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1、第一节第一节 杂交育种与诱变杂交育种与诱变育种育种 设想你是一位玉米育种专家，设想你是一位玉米育种专家，遇到这样的情况遇到这样的情况: :品种品种A A籽粒籽粒多，但不抗黑粉病；品种多，但不抗黑粉病；品种B B籽籽粒少，但抗黑粉病。粒少，但抗黑粉病。讨论：讨论：你用什么方法把两个品种的你用什么方法把两个品种的优良性状结合在一起，又能优良性状结合在一起，又能去掉缺点？去掉缺点？黑粉病黑粉病创设情景创设情景学习目标：学习目标：1简述杂交育种和诱变育种的概念，举例说明杂交育种和诱变育种方法的优点和不足。（简述杂交育种和诱变育种的作用及其局限性。）2举例说明杂交育种、诱变育种在生产中的应用。3讨论遗传
2、和变异规律在生产实践中的应用。学习重点：学习重点：遗传和变异规律在改良农作物和培育家畜品种等方面的应用。学习难点：学习难点：杂交育种和诱变育种的优点和局限性。确立目标确立目标1 1、什么叫杂交育种？杂交育种依据的遗传学原理、什么叫杂交育种？杂交育种依据的遗传学原理是什么？是什么？ 2 2、杂交育种常用的方法是什么？杂交育种有什么、杂交育种常用的方法是什么？杂交育种有什么优点和缺点？优点和缺点？ 5 5、请举出我国在杂交育种和诱变育种方面的成就、请举出我国在杂交育种和诱变育种方面的成就? ?自学题纲自学题纲3 3、什么叫诱变育种？诱变育种依据的遗传学原理、什么叫诱变育种？诱变育种依据的遗传学原理
3、是什么？是什么？ 4 、诱变育种常用的方法是什么？优点和缺点各是、诱变育种常用的方法是什么？优点和缺点各是什么？什么？ 6 6、你能从原理、常用方法、优点、缺点四个方面、你能从原理、常用方法、优点、缺点四个方面列表分析四种育种方法的区别列表分析四种育种方法的区别吗吗?(?(杂交育种和诱变杂交育种和诱变育种育种、单倍体和多倍体育种单倍体和多倍体育种) ) 原理：原理： 一、古代人类的育种方式一、古代人类的育种方式选择育种选择育种反馈反馈矫正矫正利用生物的变异，通过长期选择，利用生物的变异，通过长期选择，汰劣留良，培养出优良品种。汰劣留良，培养出优良品种。育种周期长，可选择育种周期长，可选择的范围
4、的范围有限。有限。不足：不足：二、杂交育种二、杂交育种1 1、概念、概念: :杂交育种是将杂交育种是将两个或多个品种的优良性状两个或多个品种的优良性状通过通过交配集中在一起交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新，再经过选择和培育，获得新品种（品种（稳定遗传稳定遗传）的方法。）的方法。3 3、方法：、方法：2 2、原理：、原理：反馈反馈矫正矫正杂杂 交交自交自交 (选优选优自交自交) 若干次若干次纯纯种种基因重组基因重组杂交杂交F1F1间交配间交配选优选优测交测交植植物物动动物物5 5、不足：、不足：4 4、应用：、应用：反馈反馈矫正矫正可用于可用于农作物农作物品质的改良、产量品质的改良、产量
5、的提高，培育新品种；也用于的提高，培育新品种；也用于家家禽、家畜禽、家畜的育种。的育种。杂交育种只能利用已有基因的重组，杂交育种只能利用已有基因的重组，按需选择，按需选择，并不能产生新的基因并不能产生新的基因；杂种后代出现分离现象，杂种后代出现分离现象，育种进程育种进程缓慢缓慢，过程复杂。，过程复杂。 例如：如何利用纯种的高秆抗锈病例如：如何利用纯种的高秆抗锈病(DDRR)(DDRR)和矮和矮秆不抗锈病秆不抗锈病(ddrr)(ddrr)的水稻植株获得优良性状且能稳的水稻植株获得优良性状且能稳定遗传的品种。定遗传的品种。第一步第一步：先杂交得到高抗植株；：先杂交得到高抗植株；第二步第二步：让高抗
