高中生物：育种专题-课件浙科版必修2.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,20,世纪,90,年代后期，美国布朗抛出,“中国威胁论”,，撰文说到下世纪,30,年代，中国人口将达到,16,亿，到时，谁来养活中国，怎样来拯救由此引发的全球性粮食短缺？,4.2,生物变异在生产上的应用,CO,2,+H,2,O,（,CH,2,O,）,+,O,2,光,叶绿体,环境条件,光、,CO,2,、,温度、水分、矿质元素等,生 物 育 种,高三生物专题复习,回忆你所知道育种方式,三倍体无籽西瓜,抗虫棉,杂交育种,单倍体育种,多倍体育种,基因工程育种,细胞工程育种,白菜,甘蓝,神奇的“太空椒”,矮杆抗病的水稻,诱变育种,2004,年十大感动中国人物,颁奖辞,他是一位真正的耕耘者。当他还是一个乡村教师时，已具有颠覆世界权威的胆识；当他名满天下时，却仍专注于田畴。淡薄名利，一介农夫，播撒智慧，收获富足。他毕生的梦想，就是让所有的人远离饥饿。,喜看稻菽千重浪，最具风流袁隆平。,袁隆平,一个属于中国,也属于世界的名字,他发起的“第二次绿色革命”,给整个人类带来了福音。,袁隆平,:,农学家、杂交水稻育种专家。,1995,年当选为中国工程院院士。被誉为,“世界杂交水稻之父”。,袁隆平杂交水稻,2003,年,10,月,9,日，,30,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。湖南省湘潭县泉塘子乡的超级杂交稻百亩示范片平均亩产达到,807,46,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,200,公斤。水稻亩产从,600,公斤提高到,800,公斤,是一个世界性的难题，而袁隆平从,1997,年提出“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,100,公斤，他的研究似乎是一株最为优良的作物,多产、稳定。,年份,1978,2000,2010,种类,普通水稻,普通水稻,&,杂交水稻,杂交水稻,产量,(,吨,/,每公顷）,3.5,单产达到,6.34,预计,13.5,中国于年提出,超级杂交水稻培育计划,。推广应用杂交水稻所增产的稻谷每年可养活,7000,多万人口。到,2004,年底止，杂交水稻在中国已累计推广约,3,亿公顷，增产稻谷约,4.5,亿吨，成为中国解决粮食问题的,关键技术,。,水稻产量对比,喜看稻菽千重浪,最具风流袁隆平,!,袁隆平,培养杂交水稻过程中，他主要利用了哪一种育种方法？又有哪些生物技术和原理呢？,一、杂交育种,1,、概念,利用,基因重组,的原理，有目的的将两个或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。,2,、方法：,杂交 自交,(,选优 自交,),若干次,纯种,3,、原理,基因重组,杂交,高产抗倒伏小麦,高产倒伏小麦,低产抗倒伏小麦,高产抗倒伏小麦,若从播种到收获果实需要一年,则培育出能稳定遗传的抗病、红果肉的品种至少,需要几年,?,P,抗病、黄果肉,ssrr,易感病、红果肉,SSRR,F,1,易感病、红果肉,SsRr,第1年,选育出需要的抗病、红果肉品种,F,2,S_R_,S_rr,ssR,_,ssrr,抗红,杂交育种过程,第2年,第,3,年,生长,ssRR,F,3,第,4,年,杂 交,自 交,选 优,自 交,选 优,中国黄牛,中国荷斯坦牛,荷斯坦牛,家畜、家禽,：,中国荷斯坦牛的育种过程：,优点：,泌乳期可达,305,天，年产乳量可达,6300Kg,以上,杂种优势,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、产量等性状上优于两个亲本的现象。如,骡子,原理：,基因重组,方法：,优点：,使位于不同个体上的多个优良性状集中于一个个体上，即,“,集优,”,能产生新的基因型。,缺点：,杂交,自交选优 自交,概念：,杂交育种是将两个或多个品种的优良性状通过,交配集中在一起，在经过选择和培育，获得新,品种的方法。,一、杂交育种,杂交育种不能创造新的基因，并且所需时间要长，你知道在什么情况下能够产生新的基因吗？可以用什么方法处理？,知识归纳总结,杂交后代会出现性状分离，进行纯化时工作量大，过程复杂,所,需时间长,。