杂交育种与诱变育种(5).ppt

第第1 1节节 杂交育种与诱变育种杂交育种与诱变育种第6章 从杂交育种到基因工程1可编辑版 玉米起源于美洲大陆，玉米起源于美洲大陆，15世纪传入欧洲，世纪传入欧洲，16世纪经葡萄牙传入中国，现在遍布全世界。世纪经葡萄牙传入中国，现在遍布全世界。2可编辑版（1）古印第安人培育玉米的方法称为）古印第安人培育玉米的方法称为。选择育种选择育种原理：利用生物的变异，通过长期选择，汰原理：利用生物的变异，通过长期选择，汰劣留良，培养出优良品种。劣留良，培养出优良品种。（2）选择育种的优缺点是）选择育种的优缺点是。优点：技术简单、容易操作。优点：技术简单、容易操作。缺点：选择范围有限，育种周期长。缺点：选择范围有限，育种周期长。3可编辑版选选择择育育种种的的局局限限性性是是：只只能能利利用用生生物物在在自自然然环环境境条条件件下下产产生生的的有有限限变变异异，在在已已有有的的性性状状组组合合中中选育优良品种。选育优良品种。？能不能将不同品种中的优良性状结合在一起？进一步思考进一步思考4可编辑版例如：已知小麦的高秆（例如：已知小麦的高秆（D）对矮秆（）对矮秆（d）为显性，抗锈病（为显性，抗锈病（T）对易染锈病（）对易染锈病（t）为显性，两对性状独立遗传。现有为显性，两对性状独立遗传。现有高秆高秆抗锈病、矮秆易染病两纯系品种抗锈病、矮秆易染病两纯系品种。你用什么方法能把两个品种的优良你用什么方法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性状结合在一起，又能把双方的缺点都去掉？将你的去掉？将你的设想用遗传图解表示出来设想用遗传图解表示出来。遗传规律的应用及能力的培养遗传规律的应用及能力的培养怎样才能得到矮秆抗病的优良品种（怎样才能得到矮秆抗病的优良品种（怎样才能得到矮秆抗病的优良品种（怎样才能得到矮秆抗病的优良品种（ddTTddTTddTTddTT）？）？）？）？5可编辑版以下是杂交的育种参考方案：以下是杂交的育种参考方案：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ddTTddTT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？ddTT矮抗矮抗ddTt矮抗矮抗6可编辑版 像这样显性性状是优良性状，采用杂像这样显性性状是优良性状，采用杂交育种必须交育种必须连续自交连续自交45代后种子才代后种子才相对较纯，相对较纯，育种年限至少育种年限至少5年年。7可编辑版二、杂交育种二、杂交育种1 1、概念、概念:杂交育种是将杂交育种是将两个或多个品种的优良性状两个或多个品种的优良性状通过通过交配集中在一起交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新，再经过选择和培育，获得新品种（品种（稳定遗传稳定遗传）的方法。）的方法。3 3、方法：、方法：2 2、原理：、原理：杂杂交交自交自交(选优选优自交自交)若干次若干次纯纯种种基因重组基因重组杂交杂交F1F1间交配间交配选优选优测交测交植植物物动动物物8可编辑版 袁隆平（杂交水稻专家）袁隆平（杂交水稻专家）2000年国家最高科学技术奖年国家最高科学技术奖2004年十大感动中国人物之一年十大感动中国人物之一4 4、应用：可用于、应用：可用于农作物农作物品质的改良、产量品质的改良、产量的提高，培育新品种；的提高，培育新品种；9可编辑版杂种优势杂种优势：是指基因型不同的亲本相互杂交产生的是指基因型不同的亲本相互杂交产生的杂种一代杂种一代，在生长势、生活力、繁殖力、抗，在生长势、生活力、繁殖力、抗逆性、产量和品质等一种或多种性状上优于逆性、产量和品质等一种或多种性状上优于两个亲本的现象。两个亲本的现象。杂种优势在杂种优势在F F1 1代表现最明代表现最明显。显。例如：我国劳动人民用例如：我国劳动人民用马（马（6464条染色体）条染色体）和和驴（驴（6262条染色体）条染色体）杂交获得体力强大，耐杂交获得体力强大，耐力好的杂种力好的杂种骡（骡（6363条染色体）条染色体）。