复习-育种方法

回忆你所知道育种方式

三倍体无籽西瓜抗虫棉杂交育种单倍体育种多倍体育种基因工程育种细胞工程育种白菜–甘蓝神奇的“太空椒”矮杆抗病的水稻诱变育种生物育种

生物育种是指人们按照自己的意愿，依据相关的育种原理，有目的、有计划地改变生物的遗传物质以获得人们所需要的生物新品种。如果你是一位育种专家，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。问题：你用什么方法把两个品种的优良性状结合在一起，又能摒弃不良性状？玉米黑粉病纯种（一）杂交育种1·概念杂交育种是将两个或多个品种的优良性状通过杂交集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。2·过程：杂交自交(选优自交)若干次选择亲本进行杂交，F1自交，选择所需类型，连续自交，逐代选择，直到不再发生性状分离原理：

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。缺点：育种所需时间较长（自交选择需五--六代,甚至十几代)。应用：用纯种高秆抗病小麦与纯种矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦

杂交→自交→选优自交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？

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），如果你是育种工作者，怎样才能得到矮秆抗病的优良品种（ddTT）？例如：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？5-6代袁隆平——“杂交水稻”之父

2003年10月9日，30多年前颠覆了国际经典水稻理论的袁隆平再次让世界注意到了他。湖南省湘潭县泉塘子乡的超级杂交稻百亩示范片平均亩产达到807．46公斤，这个数字接近现在全国水稻平均亩产量的两倍，比普通杂交水稻的亩产量高出200公斤。水稻亩产从600公斤提高到800公斤是一个世界性的难题，而袁隆平从1997年提出“超级杂交稻计划”后，几乎每三年就能让杂交稻单产潜力成功提高100公斤。1·（2000年广东）基因型位AaBb的水稻自交，自交后代中两对基因都是纯合的个体占总数的（）A·2/16B·4/16C·6/16D·8/16B2、已知小麦的高秆（D）对矮秆（d）为显性，抗锈病（R）对易染锈病（r）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。要求使用杂交育种的方法培育出具有优良性状的新品种。P

DDRR

×

ddrr

↓F1

DdRr

↓自交F2D_R_D_rr

ddR_ddrr

高抗高不抗矮抗矮不抗↓

从中选出矮抗让其连续自交，淘汰矮不抗，直至不出现性状分离。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一般需要几代？3代！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。杂交育种优点：缺点:1·只能利用已有基因的重组，按需选择，不能创造新的基因2·杂交后代会出现性状分离，进行纯化时工作量大，过程复杂。使位于不同个体的优良性状集中于一个个体上杂种优势基因型不同的两个亲本个体杂交产生的杂种第一代，在生长、繁殖、抗逆性、产量等性状上优于两个亲本的现象。（二）诱变育种1·概念利用物理因素（如X射线、r射线、紫外线、激光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处理生物，使生物发生基因突变。3·意义：创造动植物、微生物新品种2·方法：辐射诱变、激光诱变、化学诱变农作物黑龙江省农科院用辐射方法处理大豆，培育成了“黑农五号”等大豆品种，产量提高了16％，含油量比原来提高2·5％。微生物青霉菌最初从发霉的甜瓜上发现，这种野生的青霉菌分泌的青霉素很少，青霉素是抗菌素的一种，是第一种能够治疗肺炎、脑膜炎、脓肿等人类疾病的抗生素。但产量只有20单位/mL。后来，人们对青霉菌进行X射线、紫外线照射以及综合处理，培育成了青霉素产量很高的菌株，目前产量已经可以达到50000单位/mL～60000单位/mL。太空育种太空辣椒平均单个重达500克，果实中维生素C的含量提高了10%～25%；黄瓜1根达1米多长；“航天芝麻1号”不仅个大，而且单株蒴果达98粒以上；水稻蛋白质含量可提高8.7%～12%。4·诱变育种特点：①提高变异频率，使后代性状较快稳定②大幅度改良某些性状③诱发的个体产生有利的不多，必须处理大量实验材料(三)单倍体育种

