生物：6.1《雜交育種與誘變育種》

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九十年代后期，美國(guó)學(xué)者布朗拋出九十年代后期，美國(guó)學(xué)者布朗拋出“中中國(guó)威脅論國(guó)威脅論”，撰文說到下世紀(jì)年代，撰文說到下世紀(jì)年代，中國(guó)人口將達(dá)到億，到時(shí)誰來養(yǎng)活中國(guó)人口將達(dá)到億，到時(shí)誰來養(yǎng)活中國(guó)，誰來拯救由此引發(fā)的全球性糧食中國(guó)，誰來拯救由此引發(fā)的全球性糧食短缺和動(dòng)蕩危機(jī)？短缺和動(dòng)蕩危機(jī)？這時(shí)，袁隆平向世界宣布：這時(shí)，袁隆平向世界宣布：“中國(guó)完全能解決中國(guó)完全能解決自己的吃飯問題，中國(guó)還能幫助世界人民解決自己的吃飯問題，中國(guó)還能幫助世界人民解決吃飯問題吃飯問題”。 袁隆平袁隆平 一個(gè)屬于中國(guó)一個(gè)屬于中國(guó)也屬于世界的名字也屬于世界的名字他發(fā)起的他發(fā)起

2、的“第二次綠色革命第二次綠色革命”給整個(gè)人類帶來了福音。給整個(gè)人類帶來了福音。袁隆平袁隆平:農(nóng)學(xué)家、雜交水稻育種專家。農(nóng)學(xué)家、雜交水稻育種專家。1995年當(dāng)選為中國(guó)工程院院士。年當(dāng)選為中國(guó)工程院院士。貢獻(xiàn)貢獻(xiàn) 如今，我國(guó)大江南北的農(nóng)田普遍種如今，我國(guó)大江南北的農(nóng)田普遍種上了袁隆平研制的雜交水稻。雜交水稻上了袁隆平研制的雜交水稻。雜交水稻的大面積推廣應(yīng)用，為我國(guó)糧食增產(chǎn)發(fā)的大面積推廣應(yīng)用，為我國(guó)糧食增產(chǎn)發(fā)揮了重要作用。雜交水稻被世界譽(yù)為中揮了重要作用。雜交水稻被世界譽(yù)為中華民族的華民族的“第五大發(fā)明第五大發(fā)明” 。 袁隆平的雜交水稻引起了世界的關(guān)注，袁隆平的雜交水稻引起了世界的關(guān)注，許多國(guó)家的專

3、家到中國(guó)來取經(jīng)，印度、許多國(guó)家的專家到中國(guó)來取經(jīng)，印度、越南等越南等20多個(gè)國(guó)家和地區(qū)還引種了雜交多個(gè)國(guó)家和地區(qū)還引種了雜交水稻。袁隆平的努力，也為解決世界糧水稻。袁隆平的努力，也為解決世界糧食短缺問題作出了貢獻(xiàn)。食短缺問題作出了貢獻(xiàn)。 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？基因重組基因重組選擇選擇育種育種雜交雜交育種育種誘變誘變育種育種基因工基因工程育種程育種例如：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)連續(xù)自交，直連續(xù)自交，直至不發(fā)生性狀至不發(fā)生性狀

4、分離為止分離為止思考：要培育出思考：要培育出一個(gè)能穩(wěn)定遺傳一個(gè)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 例例2：現(xiàn)有：現(xiàn)有3個(gè)番茄品種，個(gè)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(duì)等位基因分別位于對(duì)等位基因分別位于3對(duì)同源染色體上，并且分別控制葉對(duì)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(duì)性狀。請(qǐng)回答：對(duì)性狀。請(qǐng)回答：（1）如何運(yùn)用雜交育種方法利用以上）如何運(yùn)用雜交育種方法利用以

5、上3個(gè)品種獲得基因型個(gè)品種獲得基因型為為aabbdd的植株？（用文字簡(jiǎn)要描述獲得過程即可）的植株？（用文字簡(jiǎn)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(zhǎng)成的種子，該種子可長(zhǎng)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(gè)實(shí)例，請(qǐng)總結(jié)結(jié)合上述幾個(gè)實(shí)例，請(qǐng)總結(jié)出雜交育種的優(yōu)點(diǎn)和缺

6、點(diǎn)？出雜交育種的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)？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(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：使位于不同個(gè)體上的多個(gè)優(yōu)良性狀集中于一個(gè)使位于不同個(gè)體上的多個(gè)優(yōu)良性狀集中于一個(gè)個(gè)體上，即個(gè)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(diǎn)：缺點(diǎn)：育種所需時(shí)間較長(zhǎng)（自交選擇需五育種所需時(shí)間較長(zhǎng)（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) 連續(xù)自交直至不發(fā)生性連續(xù)自交直至不發(fā)生性狀分離狀分離雜交育種不能創(chuàng)造新的基因，并且

