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1、第第1 1节节 杂交育种与诱变育种杂交育种与诱变育种第6章 从杂交育种到基因工程（1）古印第安人培育玉米的方法称为）古印第安人培育玉米的方法称为。（2）这里的）这里的“选择选择”的含义是的含义是。（3）“用作祭品的玉米是在隔离条件下种植的用作祭品的玉米是在隔离条件下种植的”其中其中“隔离隔离”作用是作用是。（4）上述育种的优点是）上述育种的优点是。阅读教材阅读教材98页，请分析古印第安人培育玉米的方法页，请分析古印第安人培育玉米的方法所隐含的遗传学原理及其优缺点。所隐含的遗传学原理及其优缺点。选择育种选择育种汰劣留良汰劣留良防止质劣玉米与选择的具有优良性状的玉米杂交，使优良性状得到防止质劣玉米
2、与选择的具有优良性状的玉米杂交，使优良性状得到不断的积累不断的积累技术简单、容易操作。技术简单、容易操作。选择育种：从现有的种质资源群体中，选出优良的自然变异个体，使其繁殖后代来培育新品种。方法：驯化、栽培，再挑选品质好的留种一、选择育种一、选择育种原理：利用生物的变异原理：利用生物的变异选选择择育育种种的的局局限限性性是是：只只能能利利用用生生物物在在自自然然环环境境条条件件下下产产生生的的有有限限变变异异，在在已已有有的的性性状状组组合合中中选育优良品种。选育优良品种。？选择育种能不能将不同品种中的优良性状结合在一起？进一步思考进一步思考选择育种的缺点：选择范围有限，育种周期长。选择育种的
3、缺点：选择范围有限，育种周期长。问题：已知小麦的高秆（问题：已知小麦的高秆（D）对矮秆（）对矮秆（d）为显性，抗锈病（为显性，抗锈病（T）对易染锈病（）对易染锈病（t）为显性，两对性状独立遗传。现有高秆为显性，两对性状独立遗传。现有高秆抗锈病、矮秆易染病两纯系品种。抗锈病、矮秆易染病两纯系品种。你用什么方法能把两个品种的优良性状结你用什么方法能把两个品种的优良性状结合在一起，又能把双方的缺点都去掉？合在一起，又能把双方的缺点都去掉？将你的设想用遗传图解表示出来。将你的设想用遗传图解表示出来。二、杂交育种二、杂交育种第一步：先杂交得到第一步：先杂交得到F1高抗植株；高抗植株；第二步：将第二步：将
4、F1高抗植株自交得到高抗植株自交得到F2，选择矮抗植株连，选择矮抗植株连续自交直至不再发生性状分离为止。续自交直至不再发生性状分离为止。方案：方案：P DDTT ddtt 高杆抗病高杆抗病矮杆不抗病矮杆不抗病F1 DdTt高杆抗病高杆抗病F1:DdTtD_T_,D_tt,ddT_,ddttF2连续自交直至连续自交直至到不再发生性到不再发生性状分离为止状分离为止ddTT(矮抗矮抗)像这样显性性状是优良性状，采用杂像这样显性性状是优良性状，采用杂交育种必须连续自交交育种必须连续自交45代的选择过程后代的选择过程后种子才相对较纯种子才相对较纯高杆抗病高杆抗病矮抗矮抗1、上述方法与选择育种相比较，有什
5、么不同？其优势体现在什么地方？能将两个不同品种的优良性状集中在一起，产生新的性状组合的新品种-杂交育种 优点：育种的目的性较强。2、上述方法在哪一个环节就已经实现了基因重组？在杂种一代就已实现了基因重组。3、上述方法是否运用了“汰劣留良”的措施？举例说明。有，从F2中选择表现型为矮秆抗锈病的品种进一步培育，淘汰其他表现型的品种，该过程采用了选择育种的汰质留良的措施。4、杂交育种的缺点体现在什么地方？育种年限较长，杂交后代会出现性状分离现象，育种进程缓慢，过程复杂。5、回顾前面学习过的内容，想想有什么方法可以解决上述缺点？单倍体育种单倍体育种单倍体育种PDDTTddttF1DdTt花药离体培养花
6、药离体培养单倍体植株单倍体植株(DT、Dt、dT、dt)人工诱导加倍人工诱导加倍淘汰高杆易染锈病、淘汰高杆易染锈病、选矮秆抗病的个体选矮秆抗病的个体（ddTT）高杆抗病、矮秆易染锈病高杆抗病、矮秆易染锈病个体（个体（DDTT、DDtt、ddtt）采收种子留种采收种子留种 袁隆平（杂交水稻专家）袁隆平（杂交水稻专家）2000年国家最高科学技术奖年国家最高科学技术奖2004年十大感动中国人物之一年十大感动中国人物之一颁奖辞：他是一位真正的耕颁奖辞：他是一位真正的耕耘者。当他还是一个乡村教师时，耘者。当他还是一个乡村教师时，已具有颠覆世界权威的胆识；当已具有颠覆世界权威的胆识；当他名满天下时，却仍专
