从杂交育种到基因工程1843576272.pptx
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1、第一节杂交育种与诱变育种第二节基因工程及应用第六章从杂交育种到基因工程第一节杂交育种与诱变育种第一节杂交育种与诱变育种复习目标:复习目标: 1 1梳理梳理有关有关生物性状生物性状改造方法改造方法的知识的知识, ,形成形成育种育种 方式整体的方式整体的认知体系认知体系。 (读书整理读书整理) 2 2利用利用基因重组、基因突变、染色体变异、基因基因重组、基因突变、染色体变异、基因 工程工程等遗传学原理,等遗传学原理,识别和设计识别和设计培育具有培育具有优良优良 性状性状的的新品种新品种的的育种方法和步骤育种方法和步骤。 (说写训练说写训练) 3 3通过试题分析、练习,通过试题分析、练习,提高审题、
2、解题能力提高审题、解题能力。 (动笔练习动笔练习) 表现型表现型 =基因型基因型 + 环境条件环境条件(改变)(改变)(改变)(改变)(育种方法育种方法)(改变)(改变)可遗传的变异可遗传的变异不可遗传的变异不可遗传的变异基因突变基因突变基因重组基因重组染色体变异染色体变异来源来源诱因诱因核心知识点间的关系:核心知识点间的关系:(育种方法育种方法)(育种目标)(育种目标)基因工程基因工程细胞工程细胞工程 育种是指人们按照育种是指人们按照自己的意愿,依据不同的自己的意愿,依据不同的生物学原理,有目的、有计划生物学原理,有目的、有计划地地获得获得或保留人们或保留人们所需要的生物所需要的生物新品种新
3、品种。 基本包括两种情况:基本包括两种情况: 1 1从性状集合中把所需要的从性状集合中把所需要的优良性状优良性状(相(相对性状)对性状)分离出来分离出来或或把位于不同个体的优良性状把位于不同个体的优良性状 集中到一个个体集中到一个个体上来。上来。 2 2创造创造具有优良性状的具有优良性状的生物新品种生物新品种。 思考并回答:育种的目标思考并回答:育种的目标一般一般有哪几项要求?有哪几项要求?优良性状、纯合子、易保存和扩大、能控制优良性状、纯合子、易保存和扩大、能控制 杂种优势杂种优势是是杂合体杂合体在一种或多种在一种或多种性状性状上优于两个上优于两个亲本亲本的现的现象。例如不同象。例如不同品系
4、品系、不同、不同品种品种、甚至不同种属间进行杂交所、甚至不同种属间进行杂交所得到的得到的杂种杂种一代往往比它的双亲表现更强大的生长速率和代一代往往比它的双亲表现更强大的生长速率和代谢功能,从而导致器官发达、体型增大、产量提高,或者表谢功能,从而导致器官发达、体型增大、产量提高,或者表现在抗病、抗虫、抗逆力、成活力、生殖力、生存力等的提现在抗病、抗虫、抗逆力、成活力、生殖力、生存力等的提高。这是生物界普遍存在的现象。高。这是生物界普遍存在的现象。 选择育种选择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基因工程育种基因工程育种 生物育种方式的名称生物育种方式的名称
5、无子番茄培无子番茄培育育名称名称原理原理方法方法优点优点缺点缺点应用应用杂交杂交育种育种基因基因重组重组培育纯合子品培育纯合子品种:种:杂交杂交自自交交筛选筛选出符出符合要求的表现合要求的表现型,通过型,通过自交自交到不发生性状到不发生性状分离为止分离为止分散在分散在同一物种同一物种不同品种不同品种中的多个中的多个优良性状优良性状集中于同集中于同一个体;一个体;操作简操作简便便育种育种周期周期长,长,工作工作量大量大用纯种高用纯种高秆抗病小秆抗病小麦与矮秆麦与矮秆不抗病小不抗病小麦培育矮麦培育矮秆抗病小秆抗病小麦麦培育杂种优势培育杂种优势品种:一般是品种:一般是选取纯合双亲选取纯合双亲杂交杂交
6、杂交水稻、杂交水稻、玉米玉米DDTTDDTTddttddttDdTtDdTtddTtddTtddTTddTT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?7 78 8年年试一试:动物的杂交育种方法试一试:动物的杂交育种方法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)杂交水稻之父:袁
7、隆平杂交水稻之父:袁隆平, ,从从19761976年到年到20062006年,累年,累计增产粮食计增产粮食52005200多亿公多亿公斤,平均每年解决斤,平均每年解决600600万人的粮食问题。万人的粮食问题。中中国国黄黄牛牛荷荷斯斯坦坦牛牛犬中帝王犬中帝王: :阿富汗猎犬阿富汗猎犬具有蘑菇状肉瘤的金鱼具有蘑菇状肉瘤的金鱼 骡是驴与马杂交所产骡是驴与马杂交所产生的后代。至少在生的后代。至少在30003000年年前,在亚洲某些地区人们前,在亚洲某些地区人们已经用骡来驮运物品了,已经用骡来驮运物品了,现在世界上许多地区仍在现在世界上许多地区仍在使用骡来干重活儿。使用骡来干重活儿。 骡能吃苦耐劳,可
