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,學(xué)習(xí)導(dǎo)航 1.結(jié)合具體實(shí)例，簡(jiǎn)述雜交育種的概念和基本原理，并舉例說(shuō)明雜交 育種方法的優(yōu)點(diǎn)和不足。 2.舉例說(shuō)出誘變育種在生產(chǎn)中的應(yīng)用。 3.討論遺傳和變異規(guī)律在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用。 重難點(diǎn)擊 雜交育種和誘變育種的原理和過(guò)程。,課堂導(dǎo)入 你見(jiàn)過(guò)像圖示的那樣大的南瓜嗎？它可不是普通的南瓜，它是由我國(guó)首次載人航天飛船“神舟”五號(hào)帶入太空培育的新品種。這種南瓜比一般的雜交種品質(zhì)好，一般重量在300400斤，是名副其實(shí)的“巨人”南瓜。這種育種方法的原理和過(guò)程是怎樣的呢？今天我們就來(lái)學(xué)習(xí)有關(guān)育種的知識(shí)。,一、雜交育種,當(dāng)堂檢測(cè),二、誘變育種,內(nèi)容索引,一、雜交育種,基礎(chǔ)梳理,1.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) 和 ，獲得新品種的方法。 2.原理： 。 3.常用流程：選擇具有不同優(yōu)良性狀的親本 F1 F2 4.優(yōu)缺點(diǎn)：可以把多個(gè)品種的 集中在一起，但是育種周期 ，育種篩選過(guò)程 ；不能產(chǎn)生 和新性狀。,雜交,自交,連續(xù)自交,選擇,培育,基因重組,優(yōu)良性狀,長(zhǎng),復(fù)雜,新基因,穩(wěn)定遺傳的良種。,有兩種純種的小麥，一個(gè)為高稈(D)抗銹病(T)，另一個(gè)為矮稈(d)易感銹病(t)，這兩對(duì)性狀獨(dú)立遺傳，現(xiàn)要培育矮稈抗銹病新品種，方法如下：,答案 雜交、自交、連續(xù)自交和觀察篩選。,問(wèn)題探究,答案,請(qǐng)據(jù)此分析： 1.過(guò)程a、b、c的處理方法分別叫什么？,2.從哪一代開(kāi)始出現(xiàn)矮稈抗銹病的新品種？其中有多少比例的純合子？,答案 4年。,3.上述雜交育種過(guò)程至少需要幾年的時(shí)間(假設(shè)每年只繁殖一代)?,答案,分析 第一年：種植親代，雜交，收獲F1種子； 第二年：種植F1，自交，收獲F2種子； 第三年：種植F2，獲得表現(xiàn)型符合要求的小麥(矮抗)，同時(shí)矮抗自交，收獲F3種子，分單株保存； 第四年：分別種植符合要求的F3，觀察是否發(fā)生性狀分離，不發(fā)生性狀分離的為合乎要求的新品種。,分析,4.若上述過(guò)程改為單倍體育種的過(guò)程，則后代中ddTT占所有后代的比例是多少？單倍體育種獲得新品種至少需要幾年(假設(shè)每年只繁殖一代)?,答案,分析 第一年：種植親代，雜交，收獲F1種子； 第二年：種植雜交種子，長(zhǎng)成植株開(kāi)花后，取其花粉粒(精子的基因型有四種，為DT、Dt、dT、dt)進(jìn)行植物組織培養(yǎng)，得到單倍體植株(基因型也是四種，為DT、Dt、dT、dt)。在單倍體植株的幼苗期，用秋水仙素進(jìn)行染色體加倍，得到純合的二倍體植株(基因型分別為DDTT、DDtt、ddTT、ddtt)。