单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第,2,节 生物变异在生产上的应用,第2节 生物变异在生产上的应用,1,袁隆平向世界宣布：“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”。,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？,袁隆平向世界宣布：“中国完全能解决自己的吃饭问,2,年份,1978,2000,2010,种类,普通水稻,普通水稻,&,杂交水稻,杂交水稻,产量,(,吨,/,每公顷）,3.5,单产达到,6.34,预计,13.5,中国于年提出,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,7000,多万人口。到,2004,年底止，杂交水稻在中国已累计推广约,3,亿公顷，增产稻谷约,4.5,亿吨，成为中国解决粮食问题的,关键技术,。,水稻产量对比,年份197820002010种类普通水稻普通水稻杂交水稻产量,3,小麦高秆（,D,）对矮秆（,d,）为显性，抗锈病（,T,）对不抗锈病（,t,）为显性，现有纯合的高秆抗锈病的小麦（,DDTT,）和矮秆不抗锈病的小麦（,ddtt,），怎样才能得到能稳定遗传矮秆抗病的优良品种（,ddTT,）？,想一想：,锈病,小麦高秆（D）对矮秆（d）为显性，抗锈病（T）对不,4,以下是杂交的育种参考方案：,高抗 矮不抗,高抗,DDTT,ddtt,DdTt,ddTt,高抗 高不抗 矮抗 矮不抗,ddTT,矮抗,ddTT,ddTt,矮抗,ddTT,矮抗,矮抗 矮不抗,ddTt,ddTT,杂交,自交,选优,自交,F,3,选优,以下是杂交的育种参考方案：高抗 矮不抗,5,试一试：动物的杂交育种方法,假设现有长毛立耳猫（,BBEE,）和短毛折耳猫（,bbee,），你能否培育出能稳定遗传的长毛折耳猫（,BBee,）？写出育种方案（图解）,长毛折耳猫,短毛折耳猫,长毛立耳猫,试一试：动物的杂交育种方法假设现有长毛立耳猫（BBEE,6,！,注意,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,进行验证。,！注意 动物杂交育种中纯合子的获得不能通过逐代自交，而,7,一、杂交育种,基因重组,1,、使位于不同个体上的多个优良性状集中于一个个体上,即“,集优,”；,2,、操作简捷。,育种周期长,。,原理：,方法：,优点：,缺点：,杂交,选择,纯合化,杂交后代会出现性状分离，进行纯化所需时间长。,（自交选择需五,六代,甚至十几代,),如何加速,？,一、杂交育种基因重组1、使位于不同个体上的多个优良性状集中于,8,二、单倍体育种,2,.方法：,花药,离体培养；,染色体,加倍，成为可育的,纯合子,。,1,.单倍体育种：,采用,花药离体培养,的方法获得,单倍体植株,，再人工诱导,染色体加倍,，获取自交不发生性状分离的,稳定遗传,的,纯系,品种。,4,.优点：,缩短育种年限，排除显隐性干扰,缺点：,但方法复杂，成活率较低,3.原理：,染色体畸变,二、单倍体育种 2.方法：花药离体培养；染色体加倍，成为可育,9,为什么说单倍体育种能明显缩短育种年限？,花药离体培养,P,高杆抗病,DDTT,矮杆感病,ddtt,F,1,高杆抗病,DdTt,配子,DT,Dt,dT,dt,DT,Dt,dT,dt,DDTT,DDtt,ddTT,ddtt,纯合体,染色体加倍,需要的矮抗品种,单倍体育种,第,1,年,第,2,年,P,高杆抗病,DDTT,矮杆感病,ddtt,F,1,高杆抗病,DdTt,F,2,D_T_,D_tt,ddT_,ddtt,ddTT,杂交育种,第,1,年,第,2,年,第,36,年,需要的矮抗品种,矮抗,DT,Dt,为什么说单倍体育种能明显缩短育种年限？