從雜交育種到基因工程

第六章從雜交育種到基因工程第一節(jié)雜交育種與誘變育種古人馴化野生動(dòng)物－家禽、家畜植物馴化選擇育種自然變異人工選擇原理？缺點(diǎn)2可選擇的范圍有限1育種周期太長(zhǎng)設(shè)想你是一位玉米專家，遇到這樣的情況：玉米品種A子粒多，但不抗黑粉病，品種B子粒少，但抗黑粉病。用什么方法既把兩個(gè)品種的優(yōu)良性狀結(jié)合在一起，又能把雙方的缺點(diǎn)都去掉？問(wèn)題探討親代高產(chǎn)、不抗病×低產(chǎn)、抗病

AAbbaaBB↓雜種第一代高產(chǎn)、抗病

AaBb

↓（自交）第二代高產(chǎn)、抗病低產(chǎn)、抗病高產(chǎn)、不抗病低產(chǎn)、不抗病

AABBAABbAaBBAaBb

↓（連續(xù)自交，逐代淘汰）

高產(chǎn)、抗病AABB

小麥的雜交育種一、概念：將兩個(gè)或多個(gè)品種的優(yōu)良性狀通過(guò)交配集中在一起，再經(jīng)過(guò)選擇和培育，獲得新品種的方法。二、原理：基因重組三、方法：四、優(yōu)點(diǎn)：將不同個(gè)體的優(yōu)良性狀集中到一個(gè)個(gè)體上五、缺點(diǎn)：育種時(shí)間長(zhǎng)，選擇范圍有限雜交育種雜交自交選種自交

對(duì)雜交育種的幾點(diǎn)說(shuō)明：①a.該方法常用于同一物種不同品種的個(gè)體間；b.不同品種的個(gè)體各自需要具有優(yōu)良的性狀②若該生物靠有性生殖繁殖后代，則必須選育出優(yōu)良性狀的純種，以免后代發(fā)生性狀分離；若該生物靠無(wú)性生殖產(chǎn)生后代，那么只要得到該優(yōu)良性狀就可以了，純種、雜種并不影響后代性狀的表達(dá)。親代高產(chǎn)、不抗病×低產(chǎn)、抗病

AAbbaaBB↓雜種第一代高產(chǎn)、抗病AaBb

↓（自交）第二代高產(chǎn)、抗病低產(chǎn)、抗病高產(chǎn)、不抗病低產(chǎn)、不抗病

AABBAABbAaBBAaBb

↓（連續(xù)自交，逐代淘汰）

高產(chǎn)、抗病

AABB

小麥的雜交育種

生產(chǎn)上利用雜種優(yōu)勢(shì)可以大幅度地提高產(chǎn)量。例如，雜交高梁比純系高梁增產(chǎn)30%--50%,雜交水稻比純系水稻增產(chǎn)20%左右。雜種優(yōu)勢(shì)：基因型不同的親本個(gè)體互相雜交產(chǎn)生的雜種第一代，在生長(zhǎng)勢(shì)、生活力、繁殖力、抗逆性、產(chǎn)量和品質(zhì)等一種或多種性狀上優(yōu)于兩個(gè)親本的現(xiàn)象。試一試：動(dòng)物的雜交育種方法

