生物育种专题课件

专题五专题五 生物育种生物育种专题专题五五 生物育种生物育种1 小麦高秆（小麦高秆（小麦高秆（小麦高秆（D D D D）对矮秆（）对矮秆（）对矮秆（）对矮秆（d d d d）为显性，抗锈病（）为显性，抗锈病（）为显性，抗锈病（）为显性，抗锈病（T T T T）对不抗锈病（对不抗锈病（对不抗锈病（对不抗锈病（t t t t）为显性，现有纯合的高秆抗锈病的小）为显性，现有纯合的高秆抗锈病的小）为显性，现有纯合的高秆抗锈病的小）为显性，现有纯合的高秆抗锈病的小麦（麦（麦（麦（DDTTDDTTDDTTDDTT）和矮秆不抗锈病的小麦（）和矮秆不抗锈病的小麦（）和矮秆不抗锈病的小麦（）和矮秆不抗锈病的小麦（ddttddttddttddtt），如果你是），如果你是），如果你是），如果你是育种专家育种专家育种专家育种专家，怎样能得到矮秆抗病的优良品种（，怎样能得到矮秆抗病的优良品种（，怎样能得到矮秆抗病的优良品种（，怎样能得到矮秆抗病的优良品种（ddTTddTTddTTddTT）？）？）？）？想一想：植物杂交育种的方法想一想：植物杂交育种的方法 小麦高小麦高秆秆（D）对对矮矮秆秆（d）为显为显性，抗性，抗锈锈病（病（T）对对不不2以下是杂交的育种参考方案：以下是杂交的育种参考方案：高抗高抗 矮不抗矮不抗 高抗高抗DDTTddttDdTtddTt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选优选优以下是以下是杂杂交的育种参考方案：交的育种参考方案：高抗高抗 矮不抗矮不抗3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（假设现有长毛立耳猫（假设现有长毛立耳猫（BBEEBBEEBBEEBBEE）和短毛折耳猫（和短毛折耳猫（和短毛折耳猫（和短毛折耳猫（bbeebbeebbeebbee），你能否培育），你能否培育），你能否培育），你能否培育出能稳定遗传的长毛折耳猫（出能稳定遗传的长毛折耳猫（出能稳定遗传的长毛折耳猫（出能稳定遗传的长毛折耳猫（BBeeBBeeBBeeBBee）？写出育种方案（图解）？写出育种方案（图解）？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试试试试一一试试：动动物的物的杂杂交育种方法假交育种方法假设现设现有有长长毛立耳猫（毛立耳猫（BBEE4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 F3长折长折 短折短折长长毛立耳毛立耳 短毛折耳短毛折耳BBEEb51 1、动物杂交育种中纯合子的获得不能通过逐代、动物杂交育种中纯合子的获得不能通过逐代自交，而应改为测交。自交，而应改为测交。2 2、比植物杂交育种所需年限短。、比植物杂交育种所需年限短。！注意！注意1、动动物物杂杂交育种中交育种中纯纯合子的合子的获获得不能通得不能通过过逐代自交，而逐代自交，而应应改改6一、杂交育种一、杂交育种原理：原理：基因重组基因重组方法：方法：优点：优点：使位于不同个体上的多个优良性状集中于一个使位于不同个体上的多个优良性状集中于一个个体上，即个体上，即“集优集优”,能产生新的基因型。能产生新的基因型。