杂交育种与诱变育种

1、“王婆卖瓜，自卖自夸王婆卖瓜，自卖自夸”。可以。可以想象卖瓜的王婆总是肯定夸她的想象卖瓜的王婆总是肯定夸她的瓜是又大又甜，以期卖出好价钱。瓜是又大又甜，以期卖出好价钱。但在自然界中，甜的瓜往往容易但在自然界中，甜的瓜往往容易感病招虫并且个头小，而抗病抗感病招虫并且个头小，而抗病抗虫的瓜大但是不甜。虫的瓜大但是不甜。第第6 6章章 从杂交育种到基因工程从杂交育种到基因工程第第1 1节节 杂交育种与诱变育种杂交育种与诱变育种锈病锈病想一想：植物杂交育种的方法想一想：植物杂交育种的方法纯种纯种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ddTTddT

2、t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选优选优思考：思考：如果从播种到获如果从播种到获得种子需要一年，获得基因型得种子需要一年，获得基因型为为ddTT的植株最少需要多少的植株最少需要多少年？年？小麦小麦第一代第一代 p pDDTTDDTTddttddtt亲本杂交亲本杂交第二代第二代 F F1 1DdTtDdTt种植种植F F1 1代，自交代，自交第三代第三代 F F2 2D_T_D_T_，D_ttD_tt，ddTddT_ _，ddttddtt种植种植F F2 2代，代，( (选矮秆、抗病选矮秆、抗病ddTddT_ _），），继续自交

3、，期望下代获得继续自交，期望下代获得纯合体纯合体试一试：动物的杂交育种方法试一试：动物的杂交育种方法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间间交配交配选优选优测交测交F3长折长折 短折短折思考：要培育出一个能思考：要培育出一个能稳定遗传的动物品种稳定遗传的动物品种(BBee)至少要几年？至少要几年？2 2、比植物杂交育种所需年限短。

4、、比植物杂交育种所需年限短。长毛折耳猫长毛折耳猫中国黄牛中国黄牛中国荷斯坦牛中国荷斯坦牛荷斯坦牛荷斯坦牛 骡是公驴与母马杂交所产生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的后代。公马与母驴杂交的后代叫骡。骡。 至少在至少在3000年前，在亚洲某年前，在亚洲某些地区人们已经用骡来驮运物品了，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现在世界上许多地区仍在使用骡来干重活儿。干重活儿。 骡能吃苦耐劳，可以在马、驴骡能吃苦耐劳，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、颈作。骡的高度、皮毛的均匀度、颈部和臀部的

5、形状与马相似。此外头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，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。骡是没有繁殖后代的能力。异源多倍体 定义定义 异源多倍体（allopolyploid）是指不同的种杂交产生的杂种后代,经过染色体加倍形成的多倍体。 举例 多倍体植

6、物中大多数是异源多倍体。常见的异源多倍体有小麦、燕麦、棉、烟草、苹果、梨、樱桃、菊、水仙、郁金香等。 注意 大多数不同种的生物是不能相互交配的，只有极少数可以，所以杂交育种并没有克服远缘杂交不亲和的障碍。 例例1：现有：现有3个番茄品种，个番茄品种，A品种的基因型为品种的基因型为AABBdd，B品种的基因型为品种的基因型为AAbbDD，C品种的基品种的基因型为因型为aaBBDD。3对等位基因分别位于对等位基因分别位于3对同源染对同源染色体上，并且分别控制叶形、花色和果形色体上，并且分别控制叶形、花色和果形3对性状。对性状。请回答：请回答：（1）如何运用杂交育种方法利用以上）如何运用杂交育种方法

7、利用以上3个品种获得基因型个品种获得基因型为为aabbdd的植株？（用文字简要描述获得过程即可）的植株？（用文字简要描述获得过程即可）（1）A和和B杂交得到杂交一代，杂交一代再与杂交得到杂交一代，杂交一代再与C杂交，杂交，得到杂交二代，杂交二代自交，即可得到基因型为得到杂交二代，杂交二代自交，即可得到基因型为aabbdd的种子，该种子可长成的种子，该种子可长成aabbdd植株植株 （2）如果从播种到获得种子需要一年，获得基因型为）如果从播种到获得种子需要一年，获得基因型为aabbdd的植株最少的植株最少需要多少年？需要多少年？解释解释:（2）如果从播种到获得种子需要一年，那么根据上面的解析从）

8、如果从播种到获得种子需要一年，那么根据上面的解析从A品品种和种和B品种杂交收获种子需要一年，杂交一代和品种杂交收获种子需要一年，杂交一代和C品种杂交收获种子需要品种杂交收获种子需要一年，杂交二代自交收获种子（一年，杂交二代自交收获种子（aabbdd）需要一年，种子再播种长成植）需要一年，种子再播种长成植株需要一年，这样加起来共四年。株需要一年，这样加起来共四年。4年年结合上述几个实例，请总结结合上述几个实例，请总结出杂交育种的优点和缺点？出杂交育种的优点和缺点？一、概念：一、概念： 将两个或多个品种的优良性状通过交配集中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

