1、 第六章第六章 從雜交育種到基因工程從雜交育種到基因工程第一節(jié)雜交育種與誘變育種第一節(jié)雜交育種與誘變育種2000年國家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)年國家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)2004年十大感動(dòng)中國人物之一年十大感動(dòng)中國人物之一已知小麥的高稈（已知小麥的高稈（D）對(duì)矮稈（）對(duì)矮稈（d）為顯性，矮）為顯性，矮稈能抗倒伏，抗銹?。ǘ捘芸沟狗?，抗銹?。═）對(duì)易染銹?。ǎ?duì)易染銹?。╰）為顯）為顯性，兩對(duì)性狀獨(dú)立遺傳?，F(xiàn)有高稈抗銹病、矮稈性，兩對(duì)性狀獨(dú)立遺傳。現(xiàn)有高稈抗銹病、矮稈易染病兩純系品種。你用什么方法能把兩個(gè)品種易染病兩純系品種。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，將你的設(shè)想用遺傳圖解的優(yōu)良性狀結(jié)合在一起，

2、將你的設(shè)想用遺傳圖解表示出來。表示出來。試一試：植物雜交育種的方法試一試：植物雜交育種的方法銹病銹病DDTTddttDdTtddTt高抗高抗 高不抗高不抗 矮抗矮抗 矮不抗矮不抗DDddTT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)一、雜交育種一、雜交育種 雜交育種是將雜交育種是將通過交通過交配配集中集中在一起，再經(jīng)過在一起，再經(jīng)過選擇和培育選擇和培育，獲得新品種，獲得新品種的方法。的方法。1.概念：概念：3.方法方法雜交雜交自交自交選優(yōu)選優(yōu)自交自交2.原理：原理：（1 1）分析上述雜交過程，雜交育種有哪些

3、）分析上述雜交過程，雜交育種有哪些優(yōu)點(diǎn)？?jī)?yōu)點(diǎn)？（2）能否有新的基因和新的性狀產(chǎn)生？能否有新的基因和新的性狀產(chǎn)生？ （3 3）從）從雜交后代可能出現(xiàn)的各種類型及育雜交后代可能出現(xiàn)的各種類型及育種時(shí)間種時(shí)間來看，雜交育種有哪些缺點(diǎn)？來看，雜交育種有哪些缺點(diǎn)？思考與討論思考與討論如果要培育出新的基因和新的如果要培育出新的基因和新的性狀，應(yīng)該怎樣做？性狀，應(yīng)該怎樣做？重達(dá)重達(dá)300斤的斤的太空南瓜太空南瓜太空黃瓜太空葡萄（左）和普通葡萄（右）對(duì)比太空葡萄（左）和普通葡萄（右）對(duì)比2.2.什么因素會(huì)誘發(fā)基因突變？什么因素會(huì)誘發(fā)基因突變？物理因素有：物理因素有：化學(xué)因素有：化學(xué)因素有：紫外線、紫外線、X射

4、線、激光等射線、激光等亞硝酸、硫酸二乙酯等亞硝酸、硫酸二乙酯等1.概念：概念：3.概念概念19431943年從自然界分離出年從自然界分離出來的青霉菌只能產(chǎn)生青來的青霉菌只能產(chǎn)生青霉素霉素2020單位單位/mL/mL。后來人。后來人們對(duì)青霉菌多次進(jìn)行們對(duì)青霉菌多次進(jìn)行X X射射線、紫外線照射以及綜線、紫外線照射以及綜合處理，培育成了青霉合處理，培育成了青霉素高產(chǎn)菌株，素高產(chǎn)菌株，目前青霉目前青霉素的產(chǎn)量已達(dá)到素的產(chǎn)量已達(dá)到50000500006000060000單位單位/mL/mL。思考與討論思考與討論長相奇特的南瓜長相奇特的南瓜 奇怪的奇怪的“太空椒太空椒”單倍體育種單倍體育種 還有什么育種方

