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第四章 生物的变异 第二节 生物变异在生产上的应用,易感病、红果肉（SSRR） 比较受到消费者的欢迎,抗病、黄果肉(ssrr) 不是很受消费者的欢迎,请问：如何能够得到既抗病的又是红果肉的番茄呢？,有位农场主，他有这样两个大棚果园，里面分别种了以下两种番茄：,杂交育种,P,抗病、黄果肉 ssrr,易感病、红果肉 SSRR,F1,易感病、红果肉 SsRr,抗红,从中选出红果肉抗病的番茄，进行连续自交，不断淘汰不符合要求的品种，直到基本不发生性状分离为止。,F2红果肉抗病番茄中纯合子占到几分之几？,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培育出更优良的品种,能产生新的基因型。,缺点：,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。杂交后代会出现分离现象，育种过程缓慢（至少需要5年），过程复杂。,杂交自交选择 纯合化（连续自交等）,概念：利用基因重组原理，有目的地将两个或多个品种的优良性状组合在一起，培育出更优良的新品种。,一、杂交育种,实例,用纯种高秆抗病小麦与纯种矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦 ；培育抗病又是红果肉的新品种等,注意:1.杂交育种涉及到的方法并非不是只有杂交，还有自交等。2.迄今为止，常规杂交育种仍是培育新品种的有效手段。3.利用杂交育种培育纯合品种，培育隐性纯合子，只要出现即是纯合子，要得到显性纯合子，要经过很长时间。,如何解决杂交育种培育时间长的缺陷呢？,现有宽叶、不抗病（AAbb）和窄叶、抗病(aaBB)两个烟草品种，目标是要培育能稳定遗传的宽叶、抗病（AABB)，如何在短时间内得到呢？,单倍体育种,由花粉长成单倍体一般有两条途径 由花粉分裂形成愈伤组织（即分化程序很低的薄壁细胞团），再由愈伤组织分化出根和芽，最后形成植株。 由花粉分裂形成胚状体（不是由合子发育成的胚叫胚状体），再由胚状体长成植株。,P： 宽叶不抗病(AAbb) 窄叶抗病（aaBB),F1 宽叶抗病(AaBb),AB、ab、Ab、aB,花药离体培养,纯合子 AABB aabb AAbb aaBB,AB、ab、Ab、aB),秋水仙素处理 幼苗,用单倍体育种，需几年？ 用到哪些方法？,单倍体育种,配子,单倍体,秋水仙素的作用机理：抑制纺锤丝的形成,小资料：秋水仙素是从百合科植物秋水仙的种子和球茎中提取出来的一种植物碱，它是白色或淡黄色的粉末或针状结晶，有剧毒，使用时应当特别注意。,概念:利用单倍体作为中间环节产生具有优良性状的可与纯合子的育种方法,染色体畸变（染色体数目变异）,常用方法为花药离体培养、秋水仙素处理幼苗,1）明显缩短育种年限（一般为两年），加速育种进程； 2）能排除显隐性干扰，提高效率。,技术较复杂，需与杂交育种结合，多限于植物。,用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦杂交得F1，用F1的花药离体培养再用秋水仙素处理幼苗得到纯种矮秆抗病小麦等。,注意单倍体育种一般应用于二倍体植物。 思考：多倍体育种和单倍体育种均有秋水仙素处理？有何差异？操作对象有何差异？,二、单倍体育种 （特指二倍体的单倍体）,例下列有关水稻的叙述，错误的是 （ ） A.二倍体水稻含有两个染色体组 B.二倍体水稻经秋水仙素处理，可得到四倍体水稻，稻穗、米粒变大 C.二倍体水稻与四倍体水稻杂交，可得到三倍体水稻，含三个染色体组 D.二倍体水稻的花药经过离体培养，可得到单倍体水稻，稻穗、米粒变小,D,例一株基因型为Aa的植株，其花药壁细胞经过离体培育成的幼苗经秋水仙素一次处理后，发育形成的植株是 A.二倍体，基因型是AAaa B.四倍体，基因型AAaa C.二倍体，基因型AA或aa D.单倍体，基因型A或a,注意：花药、花粉、花药壁,B,例.已知某小麦的基因型为AaBbCc，且三对等位基因分别位于三对同源染色体上，利用其花药进行离体培养，获得N株小麦，其中AABBCC的个体应占理论值的( ) A.N/4 B.N/8 C.1 D.0,D,杂交育种可以使位于不同个体上的多个优良性状集中于一个个体上，单倍体育种可以在短时间内培育出具有人们所需要的优秀性状组合的纯合子个体。