雜交育種和誘變育種2

第1節(jié)雜交育種與誘變育種第6章從雜交育種到基因工程小資料近幾年，糯玉米、甜玉米、超甜玉米等特種玉米的出現(xiàn)，讓人們有了更多的選擇。研究證實(shí)，特種玉米的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高于普通玉米。中國(guó)農(nóng)科院檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，甜玉米、糯玉米的蛋白質(zhì)含量是普通玉米的2.23倍，植物油含量是普通玉米的2.3倍，“生命元素”硒的含量是9.5倍，維生素是普通玉米的3倍。玉米起源于美洲大陸，15世紀(jì)傳入歐洲，16世紀(jì)經(jīng)葡萄牙傳入中國(guó)，現(xiàn)在遍布全世界。遠(yuǎn)在古代，美洲的印第安人就選擇和培育了許多穗大粒飽的玉米。原來(lái)他們把玉米奉為神靈，用作祭祀的玉米是在隔離條件下種植的，經(jīng)過精心管理和認(rèn)真選育，不僅果穗碩大、顆粒飽滿，而且品質(zhì)優(yōu)良，無(wú)任何雜粒，這樣就選育出了具有優(yōu)良性狀的玉米品種。（1）古印第安人培育玉米的方法稱為選擇育種。（2）選擇育種的優(yōu)缺點(diǎn)是

。

優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)簡(jiǎn)單、容易操作

缺點(diǎn)：選擇范圍有限，育種周期長(zhǎng)溫故知新

現(xiàn)有純合的高稈抗銹病的小麥（DDTT）和矮稈不抗銹病的小麥（ddtt）。如果你是育種工作者，你應(yīng)該怎樣操作才能得到矮稈抗病的優(yōu)良品種（ddTT）？

小麥銹病情景假設(shè)設(shè)想你是一位小麥育種專家，遇到這樣的情況：現(xiàn)有純合的高稈抗銹病的小麥（DDTT）和矮稈不抗銹病的小麥（ddtt），小麥高稈（D）對(duì)矮稈（d）為顯性，抗銹?。═）對(duì)不抗銹?。╰）為顯性，你用什么方法能把兩個(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，得到矮稈抗病的優(yōu)良品種（ddTT）？將你的設(shè)想用遺傳圖解表示出來(lái)。第一步：先雜交得到高抗植株；第二步：將該植株自交得到矮抗植株；第三步：將矮抗植株再連續(xù)自交直至不再發(fā)生性狀分離為止，選出優(yōu)良品種。參考方案Ｐ高抗矮不抗Ｆ１高抗Ｆ２DDTTddttDdTtddTt高抗高不抗矮抗矮不抗ddTT矮抗ddTTddTt矮抗ddTT矮抗矮抗矮不抗ddTtddTT雜交自交選優(yōu)自交F3選優(yōu)思考：要培育出一個(gè)能穩(wěn)定遺傳的植物品種至少要幾年？遺傳圖解DDTT×ddtt

DdTt花藥離體培養(yǎng)DT、Dt、dT、dt秋水仙素處理人工誘導(dǎo)加倍

DDTTDDttddTTddtt選出矮桿抗病植株，采收留種單倍體育種γ射線ＰDDTT高稈抗銹病

ddTT矮稈抗銹病γ射線Ｐddtt矮稈不抗銹病

ddTT矮稈抗銹病或誘變育種

與雜交育種相比，誘變育種有什么優(yōu)點(diǎn)？聯(lián)系基因突變的特點(diǎn)，談?wù)務(wù)T變育種的局限性。思考一、雜交育種1·概念

雜交育種是將兩個(gè)或多個(gè)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。2·方法：雜交自交(選優(yōu)自交)若干次純種雜交育種優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn):1·只能利用已有基因的重組，按需選擇，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)工作量大，過程復(fù)雜。3.育種所需時(shí)間較長(zhǎng)（一般需7－8年）使位于不同個(gè)體的優(yōu)良性狀集中于一個(gè)個(gè)體上3、雜種優(yōu)勢(shì)基因型不同的兩個(gè)親本個(gè)體雜交產(chǎn)生的雜種第一代，在生長(zhǎng)、繁殖、抗逆性、產(chǎn)量等性狀上優(yōu)于兩個(gè)親本的現(xiàn)象。如騾子

九十年代后期，美國(guó)學(xué)者布朗拋出“中國(guó)威脅論”，撰文說到下世紀(jì)３０年代，中國(guó)人口將達(dá)到１６億，到時(shí)誰(shuí)來(lái)養(yǎng)活中國(guó)，誰(shuí)來(lái)拯救由此引發(fā)的全球性糧食短缺和動(dòng)蕩危機(jī)？

