1、第六章第六章 从杂交育种到基因工程从杂交育种到基因工程第一节第一节 杂交育种与诱变育种杂交育种与诱变育种学习目标学习目标知识方面：知识方面：1 1、简述杂交育种和诱变育种的概念，举例说明杂交、简述杂交育种和诱变育种的概念，举例说明杂交育种和诱变育种方法的优点和不足。育种和诱变育种方法的优点和不足。2 2、举例说明杂交育种和诱变育种在生产实践中的应、举例说明杂交育种和诱变育种在生产实践中的应用。用。3 3、讨论遗传和变异规律在生产实践中的应用。能力、讨论遗传和变异规律在生产实践中的应用。能力方面：方面：通过对杂交育种和诱变育种的实例的分析和比通过对杂交育种和诱变育种的实例的分析和比较，提高运用遗
2、传和变异规律解决生产、生活中的较，提高运用遗传和变异规律解决生产、生活中的问题的能力。问题的能力。情感态度和价值观：情感态度和价值观：1 1、讨论育种科学技术发展是科学、技术与社会相、讨论育种科学技术发展是科学、技术与社会相互作用。互作用。2 2、体会科学技术在发展社会生产力、推动社会进、体会科学技术在发展社会生产力、推动社会进步等方面的巨大作用。步等方面的巨大作用。3 3、通过对我国杂交育种和诱变育种成果的了解，、通过对我国杂交育种和诱变育种成果的了解，关注我国的育种技术的发展及在国际上的竞争能关注我国的育种技术的发展及在国际上的竞争能力，认同育种技术的改进对解决粮食危机等问题力，认同育种技
3、术的改进对解决粮食危机等问题的重要性。的重要性。前面我们学习了基因的分离规律和自由组合前面我们学习了基因的分离规律和自由组合规律，生物变异的来源规律，生物变异的来源基因突变、基因重组、基因突变、基因重组、染色体变异，这些知识能否应用与育种呢？自从染色体变异，这些知识能否应用与育种呢？自从人类种植作物和饲养动物以来，就从未停止过对人类种植作物和饲养动物以来，就从未停止过对品种的改良。品种的改良。一、导入一、导入 玉米起源于美洲大陆，玉米起源于美洲大陆，1515世纪传入欧洲，世纪传入欧洲，1616世纪世纪经葡萄牙传入中国，现在经葡萄牙传入中国，现在遍布全世界。远在古代，遍布全世界。远在古代，美洲的
4、印第安人就美洲的印第安人就选择和选择和培育培育了许多穗大粒饱的玉了许多穗大粒饱的玉米。米。资料分析资料分析1 1 原来他们把玉米奉为神灵，用作祭祀的玉米原来他们把玉米奉为神灵，用作祭祀的玉米是在是在隔离条件下隔离条件下种植的，经过精心管理和认真选种植的，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，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无任何杂粒，这样就选育出了具有优良性状的玉米品种。米品种。选择育种选择育种汰劣留良汰劣留良防止劣质玉米与选择的具有优良性状防止劣质玉米与选择的具有优良性状的玉米杂交，使优良性状得到不断的积累。的玉米杂
5、交，使优良性状得到不断的积累。技术简单、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，育种周期长玉米品种玉米品种A A子粒多，但不抗黑粉病；品种子粒多，但不抗黑粉病；品种B B子粒少，但抗黑粉病。子粒少，但抗黑粉病。1 1、用什么方法既能把两个品种的优良性状结合在一起，又能把、用什么方法既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去掉？双方的缺点都去掉？2 2、在实际操作中可能会遇到哪些困难？怎样才能解决这些困难？、在实际操作中可能会遇到哪些困难？怎样才能解决这些困难？问题探讨问题探讨 小麦高秆（小麦高秆（D D）对矮秆（）对矮秆（d d）为显性，抗锈病（）为显性，
