生物：第6章《從雜交育種到基因工程》課件(新人教版必修2)

1、雜交水稻之父：袁隆平院士與超級(jí)水稻雜交水稻之父：袁隆平院士與超級(jí)水稻第第6章章 從雜交育種到基因工程從雜交育種到基因工程1、雜交育種、雜交育種2、誘變育種、誘變育種3、單倍體育種、單倍體育種4、多倍體育種、多倍體育種5、基因工程、基因工程 總結(jié)總結(jié)練習(xí)練習(xí)生物育種的主要類型。生物育種的主要類型。各育種方法的概念、各育種方法的概念、方法、原理、用途、方法、原理、用途、優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)、應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)、應(yīng)用等等。等。知識(shí)目標(biāo)：知識(shí)目標(biāo)：第1節(jié)雜交育種與誘變育種1、雜交育種、雜交育種2、誘變育種、誘變育種3、單倍體育種、單倍體育種4、多倍體育種、多倍體育種一、雜交育種一、雜交育種在什么情況下進(jìn)行雜交育種

2、？在什么情況下進(jìn)行雜交育種？DDTTddttDdTtddTt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ddTT矮抗矮抗矮抗矮抗 矮不抗矮不抗ddTtddTT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：要培育思考：要培育出一個(gè)能穩(wěn)定出一個(gè)能穩(wěn)定遺傳的植物品遺傳的植物品種至少要幾年？種至少要幾年？動(dòng)物的雜交育種方法動(dòng)物的雜交育種方法長(zhǎng)毛折耳貓長(zhǎng)毛折耳貓短毛折耳貓短毛折耳貓長(zhǎng)毛立耳貓長(zhǎng)毛立耳貓長(zhǎng)毛立耳長(zhǎng)毛立耳 短毛折耳短毛折耳BBEEbbee長(zhǎng)毛立耳長(zhǎng)毛立耳BbEe長(zhǎng)毛立耳長(zhǎng)毛立耳BbEe長(zhǎng)立長(zhǎng)立 長(zhǎng)折長(zhǎng)折 短立短立 短折短折BbeeBBeeBBee

3、Bbeebbeebbee長(zhǎng)折長(zhǎng)折 短折短折長(zhǎng)折長(zhǎng)折長(zhǎng)折長(zhǎng)折 短折短折雜交雜交F1間間交配交配選優(yōu)選優(yōu)測(cè)交測(cè)交F3長(zhǎng)折長(zhǎng)折 短折短折雜交育種優(yōu)點(diǎn)：雜交育種優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)缺點(diǎn):1只能利用已有基因的重組，按需選擇，只能利用已有基因的重組，按需選擇，不能創(chuàng)造新的基因不能創(chuàng)造新的基因2雜交后代會(huì)出現(xiàn)性狀分離，進(jìn)行純化時(shí)雜交后代會(huì)出現(xiàn)性狀分離，進(jìn)行純化時(shí)過(guò)程長(zhǎng)、復(fù)雜。過(guò)程長(zhǎng)、復(fù)雜。使位于使位于不同個(gè)體不同個(gè)體的優(yōu)良性狀集中的優(yōu)良性狀集中于一個(gè)個(gè)體上于一個(gè)個(gè)體上 雜種優(yōu)勢(shì)雜種優(yōu)勢(shì) 基因型不同的兩個(gè)親本個(gè)體雜交產(chǎn)生的雜種基因型不同的兩個(gè)親本個(gè)體雜交產(chǎn)生的雜種第一代，在生長(zhǎng)、繁殖、抗逆性、產(chǎn)量等性狀第一代，在生長(zhǎng)、

