杂交育种与诱变育种29人教课标版课件.ppt
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1、1第第6 6章章 从杂交育种到基因工程从杂交育种到基因工程第第1 1节节 杂交育种与诱变育种杂交育种与诱变育种农业和环境问题专家农业和环境问题专家莱斯莱斯特特中国人口的中国人口的“大爆炸大爆炸”将给世界带来巨将给世界带来巨大的威胁。大的威胁。袁隆平袁隆平 袁隆平袁隆平:农学家,杂交水稻育种专家。农学家,杂交水稻育种专家。三系杂交稻,两系杂交稻,超级杂交稻。三系杂交稻,两系杂交稻,超级杂交稻。一个属于中国一个属于中国也属于世界的名字也属于世界的名字他发起的他发起的“第二次绿色革第二次绿色革命命”给整个人类带来了福音。给整个人类带来了福音。我国的水稻产量从原来的我国的水稻产量从原来的4500公斤每
2、公顷增公斤每公顷增加到加到7500公斤每公顷。从公斤每公顷。从1976年到年到1998年,累年,累计增产粮食计增产粮食3.5亿吨,平均每年多解决约亿吨,平均每年多解决约6000万万人的粮食问题。人的粮食问题。如今,我国大江南北的农田普遍种上了袁隆如今,我国大江南北的农田普遍种上了袁隆平研制的杂交水稻。杂交水稻的大面积推广应用,平研制的杂交水稻。杂交水稻的大面积推广应用,为我国粮食增产发挥了重要作用。杂交水稻被世为我国粮食增产发挥了重要作用。杂交水稻被世界誉为中华民族的界誉为中华民族的“第五大发明第五大发明”。袁隆平的杂交水稻引起了世界的关注,许多袁隆平的杂交水稻引起了世界的关注,许多国家的专家
3、到中国来取经,印度、越南等国家的专家到中国来取经,印度、越南等20多个多个国家和地区还引种了杂交水稻。袁隆平的努力,国家和地区还引种了杂交水稻。袁隆平的努力,也为解决世界粮食短缺问题作出了贡献。也为解决世界粮食短缺问题作出了贡献。袁隆平袁隆平培养杂交水稻过程中,他利用了哪培养杂交水稻过程中,他利用了哪一种变异的原理?一种变异的原理?试试:如何得到试试:如何得到锈病锈病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杂交杂交自交自交选选 优优 自自 交交F3选选 优优思考:
4、要培育出思考:要培育出一个能稳定遗传一个能稳定遗传的植物品种至少的植物品种至少要几年?要几年?杂交育种方法:杂交育种方法:试一试动物的杂交育种方法试一试动物的杂交育种方法长毛折耳猫长毛折耳猫短毛折耳猫短毛折耳猫长毛立耳猫长毛立耳猫长毛立耳长毛立耳 短毛折耳短毛折耳BBEEbbee长毛立耳长毛立耳 BbEe长毛立耳长毛立耳BbEe长立长立 长折长折 短立短立 短折短折BbeeBBeeBBeeBbeebbeebbee长折长折 短折短折长折长折 长折长折 短折短折杂交杂交F1间间交配交配选选 优优测测 交交F3长折长折 短折短折注意:注意:一、杂交育种一、杂交育种 就是将两个或多个品种的优良就是将两
5、个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起,再经过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。选择和培育,获得新品种的方法。一、杂交育种一、杂交育种原理:原理:基因重组基因重组方法:方法:优点:优点:方法简捷方法简捷,容易操作容易操作缺点:缺点:后代会出现性状分离后代会出现性状分离 ,育种缓慢,过程繁琐,育种缓慢,过程繁琐不能创造新基因不能创造新基因应用:应用:用纯种高抗小麦与纯种矮不抗小麦培育高抗小麦用纯种高抗小麦与纯种矮不抗小麦培育高抗小麦,中国的荷坦牛的培育等。中国的荷坦牛的培育等。杂交育种不能创造新的基因,并且杂交育种不能创造新的基因,并且所需时间要长,那有没有能出现意所
6、需时间要长,那有没有能出现意想不到的结果,并且需要时间相对想不到的结果,并且需要时间相对要短的育种方法呢?要短的育种方法呢?杂交杂交自交自交选优选优 自交自交 黑农五号大豆:黑农五号大豆:黑龙江省农业科学黑龙江省农业科学院用辐射方法处理大豆,再通过人院用辐射方法处理大豆,再通过人工选择培育成了工选择培育成了黑农五号黑农五号等大豆品等大豆品种,含油量比原来的品种提高了种,含油量比原来的品种提高了2.52.5,大豆产量提高了,大豆产量提高了1616。二二.诱变育种诱变育种 青霉菌菌种的选育:青霉菌菌种的选育:生产青霉素的菌种,最生产青霉素的菌种,最初是在初是在19431943年从一个发霉的甜瓜上得
