杂交育种与诱变育种(公开课获奖课程教材).ppt

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1、第1节 杂交育种与诱变育种,第6章 从杂交育种到基因工程,小资料,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于普通玉米。中国农科院检测发现，甜玉米、糯玉米的蛋白质含量是普通玉米的2.23倍，植物油含量是普通玉米的2.3倍，“生命元素”硒的含量是9.5倍，维生素是普通玉米的3倍。,玉米起源于美洲大陆，15世纪传入欧洲，16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，经过精心管理和认真选育，不仅果穗硕大、颗粒饱满，而且品质优良，

2、无任何杂粒，这样就选育出了具有优良性状的玉米品种。,选择育种,在生产实践中，人们挑选品质好的个体来传种。这样利用生物变异，通过长期选择，汰劣留良，就能培育出新品种。例如：产蛋多的家禽。这种育种方式是选择育种。 选择育种的优缺点是： 优点：技术简单、容易操作 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。,温故知新,现有纯合的高秆抗锈病的小麦（DDTT）和矮秆不抗锈病的小麦（ddtt）。如果你是育种工作者，你应该怎样操作才能得到矮秆抗病的优良品种（ddTT）？,温故知新（参考方案）, 高抗 矮不抗,F1 高抗,DDTT,ddtt,DdTt,ddTt,高抗 高不抗 矮抗 矮

3、不抗,ddTT,矮抗 矮不抗,ddTT ddTt,杂交,F3,思考：假如从播种到收获种子要一年，那么培育出一个能稳定遗传的植物品种至少要几年？,5-8年,F2,一、杂交育种,1、定义,杂交育种是将两个或两个以上的优良性状通过交配集中在一起，在经过选择和培育，获得新品种的方法。,2、原理,基因重组,3、方法,杂交自交选优 自交,例如：高产、矮秆水稻的培育,4、实例,杂交水稻之父：袁隆平,从1976年到2006年，累计增产粮食5200多亿公斤，平均每年解决600万人的粮食问题。,5、杂交育种的应用,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

4、气势磅礴的大瀑布。我就在它下面乘凉。但愿梦想成真，让天下人都有饱饭吃。 袁隆平,试一试：动物的杂交育种方法,假设现有长毛立耳猫（BBEE）和短毛折耳猫（bbee），你能否培育出能稳定遗传的长毛折耳猫（BBee）？写出育种方案（图解）,杂交育种,长毛折耳猫（BBee）,短毛折耳猫（bbee）,长毛立耳猫（BBEE）,杂交,F1间雌雄交配,选优,测交,长毛立耳,BbEe,长毛立耳,BbEe,长立 长折 短立 短折,Bbee,BBee,BBee,Bbee,bbee,bbee,长折,短折,长折,长折,短折,杂交,F1中雌雄交配,选优,测交,F3,长折,短折,比植物杂交育种所需年限短,中国黄牛,荷斯坦牛

5、,中国荷斯坦牛： 荷斯坦弗里生牛与我国黄牛杂交选育后逐渐形成的优良种。 泌乳期可达305天，年产乳量可达6300kg以上，产奶量为世界奶牛之冠 。,5、杂交育种的应用,一、杂交育种,6、优点,1.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。 2.可表现“杂种优势”。,7、缺点,1.只能利用已有的基因重组，不能创造新的基因。 2.育种所需时间较长（一般需58年）,杂种优势,DDTT,ddtt,DdTt,花药离体培养,DT、Dt、dT、dt,秋水仙素处理 人工诱导加倍,DDTT,DDtt,ddTT,ddtt,选出矮杆抗病植株，采收留种,单倍体育种,二、单倍体育种,方法：花药离体培养,普通植

6、株,花粉,单倍体幼苗,纯合子幼苗,筛选所需的品种,减数分裂,花药离体培养,秋水仙素处理,DDTT,DdTt,花药离体培养,DT Dt dT dt单倍体幼苗,秋水仙素,DDTT,DDtt,ddTT,ddtt 二倍体植株,筛选所需的品种,ddtt,DT Dt dT dt,杂交,矮抗小麦的培育,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种进程。但是仍然不能产生新的基因，应怎样做才能产生更多可供选择的新基因呢？,空间生命科学： 高真空(108pa) 微重力(104g) 强辐射,拓展视野：,太空育种,视野拓展,从1987年开始，我国将蔬菜等农作物种子搭载在卫星上上天。“搭星上天”的种子主要有青

7、椒、番茄、黄瓜、丝瓜、胡萝卜、莴苣等蔬菜种子，以及水稻、小麦、高粱等粮食作物和花卉草木等种子，共计50多类。,视野拓展,卫星将农作物种子带到200400千米的太空中，利用太空中的空间宇宙射线、微重力、高真空、交变磁场等各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，最终培育出高产优质新品种。,“神舟”五号搭载育成的巨人南瓜,重达46公斤的太空南瓜,太空青茄大过小孩头,甘肃种植的太空育种的蔬菜,太空育种辣椒,升载太空磨菇,视野拓展,与“神六”飞船一起上太空的花卉“瓷玫瑰”、“老虎须”,视野拓展,我国运用返回式运载卫星搭载水稻种子，返回地面后种植，培育出的水稻穗长粒大，亩产达600