5、法有可能還有什么育種方法有可能縮短育種年縮短育種年限限，使具有小麥的矮桿抗銹病的品，使具有小麥的矮桿抗銹病的品種能更迅速在生產(chǎn)實(shí)踐上得到應(yīng)用？種能更迅速在生產(chǎn)實(shí)踐上得到應(yīng)用？ 雜交能將優(yōu)點(diǎn)集于一身，但時(shí)間長，有沒有雜交能將優(yōu)點(diǎn)集于一身，但時(shí)間長，有沒有什么方法既能集優(yōu)，又能節(jié)省時(shí)間？什么方法既能集優(yōu)，又能節(jié)省時(shí)間？思考：思考：與單倍體育種結(jié)合！與單倍體育種結(jié)合！DDTTDDTTDdTtDdTt花藥離體培養(yǎng)花藥離體培養(yǎng)DT Dt dT dtDT Dt dT dt秋水仙素秋水仙素DDTT,DDtt,ddTT,ddtt DDTT,DDtt,ddTT,ddtt ddttddttDT Dt dT dtD

6、T Dt dT dt高桿抗病高桿抗病 矮桿易感病矮桿易感病F1花藥離體培養(yǎng)花藥離體培養(yǎng)單倍體植株幼苗單倍體植株幼苗正常植株正常植株選擇選擇符合要求的品種符合要求的品種秋水仙素處理幼苗秋水仙素處理幼苗DDTT XddttDdTt1DT : 1Dt : 1dT : 1dt1DDTT：1DDtt：1ddTT：1ddttddTT 矮抗矮抗單倍體育種方法單倍體育種方法依據(jù)原理：依據(jù)原理：染色體變異染色體變異育種年限：育種年限：2 2年年育種的方法有多種，各有各的優(yōu)點(diǎn)，我們育種的方法有多種，各有各的優(yōu)點(diǎn)，我們要合理的有機(jī)結(jié)合各種方法，高效的達(dá)到要合理的有機(jī)結(jié)合各種方法，高效的達(dá)到各種目的。各種目的。如果水

7、稻的某遲熟（如果水稻的某遲熟（AA)品種品種,那么我們有什那么我們有什么好辦法快速的得到早熟（么好辦法快速的得到早熟（aa）品種？）品種？人工誘變?nèi)斯ふT變 + + 單倍體育種單倍體育種早熟早熟品種品種(aa)(aa)花藥離花藥離體培養(yǎng)體培養(yǎng)當(dāng)年就可以培育出優(yōu)良新品種！當(dāng)年就可以培育出優(yōu)良新品種！遲熟遲熟品種品種(AA)(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遲熟遲熟品種品種(AA)(AA)秋水仙秋水仙素處理素處理時(shí)間：時(shí)間：蘿卜（蘿卜（2a=18)2a=18)甘藍(lán)（甘藍(lán)（2b=18)2b=18)F1F1a+b=18a+b=1

8、8秋水仙素處理秋水仙素處理2a+2b=362a+2b=36不可育不可育可育可育多倍體育種：多倍體育種： 這些題你會(huì)做嗎？這些題你會(huì)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?cè)谢蚍肿咏Y(jié)在下列幾種育種方法中，可以改變?cè)谢蚍肿咏Y(jié)構(gòu)的育種方法是：構(gòu)的育種方法是： 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 D D、多倍體育種

9、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)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：作物的原有性狀，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漠a(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練習(xí)練習(xí)1 1：某作物的高稈（：某作物的高稈（A A）對(duì)矮稈（）對(duì)矮稈（a a）為顯性，）為顯性，感病（感?。≧ R）對(duì)抗?。ǎ?duì)抗?。╮ r）為顯性。）為顯性。AaAa和和RrRr是位于是位