7、注于田畴。他名满天下时，却仍专注于田畴。淡薄名利，一介农夫，播撒智慧，淡薄名利，一介农夫，播撒智慧，收获富足。他毕生的梦想，就是收获富足。他毕生的梦想，就是让所有的人远离饥饿。喜看稻菽让所有的人远离饥饿。喜看稻菽千重浪，最是风流袁隆平。千重浪，最是风流袁隆平。进行情感教育进行情感教育详情详情中国荷斯坦牛：荷斯坦中国荷斯坦牛：荷斯坦弗里生牛与我国黄牛弗里生牛与我国黄牛杂交选育后逐渐形成的杂交选育后逐渐形成的优良种。泌乳期可达优良种。泌乳期可达305天，年产乳量可达天，年产乳量可达6300kg以上。以上。杂交育种的方法用于家畜、杂交育种的方法用于家畜、家禽的育种家禽的育种学生总结杂交育种的原理、优
8、点、缺点学生总结杂交育种的原理、优点、缺点原理：通过有性生殖实现基因重组（符合基因的自原理：通过有性生殖实现基因重组（符合基因的自由组合定律或染色单体上的基因重组）由组合定律或染色单体上的基因重组）优点：能根据人的预见把位于两个品种上的优良性优点：能根据人的预见把位于两个品种上的优良性状集于一身。状集于一身。“集优集优”缺点：（缺点：（1）只能利用已有基因的重组，按需选择，）只能利用已有基因的重组，按需选择，不能创造新的基因不能创造新的基因（2）杂交后代会出现分离现象，育种进程）杂交后代会出现分离现象，育种进程缓慢，过程复杂。缓慢，过程复杂。在杂交育种的过程中运用在杂交育种的过程中运用单倍体育
9、种的方法可以显著缩单倍体育种的方法可以显著缩短育种进程。但是仍然不能产短育种进程。但是仍然不能产生新的基因，应怎样做才能产生新的基因，应怎样做才能产生更多可供选择的新基因呢？生更多可供选择的新基因呢？回忆基因突变的相关知识回忆基因突变的相关知识递进式问题递进式问题青霉素的选育。青霉素是一种广谱抗菌素，对肺炎球青霉素的选育。青霉素是一种广谱抗菌素，对肺炎球菌、葡萄球菌、链球菌和螺旋体引起的疾病均有显著菌、葡萄球菌、链球菌和螺旋体引起的疾病均有显著疗效，现临床使用的青霉素是由青霉菌分泌的。疗效，现临床使用的青霉素是由青霉菌分泌的。1943年从自然界分离出来的青霉菌只能产生青霉素年从自然界分离出来的
10、青霉菌只能产生青霉素20单位单位/mL。后来人们对青霉菌多次进行。后来人们对青霉菌多次进行X射线、紫外线照射射线、紫外线照射以及综合处理，培育成了青霉素高产菌株，目前青霉以及综合处理，培育成了青霉素高产菌株，目前青霉素的产量已达到素的产量已达到5000060000单位单位/mL。中间为青霉菌，周围是细菌。中间为青霉菌，周围是细菌。上述育种方法与杂交育种有什么不同？原理是什么？上述育种方法与杂交育种有什么不同？原理是什么？上述是利用诱变的方法进行育种。原理是基因突变根据上述材料，谈谈诱变育种的优点和不足。根据上述材料，谈谈诱变育种的优点和不足。优点：创造新的基因，提高变异频率，加速育种过程，可大
11、幅度改良某些性状，变异范围广。缺点：由于突变的不定向性，有利变异少，必须大量处理材料，因此该种育种方法具有一定的盲目性。要克服这些局限性，可以采取什么办法？要克服这些局限性，可以采取什么办法？要想克服这些局限性，可以扩大诱变后代的群体，增加选择的机会。还可采用基因工程方法。归纳诱变育种的方法、特点和优缺点归纳诱变育种的方法、特点和优缺点诱变育种物理方法用X射线 r射线 紫外线 激光处理生物，使生物发生基因突变化学方法用亚硝酸 硫酸二乙酯处理生物，使生物发生基因突变特点1、提高变异频率，使后代性状较快稳定。2、大幅度改良某些性状3、诱发产生的个体有利的不多，必须处理大量实验材料优点时间短，可大幅
