第6章第1节杂交育种、诱变育种.ppt

可遗传变异的来源可遗传变异的来源1 1、基因突变、基因突变 -产生新基因，表现出新表现型产生新基因，表现出新表现型2 2、基因重组、基因重组 -利用原有基因进行重新组合，只产利用原有基因进行重新组合，只产生新的表现型生新的表现型3 3、染色体变异、染色体变异 -基因数目或排列顺序改变导致表基因数目或排列顺序改变导致表现型发生改变现型发生改变选择育种选择育种最早的育种方法：最早的育种方法：玉米玉米最早的育种方法：最早的育种方法：选择育种的优点：选择育种的优点：技术简单、容易操作技术简单、容易操作选择育种选择育种缺点：缺点： 选择范围有限，育种周期长选择范围有限，育种周期长 选择育种是选择性状优良的个体传种。选择育种是选择性状优良的个体传种。 每种生物都有不少性状，这些性状有些是每种生物都有不少性状，这些性状有些是优良的，有些是不良的，而且不同的优良性优良的，有些是不良的，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，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突破选择育种的局限，培育出具有优良性状组合的新品种。组合的新品种。选择育种的局限性： 只能利用生物在自然环境条件下产生的有限变只能利用生物在自然环境条件下产生的有限变异，在异，在已有的性状已有的性状组合中选育优良品种。组合中选育优良品种。想一想？想一想？ 已知小麦的高秆（已知小麦的高秆（D D）对矮秆（）对矮秆（d d）为显性，）为显性，抗锈病（抗锈病（T T）对易染锈病（）对易染锈病（t t）为显性，两对性）为显性，两对性状独立遗传。现有高秆抗锈病、矮秆易染病两状独立遗传。现有高秆抗锈病、矮秆易染病两纯系品种纯系品种。你用什么方法能培育出矮秆抗锈病。你用什么方法能培育出矮秆抗锈病品系？品系？单倍体育种的流程：单倍体育种的流程：高秆高秆 D D矮秆矮秆 d d抗锈病抗锈病 T T易染锈病易染锈病 t tDDTTddttDdTt减数分裂减数分裂花粉类型花粉类型 DT Dt dT dtDT Dt dT dtDdTt花药离体培养花药离体培养单倍体幼苗单倍体幼苗 DT Dt dT dtDT Dt dT dt秋水仙素处理秋水仙素处理ddTTddTT 矮抗矮抗单倍体育种的优点：单倍体育种的优点：明显缩短育种年限明显缩短育种年限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ddTTddTT矮抗矮抗ddTtddTt矮抗矮抗矮抗矮抗 矮不抗矮不抗ddTT杂交杂交自交自交筛选筛选自交自交F3筛选筛选直至性状不再发生分离为止直至性状不再发生分离为止从F2代开始筛选符合要求的表现型个体思考：要使能稳定遗传思考：要使能稳定遗传的植物品种达到的植物品种达到95%以以上，至少要几年？上，至少要几年？隐性性状一旦出现即为纯种，即可留种用于生产隐性性状一旦出现即为纯种，即可留种用于生产选育杂种时，先采用杂交获得杂种，接着能选育杂种时，先采用杂交获得杂种，接着能采用无性繁殖的采用无性繁殖，若不能采用采用无性繁殖的采用无性繁殖，若不能采用无性繁殖的则需无性繁殖的则需年年制种年年制种，一部分杂交制种，一部分杂交制种用于生产，一部分自交留种用于生产，一部分自交留种若选育的是隐性纯种又该如何？若选育的是隐性纯种又该如何？若选育的是杂种时，那要如何处理？若选育的是杂种时，那要如何处理？选育显性纯种选育显性纯种必须先采用必须先采用杂交杂交再再自交自交，并从，并从F2F2开始筛选开始筛选，去除不符合要求的个体，再逐代，去除不符合要求的个体，再逐代自自交筛选交筛选, ,直至直至性状不再发生分离为止性状不再发生分离为止。想一想：想一想：动物品种的选育动物品种的选育与植物品种的选与植物品种的选育过程相同吗？育过程相同吗？短毛折耳短毛折耳猫猫长毛立耳猫长毛立耳猫长毛折耳猫长毛折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雌雄雌雄间交配间交配筛选筛选测交测交F3长折长折 短折短折思考：思考：要获得能稳定遗要获得能稳定遗传的长毛折耳应做怎样传的长毛折耳应做怎样处理？