雜交育種和誘變育種

1、 傳統(tǒng)的人類育種方式傳統(tǒng)的人類育種方式 選擇育種選擇育種:在自然界產(chǎn)生的變異中選擇在自然界產(chǎn)生的變異中選擇缺點：缺點：1周期長周期長2可以選擇的范圍有限可以選擇的范圍有限第第6章章從雜交育種到基因從雜交育種到基因工程工程( (一）一）一、基礎(chǔ)回扣一、基礎(chǔ)回扣染色體變異染色體變異明顯縮短育種年限明顯縮短育種年限技術(shù)復(fù)雜且須與雜交育種配技術(shù)復(fù)雜且須與雜交育種配合合染色體變異染色體變異秋水仙素處理萌發(fā)的秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗種子或幼苗器官較大，產(chǎn)量和營養(yǎng)成器官較大，產(chǎn)量和營養(yǎng)成分高，抗逆性強，抗病性分高，抗逆性強，抗病性強強技術(shù)復(fù)雜且須與雜交育技術(shù)復(fù)雜且須與雜交育種配合，發(fā)育延遲種配合，發(fā)育延

2、遲,結(jié)結(jié)實率低實率低依據(jù)依據(jù)原理原理常用常用方法方法優(yōu)點優(yōu)點缺點缺點應(yīng)用應(yīng)用實例實例單倍體育種單倍體育種多倍體育種多倍體育種花藥（花粉）離體培養(yǎng)花藥（花粉）離體培養(yǎng)1、單倍體和多倍體育種單倍體和多倍體育種2、雜交育種與誘變育種雜交育種雜交育種誘變育種誘變育種概念概念將將 集中在一起，再經(jīng)過選集中在一起，再經(jīng)過選擇和培育，獲得新品種擇和培育，獲得新品種的方法的方法利用利用 處理生物，使生物處理生物，使生物發(fā)生發(fā)生 ，從而，從而獲得優(yōu)良變異類型的育獲得優(yōu)良變異類型的育種方法種方法兩個或多個品種兩個或多個品種的優(yōu)良性狀通過交配的優(yōu)良性狀通過交配物理因素或化學(xué)因物理因素或化學(xué)因素素基因突變基因突變原原

3、理理范范圍圍 的生物的生物所有生物所有生物方方法法雜交雜交自交自交選優(yōu)選優(yōu)自交自交物理物理 處理、化處理、化學(xué)學(xué) 處理處理特特點點不能產(chǎn)生不能產(chǎn)生 ，原有基因性狀的重新原有基因性狀的重新組組育種時間長育種時間長提高提高 ，加，加快育種進程快育種進程產(chǎn)生產(chǎn)生 ，新，新性狀，大幅改良性狀性狀，大幅改良性狀盲目性大，有利盲目性大，有利變異變異基因重組基因重組基因突變基因突變有性生殖有性生殖射線射線誘變劑誘變劑新基因新基因突變率突變率新基因新基因少少二、典例剖析二、典例剖析（2 2）所選擇的生物材料：）所選擇的生物材料：A A、B B。（3 3）希望得到的結(jié)果：）希望得到的結(jié)果：矮稈抗銹病矮稈抗銹病。

4、（4 4）預(yù)計）預(yù)計F F2 2產(chǎn)生這種結(jié)果的（所需類型）的產(chǎn)生這種結(jié)果的（所需類型）的 幾率：幾率：3/163/16。（5 5）寫出育種的簡要過程（圖解）寫出育種的簡要過程（圖解）例例1 1，現(xiàn)有生物材料：，現(xiàn)有生物材料：A A小麥的高稈（顯性小麥的高稈（顯性DDDD）抗銹病（顯性抗銹?。@性TTTT）純種，）純種，B B小麥的矮稈小麥的矮稈(dd(dd) )不不抗銹抗銹(tt(tt) )病純種，病純種，C C水稻的遲熟種子水稻的遲熟種子（aaaa).). 非生物材料：根據(jù)需要自選非生物材料：根據(jù)需要自選方案方案1 1：（1 1）育種名稱：）育種名稱：雜交雜交育育種種DDTTddttDdTt