9、的方法。在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。二、依据原理：二、依据原理： 基因重组基因重组三、常用方法：三、常用方法：杂交杂交 自交自交 选种选种 自交自交 (测交) 四、优点：四、优点：将不同个体的优良性状集中到一个个将不同个体的优良性状集中到一个个体上体上五、缺点：五、缺点：点滴收获之点滴收获之1：杂交育种：杂交育种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

10、要短的育种方结果，并且需要时间相对要短的育种方法呢？法呢？如果要培育出新的基因和新的如果要培育出新的基因和新的性状，应该怎样做？性状，应该怎样做？ 资料：资料：航天技术的发展，使人类利用太空资源的愿望航天技术的发展，使人类利用太空资源的愿望变成了现实。自变成了现实。自19871987年以来，中国利用自己研制的返回年以来，中国利用自己研制的返回式卫星和神舟号飞船进行了式卫星和神舟号飞船进行了1111次航天育种搭载试验，试次航天育种搭载试验，试验品种达验品种达12001200多种。多种。航天诱变育种是利用太空的物理环境作为诱变因子，航天诱变育种是利用太空的物理环境作为诱变因子，太空环境条件很复杂，

11、与地球表面主要差异是微重力太空环境条件很复杂，与地球表面主要差异是微重力（10103 3克克10106 6克）、宇宙射线、重粒子、变化磁场和克）、宇宙射线、重粒子、变化磁场和高真空等，这些物理条件的综合作用使生物产生基因突高真空等，这些物理条件的综合作用使生物产生基因突变。变。 据统计，航天育种变异率达据统计，航天育种变异率达4 4以上，株高变异为以上，株高变异为40cm40cm30cm30cm，果重变异达，果重变异达7070100100（蔬（蔬菜），生育期变异为菜），生育期变异为3 3天天1010天。天。白莲白莲:1994年江西广昌白莲研究所搭载白莲年江西广昌白莲研究所搭载白莲 种子种子 4

12、42粒，粒，培育出太空莲培育出太空莲3号等新品号等新品 种，亩产达种，亩产达120千克，比原品种提千克，比原品种提高高88，平均粒重，平均粒重 22克，最大为克，最大为33克（原品种平均克（原品种平均粒重为粒重为1.1克），超过出口莲子标准。克），超过出口莲子标准。1 1 、太空莲太空莲3 3号中有没有产生新基因？号中有没有产生新基因？ 2 2、诱发基因突变的条件有哪些？、诱发基因突变的条件有哪些？ 3 3、诱变育种有哪些优点？、诱变育种有哪些优点？ 4 4、有哪些因素可以诱导生物产生基、有哪些因素可以诱导生物产生基因突变？因突变？ 答案：答案： 1 1、有新基因产生。、有新基因产生。 2 2

13、、微重力、宇宙射线、重粒子、微重力、宇宙射线、重粒子、变化磁场和高真空。变化磁场和高真空。 3 3、可以提高突变率，或大幅度、可以提高突变率，或大幅度地改良某些品种。地改良某些品种。 4 4、物理因素、化学因素和生物因素。、物理因素、化学因素和生物因素。神舟六号神舟六号一、概念：一、概念： 利用物理因素（如利用物理因素（如射线、射线、射线、紫外线、激射线、紫外线、激光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处光等）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。理生物，使生物发生基因突变。二、依据原理：二、依据原理：基因突变基因突变三、常用方法：三、常用方法：辐射诱变、激

14、光诱变、作物空间技术辐射诱变、激光诱变、作物空间技术育种育种点滴收获之点滴收获之2：诱变育种：诱变育种优点：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)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。 当神舟六号航天飞船搭载着两位英雄宇航员成功返当神舟六号航天飞船搭载着两位英雄宇航员成功返航时，一些

15、特殊的乘客也回到了地球。他们是一些：生航时，一些特殊的乘客也回到了地球。他们是一些：生物菌种、植物组培苗和作物、植物、花卉种子等。在太物菌种、植物组培苗和作物、植物、花卉种子等。在太空周游了空周游了115115小时小时3232分钟，返回地球后，搭载单位的科分钟，返回地球后，搭载单位的科研人员将继续对它们进行有关试验。研人员将继续对它们进行有关试验。 回答：回答：（1 1）作物种子从太空返回地面后种植，往往能出现新）作物种子从太空返回地面后种植，往往能出现新的变异特征。这种变异的来源主要是植物种子经太空中的变异特征。这种变异的来源主要是植物种子经太空中的的 辐射后，其辐射后，其 发生变异。请预测

16、可能产发生变异。请预测可能产生的新的变异对人类是否有益生的新的变异对人类是否有益? ? ，你判断的理由，你判断的理由是是_。（2 2）试举出这种育种方法的优点：）试举出这种育种方法的优点： 。 宇宙射线等宇宙射线等 基因基因 不一定不一定 基因突变是不定向的基因突变是不定向的 变异频率高，大幅度改良某些性状变异频率高，大幅度改良某些性状 太空椒太空椒 普通椒普通椒19431943年从自然界分离出年从自然界分离出来的青霉菌只能产生青来的青霉菌只能产生青霉素霉素2020单位单位/mL/mL。后来人。后来人们对青霉菌多次进行们对青霉菌多次进行X X射射线、紫外线照射以及综线、紫外线照射以及综合处理，

