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1、第二节第二节 生物变异在生产上的应用生物变异在生产上的应用讨论：讨论：有两个不同番茄品种，一个是抗病、黄果肉的品有两个不同番茄品种，一个是抗病、黄果肉的品种（种（ssrr），另一个是易感病、红果肉的品种（），另一个是易感病、红果肉的品种（SSRR）。如何才能培育出一个既抗病又是红果）。如何才能培育出一个既抗病又是红果肉的新品种，并且新品种的性状能稳定遗传。肉的新品种，并且新品种的性状能稳定遗传。方法：方法：杂交杂交 自交自交 (选优选优 自交自交)若干次若干次纯纯种种课后练习：纯度达到课后练习：纯度达到95%至少要自交几次？至少要自交几次？6次次杂交育种杂交育种1概念概念利用利用基因重组基因重
2、组的原理，有目的的将两个或多个的原理，有目的的将两个或多个品种的优良性状组合在一起，再经过选择和培品种的优良性状组合在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。育，获得新品种的方法。2方法：方法：杂交杂交 自交自交 (选优选优 自交自交)若干次若干次纯纯种种3、原理、原理基因重组基因重组4例子例子农作物：袁隆平杂交水稻农作物：袁隆平杂交水稻农作物：袁隆平杂交水稻农作物：袁隆平杂交水稻2003年年10月月9日，日，30多年前颠覆了国际经典水稻多年前颠覆了国际经典水稻理论的袁隆平再次让世界注意到了他。湖南省湘潭理论的袁隆平再次让世界注意到了他。湖南省湘潭县泉塘子乡的超级杂交稻百亩示范片平均亩产达到
3、县泉塘子乡的超级杂交稻百亩示范片平均亩产达到80746公斤，这个数字接近现在全国水稻平均亩公斤，这个数字接近现在全国水稻平均亩产量的两倍，比普通杂交水稻的亩产量高出产量的两倍，比普通杂交水稻的亩产量高出200公公斤。水稻亩产从斤。水稻亩产从600公斤提高到公斤提高到800公斤公斤是一个世是一个世界性的难题，而袁隆平从界性的难题，而袁隆平从1997年提出年提出“超级杂交超级杂交稻计划稻计划”后，几乎每三年就能让杂交稻单产潜力成后，几乎每三年就能让杂交稻单产潜力成功提高功提高100公斤，他的研究似乎是一株最为优良的公斤，他的研究似乎是一株最为优良的作物作物多产、稳定。多产、稳定。4例子例子引进各纯
4、种牛纯繁、驯化引进各纯种牛纯繁、驯化各纯种牛与当地黄牛杂交各纯种牛与当地黄牛杂交各杂交种互交各杂交种互交中国荷斯坦牛中国荷斯坦牛优点：优点：泌乳期可达泌乳期可达305天，年产乳量可达天，年产乳量可达6300Kg以上以上家畜、家禽家畜、家禽：中国荷斯坦牛的育种过程：中国荷斯坦牛的育种过程：杂种优势杂种优势基因型不同的两个亲本个体基因型不同的两个亲本个体杂交产生的杂种第一代，杂交产生的杂种第一代，在生长、繁殖、抗逆性、产量等在生长、繁殖、抗逆性、产量等性状上优于两个亲本的现象。性状上优于两个亲本的现象。如如骡子优点：优点：缺点缺点:方法简单，易操作方法简单，易操作5、杂交育种的优缺点、杂交育种的优
5、缺点讨论：杂交育种的优点是很明显的，但在实际操讨论：杂交育种的优点是很明显的，但在实际操作中会遇到不少困难。请从杂交后代可能出现的作中会遇到不少困难。请从杂交后代可能出现的各种类型，及育种的时间等方面，分析杂交育种各种类型，及育种的时间等方面，分析杂交育种方法对不足。方法对不足。不能产生新基因不能产生新基因育种时间长育种时间长诱变育种诱变育种1概念概念利用物理、化学因素诱导生物发生变异，并从变利用物理、化学因素诱导生物发生变异，并从变异后代中选育新品种的过程。异后代中选育新品种的过程。4意义：意义：创造动植物、微生物创造动植物、微生物新品种新品种2方法：方法：辐射诱变、化学诱变辐射诱变、化学诱
6、变3 原理：原理：基因突变基因突变和染色体畸变和染色体畸变5例子例子农作物农作物黑龙江省农科院用辐射方法处理大豆，培育成了黑龙江省农科院用辐射方法处理大豆，培育成了“黑农五号黑农五号”等大豆品种等大豆品种，产量提高了，产量提高了16，含油，含油量比原来提高量比原来提高25。微生物微生物青霉菌青霉菌最初从发霉的甜瓜上发现，这种野生的青霉最初从发霉的甜瓜上发现，这种野生的青霉菌分泌的青霉素很少，青霉素是抗菌素的一种，是菌分泌的青霉素很少，青霉素是抗菌素的一种，是第一种能够治疗肺炎、脑膜炎、脓肿等人类疾病的第一种能够治疗肺炎、脑膜炎、脓肿等人类疾病的抗生素。但产量只有抗生素。但产量只有20单位单位/