5、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ddTTddTT矮抗矮抗ddTtddTt矮抗矮抗矮抗矮抗 矮不抗矮不抗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)改良作物品質(zhì)，提高農(nóng)作物單位面改良作物品質(zhì)，提高農(nóng)作物單位面積產(chǎn)量的常規(guī)方法積產(chǎn)量的常規(guī)方法例例1 1，現(xiàn)有生物材料：，現(xiàn)有生物材料：A A小麥的高稈（顯性小麥的高稈（顯性DDDD）抗銹?。@性抗銹病（顯性TTTT）純種，）純種，B B小麥的矮稈小麥的矮稈(dd(dd) )不不抗銹抗銹(tt(tt) )病純種，病純種，C C水稻的遲熟種子水稻的遲熟種子（aaaa).). 非生物材料：根據(jù)需要自選非生物材料

6、：根據(jù)需要自選方案方案2 2：（1 1）育種名稱：）育種名稱：單倍體單倍體育種育種（2 2）所選擇的生物材料：）所選擇的生物材料：A A、B B。（3 3）希望得到的結(jié)果：）希望得到的結(jié)果：矮稈抗銹病矮稈抗銹病。（4 4）預(yù)計產(chǎn)生這種結(jié)果的（所需類型）的幾）預(yù)計產(chǎn)生這種結(jié)果的（所需類型）的幾率：率：1/41/4。（5 5）寫出育種的簡要過程（可用圖解）寫出育種的簡要過程（可用圖解）若從播種到收獲種子需要一年若從播種到收獲種子需要一年,則培育出能穩(wěn)定則培育出能穩(wěn)定遺傳的矮桿抗病的品種至少需要幾年遺傳的矮桿抗病的品種至少需要幾年?P高桿抗病高桿抗病 DDTT矮桿感病矮桿感病 ddttF1高桿抗病高

7、桿抗病 DdTt第第1年年選育出需要的矮抗品種選育出需要的矮抗品種F2D_T_ D_tt ddT_ ddtt矮抗矮抗雜交育種雜交育種第第2年年第第3年年生長生長ddTTF3減數(shù)分裂減數(shù)分裂配子配子DTDtdTdt單倍體單倍體 DTDtdTdt花藥離體培養(yǎng)花藥離體培養(yǎng)秋水仙素秋水仙素第第1年年第第2年年第第4年年單倍體育種單倍體育種DDttddTT ddtt純合體純合體DDTT矮抗矮抗單倍體育種可以顯著縮短育種單倍體育種可以顯著縮短育種 雜交育種和雜交育種和單倍體育種都單倍體育種都不能創(chuàng)造新的基因，不能創(chuàng)造新的基因，雜交育種雜交育種所需時間還長，能出現(xiàn)意想不所需時間還長，能出現(xiàn)意想不到的結(jié)果，并

8、且需要時間相對到的結(jié)果，并且需要時間相對要短的育種方法是要短的育種方法是-誘誘變育種變育種方案方案3 3：（1 1）育種名稱：）育種名稱：誘變誘變育種育種（2 2）所選擇的生物材料：）所選擇的生物材料：C C。（3 3）希望得到的結(jié)果：）希望得到的結(jié)果：早熟水稻早熟水稻。（4 4）預(yù)計產(chǎn)生這種結(jié)果的（所需類型）的幾率：）預(yù)計產(chǎn)生這種結(jié)果的（所需類型）的幾率： 極低或不出現(xiàn)極低或不出現(xiàn)。（5 5）寫出育種的簡要過程（用圖解）寫出育種的簡要過程（用圖解）例例1 1，現(xiàn)有生物材料：，現(xiàn)有生物材料：A A小麥的高稈（顯性小麥的高稈（顯性DDDD）抗銹?。@性抗銹?。@性TTTT）純種，）純種，B B小

9、麥的矮稈小麥的矮稈(dd(dd) )不不抗銹抗銹(tt(tt) )病純種，病純種，C C水稻的遲熟種子水稻的遲熟種子（aaaa).). 非生物材料：根據(jù)需要自選非生物材料：根據(jù)需要自選人工誘變?nèi)斯ふT變 + + 單倍體育種單倍體育種遲遲熟熟品種品種(aa(aa) )花藥離花藥離體培養(yǎng)體培養(yǎng)遲熟遲熟品種品種( (aa) )雜合雜合子子(Aa(Aa) )人工人工誘變誘變 幼苗幼苗 （A） 幼苗幼苗（a）秋水仙秋水仙素處理素處理早早熟熟品種品種(AA)(AA)秋水仙秋水仙素處理素處理例例2長毛折耳貓長毛折耳貓短毛折耳貓短毛折耳貓長毛立耳貓長毛立耳貓長毛立耳長毛立耳 短毛折耳短毛折耳BBEEbbee長毛