4、繁殖、抗逆性、產(chǎn)量等性狀上優(yōu)于兩個(gè)親本的現(xiàn)象。如上優(yōu)于兩個(gè)親本的現(xiàn)象。如騾子騾子雜交育種小結(jié)雜交育種小結(jié)基因重組基因重組使位于不同個(gè)體上的多個(gè)優(yōu)良性狀集中于一個(gè)個(gè)使位于不同個(gè)體上的多個(gè)優(yōu)良性狀集中于一個(gè)個(gè)體上，即體上，即“集優(yōu)集優(yōu)”,能產(chǎn)生新的能產(chǎn)生新的基因型基因型。育種周期長(zhǎng)育種周期長(zhǎng)（自交選擇需五（自交選擇需五六代六代,甚至十幾代甚至十幾代) )。原理：原理： 方法：方法： 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：應(yīng)用：應(yīng)用： 用純種高稈抗病小麥與純種矮稈不抗病小麥培育用純種高稈抗病小麥與純種矮稈不抗病小麥培育矮稈抗病小麥矮稈抗病小麥 雜交雜交自交自交選優(yōu)選優(yōu)選優(yōu)選優(yōu)植物是通過(guò)自交，動(dòng)物通過(guò)測(cè)交二、誘變育

5、種二、誘變育種提高突變的頻率，在較短時(shí)間內(nèi)獲得更多的提高突變的頻率，在較短時(shí)間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類型；優(yōu)良變異類型；能產(chǎn)生新基因能產(chǎn)生新基因優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) ：有利個(gè)體不多，須大量處理供試材料有利個(gè)體不多，須大量處理供試材料 ，工作工作量大量大 缺缺 點(diǎn)：點(diǎn)：誘變育種誘變育種太空育種太空育種空間生命科學(xué)空間生命科學(xué)：高真空高真空微重力微重力強(qiáng)輻射強(qiáng)輻射誘變育種的成果誘變育種的成果“黑農(nóng)五號(hào)黑農(nóng)五號(hào)”大豆大豆生產(chǎn)青霉素的菌種生產(chǎn)青霉素的菌種三、單倍體育種三、單倍體育種普通植株普通植株減數(shù)減數(shù) 分裂分裂花粉花粉花藥離花藥離 體培養(yǎng)體培養(yǎng)單倍體幼苗單倍體幼苗秋水仙秋水仙 素處理素處理純合子幼苗純合子幼苗篩

6、選所需的品種篩選所需的品種高桿抗病高桿抗病DDTTddtt矮桿不抗病矮桿不抗病F1PDdTt 高桿抗病高桿抗病DDTT高桿高桿抗病抗病高桿不高桿不抗病抗病矮桿矮桿抗病抗病矮桿不矮桿不抗病抗病DtDTdTdt花粉花粉花藥離體培養(yǎng)花藥離體培養(yǎng)DtDTdTdt單倍體植株單倍體植株秋水仙素處理幼苗秋水仙素處理幼苗DDttddTTDDtt純合體植株純合體植株花藥離體培養(yǎng)花藥離體培養(yǎng)P高桿抗病高桿抗病 DDTT矮桿感病矮桿感病 ddttF1高桿抗病高桿抗病 DdTt配子配子DTDtdTdtDTDtdTdtDDTT DDtt ddTT ddtt純合純合體體秋水仙素秋水仙素 需要的矮抗品種需要的矮抗品種單倍體

7、育種單倍體育種第第1年年第第2年年P(guān)高桿抗病高桿抗病 DDTT矮桿感病矮桿感病 ddttF1高桿抗病高桿抗病 DdTtF2D_T_ D_tt ddT_ ddttddTT 雜交育種雜交育種第第1年年第第2年年第第36年年 需要的矮抗品種需要的矮抗品種矮抗矮抗對(duì)比育種年限對(duì)比育種年限2、單倍體育種的原理：、單倍體育種的原理：染色體變異染色體變異 明顯縮短育種年限。所得后代均為純合明顯縮短育種年限。所得后代均為純合子，不會(huì)發(fā)生性狀分離子，不會(huì)發(fā)生性狀分離1、單倍體育種的方法：、單倍體育種的方法： 通過(guò)花藥離體培養(yǎng)得到單倍體，再用秋水仙素通過(guò)花藥離體培養(yǎng)得到單倍體，再用秋水仙素處理單倍體幼苗處理單倍體

