杂交育种与诱变育种(公开课获奖)课件.ppt

第第1 1节节 杂交育种与诱变育种杂交育种与诱变育种第第6 6章章 从杂交育种到基因工程从杂交育种到基因工程12 近几年，糯玉米、甜玉米、超甜玉米等特种玉米的出现，近几年，糯玉米、甜玉米、超甜玉米等特种玉米的出现，让人们有了更多的选择。研究证实，特种玉米的营养价值高让人们有了更多的选择。研究证实，特种玉米的营养价值高于普通玉米。中国农科院检测发现，甜玉米、糯玉米的于普通玉米。中国农科院检测发现，甜玉米、糯玉米的蛋白蛋白质含量质含量是普通玉米的是普通玉米的2.232.23倍倍，植物油含量植物油含量是普通玉米的是普通玉米的2.32.3倍倍，“生命元素生命元素”硒的含量硒的含量是是9.59.5倍倍，维生素维生素是普通玉米的是普通玉米的3 3倍倍。3 玉米起源于美洲大陆，玉米起源于美洲大陆，1515世纪传入欧洲，世纪传入欧洲，1616世纪经葡萄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，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。无任何杂粒，这样就选育出了具有优良性状的玉米品种。4选择育种选择育种在生在生产实践中，人践中，人们挑挑选品品质好的个体来好的个体来传种。种。这样利用生物利用生物变异，通异，通过长期期选择，汰，汰劣留良，就能培育出新品种。例如：劣留良，就能培育出新品种。例如：产蛋多蛋多的家禽。的家禽。这种育种方式是种育种方式是选择育种。育种。选择育种的优缺点是：选择育种的优缺点是：优点：技术简单、容易操作优点：技术简单、容易操作 缺点：选择范围有限，育种周期长缺点：选择范围有限，育种周期长古印第安人培育玉米的方法称为选择育种。5温故知新温故知新现有有纯合的高合的高秆抗抗锈病的小麦（病的小麦（DDTTDDTT）和矮和矮秆秆不抗不抗锈锈病的小麦（病的小麦（ddttddtt）。如果）。如果你是育种工作者，你你是育种工作者，你应该应该怎怎样样操作才能操作才能得到得到矮矮秆抗病抗病的的优良品种（良品种（ddTTddTT）？）？6温故知新（参考方案）温故知新（参考方案）高抗高抗 矮不抗矮不抗F F1 1 高抗高抗DDTTDDTTddttddttDdTtDdTtddTtddTt高抗高抗 高不抗高不抗 矮抗矮抗 矮不抗矮不抗ddTTddTT矮抗矮抗ddTTddTTddTtddTt矮抗矮抗ddTTddTT矮抗矮抗矮抗矮抗 矮不抗矮不抗ddTTddTTddTtddTt杂交杂交自交自交选优选优自交自交F F3 3选优选优思考：假如从播种到收思考：假如从播种到收获种子要一年，那么培获种子要一年，那么培育出一个能稳定遗传的育出一个能稳定遗传的植物品种至少要几年？植物品种至少要几年？5-85-8年年F F2 27一、杂交育种一、杂交育种1 1 1 1、定义、定义、定义、定义杂交育种是将两个或两个以上的优良性状通过杂交育种是将两个或两个以上的优良性状通过交配集中交配集中在一起，在经过选择和培育，获得新在一起，在经过选择和培育，获得新品种的方法。品种的方法。2 2 2 2、原理、原理、原理、原理基因重组基因重组3 3 3 3、方法、方法、方法、方法杂交杂交自交自交选优选优 自交自交例如：高产、矮秆水稻的培育例如：高产、矮秆水稻的培育4 4 4 4、实例、实例、实例、实例8杂交水稻之父：袁隆杂交水稻之父：袁隆平平,从从19761976年到年到20062006年，年，累计增产粮食累计增产粮食52005200多多亿公斤，平均每年解亿公斤，平均每年解决决600600万人的粮食问题。万人的粮食问题。5 5 5 5、杂交育种的应用、杂交育种的应用、杂交育种的应用、杂交育种的应用9我曾梦见试验田的超级水稻长得比高粱高，稻穗比扫帚还长，谷粒有花我曾梦见试验田的超级水稻长得比高粱高，稻穗比扫帚还长，谷粒有花生那么大。沉甸甸下垂的千万个穗子，好似气势磅礴的大瀑布。