杂交育种与诱变育种1课件

杂交育种与诱变育种1第一节第一节 杂交育种与诱变育种杂交育种与诱变育种杂交育种与诱变育种1杂交育种与诱变育种1杂交育种与诱变育种1 设想你是一位玉米育种专设想你是一位玉米育种专家，遇到这样的情况家，遇到这样的情况:品种品种A籽籽粒多，但不抗黑粉病；品种粒多，但不抗黑粉病；品种B籽粒少，但抗黑粉病。籽粒少，但抗黑粉病。讨论：讨论：你用什么方法把两个品种你用什么方法把两个品种的优良性状结合在一起，又能的优良性状结合在一起，又能缺点去掉？缺点去掉？黑粉病黑粉病杂交育种与诱变育种1一一古代人类的育种方式古代人类的育种方式选择育种选择育种原理：原理：利用生物的变异，通过长期选择，汰利用生物的变异，通过长期选择，汰劣留良，培养出优良品种。劣留良，培养出优良品种。缺点：缺点：1周期长周期长2可以选择的范围有限可以选择的范围有限杂交育种与诱变育种1 九十年代后期，美国学者布朗抛出九十年代后期，美国学者布朗抛出“中国威胁论中国威胁论”，撰文说到下世纪，撰文说到下世纪30年代，中国人口将达到年代，中国人口将达到16亿，到时谁亿，到时谁来养活中国，谁来拯救由此引发的全来养活中国，谁来拯救由此引发的全球性粮食短缺和动荡危机？球性粮食短缺和动荡危机？杂交育种与诱变育种1袁隆平培养杂交水稻过程中，他利用了哪袁隆平培养杂交水稻过程中，他利用了哪一种变异的原理？一种变异的原理？杂交育种与诱变育种1年份年份197820002010种类种类普通水稻普通水稻普通水稻普通水稻&杂交水稻杂交水稻杂交水稻杂交水稻产量产量(吨吨/每公顷）每公顷）3.5单产达到单产达到6.34 预计预计13.5中国于中国于年提出年提出超级杂交水稻培育计划。超级杂交水稻培育计划。推广应用杂交水稻所增产的稻谷每年可养活推广应用杂交水稻所增产的稻谷每年可养活60006000多万多万人口。到人口。到20042004年底止，杂交水稻在中国已累计推广约年底止，杂交水稻在中国已累计推广约3 3亿公顷，增产稻谷约亿公顷，增产稻谷约4.54.5亿吨，成为中国解决粮食问亿吨，成为中国解决粮食问题的题的关键技术关键技术。杂交育种与诱变育种1想一想：想一想：锈病锈病杂交育种与诱变育种1DDTTddttDdTtddTt高抗高抗 高不抗高不抗 矮抗矮抗 矮不抗矮不抗ddTT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？杂交育种与诱变育种1试一试：动物的杂交育种方法试一试：动物的杂交育种方法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杂交育种与诱变育种1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BbeeBBeeBBeeBbeebbeebbee长折长折 短折短折长折长折 长折长折 短折短折杂交杂交F1间间交配交配选优选优测交测交长折长折 短折短折杂交育种与诱变育种1杂交育种与诱变育种1荷斯坦牛荷斯坦牛中国黄牛中国黄牛 中国荷斯坦牛中国荷斯坦牛 荷斯坦牛与我国黄牛荷斯坦牛与我国黄牛杂交选育后逐渐形成杂交选育后逐渐形成的优良种。泌乳期可的优良种。泌乳期可达达305305天，年产乳量天，年产乳量可达可达6300kg6300kg以上。以上。杂交育种与诱变育种1 杂交育种的优点很明显，但杂交育种的优点很明显，但实际操作中会遇到不少困难。请实际操作中会遇到不少困难。请从杂交后代可能出现的各种类型，从杂交后代可能出现的各种类型，以及育种时间等方面，分析杂交以及育种时间等方面，分析杂交育种方法的不足。育种方法的不足。杂交育种与诱变育种1 杂交育种只能利用已有的基杂交育种只能利用已有的基因重组，按需选择，并不能创造因重组，按需选择，并不能创造新的基因。杂交后代会出现性状新的基因。杂交后代会出现性状分离现象，育种进程缓慢，过程分离现象，育种进程缓慢，过程繁琐。繁琐。杂交育种不能创造新的基杂交育种不能创造新的基因，并且所需时间要长，那有因，并且所需时间要长，那有没有能出现意想不到的结果，没有能出现意想不到的结果，并且需要时间相对要短的育种并且需要时间相对要短的育种方法呢？方法呢？杂交育种与诱变育种1 例例2：我国运用返回式运载卫星搭载水稻种子，返回地面：我国运用返回式运载卫星搭载水稻种子，返回地面后种植，培育出的水稻穗长粒大，亩产达后种植，培育出的水稻穗长粒大，亩产达600kg，最高达，最高达750kg，蛋白质含量增加，蛋白质含量增加8%-20%，生长期平均缩短，生长期平均缩短10天。