杂交育种和诱变育种

1、 考纲导向考纲导向 生物变异在育种上的应用生物变异在育种上的应用ii 教学目标：教学目标： 1、简述杂交育种、简述杂交育种、诱变育种诱变育种的概念，说明杂的概念，说明杂 交育种、交育种、诱变育种诱变育种方法的优点和不足。方法的优点和不足。 2、杂交育种、诱变育种、单倍体育种、多倍杂交育种、诱变育种、单倍体育种、多倍 体育种的比较和综合运用体育种的比较和综合运用 教学重、难点：教学重、难点：杂交育种、诱变育种、单倍杂交育种、诱变育种、单倍 体育种、多倍体育种的比较和综合运用。体育种、多倍体育种的比较和综合运用。 1、单倍体育种、多倍体育种的原理是什么？、单倍体育种、多倍体育种的原理是什么？ 简单

2、概述两种育种的方法。简单概述两种育种的方法。 2、单倍体育种的优点是什么？、单倍体育种的优点是什么？ 3、秋水仙素的作用机理是什么？作用时间？、秋水仙素的作用机理是什么？作用时间？ 一、杂交育种的原理和方法一、杂交育种的原理和方法 2原理：原理： 3特点：特点： 优点：优点： 缺点：缺点： 4方法：方法： 基因重组基因重组 将不同品种的优良性状重组到一个新品种上。将不同品种的优良性状重组到一个新品种上。 育种周期长。育种周期长。 1）培育纯种）培育纯种 2）培育杂种）培育杂种 1概念概念 杂交育种是将两个或多个品种的优良性状通过交配杂交育种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

3、过选择和培育，获得新品种的方法。集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。 第一代第一代 p paabbaabbaabbaabb亲本杂交亲本杂交 第二代第二代 f f1 1aabbaabb种植种植f f1 1代，自交代，自交 第三代第三代 f f2 2 a_b_a_b_，a_bba_bb， aabaab_ _，aabbaabb aabb （矮秆抗病纯种）（矮秆抗病纯种） 选出优良性状并连续自交选出优良性状并连续自交 获得新品种获得新品种 用纯种用纯种高秆抗病（高秆抗病（aabbaabb）小麦与纯种小麦与纯种矮秆矮秆 不抗病（不抗病（aabbaabb) )小麦培育小麦培育 小麦小麦 要求用

4、遗传图解表示并加以简要说明。要求用遗传图解表示并加以简要说明。 矮秆抗病矮秆抗病 . 高秆高秆 抗病抗病 矮秆不矮秆不 抗病抗病 高秆高秆 抗病抗病 写遗传图解应注意的问题写遗传图解应注意的问题 确定亲本性状、新性状和育种方法。确定亲本性状、新性状和育种方法。 遗传图解中可对表现型、操作做简要文字说明。遗传图解中可对表现型、操作做简要文字说明。 动物个体不能自交，而是同代个体间杂交。若已出现动物个体不能自交，而是同代个体间杂交。若已出现 纯合体，动物要用测交来验证。植物要自交看是否发生纯合体，动物要用测交来验证。植物要自交看是否发生 性状分离性状分离 选择的动物新品种中要同时包括雌、雄个体。选

5、择的动物新品种中要同时包括雌、雄个体。 思考讨论：思考讨论：1、育种要杂交的原因、育种要杂交的原因 2、选育新品种从哪一代开始？原因？、选育新品种从哪一代开始？原因？ 3、注意若果皮种皮的话应与母本的基因型一样。、注意若果皮种皮的话应与母本的基因型一样。 4、如何检验小麦是否抗锈病？、如何检验小麦是否抗锈病？ 5、在育种的过程中对雌雄同花和异花处理方式的、在育种的过程中对雌雄同花和异花处理方式的 区别区别 若从播种到收获种子需要一年若从播种到收获种子需要一年,则培育出能稳定则培育出能稳定 遗传的矮杆抗病的品种至少需要几年遗传的矮杆抗病的品种至少需要几年? p 高杆抗病高杆抗病 ddtt 矮杆感

