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1、设想你是一位玉米育种专设想你是一位玉米育种专家,遇到这样的情况家,遇到这样的情况:品种品种A籽籽粒多,但不抗黑粉病;品种粒多,但不抗黑粉病;品种B籽粒少,但抗黑粉病。籽粒少,但抗黑粉病。讨论:讨论:你用什么方法把两个品种你用什么方法把两个品种的优良性状结合在一起,又能的优良性状结合在一起,又能缺点去掉?缺点去掉?黑粉病黑粉病第六章第六章从杂交育种到基因工程从杂交育种到基因工程九十年代后期,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30年代,中国人口将达到年代,中国人口将达到16亿,到时谁亿,到时谁来养活中国,谁来拯救由此引发的全来养活
2、中国,谁来拯救由此引发的全球性粮食短缺和动荡危机?球性粮食短缺和动荡危机?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,他利用了哪一种原理?一种原理?小麦高茎(小麦高茎(小麦高茎(小麦高茎(D D D D)对矮茎(对矮茎(对矮茎(对矮茎(d d d d)为显性,抗锈病(为显性,抗锈病(为显性,抗锈病(为显性,抗锈病(T T T T)对不抗锈病(对不抗锈病(对不抗锈病(对不抗锈病(t t t t)为显性,现有纯合的高茎抗锈病的小为显性,现有纯合的高茎抗锈病的小为显性,现有纯合的高茎抗锈病的小为显性,现有纯合的高茎抗锈病的小麦(麦(麦(麦(DDTTDDTTDDTTDDTT)和矮茎不
3、抗锈病的小麦(和矮茎不抗锈病的小麦(和矮茎不抗锈病的小麦(和矮茎不抗锈病的小麦(ddttddttddttddtt),怎样才能),怎样才能),怎样才能),怎样才能得到矮茎抗病的优良品种(得到矮茎抗病的优良品种(得到矮茎抗病的优良品种(得到矮茎抗病的优良品种(ddTTddTTddTTddTT)?)?)?)?想一想:想一想:锈病锈病以下是杂交的育种参考方案:以下是杂交的育种参考方案:高抗高抗 矮不抗矮不抗 高抗高抗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矮抗矮抗矮矮抗抗 矮不抗矮不抗ddTtddTT杂交杂交自交自交
4、选优选优自交自交F3选优选优试一试一试:动物的杂交育种方法试:动物的杂交育种方法假设现有长毛立耳猫(假设现有长毛立耳猫(假设现有长毛立耳猫(假设现有长毛立耳猫(BBEEBBEEBBEEBBEE)和短毛折耳猫(和短毛折耳猫(和短毛折耳猫(和短毛折耳猫(bbeebbeebbeebbee),),),),你能否培育你能否培育你能否培育你能否培育出能稳定遗传的长毛折耳猫(出能稳定遗传的长毛折耳猫(出能稳定遗传的长毛折耳猫(出能稳定遗传的长毛折耳猫(BBeeBBeeBBeeBBee)?写出育种方案(图解)写出育种方案(图解)写出育种方案(图解)写出育种方案(图解)长毛折耳猫长毛折耳猫短毛折耳猫短毛折耳猫长
5、毛立耳猫长毛立耳猫3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 长折长折 短折短折 动物杂交育种中纯合子的获得动物杂交育种中纯合子的获得不能通过逐代自交,而应改为测交。不能通过逐代自交,而应改为测交。1、概念:、概念:将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在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。一起,再经过选择和培育,获得
6、新品种的方法。2、原理:、原理:基因重组基因重组3、方法:、方法:杂交杂交 自交自交 选种选种 自交自交 4、优点:、优点:将不同个体的优良性状集中到一个个体上将不同个体的优良性状集中到一个个体上5、缺点:、缺点:育种时间长育种时间长一、杂交育种一、杂交育种6、应用:、应用:可用于农作物品质的改良、产量的提高,可用于农作物品质的改良、产量的提高,培育新品种;也用于家禽、家畜的育种。培育新品种;也用于家禽、家畜的育种。什么是杂种优势?什么是杂种优势?杂交育种的优点很明显,但杂交育种的优点很明显,但实际操作中会遇到不少困难。请实际操作中会遇到不少困难。请从杂交后代可能出现的各种类型,从杂交后代可能