7、mL。后来，人们对青后来，人们对青霉菌进行霉菌进行X射线、紫外线照射以及综合处理，培育射线、紫外线照射以及综合处理，培育成了青霉素产量很高的菌株，目前产量已经可以达成了青霉素产量很高的菌株，目前产量已经可以达到到50 000单位单位/mL60 000单位单位/mL。太空育种太空育种太空辣椒平均单个重达太空辣椒平均单个重达500克，果实中维生素克，果实中维生素C的的含量提高了含量提高了10%25%；黄瓜；黄瓜1根达根达1米多长；米多长；“航天芝麻航天芝麻1号号”不仅个大，而且单株蒴果达不仅个大，而且单株蒴果达98粒粒以上；水稻蛋白质含量可提高以上；水稻蛋白质含量可提高8.7%12%。6诱变育种的
8、优缺点诱变育种的优缺点讨论：与杂交育种相比，诱变育种有什么优点？联讨论：与杂交育种相比，诱变育种有什么优点？联系基因突变的特点，谈谈该育种的局限性。要想克系基因突变的特点，谈谈该育种的局限性。要想克服这些局限性，可以采取什么办法？服这些局限性，可以采取什么办法？优点：优点：缺点：盲目性，突变的方向难以掌握缺点：盲目性，突变的方向难以掌握 有利变异少有利变异少提高变异频率，能产生多种多样对新类型，为育种提高变异频率，能产生多种多样对新类型，为育种创造出丰富对原材料。创造出丰富对原材料。能在较短的时间内有效对改良生物品种的某些性状。能在较短的时间内有效对改良生物品种的某些性状。改良作物品质，增强抗
9、逆性。改良作物品质，增强抗逆性。单倍体育种单倍体育种1 1、单倍体植株特点：、单倍体植株特点：弱小，且高度不育弱小，且高度不育2、概念：用单倍体做中间环节产生具有优良性、概念：用单倍体做中间环节产生具有优良性状的可育纯合子的育种方法。状的可育纯合子的育种方法。3、过程过程：二倍体植株二倍体植株（杂合子）（杂合子）花药离体培养花药离体培养单倍体植株单倍体植株 二倍体植株二倍体植株 （纯合子）（纯合子）人工诱导染色体加倍人工诱导染色体加倍AAbbAAbb宽、不抗宽、不抗aaBBaaBB窄、抗窄、抗AaBbAaBb宽、抗宽、抗花药离体培养花药离体培养ABABAbAbaBaBabab人工诱导染色体加倍
10、人工诱导染色体加倍（幼苗期用秋水仙素处理）（幼苗期用秋水仙素处理）AABBAABB宽、抗宽、抗AAbbAAbbaaBBaaBBaabbaabbF1单倍体植株单倍体植株4、单倍体育种的特点：、单倍体育种的特点：缩短育种年限。缩短育种年限。能排除显隐性干扰，提高效率。能排除显隐性干扰，提高效率。5、原理：染色体畸变、原理：染色体畸变1.1.多倍体对细胞通常壁二倍体对细胞大，细多倍体对细胞通常壁二倍体对细胞大，细胞内有机物对含量高、抗逆性强。胞内有机物对含量高、抗逆性强。2.2.但发育延迟，结实率低。但发育延迟，结实率低。多倍体植株的特点多倍体植株的特点染色体加倍后的草莓（上）染色体加倍后的草莓（上
11、）野生草莓（下）野生草莓（下）多倍体水稻多倍体水稻多倍体育种多倍体育种1.1.方法：方法：用用秋水仙素秋水仙素处理处理方法方法原理原理2.2.应用应用Q Q：秋水仙素处理法的具体做法是什么？原理又是什么？：秋水仙素处理法的具体做法是什么？原理又是什么？方法：方法：用秋水仙素处理用秋水仙素处理_或或_。原理：原理：当秋水仙素作用于正在当秋水仙素作用于正在_的细胞时，能够抑的细胞时，能够抑 制制_的形成，导致的形成，导致_不能不能_ _ _，从而引起细胞内染色体从而引起细胞内染色体_。染色体数目加倍。染色体数目加倍的细胞继续进行的细胞继续进行_分裂，将来就可能发育成分裂，将来就可能发育成 _植株。
