第六章第一節(jié)雜交育種與誘變育種2

1、 誘變育種的突出誘變育種的突出優(yōu)點優(yōu)點是：提高變異的頻率，加速育種進程。大幅度地是：提高變異的頻率，加速育種進程。大幅度地 改良某些性狀。改良某些性狀。 缺點缺點：難以控制突變方向，無法將多個優(yōu)良性狀組合。：難以控制突變方向，無法將多個優(yōu)良性狀組合。 已知小麥的高稈已知小麥的高稈(D)對矮稈對矮稈(d)為顯性，抗銹病為顯性，抗銹病(T)對易對易 感銹病感銹病(t)為顯性，兩對性狀獨立遺傳。現(xiàn)在有高稈抗銹病為顯性，兩對性狀獨立遺傳。現(xiàn)在有高稈抗銹病 (DDTT)、高稈易感銹病、高稈易感銹病(DDtt)、矮稈易感銹病、矮稈易感銹病(ddtt)的三個的三個 純系品種，要求設(shè)計一個通過基因重組培育雙優(yōu)

2、新品種純系品種，要求設(shè)計一個通過基因重組培育雙優(yōu)新品種 (ddTT)的步驟。的步驟。 DDTT ddtt DdTt ddTt 高抗高抗 高不抗高不抗 矮抗矮抗 矮不抗矮不抗 ddTT矮抗矮抗 ddTT ddTt矮抗矮抗 ddTT矮抗矮抗 矮抗矮抗 矮不抗矮不抗 ddTt ddTT 雜交雜交 自交自交 選優(yōu)選優(yōu) 自交自交 F3 選優(yōu)選優(yōu) 思考：要培育出思考：要培育出 一個能穩(wěn)定遺傳一個能穩(wěn)定遺傳 的植物品種至少的植物品種至少 要幾年？要幾年？ 雜交育種是將兩個或多個品種的優(yōu)良性狀 通過交配集中在一起，再經(jīng)過選擇和培育，獲 得新品種的方法。 原理：原理：基因自由組合定律?；蜃杂山M合定律。 優(yōu)點優(yōu)

3、點：能集中位于不同品種中的優(yōu)良性狀。能集中位于不同品種中的優(yōu)良性狀。 缺點缺點：只能利用已有的基因組，并不能產(chǎn)生新的基因。只能利用已有的基因組，并不能產(chǎn)生新的基因。 雜交進程緩慢，過程繁瑣。雜交進程緩慢，過程繁瑣。 l1、農(nóng)作物品質(zhì)改良 2、動物養(yǎng)殖品種改良 利用物理因素（如X射線，紫外線，激光等） 或化學因素（如亞硝酸等）處理生物，使生物 發(fā)生基因突變。 誘變育種的突出誘變育種的突出優(yōu)點優(yōu)點是：提高變異的頻率，加速育種進程。大幅度地是：提高變異的頻率，加速育種進程。大幅度地 改良某些性狀。改良某些性狀。 缺點缺點：難以控制突變方向，無法將多個優(yōu)良性狀組合。：難以控制突變方向，無法將多個優(yōu)良性

4、狀組合。 l 在作物方面，應(yīng)用誘變育種我國已培育出在作物方面，應(yīng)用誘變育種我國已培育出100多種多種 水稻、小麥、玉米、大豆等優(yōu)良品種。水稻、小麥、玉米、大豆等優(yōu)良品種。 l 1、用射線和其他誘變劑處理大豆，培育成了、用射線和其他誘變劑處理大豆，培育成了“黑黑 農(nóng)五號農(nóng)五號”等新品種。這品種含有改變了的酶系，在同等新品種。這品種含有改變了的酶系，在同 樣的施肥和管理條件下可提高產(chǎn)量樣的施肥和管理條件下可提高產(chǎn)量16%，含油量提高，含油量提高 2.5。 l 2、利用返回式衛(wèi)星搭載植物種子以來，已成功進行了利用返回式衛(wèi)星搭載植物種子以來，已成功進行了10余次航天育余次航天育 種試驗。種子在太空條件