,如果我们要培育果实体积更大，Vc更多的青椒新品种，那应该怎么办？,多倍体的优点： 1.细胞大、个体大、茎秆粗壮 2.细胞内有机物含量高、抗逆性强。 多倍体的缺点：结实率降低、发育迟缓。,人工诱变（诱导）多倍体的方法：物理（低温）、化学因素,效果较好的方法：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,多倍体育种的作用机理：抑制纺锤丝的形成,小资料：秋水仙素是从百合科植物秋水仙的种子和球茎中提取出来的一种植物碱，它是白色或淡黄色的粉末或针状结晶，有剧毒，使用时应当特别注意。,思考： 1、为什么抑制纺锤丝的形成就能使染色体数目增加？ 2、为什么要用秋水仙素处理萌发的种子和幼苗，用干种子呢？ 3、秋水仙素作用的时期是？,微管,三、多倍体育种,1、多倍体的优点和缺点,多倍体的优点： 1.细胞大、个体大、茎秆粗壮 2.细胞内有机物含量高、抗逆性强。 多倍体的缺点： 结实率降低、发育迟缓。,2、原理（答变异来源）：,染色体畸变,3、人工诱导多倍体方法及机理,4、多倍体育种的优点： 可通过简单的操作，培育所需要的多倍体 多倍体育种的缺点： 适用于植物，在动物方面难以开展,5、实例：,三倍体无籽西瓜的培育 八倍体小黑麦的培育,人工诱导多倍体的方法：物理（低温）、化学因素,效果较好的方法：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,无籽西瓜培育,第一年： 种子三倍体,第二年：三倍体无籽西瓜,传粉目的：刺激子房发育成果实,四倍体,二倍体,三倍体,二倍体,1、两次传粉的目的？ 2、无籽的原因？,太空番茄,如果要得到具有各种新性状的番茄，那应该如何处理？,诱变育种 常用的方法,物理方法诱变,化学方法诱变,X射线、紫外线、温度骤变、超重、失重等,许多化学药剂,四、诱变育种,思考：搭载宇宙飞船升天的种子是干种子还是萌发的种子？,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。,突变方向多方向，不确定，有利个体不多，须大量处理供试材料 ，工作量大 。,概念： 原理（变异来源）： 方法： 优点： 缺点： 实例：,基因突变、染色体畸变,人工诱变的方法主要有辐射诱变、化学诱变,微生物方面的成效极为显著：青霉素高产菌株的获得； 动物方面的成绩：家蚕的选择 植物方面的成绩：“太幅一号小麦”、太空椒等；,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。,雌蚕ZW 雄蚕ZZ,大肠杆菌能合成人胰岛素吗？,五、转基因技术,基因重组,增加了生物变异的范围，实现种间遗传物质的交换。针对性更强，效率更高，经济效益更明显，定向改造生物的遗传性状。,技术复杂，操作要求精细,难度大，存在威胁。,提取目的基因（外源基因）目的基因与载体结合将目的基因导入受体细胞筛选含有目的基因的受体细胞目的基因表达,能分泌人类胰岛素的大肠杆菌菌株的获得，抗虫棉，转基因生物、导入了北极海鱼的抗冻蛋白基因的西红柿等,概念:,利用分子生物学和基因工程的手段，将某种生物的基因转入到其他生物物种中，使其出现原物种不具有的新性状的技术。,苏芸金杆菌的毒蛋白基因称为什么？受体细胞是什么？抗虫棉称为什么植物？,通过花药离体培养再用秋水仙素处理得到烟草新品种。 用60Co 辐射谷氨酸棒状杆菌，选育出合成谷氨酸的新菌种。 用小麦和黑麦培育八倍体小黑麦。 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，获得了果大、肉厚和维生素含量高的青椒新品种。 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。,课堂练习,请回答下列育种的方法和利用到的生物变异的原理,单倍体育种；染色体畸变,诱变育种；基因突变,多倍体育种；染色体畸变,诱变育种；基因突变和染色体畸变,杂交育种；基因重组,用秋水仙素处理蕃茄、水稻种子，获得蛋白质含量高的品系。 将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导入棉花受精卵中，培育出抗虫棉。,多倍体育种,转基因技术,
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