,二、诱变育种,1,、概念,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。,4,、意义：,创造动植物、微生物,新品种,2,、方法：,辐射诱变、化学诱变,3,、原理：,基因突变和染色体变异,.,诱变育种程序,诱变因素,物理因素,化学因素,宇宙射线,射线、,射线 紫外线、激光,亚硝酸碱基类似物,萌发种子,或幼苗,突变,植株,突变系,-1,突变系,-2,突变系,-3,突变株,-1,突变株,-2,突变株,-3,人工诱变,人工选择,培育,培育,培育,5,、例子,农作物,黑龙江省农科院用辐射方法处理大豆，培育成了“,黑农五号”等大豆品种,，产量提高了,16,，含油量比原来提高,25,。,微生物,青霉菌,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,20,单位,/,mL,。,后来，人们对青霉菌进行,X,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到,50 000,单位,/,mL,60 000,单位,/,mL,。,太空育种,太空辣椒平均单个重达,500,克，果实中维生素,C,的含量提高了,10%,25%,；黄瓜,1,根达,1,米多长；“航天芝麻,1,号”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,8.7%,12%,。,超级甜椒航育太空甜椒三号,经过太空遨游产生基因诱变后培育出的冬瓜新品种,航育黄杏子,航育太空椒,158,来自太空育种的珍奇瓜果,航育大红,五彩太空椒,神州五号太空育种 巨型南瓜重逾,300,斤,太空育种蔬菜,太空育种花卉仙客来,6,、诱变育种的优缺点,讨论：,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，谈谈该育种的局限性。要想克服这些局限性，可以采取什么办法？,优点：,可以提高突变频率，在短时间内获得更多的优良变异类型。,缺点：,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。,改良作物品质，增强抗逆性。,三、单倍体育种,1,、单倍体植株特点：,弱小，且高度不育,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。,3,、,过程,：,二倍体植株,（杂合子）,花药离体培养,单倍体植株,二倍体植株,（纯合子）,人工诱导染色体加倍,2,、概念：,减数分裂,配子,SR,Sr,sR,sr,单倍体,SR,Sr,sR,sr,单倍体育种过程,SSrr,ssRR,ssrr,纯合子,SSRR,抗病、,红果肉,秋水仙素,P,抗病、黄果肉,ssrr,易感病、红果肉,SSRR,F,1,易感病、红果肉,SsRr,花药离体培养,杂 交,花药离体培养,秋水仙素,筛 选,方法,一朵花中最重要的部分是花蕊（包括雄蕊和雌蕊）,植物组织培养技术,P,抗病、黄果肉,ssrr,易感病、红果肉,SSRR,F,1,易感病、红果肉,SsRr,选育出需要的抗病、红果肉品种,F,2,S_R_,S_rr,ssR,_,ssrr,抗红,生长,ssRR,F,3,减数分裂,配子,SR,Sr,sR,sr,单倍体,SR,Sr,sR,sr,SSrr,ssRR,ssrr,纯合子,SSRR,抗病、,红果肉,杂交育种,单倍体育种,第,1,年,第,2,年,第1年,第2年,第,3,年,第,4,年,若从播种到收获种子需要一年,则培育出能稳定遗传的抗病、红果肉的品种至少需要几年,?,花药离体培养,纯合体,P,早熟不抗病,AARR,晚熟抗病,aarr,F,1,早熟不抗病,AaRr,配子,AR,Ar,aR,ar,AR,Ar,aR,ar,AARR,AArr,aaRR,aarr,秋水仙素,需要的早熟抗病品种,单倍体育种,第,1,年,第,2,年,第,1,年,第,2,年,第,36,年,P,F,1,F,2,A_R_,A_rr,aaR,_,aarr,AArr,杂交育种,早熟不抗病,AARR,晚熟抗病,aarr,早熟不抗病,AaRr,需要的早熟抗病品种,缩短育种年限。,能排除显隐性干扰，提高效率,.,染色体变异,4,、单倍体育种的特点：,5,、原理：,单倍体育种,1.,多倍体的细胞通常比二倍体的细胞大，细胞内有机物对含量高、抗逆性强。