杂种优势主要利用杂种杂种优势主要利用杂种F F1 1代的优良性状，代的优良性状，并不要求遗传上的稳定。并不要求遗传上的稳定。需年年制种。如水稻需年年制种。如水稻和玉米的和玉米的杂优种杂优种，每年农科站都有供应。，每年农科站都有供应。10可编辑版11可编辑版中国荷斯坦牛中国荷斯坦牛：荷斯坦：荷斯坦弗里生牛与我国黄牛弗里生牛与我国黄牛杂交选育后逐渐形成的杂交选育后逐渐形成的优良种。泌乳期可达优良种。泌乳期可达305天，年产乳量可达天，年产乳量可达6300kg以上。以上。也用于也用于家禽、家畜家禽、家畜的的育种。育种。12可编辑版荷斯坦牛荷斯坦牛中国黄牛中国黄牛 中国荷斯坦牛中国荷斯坦牛 荷斯坦牛与我国黄牛荷斯坦牛与我国黄牛杂交选育后逐渐形成杂交选育后逐渐形成的优良种。泌乳期可的优良种。泌乳期可达达305305天，年产乳量天，年产乳量可达可达6300kg6300kg以上。以上。13可编辑版 动物杂交育种中纯合子的获得动物杂交育种中纯合子的获得不能通过逐代自交，而应改为测交不能通过逐代自交，而应改为测交进行验证。进行验证。14可编辑版深入思考深入思考？还有什么育种方法有可能缩短育种年还有什么育种方法有可能缩短育种年限，使具有小麦的矮杆抗锈病的品种能限，使具有小麦的矮杆抗锈病的品种能更迅速在生产实践上得到应用？更迅速在生产实践上得到应用？5 5、不足：杂交育种只能利用已有基因的重组，、不足：杂交育种只能利用已有基因的重组，按需选择，按需选择，并不能产生新的基因并不能产生新的基因；杂种后代出现；杂种后代出现分离现象，分离现象，育种进程缓慢，过程复杂。育种进程缓慢，过程复杂。15可编辑版单倍体育种单倍体育种DDTTDdTt花药离花药离体培养体培养DTDtdTdt幼苗幼苗秋水仙秋水仙素处理素处理DDTTDDttddTTddtt筛选所需的品种筛选所需的品种ddttDTDtdTdt优点：优点：明显缩短育种年限、子代都是纯合子明显缩短育种年限、子代都是纯合子明显缩短育种年限、子代都是纯合子明显缩短育种年限、子代都是纯合子减数减数 分裂分裂配子（花粉）配子（花粉）高杆抗病高杆抗病 矮杆易感病矮杆易感病依据原理：依据原理：染色体变异染色体变异育种年限：育种年限：2 2年年16可编辑版可编辑版 在杂交育种的过程中运用在杂交育种的过程中运用单倍体育种的方法可以显著缩单倍体育种的方法可以显著缩短育种进程。但是仍然不能产短育种进程。但是仍然不能产生新的基因，应怎样做才能生新的基因，应怎样做才能产产生生更多可供选择的更多可供选择的新基因新基因呢？呢？回忆基因突变的相关知识回忆基因突变的相关知识递进式问题递进式问题18可编辑版一、概念：一、概念：利用利用物理因素物理因素（如（如射线、射线、射线、紫外线、激射线、紫外线、激光等）或光等）或化学因素化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处理生物，使生物发生理生物，使生物发生基因突变基因突变。二、依据原理：二、依据原理：基因突变基因突变三、常用方法：三、常用方法：辐射诱变、激光诱变、作物空间技术辐射诱变、激光诱变、作物空间技术育种（育种（用物理或化学方法处理生物用物理或化学方法处理生物）四、优点：四、优点：可以提高突变率，加速育种过程，大幅度可以提高突变率，加速育种过程，大幅度地改良某些性状。地改良某些性状。五、缺点：五、缺点：由于突变的不定向性，由于突变的不定向性，有利变异少，需有利变异少，需大量处理实验材料大量处理实验材料，因此该育种方法有因此该育种方法有一定的盲目性。一定的盲目性。诱变育种诱变育种19可编辑版 诱变育种除了采用常规的诱变育种方法外，诱变育种除了采用常规的诱变育种方法外，还采用还采用太空育种太空育种。太空育种太空育种主要是利用返回主要是利用返回式卫星和高空气球能达到式卫星和高空气球能达到的高空环境，通过的高空环境，通过强辐射、强辐射、微重力和高真空微重力和高真空等条件使等条件使植物种子的基因发生基因植物种子的基因发生基因突变的作物育种新技术。