1杂交育种与诱变育种

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，撰文说到下世纪年代，中国人口将达到亿，到时谁来养活中国。世纪年代，中国人口将达到亿，到时谁来养活中国。问题情境问题情境袁隆平向世界宣布：袁隆平向世界宣布：“中国完全能解中国完全能解决自己的吃饭问题，中国还能帮助世决自己的吃饭问题，中国还能帮助世界人民解决吃饭问题界人民解决吃饭问题”。古人驯化野生动物家禽、家畜古人驯化野生动物家禽、家畜植植物物驯驯化化自然变异自然变异长期人工选择长期人工选择原理缺点缺点2 可选择的范围有限1 育种周期太长玉米玉米 品种品种A A子粒多，但不抗黑粉病，子粒多，但不抗黑粉病，品种品种B B子粒少，但抗黑粉病。子粒少，但抗黑粉病。1 1 用什么方法既把两个品种的优良性状结用什么方法既把两个品种的优良性状结 合在一起，又能把双方的缺点都去掉？合在一起，又能把双方的缺点都去掉？2 2 预计实际操作中可能会遇到哪些困难预计实际操作中可能会遇到哪些困难？怎样解决这些困难？怎样解决这些困难？3 3 你还能说出哪些杂交育种实例？你还能说出哪些杂交育种实例？袁隆平袁隆平“杂交水稻之父杂交水稻之父”0606年度国家最高科学技术奖年度国家最高科学技术奖-李振声院士李振声院士小麦远缘杂交的奠基人小麦远缘杂交的奠基人,其培育的小麦抗病强、其培育的小麦抗病强、产量产量高高一、杂交育种一、杂交育种 是将两个或多个品种的优良是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方过选择和培育，获得新品种的方法。法。现有纯合的高秆抗锈病的小麦（现有纯合的高秆抗锈病的小麦（DDDDTTTT）和矮秆不抗锈病的小麦（和矮秆不抗锈病的小麦（ddddtttt）。如果）。如果你是育种工作者，你应该怎样操作才能你是育种工作者，你应该怎样操作才能得到得到矮秆抗病矮秆抗病（ddTTddTT）的优良品种？）的优良品种？高抗高抗 矮不抗矮不抗F F1 1 高抗高抗DDDDTTTTddddttttD DdTdTt tddTddTt t9 9高抗高抗 3 3高不抗高不抗 3 3矮抗矮抗 1 1矮不抗矮不抗ddTTddTT矮抗矮抗ddTTddTTddTddTt t矮抗矮抗ddTTddTT矮抗矮抗矮抗矮抗 矮不抗矮不抗ddTTddTTddTddTt t杂交杂交自交自交选优选优自交自交F F3 3选优选优假如从播种到收获种子假如从播种到收获种子要一年，那么培育出一要一年，那么培育出一个能稳定遗传的纯种矮个能稳定遗传的纯种矮抗小麦至少要抗小麦至少要7 78 8年年F F2 2练习练习2 2：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间交配间交配选优选优测交测交 F3长折长折 短折短折一、杂交育种一、杂交育种1 1 1 1、概念、概念、概念、概念杂交育种是将两个或两个以上的优良性状通过杂交育种是将两个或两个以上的优良性状通过交交配集中配集中在一起，在经过选择和培育，获得新品种在一起，在经过选择和培育，获得新品种的方法。的方法。2 2 2 2、原理、原理、原理、原理基因重组基因重组3 3 3 3、方法、方法、方法、方法例如：高产、矮秆水稻的培育例如：高产、矮秆水稻的培育 抗病、矮抗病、矮秆小麦的培育秆小麦的培育4 4 4 4、应用应用应用应用杂交杂交 自交自交 选优选优 自交自交 纯合子的纯合子的优良品种优良品种多次多次杂交水稻之父：袁隆杂交水稻之父：袁隆平平,从从19761976年到年到20062006年，年，累计增产粮食累计增产粮食52005200多多亿公斤，平均每年解亿公斤，平均每年解决决6006000 0万人的粮食问万人的粮食问题。