6.1杂交育种和诱变育种课件2021——2022学年高一下学期生物人教版必修2(共45张PPT)

(共45张PPT)
第六章 从杂交育种到基因工程
第一节 杂交育种与诱变育种
九十年代后期，美国学者布朗抛出“中国威胁论”，撰文说到下世纪３０年代，中国人口将达到１６亿，到时谁来养活中国，谁来拯救由此引发的全球性粮食短缺和动荡危机？
袁隆平向世界宣布：“中国完全能解决自己的吃饭问题，中国还能帮助世界人民解决吃饭问题”。
1
驯化是人们在生产生活实践当中出现的一种文明进步行为，是将野生的动物和植物的自然繁殖过程变为人工控制下的过程。
因此，人类对这类资源的开发利用主要包括两个方面：植物的驯化和动物的驯化，它们出现的历史先后顺序也不尽相同，驯化的方式方法也在历史的发展中迥然不同。
选择育种
古人驯化野生动物－家禽、家畜
植
物
驯
化
自然变异
人工选择
原理
？
缺点
2、可选择的范围有限
1、育种周期太长
在生产实践中，人类摸索出杂交育种的方法。
1、概念
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。
2、方法：
杂交 测交 (选优 自由交配)若干次
纯种
杂交育种
杂交 自交 (选优 自交)若干次
植物
动物
例如：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），如果你是育种工作者，怎样才能得到矮秆抗病的优良品种（ddTT）？
　 高抗 　 矮不抗
F1　 高抗
DDTT
ddtt
DdTt
ddTt
9高抗 3高不抗 3矮抗 1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
F2
　Ｐ
(1)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、矮秆易染锈病两纯系品种，欲培育能稳定遗传的矮秆抗锈病的小麦，请探究下列问题：
①如何使两种优良性状集中在同一植株上？两种优良性状集中在同一个体上的实质是
什么？
②杂交育种的选择从第几代开始？为什么？
③从F2 中选出矮秆抗锈病的个体，能否立即推广种植？为什么？
提示：选用分别具有一优良性状的纯合亲本杂交，即可将两种优良性状集中在同一植株上。实质是将控制两种优良性状的基因集中在同一个体上。
提示：从F2 开始选择；因为从F2 出现性状分离。
提示：不能。因为矮秆抗锈病个体的基因型有ddTT和ddTt两种，其中ddTt的个体自交后会发生性状分离，不能稳定遗传。
④怎样处理才能得到稳定遗传的矮秆抗锈病个体？
(2)根据上述实例分析杂交育种的优缺点。
①由上述实例可知，杂交育种的最大优点是什么？
②依据(2)中实例分析，从亲本到获得可大田推广种植的种子至少需要几年时间？
提示：从F2中选出矮秆抗锈病的个体，让其不断自交，在自交后代中逐步淘汰矮秆易染锈病的个体，直到不再发生性状分离，即为要选育的矮秆抗锈病的稳定遗传的纯合子品种——ddTT。
提示：能将多个优良性状集中到同一个体上。
提示：4年。
③若选育的两种优良性状都是由隐性基因控制的，从F2中选出符合要求的个体后，还需要再连续自交吗？
④从杂交后代性状类型以及育种时间等方面分析杂交育种方法的不足。
b．培育周期长：杂交后代会出现性状分离现象，一般需要的时间较长。
提示：不需要连续自交。因为隐性个体都是纯合子。
提示：a.选育工作量大：杂交育种从子二代开始出现的性状类型多，
需要及时发现符合要求的优良性状个体。
试一试：动物的杂交育种方法
　　　假设现有长毛立耳猫（BBEE）和短毛折耳猫（bbee），你能否培育出能稳定遗传的长毛折耳猫（BBee）？
长毛折耳猫
短毛折耳猫
长毛立耳猫
长毛立耳 短毛折耳
BBEE
bbee
长毛立耳
BbEe
长毛立耳
BbEe
长立 长折 短立 短折
Bbee
BBee
