杂交育种与诱变育种

第一节杂交育种与诱变育种设想你是一位玉米育种专家，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。讨论：你用什么方法把两个品种的优良性状结合在一起，又能去掉缺点?黑粉病创设情景

学习目标:

1．简述杂交育种和诱变育种的概念，举例说明杂交育种和诱变育种方法的优点和不足。（简述杂交育种和诱变育种的作用及其局限性。）

2．举例说明杂交育种、诱变育种在生产中的应用。

3．讨论遗传和变异规律在生产实践中的应用。

学习重点:

遗传和变异规律在改良农作物和培育家畜品种等方面的应用。

学习难点:

杂交育种和诱变育种的优点和局限性。确立目标1.什么叫杂交育种？杂交育种依据的遗传学原理是什么？222.杂交育种常用的方法是什么？杂交育种有什么优点和缺点？3

5.请举出我国在杂交育种和诱变育种方面的成就?自学题纲3.什么叫诱变育种？诱变育种依据的遗传学原理是什么？

44,诱变育种常用的方法是什么?优点和缺点各是什么?6.你能从原理、常用方法、优点、缺点四个方面列表分析四种育种方法的区别吗?(杂交育种和诱变育种、单倍体和多倍体育种)原理:

一、古代人类的育种方式－－选择育种反馈矫正利用生物的变异,通过长期选择,汰劣留良,培养出优良品种。育种周期长,可选择的范围有限。不足: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?袁隆平培养杂交水稻过程中，他利用了哪一种变异的原理?

袁隆平

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。袁隆平:农学家、杂交水稻育种专家。1995年当选为中国工程院院士。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3.5x108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。二、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,再经过选择和培育,获得新品种的方法。例1：小麦高秆（D）对矮秆（d）为显性，抗锈病（R）对不抗锈病（r）为显性，现有纯合的高秆抗锈病的小麦（DDRR）和矮秆不抗锈病的小麦（ddrr），如果你是袁隆平，怎样才能得到矮秆抗病的优良品种（ddRR）?想一想:植物杂交育种的方法例如:如何利用纯种的高秆抗锈病(DDRR)和矮秆不抗锈病(ddrr)的水稻植株获得优良性状且能稳定遗传的品种。第一步:先杂交得到高抗植株；第二步:让高抗植株自交，后代出现性状分离，从中选择矮抗植株；第三步:将矮抗植株连续自交直至不再发生性状分离为止。PDDRR×ddrr

F1DdRr反馈矫正F1:DdRrD_R_,D_rr,ddR_,ddrrF2×连续自交直至到不再发生性状分离为止ddRR(矮抗)像这样显性性状是优良性状,采用杂交育种必须连续自交4～5代后种子才相对较纯,育种年限至少5年。反馈矫正练习2: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

