高中生物雜交育種與誘變育種 課件人教版必修二

誘變育種的突出誘變育種的突出優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)是：提高變異的頻率，加速育種進(jìn)程。大幅度地是：提高變異的頻率，加速育種進(jìn)程。大幅度地改良某些性狀。改良某些性狀。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：難以控制突變方向，無(wú)法將多個(gè)優(yōu)良性狀組合。：難以控制突變方向，無(wú)法將多個(gè)優(yōu)良性狀組合。 已知小麥的高稈已知小麥的高稈(D)對(duì)矮稈對(duì)矮稈(d)為顯性，抗銹病為顯性，抗銹病(T)對(duì)易對(duì)易感銹病感銹病(t)為顯性，兩對(duì)性狀獨(dú)立遺傳。現(xiàn)在有高稈抗銹病為顯性，兩對(duì)性狀獨(dú)立遺傳?，F(xiàn)在有高稈抗銹病(DDTT)、高稈易感銹病、高稈易感銹病(DDtt)、矮稈易感銹病、矮稈易感銹病(ddtt)的三個(gè)的三個(gè)純系品種，要求設(shè)計(jì)一個(gè)通過(guò)基因重組培育雙優(yōu)新品種純系品種，要求設(shè)計(jì)一個(gè)通過(guò)基因重組培育雙優(yōu)新品種(ddTT)的步驟。的步驟。 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雜交雜交自交自交選優(yōu)選優(yōu)自交自交F3選優(yōu)選優(yōu)思考：要培育出思考：要培育出一個(gè)能穩(wěn)定遺傳一個(gè)能穩(wěn)定遺傳的植物品種至少的植物品種至少要幾年？要幾年？ 雜交育種是將兩個(gè)或多個(gè)品種的優(yōu)良性狀通過(guò)交配集中在一起，再經(jīng)過(guò)選擇和培育，獲得新品種的方法。原理：原理：基因自由組合定律。基因自由組合定律。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：能集中位于不同品種中的優(yōu)良性狀。能集中位于不同品種中的優(yōu)良性狀。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：只能利用已有的基因組，并不能產(chǎn)生新的基因。只能利用已有的基因組，并不能產(chǎn)生新的基因。 雜交進(jìn)程緩慢，過(guò)程繁瑣。雜交進(jìn)程緩慢，過(guò)程繁瑣。 1、農(nóng)作物品質(zhì)改良2、動(dòng)物養(yǎng)殖品種改良 利用物理因素（如X射線，紫外線，激光等）或化學(xué)因素（如亞硝酸等）處理生物，使生物發(fā)生基因突變。誘變育種的突出誘變育種的突出優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)是：提高變異的頻率，加速育種進(jìn)程。大幅度地是：提高變異的頻率，加速育種進(jìn)程。大幅度地改良某些性狀。改良某些性狀。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：難以控制突變方向，無(wú)法將多個(gè)優(yōu)良性狀組合。：難以控制突變方向，無(wú)法將多個(gè)優(yōu)良性狀組合。 在作物方面，應(yīng)用誘變育種我國(guó)已培育出在作物方面，應(yīng)用誘變育種我國(guó)已培育出100多種多種水稻、小麥、玉米、大豆等優(yōu)良品種。水稻、小麥、玉米、大豆等優(yōu)良品種。 1、用射線和其他誘變劑處理大豆，培育成了、用射線和其他誘變劑處理大豆，培育成了“黑黑農(nóng)五號(hào)農(nóng)五號(hào)”等新品種。這品種含有改變了的酶系，在同等新品種。這品種含有改變了的酶系，在同樣的施肥和管理?xiàng)l件下可提高產(chǎn)量樣的施肥和管理?xiàng)l件下可提高產(chǎn)量16%，含油量提高，含油量提高2.5。 