專題五生物育種

小麥高稈（D）對矮稈（d）為顯性，抗銹?。═）對不抗銹?。╰）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），如果你是育種專家，怎樣能得到矮稈抗病的優(yōu)良品種（ddTT）？想一想：植物雜交育種的方法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)試一試：動物的雜交育種方法假設(shè)現(xiàn)有長毛立耳貓（BBEE）和短毛折耳貓（bbee），你能否培育出能穩(wěn)定遺傳的長毛折耳貓（BBee）？寫出育種方案（圖解）長毛折耳貓短毛折耳貓長毛立耳貓?jiān)囬L毛立耳短毛折耳BBEEbbee長毛立耳BbEe長毛立耳BbEe長立長折短立短折BbeeBBeeBBeeBbeebbeebbee長折短折長折長折短折雜交F1間交配選優(yōu)測交ＰＦ１Ｆ２F3長折短折！注意1、動物雜交育種中純合子的獲得不能通過逐代自交，而應(yīng)改為測交。2、比植物雜交育種所需年限短。一、雜交育種原理：

基因重組方法：

優(yōu)點(diǎn)：使位于不同個體上的多個優(yōu)良性狀集中于一個個體上，即“集優(yōu)”,能產(chǎn)生新的基因型。應(yīng)用：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

雜交→自交→選優(yōu)自交雜交育種不能創(chuàng)造新的基因，并且所需時(shí)間要長，那有沒有能出現(xiàn)意想不到的結(jié)果，并且需要時(shí)間相對要短的育種方法呢？缺點(diǎn)：1、只能利用已有基因的重組，并不能產(chǎn)生新的基因；

2、雜交進(jìn)程緩慢，過程繁瑣，育種時(shí)間長；3、只能進(jìn)行本物種或親緣關(guān)系較近的物種雜交，不能克服遠(yuǎn)源雜交不親和的障礙。

二、誘變育種——太空育種空間生命科學(xué)：高真空(10—8pa)微重力(10—4g)強(qiáng)輻射

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：基因突變誘變育種：例子醫(yī)藥工業(yè)應(yīng)用的青霉素就是利用普通青霉菌，經(jīng)過X射線的照射，產(chǎn)生的有利突變型。還有醫(yī)學(xué)上應(yīng)用的其他抗菌素如鏈霉素、地霉素、金霉素等，經(jīng)輻射處理的突變系，比原始品系抗菌素產(chǎn)量增長幾十倍到幾百倍，促進(jìn)和提高了抗菌素的生產(chǎn)。在作物方面，應(yīng)用誘變育種我國已培育出100多種水稻、小麥、玉米、大豆等優(yōu)良品種。例如用射線處理水稻干種子，選出提早成熟15天的新品種，豐產(chǎn)等性狀仍舊保持下來，而且米粒中的蛋白質(zhì)的含量提高很多。又如用射線和其他誘變劑處理大豆，培育出一種新品種。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%。誘變育種原理：

基因突變

方法：

物理方法(紫外線、α射線、失重等)或化學(xué)方法(亞硝酸、硫酸二乙酯等)處理生物，再選擇符合要求的變異類型

應(yīng)用:太空辣椒的培育、青霉菌的選育等優(yōu)點(diǎn)：

1、提高突變的頻率；

2、能產(chǎn)生新的基因，大幅度地改良某些性狀；

3、較短時(shí)間內(nèi)能獲得穩(wěn)定遺傳的個體（縮短育種時(shí)間）。誘變育種缺點(diǎn)：1、難以控制突變方向，具有一定的盲目性；

2、有利個體不多，需要大量的處理生物材料，再進(jìn)行選培養(yǎng)。

例3：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)600kg，最高達(dá)750kg，蛋白質(zhì)含量增加8%-20%，生長期平均縮短10天。請回答：（1）水稻產(chǎn)生這種變異的來源是_______，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)有__________。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

練習(xí)：人工誘變區(qū)別于自然誘變的突出特點(diǎn)是（）

A、產(chǎn)生的有利變異多，有利于培育新品種B、使變異的頻率提高C、可人工控制變異方向來培育新品種D、產(chǎn)生的不利變異多對生物進(jìn)化意義最大的變異是（）A、基因突變B、基因的交叉互換C、染色體變異D、基因重組BA三、多倍體育種

在育種過程中，人們用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗從而使細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍，染色體數(shù)目加倍的細(xì)胞繼續(xù)進(jìn)行正常的有絲分裂，發(fā)育為多倍體植株，得到多倍體品種。優(yōu)點(diǎn)：種子與果實(shí)大，營養(yǎng)物質(zhì)含量高。缺點(diǎn)：發(fā)育延遲，結(jié)實(shí)率低；

