杂交育种与诱变育种课件上课实用.ppt

1可编辑版 九十年代后期，美国学者布朗抛出九十年代后期，美国学者布朗抛出“中国威胁论中国威胁论”，撰文说到下世纪年，撰文说到下世纪年代，中国人口将达到亿，到时谁来代，中国人口将达到亿，到时谁来养活中国，谁来拯救由此引发的全球性养活中国，谁来拯救由此引发的全球性粮食短缺和动荡危机？粮食短缺和动荡危机？2可编辑版袁隆平袁隆平培养杂交水稻过程中，他利用了哪培养杂交水稻过程中，他利用了哪一种变异的原理？一种变异的原理？3可编辑版 袁隆平袁隆平 一个属于中国一个属于中国也属于世界的名字也属于世界的名字他发起的他发起的“第二次绿色革命第二次绿色革命”给整个人类带来了福音给整个人类带来了福音。袁隆平袁隆平:农学家、杂交水稻育种专家。农学家、杂交水稻育种专家。1995年当选为中国工程院院士。年当选为中国工程院院士。4可编辑版我国的水稻产量从原来的我国的水稻产量从原来的4500公斤每公顷增加到公斤每公顷增加到7500公斤每公顷。从公斤每公顷。从1976年到年到1998年，累计增产粮食年，累计增产粮食3.5x108吨，平均每年多解决吨，平均每年多解决约约6000万人的粮食问题。万人的粮食问题。5可编辑版l如今，我国大江南北的农田普遍种如今，我国大江南北的农田普遍种上了袁隆平研制的杂交水稻。杂交水稻上了袁隆平研制的杂交水稻。杂交水稻的大面积推广应用，为我国粮食增产发的大面积推广应用，为我国粮食增产发挥了重要作用。杂交水稻被世界誉为中挥了重要作用。杂交水稻被世界誉为中华民族的华民族的“第五大发明第五大发明”。l袁隆平的杂交水稻引起了世界的关注，袁隆平的杂交水稻引起了世界的关注，许多国家的专家到中国来取经，印度、许多国家的专家到中国来取经，印度、越南等越南等20多个国家和地区还引种了杂交多个国家和地区还引种了杂交水稻。袁隆平的努力，也为解决世界粮水稻。袁隆平的努力，也为解决世界粮食短缺问题作出了贡献。食短缺问题作出了贡献。6可编辑版喜看稻菽千重浪喜看稻菽千重浪,最具风流袁隆平最具风流袁隆平!7可编辑版一、杂交育种一、杂交育种 是将两个或多个品种的优良是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方过选择和培育，获得新品种的方法。法。8可编辑版 例例例例1 1 1 1：小麦高秆（小麦高秆（小麦高秆（小麦高秆（D D D D）对矮秆（）对矮秆（）对矮秆（）对矮秆（d d d d）为显性，抗锈病）为显性，抗锈病）为显性，抗锈病）为显性，抗锈病（T T T T）对不抗锈病（）对不抗锈病（）对不抗锈病（）对不抗锈病（t t t t）为显性，现有纯合的高秆抗锈病的）为显性，现有纯合的高秆抗锈病的）为显性，现有纯合的高秆抗锈病的）为显性，现有纯合的高秆抗锈病的小麦（小麦（小麦（小麦（DDTTDDTTDDTTDDTT）和矮秆不抗锈病的小麦（）和矮秆不抗锈病的小麦（）和矮秆不抗锈病的小麦（）和矮秆不抗锈病的小麦（ddttddttddttddtt），如果你是），如果你是），如果你是），如果你是袁隆平，怎样才能得到矮秆抗病的优良品种（袁隆平，怎样才能得到矮秆抗病的优良品种（袁隆平，怎样才能得到矮秆抗病的优良品种（袁隆平，怎样才能得到矮秆抗病的优良品种（ddTTddTTddTTddTT）？）？）？）？想一想：植物杂交育种的方法想一想：植物杂交育种的方法9可编辑版以下是杂交育种以下是杂交育种的的参考方案：参考方案：高抗高抗 矮不抗矮不抗 高抗高抗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ddTT矮抗矮抗矮抗矮抗矮不抗矮不抗ddTtddTT杂交杂交自交自交选优选优自交自交F3选优选优思考：要培育出思考：要培育出一个能稳定遗传一个能稳定遗传的植物品种至少的植物品种至少要几年？要几年？