处理？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 中国荷斯坦牛中国荷斯坦牛：荷斯坦：荷斯坦弗里生弗里生牛与我国黄牛杂交选育后逐渐形成牛与我国黄牛杂交选育后逐渐形成的优良种。泌乳期可达的优良种。泌乳期可达305305天，年产天，年产乳量可达乳量可达6300kg6300kg以上。以上。原理：原理：优点：通过杂交优点：通过杂交把多个品种的优良性状集中把多个品种的优良性状集中在一起在一起方法：方法：动物动物杂交杂交 F F1 1间相互交配间相互交配 选种选种 测交测交 杂交杂交 自交自交 选种选种 自交自交 选种选种 植物植物基因重组基因重组杂交育种杂交育种概念概念 ：将两个或多个品种的优良性状通过交配集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，获得新品种的方法中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。缺点：缺点：只能利用已有的基因重组，不能创造新基因；只能利用已有的基因重组，不能创造新基因；杂交后代出现性状分离，育种进程缓慢，过程繁杂交后代出现性状分离，育种进程缓慢，过程繁琐，耗时长（一般需琐，耗时长（一般需5-65-6年）；年）； 杂种优势杂种优势基因型不同的两个亲本个体杂交产生的杂种基因型不同的两个亲本个体杂交产生的杂种第一代，第一代，在生长、繁殖、抗逆性、产量等性在生长、繁殖、抗逆性、产量等性状上优于两个亲本的现象。状上优于两个亲本的现象。如如骡子、杂交水稻骡子、杂交水稻杂种优势的大小，取决于双亲的遗传差异和互杂种优势的大小，取决于双亲的遗传差异和互补程度。补程度。杂种优势在杂种优势在F1代表现最明显。代表现最明显。例、（例、（20032003理综高考题）小麦品种是纯合体，生理综高考题）小麦品种是纯合体，生产上用种子繁殖，现要选育矮杆（产上用种子繁殖，现要选育矮杆（aaaa ) )、抗病、抗病（BBBB）的小麦新品种；马铃薯品种是杂合体（有）的小麦新品种；马铃薯品种是杂合体（有一对基因杂合即可称为杂合体），生产上通常用一对基因杂合即可称为杂合体），生产上通常用块茎繁殖，现要选育黄肉（块茎繁殖，现要选育黄肉（YyYy) )、抗病、抗病(Rr(Rr) )的马的马铃薯新品种。请分别设计小麦品种间杂交育种程铃薯新品种。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）内的前三代即可）第三代第三代 F F2 2 A_B_,A_bb,aaB_,aabbA_B_,A_bb,aaB_,aabb 小麦小麦第一代第一代 P P第二代第二代 F F1 1 AaBb AaBbAABB AABB aabb aabb种植种植F1F1代，自交代，自交亲本杂交亲本杂交种植种植F F2 2代，选矮杆、抗病（代，选矮杆、抗病（aaBaaB_ _ ），继续），继续自交，期望下代获得纯合体自交，期望下代获得纯合体 马铃薯马铃薯第一代第一代 P P 亲本杂交亲本杂交第二代第二代F1 YyRr yyRr Yyrr yyrr 第三代第三代 F2 YyRrF2 YyRr 用块茎繁殖用块茎繁殖 yyRr yyRr Yyrr Yyrr种植，选黄肉、抗病（种植，选黄肉、抗病（YyRrYyRr）变式：为了提高玉米的产量，在农业生产上使用变式：为了提高玉米的产量，在农业生产上使用的玉米都是杂交种，杂交玉米的性状不能稳定遗的玉米都是杂交种，杂交玉米的性状不能稳定遗传，因此农民每年都需要购买玉米杂交种。现有长传，因此农民每年都需要购买玉米杂交种。现有长果穗（果穗（A A）白粒（）白粒（b b）和短果穗（）和短果穗（a a）黄粒（）黄粒（B B）的两个）的两个玉米杂合子品种，为了达到长期培育长果穗黄粒（玉米杂合子品种，为了达到长期培育长果穗黄粒（AaBbAaBb）杂交种玉米的目的，请你以遗传图解加简要说明的形式，杂交种玉米的目的，请你以遗传图解加简要说明的形式，设计出你的育种方案。设计出你的育种方案。