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1、第一节第一节 杂交育种和诱变育种杂交育种和诱变育种 第六章第六章 从杂交育种到基因工程从杂交育种到基因工程古人驯化野生动物家禽、家畜古人驯化野生动物家禽、家畜植植物物驯驯化化利用生物自然变异利用生物自然变异原理:缺点缺点2 可选择的范围有限1 育种周期太长一、选择育种一、选择育种长期选择，汰劣留良长期选择，汰劣留良方法:玉米玉米 品种品种A A子粒多，但不抗黑粉病，子粒多，但不抗黑粉病，品种品种B B子粒少，但抗黑粉病。子粒少，但抗黑粉病。用什么方法既把两个品用什么方法既把两个品种的优良性状结种的优良性状结 合在一起，合在一起，又能把双方的缺点都去掉？又能把双方的缺点都去掉？现有纯合的高秆抗锈
2、病的小麦现有纯合的高秆抗锈病的小麦（DDDDTTTT）和矮秆不抗锈病的小麦）和矮秆不抗锈病的小麦（ddddtttt）。如果你是育种工作者，你应）。如果你是育种工作者，你应该怎样操作才能得到该怎样操作才能得到矮秆抗病矮秆抗病（ddTTddTT）的优良品种？）的优良品种？20 200606年度国家最高科学年度国家最高科学技术奖技术奖-李振声院士李振声院士 小麦远缘杂交的奠基人小麦远缘杂交的奠基人,其培育的小麦抗病强、其培育的小麦抗病强、产产量高量高 高抗高抗 矮不抗矮不抗F F1 1 高抗高抗DDDDTTTTddddttttD DdTdTt tddTddTt t9 9高抗高抗 3 3高不抗高不抗
3、3 3矮抗矮抗 1 1矮不抗矮不抗ddTTddTT矮抗矮抗ddTTddTTddTddTt t矮抗矮抗ddTTddTT矮抗矮抗矮抗矮抗 矮不抗矮不抗ddTTddTTddTddTt t杂交杂交自交自交选优选优自交自交F F3 3选优选优 假如从播种到收获假如从播种到收获种子要一年，那么培育种子要一年，那么培育出一个能稳定遗传的纯出一个能稳定遗传的纯种矮抗小麦至少要种矮抗小麦至少要7 78 8年年F F2 2植物的杂交育种方法植物的杂交育种方法动物的杂交育种方法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（BBBBEEEE）和短）和短毛折耳猫（毛折耳猫（bbbbeeee），你能否培育出能
4、稳定），你能否培育出能稳定遗传的长毛折耳猫（遗传的长毛折耳猫（BBeeBBee）？）？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F F1 1中中雌雌雄交配雄交配选优选优测交测交 F3长折长折 短折短折比植物杂交育种所需年限短比植物杂交育种所需年限短动物的杂交育种方法动物的杂交育种方法二、杂交育种二、杂交育种1 1 1 1、概念、概念、概念、概
5、念3 3 3 3、原理、原理、原理、原理基因重组基因重组4 4 4 4、方法、方法、方法、方法杂杂 交交自交自交(选优选优自交自交)杂交杂交F1F1间交配间交配测交测交植物植物:动物动物:纯合的优纯合的优良品种良品种多次多次选优选优杂交育种是将杂交育种是将两个或多个品种的优良性状两个或多个品种的优良性状通通过过交配集中在一起交配集中在一起，再经过选择和培育，获，再经过选择和培育，获得新品种（得新品种（稳定遗传稳定遗传）的方法。）的方法。(广义的杂交育种包括获得广义的杂交育种包括获得杂种优势杂种优势的杂种。的杂种。)2 2 2 2、适应范围、适应范围、适应范围、适应范围有性生殖的生物（局限于同一
6、物种或亲缘关系较近的物种）5 5 5 5、优点、优点、优点、优点6 6 6 6、缺点、缺点、缺点、缺点1.育种所需时间较长（一般需育种所需时间较长（一般需78年）年）2.只能利用已有的基因重组只能利用已有的基因重组，不能创造新的基因。不能创造新的基因。3、杂种后代会出现性状分离、杂种后代会出现性状分离农作物育种，家禽家畜育种农作物育种，家禽家畜育种8 8 8 8、应用应用应用应用7 7 7 7、特点、特点、特点、特点产生新的基因组合（基因型）产生新的基因组合（基因型）目的性强，通过杂交使位于不同个体上的目的性强，通过杂交使位于不同个体上的优良性状集中于优良性状集中于一个个体上（一个个体上（“集
