20世紀90年代后期 美國布朗拋出 中國威脅論 撰文說到下世紀30年代 中國人口將達到16億 到時 誰來養活中國 怎樣來拯救由此引發的全球性糧食短缺 4 2生物變異在生產上的應用 環境條件光 co2 溫度 水分 礦質元素等 生物育種 高三生物專題復習 回憶你所知道育種方式 三倍體無籽西瓜 抗蟲棉 雜交育種 單倍體育種 多倍體育種 基因工程育種 細胞工程育種 白菜 甘藍 神奇的 太空椒 矮桿抗病的水稻 誘變育種 2004年十大感動中國人物頒獎辭他是一位真正的耕耘者 當他還是一個鄉村教師時 已具有顛覆世界權威的膽識 當他名滿天下時 卻仍專注于田疇 淡薄名利 一介農夫 播撒智慧 收獲富足 他畢生的夢想 就是讓所有的人遠離饑餓 喜看稻菽千重浪 最具風流袁隆平 袁隆平 一個屬于中國也屬于世界的名字他發起的 第二次綠色革命 給整個人類帶來了福音 袁隆平 農學家 雜交水稻育種專家 1995年當選為中國工程院院士 被譽為 世界雜交水稻之父 袁隆平雜交水稻2003年10月9日 30多年前顛覆了國際經典水稻理論的袁隆平再次讓世界注意到了他 湖南省湘潭縣泉塘子鄉的超級雜交稻百畝示范片平均畝產達到807 46公斤 這個數字接近現在全國水稻平均畝產量的兩倍 比普通雜交水稻的畝產量高出200公斤 水稻畝產從600公斤提高到800公斤是一個世界性的難題 而袁隆平從1997年提出 超級雜交稻計劃 后 幾乎每三年就能讓雜交稻單產潛力成功提高100公斤 他的研究似乎是一株最為優良的作物 多產 穩定 中國于 年提出超級雜交水稻培育計劃 推廣應用雜交水稻所增產的稻谷每年可養活7000多萬人口 到2004年底止 雜交水稻在中國已累計推廣約3億公頃 增產稻谷約4 5億噸 成為中國解決糧食問題的關鍵技術 水稻產量對比 喜看稻菽千重浪 最具風流袁隆平 袁隆平培養雜交水稻過程中 他主要利用了哪一種育種方法 又有哪些生物技術和原理呢 一 雜交育種 1 概念 利用基因重組的原理 有目的的將兩個或多個品種的優良性狀組合在一起 再經過選擇和培育 獲得新品種的方法 2 方法 純種 3 原理 基因重組 雜交 高產抗倒伏小麥 高產倒伏小麥 低產抗倒伏小麥 高產抗倒伏小麥 若從播種到收獲果實需要一年 則培育出能穩定遺傳的抗病 紅果肉的品種至少需要幾年 選育出需要的抗病 紅果肉品種 雜交育種過程 ssrr f3 雜交 中國黃牛 中國荷斯坦牛 荷斯坦牛 家畜 家禽 中國荷斯坦牛的育種過程 優點 泌乳期可達305天 年產乳量可達6300kg以上 雜種優勢 基因型不同的兩個親本個體雜交產生的雜種第一代 在生長 繁殖 抗逆性 產量等性狀上優于兩個親本的現象 如騾子 原理 基因重組 方法 優點 使位于不同個體上的多個優良性狀集中于一個個體上 即 集優 能產生新的基因型 缺點 雜交 自交 選優 自交 概念 雜交育種是將兩個或多個品種的優良性狀通過交配集中在一起 在經過選擇和培育 獲得新品種的方法 一 雜交育種 雜交育種不能創造新的基因 并且所需時間要長 你知道在什么情況下能夠產生新的基因嗎 可以用什么方法處理 知識歸納總結 雜交后代會出現性狀分離 進行純化時工作量大 過程復雜 所需時間長 二 誘變育種 1 概念 利用物理 化學因素誘導生物發生變異 并從變異后代中選育新品種的過程 4 意義 創造動植物 微生物新品種 2 方法 輻射誘變 化學誘變 3 原理 基因突變和染色體變異 誘變育種程序 萌發種子或幼苗 突變植株 突變系 1 突變系 2 突變系 3 突變株 1 突變株 2 突變株 3 人工誘變 人工選擇 培育 培育 培育 5 例子 農作物 黑龍江省農科院用輻射方法處理大豆 培育成了 黑農五號 等大豆品種 產量提高了16 含油量比原來提高2 5 微生物 青霉菌最初從發霉的甜瓜上發現 這種野生的青霉菌分泌的青霉素很少 青霉素是抗菌素的一種 是第一種能夠治療肺炎 腦膜炎 膿腫等人類疾病的抗生素 但產量只有20單位 ml 后來 人們對青霉菌進行x射線 紫外線照射以及綜合處理 培育成了青霉素產量很高的菌株 