8、幼苗3、單倍體育種的優(yōu)點(diǎn)：、單倍體育種的優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)較復(fù)雜，需與雜交育種結(jié)合，多限于植物。技術(shù)較復(fù)雜，需與雜交育種結(jié)合，多限于植物。4、單倍體育種的缺點(diǎn)：、單倍體育種的缺點(diǎn)：四、多倍體育種四、多倍體育種四、多倍體育種四、多倍體育種普通西瓜的普通西瓜的幼苗（或萌幼苗（或萌發(fā)的種子）發(fā)的種子）秋水秋水 仙素處理仙素處理幼苗（染色體幼苗（染色體加倍加倍,4N）生長(zhǎng)生長(zhǎng)四倍體植株四倍體植株四倍體四倍體植株植株二倍體二倍體植株植株4N瓜肉瓜肉3N胚胚三倍體植株三倍體植株二倍體植二倍體植株的花粉株的花粉3N瓜肉瓜肉普通小麥普通小麥AAAAAA（6N42） 黑麥黑麥RR（2N14）F1PF2新品種新品種八倍體

9、小黑麥的培育過(guò)程八倍體小黑麥的培育過(guò)程:配子配子小黑麥小黑麥AAAAAARR（8N=56）不育雜種不育雜種AAAR（4N28）AAA(3N=21)R（N=7）秋水仙素處理秋水仙素處理多倍體育種多倍體育種原理原理方法方法過(guò)程過(guò)程 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)染色體變異染色體變異 秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗 同源多倍體同源多倍體育種，如：育種，如： 四倍體二倍體染色體加倍異源多倍體異源多倍體育種，如：育種，如： ANaBNbN a bNab物種物種雜交染色體加倍22222422 二倍體二倍體 二倍體二倍體 不育不育 四倍體四倍體 可培育出自然界中沒(méi)有的新品種，且培育出的植物器可培

10、育出自然界中沒(méi)有的新品種，且培育出的植物器官大，產(chǎn)量高，營(yíng)養(yǎng)豐富官大，產(chǎn)量高，營(yíng)養(yǎng)豐富 一般只適于植物，發(fā)育延遲，結(jié)實(shí)率低一般只適于植物，發(fā)育延遲，結(jié)實(shí)率低 與雜交育種與雜交育種配合；獲得配合；獲得的新品種發(fā)的新品種發(fā)育延遲育延遲雜交育種雜交育種誘變育種誘變育種單倍體育種單倍體育種多倍體育種多倍體育種原原理理常常用用方方法法優(yōu)優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)缺缺點(diǎn)點(diǎn)基因重組基因重組基因突變基因突變?nèi)旧w變異染色體變異（成倍減少）（成倍減少）染色體變異染色體變異（成倍增加）（成倍增加）雜交雜交自交自交選優(yōu)選優(yōu)用物理或化學(xué)用物理或化學(xué)方法處理生物方法處理生物花藥離體培養(yǎng)花藥離體培養(yǎng)單倍體單倍體秋秋水仙素處理水仙素處理純種純

11、種秋水仙素處秋水仙素處理萌發(fā)的種理萌發(fā)的種子或幼苗子或幼苗使位于不同使位于不同個(gè)體的優(yōu)良個(gè)體的優(yōu)良性狀集中于性狀集中于一個(gè)個(gè)體上一個(gè)個(gè)體上提高變異頻率，提高變異頻率，加速育種進(jìn)程，加速育種進(jìn)程，有利變異少，有利變異少，需大量處理供需大量處理供試材料試材料明顯縮短育種明顯縮短育種年限，育種時(shí)年限，育種時(shí)間較短。間較短。技術(shù)復(fù)雜，需技術(shù)復(fù)雜，需與雜交育種配與雜交育種配合合各種器官大、各種器官大、營(yíng)養(yǎng)成分高、營(yíng)養(yǎng)成分高、抗性強(qiáng)抗性強(qiáng)育種時(shí)間最長(zhǎng)育種時(shí)間最長(zhǎng)習(xí)題演練習(xí)題演練1: 現(xiàn)有二個(gè)番茄品種，現(xiàn)有二個(gè)番茄品種，A品種的基因型為品種的基因型為aaBB， B品種的基因型為品種的基因型為AAbb，二對(duì)等

