第六章第一节 杂交育种与诱变育种

(共33张PPT)
自从人类开始种植作物和饲养动物以来，就从未停止过对品种的改良。传统的方法是选择育种，通过汰劣留良的方法来选择和积累优良基因。
自从孟德尔发现了遗传规律之后，人工杂交的方法被广泛应用于动植物育种。人工诱变技术的应用，使育种方法得到了较大的改进。
基因工程的诞生，使人们能够按照所设计的蓝图，进行跨越种间鸿沟的基因转移，从而定向地改变生物的遗传特性，创造出新的生物类型。
最早的育种方法：
优点：
缺点：
选择育种
选择范围有限，育种周期长
技术简单、容易操作
本节聚焦：
1、杂交育种的原理是什么？
2、什么是诱变育种？
3、杂交育种和诱变育种各有哪些优点和不足？
一、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，再经过选择和培育，获得新品种的方法。
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符合人类要求的优良品种？
以下是杂交的育种参考方案：
　Ｐ 高抗 　 矮不抗
Ｆ１ 　 高抗
Ｆ２
DDTT
ddtt
DdTt
ddTt
高抗 高不抗 矮抗 矮不抗
ddTT
矮抗
ddTT
ddTt
矮抗
ddTT
矮抗
矮抗 矮不抗
ddTt
ddTT
杂交
自交
选优
自交
F3
选优
思考：要培育出一个能稳定遗传的植物品种至少要几年？
P
高杆抗病
DDTT
×
矮杆感病
ddtt
F1
高杆抗病
DdTt
↓
第1年
↓
×
选育出需要的矮抗品种
F2
D_T_
D_tt
ddT_
ddtt
矮抗
杂交育种
第2年
第3年
×
生长
ddTT
F3
减数分裂
配子
DT
Dt
dT
dt
单倍体
DT
Dt
dT
dt
↓
花药离体培养
↓
秋水仙素
第1年
第2年
第4年
单倍体育种
DDtt
ddTT
ddtt
纯合体
DDTT
矮抗
↓
×
染色体变异
明显缩短育种年限。所得后代均为纯合子，不会发生性状分离
1、概念：
通过花药离体培养得到单倍体，再用秋水仙素处理单倍体幼苗
4、优点：
技术较复杂，需与杂交育种结合，多限于植物。
5、缺点：
单倍体育种
2、原理：
3、处理方法：
花粉
花药离体培养
单倍体
秋水仙素处理
纯合体
动物的杂交育种
荷斯坦—弗里生牛与我国黄牛杂交选育后逐渐形成的优良种。
泌乳期可达305天，年产乳量可达6300kg以上。
中国荷斯坦牛：
1、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。
2、比植物杂交育种所需年限短。
3、动物杂交育种的过程中不能运用单倍体育种的方法。
4、在植物杂交育种的过程中运用单倍体育种的方法可以显著缩短育种进程。
杂交育种（总结）
原理：
基因重组
方法：
优点：
方法简捷 ，能产生新的基因型。
缺点：
育种所需时间较长，杂交后代易出现性状分离，不能克服远缘杂交不亲合的障碍。
杂交→自交→选优→自交
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，最是风流袁隆平。
杂交育种不能创造新的基因，并且所需时间要长，那有没有能出现意想不到的结果，并且需要时间相对要短的育种方法呢？
二、诱变育种
利用物理因素（如X射线，紫外线，激光等）或化学因素（如亚硝酸等）处理生物，使生物发生基因突变。
能引起基因突变的方法有三大类：
物理方法有：
化学方法有：
生物方法有：
紫外线、X射线、激光等
亚硝酸、硫酸二乙酯等
病毒等
医药工业应用的青霉素就是利用普通青霉菌，经过X射线的照射，产生的有利突变型。
诱变育种
在作物方面，应用诱变育种我国已培育出100多种水稻、小麦、玉米、大豆等优良品种。
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，谈谈诱变育种的局限性。
诱变育种的突出优点是: (1)提高变异的频率，加速育种进程。 (2)大幅度地改良某些性状。
诱变育种的缺点：
有盲目性
有利性状比较少，需要大量处理实验材料。
二、诱变育种
原理：
基因突变
方法：
物理方法或化学方法处理材料，再选择符合要求的变异类型
