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第1节杂交育种与诱变育种第6章从杂交育种到基因工程近几年，糯玉米、甜玉米、超甜玉米等特种玉米的出现，让人们有了更多的选择。研究证实，特种玉米的营养价值高于普通玉米。中国农科院检测发现，甜玉米、糯玉米的蛋白质含量是普通玉米的2.23倍，植物油含量是普通玉米的2.3倍，“生命元素”硒的含量是9.5倍，维生素是普通玉米的3倍。玉米起源于美洲大陆，15世纪传入欧洲，16世纪经葡萄牙传入中国，现在遍布全世界。远在古代，美洲的印第安人就选择和培育了许多穗大粒饱的玉米。原来他们把玉米奉为神灵，用作祭祀的玉米是在隔离条件下种植的，经过精心管理和认真选育，不仅果穗硕大、颗粒饱满，而且品质优良，无任何杂粒，这样就选育出了具有优良性状的玉米品种。选择育种在生产实践中，人们挑选品质好的个体来传种。这样利用生物变异，通过长期选择，汰劣留良，就能培育出新品种。例如：产蛋多的家禽。这种育种方式是选择育种。选择育种的优缺点是：优点：技术简单、容易操作缺点：选择范围有限，育种周期长古印第安人培育玉米的方法称为选择育种。温故知新现有纯合的高秆抗锈病的小麦（DDTT）和矮秆不抗锈病的小麦（ddtt）。如果你是育种工作者，你应该怎样操作才能得到矮秆抗病的优良品种（ddTT）？温故知新（参考方案）Ｐ高抗矮不抗F1高抗DDTTddttDdTtddTt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杂交自交选优自交F3选优思考：假如从播种到收获种子要一年，那么培育出一个能稳定遗传的植物品种至少要几年？5-8年F2一、杂交育种1、定义杂交育种是将两个或两个以上的优良性状通过交配集中在一起，在经过选择和培育，获得新品种的方法。2、原理基因重组3、方法杂交→自交→选优→自交……例如：高产、矮秆水稻的培育4、实例杂交水稻之父：袁隆平,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。5、杂交育种的应用我曾梦见试验田的超级水稻长得比高粱高，稻穗比扫帚还长，谷粒有花生那么大。沉甸甸下垂的千万个穗子，好似气势磅礴的大瀑布。我就在它下面乘凉。但愿梦想成真，让天下人都有饱饭吃。——袁隆平试一试：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）杂交育种长毛折耳猫（BBee）短毛折耳猫（bbee）长毛立耳猫（BBEE）杂交F1间雌雄交配选优测交中国黄牛×荷斯坦牛中国荷斯坦牛：荷斯坦—弗里生牛与我国黄牛杂交选育后逐渐形成的优良种。泌乳期可达305天，年产乳量可达6300kg以上，产奶量为世界奶牛之冠。5、杂交育种的应用一、杂交育种6、优点1.通过杂交使位于不同个体上的优良性状集中于一个个体上。2.可表现“杂种优势”。7、缺点1.只能利用已有的基因重组，不能创造新的基因。2.育种所需时间较长（一般需5－8年）杂种优势DDTT×ddttDdTt花药离体培养DT、Dt、dT、dt秋水仙素处理人工诱导加倍DDTTDDttddTTddtt选出矮杆抗病植株，采收留种单倍体育种二、单倍体育种方法：花药离体培养普通植株花粉单倍体幼苗纯合子幼苗筛选所需的品种减数分裂花药离体培养秋水仙素处理DDTTDdTt花药离体培养DTDtdTdt单倍体幼苗秋水仙素DDTT,DDtt,ddTT,ddtt二倍体植株筛选所需的品种ddtt×DTDtdTdt杂交矮抗小麦的培育在杂交育种的过程中运用单倍体育种的方法可以显著缩短育种进程。但是仍然不能产生新的基因，应怎样做才能产生更多可供选择的新基因呢？空间生命科学：高真空(10—8pa)微重力(10—4g)强辐射视野拓展从1987年开始，我国将蔬菜等农作物种子搭载在卫星上上天。“搭星上天”的种子主要有青椒、番茄、黄瓜、丝瓜、胡萝卜、莴苣等蔬菜种子，以及水稻、小麦、高粱等粮食作物和花卉草木等种子，共计50多类。视野拓展卫星将农作物种子带到200～400千米的太空中，利用太空中的空间宇宙射线、微重力、高真空、交变磁场等各种特殊因素对种子和微生物进行处理，使种子产生地面得不到的变异，最终培育出高产优质新品种。“神舟”五号搭载育成的巨人南瓜重达46公斤的太空南瓜太空青茄大过小孩头甘肃种植的太空育种的蔬菜太空育种辣椒升载太空磨菇视野拓展与“神六”飞船一起上太空的花卉“瓷玫瑰”、“老虎须”视野拓展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。视野拓展“太空椒”每个可重350克，ＶＣ等含量提高20％－30％太空番茄不但香甜可口，而且ＶＣ含量高，是普通品种的2.5倍，最大果重可达600克视野拓展太空棉花2006年中国抗虫杂交棉现场观摩会上，我国首批“太空棉”良种第二次在全国大面积种植成功。