杂交育种与诱变育种精品文稿.ppt

杂交育种与诱变育种课件第1页，本讲稿共29页 九十年代后期，美国学者布朗抛出九十年代后期，美国学者布朗抛出“中国威胁论中国威胁论”，撰文说到下世纪年代，撰文说到下世纪年代，中国人口将达到亿，到时谁来养活中中国人口将达到亿，到时谁来养活中国，谁来拯救由此引发的全球性粮食短缺国，谁来拯救由此引发的全球性粮食短缺和动荡危机？和动荡危机？第2页，本讲稿共29页袁隆平袁隆平培养杂交水稻过程中，他利用了哪一培养杂交水稻过程中，他利用了哪一种变异的原理？种变异的原理？第3页，本讲稿共29页 袁隆平袁隆平 一个属于中国一个属于中国也属于世界的名字也属于世界的名字他发起的他发起的“第二次绿色革命第二次绿色革命”给整个人类带来了福音给整个人类带来了福音。袁隆平袁隆平:农学家、杂交水稻育种专家。农学家、杂交水稻育种专家。1995年当选为中国工程院院士。年当选为中国工程院院士。第4页，本讲稿共29页我国的水稻产量从原来的我国的水稻产量从原来的4500公斤每公顷增加到公斤每公顷增加到7500公斤每公斤每公顷。从公顷。从1976年到年到1998年，累年，累计增产粮食计增产粮食3.5x108吨，平均每吨，平均每年多解决约年多解决约6000万人的粮食万人的粮食问题。问题。第5页，本讲稿共29页l如今，我国大江南北的农田普遍种上了如今，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。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杂交水稻被世界誉为中华民族的“第五大发第五大发明明”。l袁隆平的杂交水稻引起了世界的关注，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、越许多国家的专家到中国来取经，印度、越南等南等20多个国家和地区还引种了杂交水稻。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袁隆平的努力，也为解决世界粮食短缺问题作出了贡献。题作出了贡献。第6页，本讲稿共29页喜看稻菽千重浪喜看稻菽千重浪,最具风流袁隆平最具风流袁隆平!第7页，本讲稿共29页一、杂交育种一、杂交育种 是将两个或多个品种的优良性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。择和培育，获得新品种的方法。第8页，本讲稿共29页 例例例例1 1 1 1：小麦高秆（小麦高秆（小麦高秆（小麦高秆（D D D D）对矮秆（）对矮秆（）对矮秆（）对矮秆（d d d d）为显性，抗锈病）为显性，抗锈病）为显性，抗锈病）为显性，抗锈病（T T T T）对不抗锈病（）对不抗锈病（）对不抗锈病（）对不抗锈病（t t t t）为显性，现有纯合的高秆抗锈病的小）为显性，现有纯合的高秆抗锈病的小）为显性，现有纯合的高秆抗锈病的小）为显性，现有纯合的高秆抗锈病的小麦（麦（麦（麦（DDTTDDTTDDTTDDTT）和矮秆不抗锈病的小麦（）和矮秆不抗锈病的小麦（）和矮秆不抗锈病的小麦（）和矮秆不抗锈病的小麦（ddttddttddttddtt），如果你是袁隆），如果你是袁隆），如果你是袁隆），如果你是袁隆平，怎样才能得到矮秆抗病的优良品种（平，怎样才能得到矮秆抗病的优良品种（平，怎样才能得到矮秆抗病的优良品种（平，怎样才能得到矮秆抗病的优良品种（ddTTddTTddTTddTT）？）？）？）？想一想：植物杂交育种的方法想一想：植物杂交育种的方法第9页，本讲稿共29页以下是杂交育种以下是杂交育种的的参考方案：参考方案：参考方案：参考方案：高抗高抗 矮不抗矮不抗 高抗高抗高抗高抗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选优选优思考：要培育出一思考：要培育出一个能稳定遗传的植个能稳定遗传的植物品种至少要几年物品种至少要几年？第10页，本讲稿共29页练习练习1 1：某作物的高秆（：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是位于非同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：世代内培育出矮秆抗病新类型。