雜交育種與誘變育種1

1、第一節(jié)第一節(jié) 雜交育種與誘變育種雜交育種與誘變育種改良動植物品種，最古老的育改良動植物品種，最古老的育種方法是種方法是選擇育種選擇育種：從每一代：從每一代的變異中選出最好的類型進行的變異中選出最好的類型進行繁殖、培育。但是選擇育種周繁殖、培育。但是選擇育種周期長，可選擇的范圍也有限。期長，可選擇的范圍也有限。在生產(chǎn)實踐中，人類摸索出在生產(chǎn)實踐中，人類摸索出雜雜交育種交育種的方法。的方法。什么是雜交育種？什么是雜交育種？ 雜交育種是將兩個或多個品種的雜交育種是將兩個或多個品種的優(yōu)良性狀通過交配集中在一起，再經(jīng)優(yōu)良性狀通過交配集中在一起，再經(jīng)過選擇和培育，獲得新品種的方法。過選擇和培育，獲得新品種

2、的方法。例如：例如：DDTTddttDdTtddTt高抗高抗 高不抗高不抗 矮抗矮抗 矮不抗矮不抗ddTT雜交雜交自交自交選優(yōu)選優(yōu)自交自交F3選優(yōu)選優(yōu)思考：要培育出思考：要培育出一個能穩(wěn)定遺傳一個能穩(wěn)定遺傳的植物品種一般的植物品種一般需要幾代？需要幾代？連續(xù)自交，直至不出連續(xù)自交，直至不出現(xiàn)性狀分離為止?，F(xiàn)性狀分離為止。5-6代代試一試：動物的雜交育種方法試一試：動物的雜交育種方法長毛折耳貓長毛折耳貓短毛折耳貓短毛折耳貓長毛立耳貓長毛立耳貓長毛立耳長毛立耳 短毛折耳短毛折耳BBEEbbee長毛立耳長毛立耳 BbEe長毛立耳長毛立耳BbEe長立長立 長折長折 短立短立 短折短折BbeeBBeeB

3、BeeBbeebbeebbee長折長折 短折短折長折長折 長折長折 短折短折雜交雜交F1間間交配交配選優(yōu)選優(yōu)測交測交F3長折長折 短折短折思考：要培育出一個能思考：要培育出一個能穩(wěn)定遺傳的動物品種一穩(wěn)定遺傳的動物品種一般需要幾代？般需要幾代？3代代 例例2：現(xiàn)有：現(xiàn)有3個番茄品種，個番茄品種，A品種的基因型為品種的基因型為AABBdd，B品種的基因型為品種的基因型為AAbbDD，C品種的基因型為品種的基因型為aaBBDD。3對等位基因分別位于對等位基因分別位于3對同源染色體上，并且分別控制葉對同源染色體上，并且分別控制葉形、花色和果形形、花色和果形3對性狀。請回答：對性狀。請回答：（1）如何運

4、用雜交育種方法利用以上）如何運用雜交育種方法利用以上3個品種獲得基因型個品種獲得基因型為為aabbdd的植株？（用文字簡要描述獲得過程即可）的植株？（用文字簡要描述獲得過程即可）（1）A和和B雜交得到雜交一代，雜交一代再與雜交得到雜交一代，雜交一代再與C雜交，得雜交，得到雜交二代，雜交二代自交，即可得到基因型為到雜交二代，雜交二代自交，即可得到基因型為aabbdd的種子，該種子可長成的種子，該種子可長成aabbdd植株植株 （2）如果從播種到獲得種子需要一年，獲得基因型為）如果從播種到獲得種子需要一年，獲得基因型為aabbdd的植株最少需要多少年？的植株最少需要多少年？4年年結(jié)合上述幾個實例，

