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第六章从杂交育种到基因工程第一节杂交育种与诱变育种2000年国家最高科学技术奖2004年十大感动中国人物之一上海世博会——太空家园馆太空育种厅杂交育种和诱变育种教学目标1.简述杂交育种的概念，举例说明杂交育种方法的优点和不足。2.举例说出诱变育种在生产中的应用。3.讨论遗传和变异规律在生产实践中的应用。4.总结杂交育种、诱变育种、多倍体育种、单倍体育种异同点。教学重点和难点【教学重点】遗传和变异规律在改良农作物和培育家畜品种等方面的应用。【教学难点】杂交育种和诱变育种的优点和局限性。已知小麦的高秆（D）对矮秆（d）为显性，矮秆能抗倒伏，抗锈病（T）对易染锈病（t）为显性，两对性状独立遗传。现有高秆抗锈病、矮秆易染病两纯系品种。你用什么方法能把两个品种的优良性状结合在一起，将你的设想用遗传图解表示出来。试一试：植物杂交育种的方法锈病以下是杂交的育种参考方案：Ｐ高抗矮不抗Ｆ１高抗Ｆ２DDTTddttDdTtddTt高抗高不抗矮抗矮不抗D_T_D_ttddttddTT矮抗ddTTddTt矮抗ddTT矮抗矮抗矮不抗ddTtddTT杂交自交选优自交F3选优思考：要培育出一个能稳定遗传的植物品种至少要几年？第一年第二年选优第三年第四年一、杂交育种杂交育种是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。1.概念：3.方法杂交→自交→选优→自交……2.原理：基因重组试一试：动物的杂交育种方法假设现有长毛立耳猫（BBEE）和短毛折耳猫（bbee），你能否培育出能稳定遗传的长毛折耳猫（BBee）？写出育种方案（图解）长毛折耳猫短毛折耳猫长毛立耳猫长毛立耳短毛折耳BBEEbbee长毛立耳BbEe长毛立耳BbEe长立长折短立短折BbeeBBeeBBeeBbeebbeebbee长折短折长折长折短折杂交F1雌雄间交配选优测交ＰＦ１Ｆ２F3长折短折思考：要获得能稳定遗传的长毛折耳应做怎样处理？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。4.应用(1)在农业生产中：改良作物品质，提高农作物单位面积产量杂交水稻：从1976年到2006年，累计增产粮食5200多亿公斤，平均每年解决600万人的粮食问题。ⅹ荷斯坦牛中国黄牛中国荷斯坦牛荷斯坦牛与我国黄牛杂交选育后逐渐形成的优良种。泌乳期可达30天，年产乳量可达6300kg以上。中国荷斯坦牛（2）在家畜、家禽育种中的应用视野拓展紫糯玉米口感好，产量高优点：将不同个体中的优良性状集中到一个个体上缺点：育种时间长，过程繁琐；只能利用已有的基因重组，不能产生新基因。（1）分析上述杂交过程，杂交育种有哪些优点？（2）能否有新的基因和新的性状产生？（3）从杂交后代可能出现的各种类型及育种时间来看，杂交育种有哪些缺点？思考与讨论如果要培育出新的基因和新的性状，应该怎样做？重达300斤的太空南瓜太空黄瓜太空葡萄（左）和普通葡萄（右）对比二、诱变育种基因突变2.什么因素会诱发基因突变？物理因素有：化学因素有：紫外线、X射线、激光等亚硝酸、硫酸二乙酯等1.概念：利用物理因素或化学因素来处理生物，使生物发生基因突变。3.概念“黑农五号”大豆黑龙江农科院用辐射方法处理大豆，培育成“黑农五号”大豆品种，含油量比原来的品种提高了2.5%，大豆产量提高了16%。4.应用青霉菌高产菌株的选育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。与“神六”飞船一起上太空的花卉“瓷玫瑰”、“老虎须”视野拓展“神七”搭载的太空种子（1）与杂交育种相比，诱变育种有什么优点？（2）基因突变的特点有哪些？