人教版高中生物必修2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课件(1).ppt

1、第一节 杂交育种与诱变育种,改良动植物品种，最古老的育种方法是选择育种：从每一代的变异中选出最好的类型进行繁殖、培育。但是选择育种周期长，可选择的范围也有限。,在生产实践中，人类摸索出杂交育种的方法。,什么是杂交育种？,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。,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：,以下是杂交育种的参考方案：, 高抗 矮不抗, 高抗,DDTT,ddtt

2、,DdTt,ddTt,高抗 高不抗 矮抗 矮不抗,ddTT,杂交,F3,思考：要培育出一个能稳定遗传的植物品种一般需要几代？,连续自交，直至不出现性状分离为止。,5-6代,练习1：某作物的高秆（A）对矮秆（a）为显性，感病（R）对抗病（r）为显性。A、a和R、r是位于非同源染色体上的两对等位基因。今有高秆抗病和矮秆感病纯种，人们希望利用杂交育种的方法在最少的世代内培育出矮秆抗病新类型。应该采取的步骤是： （1）_ （2）_ （3）_,让高秆抗病与矮杆感病的品种进行杂交得到F1,F1自交得到F2,在F2群体中选出矮杆抗病的植株,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

3、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,长立 长折 短立 短折,Bbee,BBee,BBee,Bbee,bbee,bbee,长折,短折,长折,长折,短折,杂交,F3,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。,例2：现有3个番茄品种，A品种的基因型为AABBdd，B品种的基因型为AAbbDD，C品种的基因型为aaBBDD。3对等位基因分别位于3对同源染色体上，并且分别控制叶形、花色

4、和果形3对性状。请回答：,（1）如何运用杂交育种方法利用以上3个品种获得基因型为aabbdd的植株？（用文字简要描述获得过程即可）,（1）A和B杂交得到杂交一代，杂交一代再与C杂交，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aabbdd植株,（2）如果从播种到获得种子需要一年，获得基因型为aabbdd的植株最少需要多少年？,4年,结合上述几个实例，请总结出杂交育种的优点和缺点？,一、杂交育种,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

5、)。,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？,袁隆平培养杂交水稻过程中，他利用了哪一种变异的原理？,基因重组,我国奶牛的主要品种中国荷斯坦牛（原称中国黑白花牛），是将国外的荷斯坦-弗里生牛引进后，在我国经过长期驯化，与当地黄牛进行杂交和选育，逐渐形成的优良种。,生产上利用杂种优势可以大幅度地提高产量。例如，杂交高梁比纯系高梁增产30%-50%，杂交水稻比纯系水稻增产20%左右。,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

6、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。但由于是杂交的原因，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，骡是没有繁殖后代的能力。,例2：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：,（1）水稻产

7、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及高真空的作用，使基因的分子结构发生改变。,（2）这种方法育种的优点有_ _。,能提高变异频率，加速育种进程，并能大幅度改良某些性状,（二）思考与讨论一 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，育种进程缓缦，过程繁琐。这些都是杂交育种方法的不足。,诱变育种,就是利用物理因素(如X射线、 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。,医药工业应用的青霉素就是利用普通青霉菌，经过X射线的照射，产生的有利突变型。还有医学上应用的其他抗

8、菌素如链霉素、地霉素、金霉素等，经辐射处理的突变系，比原始品系抗菌素产量增长几十倍到几百倍，促进和提高了抗菌素的生产。,诱变育种的应用,在作物方面，应用诱变育种我国已培育出100多种水稻、小麦、玉米、大豆等优良品种。例如用射线处理籼稻干种子，选出提早成熟15天的新品种，丰产等性状仍旧保持下来，而且米粒中的蛋白质的含量提高很多。又如用射线和其他诱变剂处理大豆，培育出一种新品种。这品种含有改变了的酶系，在同样的施肥和管理条件下可提高产量50%。,拓展视野：,太空育种,利用太空中的高真空、微重力、强辐射等的作用，来诱导基因突变而培养新品种的诱变育种方法。,什么是作物空间技术育种，它的原理是什么？,作

9、物空间技术育种是利用返回式的卫星（或宇宙飞船，航天飞机）和高空气球，把农作物种子带到太空，使种子产生变异，从中选育新品种的育种方法。 它的实质是利用弱地心引力，强烈辐射等多种空间环境因素的诱变作用，因此又叫作物空间诱变育种。,自从1987年8月5日我国第一次利用返回式卫星搭载植物种子以来，已成功进行了10余次航天育种试验。前后共有70多种植物1000多个品种的植物种子经过太空育种，共吸引全国23个省市的70多个单位参与种子搭载试验。奇迹出现了水稻出现了大穗、大粒、优质、高产的效果，经航天诱变育种培育出的航育1号水稻新品种株高降低14厘米，生长期缩短13天，增产5%-10，累计已推广30万亩。华