7、出现的各种类型,以及育种时间等方面,分析杂交以及育种时间等方面,分析杂交育种方法的不足。育种方法的不足。例例2:我我国国运运用用返返回回式式运运载载卫卫星星搭搭载载水水稻稻种种子子,返返回回地地面面后后种种植植,培培育育出出的的水水稻稻穗穗长长粒粒大大,亩亩产产达达600kg,最最高高达达750kg,蛋蛋白白质质含含量量增增加加8%-20%,生生长长期期平平均均缩缩短短10天天。请回答: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:产生变异的原因是:产生变异的原因是: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
8、。分子结构发生改变。(2 2)这种方法育种的优点:)这种方法育种的优点:能提高变异频率,加速育种进程,并能大能提高变异频率,加速育种进程,并能大幅度改良某些性状幅度改良某些性状 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,紫外线,激光等)射线,紫外线,激光等)或化学因素(如亚硝酸等)处理生物,使生物或化学因素(如亚硝酸等)处理生物,使生物发生基因突变。发生基因突变。原理:原理:方法:方法:优点:优点:缺点:缺点:应用:应用:概念:概念:基因突变基因突变物理诱变、化学诱变和太空育种物理诱变、化学诱变和太空育种.可以提高突变率,加速育种过程,或大幅度地可以提高突变率,加速育
9、种过程,或大幅度地改良某些品种改良某些品种难以控制突变方向,有利变异少,须大量处理实难以控制突变方向,有利变异少,须大量处理实验材料验材料作物的培育作物的培育、微生物的选育等。、微生物的选育等。2 2、诱变育种除了采用常规的诱变育种方法外,还采、诱变育种除了采用常规的诱变育种方法外,还采用用太空育种太空育种。太空育种太空育种主要是利用返回主要是利用返回式卫星和高空气球能达到式卫星和高空气球能达到的高空环境,通过的高空环境,通过强辐射、强辐射、微重力和高真空微重力和高真空等条件使等条件使植物种子的基因发生基因植物种子的基因发生基因突变的育种新技术。突变的育种新技术。我国已培育成功我国已培育成功许
10、多太空作物:许多太空作物:诱变育种的应用诱变育种的应用 1 1 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多多种水稻、小麦、玉米、大豆等优良品种。种水稻、小麦、玉米、大豆等优良品种。3 3、用于微生物育种:例如青霉素的、用于微生物育种:例如青霉素的选育。选育。19431943年从自然界分离出来的年从自然界分离出来的青霉菌只能产生青霉素青霉菌只能产生青霉素2020单位单位/mLmL。后来人们对青霉菌多次进行后来人们对青霉菌多次进行X X射线射线、紫外线紫外线照射以及综合处理,培育成照射以及综合处理,培育成了青霉素高产菌株,目前青霉素的了青霉素高产菌株,目
11、前青霉素的产量已达到产量已达到50000600005000060000单位单位/mLmL。与杂交育种相比,诱变育种有什么与杂交育种相比,诱变育种有什么优点?联系基因突变的特点,谈谈诱变育优点?联系基因突变的特点,谈谈诱变育种的局限性。要克服这些局限性,可采取种的局限性。要克服这些局限性,可采取什么办法?什么办法?办法:扩大诱变后代的群体,增加办法:扩大诱变后代的群体,增加选择机会。选择机会。育种的方法有多种,各有各的优点,我们育种的方法有多种,各有各的优点,我们要合理的有机结合各种方法,高效的达到要合理的有机结合各种方法,高效的达到各种目的。各种目的。例:例:如果水稻的某迟熟(如果水稻的某迟熟
12、(AA)品种品种,那么我们那么我们有什么好办法快速的得到早熟(有什么好办法快速的得到早熟(aa)品种?品种?三、灵活创新、实际应用三、灵活创新、实际应用人工诱变人工诱变 +单倍体育种单倍体育种早熟早熟品种品种(aaaa)花药离花药离花药离花药离体培养体培养体培养体培养当年就可以培育出优良新品种!当年就可以培育出优良新品种!迟熟迟熟品种品种(AA)(AA)杂合杂合子子(AaAa)人工人工诱变诱变 幼苗幼苗 (A A)幼苗幼苗(a a)秋水仙秋水仙素处理素处理迟熟迟熟品种品种(AA)(AA)秋水仙秋水仙素处理素处理时间:时间: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