BBee
Bbee
bbee
bbee
长折
短折
长折
长折
短折
杂交
F1中雌雄交配
选优
测交
　Ｐ
Ｆ１
Ｆ２
F3
长折
短折
！
注意
1、动物杂交育种中纯合子的获得不能通过逐代自交，可改为测交。
2、一般比植物杂交育种所需年限短。
长毛折耳猫
ⅹ
中国黄牛
中国荷斯坦牛 荷斯坦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。
荷斯坦牛
你知道我国在杂交育种方面的哪些伟大成就？
“三系杂交稻”
“二系杂交稻”
“超级杂交稻”
水稻之父
玉米之父
选育的紧凑型玉米新品种掖单13号在2004年2月20日荣获国家科技进步一等奖
杂交育种
原理：
基因重组
方法：
优点：
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。具有杂种优势。
缺点：
育种所需时间较长（自交选择需五--六代,甚至十几代)，不能创造新基因。
应用：
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。
杂交→自交→选优 自交
优点
缺点
1.杂交育种操作繁琐，所需时间较长
2.只能利用已有的基因重组，不能创造新的基因。
①、目的性强，通过杂交使位于不同个体上的
②、可表现“杂种优势”。
优良性状集中于一个个体上（“集优”）；
杂种优势是生物界普遍存在的现象。
指基因型不同的亲本个体相互杂交产生的杂种第一代，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两个亲本的现象。
例如：骡（体力强大，耐力好）
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？
2．判断正误
(1)动物杂交育种的过程中常通过连续自交的方式来获得稳定遗传的个体。( )
(2)杂交育种有操作繁琐、培育周期长等缺点。( )
(3)杂交育种的后代常表现为杂种优势。( )
×
×
√
杂交育种适用于进行 的生物，细菌是原核生物，不能进行有性生殖，所以不能用杂交育种的方法培育细菌新品种。
有性生殖
1、杂交育种适用于进行有性生殖的生物，细菌是原核生物，可以使用杂交育种的方法培育细菌吗？
[对点演练]
(4)杂交育种第一步杂交的目的是将两个亲本的优良性状集中到一个个体上。(　　)
(5)动物杂交育种的过程中常通过连续自交的方式来获得稳定遗传的个体。(　　)
√
×
3．有两种柑橘，一种果实大但含糖量不高，另一种果实小但含糖量较高，如果想要培育出果实大且含糖量高的品种，比较简单有效的方法是(　　)
A．嫁接 B．人工诱变
C．杂交育种 D．组织培养
解析：两个品种各具一种优良性状，要想使它们集中于一个个体上，据基因重组的原理，科学有效的方法是杂交育种；嫁接、组织培养属无性繁殖，能保持母本的一切性状，不能达到目的；人工诱变能产生新基因，产生新性状，但过程比较繁琐。
答案：C
4．杂交育种中，杂交后代的性状一旦出现就能稳定遗传的是(　　)
A．优良性状 B．隐性性状
C．显性性状 D．相对性状
解析： 纯合子的性状是稳定遗传的，而显性性状的个体不一定是纯合子，隐性性状的个体一定是纯合子，所以一旦出现即可稳定遗传。
答案：B
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。
概念：
原理：
方法：
优点：
缺点：
应用：
基因突变。
辐射诱变、激光诱变、化学诱变、作物空间技术育种。
能提高突变率，产生新基因；在较短时间内获得更多的优良变异类型。
难以控制突变方向，无法将多个优良性状组合；
有利变异少，须大量处理实验材料。
太空作物的培育 、青霉菌的选育等。
诱变育种
诱变育种除了采用常规的诱变育种方法外，还采用太空育种。