6、抗锈病（T T）对不抗锈病（对不抗锈病（t t）为显性，现有纯合的高秆抗锈病的小）为显性，现有纯合的高秆抗锈病的小麦（麦（DDTTDDTT）和矮秆不抗锈病的小麦（）和矮秆不抗锈病的小麦（ddttddtt），如果你是），如果你是育种工作者，怎样才能得到矮秆抗病的优良品种育种工作者，怎样才能得到矮秆抗病的优良品种（ddTTddTT）？用遗传图谱表示出来。）？用遗传图谱表示出来。二、二、植物杂交育种的方法植物杂交育种的方法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ddTTF3 矮抗矮抗矮抗矮抗 矮不抗矮不抗ddTT 或或dd
7、Tt杂交杂交自交自交选优选优自交自交选优选优第一年第一年第二年第二年第三年第三年第四年第四年2、动物的杂交育种方法动物的杂交育种方法假设现有长毛立耳猫（假设现有长毛立耳猫（BBEEBBEE）和）和短毛折耳猫（短毛折耳猫（bbeebbee），你能否培），你能否培育出能稳定遗传的长毛折耳猫育出能稳定遗传的长毛折耳猫（BBeeBBee）？写出育种方案（图解）？写出育种方案（图解）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 BbeeBBeeBBeeB
8、beebbeebbee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。注意注意我国科学家袁隆平多年来一直致力于杂交水稻的研究，取得了我国科学家袁隆平多年来一直致力于杂交水稻的研究，取得了骄人的成绩。我国有一半以上的稻田种植杂交水稻。水稻产量骄人的成绩。我国有一半以上的稻田种植杂交水稻。水稻产量从原来的每公顷从原来的每公顷45004500多千克增加到多千克增加到75007500千克。从千克。从19761976年到年到19981998年，累计增产粮食年，累计增产粮食3.53.5
9、亿吨，平均每年多解决约亿吨，平均每年多解决约60006000万人的粮食万人的粮食问题。近年来，全国杂交水稻年种植面积问题。近年来，全国杂交水稻年种植面积2 24 4亿亩左右，全中亿亩左右，全中国年增产的稻谷可以养活国年增产的稻谷可以养活70007000多万人口。多万人口。70007000万意味着什么？万意味着什么？每个人都能掂出其中分量。每个人都能掂出其中分量。三、三、杂交育种杂交育种应用应用中国黄牛中国黄牛荷斯坦荷斯坦弗里生牛弗里生牛 中国荷斯坦牛是将国外的荷斯坦中国荷斯坦牛是将国外的荷斯坦弗里生牛引种弗里生牛引种后，与我国黄牛进行杂交和选育，逐渐形成的优良品后，与我国黄牛进行杂交和选育，逐
10、渐形成的优良品种。这种牛的泌乳期可达种。这种牛的泌乳期可达305d305d，年产乳量可达，年产乳量可达6300kg6300kg以上。以上。有没有能出现意想不到的结果，产生有没有能出现意想不到的结果，产生新基因的育种方法呢？新基因的育种方法呢？杂交育种的优点是很明显的，但是在实际操作中杂交育种的优点是很明显的，但是在实际操作中会遇到不少困难。请从杂交后代可能出现的各种类型，会遇到不少困难。请从杂交后代可能出现的各种类型，以及育种时间等方面，分析比较杂交育种方法的不足。以及育种时间等方面，分析比较杂交育种方法的不足。杂交育种只能利用杂交育种只能利用已有基因已有基因的重组，按需选择，的重组，按需选择
11、，并不能创造新的基因。杂交后代会出现并不能创造新的基因。杂交后代会出现性状分离性状分离现象，现象，育种进程育种进程缓慢缓慢，过程繁琐，过程繁琐。四、诱变育种四、诱变育种 航天技术的发展，使人类利用太空资源的愿望变成了现实。航天技术的发展，使人类利用太空资源的愿望变成了现实。自自19871987年以来，中国利用自己研制的返回式卫星和神舟号飞船进年以来，中国利用自己研制的返回式卫星和神舟号飞船进行了行了1111次航天育种搭载试验，试验品种达次航天育种搭载试验，试验品种达12001200多种。多种。航天诱变育种是利用太空的物理环境作为诱变因子，太空环航天诱变育种是利用太空的物理环境作为诱变因子，太空
12、环境条件很复杂，与地球表面主要差异是微重力（境条件很复杂，与地球表面主要差异是微重力（10103 3克克10106 6克）、宇宙射线、重粒子、变化磁场和高真空等，这些物理条件克）、宇宙射线、重粒子、变化磁场和高真空等，这些物理条件的综合作用使生物产生基因突变。的综合作用使生物产生基因突变。据统计，航天育种变异率达据统计，航天育种变异率达4 4以上，株高变异为以上，株高变异为40cm40cm30cm30cm，果重变异达，果重变异达7070100100（蔬菜），生育期变异为（蔬菜），生育期变异为3 3天天1010天。天。资料分析资料分析1 1、太空莲太空莲3 3号中有没有产生新基因？号中有没有产生
