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23张PPT)

(共23张PPT)
6.1杂交育种和诱变育种
小资料
古印第安人是最早选择和培育玉米的，利用玉米自然环境下存在的有限变异，汰劣留良（淘汰劣质，保留优质，隔离种植），通过长期选择，选育出穗大饱满、品质优良的玉米品种—选择育种
防止劣质与优质杂交，积累优良性状
育种周期长
可选择范围有限
从现有的种质资源群体中，选出优良的自然变异个体，使其繁殖后代。这样利用生物的变异，通过长期选择，汰劣留良，就能培育出新品种。
古代人类的育种方式－－选择育种
一、选择育种
(驯化野生动物成家禽、家畜)
1、自然变异
2、长期人工选择
原理
缺点
2、可选择的范围有限
1、育种周期长
　 高抗 　 矮不抗
F1　
DDTT
ddtt
DdTt
ddtt
9高抗 3高不抗 3矮抗 1矮不抗
ddTT
矮抗
矮抗 矮不抗
ddTT ddTt
杂交
自交
选种
自交
F3
选种
假如从播种到收获种子要一年，那么培育出一个能稳定遗传的纯种矮抗小麦至少需要4年。
F2
Ｐ
高抗
ddTT ddTt
问题：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，你应该怎样操作才能得到能稳定遗传的矮秆抗病(ddTT)优良品种？
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
比植物杂交育种所需年限短。
为什么上题的植物不采取测交方式测定基因型？
1、概念
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、原理
基因重组
3、方法
杂交 自交 选种 自交
纯合的优良品种
多次
4、优点
5、缺点
育种所需周期长，过程繁琐
只能利用已有的基因重组，不能创造新的基因
操作只能在种内进行
目的性强，具有可预见性、具有杂种优势
集优：能将同种生物的优良性状集中于一个个体
杂种优势：
是指基因型不同的亲本相互杂交产生的杂种一代，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。
二、杂交育种
植物
动物
杂交
F1间雌雄交配
选优
测交
操作简便，技术要求低。
6、对不同要求的育种操作过程
(1)获得杂合子品种：
(2)获得隐性纯合子品种：
(3)获得显性纯合子品种：
选取符合要求的双亲杂交(♀×♂)→F1(即为所需品种)
选取符合要求的双亲杂交(♀×♂)→F1自交→ F2→连续多代自交并逐代淘汰，选出符合要求的个体种植并推广
植物：选择具有不同优良性状的亲本杂交，获得F1→F1自交→获得F2→鉴别、选择需要的类型，自交至不发生性状分离为止。
动物：选择具有不同优良性状的亲本杂交，获得F1→F1雌雄个体交配→获得F2→鉴别、选择需要的类型与隐性类型测交，选择后代不发生性状分离的F2个体。
特点：
需每年制种(植物)或因不可育而只能留存一代
杂交水稻之父：袁隆平
我国有一半以上的稻田种植杂交水稻。水稻产量从原来的每公顷4500多千克增加到7500千克。
中国荷斯坦牛： 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 。
中国黄牛
×
荷斯坦牛
中国荷斯坦牛
后来的袁隆平又多了一个梦想 ——“海水稻”之梦
为什么要研发种植海水稻呢？
中国内陆有近15亿亩盐碱地啊！这些地如果没有被充分地利用将是多么大的一个损失！海水稻试种、推广成功后按照每亩盐碱地产值200-300公斤计算，可增产粮食500亿公斤多养活约2亿中国人！
这不仅对我国粮食安全影响巨大，甚至将深刻改变人类的命运。据统计，目前全世界约有8亿饥饿人口，如果全球143亿亩盐碱地都能种海水稻，意义不言而喻！
袁隆平希望未来能够培育出亩产300公斤以上的海水稻。之所以定下这个目标，袁隆平说：种水稻需要施肥、灌水、治理病虫害，这些都需要成本，目前海水稻产量不高，亩产只有100公斤左右，是半野生状态，农民种了连成本都收不回，积极性就不高，但如果能提高到亩产300公斤，种海水稻就划得来了
“种海水稻就划得来了。”一句最朴实的话语，说出了袁隆平的科研之道——让科技发展成果真正惠及人民
我毕生的追求就是
让所有人远离饥饿。
—— 袁隆平
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，过程复杂。
物理因素（如X射线，紫外线，激光等）或化学因素（如亚硝酸等）能诱发基因突变，产生新的基因。
什么情况下才会产生新的基因？
1、概念:
利用物理因素(如X射线，紫外线，激光等)、化学因素(如亚硝酸等)、空间(宇宙强辐射、微重力)处理生物，使之发生基因突变。
2、原理:
基因突变
3、过程:
三、诱变育种
４、优点:
提高基因突变频率，产生新基因，加速育种进程，大幅度地改良某些性状，获得前所未有的新性状。
盲目性(突变不定向),有利个体少(多害少利性所致);需大量处理实验材料，选种工作量大 。
５、缺点:
黑龙江农科院用辐射方法处理大豆，培育成“黑农五号”大豆品种，含油量比原来的品种提高了2.5%，大豆产量提高了16%。
青霉菌高产菌株的选育
1943年从自然界分离出来的青霉菌只能产生青霉素20单位/mL。后来人们对青霉菌多次进行X射线、紫外线照射以及综合处理，培育成了青霉素高产菌株，目前青霉素的产量已达到50000～60000单位/mL。
农作物育种——黑农五号大豆
(产量提高16%、含油量提高2.5%)
微生物育种——青霉素
(20单位/ml→50000单位/ml)
“黑农五号”大豆
6、应用:
太空中各种辐射、失重、宇宙粒子、弱地磁，高真空等综合作用，产生地面上难以实现的变异。
太空育种
“神舟”五号搭载育成的巨人南瓜
甘肃种植的太空育种的蔬菜
普通植株
花粉
单倍体幼苗
纯合子幼苗
筛选所需的品种
减数分裂
花药离体培养
秋水仙素处理
DDTT
DdTt
花药离体培养
DT Dt dT dt单倍体幼苗
秋水仙素
DDTT,DDtt,ddTT,ddtt 二倍体植株
筛选所需的品种
ddtt
×
DT Dt dT dt
杂交
例：矮抗（ddTT）小麦的培育
（方法：花药离体培养+染色体加倍(秋水仙素处理幼苗）
四、单倍体育种
1、原理:
四、单倍体育种
染色体(数目)变异
2、过程:
花药离体培养+染色体加倍(秋水仙素或低温)
3、处理对象:
单倍体幼苗，而非种子
4、优点:
一般获得的都是纯合子、明显缩短育种年限，加速育种进程。
5、缺点:
(花药离体培养的组织培养)技术难度高
二倍体
四倍体
秋水仙素处理
二倍体
×
三倍体种子
三倍体植株
不能形成正常的卵细胞
无子西瓜
种下去
联会紊乱
第一年
第二年
授二倍体的花粉
五、多倍体育种
1、原理:
五、多倍体育种
染色体(数目)变异
2、过程及处理对象:
3、优点:
器官大、营养物质含量丰富、可培育出无籽性状
4、缺点:
只适用于植物、结实率低、发育延迟
秋水仙素(低温)处理萌发的种子或幼苗
1、概念:
把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。
2、原理:
基因重组
3、过程:
４、优点:
目的性强，可定向改造生物、能克服远缘杂交不亲和障碍、育种周期短。
技术难度大、可能会引发生态危机
５、缺点:
六、基因工程育种
(1)提取目的基因、(2)目的基因与运载体结合、
(3)将目的基因导入受体细胞、(4)目的基因的检测与鉴定
育种方法的比较
项目 原理 常用方法 优点 缺点 举例
杂交 育种 基因 重组 ①选育纯种:杂交→自交→选种→自交 ②选育杂种:杂交→杂交种 ①使不同个体优良性状集中到一个个体上 ②操作简便 ①育种时间较长 ②局限于亲缘关系较近的个体 矮秆抗病小麦
诱变 育种 基因 突变 辐射、激光诱变等 提高变异频率,加速育种进程,大幅度改良性状 有很大盲目性,有利变异少,需大量处理实验材料 青霉素
单倍体育种 染色体变异 花药离体培养，用秋水仙素处理 ①明显缩短育种年限 ②子代均为纯合子 技术复杂,需与杂交育种配合 单倍体
多倍体育种 染色体 变异 用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 器官大,提高营养物质含量 只适用于植物,发育延迟,结实率低 三倍体无子西瓜
基因工程育种 基因 重组 将一种生物的特定基因转移到另一种生物细胞中 打破物种界限,定向改造生物的遗传性状 技术复杂,生态安全问题较多 转基因抗虫棉的培育
育种方案的选择
1、欲获得从未有过的性状——诱变育种，如对从不抗旱的玉米诱变处理获得抗旱品种。
2、欲将分散于不同品系的性状集中在一起(优势组合)——杂交育种，如利用抗倒伏不抗锈病的小麦和抗锈病不抗倒伏的小麦培育出既抗锈病、又抗倒伏的“双抗”品系。
3、欲增大原品种效应(如增加产量、增加营养物质含量等)——多倍体育种，如用二倍体西瓜人工诱导染色体数目加倍获得“四倍体”，进而与二倍体杂交培育成“三倍体无子西瓜”。
4、欲缩短获得“纯合子”时间——单倍体育种(常针对优良性状受显性基因控制者)，如获得ddTT的矮秆抗病小麦品种。
题干中的“最简便”“最准确”“最快”“产生新基因、新性状或新的性状组合”等育种要求
1、最简便——侧重于技术操作，杂交育种操作最简便。
2、最快——侧重于育种时间，单倍体育种所需时间明显缩短。
3、最准确——侧重于目标精准度，基因工程技术可“定向”改变生物性状。
4、产生新基因(或新性状)——侧重于“新”即原本无该性状，诱变育种可产生新基因，进而出现新性状(注：杂交育种可实现性状重新组合，并未产生新基因，也未产生新性状，如黄色圆粒豌豆与绿色皱粒豌豆杂交，产生黄色皱粒组合，这里的黄色与皱粒性状原来就有，只是原来未组合而已)。