5、請總結(jié)結(jié)合上述幾個實例，請總結(jié)出雜交育種的優(yōu)點和缺點？出雜交育種的優(yōu)點和缺點？一、雜交育種一、雜交育種原理：原理： 基因重組基因重組方法：方法： 優(yōu)點：優(yōu)點：使位于不同個體上的多個優(yōu)良性狀集中于一個使位于不同個體上的多個優(yōu)良性狀集中于一個個體上，即個體上，即“集優(yōu)集優(yōu)”,能產(chǎn)生新的基因型。能產(chǎn)生新的基因型。缺點：缺點：育種所需時間較長（自交選擇需五育種所需時間較長（自交選擇需五-六代六代,甚至十幾代甚至十幾代) )。應(yīng)用：應(yīng)用：用純種高稈抗病小麥與純種矮稈不抗病小麥培育用純種高稈抗病小麥與純種矮稈不抗病小麥培育矮稈抗病小麥矮稈抗病小麥 雜交雜交自交自交選優(yōu)選優(yōu) 自交自交雜交育種不能創(chuàng)造新的基因

6、，并且雜交育種不能創(chuàng)造新的基因，并且所需時間要長，那有沒有能出現(xiàn)意所需時間要長，那有沒有能出現(xiàn)意想不到的結(jié)果，并且需要時間相對想不到的結(jié)果，并且需要時間相對要短的育種方法呢？要短的育種方法呢？袁隆平培養(yǎng)雜交水稻過程中，他利用了哪袁隆平培養(yǎng)雜交水稻過程中，他利用了哪一種變異的原理？一種變異的原理？基因重組基因重組我國奶牛的主要品種中國荷斯坦牛我國奶牛的主要品種中國荷斯坦牛（原稱中國黑白花牛），是將國外（原稱中國黑白花牛），是將國外的荷斯坦的荷斯坦-弗里生牛引進后，在我弗里生牛引進后，在我國經(jīng)過長期馴化，與當(dāng)?shù)攸S牛進行國經(jīng)過長期馴化，與當(dāng)?shù)攸S牛進行雜交和選育，逐漸形成的優(yōu)良種。雜交和選育，逐漸形成

7、的優(yōu)良種。 例例2：我國運用返回式運載衛(wèi)星搭載水稻種子，返回地面：我國運用返回式運載衛(wèi)星搭載水稻種子，返回地面后種植，培育出的水稻穗長粒大，畝產(chǎn)達后種植，培育出的水稻穗長粒大，畝產(chǎn)達600kg，最高達，最高達750kg，蛋白質(zhì)含量增加，蛋白質(zhì)含量增加8%-20%，生長期平均縮短，生長期平均縮短10天。天。請回答：請回答：（1 1）水稻產(chǎn)生這種變異的來源是）水稻產(chǎn)生這種變異的來源是_，產(chǎn)生變異的原，產(chǎn)生變異的原因是因是_。 基因突變基因突變 各種宇宙射線和失重及高真空的作用，使基各種宇宙射線和失重及高真空的作用，使基因的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。因的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。 （2）這種方法育種的優(yōu)點有）這種方

8、法育種的優(yōu)點有_。能提高變異頻率，加速育種進程，并能大幅度能提高變異頻率，加速育種進程，并能大幅度改良某些性狀改良某些性狀 誘變育種誘變育種就是利用物理因素就是利用物理因素(如如X射線、射線、 l醫(yī)藥工業(yè)應(yīng)用的青霉素就是利用普通醫(yī)藥工業(yè)應(yīng)用的青霉素就是利用普通青霉菌，經(jīng)過青霉菌，經(jīng)過X射線的照射，產(chǎn)生的射線的照射，產(chǎn)生的有利突變型。還有醫(yī)學(xué)上應(yīng)用的其他有利突變型。還有醫(yī)學(xué)上應(yīng)用的其他抗菌素如鏈霉素、地霉素、金霉素等，抗菌素如鏈霉素、地霉素、金霉素等，經(jīng)輻射處理的突變系，比原始品系抗經(jīng)輻射處理的突變系，比原始品系抗菌素產(chǎn)量增長幾十倍到幾百倍，促進菌素產(chǎn)量增長幾十倍到幾百倍，促進和提高了抗菌素的生

