生物变异在生产上的应用杨善珍.

第二节生物变异在生产上的应用太空番茄有位农场主，他有这样两个大棚果园，一个里面种的番茄是黄果肉的，另一个是红果肉的品种。红果肉的番茄呢，比较受消费者的喜爱，但是它很容易感染疾病；黄果肉的虽然具有较强的抗病能力，但是一般人们还是比较喜欢红番茄。如何能够得到既抗病的又是红果肉的番茄呢，请问：你们有哪些方法帮他解决这个问题？写出过程？易感病、红果肉（SSRR）抗病、黄果肉(ssrr)若从播种到收获果实需要一年,则培育出能稳定遗传的抗病、红果肉的品种至少需要几年?P抗病、黄果肉ssrr×易感病、红果肉SSRRF1易感病、红果肉SsRr↓第1年↓×选育出需要的抗病、红果肉品种F2S_R_S_rrssR_ssrr抗红杂交育种过程第2年第3年生长ssRRF3第4年↓×↓×杂交自交选择纯合化兼有这两种优良性状的新类型占多少？新类型中能稳定遗传的占多少？归纳此育种的方法、原理和优点试一试采用杂交育种方法培育长毛折耳的猫动物？长毛折耳猫（BBee）短毛折耳猫（bbee）长毛立耳猫（BBEE）写出育种方案（图解）长毛立耳短毛折耳BBEEbbee长立长折短立短折BbeeBBeeBBeeBbeebbeebbee长折短折长折长折短折杂交F1间交配选优测交ＰＦ１Ｆ２F3♀长毛立耳BbEe♂长毛立耳BbEe长折短折1、动物杂交育种中纯合子的获得不能通过逐代自交，而应改为测交。2、比植物杂交育种所需年限短。结合上述几个实例，请总结出杂交育种的原理、优点和缺点？你能说出植物杂交育种和动物杂交育种的区别吗？想一想？2、原理：基因重组3、过程：4、优点：使位于不同个体上的多个优良性状集中于一个个体上，即“集优”,能产生新的基因型。5、缺点：杂交育种只能利用已有基因的重组，并不能创造新的基因。杂交后代会出现分离现象，工作量大，过程复杂，育种过程缓慢。杂交→自交→选择→纯合化1、概念：利用基因重组原理，可以有目的地将两个或多个品种的优良性状组合在一起，培育出更优良的新品种的方法。一、杂交育种杂交育种典型例题分析：1.小麦品种是纯合体，生产上用种子繁殖，现要选育矮杆（aa）、抗病（BB）的小麦新品种；马铃薯品种是杂合体（有一对基因杂合即可称为杂合体），生产上通常用块茎繁殖，现要选育黄肉（Yy），抗病（Rr）的马铃薯新品种。请分别设计小麦品种间杂交育种程序，以及马铃薯品种间杂交育种程序。要求用遗传图解表示并加以简要说明。（写出包括亲本在内的三代即可）杂交育种典型例题分析：(1)小麦矮杆抗病新品种（aaBB）的培育×亲本杂交矮杆易病高杆抗病种植F1代，自交A_B_,A_bb,aaB_aabbF2F1PAABBXaabbAaBb种植F2代，选矮杆抗病（aaB_）,继续自交，期望下代获得纯合体1/16aaBB2/16aaBbF3杂交育种典型例题分析：(2)马铃薯黄肉抗病新品种YyRr的培育yyRrXYyrrF2黄肉YyRr,yyRr,Yyrr,yyrr种植，选黄肉抗病（YyRr）用块茎繁殖亲本杂交F1PYyRr抗病讨论：为什么马铃薯育种只需杂交一次即可达到要求？·基因型为AaBb的水稻自交，自交后代中两对基因都是纯合的个体占总数的（）A·2/16B·4/16C·6/16D·8/16B抗病、红果肉（ssRR）易感病、红果肉（SSRR）杂交育种不能创造新的基因，并且所需时间要长，你知道在什么情况下能够产生新的基因吗？可以用什么方法处理？资料分析：我国运用返回式运载卫星搭载水稻种子，返回地面后种植，培育出的水稻穗长粒大，亩产达600kg，最高达750kg，蛋白质含量增加8%-20%，生长期平均缩短10天。请回答：水稻产生这种变异的来源是___________。产生变异的原因是：基因突变各种宇宙射线和失重的作用，使基因的分子结构发生改变。［思考与讨论］诱变育种的优点：能够提高突变率，产生新基因和新的性状，在较短的时间内获得更多的优良变异类型。诱变育种的局限性：诱发突变的方向难以掌握，突变体难以集中多个理想性状。2、联系基因突变的特点，谈谈诱变育种的局限性。