7、所雜交育種不能創(chuàng)造新的基因，并且所需時(shí)間要長(zhǎng)，那有沒有能出現(xiàn)意想不需時(shí)間要長(zhǎng)，那有沒有能出現(xiàn)意想不到的結(jié)果，并且需要時(shí)間相對(duì)要短的到的結(jié)果，并且需要時(shí)間相對(duì)要短的育種方法呢？育種方法呢？ 例例2：我國(guó)運(yùn)用返回式運(yùn)載衛(wèi)星搭載水稻種子，返回地面：我國(guó)運(yùn)用返回式運(yùn)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(zhǎng)粒大，畝產(chǎn)達(dá)后種植，培育出的水稻穗長(zhǎng)粒大，畝產(chǎn)達(dá)600kg，最高達(dá)，最高達(dá)750kg，蛋白質(zhì)含量增加，蛋白質(zhì)含量增加8%-20%，生長(zhǎng)期平均縮短，生長(zhǎng)期平均縮短10天。天。請(qǐng)回答：請(qǐng)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_。

8、 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(diǎn)有）這種方法育種的優(yōu)點(diǎn)有_。能提高變異頻率，加速育種進(jìn)程，并能大幅度能提高變異頻率，加速育種進(jìn)程，并能大幅度改良某些性狀改良某些性狀 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

9、理的突變系，比原始品系抗菌素產(chǎn)量增長(zhǎng)幾十倍到幾百倍，促進(jìn)菌素產(chǎn)量增長(zhǎng)幾十倍到幾百倍，促進(jìn)和提高了抗菌素的生產(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)用利用太空中的高真空、微重力、強(qiáng)輻利用太空中的高真空、微重力、強(qiáng)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。誘變育種誘變育種太空育種太空育種空間生命科學(xué)空間生命科學(xué)：高真空高真空(108pa)微重力微重力(104g)強(qiáng)輻射強(qiáng)輻射(尤其是危害尤其是危害性極大的性極大的HZE）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(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)生新基因產(chǎn)生新基因

10、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(jìn)程。異性狀能較快穩(wěn)定，加速育種進(jìn)程。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：有利變異少，突變方向不確定，須大量處理供試材料有利變異少，突變方向不確定，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 、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(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍，染色體數(shù)目加倍的細(xì)胞繼續(xù)進(jìn)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(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：器官大，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量高。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：發(fā)育延遲，結(jié)實(shí)率低。 類類型項(xiàng)型項(xiàng)目目雜交育種雜交育種人工誘變育種人工誘

11、變育種單倍體育種單倍體育種多倍體育種多倍體育種原理原理基因重組基因重組基因突變基因突變?nèi)旧w變異染色體變異染色體變異染色體變異常用常用方法方法(1)(1)雜交雜交自交自交選優(yōu)選優(yōu)連續(xù)自交直至不發(fā)連續(xù)自交直至不發(fā)生性狀分離為止生性狀分離為止(2)(2)雜交雜交“雜種雜種”輻射誘變激光輻射誘變激光誘變誘變花藥的離體培花藥的離體培養(yǎng)后，再人工養(yǎng)后，再人工誘導(dǎo)染色體加誘導(dǎo)染色體加倍倍秋水仙素處秋水仙素處理萌發(fā)種子理萌發(fā)種子或幼苗或幼苗優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)使位于不同個(gè)體的優(yōu)使位于不同個(gè)體的優(yōu)良性狀集中于一個(gè)個(gè)良性狀集中于一個(gè)個(gè)體上體上可以提高突變可以提高突變率，在較短時(shí)率，在較短時(shí)間內(nèi)獲得更多間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良性狀

12、的優(yōu)良性狀明顯縮短育種明顯縮短育種年限年限器官巨大型，器官巨大型，提高產(chǎn)量和提高產(chǎn)量和營(yíng)養(yǎng)成分營(yíng)養(yǎng)成分缺點(diǎn)缺點(diǎn)時(shí)間長(zhǎng)，不能出現(xiàn)新時(shí)間長(zhǎng)，不能出現(xiàn)新基因，雜交后代易出基因，雜交后代易出現(xiàn)性狀分離現(xiàn)性狀分離有利變異少，有利變異少，須大量處理實(shí)須大量處理實(shí)驗(yàn)材料，具有驗(yàn)材料，具有不確定性不確定性(1)(1)技術(shù)復(fù)雜技術(shù)復(fù)雜一些一些(2)(2)須與雜交須與雜交育種配合育種配合適用于植物，適用于植物，對(duì)于動(dòng)物難對(duì)于動(dòng)物難于開展于開展雜交育種、人工誘變育種、單倍體育種、多倍體育種比較雜交育種、人工誘變育種、單倍體育種、多倍體育種比較 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

