1、第二节第二节 生物变异在生产上的应用生物变异在生产上的应用 讨论：讨论：有两个不同番茄品种，一个是抗病、黄果有两个不同番茄品种，一个是抗病、黄果肉的品种（肉的品种（ssrr），另一个是易感病、红果肉），另一个是易感病、红果肉的品种（的品种（SSRR）。如何才能培育出一个既抗）。如何才能培育出一个既抗病又是红果肉的新品种，并且新品种的性状能病又是红果肉的新品种，并且新品种的性状能稳定遗传（稳定遗传（ssRR）。）。方法：方法：杂交杂交 自交自交 (选优选优 自交自交)若干次若干次纯纯种种一、杂交育种一、杂交育种1.概念概念 利用利用基因重组基因重组的原理，有目的的将两个或的原理，有目的的将两个或
2、多个品种的优良性状组合在一起，再经过选择多个品种的优良性状组合在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。和培育，获得新品种的方法。2.方法：方法：杂交杂交 自交自交 (选优选优 自交自交)若干次若干次纯纯种种3.原理原理基因重组基因重组4.例子例子农作物：袁隆平杂交水稻农作物：袁隆平杂交水稻农作物：袁隆平杂交水稻农作物：袁隆平杂交水稻2003年年10月月9日，日，30多年前颠覆了国际经典水稻理多年前颠覆了国际经典水稻理论的袁隆平再次让世界注意到了他。湖南省湘潭县论的袁隆平再次让世界注意到了他。湖南省湘潭县泉塘子乡的超级杂交稻百亩示范片平均亩产达到泉塘子乡的超级杂交稻百亩示范片平均亩产达到80
3、7.46公斤，这个数字接近现在全国水稻平均亩产公斤，这个数字接近现在全国水稻平均亩产量的两倍，比普通杂交水稻的亩产量高出量的两倍，比普通杂交水稻的亩产量高出200公斤。公斤。水稻亩产从水稻亩产从600公斤提高到公斤提高到800公斤公斤是一个世界性的是一个世界性的难题，而袁隆平从难题，而袁隆平从1997年提出年提出“超级杂交稻计划超级杂交稻计划”后，几乎每三年就能让杂交稻单产潜力成功提高后，几乎每三年就能让杂交稻单产潜力成功提高100公斤，他的研究似乎是一株最为优良的作物公斤，他的研究似乎是一株最为优良的作物多产、稳定。多产、稳定。优点：优点：缺点缺点:杂交后代会出现性状分离，进行纯化时工杂交后
4、代会出现性状分离，进行纯化时工作量大，过程复杂，所需时间长。作量大，过程复杂，所需时间长。育种的目的性强，使位于不同个体的优育种的目的性强，使位于不同个体的优良性状集中于一个个体上良性状集中于一个个体上。5.杂交育种的优缺点杂交育种的优缺点 基因型位基因型位AaBb的水稻自交，自交后代中两对的水稻自交，自交后代中两对基因都是纯合的个体占总数的（基因都是纯合的个体占总数的（）A2/16 B4/16 C6/16 D8/16B二、诱变育种二、诱变育种1.概念概念 利用物理、化学因素诱导生物发生变异，利用物理、化学因素诱导生物发生变异，并从变异后代中选育新品种的过程。并从变异后代中选育新品种的过程。4
5、.意义：意义：创造动植物、微生物创造动植物、微生物新品种新品种2.方法：方法：辐射诱变、化学诱变辐射诱变、化学诱变3.原理：原理：基因突变和染色体畸变基因突变和染色体畸变5.例子例子农作物农作物 黑龙江省农科院用辐射方法处理大豆，培育成黑龙江省农科院用辐射方法处理大豆，培育成了了“黑农五号黑农五号”等大豆品种，产量提高了等大豆品种，产量提高了16，含，含油量比原来提高油量比原来提高2.5。微生物微生物青霉菌青霉菌最初从发霉的甜瓜上发现，这种野生的青霉最初从发霉的甜瓜上发现，这种野生的青霉菌分泌的青霉素很少，青霉素是抗菌素的一种，是菌分泌的青霉素很少，青霉素是抗菌素的一种，是第一种能够治疗肺炎、
6、脑膜炎、脓肿等人类疾病的第一种能够治疗肺炎、脑膜炎、脓肿等人类疾病的抗生素。但产量只有抗生素。但产量只有20单位单位/mL。后来，人们对青。后来，人们对青霉菌进行霉菌进行X射线、紫外线照射以及综合处理，培育射线、紫外线照射以及综合处理，培育成了青霉素产量很高的菌株，目前产量已经可以达成了青霉素产量很高的菌株，目前产量已经可以达到到50 000单位单位/mL60 000单位单位/mL。太空育种太空育种 太空辣椒平均单个重达太空辣椒平均单个重达500克，果实中维生素克，果实中维生素C的含量提高了的含量提高了10%25%；黄瓜；黄瓜1根达根达1米多长；米多长；“航天芝麻航天芝麻1号号”不仅个大，而且
