杂交育种与诱变育种z

1 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。 2 3 已 知 在 荔 枝 的 性 状 控 制 中 ， D（ 无 绿 线 ） 对 d（ 有绿 线 ） 显 性 ， T（ 有 甜 味 ） 对 t（ 无 甜 味 ） 显 性 。 现 有 两株 普 通 荔 枝 ， 一 株 的 基 因 型 是 DDTT， 另 一 株 的 基 因 型是 ddtt。 据 题 回 答 ：（ 一 ） 、 假 如 你 是 育 种 专 家 ， 能 否 利 用 普 通 荔 枝 得 到“ 西 园 挂 绿 ” （ ddTT） ？ 请 简 要 介绍 你 的 育 种 方 案 。典 型 例 题 讲 解 4 DDTT ddtt DdTt无 绿 甜 无 绿 无 甜 绿 甜 绿 无 甜ddTT绿 甜 ddTtddTT ddTt绿 甜ddTT绿 甜 绿 甜 绿 无 甜ddTtddTT杂 交自 交选 优自 交 F3选 优 思 考 ： 要 培 育 出一 个 能 稳 定 遗 传的 植 物 品 种 至 少要 几 年 ？方 案 一 ： 杂 交 育 种 5长 毛 折 耳 猫短 毛 折 耳 猫长 毛 立 耳 猫 试一试：动物育种的方法 6 长 毛 立 耳 短 毛 折 耳BBEE bbee长 毛 立 耳BbEe杂 交F1间交 配选 优测 交 Bbee bbee长 折 短 折长 折 短 折BBee bbee长 折 短 折长 折 F 3 （ 雌 和 雄 ） 长 立 长 折 短 立 短 折BBeeBbeeB E . bbE . bbee（ 保 留 ） （ 淘 汰 ） 7 8育 种 年 限 长 ， 杂 交 后 代 会 出 现 性 状 分 离 ； 而 且 只 适 用 于 有 性 生 殖 的 生 物 ， 存 在 远 缘 杂 交 不 亲和 的 障 碍 。 概 念 ： 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 。原 理 ： 基 因 重 组方 法 ：优 点 ： 操 作 简 单 ， 目 的 性 强 ， 能 使 同 种 生 物 的 不 同优 良 性 状 集 中 于 同 一 个 体 ， 具 有 预 见 性 。缺 点 ： 杂 交 育 种结 合 上 述 几 个 实 例 ， 小 结 如 下 ：杂 交 自 交 选 优 (自 交 选 优 )多 次 纯 种 9 杂 交 育 种 是 利 用 基 因 重 组 的 原 理 ， 一 般发 生 在 有 性 生 殖 的 减 数 分 裂 过 程 中 。 微 生 物一 般 不 能 进 行 减 数 分 裂 ， 因 此 一 般 不 用 杂 交育 种 的 方 法 对 微 生 物 进 行 育 种思 考 ： 杂 交 育 种 能 否 用 于 微 生 物 育 种 ？ 10 方 案 二 ： 诱 变 育 种 11 概 念 ： 利 用 物 理 因 素 （ 如 射 线 、 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 发生 基 因 突 变 ,从 中 选 育 出 具 有 优 良 性 状 个 体 的 育 种 方 法 。原 理 ： 基 因 突 变方 法 ： 用 物 理 因 素 或 化 学 因 素 育 种 来 处 理 生 物 。优 点 ： 可 以 提 高 突 变 率 ， 加 速 育 种 进 程 ， 大 幅 度 地 改良 某 些 品 种 ,产 生 前 所 未 有 的 性 状 。缺 点 ： 有 利 变 异 少 ， 须 大 量 处 理 实 验 材 料诱 变 育 种 12 应 用 ： 农 作 物 新 品 种 的 培 育 新 品 种 具 有 抗 病 力 强 、 产 量 高 、 品 质 好 等 优 点 。如 “ 黑 农 五 号 ” 大 豆 ， 产 量 提 高 了 16%， 含 油 量 比原 来 提 高 了 2.5%。 在 作 物 方 面 ， 应 用 诱 变 育 种 我 国 已 培 育 出 100多 种水 稻 、 小 麦 、 玉 米 、 大 豆 等 优 良 品 种 。 