7、优集优”）；可表现）；可表现“杂种优势杂种优势”。注意：若利用注意：若利用杂种优势杂种优势育种需年年制种（种子只能用一年）育种需年年制种（种子只能用一年）杂种优势杂种优势：是指基因型不同的亲本相互杂交产生的是指基因型不同的亲本相互杂交产生的杂杂种一代种一代，在生长势、生活力、繁殖力、抗逆性、，在生长势、生活力、繁殖力、抗逆性、产量和品质等一种或多种性状上优于两个亲本产量和品质等一种或多种性状上优于两个亲本的现象。的现象。杂种优势在杂种优势在F F1 1代表现最明显。代表现最明显。例如：我国劳动人民用例如：我国劳动人民用马（马（6464条染色体）条染色体）和和驴（驴（6262条条染色体）染色体）
8、杂交获得体力强大，耐力好的杂种杂交获得体力强大，耐力好的杂种骡骡（6363条染色体）条染色体）。杂种优势主要利用杂种杂种优势主要利用杂种F F1 1代的优良性状，代的优良性状，并不要求遗传上的稳定。并不要求遗传上的稳定。需年年制种。如水稻需年年制种。如水稻和玉米的和玉米的杂优种杂优种，每年，每年农科站农科站都有供应。都有供应。90年代后期，美国学者布朗抛出年代后期，美国学者布朗抛出“中国威胁论中国威胁论”，撰，撰文说到下世纪文说到下世纪30年代，中国人口将达到年代，中国人口将达到16亿，到时谁来亿，到时谁来养活中国。养活中国。袁隆平向世界宣布：袁隆平向世界宣布：“中国完全能解决自己中国完全能解
9、决自己的吃饭问题，中国还能帮助世界人民解决吃饭问的吃饭问题，中国还能帮助世界人民解决吃饭问题题”。“三系杂交稻三系杂交稻”“二系杂交稻二系杂交稻”“超级杂交稻超级杂交稻”“杂交水稻之父杂交水稻之父”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杂交水稻之父：袁隆杂交水稻之父：袁隆平平,从从19761976年到年到20062006年，年，累计增产粮食累计增产粮食52005200多多亿公斤，平均每年解亿公斤，平均每年解决决6006000 0万人的粮食问万人的粮食问题。题。(1)在农业生产中：在农业生产中：改良作物品质，提高改良作物品质，提高农作
10、物单位面积产量农作物单位面积产量中国荷斯坦牛：中国荷斯坦牛：荷斯坦荷斯坦弗里生牛与我国黄牛杂交选育后弗里生牛与我国黄牛杂交选育后逐渐形成的优良种。逐渐形成的优良种。泌乳期可达泌乳期可达305305天，年产乳量可达天，年产乳量可达6300kg6300kg以上以上 。荷斯坦牛荷斯坦牛中国黄牛中国黄牛（2）在家畜、家禽育种中的应用）在家畜、家禽育种中的应用如果要培育出如果要培育出新的基因和新的新的基因和新的性状性状，应该怎样做？，应该怎样做？一、概念：一、概念：利用物理因素（如利用物理因素（如射线、射线、射线、紫外线、射线、紫外线、激光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处激光等）或化学因素（
11、如亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处理生物，使生物发生基因突变。理生物，使生物发生基因突变。二、二、原理：原理：基因突变基因突变(自然突变，人工诱变自然突变，人工诱变)三、常用方法：三、常用方法：辐射诱变、激光诱变、作物空间技术育种辐射诱变、激光诱变、作物空间技术育种四、四、优点：优点：五、五、缺点：缺点：三、诱变育种三、诱变育种六、应用六、应用六、应用六、应用提高基因突变频率，加速育种进程。产生新基因，大幅度地改良某些性状。在较短时间获得更多的优良性状。难以控制突变方向，具有一定的盲目性,有利个体少;需大量处理实验材料，工作量大。克服方法：克服方法：扩大诱变后代的群体扩大诱变后代的群体，增加选择的机
12、会。，增加选择的机会。农作物育种，微生物育种“黑农五号黑农五号黑农五号黑农五号”大豆大豆大豆大豆 黑龙江农科院用黑龙江农科院用辐辐射方法处理大豆射方法处理大豆，培育，培育成成“黑农五号黑农五号”大豆品大豆品种，含油量比原来的品种，含油量比原来的品种提高了种提高了2.5%2.5%，大豆产，大豆产量提高了量提高了16%16%。青霉菌高产菌株的选育青霉菌高产菌株的选育19431943年从自然界分离出来年从自然界分离出来的青霉菌只能产生青霉素的青霉菌只能产生青霉素2020单位单位/mL/mL。后来人们。后来人们对青对青霉菌多次进行霉菌多次进行X X射线、紫外射线、紫外线照射以及综合处理，线照射以及综合