应用：应用：用纯种高秆抗病小麦与纯种矮秆不抗病小麦培育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矮秆抗病小麦 杂交杂交自交自交选优选优 自交自交一、一、杂杂交育种原理：交育种原理：基因重基因重组组方法：方法：优优点：使位于不同个体上的点：使位于不同个体上的7杂交育种不能创造新的基因，并且杂交育种不能创造新的基因，并且所需时间要长，那有没有能出现意所需时间要长，那有没有能出现意想不到的结果，并且需要时间相对想不到的结果，并且需要时间相对要短的育种方法呢？要短的育种方法呢？缺点：缺点：1、只能利用已有基因的重组，并不能、只能利用已有基因的重组，并不能产生新的基因；产生新的基因；2、杂交进程缓慢，过程繁琐，育种时、杂交进程缓慢，过程繁琐，育种时间长；间长；3、只能进行本物种或亲缘关系较近的、只能进行本物种或亲缘关系较近的物种杂交，物种杂交，不能克服远源杂交不亲和的障碍。不能克服远源杂交不亲和的障碍。杂杂交育种不能交育种不能创创造新的基因，并且所需造新的基因，并且所需时间时间要要长长，那有没有能出，那有没有能出现现意意8二、诱变育种二、诱变育种太空育种太空育种空间生命科学空间生命科学：高真空高真空(108pa)微重力微重力(104g)强辐射强辐射二、二、诱变诱变育种育种太空育种空太空育种空间间生命科学：生命科学：9生物育种生物育种专题课专题课件件10 利用利用物理因素物理因素（如（如X X射线，紫外线，激光等）射线，紫外线，激光等）或或化学因素化学因素（如亚硝酸等）处理生物，使生物（如亚硝酸等）处理生物，使生物发生基因突变发生基因突变。原理原理：基因突变基因突变 利用物理因素（如利用物理因素（如X射射线线，紫外，紫外线线，激光等）或化学因素（，激光等）或化学因素（11诱变育种：例子诱变育种：例子l医药工业应用的医药工业应用的青霉素就是利用普通青霉菌，经过青霉素就是利用普通青霉菌，经过X X射线的照射，产生的有利突变型。射线的照射，产生的有利突变型。还有医学上应还有医学上应用的其他抗菌素如链霉素、地霉素、金霉素等，经用的其他抗菌素如链霉素、地霉素、金霉素等，经辐射处理的突变系，比原始品系抗菌素辐射处理的突变系，比原始品系抗菌素产量增长几产量增长几十倍到几百倍十倍到几百倍，促进和提高了抗菌素的生产。，促进和提高了抗菌素的生产。l在作物方面，应用诱变育种我国已培育出在作物方面，应用诱变育种我国已培育出100100多种多种水稻、小麦、玉米、大豆等优良品种。例如用射线水稻、小麦、玉米、大豆等优良品种。例如用射线处理水稻干种子，选出提处理水稻干种子，选出提早成熟早成熟1515天的新品种，丰天的新品种，丰产等性状仍旧保持下来，而且产等性状仍旧保持下来，而且米粒中的蛋白质的含米粒中的蛋白质的含量提高很多量提高很多。又如用射线和其他诱变剂处理大豆，。又如用射线和其他诱变剂处理大豆，培育出一种新品种。这品种含有改变了的酶系，在培育出一种新品种。这品种含有改变了的酶系，在同样的施肥和管理条件下可同样的施肥和管理条件下可提高产量提高产量16%16%。诱变诱变育种：例子医育种：例子医药药工工业应业应用的青霉素就是利用普通青霉菌，用的青霉素就是利用普通青霉菌，经过经过X12诱变育种诱变育种原理：原理：基因突变基因突变 方法：方法：物理方法物理方法(紫外线、紫外线、射线、失重等射线、失重等)或或化学方化学方法法(亚硝酸、硫酸二乙酯等亚硝酸、硫酸二乙酯等)处理生物，再选择处理生物，再选择符合要求的变异类型符合要求的变异类型 应用应用:太空辣椒的培育太空辣椒的培育、青霉菌的选育青霉菌的选育等等诱变诱变育种原理：育种原理：基因突基因突变变 方法：方法：物理方法物理方法(紫外紫外线线、射射线线、13优点优点：1、提高突变的、提高突变的频率频率；2、能产生、能产生新的基因新的基因，大幅度地，大幅度地改良某些性状改良某些性状；3、较短时间内能获得稳定遗传的个体（、较短时间内能获得稳定遗传的个体（缩短育缩短育种时间种时间）。）