10、航一号水稻新品种穗大，粒多、结实率高，可增产10，亩产达500公斤以上，已推广100万亩以上；小麦获得许多矮秆，丰产、早熟的后代作物，产量增长1015；青椒的优势亦很明显，长势十分喜人，已培育出一些高产、优质、抗病能力强的新品系，一种名叫872青椒，一个在250克以上，亩产5000公斤左右，维生素C含量增加20。苹果平均重量从90克提高到160克，亩产比地面良种对照组高30以上，丰产年份还达到122。江西广昌县利用航天育种培植出了特大粒白莲种卫星3号，每粒莲子重24克以上，比常规品种可增产60。,“神舟”五号搭载育成的巨人南瓜,甘肃种植的太空育种的蔬菜,太空水稻搭载前后株系对比,太空育种辣椒,

11、例4：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：,（1）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。,（2）这种方法育种的优点有_。,能提高变异频率，加速育种进程，并能大幅度改良某些性状,二、诱变育种,原理：,基因突变,方法：,优点：,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。,缺点：,有利个体不多，须大量处理供试材料 ，工作量大 。,应用:,太空辣椒的培育 、青霉菌

12、的选育等,利用物理因素（如x 射线，射线、紫外线，激光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）处理生物，使生物发生基因突变。,诱变育种的突出优点是：提高变异的频率，加速育种进程。大幅度地改良某些性状。 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。,（三）思考与讨论二 诱变育种的优点是能够提高突变率，在较短的时间内获得更多的优良变异类型。诱变育种的局限性是诱发突变的方向难以掌握，突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。,多倍体育种,在育种过程中，人们用秋水仙素处理种子或幼苗从而使细胞内染色体数目加倍，染色体

13、数目加倍的细胞继续进行正常的有丝分裂，发育为多倍体植株，得到多倍体品种。,优点：器官大，营养物质含量高。 缺点：发育延迟，结实率低。,多倍体育种,秋水仙素处理萌发的幼苗时，可以诱导多倍体的产生，秋水仙素的作用是 。 三倍体植株需要授以二倍体的成熟花粉，因为成熟花粉具有的色氨酸酶系（促使合成生长素），通过授粉为其子房的发育提供 。 三倍体植株不能进行减数分裂的原因是由于卵原细胞3个染色体组（3N=33），减数分裂时同源染色体联会 ，从而不能正常产生卵细胞。由此可以获得 的是 倍体果实，但是没有种子的无籽西瓜。 上述过程需要的时间周期为2年。第一年可以由专门的种子培育公司完成3N和2N的种子；农户

14、直接购买配比好的3N和2N的种子，按照正常的栽培方法培育，当年就可以获得 。,抑制纺锤体的形成,生长素,紊乱,三,无籽西瓜,单倍体育种,采用花药离体培养的方法获得单倍体植株，再人工诱导染色体加倍，获取自交不发生性状分离的稳定遗传的纯系品种。,优点：缩短育种年限 。 缺点：但方法复杂，成活率较低。,单倍体育种,在野外发现抗锈病（显性基因D控制的）小麦植株，如何快速获取可以稳定遗传的抗锈病的种子呢？,三、比较各种育种的方法,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

15、稳定,时间长,有利不多，需大量处理,发育迟，结实低,高度不育，弱小,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？,四、灵活创新、实际应用,人工诱变 + 单倍体育种,早熟品种(aa),当年就可以培育出优良新品种！,迟熟品种 (AA),杂合子 (Aa),幼苗 （A）,幼苗 （a）,早熟品种(AA),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：,（,3,）,A,aBb,（,5,）,AAbb,（,

16、6,）,AAaaBBbb,（,4,）,A,b,（,1,）,AABB,（,2,）,aabb,V,I,（,7,）,Aabb,I,II,III,V,IV,【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和分别培育出、品种的示意图，试分析回答： AABB E Ab - D AaBb F Aabb- aabb G AAaaBBbb- （1）用和培育所采用的D和F步骤分别是 和 。其应用的遗传学原理是 。 （2）用培育所采用的E和H步骤分别是 和

17、。 其应用的遗传学原理是 。 （3）用培育所采用的G步骤是 。其遗传学原理是 。,H,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）,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 。 （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

18、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 。,单倍体育种,诱变育种,多倍体育种,诱变育种,杂交育种,诱变育种,例题5 ：假设水稻抗病（R）对感病（r）为显性，高杆 （T）对矮杆（t）为显性。现有纯合的抗病高杆水稻 和感病矮杆水稻。为了在较短的年限内培育出稳定遗 传的抗病矮杆水稻，可采取以下步骤：, 将纯合的抗病高杆水稻和感病矮杆水稻杂交，得到杂交 种子。播种这些种子，长出的植株可产生基因型为_ _的花粉。, 采用_的方法得到单倍体幼苗。, 用_处理单倍体幼苗，使染色体加倍。, 采用_的方法，鉴定出其中的抗病植株。, 从中选择表现抗病的矮杆植株，其基因型应是_。,RT, Rt, rT, r t,花药离体培养,秋水仙素,病原体感染,RRtt,1、我国科学家将苏云金杆菌的某些基因移植 到棉花体内，培育出抗虫棉，该育种技术被 称为_依据的原理是_,重组DNA技术,基因重组,思考讨论,2、秋水仙素在育种上有哪些作用？, 诱发基因突变, 人工诱导形成多倍体,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