袁隆平向世界宣布：“中國(guó)完全能解決自己的吃飯問題，中國(guó)還能幫助世界人民解決吃飯問題”。

●袁隆平（雜交水稻專家）2000年國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)2004年十大感動(dòng)中國(guó)人物之一頒獎(jiǎng)辭：他是一位真正的耕耘者。當(dāng)他還是一個(gè)鄉(xiāng)村教師時(shí)，已具有顛覆世界權(quán)威的膽識(shí)；當(dāng)他名滿天下時(shí)，卻仍專注于田疇。淡薄名利，一介農(nóng)夫，播撒智慧，收獲富足。他畢生的夢(mèng)想，就是讓所有的人遠(yuǎn)離饑餓。喜看稻菽千重浪，最是風(fēng)流袁隆平。進(jìn)行情感教育袁隆平的性格雜交水稻之父：袁隆平,從1976年到2006年，累計(jì)增產(chǎn)糧食5200多億公斤，平均每年解決600萬(wàn)人的糧食問題。雜交育種的應(yīng)用貢獻(xiàn)

如今，我國(guó)大江南北的農(nóng)田普遍種上了袁隆平研制的雜交水稻。雜交水稻的大面積推廣應(yīng)用，為我國(guó)糧食增產(chǎn)發(fā)揮了重要作用。雜交水稻被世界譽(yù)為中華民族的“第五大發(fā)明”。

袁隆平的雜交水稻引起了世界的關(guān)注，許多國(guó)家的專家到中國(guó)來(lái)取經(jīng)，印度、越南等20多個(gè)國(guó)家和地區(qū)還引種了雜交水稻。袁隆平的努力，也為解決世界糧食短缺問題作出了貢獻(xiàn)。中國(guó)黃牛ⅹ中國(guó)荷斯坦牛荷斯坦牛中國(guó)荷斯坦牛：荷斯坦—弗里生牛與我國(guó)黃牛雜交選育后逐漸形成的優(yōu)良種。泌乳期可達(dá)305天，年產(chǎn)乳量可達(dá)6300kg以上。雜交育種的方法用于家畜、家禽的育種中國(guó)荷斯坦牛一,日本三得利公司利用移植的基因和三色紫羅蘭中的藍(lán)色色素合成培植出了世界上第一株藍(lán)色玫瑰。玫瑰的栽培歷史可以追溯到5000年前，但通過色素呈現(xiàn)出藍(lán)色的玫瑰卻從來(lái)沒有出現(xiàn)過。這是因?yàn)槊倒寤ǖ幕蚬δ苋毕?，沒有生成翠雀花素所需的酶“黃酮類化合物3‘5’-氫氧化酶”，因此藍(lán)玫瑰被認(rèn)為是不可能的。三得利公司從藍(lán)色三葉草中提取制造藍(lán)色色素的基因，然后注入到玫瑰中，使玫瑰的基因重組。以新開發(fā)玫瑰為雜交母體，有望使玫瑰的花色更加絢麗多彩。二，玫瑰還可以通過基因食用。食用玫瑰為薔薇科薔薇屬，原產(chǎn)中國(guó)。目前，不僅中國(guó)廣泛栽培，日本、朝鮮及歐美各國(guó)也有大量栽培。在保加利亞，玫瑰花還被作為國(guó)花，象征著勤勞和智慧。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)毛立耳貓長(zhǎng)毛立耳短毛折耳BBEEbbee長(zhǎng)毛立耳BbEe長(zhǎng)毛立耳BbEe長(zhǎng)立長(zhǎng)折短立短折BbeeBBeeBBeeBbeebbeebbee長(zhǎng)折短折長(zhǎng)折長(zhǎng)折短折雜交F1間交配選優(yōu)測(cè)交ＰＦ１Ｆ２F3長(zhǎng)折短折！1、動(dòng)物雜交育種中理想個(gè)體的獲得不用通過逐代自交，可改為測(cè)交。2、比植物雜交育種所需年限短。注意

在雜交育種的過程中運(yùn)用單倍體育種的方法可以顯著縮短育種進(jìn)程。但是仍然不能產(chǎn)生新的基因，應(yīng)怎樣做才能產(chǎn)生更多可供選擇的新基因呢？三·誘變育種1·概念利用物理因素（如X射線、r射線、紫外線、激光等）或化學(xué)因素（如亞硝酸、硫酸二乙酯等）來(lái)處理生物，使生物發(fā)生基因突變。3·意義：創(chuàng)造動(dòng)植物、微生物新品種2·方法：輻射誘變、激光誘變、化學(xué)誘變4、原理：基因突變誘變育種誘變育種優(yōu)點(diǎn)：提高變異的頻率，加速育種進(jìn)程。大幅度地改良某些性狀。缺點(diǎn)：難以控制突變方向，無(wú)法將多個(gè)優(yōu)良性狀組合。應(yīng)用：