10、于非同源染色體上的兩對(duì)等位基因。今有高稈抗非同源染色體上的兩對(duì)等位基因。今有高稈抗病和矮稈感病純種，人們希望利用雜交育種的病和矮稈感病純種，人們希望利用雜交育種的方法在最少的世代內(nèi)培育出矮稈抗病新類型。方法在最少的世代內(nèi)培育出矮稈抗病新類型。應(yīng)該采取的步驟是：應(yīng)該采取的步驟是：（1 1）_（2 2）_（3 3）_讓高稈抗病與矮桿感病的品種進(jìn)行雜交得到讓高稈抗病與矮桿感病的品種進(jìn)行雜交得到F1F1自交得到自交得到F2在在F2群體中選出矮桿抗病的植株群體中選出矮桿抗病的植株練習(xí)練習(xí) 2:請(qǐng)寫出下面各項(xiàng)培育方法：請(qǐng)寫出下面各項(xiàng)培育方法：（1 1）通過花藥離體培養(yǎng)再用秋水仙素加倍得到煙草新品種的方法）

11、通過花藥離體培養(yǎng)再用秋水仙素加倍得到煙草新品種的方法是是 。（2 2）用）用6060Co Co 輻射谷氨酸棒狀桿菌，選育出合成谷氨酸的新菌種，輻射谷氨酸棒狀桿菌，選育出合成谷氨酸的新菌種，所用方法是所用方法是 。（3 3）用小麥和黑麥培育八倍體黑小麥的方法）用小麥和黑麥培育八倍體黑小麥的方法是是 。（4 4）將青椒的種子搭載人造衛(wèi)星，在太空中飛行數(shù)周后返回地面，）將青椒的種子搭載人造衛(wèi)星，在太空中飛行數(shù)周后返回地面，獲得了果大、肉厚和維生素含量高的青椒新品種，這種育種原理本獲得了果大、肉厚和維生素含量高的青椒新品種，這種育種原理本質(zhì)上屬于質(zhì)上屬于 。（5 5）用抗倒伏、不抗銹病和不抗倒伏、抗銹

12、病的兩個(gè)小麥品種，）用抗倒伏、不抗銹病和不抗倒伏、抗銹病的兩個(gè)小麥品種，培育出抗倒伏、抗銹病的品種，所用方法是培育出抗倒伏、抗銹病的品種，所用方法是 。（6 6）用秋水仙素或硫酸二乙酯處理蕃茄、水稻種子，獲得成熟期）用秋水仙素或硫酸二乙酯處理蕃茄、水稻種子，獲得成熟期早、蛋白質(zhì)含量高的品系，這種方法是早、蛋白質(zhì)含量高的品系，這種方法是 。單倍體育種單倍體育種 誘變育種誘變育種 多倍體育種多倍體育種 誘變育種誘變育種 雜交育種雜交育種 誘變育種誘變育種1、 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： AAB

13、B E Ab - 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 。其應(yīng)用的遺傳學(xué)原理是其應(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步驟分是步驟分是 、 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。其遺傳學(xué)原理是理是 。 (4)由由培育所用的育種方法是培育所用的育種方法是 。 H雜交雜交自交自交基因重組基因重組花藥離體培養(yǎng)花藥離體培養(yǎng)秋水仙素處理幼苗秋水仙素處理幼苗染色體變異染色體變異秋水仙素處理幼苗秋水仙素處

14、理幼苗染色體變異染色體變異Aabb誘變育種誘變育種2：試一試動(dòng)物的雜交育種方法：試一試動(dòng)物的雜交育種方法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(cè)交測(cè)交F3長折長折 短折短折3 :請(qǐng)寫出下面各項(xiàng)培育方法：請(qǐng)寫出下面各項(xiàng)培育方法：（1 1）通過花藥離體培養(yǎng)再用秋水仙素加倍得到煙草新品種的方法）通過花藥離體培養(yǎng)再用秋水

