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1、第一节第一节杂交育种与诱变育种杂交育种与诱变育种袁隆平培养杂交水稻过程中，他利用了哪袁隆平培养杂交水稻过程中，他利用了哪一种变异的原理？一种变异的原理？小麦高秆（小麦高秆（小麦高秆（小麦高秆（D D D D）对矮秆（）对矮秆（）对矮秆（）对矮秆（d d d d）为显性，抗锈病（）为显性，抗锈病（）为显性，抗锈病（）为显性，抗锈病（T T T T）对不抗锈病（对不抗锈病（对不抗锈病（对不抗锈病（t t t t）为显性，现有纯合的高秆抗锈病的小）为显性，现有纯合的高秆抗锈病的小）为显性，现有纯合的高秆抗锈病的小）为显性，现有纯合的高秆抗锈病的小麦（麦（麦（麦（DDTTDDTTDDTTDDTT）和矮
2、秆不抗锈病的小麦（）和矮秆不抗锈病的小麦（）和矮秆不抗锈病的小麦（）和矮秆不抗锈病的小麦（ddttddttddttddtt），如果你是），如果你是），如果你是），如果你是袁隆平，怎样才能得到矮秆抗病的优良品种（袁隆平，怎样才能得到矮秆抗病的优良品种（袁隆平，怎样才能得到矮秆抗病的优良品种（袁隆平，怎样才能得到矮秆抗病的优良品种（ddTTddTTddTTddTT）？）？）？）？想一想：植物杂交育种的方法想一想：植物杂交育种的方法以下是杂交的育种参考方案：以下是杂交的育种参考方案：高抗高抗 矮不抗矮不抗 高抗高抗DDTTddttDdTtddTt高抗高抗高不抗高不抗矮抗矮抗矮不抗矮不抗ddTT矮抗矮
3、抗ddTTddTt矮抗矮抗ddTT矮抗矮抗矮抗矮抗矮不抗矮不抗ddTtddTT杂交杂交自交自交选优选优自交自交F3选优选优思考：要培育出思考：要培育出一个能稳定遗传一个能稳定遗传的植物品种至少的植物品种至少要几年？要几年？试一试：动物的杂交育种方法试一试：动物的杂交育种方法假设现有长毛立耳猫（假设现有长毛立耳猫（假设现有长毛立耳猫（假设现有长毛立耳猫（BBEEBBEEBBEEBBEE）和短毛折耳猫（和短毛折耳猫（和短毛折耳猫（和短毛折耳猫（bbeebbeebbeebbee），你能否培育），你能否培育），你能否培育），你能否培育出能稳定遗传的长毛折耳猫（出能稳定遗传的长毛折耳猫（出能稳定遗传的长
4、毛折耳猫（出能稳定遗传的长毛折耳猫（BBeeBBeeBBeeBBee）？写出育种方案（图解）？写出育种方案（图解）？写出育种方案（图解）？写出育种方案（图解）长毛折耳猫长毛折耳猫短毛折耳猫短毛折耳猫长毛立耳猫长毛立耳猫长毛立耳长毛立耳短毛折耳短毛折耳BBEEbbee长毛立耳长毛立耳 BbEe长毛立耳长毛立耳BbEe长立长立长折长折短立短立短折短折BbeeBBeeBBeeBbeebbeebbee长折长折短折短折长折长折长折长折短折短折杂交杂交F1间间交配交配选优选优测交测交 F3长折长折短折短折思考：要培育出一个能思考：要培育出一个能稳定遗传的动物品种至稳定遗传的动物品种至少要几年？少要几年？1
5、 1、动物杂交育种中纯合子的获得不能通过逐代、动物杂交育种中纯合子的获得不能通过逐代自交，而应改为测交。自交，而应改为测交。2 2、比植物杂交育种所需年限短。、比植物杂交育种所需年限短。例例1：现现有有3个个番番茄茄品品种种，A品品种种的的基基因因型型为为AABBdd，B品品种种的的基基因因型型为为AAbbDD，C品品种种的的基基因因型型为为aaBBDD。3对对等等位位基基因因分分别别位位于于3对对同同源源染染色色体体上上，并并且且分分别别控控制制叶叶形、花色和果形形、花色和果形3对性状。请回答：对性状。请回答：（1）如如何何运运用用杂杂交交育育种种方方法法利利用用以以上上3个个品品种种获获得