6、病矮杆感病 ddtt f1 高杆抗病高杆抗病 ddtt 第第1年年 选育出需要的矮抗品种选育出需要的矮抗品种 f2 d_t_ d_tt ddt_ ddtt 矮抗矮抗 杂交育种杂交育种 第第2年年 第第3年年 生长生长 ddtt f3 减数分裂减数分裂 配子配子 dt dtdt dt 单倍体单倍体 dtdtdtdt 花药离体培养花药离体培养 秋水仙素秋水仙素 第第1年年 第第2年年 第第4年年 单单 倍倍 体体 育育 种种 ddttddtt ddtt 纯合体纯合体ddtt 矮抗矮抗 培育纯种培育纯种 三系法杂交三系法杂交 四系法杂交四系法杂交 一、杂交育种的原理和方法一、杂交育种的原理和方法 1

7、原理：原理： 2特点：特点： 优点：优点： 缺点：缺点： 3方法：方法： 基因重组基因重组 将不同品种的优良性状重组到一个新品种上。将不同品种的优良性状重组到一个新品种上。 育种周期长。育种周期长。 1）培育纯种）培育纯种 2）培育杂种）培育杂种 隐性纯合子隐性纯合子：杂交：杂交 自交自交 f2 选出符合要求的即可选出符合要求的即可 显性纯合子显性纯合子：杂交：杂交 自交自交 f2 选出符合要求的个体自交选出符合要求的个体自交 f3 . 选出稳定遗传的个体选出稳定遗传的个体 杂交得到杂交得到f1 即可即可 培育杂种培育杂种 现有长果穗白粒（现有长果穗白粒（aabb）和短）和短 果穗黄粒（果穗黄

8、粒（ aabb ）两个玉米杂）两个玉米杂 合子品种，为了达到长期培育长合子品种，为了达到长期培育长 果穗黄粒（果穗黄粒（aabb）杂交种玉米）杂交种玉米 的目的的目的,请各小组以下面几个问请各小组以下面几个问 题为中心进行讨论：题为中心进行讨论： 为达到年年都能培育得到为达到年年都能培育得到 aabb ，须先获得基因型是什么，须先获得基因型是什么 样的两个亲本？怎样获得？得到样的两个亲本？怎样获得？得到 后怎样操作获得后怎样操作获得aabb？怎样写遗？怎样写遗 传图解？传图解？ （1）有性繁殖：玉米）有性繁殖：玉米 杂种甲杂种甲 杂种乙杂种乙 纯种甲纯种甲 纯种乙纯种乙 优良杂种丙优良杂种丙

9、（2）无性繁殖：马铃薯）无性繁殖：马铃薯 杂种甲杂种甲 杂种乙杂种乙 各种性状各种性状 选择优良杂种丙选择优良杂种丙 无性繁殖无性繁殖 小组合作讨论：小组合作讨论： 培育杂种培育杂种 现有纯合黑色短毛兔现有纯合黑色短毛兔bbee和褐色长毛兔和褐色长毛兔bbee, 设计培育出稳定遗传的黑色长毛兔的育种方案：设计培育出稳定遗传的黑色长毛兔的育种方案： 第一步：第一步： 第二步：第二步： 第三步：第三步： 黑色短毛兔黑色短毛兔褐色长毛兔得到褐色长毛兔得到f1 f1雌雄个体相互交配得到雌雄个体相互交配得到f2 在在f2代中选出黑色长毛兔与褐色长毛兔测交代中选出黑色长毛兔与褐色长毛兔测交 如果后代无褐色

10、长毛兔出现，则培育出的黑如果后代无褐色长毛兔出现，则培育出的黑 色长毛兔为纯合体。色长毛兔为纯合体。 注意：动物一旦出现我们所需要的性状（可能注意：动物一旦出现我们所需要的性状（可能 有纯合体），只能用测交来检测有纯合体），只能用测交来检测 二、诱变育种的原理和方法二、诱变育种的原理和方法 2原理：原理： 3特点：特点： 优点：优点： 缺点：缺点： 4方法：方法： 基因突变。基因突变。 提高突变率，大幅度改良性状，提高突变率，大幅度改良性状， 后代性状稳定较快。后代性状稳定较快。 有利变异少，盲目性强，需大量处理材料有利变异少，盲目性强，需大量处理材料 用物理或化学方法处理生物用物理或化学方法

11、处理生物 1概念概念 利用物理因素（如利用物理因素（如x射线、射线、r射线、紫外线、射线、紫外线、 激光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）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。来处理生物，使生物发生基因突变。 5 意义：意义：创造动植物、微生物新品种创造动植物、微生物新品种 6、举例：、举例：“黑农五号黑农五号”、高产青霉菌株、太空辣椒、高产青霉菌株、太空辣椒 植物诱变育种植物诱变育种 【练习【练习3】现有一批晚熟的水稻种子，请利用这批种子】现有一批晚熟的水稻种子，请利用这批种子 培育出早熟的水稻新品种。试写出培育的过程方案培育出早熟的水稻新品种。