8、以骡能吃苦耐劳,可以在马、驴等牲畜不能承担在马、驴等牲畜不能承担其艰苦的条件下工作。骡其艰苦的条件下工作。骡的高度、皮毛的均匀度、的高度、皮毛的均匀度、颈部和臀部的形状与马相颈部和臀部的形状与马相似。此外头部短而粗,耳似。此外头部短而粗,耳长,肢瘦,蹄小和毛短等长,肢瘦,蹄小和毛短等方面像驴。方面像驴。名称名称 原理原理方法方法优点优点缺点缺点应用应用诱变诱变育种育种基因基因突变突变物理:紫外线、物理:紫外线、X射线或射线或射线、射线、微重力、激光等微重力、激光等处理,再筛选;处理,再筛选;化学:亚硝酸、化学:亚硝酸、硝酸二乙酯处理,硝酸二乙酯处理,再选择再选择提高变提高变异频率,异频率,加快
9、育加快育种进程,种进程,大幅度大幅度改良某改良某些性状些性状有利变有利变异少,异少,需大量需大量处理实处理实验材料验材料(有很有很大盲目大盲目性性)高产高产青霉青霉菌菌 当神舟六号航天飞船搭载着两位英雄宇航员成功返当神舟六号航天飞船搭载着两位英雄宇航员成功返航时,一些特殊的乘客也回到了地球。他们是一些:生航时,一些特殊的乘客也回到了地球。他们是一些:生物菌种、植物组培苗和作物、植物、花卉种子等。在太物菌种、植物组培苗和作物、植物、花卉种子等。在太空周游了空周游了115115小时小时3232分钟,返回地球后,搭载单位的科分钟,返回地球后,搭载单位的科研人员将继续对它们进行有关试验。研人员将继续对
10、它们进行有关试验。 回答:回答:(1 1)作物种子从太空返回地面后种植,往往能出现新)作物种子从太空返回地面后种植,往往能出现新的变异特征。这种变异的来源主要是植物种子经太空中的变异特征。这种变异的来源主要是植物种子经太空中的的 辐射后,其辐射后,其 发生变异。请预测可能产发生变异。请预测可能产生的新的变异对人类是否有益生的新的变异对人类是否有益? ? ,你判断的理由,你判断的理由是是_。(2 2)试举出这种育种方法的优点:)试举出这种育种方法的优点: 。 宇宙射线等宇宙射线等 基因基因 不一定不一定 基因突变是不定向的基因突变是不定向的 变异频率高,大幅度改良某些性状变异频率高,大幅度改良某
11、些性状 卫星将农作物种子带到卫星将农作物种子带到200200400400千米千米的太空中,利用太空中的的太空中,利用太空中的空间宇宙射空间宇宙射线线、微重力微重力、高真空高真空、交变磁场交变磁场等各等各种特殊因素对种子和微生物进行处理,种特殊因素对种子和微生物进行处理,使种子产生地面得不到的变异,最终使种子产生地面得不到的变异,最终培育出高产优质新品种。培育出高产优质新品种。神舟六号神舟六号与与“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”,长相奇特的南瓜长相奇特的南瓜 太空黄瓜太空黄瓜 黑龙江农科院黑龙江农科院用辐射方法处理用辐射方法处理大豆,培育成大
12、豆,培育成“黑农五号黑农五号”大大豆品种,含油量豆品种,含油量比原来的品种提比原来的品种提高了高了2.5%2.5%,大豆,大豆产量提高了产量提高了16%16%。 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。名称名称 原理原理方法方法优点优点缺点缺点
13、应用应用单倍单倍体育体育种种染色染色体变体变异异先将花药离体先将花药离体培养,培养出单培养,培养出单倍体植株;倍体植株;将将单倍体幼苗经一单倍体幼苗经一定浓度的秋水仙定浓度的秋水仙素处理获得纯合素处理获得纯合子;从中选择子;从中选择优良植株优良植株明显缩短明显缩短育种年限,育种年限,子代均为子代均为纯合子,纯合子,加速育种加速育种进程进程技术技术复杂复杂且需且需与杂与杂交育交育种配种配合合用纯种用纯种高秆抗高秆抗病小麦病小麦与矮秆与矮秆不抗病不抗病小麦快小麦快速培育速培育矮秆抗矮秆抗病小麦病小麦DDTTDDTTDdTtDdTt花药离体培养花药离体培养DT Dt dT dtDT Dt dT dt
14、秋水仙素秋水仙素DDTT,DDtt,ddTT,ddtt DDTT,DDtt,ddTT,ddtt ddttddttDT Dt dT dtDT Dt dT dt名称名称原理原理方法方法优点优点缺点缺点应用应用多倍多倍体育体育种种染色染色体变体变异异用一定浓用一定浓度的秋水度的秋水仙素处理仙素处理萌发的种萌发的种子或幼苗子或幼苗操作简操作简单,能单,能较快获较快获得所需得所需品种品种所获品种发所获品种发育延迟,结育延迟,结实率低,一实率低,一般只适用于般只适用于植物植物三倍体三倍体无籽西无籽西瓜、八瓜、八倍体小倍体小黑麦黑麦萝卜(萝卜(2a=18)2a=18)甘蓝(甘蓝(2b=18)2b=18)F1