天。请回答：请回答：（1 1）水稻产生这种变异的来源是：）水稻产生这种变异的来源是：产生变异的原因是：产生变异的原因是：基因突变基因突变 各种宇宙射线和失重的作用，使基因的各种宇宙射线和失重的作用，使基因的分子结构发生改变。分子结构发生改变。（2 2）这种方法育种的优点：）这种方法育种的优点：能提高变异频率，加速育种进程，并能大能提高变异频率，加速育种进程，并能大幅度改良某些性状幅度改良某些性状 杂交育种与诱变育种1能引起基因突变的方法有三大类：能引起基因突变的方法有三大类：物理方法有：物理方法有：化学方法有：化学方法有：紫外线、紫外线、X射线、激光等射线、激光等亚硝酸、硫酸二乙酯等亚硝酸、硫酸二乙酯等杂交育种与诱变育种1三、诱变育种三、诱变育种概念：利用物理因素（如概念：利用物理因素（如X X射线，紫外线，激光等）射线，紫外线，激光等）或化学因素（如亚硝酸等）处理生物，使生物发生或化学因素（如亚硝酸等）处理生物，使生物发生基因突变。基因突变。原理：原理：基因突变基因突变 方法：方法：辐射诱变、激光诱变、化学诱变、作物空间技术育种。辐射诱变、激光诱变、化学诱变、作物空间技术育种。优点：优点：能提高突变率，产生新基因；在较短时间内获得更多能提高突变率，产生新基因；在较短时间内获得更多的优良变异类型。的优良变异类型。缺点：缺点：难以控制突变方向，无法将多个优良性状组合；有利难以控制突变方向，无法将多个优良性状组合；有利变异少，须大量处理实验材料。变异少，须大量处理实验材料。应用：应用：太空作物的培育太空作物的培育、青霉菌的选育等。、青霉菌的选育等。杂交育种与诱变育种1 在作物方面，应用诱变育种我国已培在作物方面，应用诱变育种我国已培育出育出100100多种水稻、小麦、玉米、大豆等多种水稻、小麦、玉米、大豆等优良品种。优良品种。1 1、用射线和其他诱变剂处理大豆，培育、用射线和其他诱变剂处理大豆，培育成了成了“黑农五号黑农五号”等新品种。这品种含有等新品种。这品种含有改变了的酶系，在同样的施肥和管理条件改变了的酶系，在同样的施肥和管理条件下可提高产量下可提高产量16%16%，含油量提高，含油量提高2.52.5。杂交育种与诱变育种12 2、诱变育种除了采用常规的诱变育种方、诱变育种除了采用常规的诱变育种方法外，还采用法外，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：杂交育种与诱变育种1太空南瓜太空南瓜杂交育种与诱变育种1太空黄瓜太空黄瓜杂交育种与诱变育种1太空椒太空椒 普通椒普通椒杂交育种与诱变育种1杂交育种与诱变育种13 3、用于微生物育种：例如青霉素的、用于微生物育种：例如青霉素的选育。选育。19431943年从自然界分离出来的年从自然界分离出来的青霉菌只能产生青霉素青霉菌只能产生青霉素2020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射线射线、紫外线紫外线照射以及综合处理，培育成照射以及综合处理，培育成了青霉素高产菌株，目前青霉素的了青霉素高产菌株，目前青霉素的产量已达到产量已达到50000500006000060000单位单位/mL/mL。杂交育种与诱变育种1 与杂交育种相比，诱变育与杂交育种相比，诱变育种有什么优点？联系基因突变种有什么优点？联系基因突变的特点，谈谈诱变育种的局限的特点，谈谈诱变育种的局限性。要克服这些局限性，可采性。要克服这些局限性，可采取什么办法？取什么办法？杂交育种与诱变育种1优点：提高变异的频率，加速育种优点：提高变异的频率，加速育种进程。大幅度地改良某些性状。进程。大幅度地改良某些性状。缺点：难以控制突变方向，无法将缺点：难以控制突变方向，无法将多个优良性状组合，有利性状比较多个优良性状组合，有利性状比较少，需要大量处理实验材料。少，需要大量处理实验材料。办法：扩大诱变后代的群体，增加办法：扩大诱变后代的群体，增加选择机会。选择机会。