高二生物教学 育种.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,*,生 物 育 种,生物育种,生物育种是利用遗传学、细胞生物学、现代生物工程技术等方法原理培育生物新品种的过程。生物育种的技术和方法目前有：,杂交育种、诱变育种、单倍体育种、多倍体育种、转基因育种和细胞工程育种,等。生物育种是提高农作物产量和品质的主要途径，随着生物科学研究的进展，育种的方法发展迅速，效果也越来越好。,生物的变异,思考？,生物变异的概念,变异：,是指生物的亲代与子代之间、以及子,代个体之间在性状的差异。同遗传现象一,样，变异的现象在生物界也是普遍存在的。,变异的类型,思考?,生物的基因型、表现型及环境条件之间的关系,表现型 =基因型 +环境条件,（改变）,（改变）,（改变）,（改变）,遗传的变异,不遗传的变异,基因突变,染色体变异,基因重组,来源,诱因,思考？,遗传的变异与,不遗传的变异的区别,你知道它们的育种方式吗？,？,高产量的青霉菌株,神奇的“太空椒”,无籽西瓜,无芒抗病的水稻,诱变育种,？,上述育种方式的原理是什么？培育各种生物的新品种这些方式都适用吗？,诱变育种,多倍体育种,杂交育种,思考?,基因突变、基因重组、染色体变异的概念、原因,基因突变,基因重组,染色体变异,概,念,原,因,DNA,分子中发生碱基对的增添、缺失或改变，引起的基因结构的改变,生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合,染色体的结构或数目的改变,外因:外界环境条件（生物、物理、化学因素）；,内因:,DNA,复制过程中基因中脱氧核苷酸的种类、数量、排列顺序发生局部改变,1.减数分裂时非同源染色体上的非等位基因间自由组合；2.减数分裂四分体时，同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换；3.异源基因重组,基因工程,1.染色体的结构变异 2.染色体的数目变异 3.细胞工程,(1)植物体细胞杂交,不同植物的细胞融合，使遗传物质组成改变,(2)动物细胞克隆,通过核移植使重组细胞中的细胞核、细胞质遗传物质组成改变,杂交育种,原理：方法：,优点：,缺点：,应用：,基因重组,(,基因的三大遗传基本定律,),（,1,）连续自交选择,（,2,）通过杂交使亲本的优良性状组合在一起,（,3,）通过杂交使亲本的优良性状连锁在一起,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。,育种所需时间较长（自交选择需五,-,六代,甚至十几代)。难以克服远缘杂交的障碍,。,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,思考？,杂交育种的,原理、方法、优点、缺点、,应用,小麦高秆（,D,）对矮秆（,d,）为显性，抗锈病（,T,）对不抗锈病（,t,）为显性，现有纯合的高秆抗锈病的小麦（,DDTT,）和矮秆不抗锈病的小麦（,ddtt,），可采用哪些育种方式得到矮秆抗病的优良品种（,ddTT,）？,想一想：植物育种方式,以下为同学提供三组的育种方案：,组,高抗矮不抗,高抗矮不抗,高抗,组,组,高抗,花粉培育,植株,高抗,射线,植株,植株,（亲本）,F,1,F,2,（分离）,选择,F,3,（分离）,选择,杂交,育种,F,4,（稳定品种）,新品种,单倍体植株,纯合二倍体,纯合二倍体种子长出的植株,（选择与鉴定）,单倍体,育 种,花药离体培养,秋水仙素处理,？,？,？,诱变育种,原理：方法：,优点：,缺点：,应用:,基因突变,物理方法,(,紫外线、,射线、激光、失重等,),或化学方法,(,亚硝酸、硫酸二乙酯等,),处理植株，再选择符合要求的变异类型,产生新基因,和,新的性状,，,能提高变异的频率，后代变异性状能较快稳定，加速育种进程。能大幅度改良某些性状。,有利个体不多，须大量处理供试材料,，,工作量大,。盲目性大。,“,黑农五号,”,大豆、高产青霉菌、太空辣椒的培育,思考？,诱变育种的,原理、方法、优点、缺点、,应用,单倍体育种,原理,：方法,：,优点：,缺点：,应用：,染色体变异,(,染色体组成倍地减少,),常用方法为,花药离体培养,：,(1),先将花药离体培养，培养出单倍体植株；,(2),将单倍体幼苗经一定浓度的秋水仙素处理获得纯合体。,明显缩短育种年限（一般为两年），加速育种进程。,不能从根本上改变原有性状，因而不能按人类意愿定向改变作物的的遗传特性,。