9、產(chǎn)。和提高了抗菌素的生產(chǎn)。誘變育種的應(yīng)用誘變育種的應(yīng)用l在作物方面，應(yīng)用誘變育種我在作物方面，應(yīng)用誘變育種我國已培育出國已培育出100多種水稻、小麥、多種水稻、小麥、玉米、大豆等優(yōu)良品種。例如用玉米、大豆等優(yōu)良品種。例如用射線處理秈稻干種子，選出提早射線處理秈稻干種子，選出提早成熟成熟15天的新品種，豐產(chǎn)等性狀天的新品種，豐產(chǎn)等性狀仍舊保持下來，而且米粒中的蛋仍舊保持下來，而且米粒中的蛋白質(zhì)的含量提高很多。又如用射白質(zhì)的含量提高很多。又如用射線和其他誘變劑處理大豆，培育線和其他誘變劑處理大豆，培育出一種新品種。這品種含有改變出一種新品種。這品種含有改變了的酶系，在同樣的施肥和管理了的酶系，在同

10、樣的施肥和管理條件下可提高產(chǎn)量條件下可提高產(chǎn)量50%。利用太空中的高真空、微重力、強輻利用太空中的高真空、微重力、強輻射等的作用，來誘導(dǎo)基因突變而培養(yǎng)射等的作用，來誘導(dǎo)基因突變而培養(yǎng)新品種的誘變育種方法。新品種的誘變育種方法。二、誘變育種二、誘變育種原理：原理： 基因突變基因突變 方法：方法： 優(yōu)點：優(yōu)點：產(chǎn)生新基因產(chǎn)生新基因和和新的性狀新的性狀，能提高變異的頻率，后代變能提高變異的頻率，后代變異性狀能較快穩(wěn)定，加速育種進程。異性狀能較快穩(wěn)定，加速育種進程。缺點：缺點：有利個體不多，須大量處理供試材料有利個體不多，須大量處理供試材料 ，工作量大工作量大 。應(yīng)用應(yīng)用:太空辣椒的培育太空辣椒的培育

11、 、青霉菌的選育青霉菌的選育等等 在育種過程中，人們用秋水仙素處理種子或幼苗從而使細胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍，染色體數(shù)目加倍的細胞繼續(xù)進行正常的有絲分裂，發(fā)育為多倍體植株，得到多倍體品種。 優(yōu)點優(yōu)點：器官大，營養(yǎng)物質(zhì)含量高。缺點缺點：發(fā)育延遲，結(jié)實率低。l秋水仙素處理萌發(fā)的幼苗時，可以誘導(dǎo)多倍體的產(chǎn)生，秋水仙素的作用是 。l三倍體植株需要授以二倍體的成熟花粉，因為成熟花粉具有的色氨酸酶系（促使合成生長素），通過授粉為其子房的發(fā)育提供 。l三倍體植株不能進行減數(shù)分裂的原因是由于卵原細胞3個染色體組（3N=33），減數(shù)分裂時同源染色體聯(lián)會 ，從而不能正常產(chǎn)生卵細胞。由此可以獲得 的是 倍體果實，但是沒有

12、種子的無籽西瓜。l上述過程需要的時間周期為2年。第一年可以由專門的種子培育公司完成3N和2N的種子；農(nóng)戶直接購買配比好的3N和2N的種子，按照正常的栽培方法培育，當(dāng)年就可以獲得 。 抑制紡錘體的形成抑制紡錘體的形成 生長素生長素 紊亂紊亂 三三 無無籽西瓜籽西瓜 采用花藥離體培養(yǎng)的方法獲得單倍體植株，再人工誘導(dǎo)染色體加倍，獲取自交不發(fā)生性狀分離的穩(wěn)定遺傳的純系品種。優(yōu)點優(yōu)點：縮短育種年限 。缺點缺點：但方法復(fù)雜，成活率較低。 在野外發(fā)現(xiàn)抗銹病（顯性基因在野外發(fā)現(xiàn)抗銹?。@性基因DD控制的）小麥植株，如控制的）小麥植株，如何快速獲取可以穩(wěn)定遺傳的抗銹病的種子呢？何快速獲取可以穩(wěn)定遺傳的抗銹病的種