。诱变育种诱变育种缺点缺点：1 1、难以、难以控制突变方向控制突变方向，具有一定的，具有一定的盲目性盲目性；2 2、有利个体不多，需要、有利个体不多，需要大量的处理生物材料，大量的处理生物材料，再进行选培养。再进行选培养。优优点：点：诱变诱变育种缺点：育种缺点：1、难难以控制突以控制突变变方向，具有一定的盲目性；方向，具有一定的盲目性；14 例例3：我我国国运运用用返返回回式式运运载载卫卫星星搭搭载载水水稻稻种种子子，返返回回地地面面后后种种植植，培培育育出出的的水水稻稻穗穗长长粒粒大大，亩亩产产达达600kg，最最高高达达750kg，蛋蛋白白质质含含量量增增加加8%-20%，生生长长期期平平均均缩缩短短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，产生变异的原因是因是_。基因突变基因突变 各种宇宙射线和失重的作用，使基因的分子各种宇宙射线和失重的作用，使基因的分子结构发生改变。结构发生改变。（2）这种方法育种的优点有）这种方法育种的优点有_。能提高变异频率，加速育种进程，并能大幅度能提高变异频率，加速育种进程，并能大幅度改良某些性状改良某些性状 例例3：我国运用返回式运：我国运用返回式运载卫载卫星搭星搭载载水稻种子，返回地面后种植，水稻种子，返回地面后种植，15练习：练习：人工诱变区别于自然诱变的突出特点人工诱变区别于自然诱变的突出特点是（是（）A A、产生的有利变异多，有利于培育新品种、产生的有利变异多，有利于培育新品种 B B、使变异的频率提高、使变异的频率提高 C C、可人工控制变异方向来培育新品种、可人工控制变异方向来培育新品种 D D、产生的不利变异多、产生的不利变异多对生物进化意义最大的变异是（对生物进化意义最大的变异是（）A A、基因突变、基因突变 B B、基因的交叉互换、基因的交叉互换C C、染色体变异、染色体变异 D D、基因重组、基因重组BA练习练习：人工：人工诱变诱变区区别别于自然于自然诱变诱变的突出特点是（的突出特点是（）BA16三、多倍体育种三、多倍体育种 在育种过程中，人们用在育种过程中，人们用秋水仙素秋水仙素处理处理萌发萌发的种子或幼苗的种子或幼苗从而使从而使细胞内染色体数目加倍细胞内染色体数目加倍，染色体数目加倍的细胞继续进行正常的有丝分染色体数目加倍的细胞继续进行正常的有丝分裂，发育为多倍体植株，得到多倍体品种。裂，发育为多倍体植株，得到多倍体品种。优点优点：种子与果实大，营养物质含量高。：种子与果实大，营养物质含量高。缺点缺点：发育延迟，结实率低；：发育延迟，结实率低；适用于植物，在动物中难于开展。适用于植物，在动物中难于开展。三、多倍体育种三、多倍体育种 在育种在育种过过程中，人程中，人们们用秋水仙素用秋水仙素处处理萌理萌发发的的17多倍体育种多倍体育种l例例4：秋水仙素处理萌发的幼苗时，秋水仙素处理萌发的幼苗时，可以诱导多倍体的产生，秋水仙素的可以诱导多倍体的产生，秋水仙素的作用是作用是 。l三倍体植株需要授以二倍体的成熟三倍体植株需要授以二倍体的成熟花粉，因为成熟花粉具有的色氨酸酶花粉，因为成熟花粉具有的色氨酸酶系（促使合成生长素），通过授粉为系（促使合成生长素），通过授粉为其子房的发育提供其子房的发育提供 。