必修2-61雜交育種和誘變育種課件

1第6章從雜交育種到基因工程第1節(jié)雜交育種與誘變育種

1994年美國農(nóng)業(yè)和環(huán)境問題專家萊斯特·布朗拋出“中國威脅論”，撰文說到21世紀(jì)30年代，中國人口將達(dá)到16億，中國人口的“大爆炸”將給世界帶來巨大的威脅。到時誰來養(yǎng)活中國，誰來拯救由此引發(fā)的全球性糧食短缺和動蕩危機(jī)？

袁隆平

袁隆平:農(nóng)學(xué)家，雜交水稻育種專家。三系雜交稻，兩系雜交稻，超級雜交稻。

一個屬于中國也屬于世界的名字他發(fā)起的“第二次綠色革命”給整個人類帶來了福音。我國的水稻產(chǎn)量從原來的4500公斤每公頃增加到7500公斤每公頃。從1976年到1998年，累計增產(chǎn)糧食3.5億噸，平均每年多解決約6000萬人的糧食問題。如今，我國大江南北的農(nóng)田普遍種上了袁隆平研制的雜交水稻。雜交水稻的大面積推廣應(yīng)用，為我國糧食增產(chǎn)發(fā)揮了重要作用。雜交水稻被世界譽(yù)為中華民族的“第五大發(fā)明”。

袁隆平的雜交水稻引起了世界的關(guān)注，許多國家的專家到中國來取經(jīng)，印度、越南等20多個國家和地區(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，他利用了哪一種變異的原理？

小麥高稈（D）對矮稈（d）為顯性，抗銹?。═）對不抗銹?。╰）為顯性，現(xiàn)有純合的高稈抗銹病的小麥（DDTT）和矮稈不抗銹病的小麥（ddtt），如果你是袁隆平，怎樣才能得到矮稈抗病的優(yōu)良品種（ddTT）？試試：如何得到矮稈抗病的優(yōu)良品種（ddTT）？銹病長毛立耳短毛折耳BBEEbbee長毛立耳BbEe長毛立耳BbEe長立長折短立短折BbeeBBeeBBeeBbeebbeebbee長折短折長折長折短折雜交F1間交配選優(yōu)測交ＰＦ１Ｆ２F3長折短折1、動物雜交育種中純合子的獲得不能通過逐代自交，而應(yīng)改為測交。2、比植物雜交育種所需年限短。注意：一、雜交育種

就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)過選擇和培育，獲得新品種的方法。一、雜交育種原理：

基因重組方法：

優(yōu)點(diǎn)：方法簡捷,容易操作缺點(diǎn)：后代會出現(xiàn)性狀分離，育種緩慢，過程繁瑣不能創(chuàng)造新基因應(yīng)用：用純種高抗小麥與純種矮不抗小麥培育高抗小麥，中國的荷坦牛的培育等。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)意想不到的結(jié)果，并且需要時間相對要短的育種方法呢？雜交→自交→選優(yōu)→自交黑農(nóng)五號大豆：黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院用輻射方法處理大豆，再通過人工選擇培育成了黑農(nóng)五號等大豆品種，含油量比原來的品種提高了2.5％，大豆產(chǎn)量提高了16％。

二.誘變育種

青霉菌菌種的選育：生產(chǎn)青霉素的菌種，最初是在1943年從一個發(fā)霉的甜瓜上得來的。這種野生的青霉菌分泌的青霉素很少，產(chǎn)量只有20單位/mL。人們對青霉菌多次進(jìn)行X射線、紫外線照射以及綜合處理，經(jīng)過了幾十年培育成產(chǎn)量很高的青霉素菌株，目前青霉素的產(chǎn)量已經(jīng)可以達(dá)到50000單位/mL～60000單位/mL。（一般一次注射用藥在80萬單位。）

太空育種：搭乘“神舟七號”飛船進(jìn)入太空誘變的200克蔬菜種子，這些蔬菜種子包括番茄、甘藍(lán)、青菜、芹菜等品種。經(jīng)過超真空、微重力、宇宙射線等地面不可模擬的環(huán)境洗禮之后，“太空種子”中約有千分之三會發(fā)生有益的基因突變。

我國作為目前世界上能發(fā)射返回式衛(wèi)星的三個國家之一，在作物空間技術(shù)育種方面已經(jīng)進(jìn)入世界先進(jìn)行列。來自太空育種的珍奇瓜果神州五號太空育種巨型南瓜重逾300斤太空黃瓜太空育種花卉仙客來