目前產量已經可以達到50000單位 ml 60000單位 ml 太空育種太空辣椒平均單個重達500克 果實中維生素c的含量提高了10 25 黃瓜1根達1米多長 航天芝麻1號 不僅個大 而且單株蒴果達98粒以上 水稻蛋白質含量可提高8 7 12 超級甜椒航育太空甜椒三號 經過太空遨游產生基因誘變后培育出的冬瓜新品種 航育黃杏子 航育太空椒158 來自太空育種的珍奇瓜果 航育大紅 五彩太空椒 神州五號太空育種巨型南瓜重逾300斤 太空育種蔬菜 太空育種花卉仙客來 6 誘變育種的優缺點 討論 與雜交育種相比 誘變育種有什么優點 聯系基因突變的特點 談談該育種的局限性 要想克服這些局限性 可以采取什么辦法 優點 可以提高突變頻率 在短時間內獲得更多的優良變異類型 缺點 有利變異少 需大量處理供試材料 提高變異頻率 能產生多種多樣對新類型 為育種創造出豐富對原材料 能在較短的時間內有效對改良生物品種的某些性狀 改良作物品質 增強抗逆性 三 單倍體育種 1 單倍體植株特點 弱小 且高度不育 用單倍體做中間環節產生具有優良性狀的可育純合子的育種方法 3 過程 二倍體植株 雜合子 花藥離體培養 單倍體植株 二倍體植株 純合子 人工誘導染色體加倍 2 概念 減數分裂 單倍體 sr sr sr sr 單倍體育種過程 抗病 紅果肉 秋水仙素 花藥離體培養 雜交 花藥離體培養 秋水仙素 方法 一朵花中最重要的部分是花蕊 包括雄蕊和雌蕊 植物組織培養技術 選育出需要的抗病 紅果肉品種 ssrr f3 雜交育種 單倍體育種 若從播種到收獲種子需要一年 則培育出能穩定遺傳的抗病 紅果肉的品種至少需要幾年 縮短育種年限 能排除顯隱性干擾 提高效率 染色體變異 4 單倍體育種的特點 5 原理 單倍體育種 1 多倍體的細胞通常比二倍體的細胞大 細胞內有機物對含量高 抗逆性強 染色體加倍后的草莓 上 野生草莓 下 多倍體水稻 四 多倍體育種 三倍體香蕉 二倍體有籽西瓜 三倍體無籽西瓜 例 無籽香蕉的形成 香蕉的祖先為野生芭蕉 個小多籽 無法食用 無籽香蕉的培育過程如下 人工誘導多倍體的產生 四倍體 母本 二倍體 父本 雜交 三倍體 第一年 第二年 四倍體 4n 三倍體植株 3n 無籽西瓜 三倍體植株 1 原理 染色體變異 2 方法 從植物授粉到合子發育 高溫和低溫能夠誘導間期細胞染色體加倍 用秋水仙素處理萌發種子或幼苗 能夠抑制分裂細胞形成紡錘體 導致細胞內染色體加倍 3 優點 多倍體的細胞通常比二倍體的細胞大 細胞內有機物對含量高 抗逆性強 4 缺點 但發育延遲 結實率低 四 多倍體育種 基因重組 基因突變 染色體變異 成倍減少 染色體變異 成倍增加 雜交 用物理或化學方法處理生物 花藥離體培養 單倍體 秋水仙素處理 純種 秋水仙素處理 使位于不同個體的優良性狀集中于一個個體上 提高變異頻率 加速育種進程 有利變異少 需大量處理供試材料 明顯縮短育種年限 育種時間較短 技術復雜 需與雜交育種配合 各種器官大 營養成分高 抗性強 與雜交育種配合 獲得的新品種發育延遲 育種時間最長 五 植物體細胞雜交育種 概念 將不同種植物的體細胞 在一定條件下融合成雜種細胞 并把雜種細胞培育成新的植物體的技術 不同種生物之間存在著生殖隔離 所以用傳統的有性雜交方法是不可能做到這一點的 植物體細胞雜交過程 1 原理 染色體變異 2 過程 如右圖 3 優點 克服遠遠雜交不親和的障礙 植物組織培養 植物組織培養過程 4 植物組織培養的應用 離體 含有全部營養成分的培養基 一定的溫度 空氣 無菌環境 適合的ph 適時光照等 植物組織培養 3 植物組織培養條件 六 轉基因技術 實施過程 以抗蟲棉的培育為例 六 轉基因技術 1 原理 2 過程 基因重組 dna重組技術 獲取目的 外源 基因 目的基因導入受體細胞并整合到染色體上 外源基因的增殖與表達 篩選出符合要求的轉基因生物 提取目的基因 抗病毒基因 目的基因與運載體結合將目的基因導入受體細胞目的基因的檢測和表達 土壤農桿菌的質粒 