1、 第六章 從雜交育種到基因工程第一節雜交育種與誘變育種第一節雜交育種與誘變育種2000年國家最高科學技術獎年國家最高科學技術獎2019年十大打動中國人物之一年十大打動中國人物之一上海世博會上海世博會太空家園館太空家園館太空育種廳太空育種廳一一古代人類的育種方式選擇育種古代人類的育種方式選擇育種原理：原理： 利用生物的變異，經過長期選擇，汰利用生物的變異，經過長期選擇，汰劣留良，培育出優良種類。劣留良，培育出優良種類。缺陷：缺陷：1周期長周期長2可以選擇的范圍有限可以選擇的范圍有限知小麥的高稈知小麥的高稈D對矮稈對矮稈d為顯性，矮稈為顯性，矮稈能抗倒伏，抗銹病能抗倒伏，抗銹病T對易染銹病對易染銹

2、病t為顯性，為顯性，兩對性狀獨立遺傳。現有高稈抗銹病、矮稈易染兩對性狀獨立遺傳。現有高稈抗銹病、矮稈易染病兩純系種類。他用什么方法能把兩個種類的優病兩純系種類。他用什么方法能把兩個種類的優良性狀結合在一同，將他的想象用遺傳圖解表示良性狀結合在一同，將他的想象用遺傳圖解表示出來。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 矮不矮不抗抗D_T_ D_tt ddttddTT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選優自交自交F3選優選優思索：要培育

3、出思索：要培育出一個能穩定遺傳一個能穩定遺傳的植物種類至少的植物種類至少要幾年？要幾年？第一年第一年第二年第二年選優選優第三年第三年第四年第四年試一試：動物的雜交育種方法試一試：動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雌雄雌雄間交配間交配選優選優測交測交F3長折長折 短折短折思索：要獲得能穩定遺思索：要獲得能穩定遺傳

4、的長毛折耳應做怎樣傳的長毛折耳應做怎樣處置？處置？一、雜交育種一、雜交育種 雜交育種是將兩個或多個種類的優良性狀經過交雜交育種是將兩個或多個種類的優良性狀經過交配集中在一同，再經過選擇和培育，獲得新種類配集中在一同，再經過選擇和培育，獲得新種類的方法。的方法。1.概念：3.方法方法雜交雜交自交自交選優選優自交自交2.原理：原理： 基因重組基因重組4. 運用(1)在農業消費中：在農業消費中：改良作物質量，提高改良作物質量，提高農作物單位面積產量農作物單位面積產量雜交水稻：從雜交水稻：從19761976年年到到20192019年，累計增產年，累計增產糧食糧食52005200多億公斤，多億公斤，平均

5、每年處理平均每年處理600600萬人萬人的糧食問題。的糧食問題。荷斯坦牛荷斯坦牛中國黃牛中國黃牛 中國荷斯坦牛中國荷斯坦牛 荷斯坦牛與我國黃牛荷斯坦牛與我國黃牛雜交選育后逐漸構成雜交選育后逐漸構成的優良種。泌乳期可的優良種。泌乳期可達達3030天，年產乳量可天，年產乳量可達達6300kg6300kg以上。以上。中國荷斯坦牛中國荷斯坦牛2在家畜、家禽育種中的運用在家畜、家禽育種中的運用視野拓展視野拓展紫糯玉米口感好，產量高紫糯玉米口感好，產量高優點：將不同個體中的優良性狀集中到一個個體上優點：將不同個體中的優良性狀集中到一個個體上缺陷：缺陷： 只能利用已有基因的重組，按需選擇，并不能只能利用已有

6、基因的重組，按需選擇，并不能產生新基因。雜交后代會出現外形分別，育種時間長，產生新基因。雜交后代會出現外形分別，育種時間長，過程繁瑣；過程繁瑣；1 1分析上述雜交過程，雜交育種有哪些優點？分析上述雜交過程，雜交育種有哪些優點？2 2能否有新的基因和新的性狀產生？能否有新的基因和新的性狀產生？ 3 3從雜交后代能夠出現的各種類型及育種時間從雜交后代能夠出現的各種類型及育種時間來看，雜交育種有哪些缺陷？來看，雜交育種有哪些缺陷？思索與討論思索與討論假設要培育出新的基因和新的假設要培育出新的基因和新的性狀，應該怎樣做？性狀，應該怎樣做？2.2.什么要素會誘發基因突變？什么要素會誘發基因突變？物理要素