5、下發(fā)生基因突變，進行農(nóng)作物遺傳性狀的改良。種試驗。種子在太空條件下發(fā)生基因突變，進行農(nóng)作物遺傳性狀的改良。 太空椒太空椒 l利用太空環(huán)境研究植物生長發(fā)育和遺傳變異的講究始于上世紀60年代初期，迄今已 有40多年的歷史。前蘇聯(lián)(俄羅斯)、美國空間植物學研究的主要目標，定位在以探索 空間條件下植物生長發(fā)育規(guī)律，改善空間人類生存的小環(huán)境，解決宇航員的食品供給 及生存安全等，這是為了將來“太空里的人類”。即使美國航空航天局于1995年建 立了引力生物學中心，重點研究植物對引力的感受和反應(yīng)，但其最終目標仍是開發(fā)出 更加適于太空旅行的植物。 而我國的太空育種則把更多的注意力投向如何利用空間環(huán)境資源，開辟選

6、育植物 優(yōu)良品種的新途徑，這是為了現(xiàn)在“地球上的人類”。因為目的的不同，導(dǎo)致現(xiàn)在有 “中國已經(jīng)走上太空育種的最前沿”一說。 自從1987年8月5日我國第一次利用返回式衛(wèi)星搭載植物種子以來，已成功進行 了10余次航天育種試驗。前后共有70多種植物1000多個品種的植物種子經(jīng)過太空育 種，共吸引全國23個省市的70多個單位參與種子搭載試驗。 奇跡出現(xiàn)了水稻出現(xiàn)了大穗、大粒、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的效果，經(jīng)航天誘變育種培 育出的航育1號水稻新品種株高降低14厘米，生長期縮短13天，增產(chǎn)5%-10，累計 已推廣30萬畝。華航一號水稻新品種穗大，粒多、結(jié)實率高，可增產(chǎn)10，畝產(chǎn)達 500公斤以上，已推廣100萬畝以

7、上；小麥獲得許多矮稈，豐產(chǎn)、早熟的后代作物， 產(chǎn)量增長1015；青椒的優(yōu)勢亦很明顯，長勢十分喜人，已培育出一些高產(chǎn)、 優(yōu)質(zhì)、抗病能力強的新品系，一種名叫872青椒，一個在250克以上，畝產(chǎn)5000公 斤左右，維生素C含量增加20。蘋果平均重量從90克提高到160克，畝產(chǎn)比地面良 種對照組高30以上，豐產(chǎn)年份還達到122。江西廣昌縣利用航天育種培植出了特 大粒白蓮種衛(wèi)星3號，每粒蓮子重24克以上，比常規(guī)品種可增產(chǎn)60。 空間生命科學： 高真空(108pa) 微重力(104g) 強輻射(尤其是危害性 極大的HZE） l醫(yī)藥工業(yè)應(yīng)用的青霉素就是利用普通青霉菌，經(jīng)過醫(yī)藥工業(yè)應(yīng)用的青霉素就是利用普通青霉

8、菌，經(jīng)過X射線射線 的照射的照射，產(chǎn)生的有利突變型。還有醫(yī)學上應(yīng)用的其他抗菌，產(chǎn)生的有利突變型。還有醫(yī)學上應(yīng)用的其他抗菌 素如鏈霉素、地霉素、金霉素等，經(jīng)輻射處理的突變系，素如鏈霉素、地霉素、金霉素等，經(jīng)輻射處理的突變系， 比原始品系抗菌素產(chǎn)量增長幾十倍到幾百倍，促進和提高比原始品系抗菌素產(chǎn)量增長幾十倍到幾百倍，促進和提高 了抗菌素的生產(chǎn)。了抗菌素的生產(chǎn)。 常規(guī)育種常規(guī)育種誘變育種誘變育種多倍體育種多倍體育種單倍體育種單倍體育種 處理處理雜交雜交 原理原理 特點特點 舉例舉例 用射線、激光、用射線、激光、 化學藥品等處理化學藥品等處理 生物生物 用秋水仙素處理種用秋水仙素處理種 子或幼苗子或幼

9、苗 花藥離體培養(yǎng)花藥離體培養(yǎng) 再人工誘導(dǎo)使染再人工誘導(dǎo)使染 色體數(shù)目加倍色體數(shù)目加倍 通過基因重組通過基因重組 把兩親本的優(yōu)把兩親本的優(yōu) 良性狀組合在良性狀組合在 同一后代中同一后代中 用人工方法誘發(fā)用人工方法誘發(fā) 基因突變，產(chǎn)生基因突變，產(chǎn)生 新性狀，創(chuàng)造新新性狀，創(chuàng)造新 品種或新類型品種或新類型 抑制細胞分裂中抑制細胞分裂中 紡錘體的形成，紡錘體的形成， 使染色體數(shù)目加使染色體數(shù)目加 倍后不能形成兩倍后不能形成兩 個細胞個細胞 誘導(dǎo)精子直接誘導(dǎo)精子直接 發(fā)育成植株，發(fā)育成植株， 再用秋水仙素再用秋水仙素 加倍成純合體加倍成純合體 方法簡便，但需方法簡便，但需 較長年限方可獲較長年限方可獲