6、植株自交，后代出现性状分离，：让高抗植株自交，后代出现性状分离，从中选择矮抗植株；从中选择矮抗植株；第三步第三步：将矮抗植株连续自交直至不再发生性状：将矮抗植株连续自交直至不再发生性状分离为止。分离为止。P DDRR ddrr F1 DdRr反馈反馈矫正矫正F1:DdRrD_R_, D_rr , ddR_, ddrrF2连续自交直至连续自交直至到不再发生性到不再发生性状分离为止状分离为止ddRR(矮抗矮抗) 像这样显性性状是优良性状，采用杂像这样显性性状是优良性状，采用杂交育种必须连续自交交育种必须连续自交4 45 5代后种子才相对代后种子才相对较纯，育种年限至少较纯，育种年限至少5 5年。年
7、。反馈反馈矫正矫正杂种优势杂种优势： 是指基因型不同的亲本相互杂交产生的是指基因型不同的亲本相互杂交产生的杂种一代杂种一代，在生长势、生活力、繁殖力、抗，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。两个亲本的现象。杂种优势在杂种优势在F F1 1代表现最明代表现最明显。显。例如：我国劳动人民用例如：我国劳动人民用马（马（6464条染色体）条染色体）和和驴（驴（6262条染色体）条染色体）杂交获得体力强大，耐杂交获得体力强大，耐力好的杂种力好的杂种骡（骡（6363条染色体）条染色体）。 杂种优势主要利用杂种杂种优势主要利
8、用杂种F F1 1代的优良性状，代的优良性状，并不要求遗传上的稳定。并不要求遗传上的稳定。需年年制种。如水稻需年年制种。如水稻和玉米的和玉米的杂优种杂优种，每年农科站都有供应。，每年农科站都有供应。反馈反馈矫正矫正三、诱变育种三、诱变育种（1 1）概念：人工利用）概念：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、激光等）或化学因素（如亚硝射线、紫外线、激光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）酸、硫酸二乙酯等）来处理生物，使生物发生来处理生物，使生物发生基因突变。基因突变。（2 2）优点：）优点：能提高突变率，产生新基因能提高突变率，产生新基因；在较；在较短时间短时间内获
9、得更多的优良变异类型。内获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、，新品种具有抗病力强、产量高、品质好等优点。如产量高、品质好等优点。如“黑农五号黑农五号”大豆，大豆，产量提高了产量提高了16%16%，含油量比原来提高了，含油量比原来提高了2.5%2.5%。反馈反馈矫正矫正 诱变育种除了采用常规的诱变育种方法外，诱变育种除了采用常规的诱变育种方法外，还采用还采用太空育种太空育种。太空育种太空育种主要是利用返回主要是利用返回式卫星和高空气球能达到式卫星和高空气球能达到的高空环境，通过的高空环境，通过强辐射、强辐射、微重力和高真空微重
10、力和高真空等条件使等条件使植物种子的基因发生基因植物种子的基因发生基因突变的作物育种新技术。突变的作物育种新技术。我国已培育成功我国已培育成功许多太空作物：许多太空作物：反馈反馈矫正矫正太空椒太空椒 普通椒普通椒反馈反馈矫正矫正用于微生物育种用于微生物育种：例如：例如青霉素高产菌株青霉素高产菌株的选的选育。育。19431943年从自然界分离出来的青霉菌只能产年从自然界分离出来的青霉菌只能产生青霉素生青霉素2020单位单位/mL/mL。后来人们对青霉菌多次进。后来人们对青霉菌多次进行行X X射线射线、紫外线紫外线照射以及综合处理，培育成了照射以及综合处理，培育成了青霉素高产菌株，目青霉素高产菌株
11、，目前青霉素的产量前青霉素的产量已达到已达到50000500006000060000单位单位/mL/mL。中间为青霉菌，周围是细菌。中间为青霉菌，周围是细菌。反馈反馈矫正矫正（4 4）局限）局限性：性：（5 5）克服方）克服方法：法：原因：基因原因：基因突变是随机突变是随机不定向的。不定向的。讨论：怎样克服？讨论：怎样克服？ 除了杂交育种和诱变育种之外我们前面除了杂交育种和诱变育种之外我们前面还学过什么育种方式？还学过什么育种方式？反馈反馈矫正矫正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，诱变体难以集难以集中多个理想性状中多个理想性状。要想克服这些局限性，可以要想克服这些局限性，可