6、得基基因因型型为为aabbdd的植株？（用文字简要描述获得过程即可）的植株？（用文字简要描述获得过程即可）（1）A和和B杂交得到杂交一代，杂交一代再与杂交得到杂交一代，杂交一代再与C杂交，得杂交，得到杂交二代，杂交二代自交，即可得到基因型为到杂交二代，杂交二代自交，即可得到基因型为aabbdd的种子，该种子可长成的种子，该种子可长成aabbdd植株植株（2）如如果果从从播播种种到到获获得得种种子子需需要要一一年年，获获得得基基因因型型为为aabbdd的植株最少需要多少年？的植株最少需要多少年？4年年结合上述几个实例，请总结出结合上述几个实例，请总结出杂交育种的优点和缺点？杂交育种的优点和缺点？
7、一、杂交育种一、杂交育种原理：原理：基因重组基因重组方法：方法：优点：优点：使位于不同个体上的多个优良性状集中于一个使位于不同个体上的多个优良性状集中于一个个体上，即个体上，即“集优集优”,能产生新的基因型。能产生新的基因型。应用：应用：用纯种高秆抗病小麦与纯种矮秆不抗病小麦培育用纯种高秆抗病小麦与纯种矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦矮秆抗病小麦 杂交杂交自交自交选优选优自交自交杂交育种不能创造新的基因，并且杂交育种不能创造新的基因，并且所需时间要长，那有没有能出现意所需时间要长，那有没有能出现意想不到的结果，并且需要时间相对想不到的结果，并且需要时间相对要短的育种方法呢？要短的育种方法呢？缺点
8、缺点：1、只能利用已有基因的重组，并不能只能利用已有基因的重组，并不能产生新的基因；产生新的基因；2、杂交进程缓慢，过程繁琐，育种时、杂交进程缓慢，过程繁琐，育种时间长；间长；3、只能进行本物种或亲缘关系较近的、只能进行本物种或亲缘关系较近的物种杂交，物种杂交，不能克服远源杂交不亲和的障碍。不能克服远源杂交不亲和的障碍。二、诱变育种二、诱变育种太空育种太空育种空间生命科学：高真空(108pa)微重力(104g)强辐射二、诱变育种二、诱变育种太空育种太空育种二、诱变育种二、诱变育种 利用利用物理因素物理因素（如（如X X射线，紫外线，激光等）射线，紫外线，激光等）或或化学因素化学因素（如亚硝酸等
9、）处理生物，使生物（如亚硝酸等）处理生物，使生物发生基因突变发生基因突变。原理原理：基因突变基因突变二、诱变育种：例子二、诱变育种：例子l医药工业应用的医药工业应用的青霉素就是利用普通青霉菌，经过青霉素就是利用普通青霉菌，经过X X射线的照射，产生的有利突变型。射线的照射，产生的有利突变型。还有医学上应还有医学上应用的其他抗菌素如链霉素、地霉素、金霉素等，经用的其他抗菌素如链霉素、地霉素、金霉素等，经辐射处理的突变系，比原始品系抗菌素辐射处理的突变系，比原始品系抗菌素产量增长几产量增长几十倍到几百倍十倍到几百倍，促进和提高了抗菌素的生产。，促进和提高了抗菌素的生产。l在作物方面，应用诱变育种我
10、国已培育出在作物方面，应用诱变育种我国已培育出100100多种多种水稻、小麦、玉米、大豆等优良品种。例如用射线水稻、小麦、玉米、大豆等优良品种。例如用射线处理水稻干种子，选出提处理水稻干种子，选出提早成熟早成熟1515天的新品种，丰天的新品种，丰产等性状仍旧保持下来，而且产等性状仍旧保持下来，而且米粒中的蛋白质的含米粒中的蛋白质的含量提高很多量提高很多。又如用射线和其他诱变剂处理大豆，。又如用射线和其他诱变剂处理大豆，培育出一种新品种。这品种含有改变了的酶系，在培育出一种新品种。这品种含有改变了的酶系，在同样的施肥和管理条件下可同样的施肥和管理条件下可提高产量提高产量16%16%。二、诱变育种
11、二、诱变育种原理：原理：基因突变基因突变 方法：方法：物理方法物理方法(紫外线、紫外线、射线、失重等射线、失重等)或或化学方化学方法法(亚硝酸、硫酸二乙酯等亚硝酸、硫酸二乙酯等)处理生物，再选择处理生物，再选择符合要求的变异类型符合要求的变异类型 应用应用:太空辣椒的培育太空辣椒的培育、青霉菌的选育青霉菌的选育等等优点优点：1、提高突变的、提高突变的频率频率；2、能产生、能产生新的基因新的基因，大幅度地，大幅度地改良某些性状改良某些性状；3、较短时间内能获得稳定遗传的个体（、较短时间内能获得稳定遗传的个体（缩短育缩短育种时间种时间）。）。二、诱变育种二、诱变育种缺点缺点：1 1、难以、难以控制