ＰＦ１

Ｆ２F3长折短折二、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交配集中在一起,再经过选择和培育,获得新品种（稳定遗传）的方法。3.方法：2.原理：反馈矫正杂交自交(选优自交)若干次纯种基因重组杂交F1间交配选优测交植物动物!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。例题2: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。（2）用③培育⑤所采用的E和H步骤分别是和。其应用的遗传学原理是。（3）用③培育⑥所采用的G步骤是_______________。其遗传学原理是______________。杂交自交基因重组花药离体培养秋水仙素处理幼苗染色体变异（单倍体育种）秋水仙素处理幼苗染色体变异（多倍体育种）H杂种优势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骡。至少在3000年前,在亚洲某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干重活儿。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作。骡的高度、皮毛的均匀度、颈部和臀部的形状与马相似。此外头部短而粗,耳长,肢瘦,蹄小和毛短等方面像驴。杂种优势:是指基因型不同的亲本相互杂交产生的杂种一代，在生长势、生活力、繁殖力、抗逆性、产量和品质等一种或多种性状上优于两个亲本的现象。杂种优势在F1代表现最明显。例如:我国劳动人民用马（64条染色体）和驴（62条染色体）杂交获得体力强大，耐力好的杂种——骡（63条染色体）。杂种优势主要利用杂种F1代的优良性状,并不要求遗传上的稳定。需年年制种。如水稻和玉米的杂优种,每年农科站都有供应。反馈矫正三、诱变育种（1）概念:人工利用物理因素（如X射线、γ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。（2）优点:能提高突变率，产生新基因；在较短时间内获得更多的优良变异类型。（3）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%。反馈矫正诱变育种——太空育种空间生命科学: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:例如青霉素高产菌株的选育。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。反馈矫正（4）局限性:（5）克服方法:原因:基因突变是随机不定向的。讨论：怎样克服?除了杂交育种和诱变育种之外我们前面还学过什么育种方式?反馈矫正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。萌发的种子、幼苗秋水仙素处理染色体加倍、不分离多倍体（1）方法:用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗（2）原理:秋水仙素能抑制纺锤体形成。人工诱导多倍体育种:反馈矫正二倍体植株单倍体植株人工诱导染色体加倍恢复成二倍体植株（纯合体）自交纯合体单倍体育种的过程:花药离体培养（秋水仙素或低温处理幼苗）优点:明显缩短育种年限；自交后代不会发生性状分离。AaBbAABBaaBB

AAbbaabbABaBAbab反馈矫正

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）杂交用物理或化学方法处理生物花药离体培养→单倍体→秋水仙素处理→纯种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,有利变异少,需大量处理供试材料明显缩短育种年限,育种时间较短。技术复杂,需与杂交育种配合各种器官大、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育种时间最长讨论总结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。诱变育种的突出优点是:

(1)提高变异的频率，加速育种进程。

(2)大幅度地改良某些性状。诱变育种的缺点:

难以控制突变方向，无法将多个优良性状组合，有利性状比较少，需要大量处理实验材料。1.60Co是典型的γ放射源,可用于作物诱变育种。我国运用这种方法培育出了许多农作物新品种,如棉花高产品种“鲁棉1号”,在我国自己培养的棉花品种中栽培面积最大。γ射线处理后主要引起—————,从而产生可遗传的变异。除γ射线外,用于诱变育种的其他物理诱变因素还有———、——————和————————。

达标测评基因突变x射线紫外线激光练习3: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。单倍体育种

诱变育种多倍体育种（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。诱变育种杂交育种诱变育种类型杂交育种人工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将具有不同优良性状的两亲本杂交用物理或化学的方法处理生物花药离体培养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,营养含量高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矮抗小麦培育青霉素高产菌株三倍体无子西瓜的培育培育矮抗小麦几种主要育种方法的比较2、下列表示某种农作物①和②两种品种分别培育出④⑤⑥三种品种,根据上述过程,回答下列问题:Ⅳ①AABB②aabb③AaBb④Ab⑥AAaaBBbb⑤AAbbⅠⅡⅢⅤ⑴用①和②培育⑤所采用的方法Ⅰ称为_______,方法Ⅱ称为

_________,由Ⅰ和Ⅱ培育⑤所依据的原理是________.⑵用③培育出④的常用方法Ⅲ是_____________,由④培育成⑤的过程中用化学药剂_________处理④的幼苗,方法Ⅲ和Ⅴ合称为_______育种.其优点是___________________.

⑶由③培育出⑥的常用方法是_______________,形成的⑥叫____________。依据的原理是____________。杂交自交基因重组花药离体培养秋水仙素单倍体明显缩短育种年限用秋水仙素处理多倍体染色体变异

达标测评

达标测评3.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

B4.运用不同生物学原理，可培育出各种符合人类需要的生物品种。下列叙述错误的是（）A.培育青霉素高产菌株是利用基因突变的原理B.培育无子西瓜是利用基因重组的原理C.培育八倍体小黑麦利用的是染色体变异的理D.培育无子番茄利用的是生长素促进果实发育的原理B5.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.多倍体育种答案：[