长折 短折短折bbeeBbee1 1、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，而应改为不能通过逐代自交，而应改为测交测交。2 2、比植物杂交育种所需、比植物杂交育种所需年限短年限短。动
6、物的杂交育种动物的杂交育种中国荷斯坦牛：中国荷斯坦牛：荷斯坦荷斯坦弗里生牛与我国黄牛弗里生牛与我国黄牛杂交选育后逐渐形成的杂交选育后逐渐形成的优良种。泌乳期可达优良种。泌乳期可达305305天，年产乳量可达天，年产乳量可达6300kg6300kg以上。以上。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 1）分析上述杂交过程，杂交育种有哪些）分析上述杂交过程，杂交育种有哪些优点？优点？（2 2）能否有新的基因和
7、新的性状产生？能否有新的基因和新的性状产生？ （3 3）从）从杂交后代可能出现的各种类型及育杂交后代可能出现的各种类型及育种时间种时间来看，杂交育种有哪些缺点？来看，杂交育种有哪些缺点？思考与讨论思考与讨论如果要培育出新的基因和新的如果要培育出新的基因和新的性状，应该怎样做？性状，应该怎样做？二、诱变育种二、诱变育种 能能提高突变率，提高突变率，产生产生新基因新基因和新的性状，和新的性状，加速育种进程。在加速育种进程。在较短时间较短时间内获得更多的内获得更多的符合人类需要的优良变异类型。符合人类需要的优良变异类型。 利用利用物理因素物理因素（如（如X X射线，紫外线，激射线，紫外线，激光等）或
8、光等）或化学因素化学因素（如亚硝酸等）处理生（如亚硝酸等）处理生物，使生物发生基因突变。物，使生物发生基因突变。基因突变基因突变3 3、方法：、方法：1 1、概念：、概念：2 2、原理：、原理：4 4、优点：、优点：物理、化学方法处理生物，再选择物理、化学方法处理生物，再选择符合要求的变异类型符合要求的变异类型 太空番茄太空番茄太空南瓜太空南瓜太空黄瓜太空椒太空椒基因突变的应用基因突变的应用: :农作物新品种的培育农作物新品种的培育 用于微生物育种用于微生物育种例如青霉素的选育。例如青霉素的选育。19431943年从自然界分离年从自然界分离出来的青霉菌只能产生青霉素出来的青霉菌只能产生青霉素2
9、020单位单位/mL/mL。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、紫外射线、紫外线线照射以及综合处理，培育成了青霉素高照射以及综合处理，培育成了青霉素高产菌株，目前青霉素的产量已达到产菌株，目前青霉素的产量已达到50000500006000060000单位单位/mL/mL。如如如如“ “黑农五号黑农五号黑农五号黑农五号” ”大豆大豆大豆大豆联系基因突变的特点，谈谈诱变育种的局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，可以采取限性。要想克服这些局限性，可以采取什么办法？什么办法？不足：不足：诱变育种的方向难以掌握，诱变育种的方向难以掌握，有利变有利变异少
10、异少，诱变体难以集中多个理想性状。，诱变体难以集中多个理想性状。克服：克服：可以扩大诱变后代的群体（可以扩大诱变后代的群体（大量处大量处理实验材料理实验材料），增加选择的机会。），增加选择的机会。课本课本P100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。单倍体育种单倍体育种 还有什么育种方法有可能还有什么育种方法有可能缩短育种缩短育种年限年限，使具有小麦的矮杆抗锈病的品，使具有小麦的矮杆抗锈病的品种能更迅速在生产实践上得到应用？种能更迅速在生产实践上得到应用？ 在植物杂交育种的过程中运用单倍体育种的方在植物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。法可以显著缩
11、短育种进程。P高杆抗病高杆抗病 DDTT矮杆感病矮杆感病 ddttF1高杆抗病高杆抗病 DdTt第第1年年选育出需要的矮抗品种选育出需要的矮抗品种F2D_T_ D_tt ddT_ ddtt矮抗矮抗杂交育种杂交育种第第2年年第第3年年生长生长ddTTF3减数分裂减数分裂配子配子DTDtdTdt单倍体单倍体 DTDtdTdt花药离体培养花药离体培养秋水仙素秋水仙素第第1年年第第2年年第第4年年单倍体育种单倍体育种DDttddTT ddtt纯合体纯合体DDTT矮抗矮抗例题背景例题背景：荔枝主要分布在南方等地。增城荔枝主要分布在南方等地。增城“西西园挂绿园挂绿”至为珍贵，被称为至为珍贵，被称为“荔枝之
12、荔枝之王王”。“西园挂绿西园挂绿”外壳红中带绿，外壳红中带绿，四分微绿六分红，每个荔枝都环绕有四分微绿六分红，每个荔枝都环绕有一圈一圈绿绿线，果肉洁白晶莹，清线，果肉洁白晶莹，清甜甜爽口，爽口，挂齿留香，风味独特。挂齿留香，风味独特。为了改良为了改良“西西园挂绿园挂绿”，要求在不改变，要求在不改变“西园挂绿西园挂绿”原有外观品质的前提下把原有外观品质的前提下把“西园挂西园挂绿绿”改良为改良为无核、果大、糖分含量多无核、果大、糖分含量多。若你是育种专家，该怎样设计育种方若你是育种专家，该怎样设计育种方案？案？二倍体二倍体二倍体二倍体四倍体四倍体四倍体四倍体秋水仙素处理秋水仙素处理秋水仙素处理秋水
