Transcript 育种的方法
一、复习回顾： 亲本（X） 种子或幼苗 种子或幼苗 选择稳定品种 纯合二倍体 种子长出的 植株 具有新基 因的种子 或幼苗 染色体加 倍的种子 或幼苗 1 2 3 F1 单倍体植株 F2 纯合体 Fn 新品种 4 A动物卵 细胞 植物细胞 其他 生物 基因 植物细胞A 植物细胞B 去核 新细胞 杂种细胞 愈伤组织 愈伤组织 B动物体 细胞 取核植入 重组卵细胞 体外培 养成早 期胚胎 代理母亲体内 胚状体 分化出幼苗 人工种子 5 胚胎发育 C动物 6 新品种 7 一、举例选择： A、克隆羊、鲤鲫核移植 B、青霉素高产菌株、太空椒 C、单倍体育种获得矮秆抗锈病的小麦 D、矮秆抗锈病的小麦 E、产生人胰岛素的大肠杆菌、抗虫棉 F、三倍体无籽西瓜、八倍体小黑麦 G、白菜甘蓝、番茄马铃薯 二、依据原理 三、常用方法 四、优点选择： ①不同个体的优良性状集中于同一个体上 ②提高变异频率，加速育种过程，大幅度改良某些性状 ③打破物种界限，定向改造生物性状 ④自交后代不发生性状分离，明显缩短育种年限 ⑤植物器官大，产量高，营养丰富 ⑥能克服远缘杂交的不亲和性，有目的地培育优良品种 ⑦繁殖优良品种，用于保存濒危物种，有选择地繁殖某性别的动物 五、缺点选择： ①可能会引起生态危机 ③技术较复杂，需与杂交育种结合 ⑤技术复杂，难度大 ②时间长，需及时发现优良性状 ④有利变异少，须大量处理材料 ⑥发育延迟、结实率低 基因水平 染色体水平 单倍 多倍 杂交 诱变 基因工 体育 体育 育种 育种 程育种 种 种 依据原 理 常用方 法 优点 缺点 举例 细胞水平 细胞工程育种 植物体细胞杂交 技术 动物克隆 基因水平 染色体水平 细胞水平 细胞工程育种 杂交 育种 诱变 育种 基因工 单倍体 多倍体 程育种 育种 育种 植物体细胞杂 动物克 依据 基因 原理 重组 基因 突变 基因重 染色体 染色体 细胞（细胞核）的 组 变异 变异 全能性 杂交 →自 常用 交→ 方法 选种 →自 交 辐射、 激光、 太空 （辐 射、 失 重）、 化学 诱发 变异 交技术 利用转 基因技 术将目 的基因 引入生 物体内 花药离 体培养 再经人 工诱导 使染色 体加倍 秋水仙 素处理 萌发的 种子或 幼苗 植物：去 细胞壁→ 原生质体 融合→杂 种细胞→ 组织培养 隆 动物克 隆：核 移植→ 胚胎移 植 基因水平 杂交育 种 优点 不同个 体的优 良性状 集中于 同一个 体上 诱变育 基因工 种 程育种 染色体水平 单倍体 育种 多倍体 育种 提高变 异频率，打破物 植物器 加速育 种界限， 明显缩 官大， 种过程，定向改 短育种 产量高， 大幅度 造生物 年限 营养丰 改良某 性状 富 些性状 缺点 有利变 时间长， 异少， 可能会 需及时 须大量 引起生 发现优 处理材 态危机 良性状 料 技术较 复杂， 需与杂 交育种 结合 发育延 迟、结 实率低 举例 产生人 青霉素 胰岛素 高产菌 的大肠 株、太 杆菌、 空椒 抗虫棉 单倍体 育种获 得矮秆 抗锈病 的小麦 三倍体 无籽西 瓜、八 倍体小 黑麦 矮秆抗 锈病的 小麦 细胞水平 细胞工程育种 能克服远缘 杂交的不亲 和性，有目 的地培育优 良品种 保存濒 危物种、 保持优 良品种 技术复杂，难度大 白菜甘蓝 、番茄马铃 薯 克隆羊、 鲤鲫核 移植 1、能够使植物体表达动物蛋白的育种方法是（ A．单倍体育种 B．杂交育种 C．基因工程育种 D．多倍体育种 ） 2、培育胡萝卜－羊角芹的方法是 。 3、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，这种方法是 。能缩短育 种年限的方法是 。 