農(nóng)作物育種——黑農(nóng)五號(hào)大豆

(產(chǎn)量提高16%、含油量提高2.5%)

微生物育種——青霉素

(20單位/ml→50000單位/ml)“黑農(nóng)五號(hào)”大豆

黑龍江農(nóng)科院用輻射方法處理大豆，培育成“黑農(nóng)五號(hào)”大豆品種，含油量比原來(lái)的品種提高了2.5%，大豆產(chǎn)量提高了16%。應(yīng)用青霉菌高產(chǎn)菌株的選育用于微生物育種：例如青霉素的選育。1943年從自然界分離出來(lái)的青霉菌只能產(chǎn)生青霉素20單位/mL。后來(lái)人們對(duì)青霉菌多次進(jìn)行X射線、紫外線照射以及綜合處理，培育成了青霉素高產(chǎn)菌株，目前青霉素的產(chǎn)量已達(dá)到50000～60000單位/mL。中間為青霉菌，周圍是細(xì)菌。優(yōu)點(diǎn)提高基因突變頻率，加快育種進(jìn)程有利個(gè)體少，須大量處理供試材料，工作量大。缺點(diǎn)長(zhǎng)相奇特的南瓜

視野拓展從1987年開始，我國(guó)將蔬菜等農(nóng)作物種子搭載在衛(wèi)星上上天?！按钚巧咸臁钡姆N子主要有青椒、番茄、黃瓜、絲瓜、胡蘿卜、萵苣等蔬菜種子，以及水稻、小麥、高粱等糧食作物和花卉草木等種子，共計(jì)50多類。視野拓展衛(wèi)星將農(nóng)作物種子帶到200～400千米的太空中，利用太空中的空間宇宙射線、微重力、高真空、交變磁場(chǎng)等各種特殊因素對(duì)種子和微生物進(jìn)行處理，使種子產(chǎn)生地面得不到的變異，最終培育出高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)新品種。視野拓展與“神六”飛船一起上太空的花卉“瓷玫瑰”、“老虎須”視野拓展我國(guó)運(yùn)用返回式運(yùn)載衛(wèi)星搭載水稻種子，返回地面后種植，培育出的水稻穗長(zhǎng)粒大，畝產(chǎn)達(dá)600kg，最高達(dá)750kg，蛋白質(zhì)含量增加8%-20%，生長(zhǎng)期平均縮短10天。視野拓展“太空椒”每個(gè)可重350克，ＶＣ等含量提高20％－30％太空番茄不但香甜可口，而且ＶＣ含量高，是普通品種的2.5倍，最大果重可達(dá)600克甘肅種植的太空育種的蔬菜太空育種太空青茄大過小孩頭太空育種視野拓展重達(dá)46公斤的太空南瓜太空棉花太空船把2000顆南瓜種子帶上了太空，這些種子在宇宙里經(jīng)過了綜合射線的作用，回到地面后，經(jīng)培育只有很少一部分能夠發(fā)育成我們需要的優(yōu)良性狀，而大部分種子沒有發(fā)育或并不是我們希望得到的優(yōu)良性狀?？蒲腥藛T經(jīng)過3個(gè)月的種植，長(zhǎng)出150公斤各種顏色的大南瓜。

太空黃瓜

雜交育種誘變育種

原理

優(yōu)點(diǎn)

缺點(diǎn)應(yīng)用基因重組基因突變可以集中兩個(gè)親本的優(yōu)良性狀育種年限縮短，改良某些性狀不能創(chuàng)造出新的基因,育種時(shí)間長(zhǎng)有利不多，需大量處理小結(jié)太空辣椒的培育、青霉菌的選育等微生物的育種方面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

三、多倍體育種二倍體四倍體秋水仙素處理二倍體×三倍體種子三倍體植株不能形成正常的生殖細(xì)胞無(wú)子西瓜種下去聯(lián)會(huì)紊亂第一年第二年授二倍體的花粉三、多倍體育種蘿卜（2a=18)×甘藍(lán)（2b=18)F1a+b=18秋水仙素處理2a+2b=36不可育可育“蘿卜甘藍(lán)”的形成過程四、單倍體育種方法：花藥離體培養(yǎng)普通植株花粉單倍體幼苗純合子幼苗篩選所需的品種減數(shù)分裂花藥離體培養(yǎng)秋水仙素處理DDTTDdTt花藥離體培養(yǎng)DTDtdTdt單倍體幼苗秋水仙素DDTT,DDtt,ddTT,ddtt二倍體植株篩選所需的品種ddtt×DTDtdTdt雜交矮抗小麥的培育人工誘變+單倍體育種早熟品種(aa)花藥離體培養(yǎng)