10、得純合體得純合體 加速育種的進程，加速育種的進程， 大幅改良某些性大幅改良某些性 狀，但突變后有狀，但突變后有 利個體往往不多利個體往往不多 器官大，營養(yǎng)物器官大，營養(yǎng)物 質(zhì)含量高，但發(fā)質(zhì)含量高，但發(fā) 育延遲，結(jié)實率育延遲，結(jié)實率 低低 縮短育種年限，縮短育種年限， 但方法復(fù)雜，但方法復(fù)雜， 成活率較低成活率較低 高桿抗病與矮桿高桿抗病與矮桿 不抗病小麥雜交不抗病小麥雜交 產(chǎn)生矮桿抗病品產(chǎn)生矮桿抗病品 種種 高產(chǎn)量青霉素菌高產(chǎn)量青霉素菌 株的育成株的育成 三倍體西瓜、八三倍體西瓜、八 倍體小黑麥倍體小黑麥 抗病植株的抗病植株的 育成育成 l1、雜交育種所依據(jù)的原理是什么（、雜交育種所依據(jù)的原理

11、是什么（ ） A.基因突變基因突變 B.基因自由組合基因自由組合 C.染色體交叉互換染色體交叉互換 D.染色體變異染色體變異 2、據(jù)你所知道雜交選育新品種之外，雜、據(jù)你所知道雜交選育新品種之外，雜 交的另一個結(jié)果是獲得（交的另一個結(jié)果是獲得（ ） A.純種純種 B.雜種表現(xiàn)的優(yōu)勢雜種表現(xiàn)的優(yōu)勢 C.基因突變基因突變 D.染色體變異染色體變異 B B 在育種過程中，人們用秋水仙素處理種子 或幼苗從而使細胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍，染色體 數(shù)目加倍的細胞繼續(xù)進行正常的有絲分裂，發(fā) 育為多倍體植株，得到多倍體品種。 優(yōu)點優(yōu)點：器官大，營養(yǎng)物質(zhì)含量高。 缺點缺點：發(fā)育延遲，結(jié)實率低。 l秋水仙素處理萌發(fā)的幼苗

12、時，可以誘導(dǎo)多倍體 的產(chǎn)生，秋水仙素的作用是 。 l三倍體植株需要授以二倍體的成熟花粉，因為 成熟花粉具有的色氨酸酶系（促使合成生長素）， 通過授粉為其子房的發(fā)育提供 。 l三倍體植株不能進行減數(shù)分裂的原因是由于卵 原細胞3個染色體組（3N=33），減數(shù)分裂時同 源染色體聯(lián)會 ，從而不能正常產(chǎn)生卵細胞。 由此可以獲得 的是 倍體果實，但是沒有種子 的無籽西瓜。 l上述過程需要的時間周期為2年。第一年可以 由專門的種子培育公司完成3N和2N的種子；農(nóng) 戶直接購買配比好的3N和2N的種子，按照正常 的栽培方法培育，當年就可以獲得 。 抑制紡錘體的形成抑制紡錘體的形成 生長素生長素 紊亂紊亂 三三

13、無籽西瓜無籽西瓜 采用花藥離體培養(yǎng)的方法獲得單倍體植 株，再人工誘導(dǎo)染色體加倍，獲取自交不發(fā) 生性狀分離的穩(wěn)定遺傳的純系品種。 優(yōu)點優(yōu)點：縮短育種年限 。 缺點缺點：但方法復(fù)雜，成活率較低。 在野外發(fā)現(xiàn)抗銹?。@性基因在野外發(fā)現(xiàn)抗銹?。@性基因DD控制的）小麥植株，如控制的）小麥植株，如 何快速獲取可以穩(wěn)定遺傳的抗銹病的種子呢？何快速獲取可以穩(wěn)定遺傳的抗銹病的種子呢？ 將某些生物完整的優(yōu)良基因轉(zhuǎn)移到其他 物種中去，改造生物的遺傳物質(zhì)，使其在性 狀、營養(yǎng)品質(zhì)、消費品質(zhì)等方面向人類所需 要的目標轉(zhuǎn)變?；蚬こ逃纸凶龌蚱唇蛹?術(shù)或DNA重組技術(shù)。 例如例如 將菜豆儲藏蛋白基因轉(zhuǎn)移到向日葵中，培育出

