1、杂交水稻之父：袁隆平院士与超级水稻杂交水稻之父：袁隆平院士与超级水稻第第6章章 从杂交育种到基因工程从杂交育种到基因工程1、杂交育种、杂交育种2、诱变育种、诱变育种3、单倍体育种、单倍体育种4、多倍体育种、多倍体育种5、基因工程、基因工程 总结总结练习练习生物育种的主要类型。生物育种的主要类型。各育种方法的概念、各育种方法的概念、方法、原理、用途、方法、原理、用途、优点、缺点、应用等优点、缺点、应用等等。等。知识目标：知识目标：第1节杂交育种与诱变育种1、杂交育种、杂交育种2、诱变育种、诱变育种3、单倍体育种、单倍体育种4、多倍体育种、多倍体育种一、杂交育种一、杂交育种在什么情况下进行杂交育种
2、？在什么情况下进行杂交育种？DDTTddttDdTtddTt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ddTTddTt矮抗矮抗ddTT矮抗矮抗矮抗矮抗 矮不抗矮不抗ddTtddTT杂交杂交自交自交选优选优自交自交F3选优选优思考：要培育思考：要培育出一个能稳定出一个能稳定遗传的植物品遗传的植物品种至少要几年？种至少要几年？动物的杂交育种方法动物的杂交育种方法长毛折耳猫长毛折耳猫短毛折耳猫短毛折耳猫长毛立耳猫长毛立耳猫长毛立耳长毛立耳 短毛折耳短毛折耳BBEEbbee长毛立耳长毛立耳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BbeeBBeeBBee
3、Bbeebbeebbee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间间交配交配选优选优测交测交F3长折长折 短折短折杂交育种优点：杂交育种优点：缺点缺点:1只能利用已有基因的重组，按需选择，只能利用已有基因的重组，按需选择，不能创造新的基因不能创造新的基因2杂交后代会出现性状分离，进行纯化时杂交后代会出现性状分离，进行纯化时过程长、复杂。过程长、复杂。使位于使位于不同个体不同个体的优良性状集中的优良性状集中于一个个体上于一个个体上 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，在生长、繁殖、抗逆性、产量等性状第一代，在生长、
4、繁殖、抗逆性、产量等性状上优于两个亲本的现象。如上优于两个亲本的现象。如骡子骡子杂交育种小结杂交育种小结基因重组基因重组使位于不同个体上的多个优良性状集中于一个个使位于不同个体上的多个优良性状集中于一个个体上，即体上，即“集优集优”,能产生新的能产生新的基因型基因型。育种周期长育种周期长（自交选择需五（自交选择需五六代六代,甚至十几代甚至十几代) )。原理：原理： 方法：方法： 优点：优点：缺点：缺点：应用：应用： 用纯种高秆抗病小麦与纯种矮秆不抗病小麦培育用纯种高秆抗病小麦与纯种矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦矮秆抗病小麦 杂交杂交自交自交选优选优选优选优植物是通过自交，动物通过测交二、诱变育
5、种二、诱变育种提高突变的频率，在较短时间内获得更多的提高突变的频率，在较短时间内获得更多的优良变异类型；优良变异类型；能产生新基因能产生新基因优点优点 ：有利个体不多，须大量处理供试材料有利个体不多，须大量处理供试材料 ，工作工作量大量大 缺缺 点：点：诱变育种诱变育种太空育种太空育种空间生命科学空间生命科学：高真空高真空微重力微重力强辐射强辐射诱变育种的成果诱变育种的成果“黑农五号黑农五号”大豆大豆生产青霉素的菌种生产青霉素的菌种三、单倍体育种三、单倍体育种普通植株普通植株减数减数 分裂分裂花粉花粉花药离花药离 体培养体培养单倍体幼苗单倍体幼苗秋水仙秋水仙 素处理素处理纯合子幼苗纯合子幼苗筛