突变的作物育种新技术。我国已培育成功我国已培育成功许多太空作物：许多太空作物：（3 3）应用）应用农作物新品种的培育农作物新品种的培育，新品种具有抗病力强、，新品种具有抗病力强、产量高、品质好等优点。如产量高、品质好等优点。如“黑农五号黑农五号”大豆，大豆，产量提高了产量提高了16%16%，含油量比原来提高了，含油量比原来提高了2.5%2.5%。20可编辑版21可编辑版神舟三号神舟三号”飞船从太空带回的试管种苗飞船从太空带回的试管种苗 “神舟神舟”五号搭载育成的巨人南瓜五号搭载育成的巨人南瓜甘肃种植的太空育种的蔬菜甘肃种植的太空育种的蔬菜空间生命科学：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）22可编辑版用于微生物育种用于微生物育种：例如青霉素的选育。：例如青霉素的选育。1943年从自然界分离出来的青霉菌只能产生青霉素年从自然界分离出来的青霉菌只能产生青霉素20单位单位/mL。后来人们对青霉菌多次进行。后来人们对青霉菌多次进行X射线射线、紫外线紫外线照射以及综合处理，培育成了青霉素高照射以及综合处理，培育成了青霉素高产菌株，目前青霉素的产量已达到产菌株，目前青霉素的产量已达到5000060000单位单位/mL。中间为青霉菌，周围是细菌。中间为青霉菌，周围是细菌。23可编辑版（4 4）局限性：诱变育种的）局限性：诱变育种的方向方向难以掌握难以掌握，诱，诱变体变体难以集中多个理想性状难以集中多个理想性状。（5 5）克服方法：要想克服这些局限性，可以）克服方法：要想克服这些局限性，可以扩扩大诱变后代的群体大诱变后代的群体，增加选择的机会。，增加选择的机会。原因：基因原因：基因突变是不定突变是不定向性、低频向性、低频性。性。讨论：怎样克服？讨论：怎样克服？24可编辑版杂交育种杂交育种诱变育种诱变育种原理原理优点优点缺点缺点应用应用基因重组基因重组基因突变基因突变可以集中两个亲本可以集中两个亲本的优良性状的优良性状育种年限缩短，改良某些育种年限缩短，改良某些性状性状不能创造出新的不能创造出新的基因基因,育种时间长育种时间长有利的不多，需大量处理有利的不多，需大量处理小结小结太空辣椒的培育太空辣椒的培育、青霉菌的、青霉菌的选育等微生物的育种方面选育等微生物的育种方面用纯种高秆抗病小麦用纯种高秆抗病小麦与纯种矮秆不抗病小与纯种矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦麦培育矮秆抗病小麦 除了杂交育种和诱变育种之外我们前面除了杂交育种和诱变育种之外我们前面还学过什么育种方式？还学过什么育种方式？26可编辑版萌发的种子、幼苗萌发的种子、幼苗秋水仙素处理秋水仙素处理染色体加倍、不分离染色体加倍、不分离多倍体多倍体（1 1）方法）方法：用用秋水仙素秋水仙素处理萌发的处理萌发的种子或幼苗种子或幼苗（2 2）原理：）原理：秋水仙素能秋水仙素能抑制纺锤体形成抑制纺锤体形成。人工诱导多倍体育种人工诱导多倍体育种:27可编辑版单倍体育种单倍体育种DDTTDdTt花药离花药离体培养体培养DTDtdTdt幼苗幼苗秋水仙秋水仙素处理素处理DDTTDDttddTTddtt筛选所需的品种筛选所需的品种ddttDTDtdTdt优点：优点：明显缩短育种年限、子代都是纯合子明显缩短育种年限、子代都是纯合子明显缩短育种年限、子代都是纯合子明显缩短育种年限、子代都是纯合子减数减数 分裂分裂配子（花粉）配子（花粉）高杆抗病高杆抗病 矮杆易感病矮杆易感病依据原理：依据原理：染色体变异染色体变异育种年限：育种年限：2 2年年28可编辑版杂交育种杂交育种 