10可编辑版练习练习1 1：某作物的高秆（：某作物的高秆（A A）对矮秆（）对矮秆（a a）为显性，）为显性，感病（感病（R R）对抗病（）对抗病（r r）为显性。）为显性。AaAa和和RrRr是位于是位于非同源染色体上的两对等位基因。今有高秆抗非同源染色体上的两对等位基因。今有高秆抗病和矮秆感病纯种，人们希望利用杂交育种的病和矮秆感病纯种，人们希望利用杂交育种的方法在最少的世代内培育出矮秆抗病新类型。方法在最少的世代内培育出矮秆抗病新类型。应该采取的步骤是：应该采取的步骤是：（1 1）_（2 2）_（3 3）_让高秆抗病与矮杆感病的品种进行杂交得到让高秆抗病与矮杆感病的品种进行杂交得到F1F1自交得到自交得到F2在在F2群体中选出矮杆抗病的植株群体中选出矮杆抗病的植株11可编辑版例题例题2：下图是用某种作物的两个品种：下图是用某种作物的两个品种和和分别培育出分别培育出、品种的示意图，试分析回答：品种的示意图，试分析回答：AABB E Ab-D AaBb F AAbb-aabb G AAaaBBbb-（1）用）用和和培育培育所采用的所采用的D和和F步骤分别是步骤分别是 和和 。其应用的遗传学原理是其应用的遗传学原理是 。（2）用）用培育培育所采用的所采用的E和和H步骤分别是步骤分别是 和和 。其应用的遗传学原理是。其应用的遗传学原理是 。（3）用）用培育培育所采用的所采用的G步骤是步骤是_。其遗传学原理是其遗传学原理是_。杂交杂交自交自交基因重组基因重组花药离花药离体培养体培养秋水仙素秋水仙素处理幼苗处理幼苗染色体变异（单倍体育种）染色体变异（单倍体育种）秋水仙素处理幼苗秋水仙素处理幼苗染色体变异（多倍体育种）染色体变异（多倍体育种）H12可编辑版练习练习2：试一试动物的杂交育种方法：试一试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（假设现有长毛立耳猫（假设现有长毛立耳猫（BBEEBBEEBBEEBBEE）和）和）和）和短毛折耳猫（短毛折耳猫（短毛折耳猫（短毛折耳猫（bbeebbeebbeebbee），你能否培育出），你能否培育出），你能否培育出），你能否培育出能稳定遗传的长毛折耳猫（能稳定遗传的长毛折耳猫（能稳定遗传的长毛折耳猫（能稳定遗传的长毛折耳猫（BBeeBBeeBBeeBBee）？）？）？）？写出育种方案（图解）写出育种方案（图解）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13可编辑版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14可编辑版15可编辑版l骡是公驴与母马杂交所产生骡是公驴与母马杂交所产生的后代。公马与母驴杂交的后代的后代。公马与母驴杂交的后代叫骡。叫骡。l至少在至少在30003000年前，在亚洲某年前，在亚洲某些地区人们已经用骡来驮运物品些地区人们已经用骡来驮运物品了，现在世界上许多地区仍在使了，现在世界上许多地区仍在使用骡来干重活儿。用骡来干重活儿。l骡能吃苦耐劳，可以在马、骡能吃苦耐劳，可以在马、驴等牲畜不能承担其艰苦的条件驴等牲畜不能承担其艰苦的条件下工作。骡的高度、皮毛的均匀下工作。骡的高度、皮毛的均匀度、颈部和臀部的形状与马相似。度、颈部和臀部的形状与马相似。此外头部短而粗，耳长，肢瘦，此外头部短而粗，耳长，肢瘦，蹄小和毛短等方面像驴。蹄小和毛短等方面像驴。16可编辑版1 1、动物动物杂交育种中纯合子的获得不杂交育种中纯合子的获得不能通过逐代自交，而应改为能通过逐代自交，而应改为测交测交。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。17可编辑版一、杂交育种一、杂交育种原理：原理：基因重组基因重组方法：方法：优点：优点：方法简捷方法简捷,使位于不同个体上的多个优良性状使位于不同个体上的多个优良性状集中于一个个体上，即集中于一个个体上，即“集优集优”,能产生新的基能产生新的基因型。