10、立耳長毛立耳 BbEe長毛立耳長毛立耳BbEe長立長立 長折長折 短立短立 短折短折BbeeBBeeBBeeBbeebbeebbee長折長折 短折短折長折長折 長折長折 短折短折雜交雜交F1間間交配交配選優(yōu)選優(yōu)測交測交F3長折長折 短折短折1 1、動物雜交育種中純合子的獲得不能通過、動物雜交育種中純合子的獲得不能通過逐代自交，而應(yīng)改為逐代自交，而應(yīng)改為測交測交。2 2、動物雜交育種的過程中動物雜交育種的過程中不能運用單倍體不能運用單倍體育種的方法。育種的方法。 不是，還可以不是，還可以培育雜合子品種，有些品種培育雜合子品種，有些品種中雜交子一代還往往表現(xiàn)出優(yōu)良的性狀中雜交子一代還往往表現(xiàn)出優(yōu)良

11、的性狀( (高高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗性）產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗性）-雜種優(yōu)勢雜種優(yōu)勢思考：思考： 雜交育種的目的都是為了培育純雜交育種的目的都是為了培育純合子品種嗎？合子品種嗎？如何才能得到培育得到雜種優(yōu)勢品種呢？例例3 3、（、（20032003理綜高考題）馬鈴薯品種是理綜高考題）馬鈴薯品種是雜合體（有一對基因雜合即可稱為雜合雜合體（有一對基因雜合即可稱為雜合體），生產(chǎn)上通常用塊莖繁殖，現(xiàn)要選育體），生產(chǎn)上通常用塊莖繁殖，現(xiàn)要選育黃肉（黃肉（YyYy) )、抗病、抗病(Rr(Rr) )的馬鈴薯新品種。的馬鈴薯新品種。請設(shè)計馬鈴薯品種間雜交育種程序。要求請設(shè)計馬鈴薯品種間雜交育種程序。要求用遺傳圖解表示并加以簡

12、要說明。（寫出用遺傳圖解表示并加以簡要說明。（寫出包括親本在內(nèi)的前三代即可）包括親本在內(nèi)的前三代即可） 馬鈴薯馬鈴薯第一代第一代 yyRr Yyrr 親本雜交親本雜交第二代第二代 YyRr,yyRr,Yyrr,yyrr 種植，選黃肉、種植，選黃肉、 抗抗 ?。ú。?YyRr ）第三代第三代 YyRr 用塊莖繁殖用塊莖繁殖 培育雜合子品種：培育雜合子品種： 一般是選取純合雙親雜交，一般是選取純合雙親雜交，得到子一代，需年年制種。如得到子一代，需年年制種。如雜交水稻、雜交玉米等雜交水稻、雜交玉米等例例4，優(yōu)化，優(yōu)化P1384，（，（2）例題：下圖是用某種作物的兩個品種例題：下圖是用某種作物的兩個品

13、種和和分別培育出分別培育出、品種的示意圖，試分析回答：品種的示意圖，試分析回答： 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步驟分別是步驟分別是 和和 。其。其應(yīng)用的遺傳學(xué)原理是應(yīng)用的遺傳學(xué)原理是 。（2）用）用培育培育所采用的所采用的E和和H步驟分別是步驟分別是 和和 。其應(yīng)用的遺傳學(xué)原理是其應(yīng)用的遺傳學(xué)原理是 。（3）用）用培育培育所采用的所采用的G步驟是步驟是_ 。其遺傳學(xué)原理是其遺傳學(xué)原理是_。雜交雜交自交自交基因重組基因重組花藥離花藥離體培養(yǎng)體培養(yǎng)秋水仙素秋水仙素處理幼苗處理幼苗染色體變異（單倍

14、體育種）染色體變異（單倍體育種）秋水仙素處理幼苗秋水仙素處理幼苗染色體變異（多倍體育種）染色體變異（多倍體育種）H 這些題你會做嗎？這些題你會做嗎？1 1、雜交育種所依據(jù)的主要遺傳學(xué)原理是：、雜交育種所依據(jù)的主要遺傳學(xué)原理是： A.A.基因突變；基因突變； B.B.基因自由組合；基因自由組合； C.C.染色體交叉互換：染色體交叉互換： D.D.染色體變異。染色體變異。 答答 B 2. .在下列幾種育種方法中，可以改變原有基因分子結(jié)構(gòu)的育種在下列幾種育種方法中，可以改變原有基因分子結(jié)構(gòu)的育種方法是：方法是： A A、雜交育種、雜交育種 B B、誘變育種、誘變育種 C C、單倍體育種、單倍體育種

