必修2-61杂交育种和诱变育种

1第 6章 从杂交育种到基因工程第 1节 杂交育种与诱变育种1994年美国年美国 农业和环境问题专家 莱斯特 布朗布朗 抛出抛出 “ 中国威胁论中国威胁论 ” ，撰文说，撰文说到到 21世纪世纪 30年代，中国人口将达到年代，中国人口将达到 16亿亿， 中国人口的 “ 大爆炸 ” 将给世界带来巨大的威胁。 到时谁来养活中国，谁来到时谁来养活中国，谁来拯救由此引发的全球性粮食短缺和动荡拯救由此引发的全球性粮食短缺和动荡危机？危机？袁隆平 袁隆平 :农学家，杂交水稻育种专家。三系杂交稻，两系杂交稻，超级杂交稻。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。我国的水稻产量从原来的 4500公斤每公顷增加到 7500公斤每公顷。从 1976年到 1998年，累计增产粮食 3.5亿吨，平均每年多解决约 6000万人的粮食问题。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。 袁隆平 培养杂交水稻过程中，他利用了哪一种变异的原理？小麦高秆（小麦高秆（ D） 对矮秆（对矮秆（ d） 为显性，抗锈病（为显性，抗锈病（ T） 对对不抗锈病（不抗锈病（ t） 为显性，现有纯合的高秆抗锈病的小麦（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（和矮秆不抗锈病的小麦（ ddtt），）， 如果你是袁隆平如果你是袁隆平，怎样才能得到矮秆抗病的优良品种（，怎样才能得到矮秆抗病的优良品种（ ddTT）？）？试试：如何得到 矮秆抗病的优良品种（矮秆抗病的优良品种（ ddTT）？）？锈病 高抗高抗 矮不抗矮不抗 高抗高抗 DDTT ddttDdTtddTt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？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（ BBEE）和短毛折耳猫（和短毛折耳猫（ bbee），）， 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（ BBee）？ 写出育种方案（图解）写出育种方案（图解）长毛折耳猫短毛折耳猫长毛立耳猫长毛立耳 短毛折耳BBEE bbee长毛立耳 BbEe 长毛立耳 BbEe长立 长折 短立 短折BbeeBBeeBBee Bbee bbeebbee长折 短折长折 长折 短折杂交F1间交配选 优测 交 F3长折 短折1、 动物动物 杂交育种中纯合子的获得不杂交育种中纯合子的获得不能通过逐代能通过逐代 自交自交 ，而应改为，而应改为 测交测交 。2、比、比 植物植物 杂交育种所需杂交育种所需 年限短年限短 。注意：一、杂交育种就是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。一、杂交育种原理： 基因重组方法： 优点： 方法简捷 ,容易操作缺点： 后代会出现性状分离 ，育种缓慢，过程繁琐不能创造新基因应用： 用纯种高抗小麦与纯种矮不抗小麦培育高抗小麦 ， 中国的荷坦牛的培育等。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？杂交 自交 选优 自交黑农五号大豆： 黑龙江省农业科学院用辐射方法处理大豆，再通过人工选择培育成了 黑农五号 等大豆品种，含油量比原来的品种提高了 2.5，大豆产量提高了 16。 二 .诱变育种青霉菌菌种的选育： 生产青霉素的菌种，最初是在 1943年从一个发霉的甜瓜上得来的。这种野生的青霉菌分泌的青霉素很少，产量只有 20单位 /mL。人们对青霉菌多次进行 X射线、紫外线照射以及综合处理，经过了几十年培育成产量很高的青霉素菌株，目前青霉素的产量已经可以达到 50000单位 /mL 60000单位 /mL。（一般一次注射用药在 80万单位。）太空育种： 搭乘 “ 神舟七号 ” 飞船进入太空诱变的 200克蔬菜种子，这些蔬菜种子包括番茄、甘蓝、青菜、芹菜等品种。经过超真空、微重力、宇宙射线等地面不可模拟的环境洗礼之后， “ 太空种子 ” 中约有千分之三会发生有益的基因突变。 我国作为目前世界上能发射返回式卫星的三个国家之一，在作物空间技术育种方面已经进入 世界先进行列 。来自太空育种的珍奇瓜果神州五号太空育种 巨型南瓜重逾 300斤太空黄瓜太空育种花卉仙客来白莲 :1994年 7月 3日江西广昌白莲研究所将白莲种子442粒搭载 940703号返回式卫星，在太空遨游 15天，培育出太空莲 3号等新品种 (利用太空中 微重力、宇宙射线、变化磁场和高真空 等物理条件的综合作用使生物产生基因突变） 。亩产达 120千克，比原品种提高 88，平均粒重 2.2克，最大为 3.3克（原品种平均粒重为 1.1克）。太空莲 3号我国神州 6号上太空时，重庆的一位村民花了1.5万元，把自己精心培育的 50粒荷花种子送上天，希望遨游太空回来，能培育出冬天开的荷花。1.他的愿望一定能够实现吗？为什么？2.突变的冬天开的荷花在其它方面的性状一定都如先前一样理想吗？为什么？3.要使其保持先前的理想性状，可采取什么措施？4.综合上述请你总结诱变育种的优点和局限性。二、诱变育种就是利用物理因素（如 X射线，紫外线，激光等）或化学因素（如亚硝酸，硫酸二乙酯等）处理生物，使生物发生基因突变。原理： 基因突变 方法： 物理方法 (紫外线、 射线、失重等 )或化学方法 (亚硝酸、硫酸二乙酯等 )处理植株，再选择符合要求的变异类型 优点： 产生新基因 和新的性状，能提高变异的频率，加速育种进程。缺点： 有利个体不多，须大量处理供试材料 ，工作量大 。应用 : 太空辣椒的培育 、青霉菌的选育等类 型 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 点缺点实 例杂交 自交 选优 (多次）用物理或化学方法处理生物用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗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明显缩短育种年限器官大型，营养丰富育种时间长有利变异少需大量处理供试材料技术复杂，需与杂交育种配合只适用于植物基因突变 染 色 体 变 异 染 色 体 变 异基因重组培育高抗小麦 培育青霉素高产菌株 三倍体无子西瓜的培育培育高抗小麦三 .几种主要育种方法的比较花药离体培养 单倍体 秋水仙素处理 纯种练习一：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有 _。能提高变异频率，加速育种进程，并能大幅度改良某些性状 练习二 :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 60Co 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【 技巧点拨台 】根据育种目的选择育种方式(1)若要培育隐性性状个体，可用自交或杂交，只要出现该性状即可。(2)有些植物如小麦、水稻等，杂交实验较难操作，其最简便的方法是自交。(3)若要快速获得纯种，可用单倍体育种方法。(4)若要提高营养物质含量，可用多倍体育种方法。(5)若要培育原先没有的性状，可用诱变育种。(6)若培育植物为营养繁殖，如土豆、地瓜等，则只要出现所需性状即可，不需要培育出纯种。1.杂交育种所依据的主要遗传学原理是（ ）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.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3.通过诱变育种培育的是 ( )A.三倍体无子西瓜