因型。缺点：缺点：育种所需育种所需时间较长时间较长，只能进行本物种或亲缘关系较近的，只能进行本物种或亲缘关系较近的物种杂交物种杂交,杂交后代杂交后代易出现性状分离易出现性状分离，不能克服远缘杂不能克服远缘杂交不亲合的障碍。交不亲合的障碍。应用：应用：用纯种高秆抗病小麦与纯种矮秆不抗病小麦培育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矮秆抗病小麦 杂交杂交自交自交选优选优自交自交杂交育种不能创造新的基因，并且杂交育种不能创造新的基因，并且所需时间要长，那有没有能出现意所需时间要长，那有没有能出现意想不到的结果，并且需要时间相对想不到的结果，并且需要时间相对要短的育种方法呢？要短的育种方法呢？18可编辑版 二、诱变育种二、诱变育种 利用利用物理因素物理因素（如（如X X射线，紫射线，紫外线，激光等）或外线，激光等）或化学因素化学因素（如（如亚硝酸等）处理生物，使生物发亚硝酸等）处理生物，使生物发生生基因突变基因突变。19可编辑版能引起基因突变的方法有三大类：能引起基因突变的方法有三大类：物理方法物理方法有：有：化学方法化学方法有：有：生物方法生物方法有：有：紫外线、紫外线、X X射线、激光等射线、激光等亚硝酸、硫酸二乙酯等亚硝酸、硫酸二乙酯等病毒等病毒等20可编辑版诱变育种诱变育种l医药工业应用的医药工业应用的青霉素青霉素就是利用普通青霉菌，经过就是利用普通青霉菌，经过X X射射线线的照射，产生的的照射，产生的有利突变型有利突变型。还有医学上应用的其。还有医学上应用的其他抗菌素如链霉素、地霉素、金霉素等，经辐射处理他抗菌素如链霉素、地霉素、金霉素等，经辐射处理的突变系，比原始品系抗菌素产量增长几十倍到几百的突变系，比原始品系抗菌素产量增长几十倍到几百倍，促进和提高了抗菌素的生产。倍，促进和提高了抗菌素的生产。l在作物方面，应用在作物方面，应用诱变育种诱变育种我国已培育出我国已培育出100100多种水稻、多种水稻、小麦、玉米、大豆等优良品种小麦、玉米、大豆等优良品种。例如用射线处理籼稻。例如用射线处理籼稻干种子，选出提早成熟干种子，选出提早成熟1515天的新品种，丰产等性状仍天的新品种，丰产等性状仍旧保持下来，而且米粒中的蛋白质的含量提高很多。旧保持下来，而且米粒中的蛋白质的含量提高很多。又如用射线和其他诱变剂处理大豆，培育出一种新品又如用射线和其他诱变剂处理大豆，培育出一种新品种。这品种含有改变了的酶系，在同样的施肥和管理种。这品种含有改变了的酶系，在同样的施肥和管理条件下可提高产量条件下可提高产量50%50%。21可编辑版与杂交育种相比，诱变育种有与杂交育种相比，诱变育种有什么优点？联系什么优点？联系基因突变基因突变的特的特点，谈谈诱变育种的局限性。点，谈谈诱变育种的局限性。22可编辑版诱变育种诱变育种的突出的突出优点优点是是:(1)(1)提高提高变异的频率，变异的频率，加速加速育种进程。育种进程。(2)(2)大幅度地大幅度地改良改良某些性状。某些性状。诱变育种诱变育种的的缺点缺点：难以控制突变方向，无法将多个优良性难以控制突变方向，无法将多个优良性状组合，有利性状比较少，需要大量处状组合，有利性状比较少，需要大量处理实验材料。理实验材料。23可编辑版诱变育种诱变育种太空育种太空育种空间生命科学：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(尤其是危害尤其是危害性极大的性极大的HZE）24可编辑版25可编辑版诱变育种太空育种26可编辑版 例例4 4：我我国国运运用用返返回回式式运运载载卫卫星星搭搭载载水水稻稻种种子子，返返回回地地面面后后种种植植，培培育育出出的的水水稻稻穗穗长长粒粒大大，亩亩产产达达600kg600kg，最最高高达达750kg750kg，蛋蛋白白质质含含量量增增加加8%-8%-20%20%，生长期平均缩短，生长期平均缩短1010天。