7、有：物理要素有：化學要素有：化學要素有：紫外線、紫外線、X射線、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.原理：原理：3.概念概念 黑龍江農科院用輻黑龍江農科院用輻射方法處置大豆，培育射方法處置大豆，培育成成“黑農五號大豆種黑農五號大豆種類，含油量比原來的種類，含油量比原來的種類提高了類提高了2.5%2.5%，大豆產，大豆產量提高了量提高了16%16%。 4.運用運用19431943年從自然界分別出來年從自然界分別出來的青霉菌只能產生青霉素的青霉菌只能產生青霉素2020單位單位/mL/mL。后來人們對青。后來人們對青霉菌多次進展霉菌多次進展X X射線、紫外射線、紫外線照射以

8、及綜合處置，培線照射以及綜合處置，培育成了青霉素高產菌株，育成了青霉素高產菌株，目前青霉素的產量已到達目前青霉素的產量已到達50000500006000060000單位單位/mL/mL。2 2、誘變育種除了采用常規的誘變育種方、誘變育種除了采用常規的誘變育種方法外，還采用太空育種。法外，還采用太空育種。太空育種主要是利用前往太空育種主要是利用前往式衛星和高空氣球能到達式衛星和高空氣球能到達的高空環境，經過強輻射、的高空環境，經過強輻射、微重力和高真空等條件使微重力和高真空等條件使植物種子的基因發生基因植物種子的基因發生基因突變的作物育種新技術。突變的作物育種新技術。我國已培育勝利我國已培育勝利

9、許多太空作物：許多太空作物：“神七搭載的太空種子奇異的奇異的“太空椒太空椒重達重達300斤的斤的太空南瓜太空南瓜長相奇特的南瓜長相奇特的南瓜 太空黃瓜太空葡萄左和普通葡萄右對比太空葡萄左和普通葡萄右對比與與“神六飛船一同上太空的花卉神六飛船一同上太空的花卉“瓷玫瓷玫瑰、瑰、“老虎須老虎須視野拓展視野拓展1與雜交育種相比，誘變育種有什么優點？與雜交育種相比，誘變育種有什么優點？2基因突變的特點有哪些？聯絡基因突變特點，談談誘變育種基因突變的特點有哪些？聯絡基因突變特點，談談誘變育種的局限性。的局限性。3要想抑制這些局限性，可以采取什么方法？要想抑制這些局限性，可以采取什么方法？思索與討論思索與討

10、論方法：擴展誘變后代的群體，添加選擇時機。方法：擴展誘變后代的群體，添加選擇時機。單倍體育種單倍體育種 還有什么育種方法有能夠縮短育種年還有什么育種方法有能夠縮短育種年限，使具有小麥的矮桿抗銹病的種限，使具有小麥的矮桿抗銹病的種類能更迅速在消費實際上得到運用？類能更迅速在消費實際上得到運用？ 高桿抗病高桿抗病 矮桿易感病矮桿易感病F1花藥離體培育花藥離體培育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種類符合要求的種類秋水仙素處置幼苗秋水仙素處置幼苗DDTT XddttDdTt1DT : 1Dt : 1dT : 1dt1DDTT：1DDtt：1ddTT：1ddttddTT 矮