杂交育种与诱变育种1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）用秋水仙素或硫酸二乙酯处理蕃茄、水稻种子，获得成熟期）用秋水仙素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，这种方法是早、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 诱变育种诱变育种杂交育种与诱变育种1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仙素秋水仙素处理处理使位于不同使位于不同个体的优良个体的优良性状集中于性状集中于一个个体上一个个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杂交育种与诱变育种1 例例1：现有：现有3个番茄品种，个番茄品种，A品种的基因型为品种的基因型为AABBdd，B品种的基因型为品种的基因型为AAbbDD，C品种的基因型为品种的基因型为aaBBDD。3对等位基因分别位于对等位基因分别位于3对同源染色体上，并且分别控制叶对同源染色体上，并且分别控制叶形、花色和果形形、花色和果形3对性状。请回答：对性状。请回答：（1）如何运用杂交育种方法利用以上）如何运用杂交育种方法利用以上3个品种获得基因型个品种获得基因型为为aabbdd的植株？（用文字简要描述获得过程即可）的植株？（用文字简要描述获得过程即可）（1）A和和B杂交得到杂交一代，杂交一代再与杂交得到杂交一代，杂交一代再与C杂交，得杂交，得到杂交二代，杂交二代自交，即可得到基因型为到杂交二代，杂交二代自交，即可得到基因型为aabbdd的种子，该种子可长成的种子，该种子可长成aabbdd植株植株（2）如果从播种到获得种子需要一年，获得基因型为）如果从播种到获得种子需要一年，获得基因型为aabbdd的植株最少需要多少年？的植株最少需要多少年？4年年结合上述几个实例，请总结结合上述几个实例，请总结出杂交育种的优点和缺点？出杂交育种的优点和缺点？杂交育种与诱变育种1 1、杂交育种所依据的原理是什么、杂交育种所依据的原理是什么 A.基因突变基因突变 B.基因自由组合基因自由组合 C.染色体交叉互换染色体交叉互换 D.染色体变异染色体变异 2、据你所知道杂交选育新品种之外，杂交的、据你所知道杂交选育新品种之外，杂交的另一个结果是获得另一个结果是获得 A.纯种纯种 B.杂种表现的优势杂种表现的优势 C.基因突变基因突变 D.染色体变异染色体变异杂交育种与诱变育种1 3、在下列几种育种方法中，可以改变原有基因、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分子结构的育种方法是 A.杂交育种杂交育种 B.诱变育种诱变育种 C.单倍体育种单倍体育种 D.多倍体育种多倍体育种 4、现代农业育种专家采用诱变育种的方法改良、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：某些农作物的原有性状，其原因是：A.提高了后代的出苗率提高了后代的出苗率 B.产生的突变全部是有利的产生的突变全部是有利的 C.提高了后代的稳定性提高了后代的稳定性 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杂交育种与诱变育种1 5、倍体草莓比野生的普通草莓的果实大，营养、倍体草莓比野生的普通草莓的果实大，营养物质含量有所增加。物质含量有所增加。4倍体草莓的培育成功属于倍体草莓的培育成功属于 A.单倍体育种单倍体育种 B.多倍体育种多倍体育种 C.诱变育种诱变育种 D.杂交育种杂交育种 6、在一块马铃薯甲虫成灾的地里，喷了一种新、在一块马铃薯甲虫成灾的地里，喷了一种新的农药后，约的农药后，约98的甲虫死了，约的甲虫死了，约2的甲虫生的甲虫生存下来，生存下来的原因是存下来，生存下来的原因是 A.有基因突变产生的抗药性个体存在有基因突变产生的抗药性个体存在 B.以前曾喷过某种农药，对农药有抵抗力以前曾喷过某种农药，对农药有抵抗力 C.约有约有2的甲虫未吃到沾有农药的叶子的甲虫未吃到沾有农药的叶子 D.生存下来的甲虫是身强体壮的年轻个体生存下来的甲虫是身强体壮的年轻个体杂交育种与诱变育种17、通过诱变育种培育的是、通过诱变育种培育的是A.三倍体无子西瓜三倍体无子西瓜 B.青霉素高产菌株青霉素高产菌株C.二倍体无子番茄二倍体无子番茄 D.八倍体小黑麦八倍体小黑麦 8、大麻是雌雄异株植物，体细胞中有、大麻是雌雄异株植物，体细胞中有20条染色条染色体。