,染色体加倍后的草莓（上）,野生草莓（下）,多倍体水稻,四、多倍体育种,三倍体香蕉,二倍体有籽西瓜,三倍体无籽西瓜,例,:,无籽香蕉的形成,香蕉的祖先为野生芭蕉，个小多籽，无法食用。无籽香蕉的培育过程如下：,野生芭蕉,2n,有籽香蕉,4n,秋水仙素,野生芭蕉,2n,无籽香蕉,3n,人工诱导多倍体的产生,二倍体,秋水仙素,四倍体,（母本）,二倍体,（父本）,杂交,花粉刺激果实生长,三倍体,第一年,第二年,二倍体幼苗（,2N,）,秋水仙素,四倍体（,4N,）,二倍体（,2N,）,卵细胞（,2N,）,精子（,N,）,受精卵（,3N,）,三倍体植株（,3N,）,花粉刺激,联会紊乱,无籽西瓜,三倍体植株,1,、原理：染色体变异,2,、方法：,从植物授粉到合子发育，高温和低温能够诱导间期细胞染色体加倍,用,秋水仙素,处理萌发种子或幼苗，能够抑制分裂细胞形成纺锤体，导致细胞内染色体加倍,3,、优点：,多倍体的细胞通常比二倍体的细胞大，细胞内有机物对含量高、抗逆性强。,4,、缺点：,但发育延迟，结实率低。,四、多倍体育种,杂交育种,诱变育种,单倍体育种,多倍体育种,原理,常用方法,优点,缺点,基因重组,基因突变,染色体变异（成倍减少）,染色体变异（成倍增加,）,杂交,用物理或化学方法处理生物,花药离体培养单倍体秋水仙素处理纯种,秋水仙素处理,使位于不同个体的优良性状集中于一个个体上,提高变异频率，加速育种进程，,有利变异少，需大量处理供试材料,明显缩短育种年限，育种时间较短。,技术复杂，需与杂交育种配合,各种器官大、营养成分高、抗性强,与杂交育种配合；获得的新品种发育延迟,育种时间最长,五、植物体细胞杂交育种,概念：将不同种植物的体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。（不同种生物之间存在着生殖隔离，所以用传统的有性杂交方法是不可能做到这一点的）,植物体细胞杂交过程,1,、原理：染色体变异,2,、过程：如右图,3,、优点：克服远远杂交不亲和的障碍,离体的,植物器官、组织或细胞,愈伤,组织,根,芽,植物体,脱,分化,再,分化,脱,分化,由,高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程，称为植物细胞的脱分化。,再,分化,脱分化产生的愈伤组织继续进行培养又可以重新分化成根或芽等器官，这一过程称为植物细胞的再分化。,植物组织培养,植物组织培养过程,4.,植物组织培养的应用：,（,1,）快速繁殖,无病毒植株,（茎尖和根尖）,（,2,）,提取原料（药物，色素、香料）,（,3,）,人工种子,（,4,）,转基因植物（太空育种植物）的培育,（,5,）,工厂化生产,离体,、含有全部营养成分的培养基、一定的温度、空气、,无菌环境,、适合的,PH,、,适时光照等。,植物组织培养,3.,植物组织培养条件：,六、转基因技术,实施过程,以抗虫棉的培育为例,六、转基因技术,1,、原理：,2,、过程：,基因重组（,DNA,重组技术）,获取目的（外源）基因,目的基因导入受体细胞并整合到染色体上,外源基因的增殖与表达,筛选出符合要求的转基因生物,提取,目的基因（抗病毒基因）,目的基因,与运载体结合,将目的基因,导入,受体细胞,目的基因的,检测,和,表达,土壤农杆菌的质粒,基因工程育种,优点,缺点,1.,目的性强，可以按照人们的意愿定向改造生物，从而人为增加变异的范围，实现种间遗传物质的交换；,2.,缩短育种周期。,1.,转基因生物的安全性问题：可能引起生态危机，威胁人类健康；,2.,技术难度大。,意义：为作物高产、优质、抗病虫害和降低农药、化肥对环境的污染做出贡献。,转基因技术的应用,1.,转基因植物,转黄瓜抗青枯病基因的甜椒,转鱼抗寒基因的番茄,2.,转基因动物,生长速度快的鼠、鱼和猪,抗病力强的鸡和牛,彩色羊毛的转基因羊,生长快、肉质好的转基因鱼,(,中国,),乳汁中含有人生长激素的转基因牛,(,阿根廷,),与药物研制,我国生产的部分基因工程疫苗和药物,许多药品的生产是从生物组织中提取的。受材料来源限制产量有限，其价格往往十分昂贵。,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。,胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取，,100Kg,胰腺只能提取,4-5g,的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。