選取表現(xiàn)型合乎要求的植株所結(jié)種子即可。,分析,答案 不能，雜交育種只適用于進(jìn)行有性生殖的生物，如植物和動(dòng)物。細(xì)菌是原核生物，不能進(jìn)行有性生殖。,5.培育細(xì)菌新品種時(shí)，能否用雜交育種的方法？,答案 不一定。如果培育雜合子品種，選親本雜交得到的F1即可。如果選育的優(yōu)良性狀是隱性性狀,一旦出現(xiàn)就是純合的,不需要再連續(xù)自交了。,6.是不是所有的雜交育種過(guò)程都必須從F2開(kāi)始篩選？是不是也都需要連續(xù)自交提高純合度？舉例說(shuō)明。,答案,知識(shí)整合,雜交育種通過(guò)雜交將兩個(gè)或多個(gè)品種的優(yōu)良性狀集中在一起，再經(jīng)過(guò)自交，F(xiàn)2中就出現(xiàn)所需要的品種，如果優(yōu)良性狀都是隱性性狀，從F2中直接選出即可，如果優(yōu)良性狀為顯性性狀，需要連續(xù)自交和篩選(有些生物也可以從F2開(kāi)始進(jìn)行無(wú)性繁殖，如馬鈴薯)，需要較長(zhǎng)時(shí)間；單倍體育種可以明顯縮短育種年限；雜交育種適合有性生殖的過(guò)程，原核生物一般不適用。,拓展應(yīng)用,1.用雜合子(DdEe)種子獲得純合子(ddee)最簡(jiǎn)捷的方法是 A.種植F1選雙隱性植株純合子 B.種植秋水仙素處理純合子 C.種植花藥離體培養(yǎng)單倍體幼苗秋水仙素處理純合子 D.種植秋水仙素處理花藥離體培養(yǎng)純合子,答案,解析 雜合子(DdEe)種子中含有d、e基因，自交后一旦出現(xiàn)隱性性狀便能穩(wěn)定遺傳，方法簡(jiǎn)捷。,解析,2.為獲得純合高蔓抗病番茄植株(二倍體)，采用了下圖所示的方法：,圖中兩對(duì)相對(duì)性狀獨(dú)立遺傳，高蔓、感病是顯性性狀。據(jù)圖分析錯(cuò)誤的是 A.過(guò)程的自交代數(shù)越多，純合高蔓抗病植株的比例越高 B.過(guò)程可以取F1中任一植株的適宜花藥作培養(yǎng)材料 C.經(jīng)處理獲得的是由染色體加倍而成的多倍體植株 D.經(jīng)處理后獲得的植株中符合生產(chǎn)要求的約占1/4,解析,答案,解析 在雜交育種中，通過(guò)反復(fù)自交可提高純合子的比例；由于F1中植株的基因型是相同的，故過(guò)程可以取F1中任一植株的適宜花藥作培養(yǎng)材料；由于該番茄植株是二倍體，故其單倍體經(jīng)秋水仙素處理后染色體加倍而培養(yǎng)成的是純合的二倍體植株。育種要求是獲得高蔓抗病番茄植株，F(xiàn)1產(chǎn)生4種類型的花藥，故經(jīng)處理后獲得的植株中符合生產(chǎn)要求的約占1/4。,二、誘變育種,基礎(chǔ)梳理,1.概念：利用物理因素或化學(xué)因素來(lái)處理生物，使生物發(fā)生 ，從而獲得優(yōu)良變異類型的育種方法稱為誘變育種。 2.原理： 。 自然突變的頻率 ，而且是 的，較難獲得生產(chǎn)所需要的品種。物理因素或化學(xué)因素能提高 ，短時(shí)間內(nèi)獲得更多的 類型。 3.常用方法：運(yùn)用物理的或者化學(xué)的手段處理 或幼苗，誘發(fā) ，從中選出需要的突變個(gè)體，然后進(jìn)行培育推廣。,基因突變,基因突變,不定向,低,突變率,優(yōu)良變異,萌發(fā)的種子,基因突變,4.優(yōu)缺點(diǎn) (1)優(yōu)點(diǎn)：提高變異頻率，加速育種進(jìn)程； 改良某些性狀。 (2)缺點(diǎn)：有利變異 ，需大量處理實(shí)驗(yàn)材料；誘變的方向和性質(zhì)不能控制，具有 性。,5.應(yīng)用,：培育“黑農(nóng)五號(hào)”大豆 微生物： 的選育,大幅度,少,盲目,農(nóng)作物,青霉菌,當(dāng)神舟六號(hào)航天飛船搭載著兩位英雄宇航員成功返航時(shí)，一些特殊的乘客也回到了地球。它們是一些生物菌種、植物組培苗和作物、植物、花卉種子等。在太空遨游了115小時(shí)32分鐘，返回地球后，搭載單位的科研人員將繼續(xù)對(duì)它們進(jìn)行有關(guān)試驗(yàn)。請(qǐng)回答下列問(wèn)題： 1.搭載航天器的植物種子需要做怎樣的處理？說(shuō)明原因。,答案 浸泡種子使其萌發(fā)。因?yàn)槊劝l(fā)的種子細(xì)胞分裂旺盛，易受到太空誘變因素的影響發(fā)生基因突變。,問(wèn)題探究,答案,答案 基因突變。,2.作物種子從太空返回地面后種植，往往能出現(xiàn)全新的變異特征，這種變異的來(lái)源主要是什么？,答案 不一定。因?yàn)榛蛲蛔兪遣欢ㄏ虻摹?3.這些新產(chǎn)生的變異對(duì)人類是否一定有益？,答案,答案 不可以。因?yàn)榭赡馨l(fā)生隱性突變。,4.遨游太空回到地面后的種子，種植一代發(fā)現(xiàn)沒(méi)有所需要的性狀出現(xiàn)，可以隨意丟棄嗎？說(shuō)明原因。,知識(shí)整合,誘變育種通常處理萌發(fā)的種子或幼苗，因?yàn)檫@些細(xì)胞分裂旺盛，容易誘變基因突變，但因?yàn)榛蛲蛔兪遣欢ㄏ虻?，不一定能獲得優(yōu)良性狀；如果是隱性突變，還需要進(jìn)一步雜交篩選。,拓展應(yīng)用,3.如下圖所示，科研小組用60Co照射棉花種子，誘變當(dāng)代獲得棕色(纖維顏色)新性狀，誘變1代獲得低酚(棉酚含量)新性狀。已知棉花的纖維顏色由一對(duì)基因(A、a)控制，棉酚含量由另一對(duì)基因(B、b)控制，兩對(duì)基因獨(dú)立遺傳。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：,(1)兩種新性狀中，棕色是_性狀，低酚是_性狀。,答案,解析,顯性,隱性,解析 基因突變一般只是等位基因的一個(gè)基因發(fā)生突變，分為顯性突變和隱性突變二種情況，即：誘變當(dāng)代獲得棕色新性狀棕色為顯性性狀且誘變當(dāng)代基因型為AaBB。 誘變1代獲得低酚新性狀低酚為隱性性狀且誘變當(dāng)代基因型為aaBb。要培育純合棕色低酚植株(其基因型為AAbb)，需用基因型為AABB的植株與誘變1代的白色低酚(aabb)植株進(jìn)行雜交，若要盡快選育則應(yīng)用單倍體育種方法，因?yàn)樗擅黠@縮短育種年限。,(2)誘變當(dāng)代中，棕色、高酚的棉花植株的基因型是_，白色、高酚的棉花植株的基因型是_。,答案,AaBB,aaBb,(3)棕色棉抗蟲(chóng)能力強(qiáng)，低酚棉產(chǎn)量高。為獲得抗蟲(chóng)高產(chǎn)棉花新品種，研究人員將誘變1代中棕色、高酚植株自交，每株自交后代種植在一個(gè)單獨(dú)的區(qū)域，從_的區(qū)域中得到純合棕色、高酚植株。請(qǐng)你 利用該純合子作為一個(gè)親本，再?gòu)恼T 變1代中選擇另一親本，設(shè)計(jì)一個(gè)方 案，盡快選育出抗蟲(chóng)高產(chǎn)(棕色、低 酚)的純合棉花新品種(用遺傳圖解和 必要的文字表示)。