13、仙素处理二倍体二倍体二倍体二倍体三倍体种子三倍体种子三倍体种子三倍体种子三倍体植株三倍体植株三倍体植株三倍体植株不能形成正常的卵细胞不能形成正常的卵细胞不能形成正常的卵细胞不能形成正常的卵细胞无子西瓜无子西瓜无子西瓜无子西瓜种下去种下去种下去种下去联会紊乱联会紊乱联会紊乱联会紊乱第第第第一一一一年年年年第第第第二二二二年年年年授二倍授二倍授二倍授二倍体的花体的花体的花体的花粉粉粉粉方案提示：方案提示：借鉴三倍体无子西瓜的育种方式借鉴三倍体无子西瓜的育种方式（多倍体育种）（多倍体育种）育种的方法有多种，各有各的优点，我们育种的方法有多种，各有各的优点，我们要合理的有机结合各种方法，高效的达到要合
14、理的有机结合各种方法，高效的达到各种目的。各种目的。如果水稻的某迟熟（如果水稻的某迟熟（AA)品种品种,那么我们有什那么我们有什么好办法快速的得到早熟（么好办法快速的得到早熟（aa）品种？）品种？灵活创新、实际应用灵活创新、实际应用人工诱变人工诱变 + + 单倍体育种单倍体育种早熟早熟早熟早熟品种品种品种品种(aa)(aa)(aa)(aa)花药离花药离花药离花药离体培养体培养体培养体培养迟熟迟熟品种品种(AA)(AA)杂合杂合子子(Aa)(Aa)人工人工诱变诱变 幼苗幼苗 （A） 幼苗幼苗（a）秋水仙秋水仙素处理素处理早熟早熟早熟早熟品种品种品种品种(AA)(AA)(AA)(AA)秋水仙秋水仙
15、素处理素处理杂交育种杂交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处理理原原理理优优点点缺缺点点杂交杂交辐射、射线辐射、射线化学药剂化学药剂秋水仙素秋水仙素花药离花药离 体培养体培养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可以集中两可以集中两 个亲体的优个亲体的优 良性状良性状育种年限缩育种年限缩短，改良某短，改良某些性状些性状果大，茎果大，茎秆粗，营秆粗，营养物丰富养物丰富年限短，年限短，易稳定易稳定时间长时间长有利不多，有利不多， 需大量处理需大量处理发育迟，发育迟， 结实低结实低高度不育高度不育 植株弱小植株弱小育种技术的不断完善与发展的动力和原育种技术的
16、不断完善与发展的动力和原因是超越已有技术的局限性。育种学因是超越已有技术的局限性。育种学家将如何突破家将如何突破“不能实行不能实行种间种间的基因的基因交流交流”这一育种技术的局限呢？这一育种技术的局限呢？选择育种选择育种杂交育种杂交育种诱变育种诱变育种特点：在自然产生的变异中选择特点：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局限：不能把位于两个品种的优良性 状集于一身状集于一身主要优点：有目的地把位于两个品种主要优点：有目的地把位于两个品种 的优良性状集于一身的优良性状集于一身局限：不能产生新的基因局限：不能产生新的基因主要优点：能产生主要优点：能产生新基因新基因局限：该方法具有
17、一定的盲目性局限：该方法具有一定的盲目性均均不不能能实实行行种种间间的的基基因因交交流流练习练习 :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
18、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）用亚硝酸或硫酸二乙酯处理蕃茄、水稻种子，获得成熟期早、）用亚硝酸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
19、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1、 下图是用某种作物的两个品种下图是用某种作物的两个品种和和分别培育出分别培育出、品品种的示意图，试分析回答：种的示意图，试分析回答： AABB E Ab - D AaBb F AAbb-aabb G AAaaBBbb-（1）用）用和和培育培育所采用的所采用的D和和F步骤分别是步骤分别是 和和 。其应用的遗传学原理是其应用的遗传学原理是 。（2）用）用培育培育所采用的所采用的E和和H步骤分别是步骤分别是 和和 。其应用的遗传学原理是其应用的遗传学原理是 。（3）用）用培育培育所采用的所采用的G步骤是步骤是 。其遗传学原理。其遗传学原理是是 。 (4)由由培育培育所用的育种方法是所用的育种方法是H杂交杂交自交自交基因重组基因重组花药离体培养花药离体培养秋水仙素处理幼苗秋水仙素处理幼苗染色体变异染色体变异秋水仙素处理幼苗秋水仙素处理幼苗染色体变异染色体变异Aabb诱变育种诱变育种
