16人教版生物必修二 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（共36张PPT）.ppt

1、 可遗传变异的来源可遗传变异的来源 1 1、基因突变、基因突变 -产生新基因，表现出新表现型产生新基因，表现出新表现型 2 2、基因重组、基因重组 -利用原有基因进行重新组合，只产利用原有基因进行重新组合，只产 生新的表现型生新的表现型 3 3、染色体变异、染色体变异 -基因数目或排列顺序改变导致表基因数目或排列顺序改变导致表 现型发生改变现型发生改变 想一想？想一想？ 已知小麦的高秆（已知小麦的高秆（D D）对矮秆（）对矮秆（d d）为显性，）为显性， 抗锈病（抗锈病（T T）对易染锈病（）对易染锈病（t t）为显性，两对性）为显性，两对性 状独立遗传。现有高秆抗锈病、矮秆易染病两状独立遗传

2、。现有高秆抗锈病、矮秆易染病两 纯系品种纯系品种。你用什么方法能培育出矮秆抗锈病。你用什么方法能培育出矮秆抗锈病 品系？品系？ 单倍体育种的流程：单倍体育种的流程： 高秆高秆 D D 矮秆矮秆 d d 抗锈病抗锈病 T T 易染锈病易染锈病 t t 高抗高抗 矮不抗矮不抗 DDTT ddtt 高抗高抗 DdTt 减数分裂减数分裂 花粉类型花粉类型 DT Dt dT dtDT Dt dT dt DdTt 花药离体培养花药离体培养 单倍体幼苗单倍体幼苗 DT Dt dT dtDT Dt dT dt 秋水仙素处理秋水仙素处理 ddTTddTT 矮抗矮抗 单倍体育种的优点：单倍体育种的优点： 明显缩短

3、育种年限明显缩短育种年限 高抗高抗 矮不抗矮不抗 高抗高抗 DDTT ddtt DdTt ddTt 高抗高抗 高不抗高不抗 矮抗矮抗 矮不抗矮不抗 ddTT 矮抗矮抗 ddTT ddTT 矮抗矮抗 ddTt ddTt 矮抗矮抗 矮抗矮抗 矮不抗矮不抗 ddTT 杂交杂交 自交自交 筛选筛选 自交自交 F3 筛选筛选 直至性状不再发生分离为止直至性状不再发生分离为止 从F2代开始筛 选符合要求的 表现型个体 思考：要使能稳定遗传思考：要使能稳定遗传 的植物品种达到的植物品种达到95%以以 上，至少要几年？上，至少要几年？ 隐性性状一旦出现即为纯种，即可留种用于生产隐性性状一旦出现即为纯种，即可留

4、种用于生产 选育杂种时，先采用杂交获得杂种，接着能选育杂种时，先采用杂交获得杂种，接着能 采用无性繁殖的采用无性繁殖，若不能采用采用无性繁殖的采用无性繁殖，若不能采用 无性繁殖的则需无性繁殖的则需年年制种年年制种，一部分杂交制种，一部分杂交制种 用于生产，一部分自交留种用于生产，一部分自交留种 若选育的是隐性纯种又该如何？若选育的是隐性纯种又该如何？ 若选育的是杂种时，那要如何处理？若选育的是杂种时，那要如何处理？ 选育显性纯种选育显性纯种必须先采用必须先采用杂交杂交再再自交自交，并从，并从F2F2 开始筛选开始筛选，去除不符合要求的个体，再逐代，去除不符合要求的个体，再逐代自自 交筛选交筛选

5、, ,直至直至性状不再发生分离为止性状不再发生分离为止。 想一想：想一想： 动物品种的选育动物品种的选育 与植物品种的选与植物品种的选 育过程相同吗？育过程相同吗？ 假设现有长毛立耳猫（假设现有长毛立耳猫（BBEEBBEE）和短毛折耳猫）和短毛折耳猫 （bbeebbee），你能否培育出能稳定遗传的长毛折），你能否培育出能稳定遗传的长毛折 耳（耳（BBeeBBee）？写出育种方案（图解）？写出育种方案（图解） 短 毛 折 耳 猫 短 毛 折 耳 猫 长 毛 立 耳 猫 长 毛 立 耳 猫 长 毛 折 耳 猫 长 毛 折 耳 猫 长毛立耳长毛立耳 短毛折耳短毛折耳 BBEE bbee 长毛立耳长毛