15、F1a+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秋水仙素处理秋水仙素处理 杂交杂交染色体变异染色体变异三倍体无籽三倍体无籽西瓜的培育西瓜的培育多倍体育种多倍体育种三系杂交水稻三系杂交水稻核、质互作遗核、质互作遗传的关系传的关系获得二倍体或多获得二倍体或多倍纯合体倍纯合体花药组织培养花药组织培养秋水仙素处理秋水仙素处理单倍体育种单倍体育种黄色短杆菌、黄色短杆菌、青霉青霉菌、太空椒的选育菌、太空椒的选育诱变技术处理、诱变技术处理、空间技术处理空间技术处理基因突变基因突变诱变育种诱变育种小麦矮秆抗锈病小麦矮秆抗锈病品种的选育品种的选育 杂交、自
16、交、测交杂交、自交、测交剪刀、毛刷、套袋剪刀、毛刷、套袋遗传规律遗传规律杂交育种杂交育种应用举例应用举例方法方法原理原理育种方式育种方式 例例1:现有:现有3个番茄品种,个番茄品种,A品种的基因型为品种的基因型为AABBdd,B品种的基因型为品种的基因型为AAbbDD,C品种的基品种的基因型为因型为aaBBDD。3对等位基因分别位于对等位基因分别位于3对同源染对同源染色体上,并且分别控制叶形、花色和果形色体上,并且分别控制叶形、花色和果形3对性状。对性状。请回答:请回答:(1)如何运用杂交育种方法利用以上)如何运用杂交育种方法利用以上3个品种获得基个品种获得基因型为因型为aabbdd的植株?(
17、用文字简要描述获得过程的植株?(用文字简要描述获得过程即可)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,杂交,得到杂交二代,杂交二代自交,即可得到基因型为得到杂交二代,杂交二代自交,即可得到基因型为aabbdd的种子,该种子可长成的种子,该种子可长成aabbdd植株植株 (2)如果从播种到获得种子需要一年,获得基因型)如果从播种到获得种子需要一年,获得基因型为为aabbdd的植株最少需要多少年?的植株最少需要多少年?3年年AABBddAAbbDD(A) (B) AABbDd aaBBDDAaBbDdaabbdd(种子)(种子) aabbdd(植株(植
18、株 ) 配子配子 abd abd(单倍体幼苗幼苗) aabbdd(植株(植株 ) 减数分裂减数分裂 秋水仙素秋水仙素 处理处理 花药离体培养花药离体培养 第第一一年年 第第二二年年 第第三三年年 第第四四年年 第第三三年年 (C) A品种的基因型为品种的基因型为AABBdd,B品种品种AAbbDD,C品种为品种为aaBBDD。例题例题2 :下图是用某种作物的两个品种和分别培育出、: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: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)用和培育所采用
19、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)用培育所采用的)用培育所采用的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)用培育所采用的)用培育所采用的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)例例3:(08年全国理综年全国理综卷卷3131) 某植物块根的颜色由两对自由组合的基某植物块
20、根的颜色由两对自由组合的基因共同决定。只要基因因共同决定。只要基因R存在,块根必为红色,存在,块根必为红色, rrYY或或rrYy为黄色,为黄色,rryy为白色;基因为白色;基因M存在存在时果实为复果型,时果实为复果型, mm为单果型。为单果型。 要获得白要获得白色块根、单果型三倍体种子。色块根、单果型三倍体种子。(1)请写出以二倍体黄色块根、复果请写出以二倍体黄色块根、复果(rrYyMm)植株为原始材料,用植株为原始材料,用杂交育种方法杂交育种方法得到白色得到白色块根、单果型块根、单果型三倍体三倍体种子种子的主要步骤。的主要步骤。 rrrryyyymmmmrryymm 黄复黄复rrYyMm
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