15、仙素加倍得到煙草新品種的方法是是 。（2 2）用）用6060Co Co 輻射谷氨酸棒狀桿菌，選育出合成谷氨酸的新菌種，輻射谷氨酸棒狀桿菌，選育出合成谷氨酸的新菌種，所用方法是所用方法是 。（3 3）用小麥和黑麥培育八倍體黑小麥的方法）用小麥和黑麥培育八倍體黑小麥的方法是是 。（4 4）將青椒的種子搭載人造衛(wèi)星，在太空中飛行數(shù)周后返回地面，）將青椒的種子搭載人造衛(wèi)星，在太空中飛行數(shù)周后返回地面，獲得了果大、肉厚和維生素含量高的青椒新品種，這種育種原理本獲得了果大、肉厚和維生素含量高的青椒新品種，這種育種原理本質(zhì)上屬于質(zhì)上屬于 。（5 5）用抗倒伏、不抗銹病和不抗倒伏、抗銹病的兩個(gè)小麥品種，）用抗

16、倒伏、不抗銹病和不抗倒伏、抗銹病的兩個(gè)小麥品種，培育出抗倒伏、抗銹病的品種，所用方法是培育出抗倒伏、抗銹病的品種，所用方法是 。（6 6）用秋水仙素或硫酸二乙酯處理蕃茄、水稻種子，獲得成熟期）用秋水仙素或硫酸二乙酯處理蕃茄、水稻種子，獲得成熟期早、蛋白質(zhì)含量高的品系，這種方法是早、蛋白質(zhì)含量高的品系，這種方法是 。單倍體育種單倍體育種 誘變育種誘變育種 多倍體育種多倍體育種 誘變育種誘變育種 雜交育種雜交育種 誘變育種誘變育種4 4：我國運(yùn)用返回式運(yùn)載衛(wèi)星搭載水稻種子，返回：我國運(yùn)用返回式運(yùn)載衛(wèi)星搭載水稻種子，返回地面后種植，培育出的水稻穗長粒大，畝產(chǎn)達(dá)地面后種植，培育出的水稻穗長粒大，畝產(chǎn)達(dá)

17、600kg600kg，最高達(dá)，最高達(dá)750kg750kg，蛋白質(zhì)含量增加，蛋白質(zhì)含量增加8%-8%-20%20%，生長期平均縮短，生長期平均縮短1010天。請(qǐng)回答：天。請(qǐng)回答：（1 1）水稻產(chǎn)生這種變異的來源是）水稻產(chǎn)生這種變異的來源是_，產(chǎn)生變異，產(chǎn)生變異的原因是的原因是_。 基因突變基因突變 各種各種宇宙射線宇宙射線和和失重失重的作用，使基因的的作用，使基因的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。 （2）這種方法育種的優(yōu)點(diǎn)有）這種方法育種的優(yōu)點(diǎn)有_。能能提高提高變異頻率，變異頻率，加速加速育種進(jìn)程，并能育種進(jìn)程，并能大幅度大幅度改良改良某些性狀某些性狀 （3）AaBb（5）AAbb（6）AA

18、aaBBbb（4）Ab（1） AABB（2）aabbVI（7）AabbIIIIIIVIV （1 1）用）用和和培育出培育出所采用的方法所采用的方法I I和和IIII分別稱為分別稱為 _和和_，其培育出，其培育出所依據(jù)的原理是所依據(jù)的原理是_。 （2 2）由）由培育出培育出的常用方法的常用方法IIIIII是是_， ；由；由培育成培育成的方法的方法V V稱稱_ 其優(yōu)點(diǎn)是其優(yōu)點(diǎn)是_。 （3 3）由）由培育出培育出的常用方法的常用方法IVIV是是_,_, 其形成的其形成的稱稱_。 （4 4）由）由培育出培育出的方法的方法VIVI是是_。 5 5、下圖表示以某種農(nóng)作物（、下圖表示以某種農(nóng)作物（1 1）和

