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第6章 从杂交育种到基因工程
第1节 杂交育种与诱变育种
春种一粒粟，秋收万颗籽。
1、简述杂交育种的概念，举例说明杂交育种方法的优点和不足。
2、举例说出诱变育种在生产中的应用。
3、讨论遗传和变异规律在生产实践中的应用。
4、总结杂交育种、诱变育种、多倍体育种、单倍体育种异同点
选择育种
在生产实践中，人们挑选品质好的个体来传种。这样利用生物变异，通过长期选择，汰劣留良，就能培育出新品种。例如：产蛋多的家禽。这种育种方式是选择育种。
选择育种周期长，可选择的范围有限。
小麦不抗病（A）对抗病（a）是显性，高产（B）对低产（b）是显性，现有纯合的高产不抗病（AABB）小麦和低产抗病小麦（aabb）,如果你是育种工作者，怎样才能得到高产抗病（aaBB）小麦呢？
尝试写出育种方案（遗传图解）
aabb
P
AABB
高不抗
低抗
AaBb
F1
高不抗
A-B-
F2
A-bb
aaB-
aabb
高不抗
高抗
低不抗
低抗
aaBb
aaBB
aaBB
F3
高抗
aaBB
aaBb
高抗
杂交
自交
选优
自交
选育
思考：要培育出一个能稳定遗传的植物品种至少要几年？
一、杂交育种
将两个或多个品种的 通过 集中在一起，再经过 和培育，获得新品种的方法。
基因重组。
概念：
原理：
将不同个体中的优良性状集中到一个个体上，操作简单。
只能利用已有的基因的重组，按需选择，不能创造新的基因，也不能产生新性状，育种时间长。
优点：
缺点：
优良性状
交配
选择
常用方法：
杂交 自交 选种 自交
杂交育种的应用：
ⅹ
荷斯坦牛
中国黄牛
中国荷斯坦牛
如果要培育出新的基因控制的新的性状，应该怎么做？
诱变育种
二、诱变育种
概念：
利用物理因素（X射线，紫外线，激光等）和化学因素（亚硝酸，硫酸二乙酯等）处理生物，使生物发生基因突变。
原理：
基因突变。
常用方法：
辐射诱变、激光诱变、
作物空间技术育种
γ射线
Ｐ　 DDRR高秆抗锈病
ddRR矮秆抗锈病
γ射线
Ｐ　 ddrr矮秆不抗锈病
ddRR矮秆抗锈病
或
诱变育种
诱变育种的应用
2、基因突变有什么特点，联系基因突变的特点，谈谈诱变育种的局限性？
1、与杂交育种相比，诱变育种有什么优缺点？
3、要克服这些局限性，可以采用什么方法？
二、诱变育种
优点：
提高突变率，在较短时间内获得更多的优良变异类型。
缺点：
具有不定向性，难以控制突变的方向，有利突变个体少，需大量处理材料。
二、诱变育种
①农作物新品种的培育
新品种具有抗病力强、产量高、品质好等优点。如“黑农五号”大豆，产量提高了16%，含油量比原来提高了2.5%。
②用于微生物育种
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。
染色体变异
原理：
方法：
优点:
缺点：
秋水仙素处理萌发的种子或幼苗从而使细胞内染色体数目加倍，染色体数目加倍的细胞继续进行正常的有丝分裂，发育为多倍体植株，得到多倍体品种。
种子与果实大，营养物质含量高。
发育延迟，结实率低；适用于植物，在动物中难于开展。
多倍体育种
类型 杂交育种 诱变育种 单倍体育种 多倍体育种
原理
常用方法
优点
缺点
基因重组
杂交→自交→选优→自交
将不同个体的优良性状集中于一个个体上
基因突变
用物理或化学因素处理生物
提高变异频率，产生新基因，加速育种进程。
染色体变异
花药离体培养秋水仙素诱导染色体加倍
明显缩短育种年限
染色体变异
用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
器官大，产量高，营养丰富
育种时间长，不能产生新基因
具有不定向性；有利变异少，需大量处理供试材料
技术复杂，需与杂交育种配合
发育延迟，结实率降低，一般只适用于植物
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）无性繁殖（不属于育种）的优点是 。
（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
杂交育种
诱变育种
保持优良性状
2.为提高农作物的单产量，获得早熟、抗倒伏、抗病等性状，科学工作者往往要采取多种育种方法来培育符合农民要求的新品种，请根据下面提供的材料，每小组设计一套育种方案：
已有的材料：A小麦的高秆（显性）抗锈病（显性）纯种，B小麦的矮秆不抗锈病纯种，C水稻的迟熟种子 非生物材料：根据需要自选
（1）育种名称：
（2）所选择的生物材料：
（3）希望得到的结果：
（4）预计产生这种结果的（所需类型）的几率
（5）写出育种的简要过程（可用图解）
（6）简答选择能稳定遗传的新品种的方法。
生物材料：A小麦的高秆（显性）抗锈病（显性）纯种，B小 麦的矮秆不抗锈病纯种，C水稻的迟熟种子
非生物材料：根据需要自选
方案1：
（1）育种名称：杂交育种
（2）所选择的生物材料：A、B。
（3）希望得到的结果：矮秆抗锈病。
（4）预计F2产生这种结果的（所需类型）的几率：3/16。
（5）写出育种的简要过程（可用图解）
高抗ⅹ矮病 F1 高抗 自交 F2（高抗、矮抗、高病、矮病）。
（6）简答选择能稳定遗传的新品种的方法。
将F2矮秆抗锈病品种连续自交，分离淘汰提纯到基本不分离为止。
方案2：
（1）育种名称：单倍体育种
（2）所选择的生物材料：A、B。
（3）希望得到的结果：矮秆抗锈病。
（4）预计产生这种结果的（所需类型）的几率：1/4。
（5）写出育种的简要过程（可用图解）
高抗ⅹ矮病 F1高抗
F1花药离体培养 单倍体植株，再经秋水仙素处理，染色体加倍成为纯合的高抗、矮抗、高病、矮病植株。