17、培育成了青霉合处理，培育成了青霉素高产菌株，素高产菌株，目前青霉目前青霉素的产量已达到素的产量已达到50000500006000060000单位单位/mL/mL。课堂小结课堂小结基因重组基因重组将不同个体的优良性状，将不同个体的优良性状，集于一个个体上集于一个个体上杂交杂交 自交自交 选种选种 自交自交时间长，需及时发现优良时间长，需及时发现优良品种品种基因突变基因突变辐射诱变，激光诱变，辐射诱变，激光诱变，空间技术育种空间技术育种提高育种频率，加速育提高育种频率，加速育种过程，或大幅度改良种过程，或大幅度改良某些品种某些品种有利变异少，需大量有利变异少，需大量处理实验材料处理实验材料依据依据

18、原理原理常用常用方法方法优点优点缺点缺点应用应用实例实例杂交育种杂交育种诱变育种诱变育种 1诱变育种与杂交育种相比诱变育种与杂交育种相比，前者能产，前者能产生前所未有的新基因，创造变异新类型；生前所未有的新基因，创造变异新类型；后者不能产生新基因，只是实现原有基因后者不能产生新基因，只是实现原有基因的重新组合。的重新组合。 2在所有育种方法中，在所有育种方法中，最简捷、常规最简捷、常规的的育种方法育种方法杂交育种。杂交育种。深化拓展深化拓展单单 倍倍 体体 育育 种种杂交杂交花药离体培养花药离体培养秋水仙素处理，恢复正常染色体数秋水仙素处理，恢复正常染色体数目目单倍体育种单倍体育种P DDtt

19、ddTT F1 DdTt 花药离体培养花药离体培养单倍体植株单倍体植株(DT、Dt、dT、dt) 人工诱导加倍人工诱导加倍 淘汰高产不抗病、淘汰高产不抗病、 选高产抗病的个体（选高产抗病的个体（DDTT）低产抗病、高产不抗病低产抗病、高产不抗病 个体（个体（DDtt、ddTT、ddtt） 采收种子留种采收种子留种 一、依据原理：一、依据原理：染色体变异染色体变异二、常用方法：二、常用方法：花药（花粉）离体培养花药（花粉）离体培养 三、优点：三、优点：明显缩短育种年限明显缩短育种年限点滴收获之点滴收获之3：单倍体育种：单倍体育种五、应用：五、应用：技术复杂且须与杂交育种配合技术复杂且须与杂交育种

20、配合四、缺点：四、缺点：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

21、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）一、依据原理：一、依据原理： 染色体变异染色体变异二、常用方法：二、常用方法：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗秋水仙素处理萌发的种子或幼苗三、优点：三、优点：器官较大，提高产量和营养成分，抗逆性器官较大，提高产量和营养成分，抗逆性强，抗病性强强，抗病性强四、缺点：四、缺点： 技术复杂且须与杂交育种配合，发育延迟技术复杂且须与杂交育种配合，发育延迟,结实率低结实率低点滴收获之点滴收获之4：多倍体育种：

22、多倍体育种五、应用：五、应用：三倍体无籽西瓜三倍体无籽西瓜二倍体二倍体幼苗幼苗四倍体四倍体植株植株秋水仙素处理秋水仙素处理染色体加倍染色体加倍二倍体二倍体植株植株三倍体三倍体种子种子三倍体三倍体植株植株发育发育二倍体二倍体植株植株花粉诱导花粉诱导三倍体三倍体无籽瓜无籽瓜单倍体单倍体育种育种多倍体多倍体育种育种染色体组成倍染色体组成倍减少，再加倍减少，再加倍花药的离体培花药的离体培养，再加倍养，再加倍明显缩短育明显缩短育种年限种年限技术复杂且须与技术复杂且须与杂交育种配合杂交育种配合染色体组染色体组成倍增加成倍增加秋水仙素处秋水仙素处理萌发的种理萌发的种子或幼苗子或幼苗器官巨大，器官巨大，提高产量和提高产量和营养成分营养成分发育延迟，发育延迟，结实率低结实率低原理常用方法优点缺点杂交育种杂交育种诱变育种诱变育种多倍体育种多倍体育种单倍体育种单倍体育种原原理理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染色体变异染色体变异育育种种程程序序举举例例矮秆抗锈矮秆抗锈病小麦病小麦青霉素高青霉素高产菌株、产菌株、太空椒太空椒三倍体无子三倍体无子西瓜、八倍西瓜、八倍体小黑麦体小黑麦单倍体育种单倍体育种获得的矮秆获得的矮秆抗锈病小麦抗锈病小麦杂交育种杂交育种诱变育种诱变育种多倍