假設(shè)現(xiàn)有長(zhǎng)毛立耳貓（BBEE）和短毛折耳貓（bbee），你能否培育出能穩(wěn)定遺傳的長(zhǎng)毛折耳貓（BBee）？寫出育種方案（圖解）長(zhǎng)毛折耳貓短毛折耳貓長(zhǎng)毛立耳貓1、動(dòng)物雜交育種中純合子的獲得不能通過(guò)逐代自交，而應(yīng)改為測(cè)交。2、比植物雜交育種所需年限短。注意你知知道道我我國(guó)國(guó)在在雜雜交交育育種種方方面面的的哪哪些些偉偉大大成成就就？？水稻稻之之父父“三三系系雜雜交交稻稻””“二二系系雜雜交交稻稻””“超超級(jí)級(jí)雜雜交交稻稻””袁隆隆平平應(yīng)用用李登登海海玉米米之之父父李登登海海選選育育的的緊緊湊湊型型玉玉米米新新品品種種掖掖單單13號(hào)號(hào)在在2004年年2月月20日日榮榮獲獲國(guó)國(guó)家家科科技技進(jìn)進(jìn)步步一一等等獎(jiǎng)獎(jiǎng)06年度度國(guó)國(guó)家家最最高高科科學(xué)學(xué)技技術(shù)術(shù)獎(jiǎng)獎(jiǎng)--李振振聲聲院士士陜西西有有句句民民謠謠““要要吃吃面面，，種種小小偃偃””，，小小偃偃是種種抗抗病病強(qiáng)強(qiáng)、、產(chǎn)產(chǎn)量量高高的的小小麥麥荷斯斯坦坦－－弗弗里里生生牛牛中國(guó)國(guó)黃黃牛牛中國(guó)國(guó)荷荷斯斯坦坦牛牛（泌乳乳期期305d，年年產(chǎn)產(chǎn)乳乳量量6300kg以上上)一、、概概念念：：利用用物物理理因因素素（（如如ⅹⅹ射射線線、、γγ射射線線、、紫紫外外線線、、激激光光等等））或或化化學(xué)學(xué)因因素素（（如如亞亞硝硝酸酸、、硫硫酸酸二二乙乙酯酯等等））來(lái)來(lái)處處理理生生物物，，使使生生物物發(fā)發(fā)生生基基因因突突變變。。二、、依依據(jù)據(jù)原原理理：：基因因突突變變?nèi)?、、常常用用方方法法：：輻射射誘誘變變、、激激光光誘誘變變、、作作物物空空間間技技術(shù)術(shù)育育種種四、、優(yōu)優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)：：可以以提提高高突突變變率率，，加加速速育育種種過(guò)過(guò)程程，，大大幅幅度度地地改改良良某某些些品品種種,產(chǎn)產(chǎn)生生前前所所未未有有的的性性狀狀。。五、、缺缺點(diǎn)點(diǎn)：：有利利變變異異少少，，須須大大量量處處理理實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)材材料料誘變變育育種種六、、應(yīng)應(yīng)用用②用用于于微微生生物物育育種種例如如青青霉霉素素的的選選育育。。1943年年從從自自然然界界分分離離出出來(lái)來(lái)的的青青霉霉菌菌只只能能產(chǎn)產(chǎn)生生青青霉霉素素20單單位位/mL。。后后來(lái)來(lái)人人們們對(duì)對(duì)青青霉霉菌菌多多次次進(jìn)進(jìn)行行X射射線線、、紫紫外外線線照照射射以以及及綜綜合合處處理理，，培培育育成成了了青青霉霉素素高高產(chǎn)產(chǎn)菌菌株株，，目目前前青青霉霉素素的的產(chǎn)產(chǎn)量量已已達(dá)達(dá)到到50000～～60000單單位位/mL。。①農(nóng)農(nóng)作作物物新新品品種種的的培培育育新品品種種具具有有抗抗病病力力強(qiáng)強(qiáng)、、產(chǎn)產(chǎn)量量高高、、品品質(zhì)質(zhì)好好等等優(yōu)優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)。。如如““黑黑農(nóng)農(nóng)五五號(hào)號(hào)””大大豆豆，，產(chǎn)產(chǎn)量量提提高高了了16%，，含含油油量量比比原原來(lái)來(lái)提提高高了了2.5%。。在作作物物方方面面，，應(yīng)應(yīng)用用誘誘變變育育種種我我國(guó)國(guó)已已培培育育出出100多多種種水水稻稻、、小小麥、、玉玉米米、、大大豆豆等等優(yōu)優(yōu)良良品品種種。。誘變變育育種種除除了了采采用用常常規(guī)規(guī)的的誘誘變變育育種種方方法法外外，，還還采采用用太空空育育種種。