12、度改良某些性状，可获得一些前所未有的性状缺点具有不定向性，有利性状比较少，需要大量处理实验材料。诱变育种诱变育种人工利用物理因素（如人工利用物理因素（如X射线、射线、射线、紫射线、紫外线、激光等）或化学因素（如亚硝酸、外线、激光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处理生物，使生物发生硫酸二乙酯等）来处理生物，使生物发生基因突变。基因突变。应用：应用：农作物新品种的培育，新品种具有抗病力强、农作物新品种的培育，新品种具有抗病力强、产量高、品质好等优点。如产量高、品质好等优点。如“黑农五号黑农五号”大豆，大豆，产量提高了产量提高了16%，含油量比原来提高了，含油量比原来提高了2.5%。在微生
13、物上的应用，能大量分泌青霉素的青在微生物上的应用，能大量分泌青霉素的青霉菌。霉菌。根据上表，尝试说出诱变育种的概念。太空水稻搭载前后株系太空水稻搭载前后株系对比对比太空育种辣椒太空育种辣椒 “神舟神舟”五号搭载育成的巨人南瓜五号搭载育成的巨人南瓜甘肃种植的太空育种的蔬菜甘肃种植的太空育种的蔬菜太空育种:即航天育种，也称空间诱变育种，是将作物种子或诱变材料搭乘返回式卫星或高空气球送到太空，利用太空特殊的环境诱变作用，使种子产生变异，再返回地面培育作物新品种的育种新技术。杂交育种杂交育种诱变育种诱变育种原理原理优点优点缺点缺点应用应用基因重组基因重组基因突变基因突变可以集中两个亲本可以集中两个亲本
14、的优良性状的优良性状育种年限缩短，改良某些育种年限缩短，改良某些性状性状不能创造出新的不能创造出新的基因基因,育种时间长育种时间长有利不多，需大量处理有利不多，需大量处理小结小结太空辣椒的培育太空辣椒的培育、青霉菌的、青霉菌的选育等微生物的育种方面选育等微生物的育种方面用纯种高秆抗病小麦用纯种高秆抗病小麦与纯种矮秆不抗病小与纯种矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦麦培育矮秆抗病小麦 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依据依据原理原理常用常用方法方法优点优点缺点缺点应用应用实例实例基因重组，把两个亲本的优基因重组，把两个亲本的优良性状组合在同一个后代中，良性状组合
15、在同一个后代中，从而产生符合要求的新类型从而产生符合要求的新类型用人工方法诱发用人工方法诱发基因突变，产生基因突变，产生新性状，创造新新性状，创造新品种或新类型品种或新类型染色体变异染色体变异诱导精子直接发育诱导精子直接发育成植株，再用秋水成植株，再用秋水仙素加倍成纯合子仙素加倍成纯合子(染色体变异染色体变异)杂交杂交辐射诱变，激光辐射诱变，激光诱变，空间技术诱变，空间技术育种育种用秋水仙素处理用秋水仙素处理萌发的种子或幼萌发的种子或幼苗苗花药离体培养花药离体培养提高育种频率，提高育种频率，加速育种过程，加速育种过程，或大幅度改良某或大幅度改良某些品种些品种将不同个体的优将不同个体的优良性状，
16、集中于良性状，集中于一个个体上一个个体上抗病植株的抗病植株的育成育成自交后代不发生自交后代不发生性状分离，可缩性状分离，可缩短育种年限（短育种年限（2年）年）器官较大，营养器官较大，营养物质含量高物质含量高发育延迟，结实发育延迟，结实率低率低有利变异少，需有利变异少，需大量处理实验材大量处理实验材料料时间长，需及时时间长，需及时发现优良品种发现优良品种三倍体无子西瓜、三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦八倍体小黑麦青霉素经射线、紫青霉素经射线、紫外线照射以及综合外线照射以及综合处理，培育出青霉处理，培育出青霉素产量很高的菌株素产量很高的菌株小麦高茎（易倒伏）抗小麦高茎（易倒伏）抗锈病的纯种与矮茎（抗锈
17、病的纯种与矮茎（抗倒伏）易染锈病的纯种倒伏）易染锈病的纯种进行杂交，培育出矮茎进行杂交，培育出矮茎抗锈病小麦品种抗锈病小麦品种高度不育，方法高度不育，方法复杂，成活率低复杂，成活率低育种的方法有多种，各有各的优点，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。如果水稻的某迟熟（如果水稻的某迟熟（AA)品种品种,那么我们有什那么我们有什么好办法快速的得到早熟（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：