方法方法1方法方法2诱变育种诱变育种原理：原理： 基因突变基因突变 方法：方法： 选择生物选择生物优点：优点： 产生新基因产生新基因和新的性状，能提高变异的频率，和新的性状，能提高变异的频率，加速育种进程；大幅度地改变某些性状加速育种进程；大幅度地改变某些性状概念：概念：利用物理因素或化学因素来处理生物，使利用物理因素或化学因素来处理生物，使生物发生基因突变从而获得优良变异类型的育种生物发生基因突变从而获得优良变异类型的育种方法方法诱发突变诱发突变选优良性状选优良性状培育培育该选什么样的该选什么样的生物？生物？如何诱发？如何诱发？根据什么选根据什么选？方法：物理方法方法：物理方法( (紫外线、紫外线、射线、失重等射线、失重等) )或化或化学方法学方法( (亚硝酸、硫酸二乙酯等亚硝酸、硫酸二乙酯等) )处理植株，再选处理植株，再选择符合要求的变异类型择符合要求的变异类型 诱变育种的方向难以掌握，诱变育种的方向难以掌握，有利变异少有利变异少，诱变，诱变体难以集中多个理想性状。体难以集中多个理想性状。原因：基因突变原因：基因突变是随机不定向的。是随机不定向的。克服：克服： 可以扩大诱变后代的群体（可以扩大诱变后代的群体（大量处大量处理实验材料理实验材料），增加选择的机会。），增加选择的机会。联系基因突变的特点，谈谈诱变育种的联系基因突变的特点，谈谈诱变育种的局限性局限性。要。要想克服这些局限性，可以采取什么办法？想克服这些局限性，可以采取什么办法？局限性：局限性：应用应用: :农作物新品种的培育农作物新品种的培育，新品种具有抗病力强、，新品种具有抗病力强、产量高、品质好等优点。如产量高、品质好等优点。如“黑农五号黑农五号”大豆，大豆，产量提高了产量提高了16%16%，含油量比原来提高了，含油量比原来提高了2.5%2.5%。 诱变育种除了采用常规的诱变育种方法外，诱变育种除了采用常规的诱变育种方法外，还采用还采用太空育种太空育种。太空育种太空育种主要是利用返回式卫星和主要是利用返回式卫星和高空气球能达到的高空环境，高空气球能达到的高空环境，通过通过强辐射、微重力和高真空强辐射、微重力和高真空等条件使等条件使植物种子的基因发生基因突变的作植物种子的基因发生基因突变的作物育种新技术物育种新技术来自太空育种的珍奇瓜果来自太空育种的珍奇瓜果太空育种花卉仙客来太空育种花卉仙客来用于微生物育种用于微生物育种：例如青霉素的选育。例如青霉素的选育。19431943年从自然界分离出来的青霉菌只能产生青霉素年从自然界分离出来的青霉菌只能产生青霉素2020单位单位/mL/mL。后来人们对青霉菌多次进行。后来人们对青霉菌多次进行X X射线、射线、紫外线照射以及综合处理，培育成了青霉素高紫外线照射以及综合处理，培育成了青霉素高产菌株，产菌株，目前青霉素的产量已达到目前青霉素的产量已达到50000500006000060000单位单位/mL/mL。中间为青霉菌，周围中间为青霉菌，周围是细菌。是细菌。多倍体育种多倍体育种类型类型杂交育种杂交育种人工诱变育种人工诱变育种单倍体育种单倍体育种多倍体育种多倍体育种原理原理常用常用方法方法优点优点缺 点缺 点实例实例杂交杂交自交自交选优选优自自交（至纯种）交（至纯种）用物理或化用物理或化学的方法处学的方法处理生物理生物花药离体培养花药离体培养秋水仙素处理秋水仙素处理用秋水仙素用秋水仙素处理萌发的处理萌发的种子或幼苗种子或幼苗使不同亲本的使不同亲本的优良性状集中优良性状集中于同一个体上于同一个体上提高变异频提高变异频率加速育种率加速育种进程进程明显缩短明显缩短育种年限育种年限器官大，器官大，营养含量高营养含量高育种时间长育种时间长有利变异少有利变异少需大量处理需大量处理供试材料供试材料技术复杂，需技术复杂，需与杂交育种配与杂交育种配合合只适用于只适用于植物植物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基因重组基因重组培育矮抗培育矮抗小麦小麦培育青霉培育青霉素高产菌株素高产菌株三倍体无子三倍体无子西瓜的培育西瓜的培育培育矮抗小麦培育矮抗小麦四种育种方法的比较四种育种方法的比较例题例题1:请写出下面各项培育方法请写出下面各项培育方法（1 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）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是 。