请回答：天。请回答：（1 1）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，产生变异的原因是的原因是_。基因突变基因突变 各种各种宇宙射线宇宙射线和和失重失重的作用，使基因的的作用，使基因的分子结构发生改变。分子结构发生改变。（2）这种方法育种的优点有）这种方法育种的优点有_。能能提高提高变异频率，变异频率，加速加速育种进程，并能育种进程，并能大幅度大幅度改良改良某些性状某些性状 27可编辑版二、诱变育种二、诱变育种原理：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 优点：优点：产生新基因产生新基因和新的性状，能提高变异的频率，和新的性状，能提高变异的频率，加速育种进程。加速育种进程。缺点：缺点：有利个体不多，须大量处理供试材料有利个体不多，须大量处理供试材料 ，工作，工作量大量大 。应用应用:太空辣椒太空辣椒的培育的培育 、青霉菌青霉菌的选育等的选育等微生物的育种方面微生物的育种方面28可编辑版练习练习3: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品种的方法）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是 。（2 2）用）用6060Co Co 辐射谷氨酸棒状杆菌，选育出合成谷氨酸的新菌种，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。（4 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，）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质上属于 。（5 5）用抗倒伏、不抗锈病和不抗倒伏、抗锈病的两个小麦品种，）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，所用方法是培育出抗倒伏、抗锈病的品种，所用方法是 。（6 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）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，这种方法是早、蛋白质含量高的品系，这种方法是 。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 诱变育种诱变育种 杂交育种杂交育种 诱变育种诱变育种29可编辑版类型类型杂交育种杂交育种人工诱变育种人工诱变育种单倍体育种单倍体育种多倍体育种多倍体育种原理原理常用常用方法方法优点优点缺缺 点点实例实例将具有不同将具有不同优良性状的优良性状的两亲本杂交两亲本杂交用物理或化学用物理或化学的方法处理生物的方法处理生物花药离体培养花药离体培养用秋水仙素用秋水仙素处理萌发的处理萌发的种子或幼苗种子或幼苗使位于不同个使位于不同个体的优良性状体的优良性状集中于一个个集中于一个个体上体上提高变异频提高变异频率加速育种率加速育种进程进程明显缩短明显缩短育种年限育种年限器官大型，器官大型，营养含量高营养含量高育种时间长育种时间长有利变异少有利变异少需大量处理需大量处理供试材料供试材料技术复杂，需与技术复杂，需与杂交育种配合杂交育种配合只适用于只适用于植物植物基因突变基因突变染色体变异染色体变异染色体变异染色体变异基因重组基因重组培育矮抗小麦培育矮抗小麦培育青霉培育青霉素高产菌株素高产菌株三倍体无子三倍体无子西瓜的培育西瓜的培育培育矮抗小麦培育矮抗小麦几种主要育种方法的比较几种主要育种方法的比较30可编辑版