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1、第二第二节节 生物生物变变异异在生在生产产上的上的应应用用多(四)倍体彩色马蹄莲多(四)倍体彩色马蹄莲 一、一、杂杂交育交育种种抗病黄果肉的番茄(抗病黄果肉的番茄(ssrr)易感病红果肉的番茄(易感病红果肉的番茄(SSRR)抗病红果肉的番茄(抗病红果肉的番茄(ssRR)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(自交选择需五育种所需时间较长(自交选择需五-六代六代,甚至甚至十几代十几代
2、)。杂交、自交、选择、纯化。杂交、自交、选择、纯化。概念:概念:杂交育种是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中杂交育种是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起,在经过选择和培育,获得新品种的方法。在一起,在经过选择和培育,获得新品种的方法。水母网水母网经过太空育种的特大冬瓜在烟台农博园向游人展示,其经过太空育种的特大冬瓜在烟台农博园向游人展示,其重量为重量为104公斤,高度为公斤,高度为125厘米。厘米。图示:上面是常规育种冬瓜,下面是太空育种冬瓜。图示:上面是常规育种冬瓜,下面是太空育种冬瓜。诱变育种诱变育种太空育种太空育种诱变育种诱变育种太空育种太空育种高真空高真空微重力微重力强辐
3、射强辐射 在中国航天科技集团航天育种研在中国航天科技集团航天育种研究中心扬州试验基地:西瓜表皮呈现究中心扬州试验基地:西瓜表皮呈现金黄色,瓜肉清甜脆嫩,含糖量比一金黄色,瓜肉清甜脆嫩,含糖量比一般青皮西瓜高两倍多,平均产量般青皮西瓜高两倍多,平均产量4000公斤公斤/亩。亩。海南文昌的西瓜种子成为有幸搭海南文昌的西瓜种子成为有幸搭上上“神舟六号神舟六号”飞船的全国唯一的西飞船的全国唯一的西瓜种子。经过太空育种的西瓜病虫害瓜种子。经过太空育种的西瓜病虫害少,收获期提前天,每亩比原来增少,收获期提前天,每亩比原来增产,瓜瓤口感好,投放市场后产,瓜瓤口感好,投放市场后很受消费者欢迎。很受消费者欢迎。
4、诱变育种诱变育种太空育种太空育种刚产下的卵呈现淡黄色,刚产下的卵呈现淡黄色,蚕卵的大小,大约是蚕卵的大小,大约是1.2至至1.3mm左右。左右。蚕的一生有卵蚕的一生有卵幼虫幼虫蛹蛹成虫四个时期,此四个时期外形完全成虫四个时期,此四个时期外形完全不同。不同。变异的蚕卵变异的蚕卵利用辐射的方法,诱发常染色体上带有卵色基因的片段易位到W染色体,使ZW卵和不带卵色基因的ZZ卵有所区别,这样在家蚕卵还未孵化时就能区分出雌雄了。用于微生物育种用于微生物育种:例如青霉素的选育。:例如青霉素的选育。19431943年年从自然界分离出来的青霉菌只能产生青霉素从自然界分离出来的青霉菌只能产生青霉素2020单位单位
5、/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,培育成了青霉素高照射以及综合处理,培育成了青霉素高产菌株,目前青霉素的产量已达到产菌株,目前青霉素的产量已达到50000500006000060000单位单位/mLmL。中间为青霉菌,周围是细菌。中间为青霉菌,周围是细菌。利用物理、化学因素诱导生物发生变异,并利用物理、化学因素诱导生物发生变异,并从变异后代中选育新品种的过程。从变异后代中选育新品种的过程。有利个体少,筛选工作量大,具有盲目有利个体少,筛选工作量大,具有盲目性。性。二、诱变育种二、诱变育种概念概念:原理原理:基因突变、染色体