“花药离体培养法”“秋水仙素处理”A·具有不同优点的品种杂交B·取F1的花药用组织培养的方法进行

离体培养，形成单倍体植株。C·用秋水仙素使单倍体染色体加倍D·选取符合要求的个体作种(纯合子)单倍体育种方法——花药或花粉的离体培养1、花粉（n）——单倍体2、单倍体的特点——瘦弱、高度不育3、秋水仙素的作用——抑制纺锤体的形成，使染色体加倍n2n优点——明显缩短育种年限，保持亲本优良特性单倍体育种过程普通植株减数分裂花粉花药离体培养单倍体幼苗秋水仙素处理纯合子幼苗筛选所需的品种DDTTDdTt花药离体培养DTDt

dT

dt

幼苗秋水仙素处理DDTTDDtt

ddTT

ddtt筛选所需的品种ddtt×DTDt

dT

dt特点：明显缩短育种年限、子代都是纯合子原理：染色体变异二倍体八倍体四倍体秋水仙素处理秋水仙素处理二倍体四倍体三倍体八倍体四倍体六倍体如：无籽西瓜的培育（四）多倍体育种无籽西瓜的培育母本父本四倍体二倍体有籽西瓜父本母本去雄授粉普通西瓜植株种下去三倍体植株无籽西瓜花粉刺激（提供生长素）思考：三倍体植株为什么不能形成种子？二倍体幼苗四倍体植株秋水仙素处理染色体加倍二倍体幼苗二倍体植株发育授粉二倍体幼苗二倍体植株发育花粉诱导三倍体种子三倍体无籽瓜三倍体植株发育第一年第二年三倍体在减数分裂的时候联会紊乱（因为同源染色体是奇数个了），无法产生配子，所以没种子

①用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗得到四倍体西瓜；

②用二倍体西瓜与四倍体西瓜杂交，得到三倍体的西瓜种子。

③三倍体西瓜联会紊乱，不能产生正常的配子。

三倍体西瓜的雌蕊授以二倍体西瓜的花粉后子房能发育成西瓜，但其中的胚珠因没有正常的卵细胞而不能发育成种子。香蕉的培育

香蕉的祖先为野生芭蕉，个小而多种子，无法食用。香蕉的培育过程如下：野生芭蕉

2n有籽香蕉

4n加倍野生芭蕉

2n无籽香蕉

3n多倍体植物

甘蔗是三倍体。最早的野生甘蔗就像芦苇又细又短且开花结籽。这种野生甘蔗发生自然加倍形成四倍体甘蔗，四倍体甘蔗与野生甘蔗自然杂交，就形成了现在的甘蔗。

人们种植的西瓜有三种：普通西瓜为二倍体，个小籽多，重量一般在三公斤以下；大西瓜为四倍体，个大籽小，重量可达五公斤以上；无籽西瓜为三倍体，个大无籽。

甘薯、马铃薯等以无性繁殖为主的作物及大多数花卉、水果一般都是多倍体。基因分离目的基因（五）基因工程育种目的基因导入受体植株再生筛选移栽入土第一步：获取目的基因：基因工程基本步骤1、人工合成基因2、从某生物体细胞内的DNA中直接分离基因3、反转录法等等目的基因是人们所需要转移或改造的基因。基因的剪刀——限制性内切酶（简称限制酶）（一）基因操作的工具限制酶是在生物体(主要是微生物)内的一种酶，能将外来的DNA切断，由于这种切割作用是在DNA分子内部进行的，故名限制性内切酶。特点：特异性。即一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子。什么叫黏性末端？被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。基因的“剪刀”──限制性核酸内切酶（限制酶）一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切割点上将DNA分子切断。专一性（eg：EcoRI限制酶）GAGACTGATTGGCCTTAAGCTCGAGCTCTGACTAACCGGAATTCGAGCTC