我就在生那么大。沉甸甸下垂的千万个穗子，好似气势磅礴的大瀑布。我就在它下面乘凉。它下面乘凉。但愿梦想成真，让天下人都有饱饭吃。但愿梦想成真，让天下人都有饱饭吃。袁隆平袁隆平10试一试：动物的杂交育种方法试一试：动物的杂交育种方法假设现有长毛立耳猫（假设现有长毛立耳猫（BBEEBBEE）和）和短毛折耳猫（短毛折耳猫（bbeebbee），你能否培育出），你能否培育出能稳定遗传的长毛折耳猫（能稳定遗传的长毛折耳猫（BBeeBBee）？）？写出育种方案（图解）写出育种方案（图解）11杂交育种杂交育种长毛折耳猫长毛折耳猫（BBeeBBee）短毛折耳猫短毛折耳猫（bbeebbee）长毛立耳猫长毛立耳猫（BBEEBBEE）杂交杂交F F1 1间雌雄交配间雌雄交配选优选优测交测交12中中国国黄黄牛牛荷荷斯斯坦坦牛牛中国荷斯坦牛：中国荷斯坦牛：中国荷斯坦牛：中国荷斯坦牛：荷斯坦荷斯坦荷斯坦荷斯坦弗里生弗里生弗里生弗里生牛与我国黄牛杂交选育后逐渐形牛与我国黄牛杂交选育后逐渐形牛与我国黄牛杂交选育后逐渐形牛与我国黄牛杂交选育后逐渐形成的优良种。成的优良种。成的优良种。成的优良种。泌乳期可达泌乳期可达泌乳期可达泌乳期可达305305305305天，天，天，天，年产乳量可达年产乳量可达年产乳量可达年产乳量可达6300kg6300kg6300kg6300kg以上，产奶以上，产奶以上，产奶以上，产奶量为世界奶牛之冠量为世界奶牛之冠量为世界奶牛之冠量为世界奶牛之冠 。5 5 5 5、杂交育种的应用、杂交育种的应用、杂交育种的应用、杂交育种的应用14一、杂交育种一、杂交育种6 6 6 6、优点、优点、优点、优点1.1.通过杂交使位于不同个体上的优良性状集中于一个通过杂交使位于不同个体上的优良性状集中于一个通过杂交使位于不同个体上的优良性状集中于一个通过杂交使位于不同个体上的优良性状集中于一个个体上。个体上。个体上。个体上。2.2.可表现可表现“杂种优势杂种优势”。7 7 7 7、缺点、缺点、缺点、缺点1.1.只能利用已有的基因重组，不能创造新的基因。只能利用已有的基因重组，不能创造新的基因。2.2.育种所需时间较长（一般需育种所需时间较长（一般需5 58 8年）年）15杂种优势杂种优势16DDTTddtt DdTt花药离体培养花药离体培养DT、Dt、dT、dt秋水仙素处理秋水仙素处理 人工诱导加倍人工诱导加倍 DDTTDDttddTTddtt选出矮杆抗病植株，采收留种选出矮杆抗病植株，采收留种单倍体育种单倍体育种17二、单倍体育种二、单倍体育种方法：花药离体培养方法：花药离体培养普通植株普通植株普通植株普通植株花粉花粉花粉花粉单倍体幼苗单倍体幼苗单倍体幼苗单倍体幼苗纯合子纯合子纯合子纯合子幼苗幼苗幼苗幼苗筛选所需的品种筛选所需的品种筛选所需的品种筛选所需的品种减数分裂减数分裂减数分裂减数分裂花药离体培养花药离体培养花药离体培养花药离体培养秋水仙素处理秋水仙素处理秋水仙素处理秋水仙素处理DDTTDDTTDdTtDdTt花药离体培养花药离体培养DT Dt dT dtDT Dt dT dt单倍体幼苗单倍体幼苗单倍体幼苗单倍体幼苗秋水仙素秋水仙素DDTT,DDtt,ddTT,ddtt DDTT,DDtt,ddTT,ddtt 二倍体植株二倍体植株二倍体植株二倍体植株筛选所需的品种筛选所需的品种筛选所需的品种筛选所需的品种ddttddttDT Dt dT dtDT Dt dT dt杂交杂交矮抗矮抗矮抗矮抗小麦小麦小麦小麦的培的培的培的培育育育育18l 在杂交育种的过程中运用单倍在杂交育种的过程中运用单倍体育种的方法可以显著缩短育体育种的方法可以显著缩短育种进程。但是仍然不能产生新种进程。但是仍然不能产生新的基因，应怎样做才能的基因，应怎样做才能产生产生更更多可供选择的多可供选择的新基因新基因呢？呢？19空间生命科学：高真空(108pa)微重力(104g)强辐射20视野拓展视野拓展从从19871987年开始，我国将蔬菜等年开始，我国将蔬菜等农农作物种作物种子搭子搭载载在在卫卫星上上天。