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第11页，本讲稿共29页例题例题2：下图是用某种作物的两个品种：下图是用某种作物的两个品种和和分别培育出分别培育出、品种的示意图，试分析回答：品种的示意图，试分析回答：AABB E Ab-D AaBb F AAbb-aabb G AAaaBBbb-（1）用）用和和培育培育所采用的所采用的D和和F步骤分别是步骤分别是 和和 。其。其应用的遗传学原理是应用的遗传学原理是 。（2）用）用培育培育所采用的所采用的E和和H步骤分别是步骤分别是 和和 。其应用的遗传学原理是其应用的遗传学原理是 。（3）用）用培育培育所采用的所采用的G步骤是步骤是_。其遗传学原理是其遗传学原理是_。杂交杂交自交自交基因重组基因重组花药离花药离体培养体培养秋水仙素秋水仙素处理幼苗处理幼苗染色体变异（单倍体育种）染色体变异（单倍体育种）秋水仙素处理幼苗秋水仙素处理幼苗染色体变异（多倍体育种）染色体变异（多倍体育种）H第12页，本讲稿共29页练习练习2：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（假设现有长毛立耳猫（假设现有长毛立耳猫（BBEEBBEEBBEEBBEE）和短毛折）和短毛折）和短毛折）和短毛折耳猫（耳猫（耳猫（耳猫（bbeebbeebbeebbee），你能否培育出能稳定遗传的），你能否培育出能稳定遗传的），你能否培育出能稳定遗传的），你能否培育出能稳定遗传的长毛折耳猫（长毛折耳猫（长毛折耳猫（长毛折耳猫（BBeeBBeeBBeeBBee）？写出育种方案（图解）？写出育种方案（图解）？写出育种方案（图解）？写出育种方案（图解）长毛折耳猫长毛折耳猫短毛折耳猫短毛折耳猫长毛立耳猫长毛立耳猫第13页，本讲稿共29页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间间交配交配选优选优测交测交 F3长折长折短折短折第14页，本讲稿共29页第15页，本讲稿共29页l骡是公驴与母马杂交所产生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的后代。公马与母驴杂交的后代叫骡。叫骡。l至少在至少在30003000年前，在亚洲某年前，在亚洲某些地区人们已经用骡来驮运物品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了，现在世界上许多地区仍在使用骡来干重活儿。用骡来干重活儿。l骡能吃苦耐劳，可以在马、骡能吃苦耐劳，可以在马、驴等牲畜不能承担其艰苦的条件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。度、颈部和臀部的形状与马相似。此外头部短而粗，耳长，肢瘦，此外头部短而粗，耳长，肢瘦，蹄小和毛短等方面像驴。蹄小和毛短等方面像驴。第16页，本讲稿共29页1 1、动物动物杂交育种中纯合子的获得不能杂交育种中纯合子的获得不能通过逐代自交，而应改为通过逐代自交，而应改为测交测交。2 2、比植物杂交育种所需年限短。、比植物杂交育种所需年限短。第17页，本讲稿共29页一、杂交育种一、杂交育种原理：原理：基因重组基因重组方法：方法：优点：优点：方法简捷方法简捷,使位于不同个体上的多个优良性状集使位于不同个体上的多个优良性状集中于一个个体上，即中于一个个体上，即“集优集优”,能产生新的基因能产生新的基因型。型。缺点：缺点：育种所需育种所需时间较长时间较长，只能进行本物种或亲缘关系较近，只能进行本物种或亲缘关系较近的物种杂交的物种杂交,杂交后代杂交后代易出现性状分离易出现性状分离，不能克服远缘不能克服远缘杂交不亲合的障碍。杂交不亲合的障碍。应用：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抗病小麦 杂交杂交自交自交选优选优自交自交杂交育种不能创造新的基因，并且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，并且需要时间相对想不到的结果，并且需要时间相对要短的育种方法呢？要短的育种方法呢？