12、以扩大诱扩大诱变后代的群体变后代的群体，增加选择的机会。，增加选择的机会。萌发的种子、幼苗萌发的种子、幼苗秋水仙素处理秋水仙素处理染色体加倍、不分离染色体加倍、不分离多倍体多倍体（1 1）方法）方法： 用用秋水仙素秋水仙素处理萌发的处理萌发的种子或幼苗种子或幼苗（2 2）原理：）原理：秋水仙素能秋水仙素能抑制纺锤体形成抑制纺锤体形成。人工诱导多倍体育种人工诱导多倍体育种:反馈反馈矫正矫正二倍体植株二倍体植株单倍体植株单倍体植株人工诱导染色体加倍人工诱导染色体加倍恢复成二倍体植株恢复成二倍体植株（纯合体）（纯合体）自交自交纯合体纯合体单倍体育种的过程：单倍体育种的过程：花药离体培养花药离体培养（
13、秋水仙素或低温处理幼苗）（秋水仙素或低温处理幼苗）优点：优点：明显缩短育种年限；自交后代不会发生性状分离。明显缩短育种年限；自交后代不会发生性状分离。AaBbAABB aaBB AAbb aabbAB aB Ab ab反馈反馈矫正矫正 杂交育种杂交育种 诱变育种诱变育种 单倍体育种单倍体育种多倍体育种多倍体育种原原理理常常用用方方法法优优点点缺缺点点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（成倍减少）（成倍减少）染色体变异染色体变异（成倍增加）（成倍增加）杂交杂交用物理或化学用物理或化学方法处理生物方法处理生物花药离体培养花药离体培养单倍体单倍体秋秋水仙素处理水仙素处理纯种纯种秋水
14、仙素秋水仙素处理处理使位于不同个使位于不同个体的优良性状体的优良性状集中于一个个集中于一个个体上体上提高变异频率，提高变异频率，加速育种进程，加速育种进程，有利变异少，有利变异少，需大量处理供需大量处理供试材料试材料明显缩短育种明显缩短育种年限，育种时年限，育种时间较短。间较短。技术复杂，需与技术复杂，需与杂交育种配合杂交育种配合各种器官大、各种器官大、营养成分高、营养成分高、抗性强抗性强与杂交育种与杂交育种配合；获得配合；获得的新品种发的新品种发育延迟育延迟育种时间最长育种时间最长讨论总结讨论总结 育种技术的不断完善与发展的动力和原育种技术的不断完善与发展的动力和原因是超越已有技术的局限性。
15、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：该方法具有一定的盲目性局限：该方法具有一定的盲目性均均不不能
16、能实实行行种种间间的的基基因因交交流流育种的方法有多种，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)AA)品种品种, ,那么我们那么我们有什么好办法快速的得到早熟（有什么好办法快速的得到早熟（aaaa） 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( ( ( (aaaaaaaa) ) ) )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
17、合杂合子子( (AaAa) )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)秋水仙秋水仙素处理素处理1.60Co是典型的是典型的放射源，可用于作放射源，可用于作物诱变育种。我国运用这种方法培物诱变育种。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，在我国自己培养的棉花品种中栽培面积最大。培养的棉花品种中栽培面积最大。 射线处理后主要引起射线处理后主要引起，从而产生可遗传的变异。除，从而产生可遗传的变异。除射射线外，用于诱