12、突变方向控制突变方向，具有一定的，具有一定的盲目性盲目性；2 2、有利个体不多，需要、有利个体不多，需要大量的处理生物材料，大量的处理生物材料，再进行选培养。再进行选培养。例例2：我我国国运运用用返返回回式式运运载载卫卫星星搭搭载载水水稻稻种种子子，返返回回地地面面后后种种植植，培培育育出出的的水水稻稻穗穗长长粒粒大大，亩亩产产达达600kg，最最高高达达750kg，蛋蛋白白质质含含量量增增加加8%-20%，生生长长期期平平均均缩缩短短10天天。请回答：请回答：（1 1）水稻产生这种变异的来源是）水稻产生这种变异的来源是_，产生变异的原，产生变异的原因是因是_。基因突变基因突变各种宇宙射线和失
13、重的作用，使基因的分子各种宇宙射线和失重的作用，使基因的分子结构发生改变。结构发生改变。（2）这种方法育种的优点有）这种方法育种的优点有_。能提高变异频率，加速育种进程，并能大幅度能提高变异频率，加速育种进程，并能大幅度改良某些性状改良某些性状练习：练习：人工诱变区别于自然诱变的突出特点人工诱变区别于自然诱变的突出特点是（是（）A A、产生的有利变异多，有利于培育新品种、产生的有利变异多，有利于培育新品种 B B、使变异的频率提高、使变异的频率提高 C C、可人工控制变异方向来培育新品种、可人工控制变异方向来培育新品种 D D、产生的不利变异多、产生的不利变异多对生物进化意义最大的变异是（对生
14、物进化意义最大的变异是（）A A、基因突变、基因突变 B B、基因的交叉互换、基因的交叉互换C C、染色体变异、染色体变异 D D、基因重组、基因重组BA三、多倍体育种三、多倍体育种 在育种过程中，人们用在育种过程中，人们用秋水仙素秋水仙素处理处理萌发萌发的种子或幼苗的种子或幼苗从而使从而使细胞内染色体数目加倍细胞内染色体数目加倍，染色体数目加倍的细胞继续进行正常的有丝分染色体数目加倍的细胞继续进行正常的有丝分裂，发育为多倍体植株，得到多倍体品种。裂，发育为多倍体植株，得到多倍体品种。优点优点：种子与果实大，营养物质含量高。：种子与果实大，营养物质含量高。缺点缺点：发育延迟，结实率低；：发育延
15、迟，结实率低；适用于植物，在动物中难于开展。适用于植物，在动物中难于开展。三、多倍体育种三、多倍体育种l例例3：秋水仙素处理萌发的幼苗时，秋水仙素处理萌发的幼苗时，可以诱导多倍体的产生，秋水仙素的可以诱导多倍体的产生，秋水仙素的作是作是 。l三倍体植株需要授以二倍体的成熟三倍体植株需要授以二倍体的成熟花粉，因为成熟花粉具有的色氨酸酶花粉，因为成熟花粉具有的色氨酸酶系（促使合成生长素），通过授粉为系（促使合成生长素），通过授粉为其子房的发育提供其子房的发育提供 。l三倍体植株不能进行减数分裂的原三倍体植株不能进行减数分裂的原因是由于卵原细胞因是由于卵原细胞3 3个染色体组个染色体组（3N=333
16、N=33），减数分裂时同源染色体联），减数分裂时同源染色体联会会 ，从而不能正常产生卵细，从而不能正常产生卵细胞。由此可以获得的是胞。由此可以获得的是 倍体果实，倍体果实，但是没有种子的但是没有种子的 。抑制纺锤体的形成抑制纺锤体的形成 生长素生长素 紊乱紊乱 三三 无子西瓜无子西瓜 四、单倍体育种四、单倍体育种 采用采用花药离体培养花药离体培养的方法获得单倍体植的方法获得单倍体植株，再株，再人工诱导染色体加倍（常用秋水仙素人工诱导染色体加倍（常用秋水仙素），获取自交不发生性状分离的稳定遗传的纯，获取自交不发生性状分离的稳定遗传的纯系品种。系品种。优点：缩短育种年限优点：缩短育种年限 ；获得优