7、来的。年从一个发霉的甜瓜上得来的。这种野生的青霉菌分泌的青霉素很少,产量这种野生的青霉菌分泌的青霉素很少,产量只有只有2020单位单位/mL/mL。人们对青霉菌多次进行人们对青霉菌多次进行X X射线、紫外线照射射线、紫外线照射以及综合处理,经过了几十年培育成产量很以及综合处理,经过了几十年培育成产量很高的青霉素菌株,目前青霉素的产量已经可高的青霉素菌株,目前青霉素的产量已经可以达到以达到5000050000单位单位/mL/mL6000060000单位单位/mL/mL。(一般一次注射用药在(一般一次注射用药在8080万单位。)万单位。)太空育种:太空育种:搭乘搭乘“神舟七号神舟七号”飞船进入太飞
8、船进入太空诱变的空诱变的200200克蔬菜种子,这些蔬菜种子包括克蔬菜种子,这些蔬菜种子包括番茄、甘蓝、青菜、芹菜等品种。经过超真番茄、甘蓝、青菜、芹菜等品种。经过超真空、微重力、宇宙射线等地面不可模拟的环空、微重力、宇宙射线等地面不可模拟的环境洗礼之后,境洗礼之后,“太空种子太空种子”中约有千分之三中约有千分之三会发生有益的基因突变。会发生有益的基因突变。我国作为目前世界上能发射返回式卫星的我国作为目前世界上能发射返回式卫星的三个国家之一,在作物空间技术育种方面已三个国家之一,在作物空间技术育种方面已经进入经进入世界先进行列世界先进行列。来自太空育种的珍奇瓜果来自太空育种的珍奇瓜果神州五号太
9、空育种神州五号太空育种 巨型南瓜重逾巨型南瓜重逾300300斤斤太空黄瓜太空黄瓜太空育种花卉仙客来太空育种花卉仙客来白莲白莲:19941994年年7 7月月3 3日江西广昌白莲研究所将白莲种子日江西广昌白莲研究所将白莲种子442442粒搭载粒搭载940703940703号返回式卫星,在太空遨游号返回式卫星,在太空遨游1515天,培天,培育出太空莲育出太空莲3 3号等新品种号等新品种(利用太空中利用太空中微重力、宇宙射线、微重力、宇宙射线、变化磁场和高真空变化磁场和高真空等物理条件的综合作用使生物产生基等物理条件的综合作用使生物产生基因突变)。亩产达因突变)。亩产达120120千克,比原品种提高
10、千克,比原品种提高8888,平均,平均粒重粒重2.22.2克,最大为克,最大为3.33.3克(原品种平均粒重为克(原品种平均粒重为1.11.1克)。克)。太空莲太空莲3号号 我国神州我国神州6 6号上太空时,重庆的一位村民花了号上太空时,重庆的一位村民花了1.51.5万元,把自己精心培育的万元,把自己精心培育的5050粒荷花种子送上天,粒荷花种子送上天,希望遨游太空回来,能培育出冬天开的荷花。希望遨游太空回来,能培育出冬天开的荷花。1.他的愿望一定能够实现吗?为什么?2.突变的冬天开的荷花在其它方面的性状一定 都如先前一样理想吗?为什么?3.要使其保持先前的理想性状,可采取什么措施?4.综合上
11、述请你总结诱变育种的优点和局限性。二、诱变育种二、诱变育种 就是利用物理因素(如就是利用物理因素(如X X射线,紫射线,紫外线,激光等)或化学因素(如亚硝外线,激光等)或化学因素(如亚硝酸,硫酸二乙酯等)处理生物,使生酸,硫酸二乙酯等)处理生物,使生物发生基因突变。物发生基因突变。原理:原理:基因突变基因突变 方法:方法:物理方法物理方法(紫外线、紫外线、射线、失重等射线、失重等)或化学方或化学方法法(亚硝酸、硫酸二乙酯等亚硝酸、硫酸二乙酯等)处理植株,再选择处理植株,再选择符合要求的变异类型符合要求的变异类型 优点:优点:产生新基因产生新基因和新的性状,能提高变异的频率,和新的性状,能提高变
12、异的频率,加速育种进程。加速育种进程。缺点:缺点:有利个体不多,须大量处理供试材料有利个体不多,须大量处理供试材料 ,工作,工作量大量大 。应用应用:太空辣椒的培育太空辣椒的培育 、青霉菌的选育等、青霉菌的选育等类型类型 杂交育种杂交育种诱变育种诱变育种单倍体育种单倍体育种 多倍体育种多倍体育种原理原理常用常用方法方法优点优点缺点缺点实例实例杂交杂交自自交交选优选优(多次)多次)用物理或化学用物理或化学方法处理生物方法处理生物用秋水仙素用秋水仙素处理萌发的处理萌发的种子或幼苗种子或幼苗使位于不同个使位于不同个体的优良性状体的优良性状集中于一个集中于一个个体上个体上提高变异频率提高变异频率加速育
