第一節(jié)雜交育種與誘變育種

設(shè)想你是一位玉米育種專家，遇到這樣的情況:品種A籽粒多，但不抗黑粉??；品種B籽粒少，但抗黑粉病。討論：你用什么方法把兩個(gè)品種的優(yōu)良性狀結(jié)合在一起，又能缺點(diǎn)去掉？黑粉病一·古代人類的育種方式－－選擇育種原理：

利用生物的變異，通過(guò)長(zhǎng)期選擇，汰劣留良，培養(yǎng)出優(yōu)良品種。缺點(diǎn)：1·周期長(zhǎng)2·可以選擇的范圍有限

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(shuō)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)？袁隆平培養(yǎng)雜交水稻過(guò)程中，他利用了哪一種變異的原理？年份197820002010種類普通水稻普通水稻&雜交水稻雜交水稻產(chǎn)量(噸/每公頃）3.5單產(chǎn)達(dá)到6.34

預(yù)計(jì)13.5中國(guó)于１９９６年提出超級(jí)雜交水稻培育計(jì)劃。推廣應(yīng)用雜交水稻所增產(chǎn)的稻谷每年可養(yǎng)活6000多萬(wàn)人口。到2004年底止，雜交水稻在中國(guó)已累計(jì)推廣約3億公頃，增產(chǎn)稻谷約4.5億噸，成為中國(guó)解決糧食問(wèn)題的關(guān)鍵技術(shù)。

水稻產(chǎn)量對(duì)比

小麥高稈（D）對(duì)矮稈（d）為顯性，抗銹?。═）對(duì)不抗銹?。╰）為顯性，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），怎樣才能得到矮稈抗病的優(yōu)良品種（ddTT）？想一想：銹病以下是雜交的育種參考方案：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？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(xiě)出育種方案（圖解）長(zhǎng)毛折耳貓短毛折耳貓長(zhǎng)毛立耳貓Ｆ3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ＰＦ１Ｆ２長(zhǎng)折短折！注意

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。ⅹ荷斯坦牛中國(guó)黃牛

中國(guó)荷斯坦牛荷斯坦牛與我國(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。

雜交育種的優(yōu)點(diǎn)很明顯，但實(shí)際操作中會(huì)遇到不少困難。請(qǐng)從雜交后代可能出現(xiàn)的各種類型，以及育種時(shí)間等方面，分析雜交育種方法的不足。

雜交育種只能利用已有的基因重組，按需選擇，并不能創(chuàng)造新的基因。雜交后代會(huì)出現(xiàn)性狀分離現(xiàn)象，育種進(jìn)程緩慢，過(guò)程繁瑣。

雜交育種不能創(chuàng)造新的基因，并且所需時(shí)間要長(zhǎng)，那有沒(méi)有能出現(xiàn)意想不到的結(jié)果，并且需要時(shí)間相對(duì)要短的育種方法呢？

例2：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。請(qǐng)回答：（1）水稻產(chǎn)生這種變異的來(lái)源是：產(chǎn)生變異的原因是：基因突變

各種宇宙射線和失重的作用，使基因的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。

（2）這種方法育種的優(yōu)點(diǎn)：

能提高變異頻率，加速育種進(jìn)程，并能大幅度改良某些性狀

能引起基因突變的方法有三大類：物理方法有：化學(xué)方法有：紫外線、X射線、激光等亞硝酸、硫酸二乙酯等三、誘變育種概念：利用物理因素（如X射線，紫外線，激光等）或化學(xué)因素（如亞硝酸等）處理生物，使生物發(fā)生基因突變。原理：基因突變

方法：輻射誘變、激光誘變、化學(xué)誘變、作物空間技術(shù)育種。優(yōu)點(diǎn)：能提高突變率，產(chǎn)生新基因；在較短時(shí)間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類型。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；有利變異少，須大量處理實(shí)驗(yàn)材料。應(yīng)用：太空作物的培育、青霉菌的選育等。誘變育種的應(yīng)用

在作物方面，應(yīng)用誘變育種我國(guó)已培育出100多種水稻、小麥、玉米、大豆等優(yōu)良品種。1、用射線和其他誘變劑處理大豆，培育成了“黑農(nóng)五號(hào)”等新品種。這品種含有改變了的酶系，在同樣的施肥和管理?xiàng)l件下可提高產(chǎn)量16%，含油量提高2.5％。2、誘變育種除了采用常規(guī)的誘變育種方法外，還采用太空育種。太空育種主要是利用返回式衛(wèi)星和高空氣球能達(dá)到的高空環(huán)境，通過(guò)強(qiáng)輻射、微重力和高真空等條件使植物種子的基因發(fā)生基因突變的作物育種新技術(shù)。我國(guó)已培育成功許多太空作物：太空南瓜太空黃瓜太空椒普通椒3、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。