太空空育育種種主主要要是是利利用用返返回回式式衛(wèi)衛(wèi)星星和和高高空空氣氣球球能能達(dá)達(dá)到到的的高高空空環(huán)環(huán)境境，，通通過(guò)過(guò)強(qiáng)強(qiáng)輻輻射射、、微微重重力力和和高高真真空空等等條條件件使使植植物物種種子子的的基基因因發(fā)發(fā)生生基基因因突突變變的的作作物物育育種種新新技技術(shù)術(shù)。。我國(guó)國(guó)已已培培育育成成功功許許多多太太空空作作物物：：經(jīng)過(guò)過(guò)太太空空育育種種得得到到的的水水稻稻品品種種出出現(xiàn)現(xiàn)了了大大穗穗、、大大粒粒、、優(yōu)優(yōu)質(zhì)質(zhì)、、高高產(chǎn)產(chǎn)的的效效果果。。航育育1號(hào)號(hào)水水稻稻新新品品種種株株高高降降低低14厘厘米米，，生生長(zhǎng)長(zhǎng)期期縮縮短短13天天，，增增產(chǎn)產(chǎn)5%-10％％，，累累計(jì)計(jì)已已推推廣廣30萬(wàn)萬(wàn)畝畝。。華航航一一號(hào)號(hào)水水稻稻新新品品種種穗穗大大，，粒粒多多、、結(jié)結(jié)實(shí)實(shí)率率高高，，可可增增產(chǎn)產(chǎn)10％％，，畝畝產(chǎn)產(chǎn)達(dá)達(dá)500公公斤斤以以上上，，已已推推廣廣100萬(wàn)萬(wàn)畝畝以以上上。白蓮蓮:1994年年江江西西廣廣昌昌白白蓮蓮研研究究所所搭搭載載白白蓮蓮種種子子442粒粒，，培培育育出出太太空空蓮蓮3號(hào)號(hào)等等新新品品種種，，畝畝產(chǎn)產(chǎn)達(dá)達(dá)120千千克克，，比比原原品品種種提提高高88％％，，平平均均粒粒重重2．．2克克，，最最大大為為3．．3克克（（原原品品種種平平均均粒粒重重為為1.1克克）），，超超過(guò)過(guò)出出口口蓮蓮子子標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)。。1、太空空蓮蓮3號(hào)號(hào)中中有有沒(méi)沒(méi)有有產(chǎn)產(chǎn)生生新新基基因因？？2、、誘誘發(fā)發(fā)基基因因突突變變的的條條件件有有哪哪些些？？3、、誘誘變變育育種種有有哪哪些些優(yōu)優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)？？4、、有有哪哪些些因因素素可可以以誘誘導(dǎo)導(dǎo)生生物物產(chǎn)產(chǎn)生生基基因因突突變變？？有新新基基因因產(chǎn)產(chǎn)生生。。微重重力力、、宇宇宙宙射射線線、、重重粒粒子子、、變變化化磁磁場(chǎng)場(chǎng)和和高高真真空空。。可以以提提高高突突變變率率，，或或大大幅幅度度地地改改良良某某些些品品種種。。物理理因因素素、、化化學(xué)學(xué)因因素素和和生生物物因因素素。。我國(guó)國(guó)神神州州6號(hào)號(hào)上上太太空空時(shí)時(shí)，，重重慶慶的的一一位位村村民民花花了了1.5萬(wàn)元元，把自己己精心培育育的50粒粒荷花種子子送上天，，希望遨游游太空回來(lái)來(lái)，能培育育出冬天開開的荷花。。1他的的愿望一定定能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)嗎？為什什么？2突變變的冬天開開的荷花在在其它方面面的性狀一一定都如先前一一樣理想嗎嗎？3要使其其保持先前前的理想性性狀，可采采取什么措措施？4綜合上上述請(qǐng)你總總結(jié)誘變育育種的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)和局限性性。能產(chǎn)生新的的基因，提提高突變率率。