6、立耳 BbEe 长毛立耳长毛立耳 BbEe 长立长立 长折长折 短立短立 短折短折 Bbee BBee BBee Bbee bbee bbee 长折长折 短折短折 长折长折 长折长折 短折短折 杂交杂交 F1雌雄雌雄 间交配间交配 筛选筛选 测交测交 F3 长折长折 短折短折 思考：思考：要获得能稳定遗要获得能稳定遗 传的长毛折耳应做怎样传的长毛折耳应做怎样 处理？处理？ 1 1、动物杂交育种中纯合子的获得、动物杂交育种中纯合子的获得 不能通过逐代自交，而应改为不能通过逐代自交，而应改为测交测交。 2 2、比植物杂交育种所需年限短、比植物杂交育种所需年限短。 中国黄牛中国黄牛 中 国 荷 斯

7、坦 牛 中 国 荷 斯 坦 牛 荷斯坦牛荷斯坦牛 中国荷斯坦牛中国荷斯坦牛：荷斯坦：荷斯坦弗里生弗里生 牛与我国黄牛杂交选育后逐渐形成牛与我国黄牛杂交选育后逐渐形成 的优良种。泌乳期可达的优良种。泌乳期可达305305天，年产天，年产 乳量可达乳量可达6300kg6300kg以上。以上。 原理：原理： 优点：通过杂交优点：通过杂交把多个品种的优良性状集中把多个品种的优良性状集中 在一起在一起 方法：方法： 动物动物 杂交杂交 F F1 1间相互交配间相互交配 选种选种 测交测交 杂交杂交 自交自交 选种选种 自交自交 选种选种 植物植物 基因重组基因重组 杂交育种杂交育种 概念概念 ：将两个或

8、多个品种的优良性状通过交配集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，获得新品种的方法中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。 缺点：缺点： 只能利用已有的基因重组，不能创造新基因；只能利用已有的基因重组，不能创造新基因； 杂交后代出现性状分离，育种进程缓慢，过程繁杂交后代出现性状分离，育种进程缓慢，过程繁 琐，耗时长（一般需琐，耗时长（一般需5 5- -6 6年）；年）； 杂交育种不能创造新杂交育种不能创造新 的基因，那有没有能的基因，那有没有能 出现意想不到的结果出现意想不到的结果 的育种方法呢的育种方法呢 诱变育种诱变育种 原理：原理： 基因突变基因突变 方

9、法：方法： 选择生物选择生物 优点：优点： 产生新基因产生新基因和新的性状，能提高变异的频率，和新的性状，能提高变异的频率， 加速育种进程；大幅度地改变某些性状加速育种进程；大幅度地改变某些性状 概念：概念：利用物理因素或化学因素来处理生物，使利用物理因素或化学因素来处理生物，使 生物发生基因突变从而获得优良变异类型的育种生物发生基因突变从而获得优良变异类型的育种 方法方法 诱发突变诱发突变 选优良性状选优良性状 培育培育 该选什么样的该选什么样的 生物？生物？ 如何诱发？如何诱发？ 根据什么选根据什么选？ 方法：物理方法方法：物理方法( (紫外线、紫外线、射线、失重等射线、失重等) )或化或

10、化 学方法学方法( (亚硝酸、硫酸二乙酯等亚硝酸、硫酸二乙酯等) )处理植株，再选处理植株，再选 择符合要求的变异类型择符合要求的变异类型 诱变育种的方向难以掌握，诱变育种的方向难以掌握，有利变异少有利变异少，诱变，诱变 体难以集中多个理想性状。体难以集中多个理想性状。 原因：基因突变原因：基因突变 是随机不定向的。是随机不定向的。 克服：克服： 可以扩大诱变后代的群体（可以扩大诱变后代的群体（大量处大量处 理实验材料理实验材料），增加选择的机会。），增加选择的机会。 联系基因突变的特点，谈谈诱变育种的联系基因突变的特点，谈谈诱变育种的局限性局限性。要。要 想克服这些局限性，可以采取什么办法？

11、想克服这些局限性，可以采取什么办法？ 局限性：局限性： 应用应用: : 农作物新品种的培育农作物新品种的培育，新品种具有抗病力强、，新品种具有抗病力强、 产量高、品质好等优点。如产量高、品质好等优点。如“黑农五号黑农五号”大豆，大豆， 产量提高了产量提高了16%16%，含油量比原来提高了，含油量比原来提高了2.5%2.5%。 诱变育种除了采用常规的诱变育种方法外，诱变育种除了采用常规的诱变育种方法外， 还采用还采用太空育种太空育种。 太空育种太空育种主要是利用返回式卫星和主要是利用返回式卫星和 高空气球能达到的高空环境，高空气球能达到的高空环境，通过通过 强辐射、微重力和高真空强辐射、微重力和