19、（）和（2 2）兩個(gè)品種為基礎(chǔ)，）兩個(gè)品種為基礎(chǔ)，培育出（培育出（4 4）、（）、（5 5）、（）、（6 6）、（）、（7 7）四個(gè)品種的過程。根據(jù)）四個(gè)品種的過程。根據(jù)下圖，回答下列問題：下圖，回答下列問題：雜交雜交自交自交基因重組基因重組花藥離體培養(yǎng)花藥離體培養(yǎng)單倍體育種單倍體育種多倍體多倍體縮短育種年限縮短育種年限秋水仙素處理萌發(fā)的秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗種子或幼苗人工誘變育種人工誘變育種6.6.在動(dòng)物的育種中，用一定劑量的在動(dòng)物的育種中，用一定劑量的X X射線處射線處理精巢，渴望獲得大量變異個(gè)體理精巢，渴望獲得大量變異個(gè)體. .這是因?yàn)椋哼@是因?yàn)椋篈.A.合子都是純合子合子都是純合

20、子 B.B.誘發(fā)雄配子發(fā)生了高頻率的基因突變誘發(fā)雄配子發(fā)生了高頻率的基因突變 C.C.誘導(dǎo)發(fā)生了大量的染色體變異誘導(dǎo)發(fā)生了大量的染色體變異D.D.提高了基因的重組提高了基因的重組 為提高農(nóng)作物的單產(chǎn)量，獲得早熟、抗倒伏、為提高農(nóng)作物的單產(chǎn)量，獲得早熟、抗倒伏、抗病等性狀，科學(xué)工作者往往要采取多種育種方抗病等性狀，科學(xué)工作者往往要采取多種育種方法來培育符合農(nóng)民要求的新品種，請(qǐng)根據(jù)下面提法來培育符合農(nóng)民要求的新品種，請(qǐng)根據(jù)下面提供的材料，每小組設(shè)計(jì)一套育種方案：供的材料，每小組設(shè)計(jì)一套育種方案：已有的材料：已有的材料：A A小麥的高稈（顯性）抗銹?。@性）純種，小麥的高稈（顯性）抗銹?。@性）純種

21、，B B小麥的矮稈不抗銹病純種，小麥的矮稈不抗銹病純種，C C水稻的遲熟種子水稻的遲熟種子 非生物材料：根據(jù)需要自選非生物材料：根據(jù)需要自選（1 1）育種名稱：）育種名稱： （2 2）所選擇的生物材料：）所選擇的生物材料： （3 3）希望得到的結(jié)果：）希望得到的結(jié)果： （4 4）預(yù)計(jì)產(chǎn)生這種結(jié)果的（所需類型）的幾率）預(yù)計(jì)產(chǎn)生這種結(jié)果的（所需類型）的幾率（5 5）寫出育種的簡(jiǎn)要過程（可用圖解）寫出育種的簡(jiǎn)要過程（可用圖解） （6 6）簡(jiǎn)答選擇能穩(wěn)定遺傳的新品種的方法。）簡(jiǎn)答選擇能穩(wěn)定遺傳的新品種的方法。 試試看，你行嗎？試試看，你行嗎？生物材料：生物材料：A A小麥的高稈（顯性）抗銹?。@性）純

22、種，小麥的高稈（顯性）抗銹?。@性）純種，B B小小 麥的矮稈不抗銹病純種，麥的矮稈不抗銹病純種，C C水稻的遲熟種子水稻的遲熟種子 非非生物材料：根據(jù)需要自選生物材料：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(jì)）預(yù)計(jì)F F2 2產(chǎn)生這種結(jié)果的（所需類型）的幾率：產(chǎn)生這種結(jié)果的（所需類型）的幾率：3/163/16。（5 5）寫出育種的簡(jiǎn)要過程（可用圖解）寫出育種的簡(jiǎn)要過程（可用圖解）高抗高抗矮病矮病 F1 F1 高抗高抗 自交自交 F F2 2（高抗、矮抗、高病、矮?。└呖?、矮抗、高病、矮?。＃? 6）簡(jiǎn)答選擇能穩(wěn)定遺傳的新品種的方法。）簡(jiǎn)答選擇能穩(wěn)定遺傳的新品種的方法。 將將F F2 2矮稈抗銹病品種連續(xù)自交，分離淘汰提純到基本不分離矮稈抗銹病品種連續(xù)自交，分離淘汰提純