第六章第一节杂交育种与.ppt

九十年代后期，美国学者布朗抛出九十年代后期，美国学者布朗抛出“中国威胁论中国威胁论”，撰文说到下世纪，撰文说到下世纪年代，中国人口将达到亿，到时谁年代，中国人口将达到亿，到时谁来养活中国，谁来拯救由此引发的全球来养活中国，谁来拯救由此引发的全球性粮食短缺和动荡危机？性粮食短缺和动荡危机？袁隆平培养杂交水稻过程中，他利用了哪袁隆平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？ 袁隆平袁隆平 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“第二次绿色革命第二次绿色革命”给整个人类带来了福音给整个人类带来了福音。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。1995年当选为中国工程院院士。年当选为中国工程院院士。袁隆平的性格袁隆平的性格贡献贡献 如今，我国大江南北的农田普遍种如今，我国大江南北的农田普遍种上了袁隆平研制的杂交水稻。杂交水稻上了袁隆平研制的杂交水稻。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。杂交水稻被世界誉为中挥了重要作用。杂交水稻被世界誉为中华民族的华民族的“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，袁隆平的杂交水稻引起了世界的关注，许多国家的专家到中国来取经，印度、许多国家的专家到中国来取经，印度、越南等越南等20多个国家和地区还引种了杂交多个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。食短缺问题作出了贡献。 一、杂交育种一、杂交育种 是将两个或多个品种的优良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，获得新品种的方过选择和培育，获得新品种的方法。法。想一想：植物杂交育种的方法想一想：植物杂交育种的方法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优选优自交自交F3选优选优思考：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？练习练习2：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间间交配交配选优选优测交测交F3长折长折 短折短折 公驴与母马杂交所产生的公驴与母马杂交所产生的后代。公马与母驴杂交的后代后代。公马与母驴杂交的后代叫骡。叫骡。 至少在至少在30003000年前，在亚洲年前，在亚洲某些地区人们已经用骡来驮运某些地区人们已经用骡来驮运物品了，现在世界上许多地区物品了，现在世界上许多地区仍在使用骡来干重活儿。仍在使用骡来干重活儿。 骡能吃苦耐劳，可以在马、骡能吃苦耐劳，可以在马、驴等牲畜不能承担其艰苦的条驴等牲畜不能承担其艰苦的条件下工作。骡的高度、皮毛的件下工作。骡的高度、皮毛的均匀度、颈部和臀部的形状与均匀度、颈部和臀部的形状与马相似。此外头部短而粗，耳马相似。此外头部短而粗，耳长，肢瘦，蹄小和毛短等方面长，肢瘦，蹄小和毛短等方面像驴。像驴。 生产上利用杂种优势可以生产上利用杂种优势可以大幅度地提高产量。例如，大幅度地提高产量。例如，杂交高梁比纯系高梁增产杂交高梁比纯系高梁增产30%-50%30%-50%，杂交水稻比纯系，杂交水稻比纯系水稻增产水稻增产20%20%左右。左右。杂种优势杂种优势一、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：使位于不同个体上的多个优良性状集中于一个使位于不同个体上的多个优良性状集中于一个个体上，即个体上，即“集优集优”,能产生新的基因型。能产生新的基因型。缺点：缺点：育种所需时间较长育种所需时间较长，只能进行本物种或亲缘关系较近，只能进行本物种或亲缘关系较近的物种杂交的物种杂交, ,杂交后代易出现性状分离，杂交后代易出现性状分离，不能克服远缘不能克服远缘杂交不亲合的障碍。杂交不亲合的障碍。应用：应用：用纯种高秆抗病小麦与纯种矮秆不抗病小麦培育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矮秆抗病小麦 杂交杂交自交自交选优选优 自交自交杂交育种不能创造新的基因，杂交育种不能创造新的基因，并且所需时间要长，那有没并且所需时间要长，那有没有能出现意想不到的结果，有能出现意想不到的结果，并且需要时间相对要短的育并且需要时间相对要短的育种方法呢？种方法呢？ 