12、高真空等条件使等条件使 植物种子的基因发生基因突变的作植物种子的基因发生基因突变的作 物育种新技术物育种新技术 来自太空育种的珍奇瓜果来自太空育种的珍奇瓜果 甘肃种植的太空育种的蔬菜 太空育种花卉仙客来太空育种花卉仙客来 用于微生物育种用于微生物育种：例如青霉素的选育。例如青霉素的选育。19431943 年从自然界分离出来的青霉菌只能产生青霉素年从自然界分离出来的青霉菌只能产生青霉素 2020单位单位/mL/mL。后来人们对青霉菌多次进行。后来人们对青霉菌多次进行X X射线、射线、 紫外线照射以及综合处理，培育成了青霉素高紫外线照射以及综合处理，培育成了青霉素高 产菌株，产菌株，目前青霉素的产

13、量已达到目前青霉素的产量已达到5000050000 6000060000单位单位/mL/mL。 中间为青霉菌，周围中间为青霉菌，周围 是细菌。是细菌。 二倍体二倍体 四倍体四倍体 秋水仙素处理秋水仙素处理 二倍体二倍体 三倍体种子三倍体种子 三倍体植株三倍体植株 不能形成正常的卵细胞不能形成正常的卵细胞 无子西瓜无子西瓜 种下去种下去 联会紊乱联会紊乱 第 一 年 第 一 年 第 二 年 第 二 年 授二倍体授二倍体 的花粉的花粉 多倍体育种多倍体育种 类型类型 杂交育种杂交育种 人工诱变育种人工诱变育种 单倍体育种单倍体育种 多倍体育种多倍体育种 原理原理 常用常用 方法方法 优点优点 缺

14、点缺 点 实例实例 杂交杂交自交自交 选优选优自自 交（至纯种）交（至纯种） 用物理或化用物理或化 学的方法处学的方法处 理生物理生物 花药离体培养花药离体培养 秋水仙素处理秋水仙素处理 用秋水仙素用秋水仙素 处理萌发的处理萌发的 种子或幼苗种子或幼苗 使不同亲本的使不同亲本的 优良性状集中优良性状集中 于同一个体上于同一个体上 提高变异频提高变异频 率加速育种率加速育种 进程进程 明显缩短明显缩短 育种年限育种年限 器官大，器官大， 营养含量高营养含量高 育种时间长育种时间长 有利变异少有利变异少 需大量处理需大量处理 供试材料供试材料 技术复杂，需技术复杂，需 与杂交育种配与杂交育种配 合

15、合 只适用于只适用于 植物植物 基因突变基因突变 染色体变异染色体变异 染色体变异染色体变异 基因重组基因重组 培育矮抗培育矮抗 小麦小麦 培育青霉培育青霉 素高产菌株素高产菌株 三倍体无子三倍体无子 西瓜的培育西瓜的培育 培育矮抗小麦培育矮抗小麦 四种育种方法的比较四种育种方法的比较 例题例题1:请写出下面各项培育方法请写出下面各项培育方法 （1 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）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 是是 。 （2 2）用）用60 60Co Co 辐射谷氨酸棒状杆菌，选育出合成谷氨酸的新菌种，辐射谷氨酸棒状杆菌，选育出合成谷氨酸的新菌

16、种， 所用方法是所用方法是 。 （3 3）用小麦和黑麦培育八倍体黑小麦的方法）用小麦和黑麦培育八倍体黑小麦的方法是是 。 （4 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，）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 质上属于质上属于 。 （5 5）用抗倒伏、不抗锈病和不抗倒伏、抗锈病的两个小麦品种，）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，所用方法是培育出抗倒伏、抗锈病的品种，所用方法是 。 （6 6）用秋水

17、仙素或硫酸二乙酯处理蕃茄、水稻种子，获得成熟期）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，这种方法是早、蛋白质含量高的品系，这种方法是 。 单倍体育种单倍体育种 诱变育种诱变育种 多倍体育种多倍体育种 诱变育种诱变育种 杂交育种杂交育种 诱变育种诱变育种 例题例题2 2： 下列表示某种农作物和两种品种分别培育下列表示某种农作物和两种品种分别培育 出三种品种出三种品种, ,根据上述过程根据上述过程, ,回答下列问题回答下列问题: : AABB aabb AaBb Ab AAaaBBbb AAbb 用和培育所采用的方法用和培育所采用的方法称为称为_,方法方法称为