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。要克服這些局限性，可采取什么辦法？?jī)?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，有利性狀比較少，需要大量處理實(shí)驗(yàn)材料。辦法：擴(kuò)大誘變后代的群體，增加選擇機(jī)會(huì)。練習(xí)

:請(qǐng)寫(xiě)出下面各項(xiàng)培育方法：（1）通過(guò)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

。（2）用60Co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

。（3）用小麥和黑麥培育八倍體黑小麥的方法是

。（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，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

。（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，培育出抗倒伏、抗銹病的品種，所用方法是

。（6）用秋水仙素或硫酸二乙酯處理蕃茄、水稻種子，獲得成熟期早、蛋白質(zhì)含量高的品系，這種方法是

。單倍體育種

誘變育種多倍體育種誘變育種雜交育種誘變育種雜交育種誘變育種單倍體育種多倍體育種原理常用方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)基因重組基因突變?nèi)旧w變異（成倍減少）染色體變異（成倍增加）雜交用物理或化學(xué)方法處理生物花藥離體培養(yǎng)→單倍體→秋水仙素處理→純種秋水仙素處理使位于不同個(gè)體的優(yōu)良性狀集中于一個(gè)個(gè)體上提高變異頻率加速育種進(jìn)程有利變異少，需大量處理供試材料明顯縮短育種年限，育種時(shí)間較短。技術(shù)復(fù)雜，需與雜交育種配合各種器官大、營(yíng)養(yǎng)成分高、抗性強(qiáng)與雜交育種配合；獲得的新品種發(fā)育延遲育種時(shí)間最長(zhǎng)

例1：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(guò)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年結(jié)合上述幾個(gè)實(shí)例，請(qǐng)總結(jié)出雜交育種的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)？1、雜交育種所依據(jù)的原理是什么

A.基因突變B.基因自由組合

C.染色體交叉互換D.染色體變異

2、據(jù)你所知道雜交選育新品種之外，雜交的另一個(gè)結(jié)果是獲得

A.純種B.雜種表現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)

C.基因突變D.染色體變異練習(xí)：3、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

A.雜交育種B.誘變育種

C.單倍體育種D.多倍體育種

4、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：

A.提高了后代的出苗率

B.產(chǎn)生的突變?nèi)渴怯欣?/p>

C.提高了后代的穩(wěn)定性

D.能提高突變率以供育種選擇5、倍體草莓比野生的普通草莓的果實(shí)大，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量有所增加。4倍體草莓的培育成功屬于

A.單倍體育種B.多倍體育種

C.誘變育種D.雜交育種6、在一塊馬鈴薯甲蟲(chóng)成災(zāi)的地里，噴了一種新的農(nóng)藥后，約98％的甲蟲(chóng)死了，約2％的甲蟲(chóng)生存下來(lái)，生存下來(lái)的原因是

A.有基因突變產(chǎn)生的抗藥性個(gè)體存在

B.以前曾噴過(guò)某種農(nóng)藥，對(duì)農(nóng)藥有抵抗力

C.約有2％的甲蟲(chóng)未吃到沾有農(nóng)藥的葉子

D.生存下來(lái)的甲蟲(chóng)是身強(qiáng)體壯的年輕個(gè)體7、通過(guò)誘變育種培育的是A.三倍體無(wú)子西瓜B.青霉素高產(chǎn)菌株C.二倍體無(wú)子番茄D.八倍體小黑麥8、大麻是雌雄異株植物，體細(xì)胞中有20條染色體。若將其花藥離體培養(yǎng)，將獲得的幼苗再用秋水仙素處理，所得植株的染色體組成狀況應(yīng)是

A.18＋XX

B.18＋XY

C.20＋XX

D.18＋XX或XY9、根據(jù)遺傳學(xué)原理，能迅速獲得新品種的育種方法是

A.雜交育種

B.多倍體育種

C.單倍體育種

D.誘變育種袁隆平

一個(gè)屬于中國(guó)也屬于世界的名字他發(fā)起的“第二次綠色革命”給整個(gè)人類帶來(lái)了福音。袁隆平:農(nóng)學(xué)家、雜交水稻育種專家。1995年當(dāng)選為中國(guó)工程院院士。袁隆平的性格貢獻(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(wèn)題作出了貢獻(xiàn)。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(guò)色素呈現(xiàn)出藍(lán)色的玫瑰卻從來(lái)沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)。這是因?yàn)槊倒寤ǖ幕蚬δ苋毕?，沒(méi)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(kāi)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(guò)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