太空育种主要是利用返回式卫星和高空气球能达到的高空环境，通过强辐射、微重力和高真空等条件使植物种子的基因发生基因突变的作物育种新技术。
我国已培育成功许多太空作物：
辐射等诱变因素除了可以引起基因突变外，还可能导致染色体变异。
甘肃种植的太空育种的蔬菜
1．下列有关航天育种的说法，不正确的是(　　)
A．航天育种可缩短育种周期
B．种子在宇宙辐射、微重力及弱地磁场等因素的诱导下发生基因突变
C．航天育种技术作为航天技术与农业育种技术相结合的一项创新性研究成果，是快速培育农作物优良新品种的重要途径之一
D．航天育种培育出的都是高产、优质、高效的新品种
联系基因突变的特点，谈谈诱变育种的局限性。要想克服这些局限性，可以采取什么办法？
不足：诱变育种的方向难以掌握（盲目性），有利变异少，诱变体难以集中多个理想性状。
克服：可以扩大诱变后代的群体（大量处理实验材料），增加选择的机会。
思考与讨论
基因突变是随机不定向的。
优点
提高基因突变频率,加速育种进程.产生新基因,大幅度地改良某些性状。
难以控制突变方向，具有一定的盲目性,有利个体少;需大量处理实验材料 ，工作量大 。
缺点
根据材料，分析下列问题：
1．航天种子产生的变异属于 (填变异类型)，这种变异 (填“能”或“不能”)产生新的基因。
2．诱变育种材料的选择及处理
(1)搭载航天器的植物种子需要浸泡使其萌发，因为萌发的种子 旺盛，易受到太空中 的影响而发生基因突变。
(2)种子遨游太空回到地面，种植后发现没有所需要的性状出现，此时 填“可以”或“不可以”)随意丢弃，因为种子可能发生 。
3．诱变育种适用于各种生物。
4．诱变育种 得到理想品种，因为突变具有 。
材料　我国航天事业发展迅猛，随之开展的航天育种取得了可喜成果，到目前为止，通过航天工程育种技术培育出了70多个具有稳产、高产性能的新品种、新品系。
1、判断正误
(1)诱变育种可提高突变率，在较短时间内获得更多的优良变异类型。(　　)
(2)诱变育种在农作物育种方面取得了可喜的成果。(　　)
(3)在微生物育种方面，诱变育种也发挥了重要作用。(　　)
(4)诱变育种的原理是基因突变，不适用于细菌等原核生物。(　　)
(5)太空育种能按照人们的意愿定向产生所需的优良性状。(　　)
(6)诱变育种和杂交育种均可形成新基因。(　　)
√
√
√
×
×
×
2．诱变育种可以改良某种性状，这是因为(　　)
①后代性状较稳定　②提高突变率，增加变异类型
③控制某些性状的基因突变成其等位基因　④有利突变体数目多
A．①②　　　　　B．②③
C．①③ D．②④
B
单倍体育种
若从播种到收获种子需要一年,则培育出能稳定遗传的矮杆抗病的品种至少需要几年
P
高杆抗病
DDTT
×
矮杆感病
ddtt
F1
高杆抗病
DdTt
↓
第1年
↓
×
选育出需要的矮抗纯合品种
F2
D_T_
D_tt
ddT_
ddtt
矮抗
杂交育种
第2年
第3年
×
连续自交
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
优点：明显缩短育种年限
ddT_
操作繁琐，育种缓慢，不能创造新基因
快速育种
去雄，人工异花授粉
抗性检测
筛选纯种
【易错点拨】
(1)杂交育种的方法比单倍体育种方法所用的时间一定长吗？举例说明。
(2)花药离体培养与单倍体育种是一回事吗？
提示：不一定。当利用AAbb×aaBB培育aabb个体时，两者所需时间是一样的。
提示：不是。单倍体育种包括两个阶段：花药离体培养成单倍体植株、用秋水仙素处理单倍体幼苗形成纯合子，故花药离体培养只是单倍体育种的一部分。
杂交育种 诱变育种 多倍体育种 单倍体育种
处理
原理
优点
缺点
杂交
辐射、射线
化学药剂
秋水仙素
花药离体培养
基因重组
基因突变
染色体变异
可以集中两个亲体的优良性状
育种年限缩短，改良某些性状
果大，茎秆粗，营养物丰富
明显缩短育种年限
