杂交育种与诱变育种

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一节 杂交育种与诱变育种,设想你是一位玉米育种专家，遇到这样的情况,:,品种,A,籽粒多，但不抗黑粉病；品种,B,籽粒少，但抗黑粉病。,讨论：,你用什么方法把两个品种的优良性状结合在一起，又能缺点去掉？,黑粉病,一,古代人类的育种方式,选择育种,原理：,利用生物的变异，通过长期选择，汰劣留良，培养出优良品种。,缺点：,1,周期长,2,可以选择的范围有限,九十年代后期，美国学者布朗抛出“中国威胁论”，撰文说到下世纪,30,年代，中国人口将达到,16,亿，到时谁来养活中国，谁来拯救由此引发的全球性粮食短缺和动荡危机？,袁隆平培养杂交水稻过程中，他利用了哪一种变异的原理？,年份,1978,2000,2010,种类,普通水稻,普通水稻,&,杂交水稻,杂交水稻,产量,(,吨,/,每公顷）,3.5,单产达到,6.34,预计,13.5,中国于,年提出,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,6000,多万人口。到,2004,年底止，杂交水稻在中国已累计推广约,3,亿公顷，增产稻谷约,4.5,亿吨，成为中国解决粮食问题的,关键技术,。,水稻产量对比,小麦高秆（,D,）对矮秆（,d,）为显性，抗锈病（,T,）对不抗锈病（,t,）为显性，现有纯合的高秆抗锈病的小麦（,DDTT,）和矮秆不抗锈病的小麦（,ddtt,），怎样才能得到矮秆抗病的优良品种（,ddTT,）？,想一想：,锈病,以下是杂交的育种参考方案：,高抗 矮不抗,高抗,DDTT,ddtt,DdTt,ddTt,高抗 高不抗 矮抗 矮不抗,ddTT,矮抗,ddTT,ddTt,矮抗,ddTT,矮抗,矮抗 矮不抗,ddTt,ddTT,杂交,自交,选优,自交,F,3,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？,试一试：动物的杂交育种方法,假设现有长毛立耳猫（,BBEE,）和短毛折耳猫（,bbee,），你能否培育出能稳定遗传的长毛折耳猫（,BBee,）？写出育种方案（图解）,长毛折耳猫,短毛折耳猫,长毛立耳猫,3,长毛立耳 短毛折耳,BBEE,bbee,长毛立耳,BbEe,长毛立耳,BbEe,长立 长折 短立 短折,Bbee,BBee,BBee,Bbee,bbee,bbee,长折,短折,长折,长折,短折,杂交,F,1,间交配,选优,测交,长折,短折,！,注意,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。,荷斯坦牛,中国黄牛,中国荷斯坦牛 荷斯坦牛与我国黄牛杂交选育后逐渐形成的优良种。泌乳期可达,305,天，年产乳量可达,6300kg,以上。,思考与讨论（教材,P99,）,杂交育种的优点很明显，但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，以及育种时间等方面，分析杂交育种方法的不足。,杂交育种只能利用已有的基因重组，按需选择，并不能创造新的基因。杂交后代会出现性状分离现象，育种进程缓慢，过程繁琐。,杂交育种不能创造新的基因，并且所需时间要长，那有没有能出现意想不到的结果，并且需要时间相对要短的育种方法呢？,例,2,：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,600kg,，最高达,750kg,，蛋白质含量增加,8%-20%,，生长期平均缩短,10,天。请回答：,（,1,）水稻产生这种变异的来源是：,产生变异的原因是：,基因突变,各种宇宙射线和失重的作用，使基因的分子结构发生改变。,（,2,）这种方法育种的优点：,能提高变异频率，加速育种进程，并能大幅度改良某些性状,能引起基因突变的方法有三大类：,物理方法有：,化学方法有：,紫外线、,X,射线、激光等,亚硝酸、硫酸二乙酯等,三、诱变育种,概念：利用物理因素（如,X,射线，紫外线，激光等）或化学因素（如亚硝酸等）处理生物，使生物发生基因突变。,原理：,基因突变,方法：,辐射诱变、激光诱变、化学诱变、作物空间技术育种。,优点：,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。,缺点：,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。,应用：,太空作物的培育、青霉菌的选育等。,诱变育种的应用,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。,1,、用射线和其他诱变剂处理大豆，培育成了,“,黑农五号,”,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下可提高产量,16%,，含油量提高,2.5,。,2,、诱变育种除了采用常规的诱变育种方法外，还采用,太空育种,。,太空育种,主要是利用返回式卫星和高空气球能达到的高空环境，通过,强辐射、微重力和高真空,等条件使植物种子的基因发生基因突变的作物育种新技术。,我国已培育成功许多太空作物：,太空南瓜,太空黄瓜,太空椒 普通椒,3,、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,。,思考与讨论（教材,P100,）,与杂交育种相比，诱变育种有什么优点？联系基因突变的特点，谈谈诱变育种的局限性。要克服这些局限性，可采取什么办法？,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。,缺点：难以控制突变方向，无法将多个优良性状组合，有利性状比较少，需要大量处理实验材料。,办法：扩大诱变后代的群体，增加选择机会。,练习,:,请写出下面各项培育方法：,（,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是,。,（,2,）用,60,Co,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,。