第1节 杂交育种与诱变育种

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

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？

问题情境：——培育农作物新品种是解决问题的方法之一复习孟德尔两对相对性状的杂交实验1.怎样做杂交实验?根据什么可以判断每对相对性状的显隐性?2.F2中出现了几种表现型?有什么特点?F2中性状重组的类型各占多少?可稳定遗传的占多少？问题探讨：设想你是一位玉米育种专家，遇到这样的情况：品种A子粒多，但不抗黑粉病；品种B子粒少，但抗黑粉病。

讨论：1.你用什么方法既能把两个品种的优良性状结合在一起,又能把双方的缺点都去掉?将你的设想用遗传图解表示出来。2.你能预计在实际操作中可能会遇到哪些困难?怎样才能解决这些困难?3.你还能说出哪些育种实例?方案展示P

品种A×品种B（子粒多,不抗病）(子粒少,抗病)F1F2

子粒多,不抗病子粒多,抗病子粒少,不抗病子粒少,抗病

↓↓可能遇到的困难:1.如何做杂交?2.如何判断显隐性?3.若要选择的品种是双隐性、一隐一显、双显性的，如何选择得到纯合子？最早的育种方法：

玉米起源于美洲大陆，15世纪传入欧洲，16世纪经葡萄牙传入中国，现在遍布全世界。远在古代，美洲的印第安人就选择和培育了许多穗大粒饱的玉米。原来他们把玉米奉为神灵，用作祭祀的玉米是在隔离条件下种植的，经过精心管理和认真选育，不仅果穗硕大、颗粒饱满，而且品质优良，无任何杂粒，这样就选育出了具有优良性状的玉米品种。

古印第安人是最早选择和培育玉米的，最突出的贡献是选育了果穗硕大、淀粉含量高的玉米。请分析古印第安人培育玉米的方法所隐含的遗传学原理及其优缺点。（1）古印第安人培育玉米的方法称为

。（2）这里的“选择”的含义是

。（3）“用作祭的玉米是在隔离条件下种植的”其中“隔离”作用是（4）选择育种的优缺点是技术简单、容易操作。缺点：选择范围有限，育种周期长。

（5）现代育种工作是否运用选择育种的“汰劣留良”这一措施？学生带着这一问题继续学习。

选择育种汰劣留良

防止劣质玉米与选择的具有优良性状的玉米杂交，使优良性状得到不断的积累。

设想：

每种生物都有不少性状，这些性状有的是优良性状，有的是不良性状，而且不同的优良性状存在于不同的品种中。人们一直设想如果能想办法去掉不良性状，让优良性状集于一身，创造出自然条件下没有的新性状组合，突破选择育种的局限，培育出具有优良性状组合的新品种。选择育种的局限性是：只能利用生物在自然环境条件下产生的有限变异，在已有的性状组合中选育优良品种。已知小麦的高秆（D）对矮秆（d）为显性，抗锈病（T）对易染锈病（t）为显性，两对性状独立遗传。现有高秆抗锈病、矮秆易染病两纯系品种。你用什么方法能把两个品种的优良性状结合在一起，又能把双方的缺点都去掉？将你的设想用遗传图解表示出来。试一试：植物杂交育种的方法以下是杂交的育种参考方案：Ｐ高抗矮不抗Ｆ１高抗Ｆ２DDTTddttDdTtddTt高抗高不抗矮抗矮不抗ddTT矮抗ddTTddTt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？动物的杂交育种中国荷斯坦牛：荷斯坦—弗里生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。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长毛立耳短毛折耳BBEEbbee长毛立耳BbEe长毛立耳BbEe长立长折短立短折BbeeBBeeBBeeBbeebbeebbee长折短折长折长折短折杂交F1间交配选优测交ＰＦ１Ｆ２F3长折短折思考：要培育出一个能稳定遗传的动物品种至少要几年？！注意1、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。2、比植物杂交育种所需年限短。小结：杂交育种的概念：原理：基因重组方法：优点：使位于不同个体上的多个优良性状集中于一个个体上，即“集优”,能产生新的基因型。杂交→自交→选优→自交思考与讨论

杂交育种的优点是很明显的，但是在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，分析比较杂交育种方法的不足。

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？杂交育种只能利用已有基因的重组，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。思考：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：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。

复习：

1.什么叫基因突变？属于什么水平的变化？

2.自然突变和诱发突变特点的异同？3.诱发基因突变的因素有哪些？（物理、化学等）都有普遍性、随机性、不定向性，诱发突变的频率高诱变育种原理：

基因突变

方法：

物理方法(紫外线、α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

应用:①农作物新品种的培育，新品种具有抗病力强、产量高、品质好等优点。如“黑农五号”大豆，产量提高了16%，含油量比原来提高了2.5%。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：空间生命科学：高真空(10—8pa)微重力(10—4g)强辐射(尤其是危害性极大的HZE）②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。中间为青霉菌，周围是细菌。思考与讨论与杂交育种相比，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。要想克服这些局限性，可以采取什么办法？优点：不足：克服：产生新基因和新的性状，能提高变异的频率，后代变异性状能较快稳定，加速育种进程。诱变育种的方向难以掌握，诱变体难以集中多个理想性状。要想克服这些局限性，可以扩大诱变后代的群体，增加选择的机会。育种技术的不断完善与发展的动力和原因是

超越已有技术的局限性

。育种学家将如何突破“不能实行种间的基因交流”这一育种技术的局限呢？总结：选择育种杂交育种诱变育种特点：在自然产生的变异中选择局限：不能把位于两个品种的优良性状集于一身主要优点：有目的地把位于两个品种的优良性状集于一身局限：不能产生新的基因主要优点：能产生新基因局限：该方法具有一定的盲目性均不能实行种间的基因交流

杂交育种诱变育种

多倍体育种单倍体育种处理

原理优点

缺点比较各种育种的方法

杂交育种诱变育种

多倍体育种单倍体育种处理

原理

优点

缺点杂交辐射、射线化学药剂秋水仙素花药离体培养基因重组基因突变染色体变异可以集中两个亲体的优良性状育种年限缩短，改良某些性状果大，茎秆粗，营养物丰富年限短，易稳定时间长有利不多，需大量处理发育迟，结实低技术复杂秋水仙素育种的方法有多种，各有各的优点，我们要合理的有机结合各种方法，高效的达到各种目的。如果水稻的某迟熟（AA)品种,那么我们有什么好办法快速的得到早熟（aa）品种？灵活创新、实际应用人工诱变+单倍体育种早熟品种(aa)花药离体培养

当年就可以培育出优良新品种！迟熟品种(AA)杂合子(Aa)人工诱变幼苗（A）幼苗（a）秋水仙素处理早熟品种(AA)秋水仙素处理时间：下图表示以某种农作物（1）和（2）两个品种为基础，培育出（4）、（5）、（6）、（7）四个品种的过程。根据下图，回答下列问题：【答案】.(1)杂交

自交，

基因重组；（2）花药离体培养；

人工诱导染色体加倍，缩短育种年限；（3）人工诱导多倍体，多倍体（4）采用射线照射或药剂处理等人工诱变方式

练习题下图是用某种作物的两个品种①和②分别培育出④、⑤、⑥品种的示意图，试分析回答：①AABBEAb------------④D③AaBbFAabb----------⑤②aabbGAAaaBBbb----⑥（1）用①和②培育⑤所采用的D和F步骤分别是

和

。其应用的遗传学原理是