第1节杂交育种与诱变育种

第第1 1节节 杂交育种与诱变育种杂交育种与诱变育种第第6 6章章 从杂交育种到基因工程从杂交育种到基因工程知识目标：知识目标：举例说出生物变异在育种上应用的实例；举例说出生物变异在育种上应用的实例；简述杂交育种和诱变育种的作用和局限。简述杂交育种和诱变育种的作用和局限。能力目标：能力目标：运用遗传和变异原理，设计可行的实验方案，解决生产和生运用遗传和变异原理，设计可行的实验方案，解决生产和生活实践中的问题。活实践中的问题。情感目标：情感目标：引导学生在学习的过程中认识科学、技术和社会的相互作用。引导学生在学习的过程中认识科学、技术和社会的相互作用。小麦高秆（小麦高秆（D D）对矮秆（）对矮秆（d d）为显性，抗锈病（）为显性，抗锈病（T T）对不）对不抗锈病（抗锈病（t t）为显性，现有纯合的高秆抗锈病的小麦（）为显性，现有纯合的高秆抗锈病的小麦（DDTTDDTT）和矮秆不抗锈病的小麦（和矮秆不抗锈病的小麦（ddttddtt），如果你是袁隆平，怎样），如果你是袁隆平，怎样才能得到矮秆抗锈病的优良品种（才能得到矮秆抗锈病的优良品种（ddTTddTT）？）？想一想：植物杂交育种的方法想一想：植物杂交育种的方法锈病锈病一、杂交育种一、杂交育种以下是杂交育种的参考方案：以下是杂交育种的参考方案：高抗高抗 矮不抗矮不抗 高抗高抗DDTTDDTTddttddttDdTtDdTtddTtddTt高抗高抗 高不抗高不抗 矮抗矮抗 矮不抗矮不抗ddTTddTT矮抗矮抗ddTTddTTddTTddTT矮抗矮抗矮抗矮抗 矮不抗矮不抗ddTtddTtddTTddTT杂交杂交自交自交选优选优自交自交F F3 3选优选优思考思考:要培育出要培育出一个能稳定遗一个能稳定遗传的植物品种传的植物品种至少要几年？至少要几年？ddTtddTt矮抗矮抗杂种优势杂种优势 基因型不同的两基因型不同的两个亲本个体杂交产生的个亲本个体杂交产生的杂种第一代，在生长、杂种第一代，在生长、繁殖、抗逆性、产量等繁殖、抗逆性、产量等性状上优于两个亲本的性状上优于两个亲本的现象。如现象。如骡子试一试：动物的杂交育种方法试一试：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）和短毛折耳猫（短毛折耳猫（bbeebbee），你能否培育出），你能否培育出能稳定遗传的长毛折耳猫（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）。长毛折耳猫长毛折耳猫短毛折耳猫短毛折耳猫长毛立耳猫长毛立耳猫长毛立耳长毛立耳 短毛折耳短毛折耳BBEEBBEEbbeebbee长毛立耳长毛立耳BbEeBbEe长毛立耳长毛立耳BbEeBbEe长立长立 长折长折 短立短立 短折短折BbeeBbeeBBeeBBeeBBeeBBeeBbeeBbeebbeebbeebbeebbee长折长折 短折短折长折长折 长折长折 短折短折杂交杂交F F1 1间交配间交配选优选优测交测交 F F3 3长折长折 短折短折思考：要培育出一个思考：要培育出一个能稳定遗传的动物品能稳定遗传的动物品种至少要几年？种至少要几年？1.1.什么叫杂交育种？什么叫杂交育种？将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，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。再经过选择和培育，获得新品种的方法。2.2.杂交育种依据的遗传学原理是什么？杂交育种依据的遗传学原理是什么？基因重组。基因重组。3.3.常用的方法是什么？常用的方法是什么？杂交杂交 自交自交 选种选种 自交自交 4.4.杂交育种有什么优点？杂交育种有什么优点？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到一个个体上。6.6.你能举出我国在杂交育种方面的成就吗你能举出我国在杂交育种方面的成就吗?结合上述几个实例，请总结以下有关杂交育种的问题？结合上述几个实例，请总结以下有关杂交育种的问题？5.5.杂交育种有什么缺点？杂交育种有什么缺点？只能利用已有基因的重组，按需选择，并不能创造新的基因。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，育种进程缓慢，过程复杂。杂交后代会出现分离现象，育种进程缓慢，过程复杂。中国黄牛中国黄牛中国荷斯中国荷斯坦牛坦牛国外荷斯坦国外荷斯坦弗里生牛弗里生牛练习：练习：基因型位基因型位AaBb的水稻自交，自交后代中两对基因的水稻自交，自交后代中两对基因都是纯合的个体占总数的（都是纯合的个体占总数的（）A2/16 B4/16 C6/16 D8/16B 杂交育种只能利用已有基因的重组，按需选择，并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，育种进不能创造新的基因。杂交后代会出现分离现象，育种进程缓慢，过程复杂。程缓慢，过程复杂。杂交育种不能创造新的基因，并且所需时间教长，杂交育种不能创造新的基因，并且所需时间教长，那有没有能出现意想不到的结果，并且需要时间相对较那有没有能出现意想不到的结果，并且需要时间相对较短的育种方法呢？短的育种方法呢？资料：航天技术的发展，使人类利用太空资源的愿望变成了资料：航天技术的发展，使人类利用太空资源的愿望变成了现实。自现实。自19871987年以来，中国利用自己研制的返回式卫星和神舟号年以来，中国利用自己研制的返回式卫星和神舟号飞船进行了飞船进行了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1 2001 200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，这些物理条件的综合宇宙射线、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。