6、选所需的品种筛选所需的品种高杆抗病高杆抗病DDTTddtt矮杆不抗病矮杆不抗病F1PDdTt 高杆抗病高杆抗病DDTT高杆高杆抗病抗病高杆不高杆不抗病抗病矮杆矮杆抗病抗病矮杆不矮杆不抗病抗病DtDTdTdt花粉花粉花药离体培养花药离体培养DtDTdTdt单倍体植株单倍体植株秋水仙素处理幼苗秋水仙素处理幼苗DDttddTTDDtt纯合体植株纯合体植株花药离体培养花药离体培养P高杆抗病高杆抗病 DDTT矮杆感病矮杆感病 ddttF1高杆抗病高杆抗病 DdTt配子配子DTDtdTdtDTDtdTdtDDTT DDtt ddTT ddtt纯合纯合体体秋水仙素秋水仙素 需要的矮抗品种需要的矮抗品种单倍体
7、育种单倍体育种第第1年年第第2年年P高杆抗病高杆抗病 DDTT矮杆感病矮杆感病 ddttF1高杆抗病高杆抗病 DdTtF2D_T_ D_tt ddT_ ddttddTT 杂交育种杂交育种第第1年年第第2年年第第36年年 需要的矮抗品种需要的矮抗品种矮抗矮抗对比育种年限对比育种年限2、单倍体育种的原理：、单倍体育种的原理：染色体变异染色体变异 明显缩短育种年限。所得后代均为纯合明显缩短育种年限。所得后代均为纯合子，不会发生性状分离子，不会发生性状分离1、单倍体育种的方法：、单倍体育种的方法： 通过花药离体培养得到单倍体，再用秋水仙素通过花药离体培养得到单倍体，再用秋水仙素处理单倍体幼苗处理单倍体
8、幼苗3、单倍体育种的优点：、单倍体育种的优点：技术较复杂，需与杂交育种结合，多限于植物。技术较复杂，需与杂交育种结合，多限于植物。4、单倍体育种的缺点：、单倍体育种的缺点：四、多倍体育种四、多倍体育种四、多倍体育种四、多倍体育种普通西瓜的普通西瓜的幼苗（或萌幼苗（或萌发的种子）发的种子）秋水秋水 仙素处理仙素处理幼苗（染色体幼苗（染色体加倍加倍,4N）生长生长四倍体植株四倍体植株四倍体四倍体植株植株二倍体二倍体植株植株4N瓜肉瓜肉3N胚胚三倍体植株三倍体植株二倍体植二倍体植株的花粉株的花粉3N瓜肉瓜肉普通小麦普通小麦AAAAAA（6N42） 黑麦黑麦RR（2N14）F1PF2新品种新品种八倍体
9、小黑麦的培育过程八倍体小黑麦的培育过程:配子配子小黑麦小黑麦AAAAAARR（8N=56）不育杂种不育杂种AAAR（4N28）AAA(3N=21)R（N=7）秋水仙素处理秋水仙素处理多倍体育种多倍体育种原理原理方法方法过程过程 优点优点缺点缺点染色体变异染色体变异 秋水仙素处理萌发的种子或幼苗秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 同源多倍体同源多倍体育种，如：育种，如： 四倍体二倍体染色体加倍异源多倍体异源多倍体育种，如：育种，如： ANaBNbN a bNab物种物种杂交染色体加倍22222422 二倍体二倍体 二倍体二倍体 不育不育 四倍体四倍体 可培育出自然界中没有的新品种，且培育出的植物器可培
10、育出自然界中没有的新品种，且培育出的植物器官大，产量高，营养丰富官大，产量高，营养丰富 一般只适于植物，发育延迟，结实率低一般只适于植物，发育延迟，结实率低 与杂交育种与杂交育种配合；获得配合；获得的新品种发的新品种发育延迟育延迟杂交育种杂交育种诱变育种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原理理常常用用方方法法优优点点缺缺点点基因重组基因重组基因突变基因突变染色体变异染色体变异（成倍减少）（成倍减少）染色体变异染色体变异（成倍增加）（成倍增加）杂交杂交自交自交选优选优用物理或化学用物理或化学方法处理生物方法处理生物花药离体培养花药离体培养单倍体单倍体秋秋水仙素处理水仙素处理纯种纯