3、要想克服这些局限性，可以采取什么办法？1、与杂交育种相比，诱变育种有什么优点？可以扩大诱变后代的群体，增加选择的机会。二、诱变育种1·概念是利用物理因素（如X射线、r射线、紫外线、激光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）诱导生物发生变异，并从变异后代中选育新品种的过程。2·原理：基因突变、染色体畸变3·方法：辐射诱变、化学诱变可提高染色体的畸变率和基因的突变率4·意义：创造动植物、微生物新品种5·诱变育种优点：①提高突变频率，能产生多种多样的新类型②能在较短时间内有效地改良生物品种的某些性状③改良作物品质，增强抗逆性6、缺点：难以控制突变方向，无法将多个优良性状组合。有利的个体不多。7、应用:太空辣椒、家蚕等的培育、青霉菌的选育等诱变育种——太空育种太空辣椒平均单个重达500克，果实中维生素C的含量提高了10%～25%；黄瓜1根达1米多长；“航天芝麻1号”不仅个大，而且单株蒴果达98粒以上；水稻蛋白质含量可提高8.7%～12%。用于微生物育种：例如青霉素的选育。1943年从自然界分离出来的青霉菌只能产生青霉素20单位/mL。后来人们对青霉菌多次进行X射线、紫外线照射以及综合处理，培育成了青霉素高产菌株，目前青霉素的产量已达到50000～60000单位/mL。中间为青霉菌，周围是细菌。易感病、红果肉（SSRR）抗病、黄果肉(ssrr)SSRR易感、红ssrr抗病、黄SsRr易感、红花药离体培养SRSrsRsr秋水仙素诱导染色体加倍SSRRSSrrssRR抗病、红ssrrF1配子单倍体植株单倍体育种SRSrsRsr纯合体植株3、原理：染色体畸变(染色体组成倍地减少和增加)4、方法：花药离体培养，再用秋水仙素处理幼苗二倍体植株花药离体培养单倍体植株人工诱导染色体加倍恢复成二倍体植株（纯合体）自交纯合体三、单倍体育种2、定义：利用单倍体作为中间环节产生具有优良性状的可育纯合子的育种方法。花药离体培养→P感病红SSRR×抗病黄ssrrF1感病红SsRr配子SRSrsRsrSRSrsRsrSSRRSSrrssRRssrr↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓纯合体秋水仙素→↑需要的抗红品种㈡单倍体育种第1年第2年P感病红SSRR×抗病黄ssrrF1感病红SsRr↓F2S_R_S_rrssR_ssrrssRR㈠杂交育种↓第1年第2年第3~6年××↑需要的抗红品种抗红优点：育种的方法有多种，各有各的优点，我们要合理的有机结合各种方法，高效的达到各种目的。如果水稻的某迟熟（AA)品种,那么我们有什么好办法快速的得到早熟（aa）品种？实际应用、灵活创新：人工诱变+单倍体育种早熟品种(aa)花药离体培养当年就可以培育出优良新品种！迟熟品种(AA)杂合子(Aa)人工诱变幼苗（A）幼苗（a）秋水仙素处理迟熟品种(AA)秋水仙素处理时间：【例】、现有两个小麦品种，一个纯种小麦性状是高杆(D)，抗锈病(T)；另一个纯种小麦的性状是矮杆(d)，易染锈病(t)。两对基因独立遗传。育种专家提出了如图所示的Ⅰ、Ⅱ两种育种方法以获得小麦新品种。问：(1)要缩短育种年限，应选择的方法_____________，依据的变异原理_________；另一种方法的育种原理是___________。(2)图中①和④基因组成分别为____________和___________。(3)(二)过程中，D和d的分离发生在____________________；（三）过程采用的方法称为______________；（四）过程最常用的化学药剂是______________________,这种育种方法的优点是________________。Ⅰ染色体畸变基因重组DTddTT减数分裂第一次分裂花药离体培养秋水仙素可以明显的缩短育种年限多倍体有哪些特点？