6、畸变基因突变、染色体畸变优点优点:1 1、提高突变率、提高突变率2 2、加速育种进程、加速育种进程3 3、创、创造生物新品种、新类型造生物新品种、新类型4 4、改良作物品、改良作物品质,增强抗逆性。质,增强抗逆性。缺点缺点:方法方法:辐射诱变、化学诱变辐射诱变、化学诱变三、三、单倍体单倍体育种:育种:(1 1)原理:)原理:染色体数目变异染色体数目变异(2 2)方法:)方法:花药离体培养、秋水仙素处理花药离体培养、秋水仙素处理(3 3)过程:)过程:(4 4)优点:明显缩短育种年限()优点:明显缩短育种年限(2 2年)年)(5 5)缺陷:技术水平要求高,限于植物)缺陷:技术水平要求高,限于植物
7、AABBaabb AaBbABAbaBab花药花药杂交杂交F1减减数数分分裂裂幼苗幼苗幼苗幼苗幼苗幼苗幼苗幼苗AABBAAbbaaBBaabb秋秋水水仙仙素素单倍体:单倍体:含有本物种配子中染色体数目的个体。含有本物种配子中染色体数目的个体。植株特点:弱小,高度不孕,本身无价值。植株特点:弱小,高度不孕,本身无价值。三、三、单单倍体育倍体育种种宽叶不抗病烟草(宽叶不抗病烟草(DDtt)窄叶抗病烟草窄叶抗病烟草(ddTT)F F1 1 DdTtDdTt(宽叶抗病)花药离体培养花药离体培养DTDTDtDtdTdTdtdt秋水仙素秋水仙素DDTTDDTTDDttDDtt ddTTddTTddttdd
8、tt(宽叶抗病)(单倍体幼苗)学生活动学生活动:阅读:阅读P84图图4-7,再概括育种程序。,再概括育种程序。思考:秋水仙思考:秋水仙素的作用原理素的作用原理是什么?是什么?四、多倍体育四、多倍体育种种三倍体香蕉三倍体香蕉二倍体有二倍体有籽西瓜籽西瓜三倍体无三倍体无籽西瓜籽西瓜多倍体育种:多倍体育种:(1 1)原理:)原理:染色体数目变异染色体数目变异(2 2)方法:)方法:秋水仙素处理萌发的种子秋水仙素处理萌发的种子 或幼苗或幼苗(3 3)优点:)优点:茎杆粗壮、果实和种茎杆粗壮、果实和种 子大子大(4 4)缺点:)缺点:结实率低、发育延迟。结实率低、发育延迟。(5 5)应用:)应用:三倍体
9、无籽西瓜、三倍体无籽西瓜、八倍体小黑麦八倍体小黑麦 无籽原因:无籽原因:减数分裂时同源减数分裂时同源染色体染色体联会紊乱,不能产生正常配子联会紊乱,不能产生正常配子。二倍体二倍体秋水仙素秋水仙素四倍体四倍体(母本)(母本)二倍体二倍体(父本)(父本)杂交杂交花粉刺激果花粉刺激果实生长实生长三倍体三倍体第一年第一年第二年第二年二倍体幼苗(二倍体幼苗(2N2N)秋水仙素秋水仙素四倍体四倍体(4N4N)二倍体二倍体(2N2N)卵细胞(卵细胞(2N2N)精子(精子(N N)受精卵(受精卵(3N3N)三倍体植株(三倍体植株(3N3N)花粉刺激花粉刺激联会紊乱联会紊乱无籽西瓜无籽西瓜三倍体植株三倍体植株想
10、一想:想一想:现有味甘汁多、消暑现有味甘汁多、消暑解渴、解渴、稳定遗传稳定遗传的红的红瓤(瓤(R)小子()小子(e)西)西瓜品种甲做母本,黄瓜品种甲做母本,黄瓤(瓤(r)大子()大子(E)西)西瓜品种乙做父本,那瓜品种乙做父本,那么通过多倍体育种所么通过多倍体育种所结的无子西瓜果实基结的无子西瓜果实基因型因型 表表现型现型 。(两对基因自由组合)(两对基因自由组合)RRrEee 红瓤无子红瓤无子 转转基因技基因技术术转基因蓝玫瑰亮相日本东京国际花卉博览转基因蓝玫瑰亮相日本东京国际花卉博览会。这种蓝玫瑰是转基因玫瑰,被植入三会。这种蓝玫瑰是转基因玫瑰,被植入三色紫罗兰所含一种能刺激蓝色素产生的基