资 料 ： 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 （ 10 3克 10 6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 作 用 使 生 物 产 生基 因 突 变 。 13 太 空 船 把 2000颗 南 瓜 种 子 带 上 了 太 空 ， 这 些 种 子 在 宇 宙 里 经过 了 综 合 射 线 的 作 用 ， 回 到 地 面 后 ， 经 培 育 只 有 很 少 一 部 分 能 够发 育 成 我 们 需 要 的 优 良 性 状 ， 而 大 部 分 种 子 没 有 发 育 或 并 不 是 我们 希 望 得 到 的 优 良 性 状 。 科 研 人 员 经 过 3个 月 的 种 植 ， 长 出 150公斤 各 种 颜 色 的 大 南 瓜 。 14 15 16长 相 奇 特 的 南 瓜 17奇 怪 的 “ 太 空 椒 ” 18 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。 诱 变 育 种 的 优 点 是 能 够 提 高 突 变 率 ， 在 较 短 的时 间 内 获 得 更 多 的 优 良 变 异 类 型 。 诱 变 育 种 的 局 限 性 是 诱 发 突 变 的 方 向 难 以 掌 握 ，突 变 体 难 以 集 中 多 个 理 想 性 状 。 要 想 克 服 这 些 局 限 性 ， 可 以 扩 大 诱 变 后 代 的 群体 ， 增 加 选 择 的 机 会 。 19 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。中 间 为 青 霉 菌 ， 周 围 是 细 菌 。 20 方 案 三 ： 单 倍 体 育 种选 取 绿 甜 （ ddTT ） 即 为 所 需 类 型 绿 甜DDTT ddtt DdTt 花 药 离 体 培 养DT Dt dT dt单 倍 体 秋 水 仙 素 诱 导染 色 体 加 倍纯 合 体 DDTT DDtt ddTT ddtt 21 3、单倍体育种 明 显 缩 短 育 种 年 限 ， 加 速 育 种 进 程 。利 用 单 倍 体 作 中 间 环 节 培 育 可 育 的 纯合 子 只 需 两 年 时 间 可 完 成 ， 而 常 规 的育 种 方 法 获 得 一 个 纯 系 一 般 需 5 8年时 间原 理优 点方 法 染 色 体 数 目 变 异选 择 亲 本 有 性 杂 交 F1花 粉 离 体培 养 获 得 单 倍 体 植 株 诱 导 染 色 体加 倍 获 得 可 育 纯 合 子 选 择 所 需 要的 类 型 。缺 点 技 术 较 复 杂 ， 需 与 杂 交 育 种 结 合 ，多 限 于 植 物 。 22 为 了 改 良 “ 西 园 挂 绿 ” ， 领 导 欲 招 聘 高 级 育 种 工 程 师一 名 。 要 求 在 不 改 变 “ 西 园 挂 绿 ” 原 有 外 观 品 质 的 前 提下 把 “ 西 园 挂 绿 ” 改 良 为 无 核 、 果 大 、 糖 分 含 量 多 。 若你 前 往 应 聘 ， 该 怎 样 设 计 育 种 方 案 ？ 23 方 案 提 示 ：借 鉴 三 倍 体无 子 西 瓜 的育 种 方 式 （ 多 倍 体 育种 ） 24 秋 水 仙 素 处 理二 倍 体 幼 苗（ 2N）四 倍 体 植 株（ 4N） 二 倍 体 幼 苗（ 2N）二 倍 体 植 株（ 2N）发 育三 倍 体 无 无 核 荔 枝 （ 3N）二 倍 体 植 株 （ 2N）配 子 （ 2N） 花 粉 诱 导三 倍 体 种 子 （ 3N） 第 一 年 第 二 年配 子 （ N）三 倍 体 植 株 （ 3N）P方 案 四 ： 多 倍 体 育 种 25 4、多倍体育种 植 株 茎 秆 粗 壮 ， 果 实 种 子 都 比较 大 ， 营 养 物 质 含 量 提 高 。