,将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每,2000L,培养液就能产生,100g,胰岛素！使其价格降低了,30%-50%!,环境保护,基因工程做成的“超级细菌”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，用基因工程培育成功的“超级细菌”却能分解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,DDT,等毒害物质。,你知道什么是真正的硕果累累吗?,最新款的摩托车,你想过吗?,在日本的北海道还出现了,三角型西瓜,(,又称金字塔瓜,),，,被,TBS,电视台介绍后，更是在日本引起强烈反响。为此，“三角人面瓜”已申请了专利。,案例片段一：,一般西瓜都是圆的,圆西瓜给储运带来许多不便。圆西瓜占地儿，一辆卡车可装许多方砖，却装不了多少圆西瓜。圆西瓜还容易骨碌，不小心就摔坏了。所以装运西瓜都要小心翼翼。西瓜为什么不能是方的？台湾的农艺师们开动脑筋，培育方型西瓜。,表现型,=,基因型,+,环境条件,（改变）,（改变）,（改变）,（改变）,可遗传的变异,不可遗传的变异,基因突变,染色体变异,基因重组,来源,诱因,1,、下列表示某种农作物,和,两种品种分别培育出,三种品种,根据上述过程,回答下列问题,:,用,和,培育,所采用的方法,称为,_,方法,称为,_,由,和,培育,所依据的原理是,_.,用,培育出,的常用方法,是,_,由,培育成,的过程中用化学药剂,_,处理,的幼苗,方法,、,和,合称为,_,育种,.,其优点是,_.,由,培育出,的常用方法是,_,形成的,叫,_,。依据的原理是,_,。,杂交,自交,基因重组,花药离体培养,秋水仙素,单倍体,明显缩短育种年限,用,秋水仙素处理,多倍体,染色体变异,例题,AABB,aabb,AaBb,Ab,AAaaBBbb,AAbb,(l,）以矮杆易感病（,ddrr,）,和高杆抗病（,DDRR),小麦,为亲本进行杂交，培育矮杆,抗病小麦品种过程中,F1,自,交产生,F2,，其中矮杆抗病,类型出现的比例是,_,。,选,F2,矮杆抗病类型连续,自交、筛选，直至,_,。,(2,）若想在较短时间内获得上述新品种小麦，可选择图中,_,（填字母）途径所用的方法。其中的,F,环节是,_,。,例题,2,08,年海淀适应性练习,(3,）科学工作者欲使小麦,获得燕麦抗条锈病的性状，,应该选择图中,_,(,填字母）表示的技术手段,最为合理可行,该技术手段,主要包括：,_,_,等环节。,(4),小麦与玉米杂交，受精卵发育初期出现玉米染色体在细胞,分裂时全部丢失的现象，将种子中的胚取出进行组织培养，得,到的是小麦,_,植株。,(5,）两种亲缘关系较远的,植物进行杂交,常出现杂交,不亲和现象，这时可采用,_,技,术手段进行处理,.,偶尔产生,后代，也往往不育，若要,得到可育的植株，需要对不育植物进行处理，让其,_,_,。,(6,）图中的遗传育种途径,_,填字母）所表示的,方法具有典型的不定向性。,例题,3,试以植株甲（,AA,）和植株乙（,aa,）为材料采用两种不同的方法培育出,AAaa,植株。,F,1,Aa,播种,F,1,种子得,F,1,幼苗,用秋水仙素诱导染色体加倍,四倍体,AAaa,(2),取,植株甲和乙的体细胞制成原生质体,促融剂处理,融合后的原生质体,杂种细胞,植物组织培养,AAaa,的,植株,再生出细胞壁,答案（,1,）,P,植株甲（,AA,）,植株乙（,aa,）,例题,4,现有如下生物材料，试选择材料、方法设计育种程序达到有关目的。,A,人的,T,淋巴细胞（经过免疫的）,B,人的,B,淋巴细胞（经过免疫的）,C,马铃薯,D,酵母菌,E,番茄,（,1,）欲培育出地上结番茄地下长马铃薯的,“,番茄马铃薯,”,所选材料：,育种方法名称：,简要写出,程序,：,（,2,）,要培育出能合成和分泌干扰素的酵母菌,所选材料：,育种方法名称：,简要写出,程序,：,C,、,E,细胞工程育种,A,、,D,基因工程育种,番茄和马铃薯体细胞,纤维素酶处理,原生质体,促融剂处理,融合后的原生质体,再生出细胞壁,杂种细胞,植物组织培养,“,番茄马铃薯,”,在人的,T,细胞中提取干扰素基因（目的基因,）,将目的基因与运载体结合,将目的基因导入酵母菌,目的基因检测与表达,选出能合成干扰素的酵母菌扩大培养,