优点：
产生新基因和新的性状，能提高变异的频率，加速育种进程。
缺点：
有利个体不多，须大量处理供试材料 ，工作量大 。
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
育种技术的不断完善与发展的动力和原因是超越已有技术的局限性。育种学家将如何突破“不能实行种间的基因交流”这一育种技术的局限呢？
选择育种
杂交育种
诱变育种
特点：在自然产生的变异中选择
局限：不能把位于两个品种的优良性
状集于一身
主要优点：有目的地把位于两个品种
的优良性状集于一身
局限：不能产生新的基因
主要优点：能产生新基因
局限：该方法具有一定的盲目性
均不能实行种间的基因交流
下图是用某种作物的两个品种①和②分别培育出 ④⑤⑥品种的示意图，试分析回答：
① AABB E Ab ------------④
D ③AaBb F AAbb----------⑤
②aabb G AAaaBBbb----⑥
（1）用①和②培育⑤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③培育⑤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③培育⑥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.
秋水仙素 处理幼苗
染色体变异（多倍体育种）
.
.
.
3.4倍体草莓比野生的普通草莓的果实大，营养物质含量有所增加。4倍体草莓的培育成功属于（ ）
A.单倍体育种 B.多倍体育种　
C.诱变育种 　 D.杂交育种
4.在一块马铃薯甲虫成灾的地里，喷了一种新的农药后，约98％的甲虫死了，约2％的甲虫生存下来，生存下来的原因是（　）
A.有基因突变产生的抗药性个体存在
B.以前曾喷过某种农药，对农药有抵抗力
C.约有2％的甲虫未吃到沾有农药的叶子
D.生存下来的甲虫是身强体壮的年轻个体
B
A
5．通过诱变育种培育的是（ ）
A.三倍体无子西瓜 　B.青霉素高产菌株
C.二倍体无子番茄　 D.八倍体小黑麦
6．大麻是雌雄异株植物，体细胞中有20条染色体。若将其花药离体培养，将获得的幼苗再用秋水仙素处理，所得植株的染色体组成状况应是（　）
18＋XX　　 B. 18＋XY 　
C. 20＋XX 　D.18＋XX或XY
7．根据遗传学原理，能迅速获得新品种的育种方法是（　）
A.杂交育种 B.多倍体育种
C.单倍体育种 D.诱变育种
B
A
C
结束!
练习1：某作物的高秆（A）对矮秆（a）为显性，感病（R）对抗病（r）为显性。Aa和Rr是位于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：
（1）__________________________________
（2）____________________
（3）__________________________________
让高秆抗病与矮杆感病的品种进行杂交得到F1
F1自交得到F2
在F2群体中选出矮杆抗病的植株
F1
1.如何进行杂交
2.如何判断显隐性性状
3.如何选择得到纯合子？
4.如何才能得到稳定遗传的优势品种？
P 品种A 品种B
（子粒多,不抗病） (子粒少,抗病)
(选择检测基因型)
可能遇到的困难:
×
×
粒多
不抗病
粒多
抗病
粒少
不抗病
粒少
抗病
F2
已知小麦的高秆（D）对矮秆（d）为显性，抗锈病（T）对易染锈病（t）为显性，两对性状独立遗传。现有高秆抗锈病、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性状结合在一起，又能把双方的缺点都去掉？
试一试：植物杂交育种的方法
思考与讨论
有没有能出现意想不到的结果，产生新基因的育种方法呢？
杂交育种的优点是很明显的，但是在实际操作中会遇到不少困难。请从杂交后代可能出现的各种类型，以及育种时间等方面，分析比较杂交育种方法的不足。
杂交育种只能利用已有基因的重组，按需选择，并不能创造新的基因。杂交后代会出现性状分离现象，育种进程缓慢，过程繁琐。
课本P99