15、D D、多倍體育種、多倍體育種 答案：答案： 3. 3.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)育種專家采用誘變育種的方法改良某些農(nóng)作物的原現(xiàn)代農(nóng)業(yè)育種專家采用誘變育種的方法改良某些農(nóng)作物的原有性狀，其原因是：有性狀，其原因是： A A、提高了后代的出苗率、提高了后代的出苗率 B B、產(chǎn)生的突變?nèi)渴怯欣?、產(chǎn)生的突變?nèi)渴怯欣?C C、提高了后代的穩(wěn)定性、提高了后代的穩(wěn)定性 D D、能提高突變率以供育種選擇、能提高突變率以供育種選擇 答案：答案： B BD D 練一練：練一練：花生是自花傳粉植物。種子粒大花生是自花傳粉植物。種子粒大(A)對粒小對粒小(a)為顯性，含油少為顯性，含油少(B)對含油多對含油多(b)為顯性，以

16、上兩對基因分別位為顯性，以上兩對基因分別位于非同源染色體上?，F(xiàn)有粒大含油少品種、粒小含油少品種和于非同源染色體上?，F(xiàn)有粒大含油少品種、粒小含油少品種和粒小含油多品種粒小含油多品種(三個品種均為純合體三個品種均為純合體)，育種家期望獲得粒大，育種家期望獲得粒大含油多的新品種，為此進行雜交。含油多的新品種，為此進行雜交。試回答下列問題：試回答下列問題：(1)應(yīng)選用以上哪兩個品種作為雜交親本應(yīng)選用以上哪兩個品種作為雜交親本?(2)上述兩親本雜交產(chǎn)生的上述兩親本雜交產(chǎn)生的F1代基因型和表現(xiàn)型是什么代基因型和表現(xiàn)型是什么?(3)在在F2代中表現(xiàn)粒大含油多的植株出現(xiàn)的比例是多少代中表現(xiàn)粒大含油多的植株出現(xiàn)

17、的比例是多少? F2代中能穩(wěn)定遺傳的粒大含油多的植株出現(xiàn)的比例是多少代中能穩(wěn)定遺傳的粒大含油多的植株出現(xiàn)的比例是多少?粒大含油少品種和粒小含油多品種粒大含油少品種和粒小含油多品種AaBb 粒大含油少品種粒大含油少品種3/16 1/16異源多倍體 定義定義 異源多倍體（allopolyploid）是指不同的種雜交產(chǎn)生的雜種后代,經(jīng)過染色體加倍形成的多倍體。 舉例 多倍體植物中大多數(shù)是異源多倍體。常見的異源多倍體有小麥、燕麥、棉、煙草、蘋果、梨、櫻桃、菊、水仙、郁金香等。 我國研究成果 我國已故遺傳育種學(xué)家鮑文奎經(jīng)過30多年的研究,在20世紀六七十年代用普通小麥(六倍體)與黑麥(二倍體)雜交,成功

18、地培育出異源八倍體小黑麥新物種。普通小麥和黑麥分別屬于不同的屬,兩個屬的物種一般是難以雜交的。但是也有少數(shù)的普通小麥品種含有可雜交基因,稱為“橋梁品種。橋梁品種之間的雜交一代及其后代都很容易與黑麥雜交。非橋梁品種也可以先與橋梁品種雜交,將可雜交基因傳給后代,這樣就可以廣泛利用小麥資源與黑麥雜交了。用普通小麥作母本,雌配子中有3個染色體組(ABD),共21條染色體,用黑麥作父本,雄配子中有1個染色體組(R),7條染色體,雜交后的子一代包括4個染色體組(ABDR)。這4個染色體組來自不同屬的種,因此,子一代不能進行正常的減數(shù)分裂,需要用人工的方法將子一代的染色體加倍,形成正常的雌、雄配子,才能受精、結(jié)實,繁殖后代。由普通小麥和黑麥雜交,雜種子一代染色體加倍產(chǎn)生的小黑麥具有56(42+14)條染色體,是7的八倍,這些染色體組又來自不同屬的物種,因此,把這種小黑麥稱為異源八倍體小黑麥。小黑麥具有穗大、粒重、抗病性強、耐瘠性強、抗逆性強和營養(yǎng)品質(zhì)好等優(yōu)點,已經(jīng)在我國西北、西南高寒地區(qū)試種成功,并且正在進一步推廣。 人工培育 異源多倍體可以通過人工的方法進行培育。例如,蘿卜和甘藍是十字花科中不同屬的植物,它們的染色體都是18