11、色紫罗兰所含一种能刺激蓝色素产生的基因,花瓣因而自然呈现蓝色。新华社因,花瓣因而自然呈现蓝色。新华社/法法新新真正蓝玫瑰面世真正蓝玫瑰面世转基因技术造就转基因技术造就“五彩缤纷五彩缤纷”的萤光世界的萤光世界全身发红萤光的萤光鱼全身发红萤光的萤光鱼将珊瑚红色基因运用转基因技术殖入青鱼的胚将珊瑚红色基因运用转基因技术殖入青鱼的胚胎中。胎中。蛛丝蛋白基因转入蚕卵中五、基因工程育种五、基因工程育种原理原理:基因重组基因重组方法方法:目的基因的提取,与运载体结合,导入受体细胞,目的基目的基因的提取,与运载体结合,导入受体细胞,目的基因的检测与表达,筛选出符合要求的新品种。因的检测与表达,筛选出符合要求的
12、新品种。优点优点:不受生物亲缘关系的限制,可按人的意愿改造生物,目的性不受生物亲缘关系的限制,可按人的意愿改造生物,目的性强,科技含量高,可以培育出高产、优质或具有特殊用途的强,科技含量高,可以培育出高产、优质或具有特殊用途的动植物品种动植物品种 缺点缺点:技术复杂,操作要求精细技术复杂,操作要求精细,难度大。难度大。名名称称原原理理方方法法优优点点缺缺点点诱变诱变育种育种用物理或化学因素处用物理或化学因素处理生物理生物加速育种进程,大加速育种进程,大幅改良性状幅改良性状有利个体往往不多有利个体往往不多多倍体育种多倍体育种用一定浓度的用一定浓度的_处理处理_器官大,产量高,器官大,产量高,营养
13、丰富营养丰富发育延迟,结实率发育延迟,结实率降低降低杂杂交育种交育种 杂杂交交自交自交选选优优 将不同个体的将不同个体的优优良良性状集中于一个个性状集中于一个个体上体上 育种周期育种周期_,工,工作量作量_ 单单倍体育种倍体育种_,再用,再用_处理使处理使染色体加倍染色体加倍需与杂交育种配合,需与杂交育种配合,多限于植物多限于植物转转基因育种基因育种提取,结合,导入,提取,结合,导入,检测与表达检测与表达_强,育种强,育种时间短,克服时间短,克服_操作复杂,难度大操作复杂,难度大基因突变、基因突变、染色体畸变染色体畸变染色体染色体数目变异数目变异基因基因重组重组秋水仙素秋水仙素萌发的种子或幼苗
14、萌发的种子或幼苗花药离体培养花药离体培养秋水仙素秋水仙素明显缩短育种明显缩短育种年限年限目的性目的性远源杂交的障碍远源杂交的障碍长长大大基因基因重组重组染色体染色体数目变异数目变异知识综合应用知识综合应用重点提示重点提示 根据不同育种需求选择不同的育种方法。根据不同育种需求选择不同的育种方法。1.1.在所有育种方法中,在所有育种方法中,最简捷、常规的最简捷、常规的育种方育种方法法杂交育种。杂交育种。将将两两亲亲本本的的两两个个不不同同优优良良性性状状集集中中于于同同一一生生物体上物体上,可利用杂交育种,亦可利用单倍体育种。,可利用杂交育种,亦可利用单倍体育种。2.2.要求要求快速育种快速育种,
15、则运用单倍体育种。,则运用单倍体育种。3.3.要要求求大大幅幅度度改改良良某某一一品品种种,使使之之出出现现前前所所未未有的性状有的性状,可利用诱变育种方法。,可利用诱变育种方法。4.4.要求要求提高品种产量,提高营养物质含量提高品种产量,提高营养物质含量,可运用多,可运用多倍体育种。倍体育种。5.5.有有目目的的的的使使一一种种生生物物具具有有另另一一种种生生物物的的性性状状,可可采采用用转转基因技术育种。基因技术育种。1、下列有关单倍体的叙述正确的是()A 体细胞含一个染色体组的个体 B 体细胞含奇数染色体数个体C 体细胞含本物种配子染色体数的个体 D 体细胞含奇数染色体组数个体2、萝卜和