二、诱变育种二、诱变育种 利用物理因素（如利用物理因素（如X X射线，紫射线，紫外线，激光等）或化学因素（如外线，激光等）或化学因素（如亚硝酸等）处理生物，使生物发亚硝酸等）处理生物，使生物发生基因突变。生基因突变。能引起基因突变的方法有三大类：能引起基因突变的方法有三大类：物理方法有：物理方法有：化学方法有：化学方法有：生物方法有：生物方法有：紫外线、紫外线、X X射线、激光等射线、激光等亚硝酸、硫酸二乙酯等亚硝酸、硫酸二乙酯等病毒等病毒等诱变育种诱变育种 医药工业应用的青霉素就是利用普通青霉菌，经过医药工业应用的青霉素就是利用普通青霉菌，经过X X射线的照射，产生的有利突变型。还有医学上应用的射线的照射，产生的有利突变型。还有医学上应用的其他抗菌素如链霉素、地霉素、金霉素等，经辐射处其他抗菌素如链霉素、地霉素、金霉素等，经辐射处理的突变系，比原始品系抗菌素产量增长几十倍到几理的突变系，比原始品系抗菌素产量增长几十倍到几百倍，促进和提高了抗菌素的生产。百倍，促进和提高了抗菌素的生产。 在作物方面，应用诱变育种我国已培育出在作物方面，应用诱变育种我国已培育出100100多种水多种水稻、小麦、玉米、大豆等优良品种。例如用射线处理稻、小麦、玉米、大豆等优良品种。例如用射线处理籼稻干种子，选出提早成熟籼稻干种子，选出提早成熟1515天的新品种，丰产等性天的新品种，丰产等性状仍旧保持下来，而且米粒中的蛋白质的含量提高很状仍旧保持下来，而且米粒中的蛋白质的含量提高很多。又如用射线和其他诱变剂处理大豆，培育出一种多。又如用射线和其他诱变剂处理大豆，培育出一种新品种。这品种含有改变了的酶系，在同样的施肥和新品种。这品种含有改变了的酶系，在同样的施肥和管理条件下可提高产量管理条件下可提高产量50%50%。与杂交育种相比，诱变育种有与杂交育种相比，诱变育种有什么优点？联系基因突变的特什么优点？联系基因突变的特点，谈谈诱变育种的局限性。点，谈谈诱变育种的局限性。诱变育种的突出优点是：提高变异的诱变育种的突出优点是：提高变异的频率，加速育种进程。大幅度地改频率，加速育种进程。大幅度地改良某些性状。良某些性状。缺点：难以控制突变方向，无法将多缺点：难以控制突变方向，无法将多个优良性状组合，有利性状比较少，个优良性状组合，有利性状比较少，需要大量处理实验材料。需要大量处理实验材料。二、诱变育种二、诱变育种原理：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：产生新基因和新的性状，能提高变异的频率，产生新基因和新的性状，能提高变异的频率，后代变异性状能较快稳定，加速育种进程。后代变异性状能较快稳定，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 、青霉菌的选育青霉菌的选育等等微生物的育种方面微生物的育种方面类型类型杂交育种杂交育种人工诱变育种人工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 点实例实例将具有不同将具有不同优良性状的优良性状的两亲本杂交两亲本杂交用物理或化学用物理或化学的方法处理生物的方法处理生物花药离体培养花药离体培养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个集中于一个个体上体上提高变异频提高变异频率加速育种率加速育种进程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，营养含量高营养含量高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色体组染色体组成倍减少成倍减少染色体组染色体组成倍增加成倍增加基因重组基因重组培育矮抗小麦培育矮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矮抗小麦培育矮抗小麦几种主要育种方法的比较几种主要育种方法的比较练习练习3 :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 诱变育种诱变育种九十年代后期，美国学者布朗抛出九十年代后期，美国学者布朗抛出“中中国威胁论国威胁论”，撰文说到下世纪年代，撰文说到下世纪年代，中国人口将达到亿，到时谁来养活中国人口将达到亿，到时谁来养活中国，谁来拯救由此引发的全球性粮食中国，谁来拯救由此引发的全球性粮食短缺和动荡危机？这时，袁隆平向世界短缺和动荡危机？这时，袁隆平向世界宣布：宣布：“中国完全能解决自己的吃饭问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，中国还能帮助世界人民解决吃饭问题题”。