2、利用返回式衛(wèi)星搭載植物種子以來(lái)，已成功進(jìn)行了利用返回式衛(wèi)星搭載植物種子以來(lái)，已成功進(jìn)行了10余次航天育余次航天育種試驗(yàn)。種子在太空條件下發(fā)生基因突變，進(jìn)行農(nóng)作物遺傳性狀的改良。種試驗(yàn)。種子在太空條件下發(fā)生基因突變，進(jìn)行農(nóng)作物遺傳性狀的改良。 醫(yī)藥工業(yè)應(yīng)用的青霉素就是利用普通青霉菌，經(jīng)過(guò)醫(yī)藥工業(yè)應(yīng)用的青霉素就是利用普通青霉菌，經(jīng)過(guò)X射線射線的照射的照射，產(chǎn)生的有利突變型。還有醫(yī)學(xué)上應(yīng)用的其他抗菌，產(chǎn)生的有利突變型。還有醫(yī)學(xué)上應(yīng)用的其他抗菌素如鏈霉素、地霉素、金霉素等，經(jīng)輻射處理的突變系，素如鏈霉素、地霉素、金霉素等，經(jīng)輻射處理的突變系，比原始品系抗菌素產(chǎn)量增長(zhǎng)幾十倍到幾百倍，促進(jìn)和提高比原始品系抗菌素產(chǎn)量增長(zhǎng)幾十倍到幾百倍，促進(jìn)和提高了抗菌素的生產(chǎn)。了抗菌素的生產(chǎn)。常規(guī)育種常規(guī)育種誘變育種誘變育種多倍體育種多倍體育種單倍體育種單倍體育種處理處理雜交雜交原理原理特點(diǎn)特點(diǎn)舉例舉例用射線、激光、用射線、激光、化學(xué)藥品等處理化學(xué)藥品等處理生物生物用秋水仙素處理種用秋水仙素處理種子或幼苗子或幼苗花藥離體培養(yǎng)花藥離體培養(yǎng)再人工誘導(dǎo)使染再人工誘導(dǎo)使染色體數(shù)目加倍色體數(shù)目加倍通過(guò)基因重組通過(guò)基因重組把兩親本的優(yōu)把兩親本的優(yōu)良性狀組合在良性狀組合在同一后代中同一后代中用人工方法誘發(fā)用人工方法誘發(fā)基因突變，產(chǎn)生基因突變，產(chǎn)生新性狀，創(chuàng)造新新性狀，創(chuàng)造新品種或新類型品種或新類型抑制細(xì)胞分裂中抑制細(xì)胞分裂中紡錘體的形成，紡錘體的形成，使染色體數(shù)目加使染色體數(shù)目加倍后不能形成兩倍后不能形成兩個(gè)細(xì)胞個(gè)細(xì)胞誘導(dǎo)精子直接誘導(dǎo)精子直接發(fā)育成植株，發(fā)育成植株，再用秋水仙素再用秋水仙素加倍成純合體加倍成純合體方法簡(jiǎn)便，但需方法簡(jiǎn)便，但需較長(zhǎng)年限方可獲較長(zhǎng)年限方可獲得純合體得純合體加速育種的進(jìn)程，加速育種的進(jìn)程，大幅改良某些性大幅改良某些性狀，但突變后有狀，但突變后有利個(gè)體往往不多利個(gè)體往往不多器官大，營(yíng)養(yǎng)物器官大，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量高，但發(fā)質(zhì)含量高，但發(fā)育延遲，結(jié)實(shí)率育延遲，結(jié)實(shí)率低低縮短育種年限，縮短育種年限，但方法復(fù)雜，但方法復(fù)雜，成活率較低成活率較低高桿抗病與矮桿高桿抗病與矮桿不抗病小麥雜交不抗病小麥雜交產(chǎn)生矮桿抗病品產(chǎn)生矮桿抗病品種種高產(chǎn)量青霉素菌高產(chǎn)量青霉素菌株的育成株的育成三倍體西瓜、八三倍體西瓜、八倍體小黑麥倍體小黑麥抗病植株的抗病植株的育成育成 1、雜交育種所依據(jù)的原理是什么（、雜交育種所依據(jù)的原理是什么（ ） A.基因突變基因突變 B.基因自由組合基因自由組合 C.染色體交叉互換染色體交叉互換 D.染色體變異染色體變異 2、據(jù)你所知道雜交選育新品種之外，雜交的另一個(gè)、據(jù)你所知道雜交選育新品種之外，雜交的另一個(gè)結(jié)果是獲得（結(jié)果是獲得（ ） A.純種純種 B.