13、新基因？2 2、诱发基因突变的条件有哪些？、诱发基因突变的条件有哪些？3 3、诱变育种有哪些优点？、诱变育种有哪些优点？4 4、有哪些因素可以诱导生物产生基因突变？、有哪些因素可以诱导生物产生基因突变？1 1、太空莲太空莲3 3号中有没有产生新基因？号中有没有产生新基因？2 2、诱发基因突变的条件有哪些？、诱发基因突变的条件有哪些？3 3、诱变育种有哪些优点？、诱变育种有哪些优点？4 4、有哪些因素可以诱导生物产生基因突变？、有哪些因素可以诱导生物产生基因突变？有新基因产生。有新基因产生。微重力、宇宙射线、重粒子、变化磁场和高真空微重力、宇宙射线、重粒子、变化磁场和高真空。可以提高突变率，或大
14、幅度地改良某些品种可以提高突变率，或大幅度地改良某些品种。物理因素、化学因素和生物因素。物理因素、化学因素和生物因素。太空船把太空船把20002000颗南瓜种子带上了太空，这些种颗南瓜种子带上了太空，这些种子在宇宙里经过了综合射线的作用，回到地面后，子在宇宙里经过了综合射线的作用，回到地面后，经培育只有经培育只有很少一部分很少一部分能够发育成我们需要的优良能够发育成我们需要的优良性状，而大部分种子性状，而大部分种子没有发育或并不没有发育或并不是我们希望得是我们希望得到的优良性状。科研人员经过到的优良性状。科研人员经过3 3个月个月的种植，长出的种植，长出150150公斤各种颜色的大南瓜。公斤各
15、种颜色的大南瓜。1、概念：、概念：利用物理因素（如利用物理因素（如射线、射线、射线、紫外线、激光等）或射线、紫外线、激光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处理生物，使生物化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处理生物，使生物发生基因突变。发生基因突变。2、依据原理：、依据原理：基因突变基因突变3、常用方法：、常用方法：辐射诱变、激光诱变、作物空间技术育种辐射诱变、激光诱变、作物空间技术育种4、优点：、优点：可以提高突变率，加速育种过程，大幅度地改良某些可以提高突变率，加速育种过程，大幅度地改良某些品种品种,产生前所未有的性状。产生前所未有的性状。5、缺点：、缺点：有利变异少，工作量大，须
16、大量处理实验材料。有利变异少，工作量大，须大量处理实验材料。诱变育种诱变育种6、应用：、应用：太空作物的培育太空作物的培育、青霉菌的选育等。、青霉菌的选育等。2 2、用于、用于微生物育种微生物育种例如例如青霉菌的选育青霉菌的选育。19431943年从自然界分离出来的青霉年从自然界分离出来的青霉菌只能产生青霉素菌只能产生青霉素2020单位单位/mL/mL。后来人们对青霉菌多次。后来人们对青霉菌多次进行进行X X射线、紫外线照射以及综合处理，培育成了青霉射线、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素高产菌株，目前青霉素的产量已达到500005000060000600
17、00单位单位/mL/mL。1 1、农作物新品种的培育、农作物新品种的培育在作物方面，应用诱变育种我国已培育出在作物方面，应用诱变育种我国已培育出100多种水稻、多种水稻、小麦、玉米、大豆等新品种。小麦、玉米、大豆等新品种。新品种具有抗病力强、产量高、品质好等优点。如新品种具有抗病力强、产量高、品质好等优点。如“黑黑农五号农五号”大豆，产量提高了大豆，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%。3、我国已培育成功许多太空作物和动物：、我国已培育成功许多太空作物和动物：诱变育种除了诱变育种除了采用常规的诱变育种方法外，还采用采用常规的诱变育种方法外，还采用太空育