基因工程育種 優點 缺點 1 目的性強 可以按照人們的意愿定向改造生物 從而人為增加變異的范圍 實現種間遺傳物質的交換 2 縮短育種周期 1 轉基因生物的安全性問題 可能引起生態危機 威脅人類健康 2 技術難度大 意義 為作物高產 優質 抗病蟲害和降低農藥 化肥對環境的污染做出貢獻 轉基因技術的應用1 轉基因植物 轉黃瓜抗青枯病基因的甜椒 2 轉基因動物生長速度快的鼠 魚和豬抗病力強的雞和牛彩色羊毛的轉基因羊 生長快 肉質好的轉基因魚 中國 乳汁中含有人生長激素的轉基因牛 阿根廷 與藥物研制 我國生產的部分基因工程疫苗和藥物 許多藥品的生產是從生物組織中提取的 受材料來源限制產量有限 其價格往往十分昂貴 微生物生長迅速 容易控制 適于大規模工業化生產 若將生物合成相應藥物成分的基因導入微生物細胞內 讓它們產生相應的藥物 不但能解決產量問題 還能大大降低生產成本 胰島素從豬 牛等動物的胰腺中提取 100kg胰腺只能提取4 5g的胰島素 其產量之低和價格之高可想而知 將合成的胰島素基因導入大腸桿菌 每2000l培養液就能產生100g胰島素 使其價格降低了30 50 環境保護基因工程做成的 超級細菌 能吞食和分解多種污染環境的物質 通常一種細菌只能分解石油中的一種烴類 用基因工程培育成功的 超級細菌 卻能分解石油中的多種烴類化合物 有的還能吞食轉化汞 鎘等重金屬 分解ddt等毒害物質 你知道什么是真正的碩果累累嗎 最新款的摩托車 你想過嗎 在日本的北海道還出現了三角型西瓜 又稱金字塔瓜 被tbs電視臺介紹后 更是在日本引起強烈反響 為此 三角人面瓜 已申請了專利 案例片段一 一般西瓜都是圓的 圓西瓜給儲運帶來許多不便 圓西瓜占地兒 一輛卡車可裝許多方磚 卻裝不了多少圓西瓜 圓西瓜還容易骨碌 不小心就摔壞了 所以裝運西瓜都要小心翼翼 西瓜為什么不能是方的 臺灣的農藝師們開動腦筋 培育方型西瓜 表現型 基因型 環境條件 改變 改變 改變 改變 可遺傳的變異 不可遺傳的變異 基因突變染色體變異基因重組 來源 誘因 1 下列表示某種農作物 和 兩種品種分別培育出 三種品種 根據上述過程 回答下列問題 用 和 培育 所采用的方法 稱為 方法 稱為 由 和 培育 所依據的原理是 用 培育出 的常用方法 是 由 培育成 的過程中用化學藥劑 處理 的幼苗 方法 和 合稱為 育種 其優點是 由 培育出 的常用方法是 形成的 叫 依據的原理是 雜交 自交 基因重組 花藥離體培養 秋水仙素 單倍體 明顯縮短育種年限 用秋水仙素處理 多倍體 染色體變異 例題 l 以矮桿易感病 ddrr 和高桿抗病 ddrr 小麥為親本進行雜交 培育矮桿抗病小麥品種過程中 f1自交產生f2 其中矮桿抗病類型出現的比例是 選f2矮桿抗病類型連續自交 篩選 直至 2 若想在較短時間內獲得上述新品種小麥 可選擇圖中 填字母 途徑所用的方法 其中的f環節是 例題208年海淀適應性練習 3 科學工作者欲使小麥獲得燕麥抗條銹病的性狀 應該選擇圖中 填字母 表示的技術手段最為合理可行 該技術手段主要包括 等環節 4 小麥與玉米雜交 受精卵發育初期出現玉米染色體在細胞分裂時全部丟失的現象 將種子中的胚取出進行組織培養 得到的是小麥 植株 5 兩種親緣關系較遠的植物進行雜交 常出現雜交不親和現象 這時可采用 技術手段進行處理 偶爾產生后代 也往往不育 若要得到可育的植株 需要對不育植物進行處理 讓其 6 圖中的遺傳育種途徑 填字母 所表示的方法具有典型的不定向性 例題3試以植株甲 aa 和植株乙 aa 為材料采用兩種不同的方法培育出aaaa植株 f1aa播種f1種子得f1幼苗 用秋水仙素誘導染色體加倍 四倍體aaaa 2 取植株甲和乙的體細胞制成原生質體 促融劑處理 融合后的原生質體 雜種細胞 植物組織培養 aaaa的植株 再生出細胞壁 答案 1 p植株甲 aa 植株乙 aa 例題4現有如下生物材料 試選擇材料 方法設計育種程序達到有關目的 a 人的t淋巴細胞 經過免疫的 b