雜種表現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)雜種表現(xiàn)的優(yōu)勢(shì) C.基因突變基因突變 D.染色體變異染色體變異BB太空椒太空椒 利用太空環(huán)境研究植物生長(zhǎng)發(fā)育和遺傳變異的講究始于上世紀(jì)60年代初期，迄今已有40多年的歷史。前蘇聯(lián)(俄羅斯)、美國(guó)空間植物學(xué)研究的主要目標(biāo)，定位在以探索空間條件下植物生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律，改善空間人類生存的小環(huán)境，解決宇航員的食品供給及生存安全等，這是為了將來(lái)“太空里的人類”。即使美國(guó)航空航天局于1995年建立了引力生物學(xué)中心，重點(diǎn)研究植物對(duì)引力的感受和反應(yīng)，但其最終目標(biāo)仍是開發(fā)出更加適于太空旅行的植物。而我國(guó)的太空育種則把更多的注意力投向如何利用空間環(huán)境資源，開辟選育植物優(yōu)良品種的新途徑，這是為了現(xiàn)在“地球上的人類”。因?yàn)槟康牡牟煌?，?dǎo)致現(xiàn)在有“中國(guó)已經(jīng)走上太空育種的最前沿”一說(shuō)。自從1987年8月5日我國(guó)第一次利用返回式衛(wèi)星搭載植物種子以來(lái)，已成功進(jìn)行了10余次航天育種試驗(yàn)。前后共有70多種植物1000多個(gè)品種的植物種子經(jīng)過(guò)太空育種，共吸引全國(guó)23個(gè)省市的70多個(gè)單位參與種子搭載試驗(yàn)。奇跡出現(xiàn)了水稻出現(xiàn)了大穗、大粒、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的效果，經(jīng)航天誘變育種培育出的航育1號(hào)水稻新品種株高降低14厘米，生長(zhǎng)期縮短13天，增產(chǎn)5%-10，累計(jì)已推廣30萬(wàn)畝。華航一號(hào)水稻新品種穗大，粒多、結(jié)實(shí)率高，可增產(chǎn)10，畝產(chǎn)達(dá)500公斤以上，已推廣100萬(wàn)畝以上；小麥獲得許多矮稈，豐產(chǎn)、早熟的后代作物，產(chǎn)量增長(zhǎng)1015；青椒的優(yōu)勢(shì)亦很明顯，長(zhǎng)勢(shì)十分喜人，已培育出一些高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病能力強(qiáng)的新品系，一種名叫872青椒，一個(gè)在250克以上，畝產(chǎn)5000公斤左右，維生素C含量增加20。蘋果平均重量從90克提高到160克，畝產(chǎn)比地面良種對(duì)照組高30以上，豐產(chǎn)年份還達(dá)到122。江西廣昌縣利用航天育種培植出了特大粒白蓮種衛(wèi)星3號(hào)，每粒蓮子重24克以上，比常規(guī)品種可增產(chǎn)60。 空間生命科學(xué)：高真空(108pa)微重力(104g)強(qiáng)輻射(尤其是危害性極大的HZE） 在育種過(guò)程中，人們用秋水仙素處理種子或幼苗從而使細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍，染色體數(shù)目加倍的細(xì)胞繼續(xù)進(jìn)行正常的有絲分裂，發(fā)育為多倍體植株，得到多倍體品種。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：器官大，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量高。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：發(fā)育延遲，結(jié)實(shí)率低。