,（,3,）用小麦和黑麦培育八倍体黑小麦的方法,是,。,（,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，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,。,（,5,）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,。,（,6,）用秋水仙素或硫酸二乙酯处理蕃茄、水稻种子，获得成熟期早、蛋白质含量高的品系，这种方法是,。,单倍体育种,诱变育种,多倍体育种,诱变育种,杂交育种,诱变育种,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,基因突变,染色体变异（成倍减少）,染色体变异（成倍增加）,杂交,用物理或化学方法处理生物,花药离体培养单倍体秋水仙素处理纯种,秋水仙素处理,使位于不同个体的优良性状集中于一个个体上,提高变异频率,加速育种进程,有利变异少，需大量处理供试材料,明显缩短育种年限，育种时间较短。,技术复杂，需与杂交育种配合,各种器官大、营养成分高、抗性强,与杂交育种配合；获得的新品种发育延迟,育种时间最长,例,1,：现有,3,个番茄品种，,A,品种的基因型为,AABBdd,，,B,品种的基因型为,AAbbDD,，,C,品种的基因型为,aaBBDD,。,3,对等位基因分别位于,3,对同源染色体上，并且分别控制叶形、花色和果形,3,对性状。请回答：,（,1,）如何运用杂交育种方法利用以上,3,个品种获得基因型为,aabbdd,的植株？（用文字简要描述获得过程即可）,（,1,）,A,和,B,杂交得到杂交一代，杂交一代再与,C,杂交，得到杂交二代，杂交二代自交，即可得到基因型为,aabbdd,的种子，该种子可长成,aabbdd,植株,（,2,）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？,4,年,结合上述几个实例，请总结出杂交育种的优点和缺点？,1,、杂交育种所依据的原理是什么,A.,基因突变,B.,基因自由组合,C.,染色体交叉互换,D.,染色体变异,2,、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,A.,纯种,B.,杂种表现的优势,C.,基因突变,D.,染色体变异,练习：,3,、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,A.,杂交育种,B.,诱变育种,C.,单倍体育种,D.,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某些农作物的原有性状，其原因是：,A.,提高了后代的出苗率,B.,产生的突变全部是有利的,C.,提高了后代的稳定性,D.,能提高突变率以供育种选择,5,、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。,4,倍体草莓的培育成功属于,A.,单倍体育种,B.,多倍体育种,C.,诱变育种,D.,杂交育种,6,、在一块马铃薯甲虫成灾的地里，喷了一种新的农药后，约,98,的甲虫死了，约,2,的甲虫生存下来，生存下来的原因是,A.,有基因突变产生的抗药性个体存在,B.,以前曾喷过某种农药，对农药有抵抗力,C.,约有,2,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,7,、通过诱变育种培育的是,A.,三倍体无子西瓜,B.,青霉素高产菌株,C.,二倍体无子番茄,D.,八倍体小黑麦,8,、大麻是雌雄异株植物，体细胞中有,20,条染色体。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,A.18,XX,B.18,XY,C.20,XX,D.18,XX,或,XY,9,、根据遗传学原理，能迅速获得新品种的育种方法是,A.,杂交育种,B.,多倍体育种,C.,单倍体育种,D.,诱变育种,袁隆平,一个属于中国,也属于世界的名字,他发起的“第二次绿色革命”,给整个人类带来了福音。,袁隆平,:,农学家、杂交水稻育种专家。,1995,年当选为中国工程院院士。,袁隆平的性格,贡献,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华民族的,“第五大发明”,。,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，印度、越南等,20,多个国家和地区还引种了杂交水稻。袁隆平的努力，也为解决世界粮食短缺问题作出了贡献。,一,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了世界上第一株蓝色玫瑰。,玫瑰的栽培历史可以追溯到,5000,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因功能缺陷，没有生成翠雀花素所需的酶,“,黄酮类化合物,3,5,-,氢氧化酶,”,，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造蓝色色素的基因，然后注入到玫瑰中，使,玫瑰的基因重组,。以新开发玫瑰为杂交母体，有望使玫瑰的花色更加绚丽多彩。,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。目前，不仅中国广泛栽培，日本、朝鲜及欧美各国也有大量栽培。在保加利亚，玫瑰花还被作为国花，象征着勤劳和智慧。,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驴骡。,至少在,3000,年前，在亚洲某些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干重活儿。,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，骡是没有繁殖后代的能力。,