联系基因突变特点，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？优点：提高基因突变频率，产生新基因；在较短的时间内获得更多的优良变异类型。不足：具有不定向性，难以控制突变方向；有利个体少，须大量处理供试材料。思考与讨论长相奇特的南瓜奇怪的“太空椒”单倍体育种还有什么育种方法有可能缩短育种年限，使具有小麦的矮杆抗锈病的品种能更迅速在生产实践上得到应用？高杆抗病矮杆易感病F1花药离体培养单倍体植株幼苗正常植株选择符合要求的品种秋水仙素处理幼苗DDTTXddttDdTt1DT:1Dt:1dT:1dt1DDTT：1DDtt：1ddTT：1ddttddTT矮抗单倍体育种方法依据原理：染色体变异育种年限：2年例题背景：荔枝主要分布在南方等地。增城“西园挂绿”至为珍贵，被称为“荔枝之王”。“西园挂绿”外壳红中带绿，四分微绿六分红，每个荔枝都环绕有一圈绿线，果肉洁白晶莹，清甜爽口，挂齿留香，风味独特。为了改良“西园挂绿”，要求在不改变“西园挂绿”原有外观品质的前提下把“西园挂绿”改良为无核、果大、糖分含量多。若你是育种专家，该怎样设计育种方案？二倍体四倍体秋水仙素处理二倍体×三倍体种子三倍体植株不能形成正常的卵细胞无子西瓜种下去联会紊乱第一年第二年授二倍体的花粉方案提示：借鉴三倍体无子西瓜的育种方式（多倍体育种）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？灵活创新、实际应用人工诱变+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：类别杂交育种诱变育种单倍体育种多倍体育种原理常用方法优点缺点基因重组杂交→自交→选优→自交将不同个体的优良性状集中于一个个体上育种时间长，不能产生新基因基因突变用物理或化学因素处理生物提高变异频率，产生新基因，加速育种进程具有不定向性；有利变异少，需大量处理供试材料染色体变异花药离体培养，秋水仙素处理幼苗，选择明显缩短育种年限技术复杂，需与杂交育种配合染色体变异用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗器官大，产量高，营养丰富发育延迟，结实率降低，一般只适用于植物练习:请写出下面各项培育方法：（1）通过花药离体培养再用秋水仙素加倍得到烟草新品种的方法是。（2）用60Co辐射谷氨酸棒状杆菌，选育出合成谷氨酸的新菌种，所用方法是。（3）用小麦和黑麦培育八倍体黑小麦的方法是。（4）将青椒的种子搭载人造卫星，在太空中飞行数周后返回地面，获得了果大、肉厚和维生素含量高的青椒新品种，这种育种原理本质上属于。（5）用抗倒伏、不抗锈病和不抗倒伏、抗锈病的两个小麦品种，培育出抗倒伏、抗锈病的品种，所用方法是。（6）用秋水仙素或硫酸二乙酯处理蕃茄、水稻种子，获得成熟期早、蛋白质含量高的品系，这种方法是。单倍体育种诱变育种多倍体育种诱变育种杂交育种诱变育种1、下图是用某种作物的两个品种①和②分别培育出④、⑤、⑥品种的示意图，试分析回答：①AABBEAb------------④D③AaBbFAAbb----------⑤②aabbGAAaaBBbb----⑥（1）用①和②培育⑤所采用的D和F步骤分别是和。其应用的遗传学原理是。（2）用③培育⑤所采用的E和H步骤分别是和。其应用的遗传学原理是。（3）用③培育⑥所采用的G步骤是。其遗传学原理是。(4)由②培育⑦所用的育种方法是H杂交自交基因重组花药离体培养秋水仙素处理幼苗染色体变异秋水仙素处理幼苗染色体变异⑦Aabb诱变育种3.在动物的育种中，用一定剂量的X射线处理精巢，渴望获得大量变异个体.这是因为：A.合子都是纯合子B.诱发雄配子发生了高频率的基因突变C.诱导发生了大量的染色体变异D.提高了基因的重组