14、高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、品質(zhì)優(yōu)將菜豆儲藏蛋白基因轉(zhuǎn)移到向日葵中，培育出高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、品質(zhì)優(yōu) 良的良的“向日葵豆向日葵豆”，提高了蛋白質(zhì)的含量。，提高了蛋白質(zhì)的含量。 把細菌的抗蟲、抗病毒、抗除草劑、抗鹽堿、抗干旱、抗高溫等的把細菌的抗蟲、抗病毒、抗除草劑、抗鹽堿、抗干旱、抗高溫等的 抗性基因轉(zhuǎn)移到農(nóng)作物中去，就會產(chǎn)生具有相應(yīng)抗性的農(nóng)作物新品種?？剐曰蜣D(zhuǎn)移到農(nóng)作物中去，就會產(chǎn)生具有相應(yīng)抗性的農(nóng)作物新品種。 轉(zhuǎn)基因育種的原理：人為基因重組轉(zhuǎn)基因育種的原理：人為基因重組 變異原因：人工方法使目的基因整合到受體變異原因：人工方法使目的基因整合到受體DNA分子中去分子中去 實例：人體干擾素基因的轉(zhuǎn)移、人體胰島素基因

15、的轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)實例：人體干擾素基因的轉(zhuǎn)移、人體胰島素基因的轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn) 基因大豆、轉(zhuǎn)基因牛等基因大豆、轉(zhuǎn)基因牛等 優(yōu)點：優(yōu)點：人類實現(xiàn)對基因的定向轉(zhuǎn)移，有利研究生物制藥等人類實現(xiàn)對基因的定向轉(zhuǎn)移，有利研究生物制藥等 缺點：缺點：可能帶來生態(tài)災(zāi)難或戰(zhàn)爭狂人的可能帶來生態(tài)災(zāi)難或戰(zhàn)爭狂人的“基因武器基因武器”。 對轉(zhuǎn)基因食品無害性的評估主要有以下幾方面： 是否有毒性、引起過敏反應(yīng)、營養(yǎng)或毒性蛋白質(zhì)的特性、注入基是否有毒性、引起過敏反應(yīng)、營養(yǎng)或毒性蛋白質(zhì)的特性、注入基 因的穩(wěn)定性、基因改變引起的營養(yǎng)效果及其他不必要的功能因的穩(wěn)定性、基因改變引起的營養(yǎng)效果及其他不必要的功能等。 對人類健康而言，專家們認為，主要

16、應(yīng)審查轉(zhuǎn)基因食品有無毒性及對 環(huán)境的影響。 歐盟對轉(zhuǎn)基因食品的生產(chǎn)和銷售制定了一系列法規(guī)，要求基歐盟對轉(zhuǎn)基因食品的生產(chǎn)和銷售制定了一系列法規(guī)，要求基 因改變不得超過基因總量的因改變不得超過基因總量的 1 1，市場上出售的轉(zhuǎn)基因食品，市場上出售的轉(zhuǎn)基因食品 必須貼標簽。必須貼標簽。 常規(guī)育種常規(guī)育種誘變育種誘變育種多倍體育種多倍體育種單倍體育種單倍體育種 處理處理雜交雜交用射線、激光、用射線、激光、 化學藥品等處理化學藥品等處理 生物生物 用秋水仙素處理用秋水仙素處理 種子或幼苗種子或幼苗 花藥離體培養(yǎng)花藥離體培養(yǎng) 再人工誘導(dǎo)使再人工誘導(dǎo)使 染色體數(shù)目加染色體數(shù)目加 倍倍 原理原理通過基因重組把通過基因重組把 兩親本的優(yōu)良性兩親本的優(yōu)良性 狀組合在同一后狀組合在同一后 代中代中 用人工方法誘發(fā)用人工方法誘發(fā) 基因突變，產(chǎn)生基因突變，產(chǎn)生 新性狀，創(chuàng)造新新性狀，創(chuàng)造新 品種或新類型品種或新類型 抑制細胞分裂中抑制細胞分裂中 紡錘體的形成，紡錘體的形成， 使染色體數(shù)目加使染色體數(shù)目加 倍后不能形成兩倍后不能形成兩 個細胞個細胞 誘導(dǎo)精子直接誘導(dǎo)精子直接 發(fā)育成植株，發(fā)育成植株， 再用秋水仙素再用秋水仙素 加倍成純合體加倍成純合體 特點特點方法簡便，但需方法簡便，但需 較長年限方可獲較長年限方可獲 得純合體得純合體 加