11、种秋水仙素处秋水仙素处理萌发的种理萌发的种子或幼苗子或幼苗使位于不同使位于不同个体的优良个体的优良性状集中于性状集中于一个个体上一个个体上提高变异频率，提高变异频率，加速育种进程，加速育种进程，有利变异少，有利变异少，需大量处理供需大量处理供试材料试材料明显缩短育种明显缩短育种年限，育种时年限，育种时间较短。间较短。技术复杂，需技术复杂，需与杂交育种配与杂交育种配合合各种器官大、各种器官大、营养成分高、营养成分高、抗性强抗性强育种时间最长育种时间最长习题演练习题演练1: 现有二个番茄品种，现有二个番茄品种，A品种的基因型为品种的基因型为aaBB， B品种的基因型为品种的基因型为AAbb，二对等
12、位基因分别位，二对等位基因分别位 于二对同源染色体上。如果从播种到获得种子于二对同源染色体上。如果从播种到获得种子 需要一年，则获得需要一年，则获得aabb植株至少需要植株至少需要 A1年年 B2年年 C3年年 D4年年杂交杂交自交自交基因重组基因重组花药离体花药离体培养培养秋水仙素处秋水仙素处理幼苗理幼苗染色体变异（单倍体育种）染色体变异（单倍体育种）秋水仙素处理幼苗秋水仙素处理幼苗染色体变异（多倍体育种）染色体变异（多倍体育种）2: 下图是用某种作物的两个品种和分别培育出、品下图是用某种作物的两个品种和分别培育出、品种的示意图，试分析回答：种的示意图，试分析回答： AABB E Ab -
13、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步骤分别是步骤分别是 和和 。其。其应用的遗传学原理是应用的遗传学原理是 。（2）用培育所采用的）用培育所采用的E和和H步骤分别是步骤分别是 和和 。其应用的遗传学原理是其应用的遗传学原理是 。（3）用培育所采用的）用培育所采用的G步骤是步骤是_ 。其遗传学原理是其遗传学原理是_。H3、杂交育种的优点是：、杂交育种的优点是： A. 能将多个优良的性状组合在一起能将多个优良的性状组合在一起 B. 能产生自然界没有的新性状能产生自然界没有的新性状 C. 能按人类意愿定向改变生物能按人类意愿定
14、向改变生物 D. 很容易培育出没有任何缺点的品种很容易培育出没有任何缺点的品种4、诱变育种的理论依据是、诱变育种的理论依据是 A. 基因分离基因分离 B. 基因重组基因重组 C. 基因突变基因突变 D. 染色体变异染色体变异5、在育种上要得到更多的变异，最好采用、在育种上要得到更多的变异，最好采用 A. 杂交育种杂交育种 B. 诱变育种诱变育种 C. 利用单倍体育种利用单倍体育种 D. 选择育种选择育种两个小麦亲本的基因型分别为两个小麦亲本的基因型分别为AAbb和和 aaBB，这两对基因按自由组合定律遗传，这两对基因按自由组合定律遗传, 要培育出基因型为要培育出基因型为aabb的新品种，最简的
15、新品种，最简 捷的方法是捷的方法是 A.单倍体育种单倍体育种 B.杂交育种杂交育种 C.人工诱变育种人工诱变育种 D.细胞工程育种细胞工程育种第第2节节 基因工程及其应用基因工程及其应用（问题探讨）转入胰岛素基因的大肠杆菌（问题探讨）转入胰岛素基因的大肠杆菌基因工程的原理基因工程的原理 基因工程的概念基因工程的概念 基因工程最基本的工具基因工程最基本的工具 基因工程操作的基本步骤基因工程操作的基本步骤基因工程的应用基因工程的应用 基因工程与作物育种基因工程与作物育种 基因工程与药物研制基因工程与药物研制 基因工程与环境保护基因工程与环境保护转基因生物和转基因食品的安全性转基因生物和转基因食品的