18、种太空育种。太空育种主要太空育种主要是利用返回式卫是利用返回式卫星和高空气球能星和高空气球能达到的高空环境，达到的高空环境，通过强辐射、微通过强辐射、微重力和高真空等重力和高真空等条件使植物种子条件使植物种子的基因发生基因的基因发生基因突变的作物育种突变的作物育种新技术。新技术。中国首批太空实验育种动物中国首批太空实验育种动物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一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。起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。2、依据原理：、依据原理：基因重组基因重组3、常用方法：、常用方法：4、优点：、优点：将不
19、同个体的优良性状集中到一个个将不同个体的优良性状集中到一个个体上体上5、缺点：、缺点：育种时间长育种时间长杂交育种杂交育种课堂总课堂总结结杂交杂交自交（自由交配）自交（自由交配）选优选优自交（测交）自交（测交）1、概念：、概念：利用物理因素（如利用物理因素（如射线、射线、射线、紫外线、激光等）或射线、紫外线、激光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处理生物，使生物化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处理生物，使生物发生基因突变。发生基因突变。2、依据原理：、依据原理：基因突变基因突变3、常用方法：、常用方法：辐射诱变、激光诱变、作物空间技术育种辐射诱变、激光诱变、作物空间技术育种4、优点
20、：、优点：可以提高突变率，加速育种过程，大幅度地改良某些可以提高突变率，加速育种过程，大幅度地改良某些品种品种,产生前所未有的性状。产生前所未有的性状。5、缺点：、缺点：有利变异少，工作量大，须大量处理实验材料。有利变异少，工作量大，须大量处理实验材料。诱变育种诱变育种6、应用：、应用：太空作物的培育太空作物的培育、青霉菌的选育等。、青霉菌的选育等。高杆抗病高杆抗病矮杆不抗病矮杆不抗病杂交杂交 F1自交自交 F2 2筛选、自交筛选、自交稳定遗传的稳定遗传的双抗品种双抗品种不育杂种不育杂种XX杂交杂交F1配子配子高杆抗病高杆抗病矮杆不抗病矮杆不抗病稳定遗传的稳定遗传的双抗品种双抗品种X（单倍体）
21、（单倍体）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）杂交杂交用物理或化用物理或化学方法处理学方法处理生物生物花药离体培养花药离体培养单倍体单倍体秋水仙秋水仙素处理素处理纯种纯种秋水仙素秋水仙素处理处理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提高变异频率频率加速育种加速育种进程进程有利变异少，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
22、官大、营养成分高、营养成分高、抗性强抗性强与杂交育种配与杂交育种配合；获得的新合；获得的新品种发育延迟品种发育延迟育种时间长育种时间长育种育种方式比较方式比较课堂课堂练习练习 1.1.杂交育种的遗传学原理是（杂交育种的遗传学原理是（）A.A.基因突变基因突变 B.B.基因重组基因重组 C.C.染色体变异染色体变异 D.D.生物杂交生物杂交2.2.我国科学家袁隆平多年来一直坚持的水稻育种我国科学家袁隆平多年来一直坚持的水稻育种方法是（方法是（）A.A.单倍体育种单倍体育种 B.B.多倍体育种多倍体育种 C.C.杂交育种杂交育种 D.D.诱变育种诱变育种BC3.3.用高杆抗病小麦和矮杆抗病小麦用高