星上上天。“搭星上天搭星上天”的的种子主要有青椒、番茄、黄瓜、种子主要有青椒、番茄、黄瓜、丝丝瓜、瓜、胡胡萝萝卜、卜、莴莴苣等蔬菜种子，以及水稻、苣等蔬菜种子，以及水稻、小麦、高粱等粮食作物和花卉草木等种小麦、高粱等粮食作物和花卉草木等种子，共子，共计计5050多多类类。21视野拓展视野拓展卫星将星将农作物种子作物种子带到到200200400400千米的千米的太空中，利用太空中的太空中，利用太空中的空空间宇宙射宇宙射线、微重力微重力、高真空高真空、交交变磁磁场等各种特殊等各种特殊因素因素对种子和微生物种子和微生物进行行处理，使种子理，使种子产生地面得不到的生地面得不到的变异，最异，最终培育出高培育出高产优质新品种。新品种。22“神舟”五号搭载育成的巨人南瓜重达重达4646公斤公斤的太空南瓜的太空南瓜23太空青茄大过小孩头 甘肃种植的太空育种的蔬菜24太空育种辣椒 升载太空磨菇25视野拓展视野拓展与与“神六神六”飞船一起上太空的花卉飞船一起上太空的花卉“瓷玫瑰瓷玫瑰”、“老虎须老虎须”2627视野拓展视野拓展我国运用返回式运载我国运用返回式运载我国运用返回式运载我国运用返回式运载卫星搭载水稻种子，卫星搭载水稻种子，卫星搭载水稻种子，卫星搭载水稻种子，返回地面后种植，培返回地面后种植，培返回地面后种植，培返回地面后种植，培育出的水稻育出的水稻育出的水稻育出的水稻穗长粒大穗长粒大穗长粒大穗长粒大，亩产达亩产达亩产达亩产达600kg600kg600kg600kg，最高，最高，最高，最高达达达达750kg750kg750kg750kg，蛋白质含，蛋白质含，蛋白质含，蛋白质含量增加量增加量增加量增加8%-20%8%-20%8%-20%8%-20%，生长，生长，生长，生长期平均缩短期平均缩短期平均缩短期平均缩短10101010天天天天。28视野拓展视野拓展“太空椒太空椒太空椒太空椒”每个可重每个可重每个可重每个可重350350350350克克克克，等含量等含量等含量等含量提高提高提高提高2020202030303030太空番茄不但香甜可口，而且太空番茄不但香甜可口，而且太空番茄不但香甜可口，而且太空番茄不但香甜可口，而且含量高，是普通品种的含量高，是普通品种的含量高，是普通品种的含量高，是普通品种的2.52.52.52.5倍倍倍倍，最大果重可达，最大果重可达，最大果重可达，最大果重可达600600600600克克克克29视野拓展视野拓展太太空空棉棉花花 2006年中国抗虫杂交棉现场观摩会上，我国首批“太空棉”良种第二次在全国大面积种植成功。“太空棉”粒大、赘芽减少、花芽增加，(由原来的平均6.4克增大到6.8克)、抗病抗虫性强、结桃率高等优点，亩产籽棉350公斤左右，产量比原品种增加12%以上。30三、诱变育种三、诱变育种1 1 1 1、定义、定义、定义、定义利用物理因素利用物理因素（如（如X射线，紫外线，激光等）射线，紫外线，激光等）或化学因素或化学因素（如亚硝酸等）（如亚硝酸等）来处理生物，使生来处理生物，使生物发生基因突变。物发生基因突变。2 2 2 2、原理、原理、原理、原理基因突变基因突变31“黑农五号黑农五号黑农五号黑农五号”大豆大豆大豆大豆 黑龙江农科院用辐黑龙江农科院用辐射方法处理大豆，培育射方法处理大豆，培育成成“黑农五号黑农五号”大豆品大豆品种，含油量比原来的品种，含油量比原来的品种提高了种提高了2.5%2.5%，大豆产，大豆产量提高了量提高了16%16%。、应用、应用、应用、应用32青霉菌高产菌株的选育青霉菌高产菌株的选育青霉菌高产菌株的选育青霉菌高产菌株的选育19431943年从自然界分离出来年从自然界分离出来的青霉菌只能产生青霉素的青霉菌只能产生青霉素2020单位单位/mL/mL。后来人们对青。后来人们对青霉菌多次进行霉菌多次进行X X射线、紫外射线、紫外线照射以及综合处理，培线照射以及综合处理，培育成了青霉素高产菌株，育成了青霉素高产菌株，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。