生物變異在生產(chǎn)上的應(yīng)用.ppt

1、生物變異在育種上的應(yīng)用,在日本的北海道還出現(xiàn)了三角型西瓜(又稱金字塔瓜)，被TBS電視臺(tái)介紹后，更是在日本引起強(qiáng)烈反響。為此，“三角人面瓜”已申請(qǐng)了專利。,案例片段一：一般西瓜都是圓的,圓西瓜給儲(chǔ)運(yùn)帶來許多不便。圓西瓜占地兒，一輛卡車可裝許多方磚，卻裝不了多少圓西瓜。圓西瓜還容易骨碌，不小心就摔壞了。所以裝運(yùn)西瓜都要小心翼翼。西瓜為什么不能是方的？臺(tái)灣的農(nóng)藝師們開動(dòng)腦筋，培育方型西瓜。,表現(xiàn)型=基因型+環(huán)境條件,（改變）,（改變）,（改變）,（改變）,可遺傳的變異,不可遺傳的變異,基因突變?nèi)旧w變異基因重組,來源,誘因,案例片段二：在中國(guó)航天科技集團(tuán)航天育種研究中心揚(yáng)州試驗(yàn)基地，田里的西瓜表皮

2、呈現(xiàn)金黃色?；刎?fù)責(zé)人介紹，這是經(jīng)過太空育種種植的西瓜，瓜肉清甜脆嫩，含糖量比一般青皮西瓜高兩倍多，平均產(chǎn)量4000公斤/畝。海南文昌的西瓜種子成為有幸搭上“神舟六號(hào)”飛船的全國(guó)唯一的西瓜種子。經(jīng)過太空育種的西瓜病蟲害少，收獲期提前天，每畝比原來增產(chǎn)，瓜瓤口感好，投放市場(chǎng)后很受消費(fèi)者歡迎。,2、遺傳學(xué)原理：基因突變,誘變育種,1、誘變育種用人工誘變的方法可以提高變異頻率，創(chuàng)造人類需要的變異類型，從中選擇、培育出優(yōu)良的生物品種。,3意義：,創(chuàng)造動(dòng)植物、微生物新品種,4誘變育種特點(diǎn)：,提高變異頻率，使后代性狀較快穩(wěn)定大幅度改良某些性狀誘發(fā)的個(gè)體產(chǎn)生有利的不多，必須處理大量實(shí)驗(yàn)材料,誘變育種典型例題

3、分析：,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)高達(dá)600kg，最高達(dá)750kg，蛋白質(zhì)含量增加了820，生長(zhǎng)期平均縮短了10天。請(qǐng)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（）（2）這種育種的優(yōu)點(diǎn)有（）,基因突變,各種宇宙射線和失重作用，使基因分子的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,能提高變異頻率，加速育種進(jìn)程，大幅度改良某些性狀,應(yīng)用舉例:,誘變育種典型例題分析：,如圖所示某一紅色鏈孢霉合成精氨酸的過程：,(1)在一次實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)測(cè)試只發(fā)現(xiàn)鳥氨酸和瓜氨酸，而沒有精氨酸。產(chǎn)生此現(xiàn)象的可能原因是（），致使（）。,(酶缺失或失去活性，不能形成精氨酸),(2)如果酶

4、I和酶活性正常，酶活性喪失，則能否合成鳥氨酸和精氨酸?（），原因是（）,酶活性喪失，致使鳥氨酸不能合成瓜氨酸，因此精氨酸的合成缺乏原料）,能合成鳥氨酸，不能合成精氨酸,基因發(fā)生突變,應(yīng)用舉例:,案例片段三：自古以來，西瓜都是有種子。在炎熱的夏季，當(dāng)人們大嚼味甜多汁的西瓜以消暑解渴之際，卻不得不頻頻地吐出西瓜子，實(shí)有厭煩之感。因此，人們?cè)缇涂释@得無子西瓜，以除美中不足。但是，這種奇想能夠?qū)崿F(xiàn)嗎？,思考：三倍體植株為什么不能形成種子？,多倍體育種,原理：溫度的驟變、適當(dāng)濃度的秋水仙素能在不影響細(xì)胞活力的條件下抑制紡錘體生成或破壞紡錘體。導(dǎo)致染色體復(fù)制且著絲點(diǎn)分裂后不能分配到兩個(gè)細(xì)胞中，從而使細(xì)胞