l秋水仙素處理萌發(fā)的幼苗時(shí)，可以誘導(dǎo)多倍體的產(chǎn)生，秋水仙素的作用是 。l三倍體植株需要授以二倍體的成熟花粉，因?yàn)槌墒旎ǚ劬哂械纳彼崦赶担ù偈购铣缮L(zhǎng)素），通過(guò)授粉為其子房的發(fā)育提供 。l三倍體植株不能進(jìn)行減數(shù)分裂的原因是由于卵原細(xì)胞3個(gè)染色體組（3N=33），減數(shù)分裂時(shí)同源染色體聯(lián)會(huì) ，從而不能正常產(chǎn)生卵細(xì)胞。由此可以獲得 的是 倍體果實(shí)，但是沒有種子的無(wú)籽西瓜。l上述過(guò)程需要的時(shí)間周期為2年。第一年可以由專門的種子培育公司完成3N和2N的種子；農(nóng)戶直接購(gòu)買配比好的3N和2N的種子，按照正常的栽培方法培育，當(dāng)年就可以獲得 。 抑制紡錘體的形成抑制紡錘體的形成 生長(zhǎng)素生長(zhǎng)素 紊亂紊亂 三三 無(wú)籽西瓜無(wú)籽西瓜 采用花藥離體培養(yǎng)的方法獲得單倍體植株，再人工誘導(dǎo)染色體加倍，獲取自交不發(fā)生性狀分離的穩(wěn)定遺傳的純系品種。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：縮短育種年限 。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：但方法復(fù)雜，成活率較低。 在野外發(fā)現(xiàn)抗銹病（顯性基因在野外發(fā)現(xiàn)抗銹?。@性基因DD控制的）小麥植株，如控制的）小麥植株，如何快速獲取可以穩(wěn)定遺傳的抗銹病的種子呢？何快速獲取可以穩(wěn)定遺傳的抗銹病的種子呢？ 將某些生物完整的優(yōu)良基因轉(zhuǎn)移到其他物種中去，改造生物的遺傳物質(zhì)，使其在性狀、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)、消費(fèi)品質(zhì)等方面向人類所需要的目標(biāo)轉(zhuǎn)變?；蚬こ逃纸凶龌蚱唇蛹夹g(shù)或DNA重組技術(shù)。例如例如 將菜豆儲(chǔ)藏蛋白基因轉(zhuǎn)移到向日葵中，培育出高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、品質(zhì)優(yōu)將菜豆儲(chǔ)藏蛋白基因轉(zhuǎn)移到向日葵中，培育出高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、品質(zhì)優(yōu)良的良的“向日葵豆向日葵豆”，提高了蛋白質(zhì)的含量。，提高了蛋白質(zhì)的含量。 把細(xì)菌的抗蟲、抗病毒、抗除草劑、抗鹽堿、抗干旱、抗高溫等的把細(xì)菌的抗蟲、抗病毒、抗除草劑、抗鹽堿、抗干旱、抗高溫等的抗性基因轉(zhuǎn)移到農(nóng)作物中去，就會(huì)產(chǎn)生具有相應(yīng)抗性的農(nóng)作物新品種?？剐曰蜣D(zhuǎn)移到農(nóng)作物中去，就會(huì)產(chǎn)生具有相應(yīng)抗性的農(nóng)作物新品種。轉(zhuǎn)基因育種的原理：人為基因重組轉(zhuǎn)基因育種的原理：人為基因重組變異原因：人工方法使目的基因整合到受體變異原因：人工方法使目的基因整合到受體DNA分子中去分子中去實(shí)例：人體干擾素基因的轉(zhuǎn)移、人體胰島素基因的轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)實(shí)例：人體干擾素基因的轉(zhuǎn)移、人體胰島素基因的轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)基因大豆、轉(zhuǎn)基因牛等基因大豆、轉(zhuǎn)基因牛等優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：人類實(shí)現(xiàn)對(duì)基因的定向轉(zhuǎn)移，有利研究生物制藥等人類實(shí)現(xiàn)對(duì)基因的定向轉(zhuǎn)移，有利研究生物制藥等缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：可能帶來(lái)生態(tài)災(zāi)難或戰(zhàn)爭(zhēng)狂人的可能帶來(lái)生態(tài)災(zāi)難或戰(zhàn)爭(zhēng)狂人的“基因武器基因武器”。 