“太空棉”粒大、赘芽减少、花芽增加，(由原来的平均6.4克增大到6.8克)、抗病抗虫性强、结桃率高等优点，亩产籽棉350公斤左右，产量比原品种增加12%以上。三、诱变育种1、定义利用物理因素（如X射线，紫外线，激光等）或化学因素（如亚硝酸等）来处理生物，使生物发生基因突变。2、原理基因突变“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%。３、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。３、应用４、优点提高基因突变频率，加快育种进程难以控制突变方向，具有一定的盲目性,有利个体少，须大量处理实验材料，工作量大。５、缺点长相奇特的南瓜四、多倍体育种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生殖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三、多倍体育种萝卜（2a=18)×甘蓝（2b=18)F1a+b=18秋水仙素处理2a+2b=36不可育可育“萝卜甘蓝”的形成过程五、四种育种方法的比较类型杂交育种诱变育种单倍体育种多倍体育种育种原理育种方法优点应用实例基因突变染色体组成倍增加（染色体变异）基因重组染色体组成倍减少（染色体变异）杂交→自交→选优→自交（至纯种）物理或化学的方法处理生物花药离体培养染色体数目加倍使不同亲本的优良性状集中于同一个体上提高变异频率加速育种进程明显缩短育种年限器官大型，营养含量高培育矮抗小麦培育青霉素高产菌株培育矮抗小麦三倍体无子西瓜的培育用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗（3）AaBb（5）AAbb（6）AAaaBBbb（4）Ab（1）AABB（2）aabbVI（7）AabbIIIIIIVIV（1）用1和2培育出5所采用的方法I和II分别称为_______和_______，其培育出5所依据的原理是_______。（2）由3培育出4的常用方法III是__________，；由4培育成5的方法V称_______________其优点是__________。（3）由3培育出6的常用方法IV是____________,其形成的6称______。（4）由2培育出7的方法VI是_____________。下图表示以某种农作物（1）和（2）两个品种为基础，培育出（4）、（5）、（6）、（7）四个品种的过程。根据下图，回答下列问题：杂交自交基因重组花药离体培养单倍体育种多倍体缩短育种年限秋水仙素处理萌发的种子或幼苗人工诱变育种例2：现有3个番茄品种，A品种的基因型为AABBdd，B品种的基因型为AAbbDD，C品种的基因型为aaBBDD。3对等位基因分别位于3对同源染色体上，并且分别控制叶形、花色和果形3对性状。请回答：（1）如何运用杂交育种方法利用以上3个品种获得基因型为aabbdd的植株？（用文字简要描述获得过程即可）（1）A和B杂交得到杂交一代，杂交一代再与C杂交，得到杂交二代，杂交二代自交，即可得到基因型为aabbdd的种子，该种子可长成aabbdd植株（2）如果从播种到获得种子需要一年，获得基因型为aabbdd的植株最少需要多少年？4年现有某二倍体作物，将其种子带到太空中，返回地球后种植，得到高产（A）、品质差（b）和低产（a）、品质好（B）的两个品种(纯种），现计划在较短时间内得到种子粒大、高产且品质好的品种，你应怎样做？高产品质差的个体低产品质好的个体×高产品质好的个体单倍体育种高产品质好（纯种）粒大高产品质好个体多倍体育种达标测评3、杂交育种所依据的主要遗传学原理是（）A.基因突变B.基因自由组合C.染色体交叉互换D.染色体变异B4.运用不同生物学原理，可培育出各种符合人类需要的生物品种。下列叙述错误的是（）A．培育青霉素高产菌株是利用基因突变的原理B．培育无子西瓜是利用基因重组的原理C．培育八倍体小黑麦利用的是染色体变异的理D．培育无子番茄利用的是生长素促进果实发育的原理B5.在下列几种育种方法中，可以改变原有基因分子结构的育种方法是：答案：[]A、杂交育种B、诱变育种C、单倍体育种D、多倍体育种6.现代农业育种专家采用诱变育种的方法改良某些农作物的原有性状，其原因是：答案：[]A、提高了后代的出苗率B、产生的突变全部是有利的C、提高了后代的稳定性D、能提高突变率以供育种选择BD达标测评7．通过诱变育种培育的是（）A.三倍体无子西瓜B.青霉素高产菌株C.二倍体无子番茄D.八倍体小黑麦8.在生产实践和科研中，欲获得无子果实，可利用的方法有（）A①人工诱导多倍体育种②人工诱变③单倍体育种④用适当浓度的生长素诱导A．①④B．②③C．③④D．①②B