时间长
有利变异不多，需大量处理
发育迟，结实低，只适用于植物
技术手段复杂
多种育种方法比较
-----个体水平上操作
[特别提醒]
杂交育种只应用于进行有性生殖的生物，而诱变育种不仅能应用于进行有性生殖的生物，还能应用于进行无性生殖的生物。单倍体育种主要用于进行有性生殖的植物。
育种方法的选择
根据不同育种要求和提供的不同材料，选择不同的育种方法：
(1)若要培育隐性性状个体，可用自交或杂交的方法，只要出现该性状即可。
(2)若要快速育种，可利用 。
(3)若要大幅度改良某一品种，使之出现前所未有的性状，则可利用 的方法。
(4)若要提高品种产量及其营养物质含量，可运用 。
(5)若要将两亲本的两个不同优良性状集中于同一生物体上，可用 ，亦可利用 。
单倍体育种
诱变育种
多倍体育种
杂交育种
单倍体育种
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60Co 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 。
（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 。
单倍体育种
诱变育种
多倍体育种
诱变育种
杂交育种
诱变育种
AAbb aaBB
AABb AaBb AB
AABB AABBT
AAABBB
Ⅰ
Ⅲ
Ⅱ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
育种方式的类型：
Ⅰ、Ⅱ表示__________
Ⅲ表示______________
Ⅳ表示______________
Ⅴ、Ⅵ表示__________
杂交育种
多倍体育种
诱变育种
单倍体育种
【归纳提升】
1、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）
.
.
.
2、（2019江苏卷·4）下列关于生物变异与育种的叙述，正确的是
A．基因重组只是基因间的重新组合，不会导致生物性状变异
B．基因突变使DNA序列发生的变化，都能引起生物性状变异
C．弱小且高度不育的单倍体植株，进行加倍处理后可用于育种
D．多倍体植株染色体组数加倍，产生的配子数加倍，有利于育种
【解析】基因重组是在有性生殖的过程，控制不同性状的基因的重新组合，会导致后代性状发生改变，A错误；基因突变会导致DNA的碱基序列发生改变，但由于密码子的简并性等原因，基因突变不一定会导致生物体性状发生改变，B错误；二倍体花药离体培养获得的单倍体高度不孕，但是用秋水仙素处理后使得其染色体数目加倍，为可育的二倍体，且肯定是纯种，C正确；多倍体的染色体组数如果奇倍数的增加（如三倍体），其后代遗传会严重的不平衡，在减数分裂形成配子时，同源染色体联会紊乱，不能形成正常的配子，因此不利于育种，D错误。
【答案】C
3、下列关于生物育种的叙述，正确的是（　　）
A. 单倍体育种与多倍体育种均涉及植物组织培养技术
B. 杂交育种利用基因重组的原理，从而产生新的物种
C. 秋水仙素可应用于诱变育种和多倍体育种，且作用的细胞分裂时期相同
D. 单倍体育种可缩短育种年限，杂交育种可获得杂种优势的个体
【解析】
A、多倍体育种不涉及植物组织培养技术，A错误；
B、杂交育种利用基因重组的原理，但不能产生新的物种，B错误；
C、诱变育种中秋水仙素作用于有丝分裂的间期，多倍体育种中秋水仙素作用于有丝分裂的前期，C错误；
D、单倍体育种可缩短育种年限，杂交育种可获得杂种优势的个体，D正确．
【答案】D
4．对下列有关育种方法原理的解释，正确的是(　　)
A．培育无子西瓜利用了单倍体育种的原理
B．杂交育种利用了染色体数目变异的原理
C．培育青霉素高产菌株过程中利用了基因突变的原理
D．四倍体番茄的培育利用了基因重组的原理
C