、应用、应用、应用、应用33、优点、优点、优点、优点提高基因突变频率，加快育种进程提高基因突变频率，加快育种进程难以控制突变方向，难以控制突变方向，具具有一定的盲有一定的盲目性目性,有利个体少，须大量处理有利个体少，须大量处理实实验验材料材料 ，工作量大，工作量大 。、缺点、缺点、缺点、缺点长相奇特的南瓜长相奇特的南瓜 34四、多倍体育种四、多倍体育种二倍体二倍体二倍体二倍体四倍体四倍体四倍体四倍体秋水仙素处理秋水仙素处理秋水仙素处理秋水仙素处理二倍体二倍体二倍体二倍体三倍体种子三倍体种子三倍体种子三倍体种子三倍体植株三倍体植株三倍体植株三倍体植株不能形成正常的生殖细胞不能形成正常的生殖细胞不能形成正常的生殖细胞不能形成正常的生殖细胞无子西瓜无子西瓜无子西瓜无子西瓜种下去种下去种下去种下去联会紊乱联会紊乱联会紊乱联会紊乱第第第第一一一一年年年年第第第第二二二二年年年年授二倍体授二倍体授二倍体授二倍体的花粉的花粉的花粉的花粉35三、多倍体育种三、多倍体育种萝卜（萝卜（2a=18)2a=18)甘蓝（甘蓝（2b=18)2b=18)F1F1a+b=18a+b=18秋水仙素处理秋水仙素处理2a+2b=362a+2b=36不可育不可育可育可育“萝卜甘蓝萝卜甘蓝萝卜甘蓝萝卜甘蓝”的形成过程的形成过程的形成过程的形成过程36五、四种育种方法的比较五、四种育种方法的比较类类 型型杂交育种杂交育种诱变育种诱变育种单倍体育种单倍体育种多倍体育种多倍体育种育种原理育种原理育种方法育种方法优优 点点应用实例应用实例基因突变基因突变染色体组成倍染色体组成倍增加（染色体增加（染色体变异）变异）基因重组基因重组染色体组成倍染色体组成倍减少（染色体减少（染色体变异）变异）杂交杂交自交自交选优选优自交自交（至纯种（至纯种）物理或化学物理或化学的方法处理的方法处理生物生物花药离体培养花药离体培养染色体数目加染色体数目加倍倍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率提高变异频率加速育种进程加速育种进程明显缩短明显缩短育种年限育种年限器官大型，器官大型，营养含量高营养含量高培育矮抗小麦培育矮抗小麦培育青霉培育青霉素高产菌株素高产菌株培育矮抗小麦培育矮抗小麦三倍体无子三倍体无子西瓜的培育西瓜的培育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37 （1 1）用）用和和培育出培育出所采用的方法所采用的方法I I和和IIII分别称为分别称为 _和和_，其培育出，其培育出所依据的原理是所依据的原理是_。（2 2）由）由培育出培育出的常用方法的常用方法IIIIII是是_，；由；由培育成培育成的方法的方法V V称称_ 其优点是其优点是_。（3 3）由）由培育出培育出的常用方法的常用方法IVIV是是_,_,其形成的其形成的称称_。（4 4）由）由培育出培育出的方法的方法VIVI是是_。下图表示以某种农作物（下图表示以某种农作物（1 1）和（）和（2 2）两个品种为基础，培育出）两个品种为基础，培育出（4 4）、（）、（5 5）、（）、（6 6）、（）、（7 7）四个品种的过程。根据下图，回答下）四个品种的过程。根据下图，回答下列问题：列问题：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单倍体育种单倍体育种多倍体多倍体缩短育种年限缩短育种年限秋水仙素处理萌发的种秋水仙素处理萌发的种子或幼苗子或幼苗人工诱变育种人工诱变育种38 例例2：现现有有3个个番番茄茄品品种种，A品品种种的的基基因因型型为为AABBdd，B品品种种的的基基因因型型为为AAbbDD，C品品种种的的基基因因型型为为aaBBDD。