若将其花药离体培养，将获得的幼苗再用秋体。若将其花药离体培养，将获得的幼苗再用秋水仙素处理，所得植株的染色体组成状况应是水仙素处理，所得植株的染色体组成状况应是 A.18XX B.18XY C.20XX D.18XX或或XY 9、根据遗传学原理，能迅速获得新品种的育种、根据遗传学原理，能迅速获得新品种的育种方法是方法是 A.杂交育种杂交育种 B.多倍体育种多倍体育种 C.单倍体育种单倍体育种 D.诱变育种诱变育种杂交育种与诱变育种1杂交育种与诱变育种1袁隆平袁隆平 一个属于中国一个属于中国也属于世界的名字也属于世界的名字他发起的他发起的“第二次绿色革命第二次绿色革命”给整个人类带来了福音。给整个人类带来了福音。袁隆平袁隆平:农学家、杂交水稻农学家、杂交水稻育种专家。育种专家。1995年当选为年当选为中国工程院院士。中国工程院院士。杂交育种与诱变育种1袁隆平的性格袁隆平的性格杂交育种与诱变育种1贡献贡献 如今，我国大江南北的农田普遍种如今，我国大江南北的农田普遍种上了袁隆平研制的杂交水稻。杂交水稻上了袁隆平研制的杂交水稻。杂交水稻的大面积推广应用，为我国粮食增产发的大面积推广应用，为我国粮食增产发挥了重要作用。杂交水稻被世界誉为中挥了重要作用。杂交水稻被世界誉为中华民族的华民族的“第五大发明第五大发明”。袁隆平的杂交水稻引起了世界的关袁隆平的杂交水稻引起了世界的关注，许多国家的专家到中国来取经，印注，许多国家的专家到中国来取经，印度、越南等度、越南等20多个国家和地区还引种了多个国家和地区还引种了杂交水稻。袁隆平的努力，也为解决世杂交水稻。袁隆平的努力，也为解决世界粮食短缺问题作出了贡献。界粮食短缺问题作出了贡献。杂交育种与诱变育种1杂交育种与诱变育种1 一一,日本三得利公司利用移植的基因日本三得利公司利用移植的基因和三色紫罗兰中的蓝色色素合成培植出和三色紫罗兰中的蓝色色素合成培植出了世界上第一株蓝色玫瑰。了世界上第一株蓝色玫瑰。玫瑰的栽培历史可以追溯到玫瑰的栽培历史可以追溯到50005000年前，但通过色素呈现出蓝色的玫瑰却年前，但通过色素呈现出蓝色的玫瑰却从来没有出现过。这是因为玫瑰花的基从来没有出现过。这是因为玫瑰花的基因功能缺陷，没有生成翠雀花素所需的因功能缺陷，没有生成翠雀花素所需的酶酶“黄酮类化合物黄酮类化合物35-35-氢氧化酶氢氧化酶”，因此蓝玫瑰被认为是不可能的。因此蓝玫瑰被认为是不可能的。三得利公司从蓝色三叶草中提取制三得利公司从蓝色三叶草中提取制造蓝色色素的基因，然后注入到玫瑰中，造蓝色色素的基因，然后注入到玫瑰中，使使玫瑰的基因重组玫瑰的基因重组。以新开发玫瑰为杂。以新开发玫瑰为杂交母体，有望使玫瑰的花色更加绚丽多交母体，有望使玫瑰的花色更加绚丽多彩。彩。二，玫瑰还可以通过基因食用。食二，玫瑰还可以通过基因食用。食用玫瑰为蔷薇科蔷薇属，原产中国。目用玫瑰为蔷薇科蔷薇属，原产中国。目前，不仅中国广泛栽培，日本、朝鲜及前，不仅中国广泛栽培，日本、朝鲜及欧美各国也有大量栽培欧美各国也有大量栽培 。在保加利亚，。在保加利亚，玫瑰花还被作为国花，象征着勤劳和智玫瑰花还被作为国花，象征着勤劳和智慧。慧。杂交育种与诱变育种1杂交育种与诱变育种1 骡是公驴与母马杂交所产生的骡是公驴与母马杂交所产生的后代。公马与母驴杂交的后代叫骡。后代。公马与母驴杂交的后代叫骡。至少在至少在3000年前，在亚洲某些年前，在亚洲某些地区人们已经用骡来驮运物品了，地区人们已经用骡来驮运物品了，现在世界上许多地区仍在使用骡来现在世界上许多地区仍在使用骡来干重活儿。干重活儿。骡能吃苦耐劳，可以在马、驴骡能吃苦耐劳，可以在马、驴等牲畜不能承担其艰苦的条件下工等牲畜不能承担其艰苦的条件下工作。骡的高度、皮毛的均匀度、颈作。骡的高度、皮毛的均匀度、颈部和臀部的形状与马相似。此外头部和臀部的形状与马相似。此外头部短而粗，耳长，肢瘦，蹄小和毛部短而粗，耳长，肢瘦，蹄小和毛短等方面像驴。但由于是杂交的原短等方面像驴。但由于是杂交的原因，公骡的生殖器官因缺少某种激因，公骡的生殖器官因缺少某种激素而不能产生成熟的精子，而母骡素而不能产生成熟的精子，而母骡的生殖器官虽能产生卵细胞，但缺的生殖器官虽能产生卵细胞，但缺乏助孕素，因而卵细胞也不能成熟，乏助孕素，因而卵细胞也不能成熟，骡是没有繁殖后代的能力。骡是没有繁殖后代的能力。