白蓮:1994年7月3日江西廣昌白蓮研究所將白蓮種子442粒搭載940703號返回式衛(wèi)星，在太空遨游15天，培育出太空蓮3號等新品種(利用太空中微重力、宇宙射線、變化磁場和高真空等物理條件的綜合作用使生物產(chǎn)生基因突變）。畝產(chǎn)達(dá)120千克，比原品種提高88％，平均粒重2.2克，最大為3.3克（原品種平均粒重為1.1克）。

太空蓮3號

我國神州6號上太空時，重慶的一位村民花了1.5萬元，把自己精心培育的50粒荷花種子送上天，希望遨游太空回來，能培育出冬天開的荷花。1.他的愿望一定能夠?qū)崿F(xiàn)嗎？為什么？2.突變的冬天開的荷花在其它方面的性狀一定都如先前一樣理想嗎？為什么？3.要使其保持先前的理想性狀，可采取什么措施？4.綜合上述請你總結(jié)誘變育種的優(yōu)點(diǎn)和局限性。二、誘變育種

就是利用物理因素（如X射線，紫外線，激光等）或化學(xué)因素（如亞硝酸，硫酸二乙酯等）處理生物，使生物發(fā)生基因突變。原理：

基因突變方法：

物理方法(紫外線、α射線、失重等)或化學(xué)方法(亞硝酸、硫酸二乙酯等)處理植株，再選擇符合要求的變異類型優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)生新基因和新的性狀，能提高變異的頻率，加速育種進(jìn)程。缺點(diǎn)：有利個體不多，須大量處理供試材料，工作量大。應(yīng)用:太空辣椒的培育、青霉菌的選育等類型雜交育種誘變育種單倍體育種多倍體育種原理常用方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)實例雜交→自交→選優(yōu)(多次）用物理或化學(xué)方法處理生物用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗使位于不同個體的優(yōu)良性狀集中于一個個體上提高變異頻率加速育種進(jìn)程明顯縮短育種年限器官大型，營養(yǎng)豐富育種時間長有利變異少需大量處理供試材料技術(shù)復(fù)雜，需與雜交育種配合只適用于植物基因突變?nèi)旧w變異染色體變異基因重組培育高抗小麥培育青霉素高產(chǎn)菌株三倍體無子西瓜的培育培育高抗小麥三.幾種主要育種方法的比較花藥離體培養(yǎng)→單倍體→秋水仙素處理→純種練習(xí)一：我國運(yùn)用返回式運(yùn)載衛(wèi)星搭載水稻種子，返回地面后種植，培育出的水稻穗長粒大，畝產(chǎn)達(dá)600kg，最高達(dá)750kg，蛋白質(zhì)含量增加8%-20%，生長期平均縮短10天。請回答：（1）水稻產(chǎn)生這種變異的來源是_______，產(chǎn)生變異的原因是________?；蛲蛔?/p>

各種宇宙射線和失重的作用，使基因的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。（2）這種方法育種的優(yōu)點(diǎn)有__________。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

練習(xí)二:請寫出下面各項培育方法：（1）通過花藥離體培養(yǎng)再用秋水仙素加倍得到煙草新品種的方法是

。（2）用60Co輻射谷氨酸棒狀桿菌，選育出合成谷氨酸的新菌種，所用方法是

。（3）用小麥和黑麥培育八倍體黑小麥的方法是

。（4）將青椒的種子搭載人造衛(wèi)星，在太空中飛行數(shù)周后返回地面，獲得了果大、肉厚和維生素含量高的青椒新品種，這種育種原理本質(zhì)上屬于

。（5）用抗倒伏、不抗銹病和不抗倒伏、抗銹病的兩個小麥品種，培育出抗倒伏、抗銹病的品種，所用方法是

。（6）用秋水仙素或硫酸二乙酯處理蕃茄、水稻種子，獲得成熟期早、蛋白質(zhì)含量高的品系，這種方法是

。單倍體育種

誘變育種多倍體育種誘變育種雜交育種

誘變育種【技巧點(diǎn)撥臺】根據(jù)育種目的選擇育種方式(1)若要培育隱性性狀個體，可用自交或雜交，只要出現(xiàn)該性狀即可。(2)有些植物如小麥、水稻等，雜交實驗較難操作，其最簡便的方法是自交。(3)若要快速獲得純種，可用單倍體育種方法。(4)若要提高營養(yǎng)物質(zhì)含量，可用多倍體育種方法。(5)若要培育原先沒有的性狀，可用誘變育種。(6)若培育植物為營養(yǎng)繁殖，如土豆、地瓜等，則只要出現(xiàn)所需性狀即可，不需要培育出純種。1.雜交育種所依據(jù)的主要遺傳學(xué)原理是（）A.基因突變B.基因自由組合C.染色體交叉互換D.染色體變異

