1、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第第1节节 杂交育种杂交育种与诱变育种与诱变育种 玉米起源于美洲大陆，玉米起源于美洲大陆，15世纪传入欧洲，世纪传入欧洲，16世纪经世纪经葡萄牙传入中国，现在遍布全世界。远在古代，美洲葡萄牙传入中国，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
2、样就大、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。选育出了具有优良性状的玉米品种。古印第安人是最早选择和培育玉米的，最突出古印第安人是最早选择和培育玉米的，最突出的贡献是选育了果穗硕大、淀粉含量高的玉米。请的贡献是选育了果穗硕大、淀粉含量高的玉米。请分析古印第安人培育玉米的方法所隐含的遗传学原分析古印第安人培育玉米的方法所隐含的遗传学原理及其优缺点。理及其优缺点。（1）上述培育玉米的方法称为）上述培育玉米的方法称为 。（2）选择育种的优点：）选择育种的优点：，缺点：缺点：。（3）现代育种工作怎样改进）现代育种工作怎样改进“选择育种选择育种”？选择育种选择育种技术
3、简单、容易操作技术简单、容易操作选择范围有限，育种周期长选择范围有限，育种周期长 设想你是一位玉米育种专家，遇到这样的情况：设想你是一位玉米育种专家，遇到这样的情况：品种品种A子粒多，但不抗黑粉病；品种子粒多，但不抗黑粉病；品种B子粒少，子粒少，但抗黑粉病。但抗黑粉病。讨论：讨论：你用什么方法既能把两个品种的你用什么方法既能把两个品种的优良性状结合在一起优良性状结合在一起,又能把双又能把双方的缺点都去掉方的缺点都去掉?P 品种品种A 品种品种B（子粒多（子粒多,不抗病）不抗病）(子粒少子粒少,抗病抗病)F1F2 子粒多子粒多,不抗病不抗病 子粒多子粒多,抗病抗病 子粒少子粒少,不抗病不抗病 子
4、粒少子粒少,抗病抗病 (选择检测基因型选择检测基因型)可能遇到的困难可能遇到的困难:1.如何判断显隐性如何判断显隐性?2.若要选择的品种是双隐性、一隐一显、双显若要选择的品种是双隐性、一隐一显、双显性的，如何选择得到纯合子？性的，如何选择得到纯合子？已知小麦的高秆（已知小麦的高秆（D）对矮秆（）对矮秆（d）为显性，抗锈病（）为显性，抗锈病（T）对易染锈病（对易染锈病（t）为显性，两对性状独立遗传。现有高）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，又能把双方的缺点都两个品种的优良性
5、状结合在一起，又能把双方的缺点都去掉？将你的设想用遗传图解表示出来。去掉？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试一试：植物杂交育种的方法动物的杂交育种动物的杂交育种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牛与我国黄牛杂交选育后逐渐形成的优良种。泌乳期可达成的优良种。泌乳期可达305天，天，年产乳量可达年产乳量可达6300kg以上。以上。试一试：动物的杂交育种方法试一试：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
6、耳BbEe长立长立 长折长折 短立短立 短折短折BbeeBBeeBBeeBbeebbeebbee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 短折短折思考：要培育出一个能思考：要培育出一个能稳定遗传的动物品种至稳定遗传的动物品种至少要几年？少要几年？杂交育种小结杂交育种小结1、概念、概念将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在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。一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。3、方法：、方法：若干次若干次杂交杂交自交自交（选优（选优自交）自交）纯种纯种2、原理：、原理
7、：基因重组基因重组4、优点：、优点：“集优集优”,操作简便操作简便 缺点：缺点：育种年限长育种年限长.思考：思考：我国运用返回式运载卫星搭载水稻种子，返回地面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，亩产达后种植，培育出的水稻穗长粒大，亩产达600kg，最高达，最高达750kg，蛋白质含量增加，蛋白质含量增加8%-20%，生长期平均缩短，生长期平均缩短10天。天。请回答：请回答：水稻产生这种变异的来源是水稻产生这种变异的来源是_ _ _，产生变异的原因是产生变异的原因是_ _ _。基因突变基因突变 各种宇宙射线和失重的作用，使基因各种宇宙射线和失重的作用，使基因