归纳总结： ⑴各种育种方式都适用于植物，动物一般采用 。 ⑵要获得自然界没有的新性状，可用 。 ⑶如果要得到特殊性状，如提高营养，增大果实等，可采 用 。 ⑷若要将特殊性状组合到一起，还要克服远缘杂交的不亲 和，常用 。 二、习题巩固 1、小麦是一种重要的粮食作物，改善小麦的遗传性状是科学工作 者不断努力的目标，如图是遗传育种的一些途径。请回答下列问题： （1）若要在较短时间内获得上述新品种小麦，可选图 图中包含哪些育种途径？请结合字母一一指出。 中 （填字母）途径所用的方法。其中的F环节 是 。 （2）科学工作者欲使小麦获得燕麦抗锈病的性状，选 择图中 （填字母）表示的技术手段最为合 （3）小麦与玉米杂交，受精卵发育初期出现玉米染色体 在细胞分裂时全部丢失的现象，将种子中的胚取出进行组 织培养，得到的是小麦 植株。 （4）图中的遗传育种途径， （填字母） 所表示的方法具有典型的不定向性。 2、番茄是一种营养丰富、经济价值很高的果蔬，深受 人们的喜爱。现有3个番茄品种，A品种的基因型为 AABBdd，B品种的基因型为AAbbDD，C品种的基因 型为aaBBDD。3对等位基因分别位于3对同源染色体上， 并且分别控制叶形、花色和果形3对性状。思考： （1）如何运用杂交育种方法利用以上3个品种获得基因 型为aabbdd的植株？（用文字描述其过程） 变形：用简图描述 ①A与B杂交得子一代为AB杂交种； ②子一代与C杂交，得子二代，为ABC杂交种； ③子二代自交，可以得到八种基因型的种子，其中含 aabbdd； ④将八种基因型的种子种下，该种子可长成基因型为 aabbdd的植株。 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？ （A） P AABBdd F1 （B） × AAbbDD （C） AABbDd × aaBBDD 第一年 第二年 F2 AaBbDd × F3 第三年 aabbdd （种子 ） 第四年 aabbdd（植株 ） (2) 如果要缩短获得aabbdd植株的时间，可采用什么方 法？（请在上述简图上作些修改）需要几年的时间？ 第 一 年 杂交育种 （A） （B） AABBdd × AAbbDD 第 二 年 AABbDd× aaBBDD 单倍体育种 减数分裂 配子 abd AaBbDd 第 三 年 第 四 年 × aabbdd（种子） aabbdd（植株 ） 花药离体培养 abd（单倍体幼苗） 第 秋水仙素 处理 aabbdd（植株 ） 明显缩短育种年限 三 年 【变式训练1】在家兔中黑色（B）对褐色（b）为显性，短毛 （E）对长毛（e）为显性，这些基因是独立分配的。现有纯合黑色 短毛兔和褐色长毛兔。试回答下列问题： （1）试设计培育出能稳定遗传的黑色长毛兔的育种方案： P 黑色短毛兔 × 褐色长毛兔 BBEE bbee ↓ F1 黑色短毛兔 BbEe 动植物在杂交育种过程中，方法大致是杂交→ ↓F1雌雄交配 F2 黑色短毛 黑色长毛 × 褐色长毛 褐色短毛 自交→选优→选纯，植物杂交育种的过程是： B ee bbee 杂交→自交→选优→自交选纯，但是由于动物 ↓ 不能自交，所以动物杂交育种的确切过程是： 不出现性状分离，即为纯合子 （2）F2中黑色长毛兔的基因型是有 BBee 和 Bbee 两种， 杂交→F1雌雄交配→选优→测交选纯。 1/3，杂合体占F2总数 其纯合体占黑色长毛兔总数的 的 1/8 。 2、番茄是一种营养丰富、经济价值很高的果蔬，深受 人们的喜爱。现有3个番茄品种，A品种的基因型为 AABBdd，B品种的基因型为AAbbDD，C品种的基因 型为aaBBDD。3对等位基因分别位于3对同源染色体上， 并且分别控制叶形、花色和果形3对性状。