13、子呢？ 雜交育種雜交育種誘變育種誘變育種 多倍體育種多倍體育種單倍體育種單倍體育種處處理理 原原理理優(yōu)優(yōu)點點 缺缺點點三、比較各種育種的方法三、比較各種育種的方法 雜交育種雜交育種誘變育種誘變育種 多倍體育多倍體育種種單倍體育單倍體育種種處處理理 原原理理 優(yōu)優(yōu)點點 缺缺點點雜交雜交輻射、射線輻射、射線化學(xué)藥劑化學(xué)藥劑秋水仙素秋水仙素花藥離花藥離體培養(yǎng)體培養(yǎng)基因重組基因重組基因突變基因突變?nèi)旧w變異染色體變異可以集中兩可以集中兩個親體的優(yōu)個親體的優(yōu)良性狀良性狀育種年限縮短，育種年限縮短，改良某些性狀改良某些性狀果大，莖稈果大，莖稈粗，營養(yǎng)物粗，營養(yǎng)物豐富豐富年限短，年限短，易穩(wěn)定易穩(wěn)定時間長時

14、間長有利不多，有利不多，需大量處理需大量處理發(fā)育遲，發(fā)育遲，結(jié)實低結(jié)實低高度不育，高度不育，弱小弱小育種的方法有多種，各有各的優(yōu)點，我們育種的方法有多種，各有各的優(yōu)點，我們要合理的有機結(jié)合各種方法，高效的達到要合理的有機結(jié)合各種方法，高效的達到各種目的。各種目的。如果水稻的某遲熟（如果水稻的某遲熟（AA)品種品種,那么我們有什那么我們有什么好辦法快速的得到早熟（么好辦法快速的得到早熟（aa）品種？）品種？四、靈活創(chuàng)新、實際應(yīng)用四、靈活創(chuàng)新、實際應(yīng)用人工誘變?nèi)斯ふT變 + + 單倍體育種單倍體育種早熟早熟品種品種(aa)(aa)花藥離花藥離體培養(yǎng)體培養(yǎng)當(dāng)年就可以培育出優(yōu)良新品種！當(dāng)年就可以培育出優(yōu)

15、良新品種！遲熟遲熟品種品種(AA)(AA)雜合雜合子子(Aa)(Aa)人工人工誘變誘變 幼苗幼苗 （A） 幼苗幼苗（a）秋水仙秋水仙素處理素處理早熟早熟品種品種(AA)(AA)秋水仙秋水仙素處理素處理時間：時間：下圖表示以某種農(nóng)作物（下圖表示以某種農(nóng)作物（1）和（）和（2）兩個品種為基礎(chǔ)，）兩個品種為基礎(chǔ)，培育出（培育出（4）、（）、（5）、（）、（6）、（）、（7）四個品種的過程。）四個品種的過程。根據(jù)下圖，回答下列問題：根據(jù)下圖，回答下列問題： （3）AaBb （5）AAbb （6）AAaaBBbb （4）Ab （1） AABB （2）aabb VI （7）Aabb I II III V

16、IV 【答案】【答案】.(1).(1)雜交雜交 自交，自交， 基因重組；基因重組；（2 2）花藥離體培養(yǎng)；）花藥離體培養(yǎng)； 人工誘人工誘導(dǎo)染色體加倍，縮短育種年限；導(dǎo)染色體加倍，縮短育種年限；（3 3）人工誘導(dǎo)多倍體，多倍體）人工誘導(dǎo)多倍體，多倍體（4）采用射線照射或藥劑處理）采用射線照射或藥劑處理等人工誘變方式等人工誘變方式 練習(xí)題練習(xí)題下圖是用某種作物的兩個品種下圖是用某種作物的兩個品種和和分別培育出分別培育出、品種的品種的示意圖，試分析回答：示意圖，試分析回答： 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步驟分別是步