l三倍体植株不能进行减数分裂的原三倍体植株不能进行减数分裂的原因是由于卵原细胞因是由于卵原细胞3 3个染色体组个染色体组（3N=333N=33），减数分裂时同源染色体联），减数分裂时同源染色体联会会 ，从而不能正常产生卵细，从而不能正常产生卵细胞。由此可以获得的是胞。由此可以获得的是 倍体果实，倍体果实，但是没有种子的但是没有种子的 。抑制纺锤体的形成抑制纺锤体的形成 生长素生长素 紊乱紊乱 三三 无子西瓜无子西瓜 多倍体育种例多倍体育种例4：秋水仙素：秋水仙素处处理萌理萌发发的幼苗的幼苗时时，可以，可以诱导诱导多倍体的多倍体的产产18四、单倍体育种四、单倍体育种 采用采用花药离体培养花药离体培养的方法获得单倍体植的方法获得单倍体植株，再株，再人工诱导染色体加倍（常用秋水仙素人工诱导染色体加倍（常用秋水仙素），获取自交不发生性状分离的稳定遗传的纯，获取自交不发生性状分离的稳定遗传的纯系品种。系品种。优点：缩短育种年限优点：缩短育种年限 ；获得优良纯种。；获得优良纯种。缺点：但方法复杂，成活率较低。缺点：但方法复杂，成活率较低。四、四、单单倍体育种倍体育种 采用花采用花药药离体培养的方法离体培养的方法获获得得单单倍体植株，倍体植株，19单倍体育种单倍体育种例例5：已知小麦的高秆已知小麦的高秆(D)(D)对矮秆对矮秆(d)(d)为显性，抗锈病为显性，抗锈病(T)(T)对易感锈病对易感锈病(t)(t)为显性，两对性状独立遗传。现在为显性，两对性状独立遗传。现在有高秆抗锈病有高秆抗锈病 、高秆易感锈病、高秆易感锈病 、矮秆、矮秆易感锈病易感锈病 的三个纯系品种，如何的三个纯系品种，如何快速获取快速获取双优双优新品种矮秆抗锈病新品种矮秆抗锈病？(DDTT)(DDtt)(ddtt)(ddTT)单单倍体育种例倍体育种例5：已知小麦的高：已知小麦的高秆秆(D)对对矮矮秆秆(d)为显为显性，抗性，抗锈锈20（亲本）（亲本）（亲本）（亲本）F F1 1F F2 2（分离）（分离）选择选择选择选择F F3 3（分离）（分离）选择选择选择选择F F4 4（稳定品种）（稳定品种）新品种新品种新品种新品种单倍体植株单倍体植株纯合二倍体纯合二倍体纯合二倍体种纯合二倍体种子长出的植株子长出的植株（选择与鉴定）（选择与鉴定）花药离体培养花药离体培养秋水仙素处理秋水仙素处理（亲亲本）本）F1F2（分离）（分离）选择选择F3（分离）（分离）选择杂选择杂交交F4（稳稳定品定品21高产量的青霉菌株高产量的青霉菌株神奇的神奇的“太空椒太空椒”无籽西瓜无籽西瓜无芒抗病的水稻无芒抗病的水稻诱变育种诱变育种诱变育种诱变育种诱变育种诱变育种多倍体育种多倍体育种多倍体育种多倍体育种杂交育种杂交育种杂交育种杂交育种你知道它你知道它们们的育种方式的育种方式吗吗？高？高产产量的青霉菌株量的青霉菌株诱变诱变育种育种诱变诱变育种多育种多22232323生物育种生物育种专题课专题课件件24l目前培育良种有多种途径。其一是具有不同优点目前培育良种有多种途径。其一是具有不同优点的亲本杂交，从其后代中选择理想的变异类型，的亲本杂交，从其后代中选择理想的变异类型，变异来源于变异来源于_,_,选育过程中性状的遗传遵选育过程中性状的遗传遵循循_、_等定律。等定律。l其二是通过射线处理，改变已有品种的个别重要其二是通过射线处理，改变已有品种的个别重要性状，变异来源于性状，变异来源于_,_,实质是细胞的实质是细胞的DNADNA分分子上的碱基发生改变。子上的碱基发生改变。l其三是改变染色体数目，如用秋水仙素处理植物其三是改变染色体数目，如用秋水仙素处理植物的分生组织，经过培育和选择能得到的分生组织，经过培育和选择能得到_植植株。