诱变育种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原理理方方法法优优点点缺缺点点举举例例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（数目成倍减少）（数目成倍减少）染色体变异染色体变异（数目成倍增加）（数目成倍增加）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秋水仙素处理秋水仙素处理秋水仙素秋水仙素处理处理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，需与技术复杂，需与杂交育种配合杂交育种配合各种器官大、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高秆抗病与矮高秆抗病与矮秆染病小麦杂秆染病小麦杂交产生矮秆抗交产生矮秆抗病品种病品种高产量青霉高产量青霉素菌株的育素菌株的育成成三倍体西瓜和甜三倍体西瓜和甜菜、八倍体小黑菜、八倍体小黑麦麦抗病植株抗病植株的育成的育成29可编辑版特别提醒特别提醒:(1)(1)杂交育种只应用于杂交育种只应用于有性有性 生殖生殖的植物和动物，而诱变育种不仅能的植物和动物，而诱变育种不仅能应用于有性生殖的生物，也可以应用于应用于有性生殖的生物，也可以应用于无性生殖的微生物；无性生殖的微生物；（2）单倍体育种主要用于进单倍体育种主要用于进行有性生殖的植物。行有性生殖的植物。30可编辑版练习练习: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）用小麦小麦和和黑麦黑麦培育八倍体黑小麦的方法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，这种育种方法属获得了果大、肉厚和维生素含量高的青椒新品种，这种育种方法属于于 。（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）用亚硝酸或硫酸二乙酯处理蕃茄、水稻种子，获得成熟期早、）用亚硝酸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38可编辑版1.60Co是典型的是典型的放射源，可用于作放射源，可用于作物诱变育种。我国运用这种方法培物诱变育种。我国运用这种方法培育出了许多农作物新品种，如棉花育出了许多农作物新品种，如棉花高产品种高产品种“鲁棉鲁棉1 1号号在我国自己，在我国自己培养的棉花品种中栽培面积最大。培养的棉花品种中栽培面积最大。射线处理后主要引起射线处理后主要引起，从而产生可遗传的变异。除，从而产生可遗传的变异。除射射线外，用于诱变育种的其他物理诱线外，用于诱变育种的其他物理诱变因素还有变因素还有、和和。达标测评达标测评基因突变基因突变x射线射线紫外线紫外线激光激光39可编辑版2 2、下列表示某种农作物下列表示某种农作物和和两种品种分别培育出两种品种分别培育出三三 种品种种品种,根据上述过程根据上述过程,回答下列问题回答下列问题:AABBaabbAaBbAbAAaaBBbbAAbb用用和和培育培育所采用的方法所采用的方法称为称为_,方法方法称为称为_,由由和和培育培育所依据的原理是所依据的原理是_.用用培育出培育出的常用方法的常用方法是是_,由由培育成培育成的过程中用化学药剂的过程中用化学药剂_处理处理的幼苗的幼苗,方法方法和和合合称为称为_育种育种.其优点是其优点是_.由由培育出培育出的常用方法是的常用方法是_,形成的形成的叫叫_。依据的原理是。依据的原理是_。杂交杂交自交自交基因重组基因重组花药离体培养花药离体培养秋水仙素秋水仙素单倍体单倍体明显缩短育种年限明显缩短育种年限用秋水仙素处理用秋水仙素处理多倍体多倍体染色体变异染色体变异40可编辑版归纳总结归纳总结最简易（常规）的育种方法是：最简易（常规）的育种方法是：最快速的育种方法是：最快速的育种方法是：能创造新性状的育种方法是：能创造新性状的育种方法是：杂交育种杂交育种单倍体育种单倍体育种诱变育种诱变育种41可编辑版以上我们复习了多少种育种的方法？以上我们复习了多少种育种的方法？杂杂交交育育种种单单倍倍体体育育种种诱诱变变育育种种多多倍倍体体育育种种除了以上复习的四种育种方法，除了以上复习的四种育种方法，你知道还有哪些其他育种方法吗？你知道还有哪些其他育种方法吗？42可编辑版