,用纯种,高秆抗病,小麦与,矮秆不抗病,小麦杂交得,F1，,用,F1,的花药离体培育纯种,矮秆抗病,小麦,思考？,单倍体育种的,原理、方法、优点、缺点、,应用,多倍体育种,原理：,方法:,优点：,缺点：,应用：,染色体变异,(,染色体组成倍地增加,),用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,.,原理:有丝分裂,秋水仙素抑制纺锤体形成,细胞染色体数目加倍,发育,多倍体植株,育种周期短，能改良原有性状，提高产量（,茎杆粗壮，叶片、果实和种子较大，营养物质含量较多。,）,一般只适合于植物，发育延迟，结实率低,。,同源多倍体育种,(,偶数染色体组数,),。如：四倍体水稻的培育,异源多倍体育种。如：可育性的,“,萝卜,甘蓝,”,和,“,八倍体小黑麦的培育,”,含奇数染色体组数的多倍体的培育。如：三倍体无籽西瓜的培育,思考？,多倍体育种的,原理、方法、优点、缺点、,应用,练习题1,请写出下面各项培育方法：,（1）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是,。,（2）用,60,Co,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,。,（3）用小麦和黑麦培育八倍体黑小麦的方法是,。,（4）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青椒新品种，这种育种原理本质上属于,。,（5）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，所用方法是,。,单倍体育种,诱变育种,多倍体育种,诱变育种,杂交育种,练习题,（6）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，这种方法是,。,（7）将白菜与甘蓝的体细胞用酶处理，再用聚乙二醇使其融合，通过组织培养获得新的植物品种。这种方法是,。,（8）将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导入棉花受精卵中，培育出抗虫棉的方法是,。,（9）生产,“,人工种子,”,采用的方法是,。,植物组织培养,转基因育种,植物体细胞杂交育种,多倍体育种,练习题,2,现有两个纯种小麦,一个纯种小麦性状是高秆(,D),抗锈病(,T);,另一个纯种小麦性状是矮秆(,d),易染病(,t)(,两对基因独立遗传)。育种专家提出了如图所示、两种育种方法以获得小麦新品种，问：,P DDTT（,高秆抗病）,ddtt（,矮秆不抗病）,（一）,F1 DdTt,(二）,（三）,Dt dt,（三）,（三）,（三）,单倍体植株,（四）,（四）,（四）,（四）,DDTT,D,T,D,tt ddT,ddtt,（五）,ddtt,(1)要缩短育种年限，应选择的方法是,。方法依据的变异原是,。,（2）,图中和的基因组成为,和,。（3）过程（二）中，,D,和,d,的分离发生在,。过程（三）采用的方法是,。过程（四）最常用的化学药剂是,。（4）过程（五）产生的抗倒伏抗锈病植株中的纯合子占,。,基因重组,DT,ddTT,减数第一次分裂后期,花药离体培养,秋水仙素,1/3,练习题,3,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：,AABB E Ab-,D AaBb F Aabb-,aabb G AAaaBBbb-,（1）,用和培育所采用的,D,和,F,步骤分别是,和,。其应用的遗传学原理是,。,（2）用,培育所采用的,E,和,H,步骤分别是,和,。其应用的遗传学原理是,。,（3）用,培育所采用的,G,步骤是,。其遗传学原理是,。,H,杂交,自交,基因重组,花药离体培养,秋水仙素处理幼苗,染色体变异（单倍体育种）,秋水仙素处理幼苗,染色体变异（多倍体育种）,练习题,4,假设水稻抗病(,A),对感病(,a),为显性，高杆（,T）,对矮杆（,t）,为显性。现有纯合的抗病高杆水稻和感病矮杆水稻。为了在较短的年限内培育出稳定遗传的抗病矮杆水稻，可采取以下步骤：,（1）将纯合的抗病高杆水稻和感病矮杆水稻杂交，得到杂交种子。播种这些种子，长出的植株可产生基因型为,的花粉。（2）采用,的方法得到单倍体幼苗。（3）用,处理单倍体幼苗，使染色体数目加倍。（4）采用,的方法，鉴定出其中的抗病植株。（5）从中选择表现抗病的矮杆植株，其基因型应是,。