優(yōu)點(diǎn)：突變方向難難以掌握，，突變體難難以集中多多個(gè)理想性性狀缺點(diǎn)：擴(kuò)大誘變后后代群體，，增加選擇擇機(jī)會(huì)措施：雜交育種誘變育種多倍體育種單倍體育種依據(jù)原理常用方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)應(yīng)用實(shí)例通過(guò)基因重重組，把兩兩個(gè)親本的的優(yōu)良性狀狀組合在同同一個(gè)后代代中，從而而產(chǎn)生符合合要求的新新類型用人工方法法誘發(fā)基因因突變，產(chǎn)產(chǎn)生新性狀狀，創(chuàng)造新新品種或新新類型抑制細(xì)胞分分裂中紡錘錘體的形成成，使染色色體的數(shù)目目加倍后不不能形成兩兩個(gè)細(xì)胞誘導(dǎo)精子直直接發(fā)育成成植株，再再用秋水仙仙素加倍成成純合子雜交輻射誘變，，激光誘變變，空間技技術(shù)育種用秋水仙素素處理萌發(fā)發(fā)的種子或或幼苗花藥離體培培養(yǎng)提高育種頻頻率，加速速育種過(guò)程程，或大幅幅度改良某某些品種將不同個(gè)體體的優(yōu)良性性狀，集中中于一個(gè)個(gè)個(gè)體上抗病植株的的育成自交后代不不發(fā)生性狀狀分離，可可縮短育種種年限（2年）器官較大，，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)質(zhì)含量高發(fā)育延遲，，結(jié)實(shí)率低低有利變異少少，需大量量處理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)材料時(shí)間長(zhǎng)，需需及時(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)優(yōu)良品種種三倍體無(wú)子子西瓜、八八倍體小黑黑麥青霉素經(jīng)射射線、紫外外線照射以以及綜合處處理，培育育出青霉素素產(chǎn)量很高高的菌株小麥高莖（（易倒伏））抗銹病的的純種與矮矮莖（抗倒倒伏）易染染銹病的純純種進(jìn)行雜雜交，培育育出矮莖抗抗銹病小麥麥品種高度不育，，方法復(fù)雜雜，成活率率低練習(xí):請(qǐng)寫出下面面各項(xiàng)培育育方法：（1）通過(guò)過(guò)花藥離體體培養(yǎng)再用用秋水仙素素加倍得到到煙草新品品種的方法法是。（2）用60Co輻射射谷氨酸棒棒狀桿菌，，選育出合合成谷氨酸酸的新菌種種，所用方方法是。（3）用小小麥和黑麥麥培育八倍倍體黑小麥麥的方法是。（4）將青青椒的種子子搭載人造造衛(wèi)星，在在太空中飛飛行數(shù)周后后返回地面面，獲得了了果大、肉肉厚和維生生素含量高高的青椒新新品種，這這種育種原原理本質(zhì)上上屬于。（5）用抗抗倒伏、不不抗銹病和和不抗倒伏伏、抗銹病病的兩個(gè)小小麥品種，，培育出抗抗倒伏、抗抗銹病的品品種，所用用方法是。（6）用秋秋水仙素或或硫酸二乙乙酯處理蕃蕃茄、水稻稻種子，獲獲得成熟期期早、蛋白白質(zhì)含量高高的品系，，這種方法法是。單倍體育種種誘變育種多倍體育種種誘變育種雜交育種誘變育種育種的方法法有多種，，各有各的的優(yōu)點(diǎn)，我我們要合理理的有機(jī)結(jié)結(jié)合各種方方法，高效效的達(dá)到各各種目的。。如果水稻的的某遲熟（（AA)品品種,那么么我們有什什么好辦法法快速的得得到早熟（（aa）品品種？靈活創(chuàng)新人工誘變+單倍倍體育種早熟品種(aa)花藥離體培養(yǎng)當(dāng)年就可以以培育出優(yōu)優(yōu)良新品種種！遲熟品種(AA)雜合子(Aa)人工誘變幼苗（（A））幼苗（a）秋水仙素處理遲熟品種(AA)秋水仙素處理1、雜交育育種所依據(jù)據(jù)的原理是是什么A.基因突突變B.基因自自由組合C.染色體體交叉互換換D.染色體變變異2、據(jù)你所所知道雜交交選育新品品種之外，，雜交的另另一個(gè)結(jié)果果是獲得A.純種B.雜雜種表現(xiàn)的的優(yōu)勢(shì)C.基因突突變D.染色體體變異練習(xí)：3、在下列列幾種育種種方法中，，可以改變變?cè)谢蛞蚍肿咏Y(jié)構(gòu)構(gòu)的育種方方法是A.雜交育育種B.誘誘變育種C.單倍體體育種D.多倍體育育種4、現(xiàn)代農(nóng)農(nóng)業(yè)育種專專家采用誘誘變育種的的方法改良良某些農(nóng)作作物的原有有性狀，其其原因是：：A.提高了了后代的出出苗率B.產(chǎn)生的的突變?nèi)坎渴怯欣牡腃.提高了了后代的穩(wěn)穩(wěn)定性D.能提高高突變率以以供育種選選擇5、倍體草草莓比野生生的普通草草莓的果實(shí)實(shí)大，營(yíng)養(yǎng)養(yǎng)物質(zhì)含量量有所增加加。4倍體體草莓的培培育成功屬屬于A.單倍體體育種B.多倍倍體育種C.誘變育育種D.雜交交育種6、在一塊塊馬鈴薯甲甲蟲成災(zāi)的的地里，噴噴了一種