16、甘蓝杂交,能得到的种子一般是不育的,但偶尔发现个别种子种下去后可以产生能育的后代,出现这种现象的原因是()A 基因自由组合 B 染色体结构变异C 基因突变 D 染色体数目加倍CD3、四倍体草莓比野生的普通草莓的果实大,营四倍体草莓比野生的普通草莓的果实大,营养物质含量有所增加。四倍体草莓的培育成功养物质含量有所增加。四倍体草莓的培育成功属于(属于()A.单倍体育种单倍体育种B.多倍体育种多倍体育种C.诱变育种诱变育种D.杂交育种杂交育种B4、通过诱变育种培育的是(通过诱变育种培育的是()A.三倍体无子西瓜三倍体无子西瓜B.青霉素高产菌株青霉素高产菌株C.二倍体无子番茄二倍体无子番茄D.八倍体小
17、黑麦八倍体小黑麦B5、大麻是雌雄异株植物,体细胞中有大麻是雌雄异株植物,体细胞中有20条染色条染色体。若将其花药离体培养,将获得的幼苗再用体。若将其花药离体培养,将获得的幼苗再用秋水仙素处理,所得植株的染色体组成状况应秋水仙素处理,所得植株的染色体组成状况应是()是()A.18XXB.18XYC.20XXD.18XX或或YY6、根据遗传学原理,能迅速获得新品种的育根据遗传学原理,能迅速获得新品种的育种方法是()种方法是()A.杂交育种杂交育种B.多倍体育种多倍体育种C.单倍体育种单倍体育种D.诱变育种诱变育种DC7、单倍体育种可以明显地缩短育种年限,单倍体育种可以明显地缩短育种年限,这是由于(
18、这是由于()A.育种技术操作简单育种技术操作简单B.单倍体植株生长迅速单倍体植株生长迅速C.后代不发生性状分离后代不发生性状分离D.出苗率高出苗率高C8、用杂合体种子尽快获得纯合体植株的方法用杂合体种子尽快获得纯合体植株的方法是(是()A种植种植F2选不分离者选不分离者纯合体纯合体B种植种植秋水仙素处理秋水仙素处理纯合体纯合体C种植种植花药离体培养花药离体培养单倍体幼苗单倍体幼苗秋秋水仙素处理水仙素处理纯合体纯合体D种植种植秋水仙素处理秋水仙素处理花药离体培养花药离体培养纯合体纯合体C9、例题:下列表示某种农作物例题:下列表示某种农作物和和两种品种分别培育两种品种分别培育出出三种品种三种品种,
19、根据上述过程根据上述过程,回答下列问题回答下列问题:用用和和培育培育所采用的方法所采用的方法称为称为_,_,方法方法称为称为 _,_,由由和和 培育培育所依据的原所依据的原理是理是_ .用用培育出培育出的常用方法的常用方法是是_,_,由由培育成培育成的过程中用化学药剂的过程中用化学药剂_处理处理的的幼苗幼苗,方法方法和和合称为合称为_育种育种.其优点其优点是是_ _._.杂交杂交 自交自交 基因重组基因重组花药离体培养花药离体培养 秋水仙素秋水仙素 单倍体单倍体 明显缩短育种年限明显缩短育种年限 10、例题:下列表示某种农作物例题:下列表示某种农作物和和两种品种分别培育两种品种分别培育出出三种
20、品种三种品种,根据上述过程根据上述过程,回答下列问题回答下列问题:由由培育出培育出的常用方法是的常用方法是_,_,形成的形成的叫叫_。依据的原理是依据的原理是_ 。用秋水仙素处理用秋水仙素处理 多(四)倍体多(四)倍体 染色体数目的变异染色体数目的变异 染色体数目变异染色体数目变异(1)(1)染色体组的理解染色体组的理解染色体组:细胞中的一组非同源染色体,它们在形染色体组:细胞中的一组非同源染色体,它们在形态和功能上各不相同,但是携带着控制生物生长发态和功能上各不相同,但是携带着控制生物生长发育的全部遗传信息,这样的一组染色体叫做一个染育的全部遗传信息,这样的一组染色体叫做一个染色体组。色体组
21、。染色体组具有如下几个特点:染色体组具有如下几个特点:一个染色体组没有一个染色体组没有同源染色体;同源染色体;各染色体在形态、结构等方面各不各染色体在形态、结构等方面各不相同,但携带本物种生长、发育等的全部遗传信息。相同,但携带本物种生长、发育等的全部遗传信息。(2)(2)二倍体、多倍体、单倍体二倍体、多倍体、单倍体二倍体二倍体多倍体多倍体单倍体单倍体染色体组染色体组23个或个或3个以上个以上1至多个至多个来源来源受精卵发育受精卵发育受精卵发育受精卵发育配子发育配子发育自然成因自然成因正常有性正常有性生殖生殖未减数的配子未减数的配子受精;合子染受精;合子染色体数目加倍色体数目加倍单性生殖单性生