7、单株蒴果达不仅个大，而且单株蒴果达98粒以上；水稻蛋白质含量可提高粒以上；水稻蛋白质含量可提高8.7%12%。6.诱变育种的优缺点诱变育种的优缺点优点：优点：可以提高突变频率，在短时间内获得更多可以提高突变频率，在短时间内获得更多的优良变异类型。的优良变异类型。缺点：缺点：有利变异少，需大量处理供试材料有利变异少，需大量处理供试材料提高变异频率，能产生多种多样对新类型，为育种提高变异频率，能产生多种多样对新类型，为育种创造出丰富对原材料。创造出丰富对原材料。能在较短的时间内有效对改良生物品种的某些性状。能在较短的时间内有效对改良生物品种的某些性状。改良作物品质，增强抗逆性。改良作物品质，增强抗
8、逆性。例：我国运用返回式运载卫星搭载水稻种子，返回例：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，亩产高达地面后种植，培育出的水稻穗长粒大，亩产高达600公斤，最高达公斤，最高达750公斤，蛋白质含量增加公斤，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，请回答：水稻产生天，请回答：水稻产生这种变异的来源是这种变异的来源是 _产生变异的原因是产生变异的原因是_。各种宇宙射线和失重的作用，使基因的分子结构发生改变。各种宇宙射线和失重的作用，使基因的分子结构发生改变。基因基因突变突变三、单倍体育种三、单倍体育种1.单倍体植株特点：单倍体植株特点：弱
9、小，且高度不育弱小，且高度不育2.概念：概念：用单倍体做中间环节产生具有优良性用单倍体做中间环节产生具有优良性状的可育纯合子的育种方法。状的可育纯合子的育种方法。3.过程过程：二倍体植株二倍体植株（杂合子）（杂合子）花药离体培养花药离体培养单倍体植株单倍体植株 二倍体植株二倍体植株 （纯合子）（纯合子）人工诱导染色体加倍人工诱导染色体加倍AAbbAAbb宽、不抗宽、不抗aaBBaaBB窄、抗窄、抗AaBbAaBb宽、抗宽、抗花药离体培养花药离体培养ABABAbAbaBaBabab人工诱导染色体加倍人工诱导染色体加倍AABBAABB宽、抗宽、抗AAbbAAbbaaBBaaBBaabbaabbF1
10、单倍体单倍体4.单倍体育种的特点：单倍体育种的特点：（1）缩短育种年限；）缩短育种年限；（2）能排除显隐性干扰，提高效率。）能排除显隐性干扰，提高效率。5.原理：原理：染色体变异染色体变异四、四、多倍体育种多倍体育种1.1.方法方法低温处理低温处理用用秋水仙素秋水仙素处理处理方法方法原理原理2.2.应用应用1.1.多倍体多倍体的的细胞通常细胞通常比比二倍体二倍体的的细胞大，细细胞大，细胞内有机物对含量高、抗逆性强。胞内有机物对含量高、抗逆性强。2.2.但发育延迟，结实率低但发育延迟，结实率低。多倍体植株的特点多倍体植株的特点染色体加倍后的草莓（上）染色体加倍后的草莓（上）野生草莓（下）野生草莓
11、（下）多倍体水稻多倍体水稻 帕帕 米米 尔尔 高高 原原 据统计据统计,帕米尔高原上的植物帕米尔高原上的植物65%65%以以上是多倍体。上是多倍体。Q Q：秋水仙素处理法的具体做法是什么？原理又是什么？：秋水仙素处理法的具体做法是什么？原理又是什么？方法：方法：用秋水仙素处理用秋水仙素处理_或或_。原理：原理：当秋水仙素作用于正在当秋水仙素作用于正在_的细胞时，能够抑的细胞时，能够抑 制制_的形成，导致的形成，导致_不能不能_ _ _，从而引起细胞内染色体从而引起细胞内染色体_。染色体数目加。染色体数目加 倍的细胞继续进行倍的细胞继续进行_分裂，将来就可能发育成分裂，将来就可能发育成 _ _植