18、称为 _,由由和和 培育所依据的原理是培育所依据的原理是_. 用培育出的常用方法用培育出的常用方法是是_,由培育成由培育成 的过程中用化学药剂的过程中用化学药剂_处理的幼苗处理的幼苗,方法方法和和合合 称为称为_育种育种.其优点是其优点是_. 由培育出的常用方法是由培育出的常用方法是_,形成的形成的 叫叫_。依据的原理是。依据的原理是_。 杂交杂交 自交自交 基因重组基因重组 花药离体培养花药离体培养 秋水仙素秋水仙素 单倍体单倍体 明显缩短育种年限明显缩短育种年限 用秋水仙素处理用秋水仙素处理 多倍体多倍体 染色体变异染色体变异 例题例题3 3 ：假设水稻抗病（：假设水稻抗病（R R）对感病

19、（）对感病（r r）为显性，高杆）为显性，高杆 （T T）对矮杆（）对矮杆（t t）为显性。现有纯合的抗病高杆水稻）为显性。现有纯合的抗病高杆水稻 和感病矮杆水稻。为了在较短的年限内培育出稳定遗和感病矮杆水稻。为了在较短的年限内培育出稳定遗 传的抗病矮杆水稻，可采取以下步骤：传的抗病矮杆水稻，可采取以下步骤： 将纯合的抗病高杆水稻和感病矮杆水稻杂交，得到杂交将纯合的抗病高杆水稻和感病矮杆水稻杂交，得到杂交 种子。播种这些种子，长出的植株可产生基因型为种子。播种这些种子，长出的植株可产生基因型为_ _的花粉。的花粉。 采用采用_的方法得到单倍体幼苗。的方法得到单倍体幼苗。 用用_处理单倍体幼苗，

20、使染色体加倍。处理单倍体幼苗，使染色体加倍。 采用采用_的方法，鉴定出其中的抗病植株。的方法，鉴定出其中的抗病植株。 从中选择表现抗病的矮杆植株，其基因型应是从中选择表现抗病的矮杆植株，其基因型应是_。 RT, Rt, rT, r t 花药离体培养花药离体培养 秋水仙素秋水仙素 病原体感染病原体感染 RRtt 例例4 4：现有三个番茄品种，基因型分别为：现有三个番茄品种，基因型分别为AABBddAABBdd、 AAbbDDAAbbDD、aaBBDDaaBBDD，三对等位基因分别位于三对同，三对等位基因分别位于三对同 源染色体上，并且分别控制叶形、花色和果形三源染色体上，并且分别控制叶形、花色和

21、果形三 对相对性状。如何运用杂交育种的方法利用以上对相对性状。如何运用杂交育种的方法利用以上 三个品种的种子获得基因型三个品种的种子获得基因型aabbddaabbdd的植株？的植株？( (要写要写 出详细的方法和步骤出详细的方法和步骤) ) (1)(1)第一年：将第一年：将AABBddAABBdd和和AAbbDDAAbbDD的种子种下，当的种子种下，当 植株长大后，让其相互授粉，进行杂交，得植株长大后，让其相互授粉，进行杂交，得 F F1 1(AABbDd)(AABbDd)种子。种子。 (2)(2)将将F F1 1与与aaBBDDaaBBDD的种子种下，当植株长大后，的种子种下，当植株长大后，

22、 让其相互授粉，进行杂交，可以得到让其相互授粉，进行杂交，可以得到F F2 2种子（含种子（含 基因型为基因型为AaBbDdAaBbDd的种子）。的种子）。 例例4 4：现有三个番茄品种，基因型分别为：现有三个番茄品种，基因型分别为AABBddAABBdd、 AAbbDDAAbbDD、aaBBDDaaBBDD，三对等位基因分别位于三对同，三对等位基因分别位于三对同 源染色体上，并且分别控制叶形、花色和果形三源染色体上，并且分别控制叶形、花色和果形三 对相对性状。如何运用杂交育种的方法利用以上对相对性状。如何运用杂交育种的方法利用以上 三个品种的种子获得基因型三个品种的种子获得基因型aabbdd

23、aabbdd的植株？的植株？( (要写要写 出详细的方法和步骤出详细的方法和步骤) ) (3)(3)将将F F2 2种子种下，当植株长大后，让其进行自交，种子种下，当植株长大后，让其进行自交， 得到得到F F3 3种子（含基因型为种子（含基因型为aabbddaabbdd的种子）。的种子）。 (4)(4)将将F F3 3的种子全部种下，长出植株后，根据叶形选的种子全部种下，长出植株后，根据叶形选 出基因型为出基因型为aaaa的个体，淘汰其他个体；当长到开花的个体，淘汰其他个体；当长到开花 时，根据花色选择出基因型为时，根据花色选择出基因型为bbbb的个体，淘汰其他的个体，淘汰其他 个体，并让其自