11、抗矮抗單倍體育種方法單倍體育種方法根據原理：根據原理：染色體變異染色體變異育種年限：育種年限：2 2年年方案提示：自創三倍體無子西瓜的育種方式方案提示：自創三倍體無子西瓜的育種方式 多倍體育種多倍體育種育種的方法有多種，各有各的優點，我們育種的方法有多種，各有各的優點，我們要合理的有機結合各種方法，高效的到達要合理的有機結合各種方法，高效的到達各種目的。各種目的。假設水稻的某遲熟假設水稻的某遲熟AA)種類種類,那么我們有什那么我們有什么好方法快速的得到早熟么好方法快速的得到早熟aa種類？種類？靈敏創新、實踐運用靈敏創新、實踐運用人工誘變人工誘變 + + 單倍體育種單倍體育種早熟早熟種類種類(a

12、a)(aa)當年就可以培育出優良新種類！當年就可以培育出優良新種類！遲熟遲熟種類種類(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秋水仙秋水仙素處置素處置遲熟遲熟種類種類(AA)秋水仙秋水仙素處置素處置時間：時間： 類別類別 雜交雜交 育種育種誘變育種誘變育種 單倍體育單倍體育 種種多倍體育種多倍體育種原理原理常用常用方法方法優點優點缺點缺點基因基因重組重組雜交雜交自交自交選選 優優自交自交將不同個體將不同個體的優良性狀的優良性狀集中于一個集中于一個個體上個體上育種時間長，育種時間長，不能產生新不能產生新基因基因基因基因突變突變用物理或化用物理或化學要素

13、處置學要素處置生物生物提高變異頻提高變異頻率，產生新率，產生新基因，加速基因，加速育種進程育種進程具有不定向性；有具有不定向性；有利變異少，需大量利變異少，需大量處置供試資料處置供試資料染色體變異染色體變異花藥離體培育，花藥離體培育，秋水仙素處置秋水仙素處置幼苗，選擇幼苗，選擇明顯縮短育明顯縮短育種年限種年限技術復雜，技術復雜，需與雜交育需與雜交育種配合種配合染色體變異染色體變異用秋水仙素用秋水仙素處置萌生的處置萌生的種子或幼苗種子或幼苗器官大，產器官大，產量高，營養量高，營養豐富豐富發育延遲，結實發育延遲，結實率降低，普通只率降低，普通只適用于植物適用于植物練習練習 :請寫出下面各項培育方法

14、：請寫出下面各項培育方法：1經過花藥離體培育再用秋水仙素加倍得到煙經過花藥離體培育再用秋水仙素加倍得到煙草新種類的方法是草新種類的方法是 。2用用60Co 輻射谷氨酸棒狀桿菌，選育出合成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用小麥和黑麥培育八倍體黑小麥的方法是是 。4將青椒的種子搭載人造衛星，在太空中飛行將青椒的種子搭載人造衛星，在太空中飛行數周后前往地面，獲得了果大、肉厚和維生素含數周后前往地面，獲得了果大、肉厚和維生素含量高的青椒新種類，這種育種原理本質上屬量高的青椒新種類，這種育種原理本質上屬于于 。5用

15、抗倒伏、不抗銹病和不抗倒伏、抗銹病的用抗倒伏、不抗銹病和不抗倒伏、抗銹病的兩個小麥種類，培育出抗倒伏、抗銹病的種類，兩個小麥種類，培育出抗倒伏、抗銹病的種類，所用方法是所用方法是 。6用秋水仙素或硫酸二乙酯處置蕃茄、水稻種用秋水仙素或硫酸二乙酯處置蕃茄、水稻種子，獲得成熟期早、蛋白質含量高的品系，這種子，獲得成熟期早、蛋白質含量高的品系，這種方法是方法是 。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2.2.在動物的育種中，用一定劑量的在動物的育種中，用一定劑量的X X射線處射線處置精巢，盼望獲得大量變異個體置精巢，盼望獲得大量變異個體. .這是由于：這是由于：A.A.合子都是純合子合子都是純合子 B.B.誘發雄配子發生了高頻率的基因突變誘發雄配子發生了高頻率的基因突變 C.C.誘導發生了大量的染色體變異誘導發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3、 以下圖是用某種作物的兩個種類和分別培育出、以下圖是用某種作物的兩個種類和分別培育出、種類的表示圖，試分析回答：種類的表示圖，試分析回答： AABB 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