GAGACTGATTGGCCTTAACTCTGACTAACCGG

GCTCGAGAATTCGAGCTCGCTTAAAATTCG通常能识别4～6个碱基长度的特定DNA序列，并以特定的模式剪切DNA链识别位点和切割位点GGACCTTCCAGG黏性末端平末端限制性内切酶DNA分子大、难扩散、难以通过细胞膜运输“特洛伊木马”的启发“木马”：能比较容易穿过细胞膜进入细胞；能携带目的基因有助于目的基因在细胞内的表达获得的目的基因如何进入受体细胞？装载在“运输车”上运进细胞作用位置：脱氧核糖和磷酸之间的缺口基因的针线——DNA连接酶

DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的DNA分子就形成了。磷酸二酯键常用的运载体：质粒、噬菌体和动植物病毒运载体必须同时满足：①能与目的基因结合，即具有适用于外源DNA片段插入的限制酶切位点；②能进入受体生物细胞并在受体生物细胞内复制并表达（相对分子质量要小）；③要有一个或多个选择标记，用于转化细菌的筛选导入过程需要运输工具——运载体运载体的作用有哪些？质粒：质粒是染色体外能够进行自主复制的遗传单位，包括真核生物的细胞器和细菌细胞中核区外的DNA分子。现在习惯上用来专指细菌、酵母菌和放线菌等生物中核以外的DNA分子（即使细菌不含质粒，也可以正常生活）。

质粒是基因工程最常用的运载体。绝大多数细菌质粒都是闭合环状DNA分子。有的一个细菌中有一个，有的一个细菌中有多个。用作运输工具的质粒应选择多拷贝形式，以便于实验操作。标记基因，便于进行检测。

最常用的质粒是大肠杆菌的质粒，其中常含有抗药基因，如四环素的标记基因。质粒的存在与否对宿主细胞生存没有决定性作用，但复制只能在宿主细胞内成。（三）基因操作的基本步骤步骤二：目的基因与运载体重组

1）用一定的限制酶切割质粒，使其出现一个切口，露出黏性末端。

2）用同一种限制酶切断目的基因，使其产生相同的黏性末端。

3）将切下的目的基因片段插入质粒的切口处，再加入适量DNA连接酶，形成了一个重组DNA分子（重组质粒）目的基因与运载体的结合过程，实际上是不同来源的基因重组的过程。

被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？基因的针线：DNA连接酶

G

AA

TT

CC

TT

AA

GG

AA

TT

CC

TT

AA

GGC

TT

AA

AA

TT

C

GG

C

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AA

AA

TT

C

GGC

TT

AA

AA

TT

C

G用同种限制酶切割目的基因质粒基因的针线──DNA连接酶连接酶的作用是：将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整的DNA分子。重播导入扩增（三）基因操作的基本步骤常用的受体细胞：有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等。将目的基因导入受体细胞的原理借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。步骤三：目的基因导入受体细胞第三步：将目的基因导入受体细胞导入扩增常用的受体细胞：菌类和动植物细胞Eg：可以分泌人胰岛素的细菌第四步、目的基因的表达和检测大量的受体细胞接受不多的目的基因。处理的受体细胞中真正摄入了目的基因的很少，必须将它从中检测出来。将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落中是否有目的基因的表达产物。淘汰无表达产物的菌落，保留有表达产物的进一步培养、研究。无表达产物无表达产物有表达产物无表达产物

不能，受体细胞必须表现出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达。受体细胞摄入DNA分子后就说明目的基因完成了表达吗？若不能表达，要对抗虫基因再进行修饰。四个基本步骤：（三）基因操作的基本步骤1）提取目的基因2）目的基因与运载体结合3）将目的基因导入受体细胞4）目的基因的检测和表达基因工程的基本操作步骤：离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织根、芽植物体外植体脱分化植物激素：细胞分裂素、生长素再分化植物组织培养植物组织培养条件：

含有全部营养成分的培养基、一定的温度、空气、无菌环境、适合的PH、适时光照等。植物激素：细胞分裂素、生长素转基因植物、动物、微生物的实例转基因耐贮藏番茄、转基因抗虫作物转基因抗除草剂作物、转基因荧光猪等