24、花授粉，长成果实后，根据果实的个体，并让其自花授粉，长成果实后，根据果实的 形状选择出基因型为形状选择出基因型为dddd的个体，淘汰其他个体。的个体，淘汰其他个体。 练习：某作物的高秆（练习：某作物的高秆（A A）对矮秆（）对矮秆（a a）为显性，）为显性， 感病（感病（R R）对抗病（）对抗病（r r）为显性。）为显性。AaAa和和RrRr是位于是位于 非同源染色体上的两对等位基因。今有高秆抗非同源染色体上的两对等位基因。今有高秆抗 病和矮秆感病纯种，人们希望利用病和矮秆感病纯种，人们希望利用杂交育种杂交育种的的 方法在最少的世代内培育出矮秆抗病新类型。方法在最少的世代内培育出矮秆抗病新类型

25、。 应该采取的步骤是：应该采取的步骤是： （1 1）_ （2 2）_ （3 3）_ 让高秆抗病与矮杆感病的品种进行杂交得到让高秆抗病与矮杆感病的品种进行杂交得到F1 F1自交得到自交得到F2 在在F2群体中选出矮杆抗病的植株群体中选出矮杆抗病的植株 杂种优势杂种优势 基因型不同的两个亲本个体杂交产生的杂种基因型不同的两个亲本个体杂交产生的杂种 第一代，第一代，在生长、繁殖、抗逆性、产量等性在生长、繁殖、抗逆性、产量等性 状上优于两个亲本的现象。状上优于两个亲本的现象。如如骡子、杂交水稻骡子、杂交水稻 杂种优势的大小，取决于双亲的遗传差异和互杂种优势的大小，取决于双亲的遗传差异和互 补程度。补程

26、度。 杂种优势在杂种优势在F1代表现最明显。代表现最明显。 例、（例、（20032003理综高考题）小麦品种是纯合体，生理综高考题）小麦品种是纯合体，生 产上用种子繁殖，现要选育矮杆（产上用种子繁殖，现要选育矮杆（aa )aa )、抗病、抗病 （BBBB）的小麦新品种；马铃薯品种是杂合体（有）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（块茎繁殖，现要选育黄肉（Yy)Yy)、抗病、抗病(Rr)(Rr)的马铃的马铃 薯新品种。请分别设计小麦品种间杂交育种程序，薯新品种。请分别设计小麦品种间杂交育

27、种程序， 以及马铃薯品种间杂交育种程序。要求用遗传图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解表示并加以简要说明。（写出包括亲本在内的 前三代即可）前三代即可） 第三代第三代 F F2 2 A_B_,A_bb,aaB_,aabb A_B_,A_bb,aaB_,aabb 小麦小麦 第一代第一代 P P 第二代第二代 F F1 1 AaBbAaBb AABB AABB aabbaabb 种植种植F1F1代，自交代，自交 亲本杂交亲本杂交 种植种植F F2 2代，选矮杆、抗病（代，选矮杆、抗病（aaB_ aaB_ ），继续），继续 自交，期望下代获得纯合

28、体自交，期望下代获得纯合体 马铃薯马铃薯 第一代第一代 P P 亲本杂交亲本杂交 第二代第二代F1 YyRr yyRr Yyrr yyrr 第三代第三代 F2 YyRr F2 YyRr 用块茎繁殖用块茎繁殖 yyRr yyRr YyrrYyrr 种植，选黄肉、抗病（种植，选黄肉、抗病（YyRrYyRr） 变式：为了提高玉米的产量，在农业生产上使用变式：为了提高玉米的产量，在农业生产上使用 的玉米都是杂交种，杂交玉米的性状不能稳定遗的玉米都是杂交种，杂交玉米的性状不能稳定遗 传，因此农民每年都需要购买玉米杂交种。现有长传，因此农民每年都需要购买玉米杂交种。现有长 果穗（果穗（A A）白粒（）白粒（b b）和短果穗（）和短果穗（a a）黄粒（）黄粒（B B）的两个）的两个 玉米杂合子品种，为了达到长期培育长果穗黄粒（玉米杂合子品种，为了达到长期培育长果穗黄粒（AaBbAaBb） 杂交种玉米的目的，请你以遗传图解加简要说明的形式，杂交种玉米的目的，请你以遗传图解加简要说明的形式， 设计出你的育种方案。设计出你的育种方案。 方法方法1 方法方法2