,AT、At、aT、at,花药离体培养,秋水仙素,病原体感染,AAtt,16,图,25,4,为五种不同育种方法示意图。据图回答：,（,1,）图中,A,、,D,方向所示的途径表示,育种方式，,ABC,的途径表示,育种方式。这两种育种方式相比较，后者的优越性主要表现在,。,（,2,）,B,常用的方法为,。,（,3,）,E,方法所运用的原理是,。,（,4,）,C,、,F,过程中最常采用的药剂是,。,（,5,）由,GJ,的过程中涉及到的生物工程技术有,和,。,杂交育种,单倍体育种,育种时间短，后代全为纯合子,花药离体培养,基因突变,秋水仙素,基因工程和组织培养,【2013,四川卷,】5,大豆植株的体细胞含,40,条染色体。用放射性,60Co,处理大豆种子后，筛选出一株抗花叶病的植株,X,，取其花粉经离体培养得到若干单倍体植株，其中抗病植株占,50,。下列叙述正确的是（）,A,用花粉离体培养获得的抗病植株，其细胞仍具有全能性,B,单倍体植株的细胞在有丝分裂后期，共含有,20,条染色体,C,植株,X,连续自交若干代，纯合抗病植株的比例逐代降低,D,放射性,60Co,诱发的基因突变，可以决定大豆的进化方向,今年各地高考真题,【2013,江苏卷,】25,现有小麦种质资源包括,:,高产、感病；低产、抗病；高产、晚熟等品种。为满足不同地区及不同环境条件下的栽培需求，育种专家要培育,3,类品种：,a,高产、抗病；,b,高产、早熟；,c,高产、抗旱。下述育种方法可行的是,A,利用、品种间杂交筛选获得,a,B,对品种进行染色体加倍处理筛选获得,b,C,a,、,b,和,c,的培育均可采用诱变育种方法,D,用转基因技术将外源抗旱基因导入中获得,c,【2013,上海卷,】25,研究者从冰川土样中分离获得了具有较高脂肪酶活性的青霉菌菌株，为了在此基础上获得脂肪酶活性更高的菌株，最可行的做法是（）,A,用紫外线照射青霉菌菌株，再进行筛选,B,将青霉菌菌株与能高效水解蛋白质的菌株混合培养，再进行筛选,C,将能高效水解蛋白质的菌株的基因导入青霉菌菌株，再进行筛选,D,设置培养基中各种营养成分的浓度梯度，对青霉菌菌株分别培养，再进行筛选,转基因育种,原理:方法:,优点:,缺点:应用:,异源,DNA(,基因,),重组,基因工程,“,提取,”“,结合,”“,导入,”“,检测与表达,”“,筛选,”,。即：目的基因的提取，与运载体的结合，导入受体细胞，目的基因的检测与表达，筛选出符合要求的新品种。,不受生物亲缘关系的限制，可按人的意愿改造生物，目的性强，科技含量高，可以培育出高产、优质或具有特殊用途的动植物品种,技术复杂，操作要求精细,难度大。,抗虫棉、转基因,“,向日葵豆,”“,转基因超级绵羊,”“,转基因超级鲤鱼,”,等。,思考？,转基因育种的,原理、方法、优点、缺点、,应用,细胞工程育种,一、植物体细胞杂交育种,理论基础：方 法：,优 点：,缺 点：应 用：,细胞的全能性,“去壁”“诱融”“组培”。即：去细胞壁，诱导细胞融合，进行组织培养获得杂种植株。,克服不同种生物间的生殖隔离和远缘杂交不亲和的障碍，可按人类意愿定向改变生物性状，培育作物新品种。,技术复杂，操作要求精细,难度大。,“,白菜-甘蓝,”“,番茄,马铃薯,”,的培育,。,思考？,植物体细胞育种的理论基础,、方法、优点、缺点、,应用,细胞工程育种,二、动物细胞克隆育种,理论基础：方 法：,优 点：,缺 点：应 用：,细胞的全能性,核移植和胚胎移植,培育繁殖优良生物品种，用于保存频危物种，有选择地繁殖某性别动物,技术复杂，操作要求精细,难度大。,鲤鲫移核鱼、克隆羊,“,多莉,”,的培育,思考？,动物细胞克隆育种的理论基础,、方法、优点、缺点、,应用,方法,杂交,育种,诱变,育种,多倍体,育种,单倍体,育种,转基因,育种,植物体细胞杂交育种,动物细胞克隆育种,原理,基因重组,基因突变,染色体变异,染色体变异,异源基因重组,细胞的全能性,细胞的全能性,处理,方法,先不同个体间杂交得,F1,F1,自交在后代中经筛选得纯种,物理方法:激光或辐射等;化学方法:秋水仙素或硫酸二乙酯处理,先用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,使之成为多倍体,后从中选育,花药离体培养,使花粉直接发育成单倍体,再经人工诱导染色体加倍,提取、结合、导入、检测与表达、筛选,去壁、诱融、组培,核移植和胚胎移植,特,点,使位于不同个体上的优良性状集中于一个个体上;育种年限较长(自交选择5,6代),提高突变频率,后代变异性状能较快稳定,加速育进程;能大幅度改良某些性状,植物茎杆粗壮,叶片果实种子较大,营养物质含量较高,但发育延迟,结实率低,明显缩短育种年限,一般只需2年;后代均为纯合体,不受生物亲缘关系的限制，,可定向改变生物性状,培育新品种,克服生物间的生殖隔离和远缘杂交不亲和的障碍，可定向改变生物性状培育新品种,。