5、內(nèi)的染色體數(shù)目加倍。,秋水仙素的作用時(shí)期,細(xì)胞分裂前期,多倍體特點(diǎn):,優(yōu):植株、果實(shí)、種子等粗大，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量高缺:生長(zhǎng)發(fā)育延遲,結(jié)實(shí)率低。（注意與雜交種區(qū)分開）,染色體數(shù)目加倍后的草莓（上）野生狀態(tài)下的草莓（下）,人工誘導(dǎo)多倍體的方法,秋水仙素處理萌發(fā)種子或幼苗,低溫處理,如：無籽西瓜的培育,下面是三倍體無籽西瓜育種及原理的流程圖：,用秋水仙素處理時(shí),可誘導(dǎo)多倍體的產(chǎn)生，因?yàn)椴牧暇哂械奶攸c(diǎn),秋水仙素作用于期,其作用的機(jī)理是。三倍體植株需授以二倍體的成熟花粉，這一操作的目的在于。,萌發(fā)的種子或幼苗,分生組織分裂旺盛,抑制有絲分裂時(shí)紡錘體形成,前,刺激子房發(fā)育成果實(shí),習(xí)題鞏固,下面是三倍體無籽西

6、瓜育種及原理的流程圖：,四倍體母本上結(jié)出的果實(shí)，其果肉細(xì)胞為倍體，種子中的胚為倍體。三倍體植株不能進(jìn)行減數(shù)分裂的原因是，由此而獲得三倍體無籽西瓜。,四,三,減數(shù)分裂時(shí)染色體聯(lián)會(huì)紊亂,習(xí)題鞏固,案例片段四：西瓜與其他作物一樣，有明顯的雜種優(yōu)勢(shì)。主要表現(xiàn)為植株長(zhǎng)勢(shì)旺、果實(shí)品質(zhì)好、產(chǎn)量高、抗病性強(qiáng)、整齊一致。想一想：現(xiàn)有穩(wěn)定遺傳的早熟（A）不抗?。≧）的西瓜品種甲和晚熟（a）抗?。╮）的西瓜品種乙，希望獲得早熟抗病的優(yōu)良品種。請(qǐng)用遺傳圖解表示最快的育種程序，并作相應(yīng)的文字說明。（兩對(duì)相對(duì)性狀獨(dú)立遺傳）,遺傳學(xué)原理：基因重組,雜交育種,1.定義：是將兩個(gè)或多個(gè)品種的優(yōu)良性狀組合在一起，獲得新品種的方法

7、。經(jīng)過雜交選擇純化手段。,2方法：,純種,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，雜交育種是改良作物品質(zhì)，提高農(nóng)作物單位面積產(chǎn)量的常規(guī)方法。,雜交育種優(yōu)點(diǎn)：,缺點(diǎn):,1只能利用已有基因的重組，按需選擇，不能創(chuàng)造新的基因2雜交后代會(huì)出現(xiàn)性狀分離，進(jìn)行純化時(shí)工作量大，過程復(fù)雜。,使位于不同個(gè)體的優(yōu)良性狀集中于一個(gè)個(gè)體上,雜種優(yōu)勢(shì),基因型不同的兩個(gè)親本個(gè)體雜交產(chǎn)生的雜種第一代，在生長(zhǎng)、繁殖、抗逆性、產(chǎn)量等性狀上優(yōu)于兩個(gè)親本的現(xiàn)象。如騾子,雜交育種典型例題分析：,03年第26題（14分）：,1.小麥品種是純合體，生產(chǎn)上用種子繁殖，現(xiàn)要選育矮桿（aa）、抗?。˙B）的小麥新品種；馬鈴薯品種是雜合體（有一對(duì)基因雜合即可稱為雜合體）

8、，生產(chǎn)上通常用塊莖繁殖，現(xiàn)要選育黃肉（Yy），抗?。≧r）的馬鈴薯新品種。請(qǐng)分別設(shè)計(jì)小麥品種間雜交育種程序，以及馬鈴薯品種間雜交育種程序。要求用遺傳圖解表示并加以簡(jiǎn)要說明。（寫出包括親本在內(nèi)的三代即可）,應(yīng)用舉例:,雜交育種典型例題分析：,(1)小麥矮桿抗病新品種（aaBB）的培育,親本雜交,矮桿易病,高桿抗病,種植F1代，自交,9A_B_：3A_bb：3aaB_：1aabb,F2,F1,P,AABBXaabb,AaBb,種植F2代，選矮桿抗?。╝aB_）,連續(xù)自交，期望下代獲得純合體,應(yīng)用舉例:,雜交育種典型例題分析：,(2)馬鈴薯黃肉抗病新品種YyRr的培育,yyRrXYyrr,F2,黃肉