16、安全性 小资料小资料一、基因工程的原理一、基因工程的原理1、基因工程的概念、基因工程的概念基因基因工程工程操作操作基本基本步骤步骤二、基因工程的应用与作物育种二、基因工程的应用与作物育种基因工程与作物育种基因工程与作物育种- 练习：练习：抗棉铃虫的转基因抗虫棉，抗虫基因来自一抗棉铃虫的转基因抗虫棉，抗虫基因来自一种细菌种细菌苏云金杆菌。苏云金杆菌能形成一种毒苏云金杆菌。苏云金杆菌能形成一种毒性很强的蛋白质晶体，能使棉铃虫等鳞翅目害虫瘫性很强的蛋白质晶体，能使棉铃虫等鳞翅目害虫瘫痪致死。请回答：痪致死。请回答：1、细菌和棉花是差异非常大的两种生物，为什么、细菌和棉花是差异非常大的两种生物，为什么
17、经过人工的基因重组后，棉花能够合成细菌的某些经过人工的基因重组后，棉花能够合成细菌的某些蛋白质呢？蛋白质呢？2、从苏云金杆菌中切割抗虫基因所用的工具、从苏云金杆菌中切割抗虫基因所用的工具是是 ，其特点是，其特点是 。3、基因工程操作要经过哪几个基本步骤？、基因工程操作要经过哪几个基本步骤？4、在转基因抗虫棉细胞内，抗虫基因的表达、在转基因抗虫棉细胞内，抗虫基因的表达要经过要经过 和和 两个过程。两个过程。基因工程与药物研制基因工程与药物研制-三、转基因生物和转基因食品的安全性三、转基因生物和转基因食品的安全性小结：育种的发展历程小结：育种的发展历程A.选择育种选择育种 不足：不足：选择周期长；
18、可选择的范围有限选择周期长；可选择的范围有限B.杂交育种杂交育种 不足：不足：育种进程繁杂而缓慢，效率低；不能创造育种进程繁杂而缓慢，效率低；不能创造新的基因，只能利用已有的基因重组，按需选择，新的基因，只能利用已有的基因重组，按需选择，亲本的选择一般限制在同种生物范围之内亲本的选择一般限制在同种生物范围之内C.诱变育种诱变育种 不足：不足：基因突变的不定向性，导致育种的盲目性，基因突变的不定向性，导致育种的盲目性，必须大量处理供试材料必须大量处理供试材料D.基因工程基因工程 不足：不足：很多生物的基因组不清楚，寻找目的基因很多生物的基因组不清楚，寻找目的基因不容易，还有转基因生物的安全性问题
19、不容易，还有转基因生物的安全性问题在植物育种的各种方法中在植物育种的各种方法中常规方法：常规方法： 杂交育种杂交育种最快速方法：最快速方法：单倍体育种单倍体育种创造新性状：创造新性状：诱变育种诱变育种创造新物种：创造新物种：多倍体育种多倍体育种种间育种法：种间育种法：基因工程基因工程秋水仙素可用于哪些育种方式？秋水仙素可用于哪些育种方式？ 作用的原理是什么？作用的原理是什么？小结小结P106练习一练习一一、基础题一、基础题2ATCTCGAGACTGATTGGCCTTAAGCTCGAGATGACTAGAGCTCTGACTAACCGGAATTCGAGCTCTACTG二、拓展题二、拓展题1、这是因为
20、在基因水平上，人和细菌的遗传机制、这是因为在基因水平上，人和细菌的遗传机制是一致的。是一致的。细菌和人的遗传物质都是细菌和人的遗传物质都是DNA，都是用，都是用同一套密码子，都遵循中心法则。同一套密码子，都遵循中心法则。2、可以向客户说明农场具备相应的安全检测设施、可以向客户说明农场具备相应的安全检测设施和措施，已经领取了农业转基因生物安全证书，产和措施，已经领取了农业转基因生物安全证书，产品中所含有的成份都是自然界天然存在的物质，产品中所含有的成份都是自然界天然存在的物质，产品经过试用表明对人体无害等。品经过试用表明对人体无害等。3、如、如“转基因大豆转基因大豆肝炎患者的希望！肝炎患者的希望！”自我检测自我检测一、画出基因工程操作的常规方法流程图一、画出基因工程操作的常规方法流程图四、思维拓展四、思维拓展今日作业今日作业学习辅导相关习题学习辅导相关习题