四、多倍体育种西北农林科技大学培育的四倍体陕桑402单株三倍体香蕉二倍体有籽西瓜三倍体无籽西瓜多倍体：体细胞中含有三个及以上染色体组的1、自然形成原因：外界条件剧变，有丝分裂受阻，染色体数目加倍四、多倍体育种2、优点：与二倍体植株相比，多倍体的植株常常是茎秆粗壮，叶片、果实和叶子都比较大，细胞内有机物含量高，抗逆性强。3、方法：人工诱导多倍体：用秋水仙素（低温）处理萌发的种子或幼苗原理：秋水仙素抑制细胞纺锤体的形成增加染色体组：用秋水仙素处理幼苗或萌发的种子——适当浓度的秋水仙素能在不影响细胞活力的条件下抑制纺锤体的形成。细胞内染色体虽已复制，但不能分离，从而导致细胞内的染色体数目加倍。二倍体八倍体四倍体秋水仙素处理秋水仙素处理二倍体四倍体三倍体八倍体四倍体六倍体原理：染色体畸变4、实例：三倍体无籽西瓜的培育二倍体秋水仙素四倍体（母本）二倍体（父本）杂交花粉刺激果实生长三倍体第一年第二年二倍体幼苗（2N）秋水仙素四倍体（4N）×二倍体（2N）卵细胞（2N）精子（N）受精卵（3N）三倍体植株（3N）花粉刺激联会紊乱无籽西瓜三倍体植株原理：染色体畸变(染色体组成倍地增加)5、多倍体育种优点：器官大，茎杆粗壮，叶片、果实和种子较大，营养物质含量高，抗逆性强缺点：发育延迟，结实率低。应用：五、转基因技术2008-11-3红网11月1日，转基因蓝玫瑰亮相日本东京国际花卉博览会。这种蓝玫瑰被植入三色紫罗兰所含一种能刺激蓝色素产生的基因，花瓣因而自然呈现蓝色。真正蓝玫瑰面世2009-01-06西南大学：这种转基因蚕所吐的蚕丝在紫外光下会发出绿色荧光。蚕卵台湾科学家用转基因技术开发出全球首条红荧光鱼中国台湾网2004年4月1日消息：该鱼是将珊瑚红色基因以运用基因工程及基因转殖的生技技术殖入青鱼的胚胎中，而产生全身发红萤光的萤光鱼。除此之外，台港也首度展现“缤纷的萤光世界”，首次将陆续研发成功的各色台港2号萤光斑马鱼置于一缸，让红、绿、紫、黄等色在短波长黑色及蓝色灯的照射下相互辉映，真正展现出“五彩缤纷”的萤光世界！真正蓝玫瑰面世五、转基因技术1、定义：指利用分子生物学和基因工程的手段，将某种生物的基因（外源基因）转移到其他生物物种中，使其出现原物种不具有的新性状的技术。2、实施过程：目的基因人工方法导入受体细胞整合受体细胞的染色体表达使受体细胞表现新性状4、转基因生物：由外源基因的导入而引起原有遗传物质组成改变的生物。3、转基因技术的原理：基因重组转基因技术能打破物种界限，定向的改变生物的性状。5、在育种中的应用：增加了生物变异的范围，实现种间遗传物质的交换。在对生物遗传性状进行改造时所采用的多种方法中，转基因技术的针对性更强，效率更高，经济效益更明显。转基因食品的安全性：目前对转基因植物的安全性评价一方面是环境安全性，另一方面是食品安全性。环境安全性评价的核心问题是转基因植物释放到田间后，是否会将所转基因移到野生植物中，是否会破坏自然生态环境，打破原有生物种群的动态平衡。包括：1)转基因植物演变成农田杂草的可能性。2)基因漂流到近缘野生种的可能性。3)对生物类群的影响。关于食品的安全性经和组织1993年提出了食品安全性评价的实质等同性原则。如果转基因植物生产的产品与传统产品具有实质等同性，则可以认为是安全的；反之，则应进行严格的安全性评价。杂交育种诱变育种单倍体育种多倍体育种基因工程育种原理常用方法优点缺点基因重组基因突变染色体畸变（成倍减少）染色体畸变（成倍增加）杂交—自交—选择—纯合化用物理或化学方法处理生物花药离体培养→单倍体→秋水仙素处理→纯种秋水仙素处理使位于不同个体的优良性状集中于一个个体上提高变异频率，加速育种进程，有利变异少，需大量处理供试材料明显缩短育种年限，育种时间较短。技术复杂，需与杂交育种配合各种器官大、营养成分高、抗性强与杂交育种配合；获得的新品种发育延迟育种时间最长基因重组将目的基因导入生物体内定向的改变生物，打破物种的界限可能会引起环境的安全性与食品的安全性例1、下图为四种不同的育种方法，分析回答：（1）图中A、D方向所示的途径表示________育种方式，一般从F2开始选种，这是因为。（2）若亲本的基因型有以下四种类型