12、植株。萌发的种子萌发的种子幼苗幼苗分裂分裂纺锤体纺锤体染色体染色体移向两极移向两极数目加倍数目加倍有丝有丝多倍体多倍体二倍体二倍体八倍体八倍体四倍体四倍体秋水仙秋水仙素处理素处理秋水仙秋水仙素处理素处理人人工工诱诱导导多多倍倍体体的的产产生生单击返回无籽西瓜的培育过程无籽西瓜的培育过程二倍体二倍体幼苗幼苗四倍体四倍体植株植株秋水仙素处理秋水仙素处理染色体加倍染色体加倍二倍体二倍体幼苗幼苗二倍体二倍体植株植株发育发育授粉授粉二倍体二倍体幼苗幼苗二倍体二倍体植株植株发育发育花粉花粉诱导诱导三倍体三倍体种子种子三倍体三倍体无籽瓜无籽瓜三倍体三倍体植株植株发育发育 帕帕 米米 尔尔 高高 原原 据统计
13、据统计,帕米尔高原上的植物帕米尔高原上的植物65%65%以以上是多倍体。上是多倍体。转基因技术转基因技术1、概念：、概念：2、例子：、例子：3、特点：、特点：4、转基因食品的安全性、转基因食品的安全性结结 果：果：定向定向改造生物的性状，获得人类所改造生物的性状，获得人类所需要的品种。需要的品种。生长快、肉质好的转基因生长快、肉质好的转基因鱼鱼(中国中国)乳汁中含有人生长激素的乳汁中含有人生长激素的转基因牛转基因牛(阿根廷阿根廷)转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转鱼抗寒基转鱼抗寒基因的番茄因的番茄与药物研制与药物研制我国生产的部分基因我国生产的部分基因工程疫苗和药物工程疫苗和药
14、物许多药品的生产许多药品的生产是从生物组织中提取是从生物组织中提取的。受材料来源限制的。受材料来源限制产量有限，其价格往产量有限，其价格往往十分昂贵。往十分昂贵。微生物生长迅速，容易控制，适于大规模微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基因导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，因导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。胰岛素从猪、牛等动物的胰胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取，腺中提取，100Kg100Kg胰腺只能提取胰腺只能提取4-5
15、g4-5g的胰岛素，其产量之低和价的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。格之高可想而知。将合成的胰岛素将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，基因导入大肠杆菌，每每2000L2000L培养液就能培养液就能产生产生100g100g胰岛素！使胰岛素！使其价格降低了其价格降低了30%-30%-50%!50%!环境保护环境保护基因工程做成的基因工程做成的“超级细菌超级细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质。能吞食和分解多种污染环境的物质。通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程培育成功的工程培育成功的“超级细菌超级细菌”却能分解石油中的多种烃却能分解石油中的
16、多种烃类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDTDDT等毒害物质。等毒害物质。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原原理理常常用用方方法法优优点点缺缺点点基因重组基因重组基因突变基因突变染色体畸变染色体畸变（成倍减少）（成倍减少）染色体畸变染色体畸变（成倍增加（成倍增加）杂交杂交用物理或化学用物理或化学方法处理生物方法处理生物花药离体培养花药离体培养单倍体单倍体秋秋水仙素处理水仙素处理纯种纯种秋水仙素秋水仙素处理处理方法简单，易方法简单，易操作操作提高变异频率，提高变异频率，加速育种进程加速育种进程盲目性，突变盲目性，突变的方向难以把的方向难以把握握有利变异少有利变异少明显缩短育种明显缩短育种年限，排除显年限，排除显隐性干扰隐性干扰技术要求高，技术要求高，方法复杂，成方法复杂，成活率低活率低各种器官大、各种器官大、营养成分高、营养成分高、抗性强抗性强发育延迟发育延迟结实率低结实率低不能产生新基因不能产生新基因育种时间最长育种时间最长