22、殖(孤孤雌生殖或孤雄雌生殖或孤雄生殖生殖)植物特点植物特点正常正常果实、种子较果实、种子较大,生长发育大,生长发育延迟,结实率延迟,结实率低低植株弱小,高植株弱小,高度不育度不育举例举例几乎全部动物、几乎全部动物、过半数高等植物过半数高等植物香蕉、普通小香蕉、普通小麦麦玉米、小麦的玉米、小麦的单倍体单倍体内容内容种类种类细胞内同一形态的染色体有几条就可以判定认为细胞内同一形态的染色体有几条就可以判定认为含有几个染色体组。如图含有几个染色体组。如图1 1中细胞内同一形态的染色中细胞内同一形态的染色体有体有3 3条,此细胞中就有条,此细胞中就有3 3个染色体组。个染色体组。在细胞或生物体的基因型中
23、,同一种基因在细胞或生物体的基因型中,同一种基因(不分显不分显隐性隐性)出现几次,则细胞中就有几个染色体组。如图出现几次,则细胞中就有几个染色体组。如图2 2中细胞的基因型为中细胞的基因型为AAaaBBbbAAaaBBbb,基因,基因A A和和a(a(或或B B和和b)b)共共有有4 4个,则该细胞中共有个,则该细胞中共有4 4个染色体组。个染色体组。例例.下图所示细胞代表四个物种的不同时期细胞,其中下图所示细胞代表四个物种的不同时期细胞,其中含有染色体组数最多的是含有染色体组数最多的是解析解析 同源染色体有几条就有几个染色体组。同源染色体有几条就有几个染色体组。D D例例.四倍体水稻是重要的
24、粮食作物,下列有关水稻的说法正四倍体水稻是重要的粮食作物,下列有关水稻的说法正确的是确的是()A.A.四倍体水稻的配子形成的子代含两个染色体组,是二倍体四倍体水稻的配子形成的子代含两个染色体组,是二倍体 B.B.二二倍倍体体水水稻稻经经过过秋秋水水仙仙素素加加倍倍后后可可以以得得到到四四倍倍体体植植株株,表表现现为早熟、粒多等性状为早熟、粒多等性状 C.C.三三倍倍体体水水稻稻的的花花粉粉经经离离体体培培养养,可可得得到到单单倍倍体体水水稻稻,稻稻穗穗、米粒变小米粒变小 D.D.单单倍倍体体水水稻稻是是由由配配子子不不经经过过受受精精直直接接形形成成的的新新个个体体,是是迅迅速速获得纯合子的重
25、要方法获得纯合子的重要方法“二倍体水稻的花粉经离体培养,可得到单倍体水稻,二倍体水稻的花粉经离体培养,可得到单倍体水稻,稻穗、米粒变小稻穗、米粒变小”是否正确?是否正确?D D易错清单易错清单 基因突变、基因重组与染色体畸变的区别基因突变、基因重组与染色体畸变的区别 (1)(1)易位与交叉互换的区别易位与交叉互换的区别 易易位位发发生生在在非非同同源源染染色色体体之之间间,是是指指染染色色体体的的某某一一片片段段移移接接到到另另一一条条非非同同源源染染色色体体上上,属属于于染染色色体体畸畸变变。交交叉叉互互换换发发生生在在同源染色体同源染色体的非姐妹染色单体之间,属于基因重组。的非姐妹染色单体之间,属于基因重组。(2)(2)染色体结构变异与基因突变的区别染色体结构变异与基因突变的区别 染色体结构变异使排列在染色体上的染色体结构变异使排列在染色体上的基因的数目和排列顺序基因的数目和排列顺序发生改变。基因突变是基因结构的改变,包括发生改变。基因突变是基因结构的改变,包括DNADNA碱基对的增添、碱基对的增添、缺失或替换缺失或替换。基因突变导致新基因的产生,染色体结构变异未形基因突变导致新基因的产生,染色体结构变异未形成新的基因成新的基因。
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