12、位基因分別位，二對(duì)等位基因分別位 于二對(duì)同源染色體上。如果從播種到獲得種子于二對(duì)同源染色體上。如果從播種到獲得種子 需要一年，則獲得需要一年，則獲得aabb植株至少需要植株至少需要 A1年年 B2年年 C3年年 D4年年雜交雜交自交自交基因重組基因重組花藥離體花藥離體培養(yǎng)培養(yǎng)秋水仙素處秋水仙素處理幼苗理幼苗染色體變異（單倍體育種）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）2: 下圖是用某種作物的兩個(gè)品種和分別培育出、品下圖是用某種作物的兩個(gè)品種和分別培育出、品種的示意圖，試分析回答：種的示意圖，試分析回答： AABB E Ab -

13、D AaBb F AAbb-aabb G AAaaBBbb-（1）用和培育所采用的）用和培育所采用的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）用培育所采用的）用培育所采用的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）用培育所采用的）用培育所采用的G步驟是步驟是_ 。其遺傳學(xué)原理是其遺傳學(xué)原理是_。H3、雜交育種的優(yōu)點(diǎn)是：、雜交育種的優(yōu)點(diǎn)是： A. 能將多個(gè)優(yōu)良的性狀組合在一起能將多個(gè)優(yōu)良的性狀組合在一起 B. 能產(chǎn)生自然界沒(méi)有的新性狀能產(chǎn)生自然界沒(méi)有的新性狀 C. 能按人類意愿定向改變生物能按人類意愿定

14、向改變生物 D. 很容易培育出沒(méi)有任何缺點(diǎn)的品種很容易培育出沒(méi)有任何缺點(diǎn)的品種4、誘變育種的理論依據(jù)是、誘變育種的理論依據(jù)是 A. 基因分離基因分離 B. 基因重組基因重組 C. 基因突變基因突變 D. 染色體變異染色體變異5、在育種上要得到更多的變異，最好采用、在育種上要得到更多的變異，最好采用 A. 雜交育種雜交育種 B. 誘變育種誘變育種 C. 利用單倍體育種利用單倍體育種 D. 選擇育種選擇育種兩個(gè)小麥親本的基因型分別為兩個(gè)小麥親本的基因型分別為AAbb和和 aaBB，這兩對(duì)基因按自由組合定律遺傳，這兩對(duì)基因按自由組合定律遺傳, 要培育出基因型為要培育出基因型為aabb的新品種，最簡(jiǎn)的

15、新品種，最簡(jiǎn) 捷的方法是捷的方法是 A.單倍體育種單倍體育種 B.雜交育種雜交育種 C.人工誘變育種人工誘變育種 D.細(xì)胞工程育種細(xì)胞工程育種第第2節(jié)節(jié) 基因工程及其應(yīng)用基因工程及其應(yīng)用（問(wèn)題探討）轉(zhuǎn)入胰島素基因的大腸桿菌（問(wèn)題探討）轉(zhuǎn)入胰島素基因的大腸桿菌基因工程的原理基因工程的原理 基因工程的概念基因工程的概念 基因工程最基本的工具基因工程最基本的工具 基因工程操作的基本步驟基因工程操作的基本步驟基因工程的應(yīng)用基因工程的應(yīng)用 基因工程與作物育種基因工程與作物育種 基因工程與藥物研制基因工程與藥物研制 基因工程與環(huán)境保護(hù)基因工程與環(huán)境保護(hù)轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的