,培育繁殖优良生物品种，保存频危物种，选择繁殖某性别动物,练习题2,2004年新课程高大综合试题,良种对于提高农作物产量、品质、和抗病性等具有重要作用。目前培养良种有多种途径。其一是具有不同优点的亲本杂交，从其后代中选择理想的变异类型，变异来源于,，选育过程中性状的遗传遵循,、,和连锁互换等规律。其二是通过射线处理，改变已有品种的个别重要性状，变异来源于,，实质上是细胞中,DNA,分子上的碱基发生改变。其三是改变染色体数目，例如用秋水仙素处理植物的分生组织，经过培育和选择能得到,植株。,基因重组,基因分离规律,基因自由组合规律,基因突变,多倍体,练习题5,下图为,“,白菜,甘蓝,”,的杂交过程示意图，请据图回答：,白菜细胞 原生质,A,甘蓝细胞 原生质,B,正在融合的原生质,杂种细胞,愈伤组织,白菜,甘蓝,植株,（1）培育,“,白菜,甘蓝,”,植株的育种方法是,。,（2）培育过程中所采用的 步骤分别是,、,。,。整个培育过程中运用的生物手段分别是,和,。（3）通常情况下，白菜和甘蓝杂交是不能成功的，原因是,。通过上述育种方法获得的,“,白菜,甘蓝,”,所结种子，其育性从理论上分析，,是,的，理由是,。该育种方法的主要优点是,。,植物细胞工程育种,去除细胞壁,诱导原生质体融合,植物组织培养,去分化,再分化,存在生殖隔离,可育,细胞中存在着同源染色体,克服生物间的生殖隔离和远缘杂交不亲和的障碍，可按人类意愿定向改变生物性状培育新品种,练习题6,1998,年上海高考题,下列叙述中，正确的是,(),A,培育无籽西瓜是利用生长素促进果实发育原理,B,培育八倍体小黑麦是利用染色体变异的原理,C,培育无籽番茄是利用基因重组的原理,D,培育青霉素高产菌株是利用基因突变的原理,B、D,2002,年上海高考题,为了培育节水高产品种，科学家将大麦中与抗旱节水有关的基因导入小麦，得到转基因小麦；其水分利用率提高了,20,。这项技术的遗传学原理是,(),A,基因突变,B,基因重组,C,基因复制,D,基因分离,B,练习题7,练习题8,现有两个纯种小麦,一个纯种小麦性状是高秆(,D),抗锈病(,T);,另一个纯种小麦性状是矮秆(,d),易染病(,t)(,两对基因独立遗传)。育种专家提出了如图所示、两种育种方法以获得小麦新品种，问：,P DDTT（,高秆抗病）,ddtt（,矮秆不抗病）,（一）,F1 DdTt,(二）,（三）,Dt dt,（三）,（三）,（三）,单倍体植株,（四）,（四）,（四）,（四）,DDTT,D,T,D,tt ddT,ddtt,（五）,ddtt,(1)要缩短育种年限，应选择的方法是,。方法依据的变异原是,。,（2）,图中和的基因组成为,和,。（3）过程（二）中，,D,和,d,的分离发生在,。过程（三）采用的方法是,。过程（四）最常用的化学药剂是,。（4）过程（五）产生的抗倒伏抗锈病植株中的纯合子占,。,基因重组,DT,ddTT,减数第一次分裂后期,花药离体培养,秋水仙素,1/3,练习题9,04年江苏高考题,科学家利辐射诱变技术处理红色种皮的花生，获得一突变植株，其自交所结的种子均具紫色种皮。这些紫色种皮的种子长成的植株中，有些却结出了红色种皮的种子。,（1）上述紫色种皮的花生种子长成的植株中，有些结出了红色种皮种子的原因是_,_,。,（2）上述紫色种皮的种子，可用于培育紫色种皮性状稳定遗传的花生新品种。假设花生种皮的紫色和红色性状由一对等位基因控制，用文字简要叙述获得该新品种的过程：_,_,_,。,获得的突变植株是杂合子,其自交所产生的,后代发生性状分离,分别种植这批紫色,种皮种子，连续自交两代。若其中一些植株所结的种子均具有紫色种皮，这些种子就是所需要的新品种（纯合子）,练习题10,诱变育种、单倍体育种、多倍体育种都可用化学药剂秋水仙素，秋水仙素所起的作用一样吗,?,分别作用于何时期,?,诱变育种：秋水仙素作用于分裂间期,DNA,复制过程中，使基因中脱氧核苷酸的种类、数量、排列顺序发生局部改变。,作用于间期,单倍体育种：先花药离体培养获得单倍体幼苗，再将单倍体幼苗经一定浓度的秋水仙素处理，抑制纺锤形成，使染色体数目加倍获得纯合体。,作用于前期,。,多倍体育种：将萌发的种子和幼苗经一定浓度的秋水仙素处理，抑制纺锤形成，使染色体数目加倍获得多倍体。,作用于前期,。,