17、良纯种。；获得优良纯种。缺点：但方法复杂，成活率较低。缺点：但方法复杂，成活率较低。四、单倍体育种四、单倍体育种例例4：已知小麦的高秆已知小麦的高秆(D)(D)对矮秆对矮秆(d)(d)为显性，抗锈病为显性，抗锈病(T)(T)对易感锈病对易感锈病(t)(t)为显性，两对性状独立遗传。现在为显性，两对性状独立遗传。现在有高秆抗锈病有高秆抗锈病 、高秆易感锈病、高秆易感锈病 、矮秆、矮秆易感锈病易感锈病 的三个纯系品种，如何的三个纯系品种，如何快速获取快速获取双优双优新品种矮秆抗锈病新品种矮秆抗锈病？(DDTT)(DDtt)(ddtt)(ddTT)（亲本）（亲本）F F1 1F F2 2（分离）选择
18、选择F F3 3（分离）选择选择F F4 4（稳定品种）新品种新品种单倍体植株单倍体植株纯合二倍体纯合二倍体纯合二倍体种纯合二倍体种子长出的植株子长出的植株（选择与鉴定）（选择与鉴定）花药离体培养花药离体培养秋水仙素处理秋水仙素处理高产量的青霉菌株高产量的青霉菌株神奇的神奇的“太空椒太空椒”无籽西瓜无籽西瓜无芒抗病的水稻无芒抗病的水稻诱变育种诱变育种诱变育种多倍体育种多倍体育种杂交育种杂交育种杂交育种杂交育种诱变育种诱变育种多倍体育种多倍体育种单倍体育种单倍体育种处处理理原原理理优优点点缺缺点点五、比较各种育种的方法五、比较各种育种的方法杂交育种杂交育种诱变育种诱变育种多倍体育多倍体育种种单倍
19、体育单倍体育种种处处理理原原理理优优点点缺缺点点杂交杂交辐射、射线辐射、射线化学药剂化学药剂秋水仙素秋水仙素花药离花药离体培养体培养基因重组基因重组基因突变基因突变染色体变异染色体变异可以集中两可以集中两个亲体的优个亲体的优良性状良性状育种年限缩短，育种年限缩短，改良某些性状改良某些性状果大，茎秆果大，茎秆粗，营养物粗，营养物丰富丰富年限短，年限短，易稳定易稳定时间长时间长有利不多，有利不多，需大量处理需大量处理发育迟，发育迟，结实低结实低高度不育，高度不育，弱小弱小杂杂杂杂交育种交育种交育种交育种诱变诱变诱变诱变育种育种育种育种多倍体育种多倍体育种多倍体育种多倍体育种单单单单倍体育种倍体育种
20、倍体育种倍体育种处处处处理理理理杂杂杂杂交交交交用射用射用射用射线线线线、激光、激光、激光、激光、化学化学化学化学药药药药品等品等品等品等处处处处理理理理生物生物生物生物用秋水仙素用秋水仙素用秋水仙素用秋水仙素处处处处理理理理种子或幼苗种子或幼苗种子或幼苗种子或幼苗花花花花药药药药离体培养离体培养离体培养离体培养原理原理原理原理通通通通过过过过基因重基因重基因重基因重组组组组把把把把两两两两亲亲亲亲本的本的本的本的优优优优良性良性良性良性状状状状组组组组合在同一后合在同一后合在同一后合在同一后代中代中代中代中用人工方法用人工方法用人工方法用人工方法诱发诱发诱发诱发基因突基因突基因突基因突变变变
21、变，产产产产生生生生新性状，新性状，新性状，新性状，创创创创造新造新造新造新品种或新品种或新品种或新品种或新类类类类型型型型抑制抑制抑制抑制细细细细胞分裂中胞分裂中胞分裂中胞分裂中纺锤纺锤纺锤纺锤体的形成，体的形成，体的形成，体的形成，使染色体数目加使染色体数目加使染色体数目加使染色体数目加倍后不能形成两倍后不能形成两倍后不能形成两倍后不能形成两个个个个细细细细胞胞胞胞诱导诱导诱导诱导花粉直接花粉直接花粉直接花粉直接发发发发育成植株，育成植株，育成植株，育成植株，再用秋水仙素再用秋水仙素再用秋水仙素再用秋水仙素加倍成加倍成加倍成加倍成纯纯纯纯合体合体合体合体特点特点特点特点方法方法方法方法简简