13、種處處理理 原原理理優(yōu)優(yōu)點(diǎn)點(diǎn) 缺缺點(diǎn)點(diǎn)三、比較各種育種的方法三、比較各種育種的方法 思考感悟思考感悟雜交育種與雜種優(yōu)勢(shì)的含義相同嗎？雜交育種與雜種優(yōu)勢(shì)的含義相同嗎？【提示提示】不同，雜交育種是在雜交后代中選留不同，雜交育種是在雜交后代中選留符合要求的個(gè)體進(jìn)一步培育，直至獲得穩(wěn)定優(yōu)良符合要求的個(gè)體進(jìn)一步培育，直至獲得穩(wěn)定優(yōu)良性狀的新品種；雜種優(yōu)勢(shì)主要利用雜種性狀的新品種；雜種優(yōu)勢(shì)主要利用雜種F1的優(yōu)良的優(yōu)良性狀，并不要求遺傳上的穩(wěn)定。性狀，并不要求遺傳上的穩(wěn)定。練習(xí)題練習(xí)題下圖是用某種作物的兩個(gè)品種下圖是用某種作物的兩個(gè)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

14、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步驟分別是步驟分別是 和和 。其。其應(yīng)用的遺傳學(xué)原理是應(yīng)用的遺傳學(xué)原理是 。（2）用）用培育培育所采用的所采用的E和和H步驟分別是步驟分別是 和和 。 其應(yīng)用的遺傳學(xué)原理其應(yīng)用的遺傳學(xué)原理是是 。（3）用）用培育培育所采用的所采用的G步驟是步驟是 。其遺傳學(xué)。其遺傳學(xué)原理是原理是 。H雜交雜交自交自交基因重組基因重組花藥離體培養(yǎng)花藥離體培養(yǎng)秋水仙素處理幼苗秋水仙素處理幼苗染色體變異（單倍體育種）染色體變異（單倍體育種）秋水仙素處理幼苗秋水仙素處理幼苗染色體

15、變異（多倍體育種）染色體變異（多倍體育種） 普通小麥中有高稈抗病普通小麥中有高稈抗病(TTRR)和矮稈易和矮稈易感病感病(ttrr)兩個(gè)品種，控制兩對(duì)性狀的基因分別兩個(gè)品種，控制兩對(duì)性狀的基因分別位于兩對(duì)同源染色體上。實(shí)驗(yàn)小組利用不同的位于兩對(duì)同源染色體上。實(shí)驗(yàn)小組利用不同的方法進(jìn)行了如下三組實(shí)驗(yàn)：方法進(jìn)行了如下三組實(shí)驗(yàn)：請(qǐng)分析回答：請(qǐng)分析回答：(1)A組由組由F1獲得獲得F2的方法是的方法是_，F(xiàn)2矮稈抗病矮稈抗病植株中不能穩(wěn)定遺傳的占植株中不能穩(wěn)定遺傳的占_。(2)、三類矮稈抗病植株中，最可能產(chǎn)生三類矮稈抗病植株中，最可能產(chǎn)生不育配子的是不育配子的是_類。類。(3)A、B、C三組方法中，最

16、不容易獲得矮稈抗病三組方法中，最不容易獲得矮稈抗病小麥品種的是小麥品種的是_組，原因是組，原因是_。(4)通過矮稈抗病通過矮稈抗病獲得矮稈抗病小麥新品種的方獲得矮稈抗病小麥新品種的方法是法是_。獲得的矮稈抗病植株中。獲得的矮稈抗病植株中能穩(wěn)定遺傳的占能穩(wěn)定遺傳的占_。(5)在一塊高稈在一塊高稈(純合子純合子)小麥田中，發(fā)現(xiàn)了一株矮小麥田中，發(fā)現(xiàn)了一株矮稈小麥。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案探究該矮稈性狀出現(xiàn)的稈小麥。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案探究該矮稈性狀出現(xiàn)的可能原因可能原因(簡(jiǎn)要寫出所用方法、結(jié)果和結(jié)論簡(jiǎn)要寫出所用方法、結(jié)果和結(jié)論)?！緡L試解答嘗試解答】(1)自交自交2/3(2)(3)C基因突變頻率低且不定向基因突變頻率低且不定向(4)秋水仙素秋水仙素(或低溫或低溫)誘導(dǎo)染色體加倍誘導(dǎo)染色體加倍100%(5)將