23、杆抗病小麦和矮杆抗病小麦育育种时，种时，检测基因型的最简单方法是（检测基因型的最简单方法是（）A.A.连续自交连续自交 B.B.连续测交连续测交 C.C.秋水仙素诱导秋水仙素诱导 D.D.显微镜观察显微镜观察A 6、在下列几种育种方法中，可以改变原有基因、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分子结构的育种方法是(B )A.杂交育种杂交育种 B.诱变育种诱变育种 C.单倍体育种单倍体育种 D.多倍体育种多倍体育种 7、现代农业育种专家采用诱变育种的方法改良、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，其原因是某些农作物的原有性状，其原因是(D )A.提高了后
24、代的出苗率提高了后代的出苗率 B.产生的突变全部是有利的产生的突变全部是有利的 C.提高了后代的稳定性提高了后代的稳定性 D.能提高突变率以供育种选择能提高突变率以供育种选择 8、四四倍体草莓比野生的普通草莓的果实大，营养物倍体草莓比野生的普通草莓的果实大，营养物质含量有所增加。质含量有所增加。4倍体草莓的培育成功属于倍体草莓的培育成功属于(B)A.单倍体育种单倍体育种 B.多倍体育种多倍体育种 C.诱变育种诱变育种 D.杂交育种杂交育种 9、在一块马铃薯甲虫成灾的地里，喷了一种新的、在一块马铃薯甲虫成灾的地里，喷了一种新的农药后，约农药后，约98的甲虫死了，约的甲虫死了，约2的甲虫生存的甲虫
25、生存下来，生存下来的原因是下来，生存下来的原因是(A )A.有基因突变产生的抗药性个体存在有基因突变产生的抗药性个体存在 B.以前曾喷过某种农药，对农药有抵抗力以前曾喷过某种农药，对农药有抵抗力 C.约有约有2的甲虫未吃到沾有农药的叶子的甲虫未吃到沾有农药的叶子 D.生存下来的甲虫是身强体壮的年轻个体生存下来的甲虫是身强体壮的年轻个体10、通过诱变育种培育的是、通过诱变育种培育的是(B )A.三倍体无子西瓜三倍体无子西瓜 B.青霉素高产菌株青霉素高产菌株C.二倍体无子番茄二倍体无子番茄 D.八倍体小黑麦八倍体小黑麦 11、大麻是雌雄异株植物，体细胞中有、大麻是雌雄异株植物，体细胞中有20条染色
26、条染色体。若将其花药离体培养，将获得的幼苗再用秋体。若将其花药离体培养，将获得的幼苗再用秋水仙素处理，所得植株的染色体组成状况应是水仙素处理，所得植株的染色体组成状况应是(A )A.18XX B.18XY C.20XX D.18XX或或XY 12、根据遗传学原理，能迅速获得新、根据遗传学原理，能迅速获得新品种的育种方法是品种的育种方法是(C )A.杂交育种杂交育种 B.多倍体育种多倍体育种 C.单倍体育种单倍体育种 D.诱变育种诱变育种13、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）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
27、是品种的方法是 。（2 2）用）用6060Co Co 辐射谷氨酸棒状杆菌，选育出合成谷氨酸辐射谷氨酸棒状杆菌，选育出合成谷氨酸的新菌种，所用方法是的新菌种，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 。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 （4 4）将青椒的种子搭载人造卫星，在太空中飞行数）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青椒新品种，这种育种原理本质上属于 。（5 5）用抗倒伏、不抗锈病和不抗倒伏、抗锈病的两）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，所用方个小麦品种，培育出抗倒伏、抗锈病的品种，所用方法是法是 。（6 6）用秋水仙素或硫酸二乙酯处理蕃茄、水稻种子，）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，这种方法获得成熟期早、蛋白质含量高的品系，这种方法是是 。诱变育种诱变育种 杂交育种杂交育种 诱变育种诱变育种谢谢大家谢谢大家 再见再见