原 理优 点方 法 染 色 体 数 目 变 异用 秋 水 仙 素 处 理 萌 发 的 种 子 或 幼 苗 ，从 而 使 细 胞 内 染 色 体 数 目 加 倍 即 可 发育 成 多 倍 体 植 株 。缺 点 技 术 复 杂 ， 发 育 延 迟 ， 结 实 率 低 ，一 般 只 适 合 于 植 物 。 26 类 别 杂 交 育 种 诱 变 育 种 单 倍 体 育 种 多 倍 体 育 种 原 理常 用方 法优 点缺 点 基 因 重 组杂 交 自 交 选 优将 不 同 个 体的 优 良 性 状集 中 于 一 个个 体 上后 代 易 出 现分 离 现 象 ,育种 时 间 长 、过 程 复 杂 基 因 突 变辐 射 诱 变 ，激 光 诱 变 染 色 体 变 异花 药 离 体 培 养 ，再 秋 水 仙 素 处 理使 染 色 体 加 倍明 显 缩 短育 种 年 限技 术 复 杂 ，需 与 杂 交 育种 配 合 ， 多限 于 植 物 染 色 体 变 异用 秋 水 仙 素 处理 萌 发 的 种 子或 幼 苗果 实 大 ， 营 养物 质 含 量 高发 育 延 迟 ，结 实 率 降 低提 高 突 变 频率 ， 加 速 育种 过 程 ， 或大 幅 度 改 良某 些 品 种突 变 方 向 不定 ,有 利 变 异少 ,须 大 量 处理 实 验 材 料四 种 育 种 方 法 的 比 较 ： 27 1、 下 图 是 用 某 种 作 物 的 两 个 品 种 和 分 别 培 育 出 、 、 品种 的 示 意 图 ， 试 分 析 回 答 ： AABB E Ab - D AaBb F AAbb- aabb G AAaaBBbb-（ 1） 用 和 培 育 所 采 用 的 D和 F步 骤 分 别 是 和 。其 应 用 的 遗 传 学 原 理 是 。（ 2） 用 培 育 所 采 用 的 E和 H步 骤 分 别 是 . 和 。 其 应 用 的 遗 传 学 原 理 是 。（ 3） 用 培 育 所 采 用 的 G步 骤 是 。 其 遗 传 学原 理 是 。 H 杂 交 自 交基 因 重 组 花 药 离 体 培 养秋 水 仙 素 处 理 幼 苗 染 色 体 变 异 秋 水 仙 素 处 理 幼 苗染 色 体 变 异练 习 题 28 2、 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 种 、 植 物 组 培 苗 和 作 物 、 植 物 、 花 卉 种 子 等 。 在太 空 周 游 了 115小 时 32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 。 回 答 ： （ 1） 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 辐 射 后 ， 其 发 生 变 异 。 请预 测 可 能 产 生 的 新 的 变 异 对 人 类 是 否 有 益 ? ， 你判 断 的 理 由 是 。（ 2） 试 举 出 这 种 育 种 方 法 的 优 点 ：. 。 宇 宙 射 线 等 基 因 不 一 定 基 因 突 变 是 不 定 向 的 突 变 频 率 高 ， 大 幅 度 改 良 某 些 性 状 29 3 、 用 纯 种 的 高 秆 (D)抗 锈 病 (T)小 麦 与 矮 秆 (d)易染 锈 病 (t)小 麦 培 育 矮 秆 抗 锈 病 小 麦 新 品 种 的 方法 如 下 ： 高 秆 抗 锈 病 矮 秆 易 染 锈 病 F1 雄 配 子 幼 苗 选 出 符 合 要 求 的 品 种 ， 下 列 有 关 此育 种 方 法 的 叙 述 中 ， 正 确 的 是 ： （ ） A 这 种 育 种 方 法 叫 杂 交 育 种B 过 程 必 须 使 用 生 长 素 处 理C 这 种 方 法 的 最 大 优 点 是 缩 短 育 种 年 限D 过 程 必 须 经 过 受 精 作 用 C 30