12、试写出培育的过程方案 诱变育种过程方案：诱变育种过程方案： （1）用一定剂量的）用一定剂量的射线对晚熟水稻种子进行辐射射线对晚熟水稻种子进行辐射 处理。处理。 （2）将辐射处理后的水稻种子播种，出现各种突变）将辐射处理后的水稻种子播种，出现各种突变 性状的水稻植株。性状的水稻植株。 （3）让各种水稻自交，选择出早熟性状的水稻植株。）让各种水稻自交，选择出早熟性状的水稻植株。 （4）再让早熟水稻连续自交多代，选出稳定遗传的）再让早熟水稻连续自交多代，选出稳定遗传的 早熟水稻。早熟水稻。 微生物诱变育种微生物诱变育种 【练习【练习4】请利用青霉素敏感型的大肠杆菌培育出抗】请利用青霉素敏感型的大肠杆

13、菌培育出抗 青霉素的大肠杆菌菌株。试写出育种方案。青霉素的大肠杆菌菌株。试写出育种方案。 育种方案：育种方案： （1）用一定剂量的）用一定剂量的x射线照射青霉素敏感型大肠杆菌。射线照射青霉素敏感型大肠杆菌。 （2）再将处理后的大肠杆菌接种到青霉素培养基上）再将处理后的大肠杆菌接种到青霉素培养基上 培养。培养。 （3）在培养皿中存活并生长的大肠杆菌，即为抗青）在培养皿中存活并生长的大肠杆菌，即为抗青 霉素型菌株。霉素型菌株。 （2007年广东）太空育种是指利用太空综合因素如强辐射年广东）太空育种是指利用太空综合因素如强辐射 微重力等，诱导由宇宙飞船携带的种子发生变异，然后进微重力等，诱导由宇宙飞

14、船携带的种子发生变异，然后进 行培育的一种育种方法。下列说法正确的是（行培育的一种育种方法。下列说法正确的是（ ） a、太空育种产生的突变总是有益的、太空育种产生的突变总是有益的 b、太空育种产生的性状是定向的、太空育种产生的性状是定向的 c、太空育种培育的植物是地球上原本不存在的、太空育种培育的植物是地球上原本不存在的 d、太空育种与其它诱变方法在本质上是一样的、太空育种与其它诱变方法在本质上是一样的 d 思考：思考：1、诱变育种前首先应让生物不断处于什么、诱变育种前首先应让生物不断处于什么 状态？状态？ 2、育种可反映基因突变的哪些特点？、育种可反映基因突变的哪些特点？ 三、三、单倍体育种

15、单倍体育种 1原理：原理： 2特点：特点： 3方法：方法： 染色体变异染色体变异 明显缩短育种年限。明显缩短育种年限。 亲本杂交亲本杂交f1植株植株花粉花粉单倍体幼苗单倍体幼苗纯种植株纯种植株新品种新品种 【练习【练习5】现有高杆（】现有高杆（d）抗锈病（）抗锈病（t）的小麦品种甲）的小麦品种甲 和矮杆（和矮杆（d）易染锈病（）易染锈病（t）的小麦品种乙，请利用这）的小麦品种乙，请利用这 两个小麦品种，运用单倍体育种的方法培育出矮杆抗两个小麦品种，运用单倍体育种的方法培育出矮杆抗 锈病小麦新品种。试写出育种方案并绘出育种过程图锈病小麦新品种。试写出育种方案并绘出育种过程图 解和遗传图解。解和遗

16、传图解。 三、三、单倍体育种单倍体育种 单倍体育种方案：单倍体育种方案： （1）高杆抗锈病品种与矮杆易染锈病品种杂交，获）高杆抗锈病品种与矮杆易染锈病品种杂交，获 得得f1。 （2）取）取f1花粉，利用花药离体培养培育出单倍体幼花粉，利用花药离体培养培育出单倍体幼 苗。苗。 （3）利用一定浓度秋水仙素溶液处理小麦单倍体幼）利用一定浓度秋水仙素溶液处理小麦单倍体幼 苗。苗。 （4）用锈菌侵染小麦，淘汰易染锈病的小麦植株。）用锈菌侵染小麦，淘汰易染锈病的小麦植株。 （5）在小麦开花前，淘汰高杆小麦植株。）在小麦开花前，淘汰高杆小麦植株。 （6）剩余的植株即为矮杆抗锈病小麦新品种。）剩余的植株即为矮