13、原原理理常常用用方方法法优优点点缺缺点点基因重组基因重组基因突变基因突变染色体变异染色体变异(成倍减少)(成倍减少)染色体变异染色体变异(成倍增加)(成倍增加)杂交杂交用物理或化学用物理或化学方法处理生物方法处理生物花药离体培养花药离体培养单倍体单倍体秋秋水仙素处理水仙素处理纯种纯种秋水仙素秋水仙素处理处理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率提高变异频率加速育种进程加速育种进程有利变异少,有利变异少,需大量处理实需大量处理实验材料验材料明显缩短育种明显缩短育种年限年限技术复杂,需与技术复杂,需与杂交育种配合杂交育种配合各种器官大、各种器官
14、大、营养成分高、营养成分高、抗性强抗性强发育延迟,发育延迟,结实率低结实率低育种时间最长育种时间最长练习练习: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
15、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
16、 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 通过杂交的方法,把不同亲本的优良性状集中通过杂交的方法,把不同亲本的优良性状集中在一起,在生长、发育、繁殖力和产量等方面都在一起,在生长、发育、繁殖力和产量等方面都优于亲本的现象。优于亲本的现象。区别:区别:杂交育种需要选种,针对一个或两个性杂交育种需要选种,针对一个或两个性状,能够稳定的遗传。而杂种优势是一种现象,状,能够稳定的遗传。而杂种优势是一种现象,多个性状的综合表现,并不要求能稳定遗传。多个性状的综合表现,并不要求能稳定遗传。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
17、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。农作物:袁隆平杂交水稻农作物:袁隆平杂交水稻2003
18、年年10月月9日,日,30多年前颠覆了国际经典水稻多年前颠覆了国际经典水稻理论的袁隆平再次让世界注意到了他。湖南省湘潭理论的袁隆平再次让世界注意到了他。湖南省湘潭县泉塘子乡的超级杂交稻百亩示范片平均亩产达到县泉塘子乡的超级杂交稻百亩示范片平均亩产达到80746公斤,这个数字接近现在全国水稻平均亩公斤,这个数字接近现在全国水稻平均亩产量的两倍,比普通杂交水稻的亩产量高出产量的两倍,比普通杂交水稻的亩产量高出200公公斤。水稻亩产从斤。水稻亩产从600公斤提高到公斤提高到800公斤公斤是一个世是一个世界性的难题,而袁隆平从界性的难题,而袁隆平从1997年提出年提出“超级杂交超级杂交稻计划稻计划”后
19、,几乎每三年就能让杂交稻单产潜力成后,几乎每三年就能让杂交稻单产潜力成功提高功提高100公斤,他的研究似乎是一株最为优良的公斤,他的研究似乎是一株最为优良的作物作物多产、稳定。多产、稳定。3例子例子1、农作物的育种成就 中国为世界栽培植物重要起源地之一。起源于中国的农作物有粟、稷(黍子)、水稻、荞麦;豆类有大豆、毛黄豆;蔬菜有白菜、萝卜;果树有桃、杏、李、梨、柑桔、荔枝等。当远古人们把野生植物加以驯化栽培时,需有所选择,这就是农作物出现的开始。所以选种的历史和农业发生的历史同样悠久。中国的农作物种类很多,品种更多,现今水稻品种有四万多个,粟有一万五千多个。这都是经过无数世代的农民广泛采用存优汰劣的留种和选种技术创造出来的。2、家畜家禽的育种成就 中国各地的优良家畜家禽种类之多,品种资源之丰富,过去以及今天都受到世界其他国家的重视。马、牛、羊、鸡、犬、豕“六畜”,中国在五千多年前就已全部饲养了。中国是最早饲养猪、鸡、鸭、马的国家之一,也是最早用杂交方法培育骡的国家。
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