1972年卡尔森等通过两个烟草品种之间原生质体的融合，获得了第一个体细胞杂种。1978年梅尔彻斯(Melchers)等首次获得了番茄和马铃薯的属间体细胞杂种——“Potamato”。

目前，已得到栽培烟草与野生烟草、栽培大豆与野生大豆、籼稻与野生稻、籼稻与粳稻、小麦与鹅冠草等细胞杂种及其后代，获得了有价值的新品系或育种上有用的新材料。

（六）细胞工程育种(1)(1)(2)(3)(4)(5)植物体细胞杂交过程示意图原理？方法？标志？技术？植物A细胞植物B细胞去壁原生质体A原生质体B原生质体融合融合体再生壁杂种细胞细胞分裂愈伤组织杂种植株去壁的常用方法：酶解法（纤维素酶、果胶酶等）

原生质体融合方法：物理法：离心、振动、电刺激等化学法：聚乙二醇（PEG）植物体细胞杂交过程示意图1、定义：

用两个来自不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞，且把杂种细胞培育成新的植物体的方法。

2、优势：（与有性杂交方法比较）

打破了不同种生物间的生殖隔离限制，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。植物体细胞杂交3、材料：植物的根、茎、叶及分裂旺盛、分化能力强的愈伤、组织器官和悬浮细胞等等。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）花药离体培养→单倍体→秋水仙素处理→纯种杂交用物理或化学方法处理生物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，明显缩短育种年限，育种时间较短。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，需与杂交育种配合育种时间最长方法杂交育种诱变育种多倍体育种单倍体育种转基因育种植物体细胞杂交育种动物细胞克隆育种原理基因重组基因突变染色体变异染色体变异异源基因重组细胞的全能性细胞的全能性处理方法先不同个体间杂交得F1,F1自交在后代中经筛选得纯种物理方法:激光或辐射等;化学方法:秋水仙素或硫酸二乙酯处理先用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,使之成为多倍体,后从中选育花药离体培养,使花粉直接发育成单倍体,再经人工诱导染色体加倍“提”“装”“导”“检”“选”去壁、诱融、组培。核移植和胚胎移植特点使位于不同个体上的优良性状集中于一个个体上;育种年限较长(自交选择5—6代).提高突变频率,后代变异性状能较快稳定,加速育进程;能大幅度改良某些性状,植物茎杆粗壮,叶片果实种子较大,营养物质含量较高,但发育延迟,结实率低明显缩短育种年限,一般只需2年;后代均为纯合体不受生物亲缘关系的限制，可按人的意愿改造生物，目的性强，可以培育出动植物新品种克服不同种生物间的生殖隔离和远缘杂交不亲和的障碍，可按人类意愿定向改变生物性状，培育作物新品种。培育繁殖优良生物品种，用于保存频危物种，有选择地繁殖某性别动物

杂交-自交-选优-自交利用转基因技术将目的基因引入生物体内青霉素高产菌株的培育太空椒矮秆抗锈病的小麦

产生人胰岛素的大肠杆菌抗虫棉基因水平:途径与方法举例原理基因突变基因重组基因重组诱变育种杂交育种基因工程育种辐射诱变、激光诱变、化学诱变优点缺点提高变异频率，加速育种过程，可大幅度改良某些性状有利变异少，须大量处理材料将不同个体的优良性状集中到新品种上时间长，需及时发现优良性状

打破物种界限，定向改造生物性状可能会引起生态危机染色体变异花药离体培养再经人工诱导使染色体加倍一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗获得纯合体植株,明显缩短育种年限植物器官大，产量高，营养丰富单倍体育种培育矮秆抗锈病小麦三倍体无子西瓜八倍体小黑麦染色体水平:途径与方法举例原理单倍体育种