對(duì)轉(zhuǎn)基因食品無(wú)害性的評(píng)估主要有以下幾方面： 是否有毒性、引起過(guò)敏反應(yīng)、營(yíng)養(yǎng)或毒性蛋白質(zhì)的特性、注入基是否有毒性、引起過(guò)敏反應(yīng)、營(yíng)養(yǎng)或毒性蛋白質(zhì)的特性、注入基因的穩(wěn)定性、基因改變引起的營(yíng)養(yǎng)效果及其他不必要的功能因的穩(wěn)定性、基因改變引起的營(yíng)養(yǎng)效果及其他不必要的功能等。對(duì)人類健康而言，專家們認(rèn)為，主要應(yīng)審查轉(zhuǎn)基因食品有無(wú)毒性及對(duì)環(huán)境的影響。 歐盟對(duì)轉(zhuǎn)基因食品的生產(chǎn)和銷售制定了一系列法規(guī)，要求基歐盟對(duì)轉(zhuǎn)基因食品的生產(chǎn)和銷售制定了一系列法規(guī)，要求基因改變不得超過(guò)基因總量的因改變不得超過(guò)基因總量的 1 1，市場(chǎng)上出售的轉(zhuǎn)基因食品，市場(chǎng)上出售的轉(zhuǎn)基因食品必須貼標(biāo)簽。必須貼標(biāo)簽。常規(guī)育種常規(guī)育種誘變育種誘變育種多倍體育種多倍體育種單倍體育種單倍體育種處理處理雜交雜交用射線、激光、用射線、激光、化學(xué)藥品等處理化學(xué)藥品等處理生物生物用秋水仙素處理用秋水仙素處理種子或幼苗種子或幼苗花藥離體培養(yǎng)花藥離體培養(yǎng)再人工誘導(dǎo)使再人工誘導(dǎo)使染色體數(shù)目加染色體數(shù)目加倍倍原理原理通過(guò)基因重組把通過(guò)基因重組把兩親本的優(yōu)良性兩親本的優(yōu)良性狀組合在同一后狀組合在同一后代中代中用人工方法誘發(fā)用人工方法誘發(fā)基因突變，產(chǎn)生基因突變，產(chǎn)生新性狀，創(chuàng)造新新性狀，創(chuàng)造新品種或新類型品種或新類型抑制細(xì)胞分裂中抑制細(xì)胞分裂中紡錘體的形成，紡錘體的形成，使染色體數(shù)目加使染色體數(shù)目加倍后不能形成兩倍后不能形成兩個(gè)細(xì)胞個(gè)細(xì)胞誘導(dǎo)精子直接誘導(dǎo)精子直接發(fā)育成植株，發(fā)育成植株，再用秋水仙素再用秋水仙素加倍成純合體加倍成純合體特點(diǎn)特點(diǎn)方法簡(jiǎn)便，但需方法簡(jiǎn)便，但需較長(zhǎng)年限方可獲較長(zhǎng)年限方可獲得純合體得純合體加速育種的進(jìn)程，加速育種的進(jìn)程，大幅改良某些性大幅改良某些性狀，但突變后有狀，但突變后有利個(gè)體往往不多利個(gè)體往往不多器官大，營(yíng)養(yǎng)物器官大，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量高，但發(fā)質(zhì)含量高，但發(fā)育延遲，結(jié)實(shí)率育延遲，結(jié)實(shí)率低低縮短育種年限，縮短育種年限，但方法復(fù)雜，但方法復(fù)雜，成活率較低成活率較低舉例舉例高桿抗病與矮桿高桿抗病與矮桿不抗病小麥雜交不抗病小麥雜交產(chǎn)生矮桿抗病品產(chǎn)生矮桿抗病品種種高產(chǎn)量青霉素菌高產(chǎn)量青霉素菌株的育成株的育成三倍體西瓜、八三倍體西瓜、八倍體小黑麥倍體小黑麥抗病植株的育抗病植株的育成成