2.在下列幾種育種方法中，可以改變原有基因分子結(jié)構(gòu)的育種方法是()A.雜交育種B.誘變育種C.單倍體育種D.多倍體育種3.通過誘變育種培育的是()A.三倍體無子西瓜B.青霉素高產(chǎn)菌株C.四倍體葡萄D.八倍體小黑麥練習(xí)三

4.大麻是雌雄異株植物（XY型），體細(xì)胞中有20條染色體。若將其花藥離體培養(yǎng)，將獲得的幼苗再用秋水仙素處理，所得植株的染色體組成狀況應(yīng)是()A.18＋XXB.18＋XYC.20＋XXD.18＋XX或YY5.下列技術(shù)中不能獲得抗銹病高產(chǎn)小麥新品種的是（）A．誘變育種 B．雜交育種C．花藥離體培養(yǎng) D．轉(zhuǎn)基因育種6.下列有關(guān)育種說法正確的是()A.用雜交的方法進(jìn)行育種，F(xiàn)1自交后代有可能篩選出符合人類需要的優(yōu)良品種B.用輻射的方法進(jìn)行誘變育種，誘變后的植株一定比誘變前的植株具備更多的優(yōu)良性狀C.用基因型為DdTt的植株進(jìn)行單倍體育種，所育的種自交后代約有1/4為純合子D.用基因型為DdTt的植株進(jìn)行多倍體育種，所育的種和原品種雜交一定能產(chǎn)生可育后代7.下列有關(guān)育種的敘述中，錯誤的是()A.用于大田生產(chǎn)的優(yōu)良品種不一定是純合子B.通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育脫毒苗，篩選培育抗病毒新品種C.雜交育種可用于家畜、家禽的育種D.為了避免對三倍體無子西瓜年年制種，可利用植物組織培養(yǎng)快速繁殖練習(xí)三：1.下列表示某種農(nóng)作物①和②兩種品種分別培育出④⑤⑥三種品種,根據(jù)上述過程,回答下列問題:Ⅳ①AABB②aabb③AaBb④Ab⑥AAaaBBbb⑤AAbbⅠⅡⅢⅤ⑴用①和②培育⑤所采用的方法Ⅰ稱為_______,方法Ⅱ稱為_________,由Ⅰ和Ⅱ培育⑤所依據(jù)的原理是________.⑵用③培育出④的常用方法Ⅲ是_____________,由④培育成⑤的過程中用化學(xué)藥劑_________處理④的幼苗,方法Ⅲ和Ⅴ合稱為_______育種.其優(yōu)點(diǎn)是___________________.⑶由③培育出⑥的常用方法是_______________,形成的⑥叫____________。依據(jù)的原理是____________。雜交自交基因重組花藥離體培養(yǎng)秋水仙素單倍體明顯縮短育種年限用秋水仙素處理多倍體染色體變異2.普通小麥中有高稈抗病(TTRR)和矮稈易感病(ttrr)兩個品種，控制兩對性狀的基因分別位于兩對同源染色體上。實驗小組利用不同的方法進(jìn)行了如下三組實驗：請分析回答：(1)A組由F1獲得F2的方法是________，F(xiàn)2矮稈抗病植株中不能穩(wěn)定遺傳的占________。(2)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三類矮稈抗病植株中，最可能產(chǎn)生不育配子的是________類。(3)A、B、C三組方法中，最不容易獲得矮稈抗病小麥品種的是________組，原因是_________________________。自交

2/3C基因突變頻率低且不定向Ⅱ(4)通過矮稈抗病Ⅱ獲得矮稈抗病小麥新品種的方法是________________。獲得的矮稈抗病植株中能穩(wěn)定遺傳的占________。(5)在