从杂交育种到基因工程课件.ppt

第六章第六章 从杂交育种到基因工程从杂交育种到基因工程第一节第一节 杂交育种与诱变育种杂交育种与诱变育种 小麦高秆（小麦高秆（D D）对矮秆（对矮秆（d d）为显性，抗锈病（为显性，抗锈病（T T）对不抗锈病（对不抗锈病（t t）为显性，现有纯合的为显性，现有纯合的高秆抗锈病高秆抗锈病的小的小麦（麦（DDTTDDTT）和和矮秆不抗锈病矮秆不抗锈病的小麦（的小麦（ddttddtt），），如果你是如果你是育种工作者，怎样才能得到育种工作者，怎样才能得到矮秆抗病矮秆抗病的优良品种的优良品种（ddTTddTT）？）？用遗传图谱表示出来用遗传图谱表示出来.想一想：植物杂交育种的方法想一想：植物杂交育种的方法以下是杂交的育种参考方案：以下是杂交的育种参考方案：高抗高抗 矮不抗矮不抗 高抗高抗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ddTT矮抗矮抗矮抗矮抗 矮不抗矮不抗ddTtddTT杂交杂交自交自交选优选优自交自交F3选优选优一、概念：一、概念：将两个或多个品种的将两个或多个品种的优良性状优良性状通过交配集中在一起，通过交配集中在一起，再经过再经过选择选择和和培育培育，获得新品种的方法。，获得新品种的方法。二、依据原理：二、依据原理：基因重组基因重组三、过程：三、过程：四、优点：四、优点：将不同个体的优良性状集中到一个个体上将不同个体的优良性状集中到一个个体上 五、缺点：五、缺点：获得新品种的周期获得新品种的周期较长较长杂交育种杂交育种结合上述实例，小结如下：结合上述实例，小结如下：选择具有不同优良性状的亲本选择具有不同优良性状的亲本 杂交杂交 获获得得F1F1自交自交 获得获得F2F2鉴别、选择需要的类型鉴别、选择需要的类型集优集优 我国科学家袁隆平多年来一直致力于杂交水稻的研究，取得了我国科学家袁隆平多年来一直致力于杂交水稻的研究，取得了骄人的成绩。我国有一半以上的稻田种植杂交水稻。水稻产量从原骄人的成绩。我国有一半以上的稻田种植杂交水稻。水稻产量从原来的每公顷来的每公顷45004500多千克增加到多千克增加到75007500千克。从千克。从19761976年到年到19981998年，累计年，累计增产粮食增产粮食3.53.5亿吨，平均每年多解决约亿吨，平均每年多解决约60006000万人的粮食问题。近年万人的粮食问题。近年来，全国杂交水稻年种植面积来，全国杂交水稻年种植面积2 24 4亿亩左右，全中国年增产的稻谷亿亩左右，全中国年增产的稻谷可以养活可以养活70007000多万人口。多万人口。中国黄牛中国黄牛中中国国荷荷斯斯坦坦牛牛荷斯坦牛荷斯坦牛 中国荷斯坦牛是将国外的荷斯坦弗里生牛引种后，与我国黄牛进行杂交和选育，逐渐形成的优良品种。这种牛的泌乳期可达305d，年产乳量可达6300kg以上。杂交育种只能利用已有的基因重组，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，育种进程缓慢，过程繁琐杂交育种不能创造新的基因，并且所需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结果，并且需要时间相对要短的育种方法呢？法呢？白莲白莲:1994年江西广昌白莲研究所搭载白莲年江西广昌白莲研究所搭载白莲 种子种子442粒，粒，培育出太空莲培育出太空莲3号等新品号等新品 种，亩产达种，亩产达120千克，比原品千克，比原品种提高种提高88，平均粒重，平均粒重22克，最大为克，最大为33克（原品克（原品种平均粒重为种平均粒重为1.1克），超过出口莲子标准。克），超过出口莲子标准。1 1、太空莲太空莲3 3号中有没有产生新基因？号中有没有产生新基因？2 2、诱发基因突变的条件有哪些？、诱发基因突变的条件有哪些？3 3、有哪些因素可以诱导生物产生基因突变？、有哪些因素可以诱导生物产生基因突变？4 4、诱变育种有哪些优点？诱变育种有哪些优点？有新基因产生。有新基因产生。微重力、宇宙射线等微重力、宇宙射线等 物理因素、化学因素和生物因素。物理因素、化学因素和生物因素。可以提高突变率，大幅度地改良某些品种可以提高突变率，大幅度地改良某些品种。一、概念：一、概念：利用利用物理物理因素（如因素（如射线、射线、射线、紫外线、激光等）或射线、紫外线、激光等）或化学化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处理生物，使生物发因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处理生物，使生物发生生基因突变基因突变。