题。中国荷斯坦牛：中国荷斯坦牛：荷斯坦荷斯坦弗里生牛与我国黄牛杂交选育后弗里生牛与我国黄牛杂交选育后逐渐形成的优良种。逐渐形成的优良种。泌乳期可达泌乳期可达305305天，年产乳量可达天，年产乳量可达6300kg6300kg以上以上 。荷斯坦牛荷斯坦牛中国黄牛中国黄牛5 5 5 5、优点、优点、优点、优点6 6 6 6、缺点、缺点、缺点、缺点1.育种所需时间较长（一般需育种所需时间较长（一般需78年）年）2.只能利用已有的基因重组，不能创造新的基因。只能利用已有的基因重组，不能创造新的基因。思考与讨论思考与讨论 P99、目的性强，通过杂交使位于不同个体上的目的性强，通过杂交使位于不同个体上的 、可表现可表现“杂种优势杂种优势”。优良性状集中于一个个体上（优良性状集中于一个个体上（“集优集优”）；）；二、单倍体育种二、单倍体育种方法：花药离体培养方法：花药离体培养普通植株普通植株普通植株普通植株花粉花粉花粉花粉单倍体幼苗单倍体幼苗单倍体幼苗单倍体幼苗纯合子纯合子纯合子纯合子幼苗幼苗幼苗幼苗筛选所需的品种筛选所需的品种筛选所需的品种筛选所需的品种减数分裂减数分裂减数分裂减数分裂花药离体培养花药离体培养花药离体培养花药离体培养秋水仙素处理秋水仙素处理秋水仙素处理秋水仙素处理DDTTDDTTDdTtDdTt花药离体培养花药离体培养DT Dt dT dtDT Dt dT dt单倍体幼苗单倍体幼苗单倍体幼苗单倍体幼苗秋水仙素秋水仙素DDTT,DDtt,DDTT,DDtt,ddTTddTT,ddtt,ddtt 二倍体植株二倍体植株二倍体植株二倍体植株筛选所需的品种筛选所需的品种筛选所需的品种筛选所需的品种ddttddttDT Dt dT dtDT Dt dT dt杂交杂交矮抗（矮抗（矮抗（矮抗（ddTTddTTddTTddTT）小麦的培育）小麦的培育）小麦的培育）小麦的培育二倍体二倍体二倍体二倍体四倍体四倍体四倍体四倍体秋水仙素处理秋水仙素处理秋水仙素处理秋水仙素处理二倍体二倍体二倍体二倍体三倍体种子三倍体种子三倍体种子三倍体种子三倍体植株三倍体植株三倍体植株三倍体植株不能形成正常的卵细胞不能形成正常的卵细胞不能形成正常的卵细胞不能形成正常的卵细胞无子西瓜无子西瓜无子西瓜无子西瓜种下去种下去种下去种下去联会紊乱联会紊乱联会紊乱联会紊乱第第第第一一一一年年年年第第第第二二二二年年年年授二倍体授二倍体授二倍体授二倍体的花粉的花粉的花粉的花粉三、多倍体育种三、多倍体育种（方法：秋水仙素处理萌发的种子和幼苗）（方法：秋水仙素处理萌发的种子和幼苗）例题例题2：下图是用某种作物的两个品种：下图是用某种作物的两个品种和和分别培育出分别培育出、品种的示意图，试分析回答：品种的示意图，试分析回答：AABB E Ab-D AaBb F AAbb-aabb G AAaaBBbb-（1）用）用和和培育培育所采用的所采用的D和和F步骤分别是步骤分别是 和和 。其。其应用的遗传学原理是应用的遗传学原理是 。（2）用）用培育培育所采用的所采用的E和和H步骤分别是步骤分别是 和和 。其应用的遗传学原理是其应用的遗传学原理是 。（3）用）用培育培育所采用的所采用的G步骤是步骤是_。其遗传学原理是其遗传学原理是_。