（6）简答选择能稳定遗传的新品种的方法。
挑选矮秆抗锈病的植株即可。
方案3：
（1）育种名称：诱变育种
（2）所选择的生物材料：C。
（3）希望得到的结果：早熟水稻。
（4）预计产生这种结果的（所需类型）的几率：极低或不出现。
（5）写出育种的简要过程（可用图解）
用射线、激光照射或秋水仙素等化学试剂处理（或用太空飞船搭载）水稻，使之产生基因突变。
（6）简答选择能稳定遗传的新品种的方法。
将处理的水稻种植下去，进行观察，选择矮秆抗倒伏的水稻，并纯化。
（1）用①和②培育出⑤所采用的方法I和II分别称为_______和_______，其培育出⑤所依据的原理是__________。
（2）由③培育出④的常用方法III是_____________，由④培育成⑤的方法V称_______________，其优点是_____________。
（3）由③培育出⑥的常用方法IV是______________________，其形成的⑥称_________。
（4）由②培育出⑦的方法VI是________________。
下图表示以某种农作物①和②两个品种为基础，培育出④、⑤、⑥、⑦四个品种的过程。根据下图，回答下列问题：
杂交
自交
基因重组
花药离体培养
单倍体育种
多倍体
缩短育种年限
秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
人工诱变育种
⑦AAbb
如果水稻的某迟熟（AA)品种,那么我们有什么好办法快速的得到早熟（aa）品种？
早熟品种(aa)
花药离
体培养
迟熟品种
(AA)
杂合子
(Aa)
人工
诱变
幼苗 （A）
幼苗
（a）
秋水仙
素处理
迟熟品种(AA)
秋水仙
素处理
人工诱变 + 单倍体育种
　　当年就可以培育出优良新品种！
【例３】、现有两个小麦品种，一个纯种小麦性状是高杆(D)，抗锈病(T)；另一个纯种小麦的性状是矮杆(d)，易染锈病(t)。两对基因独立遗传。育种专家提出了如图所示的Ⅰ、Ⅱ两种育种方法以获得小麦新品种。问：
(1)要缩短育种年限，应选择的方法是_____________，依据的变异原理_________；另一种方法的育种原理是：
__________________。
(2)图中①和④基因组成分别为
____________和___________。
(3)(二)过程中，D和d的分离
发生在____________；
（三）过程采用的方法称
为______________；
（四）过程最常用的化学药剂是______________________,
这种育种方法的优点是 。
Ⅰ
染色体变异
基因重组
DT
ddTT
减数分裂第一次分裂
花药离体培养
秋水仙素
可以明显的缩短育种年限
【例１】小麦抗锈病(T)对易染病(t)为显性，易倒伏(D)
对抗倒伏(d)为显性。Tt位于一对同源染色体上，Dd位于
另一对同源染色体上。现用抗病但易倒伏纯种和易染病
抗倒伏的纯种品种杂交，来培育既抗病又抗倒伏的高产
品种。请回答：
(1)F2代中，选种的数量大约占F2的（ ）
A.9/16 B.3/16 C.1/16 D.4/16
(2)抗病又抗倒伏个体中，理想基因型是（ ）
A.DT B．Dt C．ddTT D．Ddtt
(3)F2代中理想基因型应占（ ）
A.1/3 B.2/3 C.1/16 D.2/16
(4)F2代选种后，下一步应（ ）
A．杂交 B.测交 C．自交 D．回交
B
C
C
C
【例２】．右图纵轴表示青霉菌的菌株数，横轴表示青霉菌产生的青霉素产量，曲线a表示使用诱变剂前菌株数与产量之间的变化，曲线b、c、d表示使用不同剂量的诱变剂后菌株数与产量之间的变化。请根据图回答：
(1)从曲线a可以看出青霉菌中存在不同变异类型的个体，有的产生青霉素多，有的产生青霉素少。引起这种变异的主要来源是 。
(2)曲线b和a相比，说明了 。
(3)b、c、d 3条曲线比较，说明了 。
(4)比较b、c、d 3条曲线的变化，最符合人们的菌株是 ，
从中我们可得到什么启示
基因突变
诱变剂可以引起青霉菌发生基因突变，使青霉素的产量提高
基因突变具有不定向性
d曲线对应的青霉菌株
人们可以通过反复诱变，不断地从诱变产生的突变中
筛选出高产菌株，从而提高青霉素的产量。
【例４】、以下分别表示几种不同的育种方法。请分析回答：
（1）A所示过程称“克隆”技术，新个体丙的基因型应与亲本中的_____________个体相同.
（2）B过程中，由物种P突变为物种P1。在指导蛋白质合成时，③处的氨基酸由物种P的_______ 改变成了_________。（缬氨酸GUC；谷氨酰胺CAG；天门冬氨酸GAC）
（3）C过程所示的育种方法叫做_____________，该方法最常用的做法是在①处_____________ （4）D表示的育种方法是______________，若要在F2中选出最符合要求的新品种，最简便的方法是_________________________________________________________________。
（5）E过程中，②常用的方法是________________________，与D过程相比，E方法的突出优点是_________________________________________________。
甲
天门冬氨酸
缬氨酸
多倍体育种
用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
杂交育种
从F2中选出符合要求的个体连续自交，直到得到不发生性状
分离的个体
花药离体培养
明显缩短育种年限

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