二、依据原理：二、依据原理：基因突变基因突变三、过程：三、过程：四、优点：四、优点：提高提高突变率突变率，加速育种过程，加速育种过程大幅度地改良某些品种，产生前所未有的性状。大幅度地改良某些品种，产生前所未有的性状。五、缺点：五、缺点：突变的突变的不定向性不定向性，以及突变个体大多是，以及突变个体大多是有害有害的，工作量的，工作量大大，需要大量地处理实验材料。，需要大量地处理实验材料。诱变育种诱变育种选择生物选择生物 诱发基因突变诱发基因突变 选择理想类型选择理想类型 培养培养六、应用六、应用用于微生物育种用于微生物育种 例如例如青霉素高产菌株青霉素高产菌株的选育。的选育。19431943年从自然界分离出年从自然界分离出来的青霉菌只能产生青霉素来的青霉菌只能产生青霉素2020单位单位/mLmL。后来人们对青霉菌后来人们对青霉菌多次进行多次进行X X射线、紫外线照射以及综合处理，培育成了青霉射线、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素高产菌株，目前青霉素的产量已达到50000500006000060000单位单位/mLmL。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、产量高、品质好等优点。如新品种具有抗病力强、产量高、品质好等优点。如“黑农五号黑农五号”大豆，产量提高了大豆，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%。在作物方面，应用诱变育种我国已培育出在作物方面，应用诱变育种我国已培育出100多种水稻、小多种水稻、小麦、玉米、大豆等优良品种。麦、玉米、大豆等优良品种。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。我国已培育成功许多太空作物：我国已培育成功许多太空作物：太空南瓜太空南瓜太空黄瓜太空黄瓜练习练习: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 。（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 。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 杂交育种杂交育种 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原原理理常常用用方方法法优优点点缺缺点点基因重组基因重组基因突变基因突变染色体变异染色体变异（成倍减少）（成倍减少）染色体变异染色体变异（成倍增加）（成倍增加）杂交杂交物理或化学方物理或化学方法处理生物法处理生物花药离体培养花药离体培养单倍体单倍体秋秋水仙素处理水仙素处理纯种纯种秋水仙素秋水仙素处理处理集优集优提高突变频率提高突变频率加速育种进程加速育种进程有利变异少，有利变异少，需大量处理材需大量处理材料料明显缩短育种明显缩短育种年限年限技术复杂技术复杂各种器官大、各种器官大、营养成分高、营养成分高、抗性强抗性强与杂交育种与杂交育种配合；获得配合；获得的新品种发的新品种发育延迟育延迟育种周期较长育种周期较长 假设假设A A、b b代表玉米的优良基因，这两种基因是自由组合的。现代表玉米的优良基因，这两种基因是自由组合的。现有有AABBAABB、aabbaabb两个品种，为培育出优良品种两个品种，为培育出优良品种AAbbAAbb，可采用的方，可采用的方法如下图所示：法如下图所示：（1 1）、过程分别是过程分别是 ，由品种，由品种AABBAABB、aabbaabb经过经过 、过程培育出新品种的育种方式称为过程培育出新品种的育种方式称为 ；原理是；原理是 。AAAAbbbb（2）过程）过程常采用常采用 由由AaBb得到得到Ab个体。经过个体。经过培培育出新品种的育种方式称为育出新品种的育种方式称为 ，原理是，原理是 。与与“过程过程”的育种方法相比，的育种方法相比，过程过程的优势是的优势是 。杂交、自交、自交杂交、自交、自交杂交育种杂交育种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染色体变异染色体变异明显缩短育种年限明显缩短育种年限（3）经过）经过培育出新品种的育种方式称为培育出新品种的育种方式称为 .原理是原理是 。除此之外，用于该育种方式的其他物理诱变除此之外，用于该育种方式的其他物理诱变因素还有因素还有 、。（4 4）过程）过程常用常用 处理，该育种方法是处理，该育种方法是 ，原理是原理是 。诱变育种诱变育种基因突变基因突变X射线射线紫外线紫外线激光激光秋水仙素秋水仙素多倍体育种多倍体育种染色体变异染色体变异AAAAbbbb