5、下列关于育种的叙述，不正确的是(　　)
A．迄今为止，杂交育种仍然是培育新品种的有效手段，其遗传学原理是基因重组
B．诱变育种具有大幅度改变某些性状，快速、定向等优点
C．单倍体育种和多倍体育种的遗传学原理都是染色体数目变异
D．与二倍体植株相比，多倍体植株通常茎秆粗壮，器官较大，有机物含量增加
B
6．有关作物育种的叙述，错误的是(　　)
A．在杂交育种中，F1自交后代可筛选符合人类需要的优良品种
B．单倍体育种可以明显缩短育种的年限
C．人工诱导多倍体常用的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
D．诱变育种可以定向地把多个品种的优良性状集中在一起，获得新的品种
7.现用高杆抗病（AABB）品系和矮秆不抗病（aabb）品系培育矮杆抗病（aaBB）品系，对其过程分析错误的是（ ）
A. F1中虽未表现出矮杆抗病的性状组合，但已经集中了相关基因
B. F2中出现重组性状的原因是F1产生配子时发生了基因重组
C. 选种一般从F2开始，因为F2出现了性状分离
D. 通常利用F2的花粉进行单倍体育种，可以明显缩短育种年限
D
点拨：通常利用F1的花粉进行单倍体育种，可以明显缩短育种年限
8.浙江培育出“原丰早”水稻，以“科学6号”为基础，经过反复诱变选育出的新品种，既保持了原品种的特性，又提前45天成熟，产量比成熟期相同的其他品种高10％以上。此事实说明( ）
A．两个品种经过杂交可迅速选育出更优良的品种
B．通过诱变育种可以定向培育出更优良的品种
C．诱变育种可以提高基因突变率从中选育出优良品种
D．诱变育种就是运用了染色体变异的原理进行的育种
C
点拨：杂交需要较长年限；基因突变不定向；诱变育种利用物理和化学方法认为提
高基因突变频率。
9.在某作物育种时，将①②两个植株杂交，得到③，将③再进行如图所示的处理。下列分析错误的是( )
A．由③到④过程还可以用硫酸二乙酯处理
B．⑤×⑥的育种方式获得的后代都可育
C．若③的基因型为AaBbdd，则⑧植株中能稳定遗传的个体占总数的1/4
D．由③到⑧过程可能发生突变和基因重组
B
10.下图中甲、乙表示水稻的两个品种，A、a 和 B、b 表示分
别位于两对同源染色体上的两对等位基因，①～⑦表示培育水稻
新品种的过程，则下列说法错误的是 (
)
C
A．①②过程所依据的遗传学原理是基因重组
B．③④过程常用的方法是花药离体培养法
C．通过③⑥过程培育新品种的优点是操作简便
D．⑦过程可用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
点拨：③⑥是单倍体育种，能缩短育种时间，但操作复杂。
10.下面①～④列举了四种育种方法，请据此回答相关问题：
①甲品种×乙品种→F1→F2→人工选择　性状稳定遗传的新品种
②甲品种×乙品种→F1→花药离体培养　幼苗→秋水仙素若干植株→人工选择新品种
③正常幼苗→秋水仙素　若干植株→人工选择　新品种
④种子→卫星搭载太空旅行　返地种植→多种变异植株→人工选择新品种
(1)第①种方法属于杂交育种，其依据的原理是____________________________。
(2)第②种育种方法称为________，其优点是__________________________。F1经花药离体培养得到的幼苗是________倍体。
(3)第③种育种方法中使用了秋水仙素，它的作用机理是抑制________的形成，导致细胞内的________不能移向细胞两极而加倍。
(4)第④种育种方法中发生的变异一般属于可遗传变异中的________，此处诱发该变异的因素属于________因素，除此之外导致该变异的因素还有____________因素、________因素。
基因重组
单倍体育种
明显缩短育种年限
单
纺锤体
染色体
基因突变
物理
化学
生物