（2 2）用）用6060Co Co 辐射谷氨酸棒状杆菌，选育出合成谷氨酸的新菌种，辐射谷氨酸棒状杆菌，选育出合成谷氨酸的新菌种，所用方法是所用方法是 。（3 3）用小麦和黑麦培育八倍体黑小麦的方法）用小麦和黑麦培育八倍体黑小麦的方法是是 。（4 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，）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质上属于 。（5 5）用抗倒伏、不抗锈病和不抗倒伏、抗锈病的两个小麦品种，）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，所用方法是培育出抗倒伏、抗锈病的品种，所用方法是 。（6 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）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，这种方法是早、蛋白质含量高的品系，这种方法是 。单倍体育种单倍体育种 诱变育种诱变育种 多倍体育种多倍体育种 诱变育种诱变育种 杂交育种杂交育种 诱变育种诱变育种例题例题2 2： 下列表示某种农作物下列表示某种农作物和和两种品种分别培育两种品种分别培育出出三种品种三种品种, ,根据上述过程根据上述过程, ,回答下列问题回答下列问题: :AABB aabb AaBb Ab AAaaBBbb AAbb 用用和和培育培育所采用的方法所采用的方法称为称为_,方法方法称为称为 _,由由和和 培育培育所依据的原理是所依据的原理是_. 用用培育出培育出的常用方法的常用方法是是_,由由培育成培育成的过程中用化学药剂的过程中用化学药剂_处理处理的幼苗的幼苗,方法方法和和合合 称为称为_育种育种.其优点是其优点是_. 由由培育出培育出的常用方法是的常用方法是_,形成的形成的 叫叫_。依据的原理是。依据的原理是_。杂交杂交自交自交基因重组基因重组花药离体培养花药离体培养秋水仙素秋水仙素单倍体单倍体明显缩短育种年限明显缩短育种年限用秋水仙素处理用秋水仙素处理多倍体多倍体染色体变异染色体变异例题例题3 3 ：假设水稻抗病（：假设水稻抗病（R R）对感病（）对感病（r r）为显性，高杆）为显性，高杆（T T）对矮杆（）对矮杆（t t）为显性。现有纯合的抗病高杆水稻）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：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种子。播种这些种子，长出的植株可产生基因型为_ _的花粉。的花粉。 采用采用_的方法得到单倍体幼苗。的方法得到单倍体幼苗。 用用_处理单倍体幼苗，使染色体加倍。处理单倍体幼苗，使染色体加倍。 采用采用_的方法，鉴定出其中的抗病植株。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花药离体培养花药离体培养秋水仙素秋水仙素病原体感染病原体感染RRtt 例例4 4：现有三个番茄品种，基因型分别为：现有三个番茄品种，基因型分别为AABBddAABBdd、AAbbDDAAbbDD、aaBBDDaaBBDD，三对等位基因分别位于三对同，三对等位基因分别位于三对同源染色体上，并且分别控制叶形、花色和果形三源染色体上，并且分别控制叶形、花色和果形三对相对性状。如何运用杂交育种的方法利用以上对相对性状。如何运用杂交育种的方法利用以上三个品种的种子获得基因型三个品种的种子获得基因型aabbddaabbdd的植株？的植株？( (要写要写出详细的方法和步骤出详细的方法和步骤) )(1)(1)第一年：将第一年：将AABBddAABBdd和和AAbbDDAAbbDD的种子种下，当的种子种下，当植株长大后，让其相互授粉，进行杂交，得植株长大后，让其相互授粉，进行杂交，得F F1 1(AABbDd)(AABbDd)种子。种子。