作用使生物产生基因突变。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30cm 30cm 40cm40cm，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。神舟六号神舟六号1.1.请你给诱变育种下一个合理的定义。请你给诱变育种下一个合理的定义。利用物理因素（如利用物理因素（如X X射线、射线、射线、紫外线、激光等）或射线、紫外线、激光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处理生物，使生物化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处理生物，使生物发生基因突变。发生基因突变。2.2.依据什么原理依据什么原理?基因突变。基因突变。3.3.常用的方法有哪些？常用的方法有哪些？辐射诱变、激光诱变、空间技术育种。辐射诱变、激光诱变、空间技术育种。二、诱变育种二、诱变育种提高突变频率，加速育种过程，或大幅度改良某些品种提高突变频率，加速育种过程，或大幅度改良某些品种有利变异少有利变异少,需大量处理实验材料需大量处理实验材料4.4.优点？优点？5.5.缺点？缺点？1.1.在下列几种育种方法中，可以改变原有基因分子结构的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（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 2.2.现代农业育种专家采用诱变育种的方法改良某些农作物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（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.提高了后代的性状稳定性提高了后代的性状稳定性 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 B BD D3.3.当神舟六号航天飞船搭载着两位英雄宇航员成功返航当神舟六号航天飞船搭载着两位英雄宇航员成功返航时，一些特殊的乘客也回到了地球。他们是一些：生物菌时，一些特殊的乘客也回到了地球。他们是一些：生物菌种、植物组培苗和作物、植物、花卉种子等。在太空周游种、植物组培苗和作物、植物、花卉种子等。在太空周游了了115115小时小时3232分钟，返回地球后，搭载单位的科研人员将分钟，返回地球后，搭载单位的科研人员将继续对它们进行有关试验。继续对它们进行有关试验。回答：回答：（1 1）作物种子从太空返回地面后种植，往往能出现新的）作物种子从太空返回地面后种植，往往能出现新的变异特征。这种变异的来源主要是植物种子经太空中的变异特征。这种变异的来源主要是植物种子经太空中的 辐射后，其辐射后，其 发生变异。请预测可能发生变异。请预测可能产生的新的变异对人类是否有益产生的新的变异对人类是否有益?。你判断的理。你判断的理由是由是_。（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，大幅度改良某些性状。变异频率高，大幅度改良某些性状。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通过基因重组，把两个通过基因重组，把两个亲本的优良性状组合在亲本的优良性状组合在同一个后代中，从而产同一个后代中，从而产生符合要求的新类型生符合要求的新类型用人工方法诱发用人工方法诱发基因突变，产生基因突变，产生新性状，创造新新性状，创造新品种或新类型品种或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，使染色体的数目加倍后色体的数目加倍后不能形成两个细胞不能形成两个细胞诱导花粉直接发诱导花粉直接发育成植株，再用育成植株，再用秋水仙素加倍成秋水仙素加倍成纯合子纯合子杂交杂交辐射诱变，激光辐射诱变，激光诱变，空间技术诱变，空间技术育种育种用秋水仙素处理萌用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗发的种子或幼苗花药离体培养花药离体培养提高突变频率，提高突变频率，加速育种过程，加速育种过程，或大幅度改良或大幅度改良某些品种某些品种将不同个体的优良性将不同个体的优良性状集中于一个个体上状集中于一个个体上抗病植抗病植株的育成株的育成自交后代不发生自交后代不发生性状分离，可缩性状分离，可缩短育种年限短育种年限(2(2年年)器官较大，营器官较大，营养物质含量高养物质含量高发育延迟，结发育延迟，结实率低实率低有利变异少有利变异少,需大需大量处理实验材料量处理实验材料时间长，需及时发现时间长，需及时发现优良品种优良品种三倍体无子西瓜、三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦八倍体小黑麦青霉素经射线、紫青霉素经射线、紫外线照射以及综合外线照射以及综合处理后，培育出青处理后，培育出青霉素产量很高的菌霉素产量很高的菌株株小麦高杆（易倒伏）抗小麦高杆（易倒伏）抗锈病的纯种与矮杆（抗锈病的纯种与矮杆（抗倒伏）易染锈病的纯种倒伏）易染锈病的纯种进行杂交，培育出矮杆进行杂交，培育出矮杆抗锈病小麦品种抗锈病小麦品种高度不育高度不育,方法方法复杂复杂,成活率低成活率低人要学会走路，也得学会摔跤，而且只有经过摔跤才能学会走路。马克思