8、kg，最高达750kg，蛋白质含量增加8%-20%，生长期平均缩短10天。,视野拓展,“太空椒”每个可重350克，等含量提高2030,太空番茄不但香甜可口，而且含量高，是普通品种的2.5倍，最大果重可达600克,视野拓展,太空棉花,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。,三、诱变育种,1、定义,利用物理因素（如X射线，紫外线，激光等）或化学因素（如亚硝酸等）来处理生物，使生物发生基因突变。

9、,2、原理,基因突变,“黑农五号”大豆,黑龙江农科院用辐射方法处理大豆，培育成“黑农五号”大豆品种，含油量比原来的品种提高了2.5%，大豆产量提高了16%。,、应用,青霉菌高产菌株的选育,1943年从自然界分离出来的青霉菌只能产生青霉素20单位/mL。后来人们对青霉菌多次进行X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5000060000单位/mL。,、应用,、优点,提高基因突变频率，加快育种进程,难以控制突变方向，具有一定的盲目性,有利个体少，须大量处理实验材料 ，工作量大 。,、缺点,长相奇特的南瓜,四、多倍体育种,二倍体,四倍体,秋水仙素处理,二倍体,三

10、倍体种子,三倍体植株,不能形成正常的生殖细胞,无子西瓜,种下去,联会紊乱,第一年,第二年,授二倍体的花粉,三、多倍体育种,萝卜（2a=18),甘蓝（2b=18),F1,a+b=18,秋水仙素处理,2a+2b=36,不可育,可育,“萝卜甘蓝”的形成过程,五、四种育种方法的比较,基因突变,染色体组成倍增加（染色体变异）,基因重组,染色体组成倍减少（染色体变异）,杂交自交选优自交（至纯种）,物理或化学的方法处理生物,花药离体培养 染色体数目加倍,使不同亲本的优良性状集中于同一个体上,提高变异频率加速育种进程,明显缩短 育种年限,器官大型， 营养含量高,培育矮抗小麦,培育青霉 素高产菌株,培育矮抗小麦

11、,三倍体无子 西瓜的培育,用秋水仙素 处理萌发的 种子或幼苗,小展身手,（1）用和培育出所采用的方法I和II分别称为 _和_，其培育出所依据的原理是_。 （2）由培育出的常用方法III是_， ；由培育成的方法V称_ 其优点是_。 （3）由培育出的常用方法IV是_, 其形成的称_。 （4）由培育出的方法VI是_。,下图表示以某种农作物（1）和（2）两个品种为基础，培育出（4）、（5）、（6）、（7）四个品种的过程。根据下图，回答下列问题：,杂交,自交,基因重组,花药离体培养,单倍体育种,多倍体,缩短育种年限,秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,人工诱变育种,例2：现有3个番茄品种，A品种的基因型为AA

12、BBdd，B品种的基因型为AAbbDD，C品种的基因型为aaBBDD。3对等位基因分别位于3对同源染色体上，并且分别控制叶形、花色和果形3对性状。请回答：,（1）如何运用杂交育种方法利用以上3个品种获得基因型为aabbdd的植株？（用文字简要描述获得过程即可）,（1）A和B杂交得到杂交一代，杂交一代再与C杂交，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aabbdd植株,（2）如果从播种到获得种子需要一年，获得基因型为aabbdd的植株最少需要多少年？,4年,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（A）、品质差（b）和低产（a）、品质好（

13、B）的两个品种(纯种），现计划在较短时间内得到种子粒大、高产且品质好的品种，你应怎样做？,应用与拓展,高产品质差的个体,低产品质好的个体,高产品质好的个体,高产品质好（纯种）,粒大高产品质好个体,达标测评,3、杂交育种所依据的主要遗传学原理是（ ） A.基因突变 B.基因自由组合 C.染色体交叉互换 D.染色体变异,B,4. 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（ ） A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 C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,B,5.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： A、杂交育种 B、诱变育种 C、单倍体育种 D、多倍体育种 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原有性状，其原因是：答案： A、提高了后代的出苗率 B、产生的突变全部是有利的 C、提高了后代的稳定性 D、能提高突变率以供育种选择,B,D,达标测评,7通过诱变育种培育的是（ ） A.三倍体无子西瓜 B.青霉素高产菌株 C.二倍体无子番茄 D.八倍体小黑麦,8. 在生产实践和科研中，欲获得无子果实，可利用的方法有（ ）A 人工诱导多倍体育种 人工诱变 单倍体育种 用适当浓度的生长素诱导 AB CD,B,谢谢大家！,