13、种进程加速育种进程明显缩短明显缩短育种年限育种年限器官大型,器官大型,营养丰富营养丰富育种时间长育种时间长有利变异少有利变异少需大量处理需大量处理供试材料供试材料技术复杂,需与技术复杂,需与杂交育种配合杂交育种配合只适用于植物只适用于植物基因突变基因突变染染 色色 体体 变变 异异染染 色色 体体 变变 异异基因重组基因重组培育高抗小麦培育高抗小麦培育青霉培育青霉素高产菌株素高产菌株三倍体无子三倍体无子西瓜的培育西瓜的培育培育高抗小麦培育高抗小麦三三.几种主要育种方法的比较几种主要育种方法的比较花药离体培养花药离体培养单倍体单倍体秋水仙秋水仙素处理素处理纯种纯种 练习一:我国运用返回式运载卫星
14、搭载水稻种子,练习一:我国运用返回式运载卫星搭载水稻种子,返回地面后种植,培育出的水稻穗长粒大,亩产达返回地面后种植,培育出的水稻穗长粒大,亩产达600kg600kg,最高达,最高达750kg750kg,蛋白质含量增加,蛋白质含量增加8%-8%-20%20%,生长期平均缩短,生长期平均缩短1010天。请回答:天。请回答:(1 1)水稻产生这种变异的来源是)水稻产生这种变异的来源是_,产生变异的,产生变异的原因是原因是_。基因突变基因突变 各种宇宙射线和失重的作用,使基因的各种宇宙射线和失重的作用,使基因的分子结构发生改变。分子结构发生改变。(2)这种方法育种的优点有)这种方法育种的优点有_。能
15、提高变异频率,加速育种进程,并能能提高变异频率,加速育种进程,并能大幅度改良某些性状大幅度改良某些性状 练习二练习二:请写出下面各项培育方法:请写出下面各项培育方法:(1 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)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是 。(2 2)用)用6060Co Co 辐射谷氨酸棒状杆菌,选育出合成谷氨酸的新菌种,辐射谷氨酸棒状杆菌,选育出合成谷氨酸的新菌种,所用方法是所用方法是 。(3 3)用小麦和黑麦培育八倍体黑小麦的方法)用小麦和黑麦培育八倍体黑小麦的方法是是 。(4 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,)将青
16、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质上属于 。(5 5)用抗倒伏、不抗锈病和不抗倒伏、抗锈病的两个小麦品种,)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,所用方法是培育出抗倒伏、抗锈病的品种,所用方法是 。(6 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)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,这种方法是早、蛋白质含量高的品系,这种方法是 。单倍体育种单倍体育种 诱变育种
17、诱变育种 多倍体育种多倍体育种 诱变育种诱变育种 杂交育种杂交育种 诱变育种诱变育种【技巧点拨台技巧点拨台】根据育种目的选择育种方式根据育种目的选择育种方式(1)(1)若要培育隐性性状个体,可用自交或杂交,只要出现若要培育隐性性状个体,可用自交或杂交,只要出现该性状即可。该性状即可。(2)(2)有些植物如小麦、水稻等,杂交实验较难操作,其最有些植物如小麦、水稻等,杂交实验较难操作,其最简便的方法是自交。简便的方法是自交。(3)(3)若要快速获得纯种,可用单倍体育种方法。若要快速获得纯种,可用单倍体育种方法。(4)(4)若要提高营养物质含量,可用多倍体育种方法。若要提高营养物质含量,可用多倍体育
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