22、简简便，但需便，但需便，但需便，但需较长较长较长较长年限方可年限方可年限方可年限方可获获获获得得得得纯纯纯纯合体合体合体合体加速育种的加速育种的加速育种的加速育种的进进进进程，程，程，程，大幅改良某些性大幅改良某些性大幅改良某些性大幅改良某些性状，但突状，但突状，但突状，但突变变变变后有后有后有后有利个体往往不多利个体往往不多利个体往往不多利个体往往不多器官大，器官大，器官大，器官大，营营营营养物养物养物养物质质质质含量高，但含量高，但含量高，但含量高，但发发发发育延育延育延育延迟迟迟迟，结实结实结实结实率率率率低低低低缩缩缩缩短育种年限，短育种年限，短育种年限，短育种年限，但方法复但方法复但
23、方法复但方法复杂杂杂杂，成活率成活率成活率成活率较较较较低低低低举举举举例例例例高杆抗病与矮杆高杆抗病与矮杆高杆抗病与矮杆高杆抗病与矮杆不抗病小麦不抗病小麦不抗病小麦不抗病小麦杂杂杂杂交交交交产产产产生矮杆抗病品生矮杆抗病品生矮杆抗病品生矮杆抗病品种种种种高高高高产产产产量青霉素菌量青霉素菌量青霉素菌量青霉素菌株的育成株的育成株的育成株的育成三倍体西瓜、八三倍体西瓜、八三倍体西瓜、八三倍体西瓜、八倍体小黑麦倍体小黑麦倍体小黑麦倍体小黑麦抗病植株的育抗病植株的育抗病植株的育抗病植株的育成成成成l目前培育良种有多种途径。其一是具有不同优点目前培育良种有多种途径。其一是具有不同优点的亲本杂交，从其后
24、代中选择理想的变异类型，的亲本杂交，从其后代中选择理想的变异类型，变异来源于变异来源于_,_,选育过程中性状的遗传遵选育过程中性状的遗传遵循循_、_等定律。等定律。l其二是通过射线处理，改变已有品种的个别重要其二是通过射线处理，改变已有品种的个别重要性状，变异来源于性状，变异来源于_,_,实质是细胞的实质是细胞的DNADNA分分子上的碱基发生改变。子上的碱基发生改变。l其三是改变染色体数目，如用秋水仙素处理植物其三是改变染色体数目，如用秋水仙素处理植物的分生组织，经过培育和选择能得到的分生组织，经过培育和选择能得到_植植株。株。基因重组基因分离自由组合基因突变多倍体育种的方法有多种，各有各的优
25、点，我们育种的方法有多种，各有各的优点，我们要合理的有机结合各种方法，高效的达到要合理的有机结合各种方法，高效的达到各种目的。各种目的。例例6：如果水稻的某迟熟（如果水稻的某迟熟（AA)品种品种,那么我那么我们有什么好办法快速的得到早熟（们有什么好办法快速的得到早熟（aa）品种）品种？四、灵活创新、实际应用四、灵活创新、实际应用人工诱变人工诱变+单倍体育种单倍体育种早熟早熟品种品种(aa)(aa)花药离花药离花药离花药离体培养体培养体培养体培养当年就可以培育出优良新品种！当年就可以培育出优良新品种！迟熟迟熟品种品种(AA)(AA)杂合杂合子子(Aa)(Aa)人工人工诱变诱变幼苗幼苗（A）幼苗幼
26、苗（a）秋水仙秋水仙素处理素处理迟熟迟熟品种品种(AA)(AA)秋水仙秋水仙素处理素处理时间：时间：例例7：下图表示以某种农作物（下图表示以某种农作物（1）和（）和（2）两个品种为基础，培育）两个品种为基础，培育出（出（4）、（）、（5）、（）、（6）、（）、（7）四个品种的过程。指出下图中有关）四个品种的过程。指出下图中有关过程的名称：过程的名称：例例8：下图是用某种作物的两个品种下图是用某种作物的两个品种和和分别培育出分别培育出、品种的示意图，试分析回答：品种的示意图，试分析回答：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步骤分别是步骤分别是 和和 。其应用的遗传学原理是其应用的遗传学原理是 。（2）用）用培育培育所采用的所采用的E和和H步骤分别是步骤分别是 和和 。其应用的遗传学原理是。其应用的遗传学原理是 。（3）用）用培育培育所采用的所采用的G步骤是步骤是 。其遗传学原理是其遗传学原理是 。H杂交杂交自交自交基因重组基因重组花药离花药离体培养体培养秋水仙素秋水仙素处理幼苗处理幼苗染色体变异染色体变异秋水仙素处理幼苗秋水仙素处理幼苗染色体变异染色体变异