生物②必修61《杂交育种与诱变育种》PPT课件.ppt
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1、杂交育种与诱变育种第六章从杂交育种到基因工程 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年当年当选为中国工程院院士。选为中国工程院院士。事迹事迹v袁隆平长期从
2、事杂交水稻袁隆平长期从事杂交水稻育种理论研育种理论研究和制种技术实践究和制种技术实践。v1964年年首先提出首先提出培育培育“不育系、保持不育系、保持系、恢复系系、恢复系”三系法三系法利用水稻利用水稻杂种优杂种优势势的设想并进行科学实验。的设想并进行科学实验。v1970年,与其助手李必湖和冯克珊在年,与其助手李必湖和冯克珊在海南发现一株花粉败育的雄性不育野海南发现一株花粉败育的雄性不育野生稻,成为突破生稻,成为突破“三系三系”配套的关键。配套的关键。v1972年年育成育成中国第一个大面积应用的中国第一个大面积应用的水稻雄性不育系水稻雄性不育系“二九南一号二九南一号A”和相和相应的保持系应的保持
3、系“二九南一号二九南一号B”v1973年年,育成育成了第一个大面积推广的强了第一个大面积推广的强优组合优组合“南优二号南优二号”,并研究出整套,并研究出整套制种技术。制种技术。v1986年年提出提出杂交水稻育种分为杂交水稻育种分为“三系三系法品种间杂种优势利用、两系法亚种法品种间杂种优势利用、两系法亚种间杂种优势利用到一系法远缘杂种优间杂种优势利用到一系法远缘杂种优势利用势利用”的战略设想。被誉为的战略设想。被誉为“世办世办杂交水稻之父杂交水稻之父”。 年份年份197820002010种类种类普通水稻普通水稻普通水稻普通水稻&杂交水稻杂交水稻杂交水稻杂交水稻产量产量(吨吨/每公顷)每公顷)3.
4、5单产达到单产达到6.34 预计预计13.5中国于中国于年提出年提出超级杂交水稻培育计划。超级杂交水稻培育计划。推广应用杂交水稻所增产的稻谷每年可养活推广应用杂交水稻所增产的稻谷每年可养活70007000多万多万人口。到人口。到20042004年底止,杂交水稻在中国已累计推广约年底止,杂交水稻在中国已累计推广约3 3亿公顷,增产稻谷约亿公顷,增产稻谷约4.54.5亿吨,成为中国解决粮食问亿吨,成为中国解决粮食问题的题的关键技术关键技术。 贡献贡献v 如今,我国大江南北的农田普遍如今,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,为
5、我国粮食增产稻的大面积推广应用,为我国粮食增产发挥了重要作用。杂交水稻被世界誉为发挥了重要作用。杂交水稻被世界誉为中华民族的中华民族的“第五大发明第五大发明” ” 。v 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2020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
6、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1 1:某作物的高秆(:某作物的高秆(A A)对矮秆()对矮秆(a a)为显性,)为显性,感病(感病(R R)对抗病()对抗病(r r)为
7、显性。)为显性。AaAa和和RrRr是位于是位于非同源染色体上的两对等位基因。今有高秆抗非同源染色体上的两对等位基因。今有高秆抗病和矮秆感病纯种,人们希望利用杂交育种的病和矮秆感病纯种,人们希望利用杂交育种的方法在最少的世代内培育出矮秆抗病新类型。方法在最少的世代内培育出矮秆抗病新类型。应该采取的步骤是:应该采取的步骤是:(1 1)_(2 2)_(3 3)_让高秆抗病与矮杆感病的品种进行杂交得到让高秆抗病与矮杆感病的品种进行杂交得到F1F1自交得到自交得到F2在在F2群体中选出矮杆抗病的植株群体中选出矮杆抗病的植株例题例题2 :下图是用某种作物的两个品种和分别培育出、:下图是用某种作物的两个品
8、种和分别培育出、品种的示意图,试分析回答:品种的示意图,试分析回答: AABB E Ab - D AaBb F AAbb-aabb G AAaaBBbb-(1)用和培育所采用的)用和培育所采用的D和和F步骤分别是步骤分别是 和和 。其。其应用的遗传学原理是应用的遗传学原理是 。(2)用培育所采用的)用培育所采用的E和和H步骤分别是步骤分别是 和和 。其应用的遗传学原理是其应用的遗传学原理是 。(3)用培育所采用的)用培育所采用的G步骤是步骤是_ 。其遗传学原理是其遗传学原理是_。杂交杂交自交自交基因重组基因重组花药离花药离体培养体培养秋水仙素秋水仙素处理幼苗处理幼苗染色体变异(单倍体育种)染色