(2)(2)将将F F1 1与与aaBBDDaaBBDD的种子种下，当植株长大后，的种子种下，当植株长大后，让其相互授粉，进行杂交，可以得到让其相互授粉，进行杂交，可以得到F F2 2种子（含种子（含基因型为基因型为AaBbDdAaBbDd的种子）。的种子）。例例4 4：现有三个番茄品种，基因型分别为：现有三个番茄品种，基因型分别为AABBddAABBdd、AAbbDDAAbbDD、aaBBDDaaBBDD，三对等位基因分别位于三对同，三对等位基因分别位于三对同源染色体上，并且分别控制叶形、花色和果形三源染色体上，并且分别控制叶形、花色和果形三对相对性状。如何运用杂交育种的方法利用以上对相对性状。如何运用杂交育种的方法利用以上三个品种的种子获得基因型三个品种的种子获得基因型aabbddaabbdd的植株？的植株？( (要写要写出详细的方法和步骤出详细的方法和步骤) )(3)(3)将将F F2 2种子种下，当植株长大后，让其进行自交，种子种下，当植株长大后，让其进行自交，得到得到F F3 3种子（含基因型为种子（含基因型为aabbddaabbdd的种子）。的种子）。(4)(4)将将F F3 3的种子全部种下，长出植株后，根据叶形选的种子全部种下，长出植株后，根据叶形选出基因型为出基因型为aaaa的个体，淘汰其他个体；当长到开花的个体，淘汰其他个体；当长到开花时，根据花色选择出基因型为时，根据花色选择出基因型为bbbb的个体，淘汰其他的个体，淘汰其他个体，并让其自花授粉，长成果实后，根据果实的个体，并让其自花授粉，长成果实后，根据果实的形状选择出基因型为形状选择出基因型为dddd的个体，淘汰其他个体。的个体，淘汰其他个体。练习：某作物的高秆（练习：某作物的高秆（A A）对矮秆（）对矮秆（a a）为显性，）为显性，感病（感病（R R）对抗病（）对抗病（r r）为显性。）为显性。AaAa和和RrRr是位于是位于非同源染色体上的两对等位基因。今有高秆抗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，人们希望利用病和矮秆感病纯种，人们希望利用杂交育种杂交育种的的方法在最少的世代内培育出矮秆抗病新类型。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：应该采取的步骤是：（1 1）_（2 2）_（3 3）_让高秆抗病与矮杆感病的品种进行杂交得到让高秆抗病与矮杆感病的品种进行杂交得到F1F1自交得到自交得到F2在在F2群体中选出矮杆抗病的植株群体中选出矮杆抗病的植株例例1：杂交育种中，杂交后代的性状一出现就能稳定遗：杂交育种中，杂交后代的性状一出现就能稳定遗传的是（传的是（ ）A、优良性状、优良性状 B、隐性性状、隐性性状 C、显性性状、显性性状 D、相对性状、相对性状 例例2、中国返回式卫星搭载的水稻种子，由太空返回、中国返回式卫星搭载的水稻种子，由太空返回 后经地面种植，培养出的水稻穗多粒大，营养成分高，后经地面种植，培养出的水稻穗多粒大，营养成分高，这种育种属于（这种育种属于（ ）A、杂交育种、杂交育种 B、诱变育种、诱变育种C、单倍体育种、单倍体育种 D、多倍体育种、多倍体育种BB例例3、农作物育种上，采用的方法有：诱变育种、农作物育种上，采用的方法有：诱变育种、 杂交育种、多倍体育种、单倍体育种，它们的理论杂交育种、多倍体育种、单倍体育种，它们的理论 依据依次是依据依次是（ ） 基因突变；基因突变；基因交换基因交换 ； 基因重组；基因重组；染色体变异。染色体变异。A、 B、C、 D、例例4、在下列几种育种方法中，可以改变原有基因、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（分子结构的育种方法是（ ） A、杂交育种、杂交育种 B、诱变育种、诱变育种 C、单倍体育种、单倍体育种 D、多倍体育种、多倍体育种AB例例5、通过诱变育种培育的是（、通过诱变育种培育的是（ ）A.三倍体无子西瓜三倍体无子西瓜 B.青霉素高产菌株青霉素高产菌株C.二倍体无子番茄二倍体无子番茄 D.八倍体小黑麦八倍体小黑麦B例例6 :请写出下面各项培育方法：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43