杂交杂交自交自交基因重组基因重组花药离花药离体培养体培养秋水仙素秋水仙素处理幼苗处理幼苗染色体变异（单倍体育种染色体变异（单倍体育种）秋水仙素处理幼苗秋水仙素处理幼苗染色体变异（多倍体育种）染色体变异（多倍体育种）H物理因素（如物理因素（如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）能诱发或化学因素（如亚硝酸等）能诱发基因突变，基因突变，产生新的基因。产生新的基因。1 1 1 1、概念、概念、概念、概念利用物理因素（如利用物理因素（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，使生物或化学因素（如亚硝酸等）处理生物，使生物发生基因突变。发生基因突变。2 2 2 2、原理、原理、原理、原理基因突变基因突变四、诱变育种四、诱变育种“黑农五号黑农五号”大豆、大豆、青霉菌的选育青霉菌的选育 太空作物的培育等。太空作物的培育等。3 3 3 3、应用、应用、应用、应用“黑农五号黑农五号黑农五号黑农五号”大豆大豆大豆大豆 黑龙江农科院用黑龙江农科院用辐辐射方法处理大豆射方法处理大豆，培育，培育成成“黑农五号黑农五号”大豆品大豆品种，含油量比原来的品种，含油量比原来的品种提高了种提高了2.5%2.5%，大豆产，大豆产量提高了量提高了16%16%。青霉菌高产菌株的选育青霉菌高产菌株的选育19431943年从自然界分离出来年从自然界分离出来的青霉菌只能产生青霉素的青霉菌只能产生青霉素2020单位单位/mL/mL。后来人们。后来人们对青对青霉菌多次进行霉菌多次进行X X射线、紫外射线、紫外线照射以及综合处理线照射以及综合处理，培，培育成了青霉素高产菌株，育成了青霉素高产菌株，目前青霉素的产量已达到目前青霉素的产量已达到50000500006000060000单位单位/mL/mL。太空中各种辐射、失重、宇宙粒子、弱地磁，高真空等综合作用，产生地面上难以实现的变异。甘肃种植的太空育种的蔬菜甘肃种植的太空育种的蔬菜“神舟神舟”五号搭载育成的巨人南瓜五号搭载育成的巨人南瓜太空水稻搭载前后株系对比太空水稻搭载前后株系对比太空育种辣椒太空育种辣椒 太空黄瓜太空黄瓜、优点、优点、优点、优点提高基因突变频率提高基因突变频率，加速育种进程。，加速育种进程。产生新基因，产生新基因，大幅度地改良某些性状大幅度地改良某些性状。获得前所未有的新性状。获得前所未有的新性状。难以控制突变方向难以控制突变方向，具有一定的盲，具有一定的盲目性目性,有利个体少有利个体少;需需大量处理实验大量处理实验材料材料 ，工作量大，工作量大 。、缺点、缺点、缺点、缺点思考与讨论思考与讨论 P100四种育种方法的比较四种育种方法的比较类类 型型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育种原理育种原理育种方法育种方法优优 点点应用实例应用实例基因突变基因突变染色体组成倍染色体组成倍增加（染色体增加（染色体变异）变异）基因重组基因重组染色体组成倍染色体组成倍减少（染色体减少（染色体变异）变异）杂交杂交自交自交选优选优自交自交（至纯种（至纯种）物理或化学物理或化学的方法处理的方法处理生物生物花药离体培养花药离体培养后再用秋水仙后再用秋水仙素加倍素加倍使不同亲本的使不同亲本的优良性状集中优良性状集中于同一个体上于同一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明显缩短明显缩短育种年限育种年限器官大型，器官大型，营养含量高营养含量高培育矮抗小麦培育矮抗小麦培育青霉培育青霉素高产菌株素高产菌株培育矮抗小麦培育矮抗小麦三倍体无子三倍体无子西瓜的培育西瓜的培育用秋水仙素用秋水仙素处理萌发的处理萌发的种子或幼苗种子或幼苗