第18页，本讲稿共29页 二、诱变育种二、诱变育种 利用利用物理因素物理因素（如（如X X射线，紫外射线，紫外线，激光等）或线，激光等）或化学因素化学因素（如亚硝（如亚硝酸等）处理生物，使生物发生酸等）处理生物，使生物发生基基因突变因突变。第19页，本讲稿共29页能引起基因突变的方法有三大类：能引起基因突变的方法有三大类：物理方法物理方法有：有：化学方法化学方法有：有：生物方法生物方法有：有：紫外线、紫外线、X X射线、激光等射线、激光等亚硝酸、硫酸二乙酯等亚硝酸、硫酸二乙酯等病毒等病毒等第20页，本讲稿共29页诱变育种诱变育种l医药工业应用的医药工业应用的青霉素青霉素就是利用普通青霉菌，经过就是利用普通青霉菌，经过X X射线射线的的照射，产生的照射，产生的有利突变型有利突变型。还有医学上应用的其他抗菌素如。还有医学上应用的其他抗菌素如链霉素、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。产。l在作物方面，应用在作物方面，应用诱变育种诱变育种我国已培育出我国已培育出100100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。例如用射线处理籼稻干种。例如用射线处理籼稻干种子，选出提早成熟子，选出提早成熟1515天的新品种，丰产等性状仍旧保持天的新品种，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产量50%50%。第21页，本讲稿共29页与杂交育种相比，诱变育种有与杂交育种相比，诱变育种有什么优点？联系什么优点？联系基因突变基因突变的特的特点，谈谈诱变育种的局限性。点，谈谈诱变育种的局限性。第22页，本讲稿共29页诱变育种诱变育种的突出的突出优点优点是是:(1)(1)提高提高变异的频率，变异的频率，加速加速育种进程。育种进程。(2)(2)大幅度地大幅度地改良改良某些性状。某些性状。诱变育种诱变育种的的缺点缺点：难以控制突变方向，无法将多个优良性难以控制突变方向，无法将多个优良性状组合，有利性状比较少，需要大量处状组合，有利性状比较少，需要大量处理实验材料。理实验材料。第23页，本讲稿共29页诱变育种诱变育种太空育种太空育种空间生命科学空间生命科学：高真空高真空(108pa)微重力微重力(104g)强辐射强辐射(尤其是危害性尤其是危害性极大的极大的HZE）第24页，本讲稿共29页第25页，本讲稿共29页诱变育种太空育种第26页，本讲稿共29页 例例4 4：我我国国运运用用返返回回式式运运载载卫卫星星搭搭载载水水稻稻种种子子，返返回回地地面面后后种种植植，培培育育出出的的水水稻稻穗穗长长粒粒大大，亩亩产产达达600kg600kg，最最高高达达750kg750kg，蛋蛋白白质质含含量量增增加加8%-20%8%-20%，生生长长期期平平均均缩缩短短1010天。请回答：天。请回答：（1 1）水稻产生这种变异的来源是）水稻产生这种变异的来源是_，产生变异的，产生变异的原因是原因是_。基因突变基因突变 各种各种宇宙射线宇宙射线和和失重失重的作用，使基因的分子的作用，使基因的分子结构发生改变。结构发生改变。（2）这种方法育种的优点有）这种方法育种的优点有_。能能提高提高变异频率，变异频率，加速加速育种进程，并能大幅育种进程，并能大幅度度改良改良某些性状某些性状 第27页，本讲稿共29页二、诱变育种二、诱变育种原理：原理：基因突变基因突变 方法：方法：物理方法物理方法(紫外线、紫外线、射线、失重等射线、失重等)或化学方法或化学方法(亚硝酸、硫酸二乙酯等亚硝酸、硫酸二乙酯等)处理植株，再选择符合要处理植株，再选择符合要求的变异类型求的变异类型 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，加和新的性状，能提高变异的频率，加速育种进程。速育种进程。缺点：缺点：有利个体不多，须大量处理供试材料有利个体不多，须大量处理供试材料 ，工作量大，工作量大 。应用应用:太空辣椒太空辣椒的培育的培育 、青霉菌青霉菌的选育等的选育等微生物的育种方面微生物的育种方面第28页，本讲稿共29页练习练习3: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 诱变育种诱变育种第29页，本讲稿共29页