13、处理，培培育成了青霉素高产菌株，育成了青霉素高产菌株，目前青霉素的产量已达到目前青霉素的产量已达到50000500006000060000单位单位/mL/mL。太空育种太空育种主要是利用返回式卫主要是利用返回式卫星和高空气球能达到的高空环星和高空气球能达到的高空环境，通过境，通过各种辐射、失重、宇各种辐射、失重、宇宙粒子、弱地磁，高真空等综宙粒子、弱地磁，高真空等综合作用合作用使植物种子的基因发生使植物种子的基因发生基因突变的作物育种新技术。基因突变的作物育种新技术。甘肃种植的太空育种的蔬菜甘肃种植的太空育种的蔬菜“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太空黄瓜太空黄瓜太空葡萄
14、（左）太空葡萄（左）普通葡萄（右）普通葡萄（右）单倍体育种单倍体育种方法：花药离体培养方法：花药离体培养普通植株普通植株普通植株普通植株花粉花粉花粉花粉单倍体幼苗单倍体幼苗单倍体幼苗单倍体幼苗纯合子纯合子纯合子纯合子幼苗幼苗幼苗幼苗筛选所需的品种筛选所需的品种筛选所需的品种筛选所需的品种减数分裂减数分裂减数分裂减数分裂花药离体培养花药离体培养花药离体培养花药离体培养秋水仙素处理秋水仙素处理秋水仙素处理秋水仙素处理DDTTDDTTDdTtDdTt花药离体培养花药离体培养DT Dt dT dtDT Dt dT dt单倍体幼苗单倍体幼苗单倍体幼苗单倍体幼苗秋水仙素秋水仙素DDTT,DDtt,DDTT
15、,DDtt,ddTTddTT,ddtt,ddtt 二倍体植株二倍体植株二倍体植株二倍体植株筛选所需的品种筛选所需的品种筛选所需的品种筛选所需的品种ddttddttDT Dt dT dtDT Dt dT dt杂交杂交矮抗（矮抗（矮抗（矮抗（ddTTddTTddTTddTT）小麦的培育）小麦的培育）小麦的培育）小麦的培育二倍体二倍体二倍体二倍体四倍体四倍体四倍体四倍体秋水仙素处理秋水仙素处理秋水仙素处理秋水仙素处理二倍体二倍体二倍体二倍体三倍体种子三倍体种子三倍体种子三倍体种子三倍体植株三倍体植株三倍体植株三倍体植株不能形成正常的卵细胞不能形成正常的卵细胞不能形成正常的卵细胞不能形成正常的卵细胞无
16、子西瓜无子西瓜无子西瓜无子西瓜种下去种下去种下去种下去联会紊乱联会紊乱联会紊乱联会紊乱第第第第一一一一年年年年第第第第二二二二年年年年授二倍体授二倍体授二倍体授二倍体的花粉的花粉的花粉的花粉多倍体育种多倍体育种（方法：秋水仙素或低温处理萌发的种子和幼苗）四种育种方法的比较四种育种方法的比较类类 型型杂交育种杂交育种诱变育种诱变育种单倍体育种单倍体育种多倍体育种多倍体育种育种原理育种原理育种方法育种方法优优 点点应用实例应用实例基因突变基因突变染色体组成倍染色体组成倍增加（染色体增加（染色体变异）变异）基因重组基因重组染色体组成倍染色体组成倍减少（染色体减少（染色体变异）变异）杂交杂交自交自交选
17、优选优自交自交（至纯种（至纯种）物理或化学物理或化学的方法处理的方法处理生物生物花药离体培养花药离体培养后再用秋水仙后再用秋水仙素加倍素加倍使不同亲本的使不同亲本的优良性状集中优良性状集中于同一个体上于同一个体上提高变异频率提高变异频率加速育种进程加速育种进程明显缩短明显缩短育种年限育种年限器官大型，器官大型，营养含量高营养含量高培育矮抗小麦培育矮抗小麦培育青霉培育青霉素高产菌株素高产菌株培育矮抗小麦培育矮抗小麦三倍体无子三倍体无子西瓜的培育西瓜的培育用秋水仙素用秋水仙素处理萌发的处理萌发的种子或幼苗种子或幼苗育种的方法有多种，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
18、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？灵活创新、实际应用灵活创新、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迟熟熟品种品种(AA)(AA)
19、秋水仙秋水仙素处理素处理时间：时间：2、两两个个亲亲本本的的基基因因型型分分别别为为AAbb和和aaBB，这这两两对对基基因因按按自自由由组组合合定定律律遗遗传传,要要培培育育出出基基因因型型为为aabb的的新品种，最简捷的方法是（）新品种，最简捷的方法是（）A A单倍体育种单倍体育种 B B杂交育种杂交育种 C C人工诱变育种人工诱变育种 D D细胞工程育种细胞工程育种B 无籽西瓜的培育无籽西瓜的培育 ；多倍体育种多倍体育种通过花药离体培养出烟草新品种通过花药离体培养出烟草新品种 ；用抗倒伏不抗锈病的小麦与不抗倒伏抗锈病的小用抗倒伏不抗锈病的小麦与不抗倒伏抗锈病的小麦后代麦后代F1自交培育出