9、,YyRr,yyRr,Yyrr,yyrr,種植，選黃肉抗?。╕yRr）用塊莖繁殖,親本雜交,F1,P,YyRr,抗病,討論：為什么馬鈴薯育種只需雜交一次即可達(dá)到要求？,應(yīng)用舉例:,單倍體的概念由配子發(fā)育而來，體細(xì)胞中含有本物種配子的染色體數(shù)目的個(gè)體。,形成原因:1.自然條件:由有性生殖細(xì)胞（如卵、花粉等）直接發(fā)育而成.如蜜蜂中的雄峰;2.人工條件:一般利用花粉離體培養(yǎng)獲得;如單倍體玉米,小麥.,特點(diǎn):植株弱小,高度不育.,對(duì)一個(gè)個(gè)體稱單倍體還是幾倍體，關(guān)鍵看什么？,關(guān)鍵看它是受精卵發(fā)育成的，還是配子直接發(fā)育而成的。由受精卵發(fā)育成的個(gè)體叫幾倍體，由配子發(fā)育而成的個(gè)體叫單倍體。,單倍體育種過程,普

10、通植株,減數(shù)分裂,花粉,花藥離體培養(yǎng),單倍體幼苗,秋水仙素處理,純合子幼苗,篩選所需的品種,DDTT,DdTt,花藥離體培養(yǎng),DTDtdTdt幼苗,秋水仙素處理,DDTTDDttddTTddtt,篩選所需的品種,ddtt,DTDtdTdt,特點(diǎn)：,明顯縮短育種年限、子代都是純合子,原理：植物組織培養(yǎng),案例片段五：西瓜感染了病毒后，就會(huì)出現(xiàn)病毒病。葉色黃綠斑駁，葉面凹凸不平，果實(shí)發(fā)育不良或形成畸形果。發(fā)病較輕時(shí)，形成的果實(shí)較小。發(fā)病嚴(yán)重時(shí)可造成田塊絕收的現(xiàn)象。目前市場(chǎng)上還缺乏對(duì)病毒病有特效的藥物，那么應(yīng)該怎么辦呢？,提取目的基因（抗病毒基因）目的基因與運(yùn)載體結(jié)合將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的檢

11、測(cè)和表達(dá),土壤農(nóng)桿菌的質(zhì)粒,基因工程育種,母乳中有一種成分叫“乳鐵蛋白”，它具有廣譜抗菌、抗病毒感染作用，能增強(qiáng)機(jī)體抗病功能，治療嬰幼兒貧血和腹瀉等?？茖W(xué)家把人的乳鐵蛋白基因“注射”到水稻里，使水稻種子里也含有乳鐵蛋白，而且含量還是一般母乳的兩倍，相當(dāng)于孩子可以天天喝初乳。按照一畝田生產(chǎn)500公斤的水稻計(jì)算，一畝田生產(chǎn)的乳鐵蛋白相當(dāng)于800多升普通乳汁，2500多升牛初乳，經(jīng)濟(jì)價(jià)值相當(dāng)可觀。,想一想：1、這種轉(zhuǎn)基因的植物中的目的基因是什么？2、為什么選擇乳鐵蛋白的基因作為目的基因呢？3、目的基因的表達(dá)過程主要包含了哪兩個(gè)過程？與哪些細(xì)胞器密切有關(guān)呢？,基因重組,基因突變,染色體變異（成倍減少）,染色體變異（成倍增加）,雜交,用物理或化學(xué)方法處理生物,花藥離體培養(yǎng)單倍體秋水仙素處理純種,秋水仙素處理,使位于不同個(gè)體的優(yōu)良性狀集中于一個(gè)個(gè)體上,提高變異頻率，加速育種進(jìn)程，,有利變異少，需大量處理供試材料,明顯縮短育種年限，育種時(shí)間較短。,技術(shù)復(fù)雜，需與雜交育種配合,各種器官大、營(yíng)養(yǎng)成分高、抗性強(qiáng),與雜交育種配合；獲得的新品種發(fā)育延遲,育種時(shí)間最長(zhǎng),雜交自交選優(yōu),有兩組純種小麥品種，一個(gè)是高稈抗銹病(DDTT)，一個(gè)是矮稈不抗銹病(ddtt)?，F(xiàn)將這兩個(gè)品種排行下列3組實(shí)驗(yàn)：,A組所得矮抗類型的基因型是；B組所得矮抗類型的基因型是。C組獲得矮抗是由