18、变育种的其他物理诱线外，用于诱变育种的其他物理诱变因素还有变因素还有、和和。 达标测评达标测评基因突变基因突变x射线射线紫外线紫外线激光激光2 2 、 下列表示某种农作物下列表示某种农作物和和两种品种分别培育出两种品种分别培育出三三 种品种种品种, ,根据上述过程根据上述过程, ,回答下列问题回答下列问题: :AABB aabb AaBb Ab AAaaBBbb AAbb 用用和和培育培育所采用的方法所采用的方法称为称为_,方法方法称为称为 _,由由和和 培育培育所依据的原理是所依据的原理是_. 用用培育出培育出的常用方法的常用方法是是_,由由培育成培育成的过程中用化学药剂的过程中用化学药剂_
19、处理处理的幼苗的幼苗,方法方法和和合合 称为称为_育种育种.其优点是其优点是_. 由由培育出培育出的常用方法是的常用方法是_,形成的形成的 叫叫_。依据的原理是。依据的原理是_。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秋水仙素单倍体单倍体明显缩短育种年限明显缩短育种年限用秋水仙素处理用秋水仙素处理多倍体多倍体染色体变异染色体变异 达标测评达标测评 达标测评达标测评3 3、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
20、B4. 运用不同生物学原理，可培育出各种符合人类运用不同生物学原理，可培育出各种符合人类需要的生物品种。下列叙述错误的是（需要的生物品种。下列叙述错误的是（ ） A培育青霉素高产菌株是利用基因突变的原理培育青霉素高产菌株是利用基因突变的原理B培育无子西瓜是利用基因重组的原理培育无子西瓜是利用基因重组的原理C培育八倍体小黑麦利用的是染色体变异培育八倍体小黑麦利用的是染色体变异的理的理D培育无子番茄利用的是生长素促进果实发育的培育无子番茄利用的是生长素促进果实发育的原理原理B 5. .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
21、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 答案：答案： 6. 6.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 答案：答案： B BD D 达标测评达标测评 7 7通过诱变育种培育的是（通过诱变育种培育的
22、是（ ） A.A.三倍体无子西瓜三倍体无子西瓜 B.B.青霉素高产菌株青霉素高产菌株 C.C.二倍体无子番茄二倍体无子番茄 D.D.八倍体小黑麦八倍体小黑麦8 8根据遗传学原理，能迅速获得新品种根据遗传学原理，能迅速获得新品种的育种方法是（的育种方法是（ ） A.A.杂交育种杂交育种 B.B.多倍体育种多倍体育种 C.C.单倍体育种单倍体育种 D.D.诱变育种诱变育种BC 达标测评达标测评9. 9. 在生产实践和科研中，欲获得无子果实，可利用的方在生产实践和科研中，欲获得无子果实，可利用的方法有（法有（ ） 人工诱导多倍体育种人工诱导多倍体育种 人工诱变人工诱变 单倍体育种单倍体育种 用适当浓
23、度的生长素诱导用适当浓度的生长素诱导 A AB B C CD D10. 10. 下列高科技成果中，根据基因重组原理进行的是下列高科技成果中，根据基因重组原理进行的是 （ ）我国科学家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻我国科学家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻 我国科学家将苏云金杆菌的某些基因移植到棉花体内，我国科学家将苏云金杆菌的某些基因移植到棉花体内，培育出抗虫棉培育出抗虫棉 我国科学家通过返回式卫星搭载种我国科学家通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒子培育出太空椒 我国科学家通过体细胞克隆技术我国科学家通过体细胞克隆技术培养出克隆牛培养出克隆牛 A. B. B. C. D. D. AB 达标测评达标测评