當(dāng)年就可以培育出優(yōu)良新品種！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)秋水仙素處理時(shí)間：

方式比較雜交育種誘變育種多倍體育種單倍體育種處理原理優(yōu)缺點(diǎn)舉例請(qǐng)比較各種育種方式：雜交育種誘變育種多倍體育種單倍體育種處理

雜交用射線、激光、化學(xué)藥品等處理生物用秋水仙素處理種子或幼苗花藥離體培養(yǎng)原理通過基因重組把兩親本的優(yōu)良性狀組合在同一后代中用人工方法誘發(fā)基因突變，產(chǎn)生新性狀，創(chuàng)造新品種或新類型抑制細(xì)胞分裂中紡錘體的形成，使染色體數(shù)目加倍后不能形成兩個(gè)細(xì)胞誘導(dǎo)精子直接發(fā)育成植株，再用秋水仙素加倍成純合體優(yōu)缺點(diǎn)方法簡(jiǎn)便，但需較長(zhǎng)年限方可獲得純合體加速育種的進(jìn)程，大幅改良某些性狀，但突變后有利個(gè)體往往不多器官大，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量高，但發(fā)育延遲，結(jié)實(shí)率低縮短育種年限，但方法復(fù)雜，成活率較低舉例高桿抗病與矮桿不抗病小麥雜交產(chǎn)生矮桿抗病品種高產(chǎn)量青霉素菌株的育成三倍體西瓜、八倍體小黑麥抗病植株的育成四種育種方法的比較類型雜交育種誘變育種單倍體育種多倍體育種育種原理育種方法優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用實(shí)例基因突變?nèi)旧w組成倍增加（染色體變異）基因重組染色體組成倍減少（染色體變異）雜交→自交→選優(yōu)→自交（至純種）物理或化學(xué)的方法處理生物花藥離體培養(yǎng)染色體數(shù)目加倍使不同親本的優(yōu)良性狀集中于同一個(gè)體上提高變異頻率加速育種進(jìn)程明顯縮短育種年限器官大型，營(yíng)養(yǎng)含量高培育矮抗小麥培育青霉素高產(chǎn)菌株培育矮抗小麥三倍體無(wú)子西瓜的培育用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗小展身手

（1）用<1>和<2>培育出<5>所采用的方法I和II分別稱為_______和_______，其培育出<5>所依據(jù)的原理是_______。（2）由<3>培育出<4>的常用方法III是__________，

；由<4>培育成<5>的方法V稱_______________

其優(yōu)點(diǎn)是__________。（3）由<3>培育出<6>的常用方法IV是____________,

其形成的<6>稱______。（4）由<2>培育出<7>的方法VI是_____________。

下圖表示以某種農(nóng)作物（1）和（2）兩個(gè)品種為基礎(chǔ)，培育出（4）、（5）、（6）、（7）四個(gè)品種的過程。根據(jù)下圖，回答下列問題：雜交自交基因重組花藥離體培養(yǎng)單倍體育種多倍體縮短育種年限秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗人工誘變育種

例2：現(xiàn)有3個(gè)番茄品種，A品種的基因型為AABBdd，B品種的基因型為AAbbDD，C品種的基因型為aaBBDD。3對(duì)等位基因分別位于3對(duì)同源染色體上，并且分別控制葉形、花色和果形3對(duì)性狀。請(qǐng)回答：（1）如何運(yùn)用雜交育種方法利用以上3個(gè)品種獲得基因型為aabbdd的植株？（用文字簡(jiǎn)要描述獲得過程即可）（1）A和B雜交得到雜交一代，雜交一代再與C雜交，得到雜交二代，雜交二代自交，即可得到基因型為aabbdd的種子，該種子可長(zhǎng)成aabbdd植株

（2）如果從播種到獲得種子需要一年，獲得基因型為aabbdd的植株最少需要多少年？4年

現(xiàn)有某二倍體作物，將其種子帶到太空中，返回地球后種植，得到高產(chǎn)（A）、品質(zhì)差（b）和低產(chǎn)（a）、品質(zhì)好（B）的兩個(gè)品種(純種），現(xiàn)計(jì)劃在較短時(shí)間內(nèi)得到種子粒大、高產(chǎn)且品質(zhì)好的品種，你應(yīng)怎樣做？應(yīng)用與拓展高產(chǎn)品質(zhì)差的個(gè)體低產(chǎn)品質(zhì)好的個(gè)體×高產(chǎn)品質(zhì)好的個(gè)體單倍體育種高產(chǎn)品質(zhì)好（純種）粒大高產(chǎn)品質(zhì)好個(gè)體多倍體育種3、（2003理綜高考題）小麥品種是純合體，生產(chǎn)上用種子繁殖，現(xiàn)要選育矮桿（aa)、抗?。˙B）的小麥新品