適用于植物，在動物中難于開展。多倍體育種例4：秋水仙素處理萌發(fā)的幼苗時(shí)，可以誘導(dǎo)多倍體的產(chǎn)生，秋水仙素的作用是

。三倍體植株需要授以二倍體的成熟花粉，因?yàn)槌墒旎ǚ劬哂械纳彼崦赶担ù偈购铣缮L素），通過授粉為其子房的發(fā)育提供

。三倍體植株不能進(jìn)行減數(shù)分裂的原因是由于卵原細(xì)胞3個染色體組（3N=33），減數(shù)分裂時(shí)同源染色體聯(lián)會

，從而不能正常產(chǎn)生卵細(xì)胞。由此可以獲得的是

倍體果實(shí)，但是沒有種子的。抑制紡錘體的形成生長素

紊亂

三

無子西瓜

四、單倍體育種

采用花藥離體培養(yǎng)的方法獲得單倍體植株，再人工誘導(dǎo)染色體加倍（常用秋水仙素），獲取自交不發(fā)生性狀分離的穩(wěn)定遺傳的純系品種。優(yōu)點(diǎn)：縮短育種年限；獲得優(yōu)良純種。缺點(diǎn)：但方法復(fù)雜，成活率較低。單倍體育種例5：已知小麥的高稈(D)對矮稈(d)為顯性，抗銹病(T)對易感銹病(t)為顯性，兩對性狀獨(dú)立遺傳?，F(xiàn)在有高稈抗銹病、高稈易感銹病、矮稈易感銹病的三個純系品種，如何快速獲取雙優(yōu)新品種矮稈抗銹??？

(DDTT)(DDtt)(ddtt)(ddTT)（親本）F1F2（分離）選擇F3（分離）選擇雜交育種F4（穩(wěn)定品種）新品種單倍體植株純合二倍體純合二倍體種子長出的植株（選擇與鑒定）單倍體育種花藥離體培養(yǎng)秋水仙素處理？？？你知道它們的育種方式嗎？？高產(chǎn)量的青霉菌株神奇的“太空椒”無籽西瓜無芒抗病的水稻誘變育種誘變育種多倍體育種雜交育種23原理常用方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)實(shí)例基因工程基因重組將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的性強(qiáng)，克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙有可能引發(fā)生態(tài)危機(jī)轉(zhuǎn)基因抗蟲棉細(xì)胞工程細(xì)胞融合、核移植體細(xì)胞雜交克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙還不能完全按照人們的意愿白菜—甘藍(lán)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細(xì)胞誘導(dǎo)花粉直接發(fā)育成植株，再用秋水仙素加倍成純合體特點(diǎn)方法簡便，但需較長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，但突變后有利個體往往不多器官大，營養(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目前培育良種有多種途徑。其一是具有不同優(yōu)點(diǎn)的親本雜交，從其后代中選擇理想的變異類型，變異來源于_________,選育過程中性狀的遺傳遵循______、_______等定律。其二是通過射線處理，改變已有品種的個別重要性狀，變異來源于_________,實(shí)質(zhì)是細(xì)胞的DNA分子上的堿基發(fā)生改變。其三是改變?nèi)旧w數(shù)目，如用秋水仙素處理植物的分生組織，經(jīng)過培育和選擇能得到_________植株?；蛑亟M基因分離自由組合基因突變多倍體育種的方法有多種，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)到各種目的。例6：如果水稻的某遲熟（AA)品種,那么我們有什么好辦法快速的得到早熟（aa）品種？四、靈活創(chuàng)新、實(shí)際應(yīng)用人工誘變+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：例7：下圖表示以某種農(nóng)作物（1）和（2）兩個品種為基礎(chǔ)，培育出（4）、（5）、（6）、（7）四個品種的過程。指出下圖中有關(guān)過程的名稱：例8：下圖是用某種作物的兩個品種①和②分別培育出④、⑤、⑥品種的示意圖，試分析回答：①AABBEAb------------④

D③AaBbFAabb----------⑤②aabbGAAaaBBbb----⑥（1）用①和②培育⑤所采用的D和F步驟分別是

和

。其應(yīng)用的遺傳學(xué)原理是

。（2）用③培育⑤所采用的E和H步驟分別是

和

。其應(yīng)用的遺傳學(xué)原理是

。（3）用③培育⑥所采用的G步驟是

。其遺傳學(xué)原理是

。H雜交自交基因重組花藥離體培養(yǎng)秋水仙素處理幼苗染色體變異秋水仙素處理幼苗染色體變異例5：家兔中黑色（B）對褐色（b）為顯性，短