株。基因重组基因重组基因基因分离分离自由组合自由组合基因突变基因突变多倍体多倍体目前培育良种有多种途径。其一是具有不同目前培育良种有多种途径。其一是具有不同优优点的点的亲亲本本杂杂交，从其后交，从其后25育种的方法有多种，各有各的优点，我们育种的方法有多种，各有各的优点，我们要合理的有机结合各种方法，高效的达到要合理的有机结合各种方法，高效的达到各种目的。各种目的。例例6：如果水稻的某迟熟（如果水稻的某迟熟（AA)品种品种,那么我那么我们有什么好办法快速的得到早熟（们有什么好办法快速的得到早熟（aa）品种）品种？四、灵活创新、实际应用四、灵活创新、实际应用育种的方法有多种，各有各的育种的方法有多种，各有各的优优点，我点，我们们要合理的有机要合理的有机结结合各种方法合各种方法26人工诱变人工诱变 +单倍体育种单倍体育种早熟早熟品种品种(aa)(aa)花药离花药离花药离花药离体培养体培养体培养体培养当年就可以培育出优良新品种！当年就可以培育出优良新品种！迟熟迟熟品种品种(AA)(AA)杂合杂合子子(Aa)(Aa)人工人工诱变诱变 幼苗幼苗 （A）幼苗幼苗（a）秋水仙秋水仙素处理素处理迟熟迟熟品种品种(AA)(AA)秋水仙秋水仙素处理素处理时间：时间：人工人工诱变诱变+单单倍体育种早熟品种倍体育种早熟品种(aa)花花药药离体培养离体培养当当27例例7：下图表示以某种农作物（下图表示以某种农作物（1）和（）和（2）两个品种为基础，培育）两个品种为基础，培育出（出（4）、（）、（5）、（）、（6）、（）、（7）四个品种的过程。指出下图中有关）四个品种的过程。指出下图中有关过程的名称：过程的名称：例例7：下：下图图表示以某种表示以某种农农作物（作物（1）和（）和（2）两个品种）两个品种为为基基础础，培育，培育28例例8：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 。其应用的遗传学原理是其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 。H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染色体变异秋水仙素处理幼苗秋水仙素处理幼苗染色体变异染色体变异例例8：下下图图是用某种作物的两个品种是用某种作物的两个品种和和分分别别培育出培育出、29例例5：家兔中黑色（家兔中黑色（B B）对褐色（）对褐色（b b）为显性，短）为显性，短毛（毛（E E）对长毛（）对长毛（e e）为显性，两对基因位于两）为显性，两对基因位于两对同源染色体上，现有纯合的黑色短毛兔和褐对同源染色体上，现有纯合的黑色短毛兔和褐色长毛兔。请回答：色长毛兔。请回答：设计培育出能稳定遗传的黑色长毛兔的育种设计培育出能稳定遗传的黑色长毛兔的育种方案：方案：1 1、让黑色短毛兔、让黑色短毛兔（BBEEBBEE）和褐色长毛兔和褐色长毛兔（bbeebbee）杂交得杂交得F1F1（BbEeBbEe）；）；2 2、让、让F1F1中雌雄个体交配得到中雌雄个体交配得到F2F2中选出黑色长毛兔中选出黑色长毛兔（B_eeB_ee）3 3、让选出的黑色长毛兔、让选出的黑色长毛兔（B_eeB_ee），与褐色长毛，与褐色长毛兔兔（bbeebbee）测交，若后代不发生性状分离，测交，若后代不发生性状分离，则兔为纯合子，否则为杂合子。则兔为纯合子，否则为杂合子。例例5：家兔中黑色（：家兔中黑色（B）对对褐色（褐色（b）为显为显性，短毛（性，短毛（E）对长对长毛（毛（30