9、体变异(单倍体育种)秋水仙素处理幼苗秋水仙素处理幼苗染色体变异(多倍体育种)染色体变异(多倍体育种)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v 骡是公驴与母马杂交所产生的后代。公马与母驴杂交骡是公驴与母马杂交所产生的后代。公
10、马与母驴杂交的后代叫骡。的后代叫骡。v至少在至少在30003000年前,在亚洲某些地区人们已经用骡来驮年前,在亚洲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仍在使用骡来干重活儿。运物品了,现在世界上许多地区仍在使用骡来干重活儿。v骡能吃苦耐劳,可以在马、驴等牲畜不能承担其艰苦骡能吃苦耐劳,可以在马、驴等牲畜不能承担其艰苦的条件下工作。骡的高度、皮毛的均匀度、颈部和臀部的的条件下工作。骡的高度、皮毛的均匀度、颈部和臀部的形状与马相似。此外头部短而粗,耳长,肢瘦,蹄小和毛形状与马相似。此外头部短而粗,耳长,肢瘦,蹄小和毛短等方面像驴。短等方面像驴。 例例3:现有:现有3个番茄品种,个番茄
11、品种,A品种的基因型为品种的基因型为AABBdd,B品种的基因型为品种的基因型为AAbbDD,C品种的基因型为品种的基因型为aaBBDD。3对等位基因分别位于对等位基因分别位于3对同源染色体上,并且分别控制叶对同源染色体上,并且分别控制叶形、花色和果形形、花色和果形3对性状。请回答:对性状。请回答:(1)如何运用杂交育种方法利用以上)如何运用杂交育种方法利用以上3个品种获得基因型个品种获得基因型为为aabbdd的植株?(用文字简要描述获得过程即可)的植株?(用文字简要描述获得过程即可)(1)A和和B杂交得到杂交一代,杂交一代再与杂交得到杂交一代,杂交一代再与C杂交,得杂交,得到杂交二代,杂交二
12、代自交,即可得到基因型为到杂交二代,杂交二代自交,即可得到基因型为aabbdd的种子,该种子可长成的种子,该种子可长成aabbdd植株植株 (2)如果从播种到获得种子需要一年,获得基因型为)如果从播种到获得种子需要一年,获得基因型为aabbdd的植株最少需要多少年?的植株最少需要多少年?4年年结合上述几个实例,请总结出杂结合上述几个实例,请总结出杂交育种的优点和缺点?交育种的优点和缺点?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
13、。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
14、对要短的育种方法呢?种方法呢? 生产上利用杂种优势可以大幅度地提高产量。例如,杂交高梁比纯系高梁增产30%-50%,杂交水稻比纯系水稻增产20%左右。杂种优势杂种优势一九七九年,杂交水稻作为中国第一一九七九年,杂交水稻作为中国第一个农业技术专利转让美国。个农业技术专利转让美国。 v二二000年八月以袁隆平名字命名的高等院校年八月以袁隆平名字命名的高等院校“袁隆平科技学院袁隆平科技学院”在湖南成立,袁隆平出任名誉在湖南成立,袁隆平出任名誉院长。这是中国首家以科学家姓名命名的高等院校。院长。这是中国首家以科学家姓名命名的高等院校。v二二000年五月三十一日以袁隆平名字命名的袁隆平年五月三十一日以袁
15、隆平名字命名的袁隆平农业高科技股份有限公司股票农业高科技股份有限公司股票“隆平高科隆平高科(资讯资讯 行行情情 论坛论坛)”在深交所上网定价发行。这是中国证券市在深交所上网定价发行。这是中国证券市场首次以科学家名字命名上市公司和股票。场首次以科学家名字命名上市公司和股票。 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
16、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X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。 在作物方面,应用诱变育种我国已培育出100多种水稻、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15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
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