20、既抗倒伏又抗锈病的小麦的品自交培育出既抗倒伏又抗锈病的小麦的品种种 ；用射线处理培育青霉素高产菌株用射线处理培育青霉素高产菌株 ；1 1、写出下列生物育种方法：、写出下列生物育种方法：杂交育种杂交育种诱变育种诱变育种单倍体育种单倍体育种课堂巩固课堂巩固3 3、下列表示某种农作物下列表示某种农作物和和两种品种分别培育出两种品种分别培育出三三 种品种种品种,根据上述过程根据上述过程,回答下列问题回答下列问题:AABB aabb AaBb Ab AAaaBBbb AAbb 用用和和培育培育所采用的方法所采用的方法称为称为_,方法方法称为称为 _,由由和和 培育培育所依据的原理是所依据的原理是_.用用
21、培育出培育出的常用方法的常用方法是是_,由由培育成培育成的过程中用化学药剂的过程中用化学药剂_处理处理的幼苗的幼苗,方法方法和和合合 称为称为_育种育种.其优点是其优点是_.由由培育出培育出的常用方法是的常用方法是_,形成的形成的 叫叫_。依据的原理是。依据的原理是_。杂交杂交自交自交基因重组基因重组花药离体培养花药离体培养秋水仙素秋水仙素单倍体单倍体明显缩短育种年限明显缩短育种年限用秋水仙素处理用秋水仙素处理多倍体多倍体染色体变异染色体变异5.运用不同生物学原理，可培育出各种符合人类运用不同生物学原理，可培育出各种符合人类需要的生物品种。下列叙述错误的是（需要的生物品种。下列叙述错误的是（）
22、A培育青霉素高产菌株是利用基因突变的原理培育青霉素高产菌株是利用基因突变的原理B培育无子西瓜是利用基因重组的原理培育无子西瓜是利用基因重组的原理C培育八倍体小黑麦利用的是染色体变异的理培育八倍体小黑麦利用的是染色体变异的理D培育无子番茄利用的是生长素促进果实发育的培育无子番茄利用的是生长素促进果实发育的原理原理B4 4.属于分子水平上的育种工作的是属于分子水平上的育种工作的是 （）A.A.辐射育种辐射育种 B.B.杂交育种杂交育种 C.C.单倍体育种单倍体育种 D.D.多倍体育种多倍体育种A6.6.在生产实践和科研中，欲获得无子果实，可利用的方在生产实践和科研中，欲获得无子果实，可利用的方法有
23、（法有（）人工诱导多倍体育种人工诱导多倍体育种 人工诱变人工诱变 单倍体育种单倍体育种 用适当浓度的生长素诱导用适当浓度的生长素诱导 A AB B C CD D7.7.下列高科技成果中，根据基因重组原理进行的是下列高科技成果中，根据基因重组原理进行的是 （）我国科学家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻我国科学家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻 我国科学家将苏云金杆菌的某些基因移植到棉花体内，我国科学家将苏云金杆菌的某些基因移植到棉花体内，培育出抗虫棉培育出抗虫棉 我国科学家通过返回式卫星搭载种我国科学家通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒子培育出太空椒 我国科学家通过体细胞克隆技术我国科学家通过体
24、细胞克隆技术培养出克隆牛培养出克隆牛 A.B.B.C.D.D.AB8 8、萝卜、萝卜和甘蓝杂交，能得到的种子一般不育，如果要得和甘蓝杂交，能得到的种子一般不育，如果要得到可到可育的种子，你认为应该采取下列哪种措施（育的种子，你认为应该采取下列哪种措施（）A A利用花药离体培养技术利用花药离体培养技术 B B利用染色体数目加倍技术利用染色体数目加倍技术 C C利用诱变育种技术利用诱变育种技术D D以上技术都可以以上技术都可以B B9 9、“神州号神州号”飞船上搭载的某纯乌鸡品种在太空中围绕飞船上搭载的某纯乌鸡品种在太空中围绕地球转了若干圈，那么用作纯乌鸡品种的材料以及该育地球转了若干圈，那么用作纯乌鸡品种的材料以及该育种方式所依据的原理分别是（种方式所依据的原理分别是（）A.A.受精的鸡蛋，基因突变受精的鸡蛋，基因突变 B.B.未受精的鸡蛋，染色体变异未受精的鸡蛋，染色体变异 C.C.幼鸡，基因突变幼鸡，基因突变 D.D.受精的鸡蛋，基因重组受精的鸡蛋，基因重组A A