多倍体育种

染色体变异优点缺点

技术较复杂，需与杂交育种结合发育延迟，结实率降低克隆羊鲤鲫核移植

细胞水平:途径与方法举例原理细胞工程育种

去细胞壁→原生质体融合→杂种细胞→组织培养核移植→胚胎移植优点缺点保存濒危物种保持优良品种技术复杂，难度大能克服远缘杂交的不亲和性，有目的地培育优良品种番茄-马铃薯白菜-甘蓝植物：动物克隆：3.4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4.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BA5．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6．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（）18＋XX

B.18＋XY

C.20＋XX

D.18＋XX或XY7．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BAC1．下图表示某种农作物①和②两个品种分别培育出④⑤⑥三个品种的过程。根据上述过程，回答下列问题：（1）用①和②培育⑤所用的方法Ⅰ和Ⅱ分别称——和——，其培育出⑤所依据的原理是————。（2）用③培育④出的常用方法Ⅲ是————，其培养中首先要应用细胞工程中的——技术。由④育成⑤品种的方法Ⅴ称为——其优点是——。（3）由③培育出⑥的常用方法Ⅳ是——，其形成的⑥称————。③AaBb①AABB②aabb⑤AAbbⅡⅠⅢⅣ④Ab⑥AAaaBBbbⅤ

2、小麦品种是纯合体，生产上用种子繁殖，现要选育矮杆（aa）、抗病（BB）的小麦新品种；马铃薯品种是杂合体（有一对基因杂合即为杂合体），生产上通常用块茎繁殖。现要选育黄肉（Yy）、抗病(Rr)的马铃薯新品种。请分别设计小麦品种间杂交育种程序，以及马铃薯品种间杂交育种程序。要求用遗传图解表示并加以简要说明。（写出包括亲本在内的前三代即可）2、为获得纯合高蔓抗病番茄植株,采用了下图所示的方法:图中两对相对性状独立遗传,据图分析不正确的是A、过程①的自交代数越多,纯合高蔓抗病植株的比例越高B、过程②可以取任一植株的适宜花药作培养材料C、过程③包括脱分化和再分化两个过程D、图中筛选过程不改变抗病基因频率(D)练习1、下列技术能有效地打破物种界限，定向地改造生物的遗传性状，培育新的农作物优良品种的是（）①诱变育种②基因工程育种③杂交育种④细胞工程育种⑤多倍体育种⑥单倍体育种A、①②③B、②④C、④⑤D、④⑥2、能够使植物体表达动物蛋白的育种方法是（）A．单倍体育种B．杂交育种C．基因工程育种D．多倍体育种3、在动物育种中，用一定剂量的X射线处理精巢，可得到大量的变异个体，这是因为（）

A.合子都是纯合体B.诱发了雄配子发生高频率的基因突变

C.诱导发生了大量的染色体变异D.提高了基因的互换率4、两个亲本的基因型分别为AAbb和aaBB，这两对基因按自由组合定律遗传,要培育出基因型为aabb的新品种，最简捷的方法是（）A．单倍体育种B．杂交育种C．人工诱变育种D．细胞工程育种B

CBB5、下面为六种不同的育种方法。据图回答：亲本（X）AF1F2DFn选择稳定品种单倍体植株纯合体纯合二倍体种子长出的植株CB种子或幼苗具有新基因的种子或幼苗E染色体加倍的种子或幼苗F种子或幼苗植物细胞其他生物基因新细胞愈伤组织胚状体

人工种子

植物细胞A植物细胞B杂种细胞愈伤组织分化出幼苗GHIJKLM123465新品种(1)图中A至D方向所示的途径表示

育种方式，这种方法属常规育种，一般从F2代开始选种，这是因为

。杂交从F2开始发生性状分离

5、下面为六种不同的育种方法。据图回答：亲本（X）AF1F2DFn选择稳定品种单倍体植株纯合体纯合二倍体种子长出的植株CB种子或幼苗具有新基因的种子或幼苗E染色体加倍的种子或幼苗F种子或幼苗植物细胞其他生物基因新细胞愈伤组织胚状体

人工种子

植物细胞A植物细胞B杂种细胞愈伤组织分化出幼苗GHIJKLM123465新品种