8、的分子结构发生改变。的分子结构发生改变。复习：复习：1.什么叫基因突变？属于什么水平的变化？什么叫基因突变？属于什么水平的变化？2.自然突变和诱发突变特点的异同？自然突变和诱发突变特点的异同？3.诱发基因突变的因素有哪些？诱发基因突变的因素有哪些？（都有普遍性、随机性、不定向性，诱发突变的（都有普遍性、随机性、不定向性，诱发突变的频率高）频率高）原理：原理：基因突变基因突变 方法：方法：物理方法物理方法(紫外线、紫外线、射线、失重等射线、失重等)或化学方或化学方法法(亚硝酸、硫酸二乙酯等亚硝酸、硫酸二乙酯等)处理植株，再选择处理植株，再选择符合要求的变异类型符合要求的变异类型 应用应用:农作物
9、新品种的培育农作物新品种的培育，新品种具有抗，新品种具有抗病力强、产量高、品质好等优点。如病力强、产量高、品质好等优点。如“黑农五号黑农五号”大豆，产量提高了大豆，产量提高了16%，含油量比原来提高了含油量比原来提高了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主要是利用返回式卫星和高空气球能达到式卫星和高空气球能达到的高空环境，通过的高空环境，通过强辐射、强辐射、微重力和高真空微重力和高真空等条件使等条件使植物种子的基因发生基因植物种子的基因发生基因突变的作物育种新技术。突变的作物育种新技术
10、。我国已培育成功我国已培育成功许多太空作物：许多太空作物：空间生命科学空间生命科学：高真空高真空(108pa)微重力微重力(104g)强辐射强辐射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。1943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20单位单位/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射射线线、紫外线紫外线照射以及综合处理，培育成了青霉照射以及综合处理，培育成了青霉素高产菌株，目素高产菌株，目前青霉素的产量前青霉素的产量已达到已达到5000060000单位单位/mL。中间为青霉菌，周围是细菌。中间为青霉菌，
11、周围是细菌。与杂交育种相比，诱变育种有什么优点？与杂交育种相比，诱变育种有什么优点？联系基因突变的特点，谈谈诱变育种的局联系基因突变的特点，谈谈诱变育种的局限性。要想克服这些局限性，可以采取什限性。要想克服这些局限性，可以采取什么办法？么办法？优点：优点：产生新基因产生新基因和和新的性状新的性状，能能提高变异的频率提高变异的频率，后代变异性状能较快稳定，后代变异性状能较快稳定，加速育种进程加速育种进程。不足：不足：诱变育种的诱变育种的方向难以掌握方向难以掌握，诱变体，诱变体难以集中多个难以集中多个理想性状理想性状。育种的方法有多种，各有各的优点，我们育种的方法有多种，各有各的优点，我们要合理的
12、有机结合各种方法，高效的达到要合理的有机结合各种方法，高效的达到各种目的。各种目的。如果水稻的某迟熟（如果水稻的某迟熟（AA)品种品种,那么我们有什那么我们有什么好办法快速的得到早熟（么好办法快速的得到早熟（aa）品种？）品种？灵活创新、实际应用灵活创新、实际应用人工诱变人工诱变 +单倍体育种单倍体育种早熟早熟品种品种(aa)(aa)花药离花药离体培养体培养当年就可以培育出优良新品种！当年就可以培育出优良新品种！迟熟迟熟品种品种(AA)(AA)杂合杂合子子(Aa)(Aa)人工人工诱变诱变 幼苗幼苗 （A）幼苗幼苗（a）秋水仙秋水仙素处理素处理早熟早熟品种品种(AA)(AA)秋水仙秋水仙素处理素
13、处理时间：时间：杂交育种杂交育种诱变育种诱变育种 多倍体多倍体育种育种单倍体单倍体育种育种处处理理 原原理理 优优点点缺缺点点植物：杂交植物：杂交 自交、选优、自交、选优、自交自交辐射、激光诱辐射、激光诱变，化学药剂变，化学药剂处理处理秋水仙素秋水仙素花药离体培花药离体培养，秋水仙养，秋水仙素诱导加倍素诱导加倍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集中两个亲集中两个亲体的优良性体的优良性状，操作简状，操作简便便提高变异频率，提高变异频率，大幅度改良某些大幅度改良某些性状，加速育种性状，加速育种进程进程果大，茎秆果大，茎秆粗，营养物粗，营养物丰富丰富明显缩短育明显缩短育种年限种年限育种时育种时间最长间最长有利变异不多，有利变异不多，需大量处理需大量处理发育迟缓，发育迟缓，结实率低；结实率低；动物中难以动物中难以开展开展技术复杂，技术复杂，费用高费用高