16、安全性 小資料小資料一、基因工程的原理一、基因工程的原理1、基因工程的概念、基因工程的概念基因基因工程工程操作操作基本基本步驟步驟二、基因工程的應(yīng)用與作物育種二、基因工程的應(yīng)用與作物育種基因工程與作物育種基因工程與作物育種- 練習(xí)：練習(xí)：抗棉鈴蟲的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉，抗蟲基因來(lái)自一抗棉鈴蟲的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉，抗蟲基因來(lái)自一種細(xì)菌種細(xì)菌蘇云金桿菌。蘇云金桿菌能形成一種毒蘇云金桿菌。蘇云金桿菌能形成一種毒性很強(qiáng)的蛋白質(zhì)晶體，能使棉鈴蟲等鱗翅目害蟲癱性很強(qiáng)的蛋白質(zhì)晶體，能使棉鈴蟲等鱗翅目害蟲癱瘓致死。請(qǐng)回答：瘓致死。請(qǐng)回答：1、細(xì)菌和棉花是差異非常大的兩種生物，為什么、細(xì)菌和棉花是差異非常大的兩種生物，為什么

17、經(jīng)過(guò)人工的基因重組后，棉花能夠合成細(xì)菌的某些經(jīng)過(guò)人工的基因重組后，棉花能夠合成細(xì)菌的某些蛋白質(zhì)呢？蛋白質(zhì)呢？2、從蘇云金桿菌中切割抗蟲基因所用的工具、從蘇云金桿菌中切割抗蟲基因所用的工具是是 ，其特點(diǎn)是，其特點(diǎn)是 。3、基因工程操作要經(jīng)過(guò)哪幾個(gè)基本步驟？、基因工程操作要經(jīng)過(guò)哪幾個(gè)基本步驟？4、在轉(zhuǎn)基因抗蟲棉細(xì)胞內(nèi)，抗蟲基因的表達(dá)、在轉(zhuǎn)基因抗蟲棉細(xì)胞內(nèi)，抗蟲基因的表達(dá)要經(jīng)過(guò)要經(jīng)過(guò) 和和 兩個(gè)過(guò)程。兩個(gè)過(guò)程?；蚬こ膛c藥物研制基因工程與藥物研制-三、轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性三、轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性小結(jié)：育種的發(fā)展歷程小結(jié)：育種的發(fā)展歷程A.選擇育種選擇育種 不足：不足：選擇周期長(zhǎng)；

18、可選擇的范圍有限選擇周期長(zhǎng)；可選擇的范圍有限B.雜交育種雜交育種 不足：不足：育種進(jìn)程繁雜而緩慢，效率低；不能創(chuàng)造育種進(jìn)程繁雜而緩慢，效率低；不能創(chuàng)造新的基因，只能利用已有的基因重組，按需選擇，新的基因，只能利用已有的基因重組，按需選擇，親本的選擇一般限制在同種生物范圍之內(nèi)親本的選擇一般限制在同種生物范圍之內(nèi)C.誘變育種誘變育種 不足：不足：基因突變的不定向性，導(dǎo)致育種的盲目性，基因突變的不定向性，導(dǎo)致育種的盲目性，必須大量處理供試材料必須大量處理供試材料D.基因工程基因工程 不足：不足：很多生物的基因組不清楚，尋找目的基因很多生物的基因組不清楚，尋找目的基因不容易，還有轉(zhuǎn)基因生物的安全性問(wèn)題不容易，還有轉(zhuǎn)基因生物的安全性問(wèn)題在植物育種的各種方法中在植物育種的各種方法中常規(guī)方法：常規(guī)方法： 雜交育種雜交育種最快速方法：最快速方法：?jiǎn)伪扼w育種單倍體育種創(chuàng)造新性狀