3对对等等位位基基因因分分别别位位于于3对对同同源源染染色色体体上上，并并且且分分别别控控制制叶形、花色和果形叶形、花色和果形3对性状。请回答：对性状。请回答：（1）如如何何运运用用杂杂交交育育种种方方法法利利用用以以上上3个个品品种种获获得得基基因因型型为为aabbdd的植株？（用文字简要描述获得过程即可）的植株？（用文字简要描述获得过程即可）（1）A和和B杂交得到杂交一代，杂交一代再与杂交得到杂交一代，杂交一代再与C杂交，得杂交，得到杂交二代，杂交二代自交，即可得到基因型为到杂交二代，杂交二代自交，即可得到基因型为aabbdd的种子，该种子可长成的种子，该种子可长成aabbdd植株植株（2）如如果果从从播播种种到到获获得得种种子子需需要要一一年年，获获得得基基因因型型为为aabbdd的植株最少需要多少年？的植株最少需要多少年？4年年39 现有某二倍体作物，将其种子带到太空中，返现有某二倍体作物，将其种子带到太空中，返现有某二倍体作物，将其种子带到太空中，返现有某二倍体作物，将其种子带到太空中，返回地球后种植，得到高产（回地球后种植，得到高产（回地球后种植，得到高产（回地球后种植，得到高产（A A A A）、品质差（）、品质差（）、品质差（）、品质差（b b b b）和）和）和）和低产（低产（低产（低产（a a a a）、品质好（）、品质好（）、品质好（）、品质好（B B B B）的两个品种）的两个品种）的两个品种）的两个品种(纯种），纯种），纯种），纯种），现计划在较短时间内得到种子粒大现计划在较短时间内得到种子粒大现计划在较短时间内得到种子粒大现计划在较短时间内得到种子粒大、高产且品高产且品高产且品高产且品质好的品种，你应怎样做？质好的品种，你应怎样做？质好的品种，你应怎样做？质好的品种，你应怎样做？高产品质差高产品质差的个体的个体低产品质好的低产品质好的个体个体高产品质高产品质好的个体好的个体单倍体单倍体育种育种高产品质好高产品质好（纯种）（纯种）粒大高产品粒大高产品质好个体质好个体多倍体多倍体育种育种40 达标测评达标测评3 3、杂交育种所依据的主要遗传学原理是、杂交育种所依据的主要遗传学原理是（）A.A.基因突变基因突变 B.B.基因自由组合基因自由组合 C.C.染色体交叉互换染色体交叉互换 D.D.染色体变异染色体变异 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（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培育无子番茄利用的是生长素促进果实发育的原理B41 5.在下列几种育种方法中，可以改变原有基因分子结构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：答案：的育种方法是：答案：A A、杂交育种、杂交育种 B B、诱变育种、诱变育种 C C、单倍体育种、单倍体育种 D D、多倍体育种、多倍体育种 6.6.现代农业育种专家采用诱变育种的方法改良某些农作物的现代农业育种专家采用诱变育种的方法改良某些农作物的原有性状，其原因是：答案：原有性状，其原因是：答案：A A、提高了后代的出苗率、提高了后代的出苗率 B B、产生的突变全部是有利的、产生的突变全部是有利的 C C、提高了后代的稳定性、提高了后代的稳定性 D D、能提高突变率以供育种选择、能提高突变率以供育种选择B BD D 达标测评达标测评42 7 7通过诱变育种培育的是（通过诱变育种培育的是（）A.A.三倍体无子西瓜三倍体无子西瓜 B.B.青霉素高产菌株青霉素高产菌株 C.C.二倍体无子番茄二倍体无子番茄 D.D.八倍体小黑麦八倍体小黑麦8.在生产实践和科研中，欲获得无子果实，可利用的方在生产实践和科研中，欲获得无子果实，可利用的方法有（法有（）A人工诱导多倍体育种人工诱导多倍体育种人工诱变人工诱变单倍体育种单倍体育种用适当浓度的生长素诱导用适当浓度的生长素诱导ABCDB43谢谢大家！谢谢大家！44