思考： （1）如何运用杂交育种方法利用以上3个品种获得基因 型为aabbdd的植株？（用文字描述其过程） 变形：用简图描述 ①A与B杂交得子一代为AB杂交种； ②子一代与C杂交，得子二代，为ABC杂交种； ③子二代自交，可以得到八种基因型的种子，其中含 aabbdd； ④将八种基因型的种子种下，该种子可长成基因型为 aabbdd的植株。 3、如图为某野生植物种群（雌雄同花）中甲植株的A基因（扁 茎）和乙植株的B基因（缺刻叶）发生突变的过程。已知A基因 和B基因是独立遗传的，请分析该过程，回答下列问题： （3）若a基因和b基因分别控制圆茎和圆叶，则突变后 （1）简述上述两个基因发生突变的过程： （4）请你利用突变后的甲、乙两植株作为实验材料， （2）突变产生的a基因与A基因的关系是 ， 。 的甲、乙两植株的基因型分别为 、 ，表 设计杂交实验程序，培育出具有圆茎圆叶的观赏植物品 a基因与B基因的关系是 。 现型分别为 、 。 种。 【解析】由图可知这种基因突变是由DNA分子一条链上的一 个碱基被取代而引起的基因碱基序列的改变，因此只有以突 变链为模板复制产生的DNA分子异常。突变产生的a基因与A 基因的关系是等位基因，a基因与B基因的关系是非等位基因。 突变后的甲、乙植株基因型分别为AaBB、AABb，培育出同时 具有两种优良性状的植株的基因型为aabb，思路是两植株先 自交，分别得到aaBB、AAbb的植株，再将其进行杂交然后再 自交才能达到目的。 答案：（1）DNA复制的过程中一个碱基被另一个碱基取代， 导致基因的碱基序列发生了改变 （2）等位基因 （3）AaBB AABb 非等位基因 扁茎缺刻叶 扁茎缺刻叶 （4）①将这两株植株分别自交；②选取甲子代中表现型为 圆茎缺刻叶（aaBB）植株与乙子代中表现型为扁茎圆叶 （AAbb）植株进行杂交，获得扁茎缺刻叶（AaBb）植株；③ 再让扁茎缺刻叶植株自交，从子代中选择圆茎圆叶植株即可。 （也可用遗传图解表示） 总结归纳： 此题是将诱变育种与杂交育种相结合，传 统的植物杂交育种方法大致是杂交→自交→选 优→选纯。杂交的目的是将所有的基因集中到 同一个体上。实验设计的突破点就在于如何将 所有的性状集中于同一个个体。 【变式训练2】在一块高秆（纯合体）小麦田中，偶然发 现了一株矮秆小麦。请设计实验方案探究该矮秆性状出现 的可能原因（简要写出所用方法、结果和结论） 。 关于育种的几个问题 （1）育种的根本目的是培育具有优良性状（如抗逆性好、品质优良、产 量高等）的新品种，以便更好地为人类服务。 （2）选择育种方法要视具体育种目标要求、材料特点、技术水平和经济 因素，进行综合考虑和科学决策： ①保留原有性状，首选无性繁殖； ②一般作物育种可选杂交育种和单倍体育种； ③若检测是否为纯合子用测交或自交方案，测交分离比为1∶1，为首选； 若既要检测是否为纯合子同时又要分离纯合子，显性则用“代代自交”， 而隐性可直接分离； ④已知多对性状杂合要获得纯合子首选单倍体育种，其次才是自交； ⑤为得到特殊性状可选择诱变育种（不定向），再进行筛选（如航 天育种）或多倍体育种； ⑥若要将特殊性状组合到一起，但又要克服远缘杂交不亲和性，可 考虑运用基因工程或细胞工程育种，如培育各种用于生物制药的工 程菌。 （3）从基因组成上看，育种目标基因型可能是：①纯合子，便于 制种、留种和推广；②杂合子，充分利用杂种优势。 （4）设计方案时应注意对象是“动物”还是“植物”，雌雄“同 体”还是“异体”；在选择纯粹杂交育种方法时，应注意是否能获 得相应正、反交或自交的父母本，正、反交或自交能否进行，是否 要借助无性繁殖的方法等。 （5）植物杂交育种应注意去雄、套袋（雌雄同花）和授粉。