,答案,不發(fā)生性狀分離(或全為棕色棉，或沒(méi)有出現(xiàn)白色棉),答案 遺傳圖解如圖：,4.結(jié)合上題繼續(xù)分析： (1)用60Co的射線照射植物種子的目的是_。 (2)用60Co的射線照射原本開(kāi)紅花的植物種子，誘導(dǎo)產(chǎn)生了開(kāi)白花、藍(lán)花的植株等，說(shuō)明基因突變具有_性。50株突變植株中，47株逐漸死亡，說(shuō)明基因突變具有_的特性。 (3)育種時(shí)用60Co的射線照射正在萌發(fā)的種子，而不用60Co的射線照射休眠的種子的原因是_ _。萌發(fā)種子的所有突變_(填“能”或“不能”)全部遺傳給子代。 (4)假如誘變產(chǎn)生的藍(lán)花植株自交，其后代中又出現(xiàn)了紅花植株，這說(shuō)明藍(lán)花突變是_突變。,答案,提高突變率,不定向,多害少利,萌發(fā)的種子中細(xì)胞分裂旺盛，DNA復(fù)制旺盛，易發(fā)生基因突變,不能,顯性,課堂小結(jié),基因重組,基因突變,染色體變異,染色體變異,花藥離體 培養(yǎng),秋水仙素 處理,當(dāng)堂檢測(cè),1.雜交育種是植物育種的常規(guī)方法，其選育新品種的一般方法是 A.根據(jù)雜種優(yōu)勢(shì)原理，從子一代中即可選出 B.從子三代中選出，因?yàn)樽尤胁懦霈F(xiàn)純合子 C.既可從子二代中選出，也可從子三代中選出 D.只能從子四代中選出能穩(wěn)定遺傳的新品種,2,3,4,5,1,答案,解析 雜交育種從子二代開(kāi)始出現(xiàn)性狀分離。,解析,2.用高稈抗病小麥和矮稈易染病小麥培育矮稈抗病小麥品種時(shí)，檢測(cè)基因型的常用方法是 A.連續(xù)自交 B.連續(xù)測(cè)交 C.秋水仙素誘導(dǎo) D.顯微鏡觀察,答案,2,3,4,1,5,解析 檢測(cè)基因型的常用方法是連續(xù)自交。,解析,2,3,4,1,5,3.有一種塑料在乳酸菌的作用下能迅速分解為無(wú)毒物質(zhì)，可以降解，不至于對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的白色污染。培育專門降解這種塑料的“細(xì)菌能手”的方法是 A.雜交育種 B.誘變育種 C.單倍體育種 D.多倍體育種,答案,解析,解析 細(xì)菌屬于原核生物，原核生物不能進(jìn)行有性生殖，因而不能實(shí)施雜交育種；原核生物無(wú)染色體不發(fā)生染色體變異，因而不能進(jìn)行單倍體和多倍體育種。,2,3,4,1,5,4.雜交育種和誘變育種所依據(jù)的遺傳學(xué)原理依次是 A.基因突變、基因重組 B.基因重組、基因突變 C.染色體變異、基因突變 D.染色體變異、基因重組,答案,解析 雜交育種遵循的遺傳學(xué)原理是基因重組，誘變育種遵循的遺傳學(xué)原理是基因突變。,解析,5.小香豬“天資聰穎”，略通人性，成為人們的新寵。其背部皮毛顏色由位于不同常染色體上的兩對(duì)基因(A、a和B、b)控制，共有四種表現(xiàn)型，黑色(A_B_)、褐色(aaB_)、棕色(A_bb)和白色(aabb)。現(xiàn)有多對(duì)黑色雜合的小香豬，要選育出純合的棕色小香豬，請(qǐng)簡(jiǎn)要寫出步驟(假設(shè)親本足夠多，產(chǎn)