12、株。植株。萌发的种子萌发的种子幼苗幼苗分裂分裂纺锤体纺锤体染色体染色体移向两极移向两极数目加倍数目加倍有丝有丝多倍体多倍体二倍体二倍体八倍体八倍体四倍体四倍体秋水仙秋水仙素处理素处理秋水仙秋水仙素处理素处理无籽西瓜的培育过程无籽西瓜的培育过程二倍体二倍体幼苗幼苗四倍体四倍体植株植株秋水仙素处理秋水仙素处理染色体加倍染色体加倍二倍体二倍体幼苗幼苗二倍体二倍体植株植株发育发育授粉授粉二倍体二倍体幼苗幼苗二倍体二倍体植株植株发育发育花粉花粉诱导诱导三倍体三倍体种子种子三倍体三倍体无籽瓜无籽瓜三倍体三倍体植株植株发育发育 2008年年11月月3日转基因蓝玫瑰亮相日日转基因蓝玫瑰亮相日本东京国际花卉博览
13、会。这种蓝玫瑰是转本东京国际花卉博览会。这种蓝玫瑰是转基因玫瑰，被植入三色紫罗兰所含一种能基因玫瑰，被植入三色紫罗兰所含一种能刺激蓝色素基因，花瓣因而自然呈现蓝色。刺激蓝色素基因，花瓣因而自然呈现蓝色。五、转基因技术五、转基因技术1.概念：概念：指利用分子生物学和基因工程的手段，将某指利用分子生物学和基因工程的手段，将某种生物的基因种生物的基因（外源基因）（外源基因）转移到其他生物物种转移到其他生物物种中，使其出现原物种不具有的中，使其出现原物种不具有的新性状新性状的技术。的技术。2.具体过程：具体过程：获取获取目的基因目的基因（外源基因）（外源基因）将目的基因导入将目的基因导入受体细胞的染色
14、体上受体细胞的染色体上外源基因随细胞的分裂而增外源基因随细胞的分裂而增殖殖与与表达表达筛选出符合要求的转基因生物筛选出符合要求的转基因生物生长快、肉质好的转基因生长快、肉质好的转基因鱼鱼(中国中国)乳汁中含有人生长激素的乳汁中含有人生长激素的转基因牛转基因牛(阿根廷阿根廷)3.转基因技术实例转基因技术实例 这种由于外源基因的导入而引起原有遗传物这种由于外源基因的导入而引起原有遗传物质组成改变的生物称为质组成改变的生物称为转基因生物转基因生物。转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转鱼抗寒基转鱼抗寒基因的番茄因的番茄药物研制药物研制我国生产的部分基因我国生产的部分基因工程疫苗和药物工程
15、疫苗和药物许多药品的生产许多药品的生产是从生物组织中提取是从生物组织中提取的。受材料来源限制的。受材料来源限制产量有限，其价格往产量有限，其价格往往十分昂贵。往十分昂贵。微生物生长迅速，容易控制，适于大规模微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基因导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，因导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。胰岛素从猪、牛等动物的胰胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取，腺中提取，100Kg100Kg胰腺只能提取胰腺只能提
16、取4-5g4-5g的胰岛素，其产量之低和价的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。格之高可想而知。将合成的胰岛将合成的胰岛素基因导入大肠杆素基因导入大肠杆菌，每菌，每2000L2000L培养液培养液就能产生就能产生100g100g胰岛胰岛素！使其价格降低素！使其价格降低了了30%-50%!30%-50%!环境保护环境保护基因工程做成的基因工程做成的“超级细菌超级细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质。能吞食和分解多种污染环境的物质。通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程培育成功的工程培育成功的“超级细菌超级细菌”却能分解石油中的多种烃却能分解
17、石油中的多种烃类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDTDDT等毒害物质。等毒害物质。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育种时间最长育种时间最长