17、杆抗锈病小麦新品种。 三、三、单倍体育种单倍体育种 （高秆抗病）（高秆抗病） （矮秆不抗病）（矮秆不抗病） （高秆（高秆 抗病）抗病） （高（高 抗）抗） （高不（高不 抗）（矮抗）（矮 抗）抗） （矮（矮 不抗）不抗） （矮秆（矮秆 抗病）抗病） （江苏）甲磺酸乙酯（江苏）甲磺酸乙酯(ems)能使鸟嘌呤能使鸟嘌呤(g)的的n位置上位置上 带有乙基而成为带有乙基而成为7-乙基鸟嘌呤，这种鸟嘌呤不与胞嘧乙基鸟嘌呤，这种鸟嘌呤不与胞嘧 啶啶(c)配对而与胸腺嘧啶配对而与胸腺嘧啶(t)配对，从而使配对，从而使dna序列中序列中 gc对转换成对转换成at对。育种专家为获得更多的变异水对。育种专家为获得

18、更多的变异水 稻亲本类型，常先将水稻种子用稻亲本类型，常先将水稻种子用ems溶液浸泡，再在溶液浸泡，再在 大田种植，通常可获得株高、穗形、叶色等性状变异大田种植，通常可获得株高、穗形、叶色等性状变异 的多种植株。请回答下列问题。的多种植株。请回答下列问题。 (1)经过处理后发现一株某种性状变异的水稻，其自交经过处理后发现一株某种性状变异的水稻，其自交 后代中出现两种表现型，说明这种变异为后代中出现两种表现型，说明这种变异为 突变。突变。 (2)用用ems浸泡种子是为了提高浸泡种子是为了提高 ，某一性状，某一性状 出现多种变异类型，说明变异具有出现多种变异类型，说明变异具有 。 (3)ems诱导

19、水稻细胞的诱导水稻细胞的dna发生变化，而染色体发生变化，而染色体 的的 不变。不变。 显性显性 提高突变率提高突变率 不定向性不定向性 结构和数目结构和数目 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 原原 理理 常常 用用 方方 法法 优优 点点 缺缺 点点 基因重组基因重组 基因突变基因突变 染色体变异染色体变异 （成倍减少）（成倍减少） 染色体变异染色体变异 （成倍增加（成倍增加） 杂交自交，从杂交自交，从 f2中选优连续中选优连续 自交，直到不自交，直到不 发生性状分离发生性状分离 为止为止 用物理或化学用物理或化学 方法处理生物方法处理生物 花药离体培

20、养花药离体培养 单倍体单倍体秋秋 水仙素处理水仙素处理 纯种纯种 秋水仙素秋水仙素 处理处理 使位于不同使位于不同 个体的优良个体的优良 性状集中于性状集中于 一个个体上一个个体上 提高变异频率，提高变异频率， 加速育种进程，加速育种进程， 大幅度大幅度 改良生物性状改良生物性状 有利变异少，有利变异少， 需大量处理供需大量处理供 试材料试材料 明显缩短育种明显缩短育种 年限，育种时年限，育种时 间较短。间较短。 技术复杂，需技术复杂，需 与杂交育种配与杂交育种配 合合 各种器官大、各种器官大、 营养成分高、营养成分高、 抗性强抗性强 与杂交育种与杂交育种 配合；获得配合；获得 的新品种发的新品种发 育延迟育延迟 育种时间最长育种时间最长 三、几种育种方式的比较三、几种育种方式的比较 1、培育兼有不同亲本优良性状的品种、培育兼有不同亲本优良性状的品种 2、培育具有新性状的品种、培育具有新性状的品种 3、要快速获得纯种、要快速获得纯种 4、若实验植物为营养繁殖如土豆、地瓜等则、若实验植物为营养繁殖如土豆、地瓜等则 只要出现只要出现 所需性状即可，不需培育出纯合子所需性状即可，不需培育出纯合子 5、要求提高产量，提高营养物质的含量运用、要求提高产量，提高营养物质的含量运用 6、最简捷的育种方法是、