花药离体培养P高杆抗,10,花药,花粉粒,人工获得单倍体植株：,花药离体培养,技术,花药花粉粒人工获得单倍体植株：花药离体培养技术,11,花药离体培养,单倍体幼苗,可育的纯合子,秋水仙素处理,(,诱导染色体数加倍,),AB,、,Ab,、,aB,、,ab,AB,、,Ab,、,aB,、,ab,AABB,、,AAbb,、,aaBB,、,aabb,早熟抗病,花药,花药离体培养单倍体幼苗可育的纯合子秋水仙素处理AB、Ab、a,12,4,条染色体,8,条染色体,无纺缍体形成,复制,着丝点分裂,无纺缍丝牵引,细胞分裂,体细胞有丝分裂：,秋水仙素作用时间：,前期,4条染色体8条染色体无纺缍体形成 复制着丝点分裂无纺缍丝,13,常用的方法：,低温和秋水仙素处理法,秋水仙素处理法的具体做法是什么？原理又是什么？,方法：,用秋水仙素处理,_,或,_,。,原理：,当秋水仙素作用于正在,_,的细胞时，能够抑制,_,的形成，导致,_,不能,_,，从而引起细胞内染色体,_,。染色体数目加倍的细胞继续进行,_,分裂，将来就可能发育成,_,植株。,萌发的种子,幼苗,分裂,纺锤丝,染色体,移向两极,数目加倍,有丝,多倍体,常用的方法：低温和秋水仙素处理法 秋水仙素处理法的具体,14,帕 米 尔 高 原,据统计,帕米尔高原上的植物,65%,以上是多倍体。,据统计,帕米尔高原上的植物65%以上是多倍体。,15,1、在野外发现抗锈病（显性基因D控制的）杂合小麦植株，如何快速获取可以稳定遗传的抗锈病的种子？,2,、有两个亲本基因型为,DDtt,和,ddTT,，现欲培育出基因型为,ddtt,的新品种，最简洁的方法是什么？,思考：,杂交育种,1、在野外发现抗锈病（显性基因D控制的）杂合小麦植株，,16,三、诱变育种,1,、什么是诱变育种？,2,、人工诱变有哪些方法？,3,、诱变育种的原理是什么？,4,、诱变育种有何优缺点？,三、诱变育种1、什么是诱变育种？,17,三、诱变育种,利用物理因素（如,X,射线，紫外线，激光等）或化学因素（如亚硝酸等）处理生物，使生物发生,基因突变,或者,染色体畸变,。,三、诱变育种 利用物理因素（如X射线，紫外线，激光等,18,1,、农作物,（太空育种）,强辐射，微重力和高真空等太空综合环境因素诱发植物种子的基因变异,加速育种的进程,1、农作物（太空育种）加速育种的进程,19,应用例子：,2,、微生物,青霉菌,最初从发霉的甜瓜上发现，这种野生的青霉菌分泌的青霉素很少。青霉素是第一种能够治疗肺炎、脑膜炎等人类疾病的抗生素。但产量只有,20,单位,/mL,。后来，人们对青霉菌进行,X,射线、紫外线照射以及化学诱变，培育成了青霉素产量很高的菌株，目前产量已经可以达到,50 000,单位,/mL,60 000,单位,/mL,。,大幅度改良生物的性状。,应用例子：2、微生物大幅度改良生物的性状。,20,诱变育种的优缺点,优点：,缺点：,提高突变频率。,（,1001000,倍）,有利变异少，需大量处理实验材料。,能不能控制突变方向,？,加速育种的进程。,大幅度改良生物的性状。,诱变育种的优缺点优点：缺点：提高突变频率。（100100,21,思考：如何培育出无籽香蕉和无籽西瓜？,二倍体,三倍体,三倍体,二倍体,思考：如何培育出无籽香蕉和无籽西瓜？二倍体三倍体三倍体二倍体,22,想一想,:,1,、为什么用秋水仙素处理二倍体西瓜的,幼苗,或萌发的种子,？,2,、,两次传粉的作用有什么不同,？,3,、,三倍体西瓜,为什么无籽,？,4,、,三倍体植株的无籽性状是否可遗传？,想一想:,23,三倍体无籽西瓜的培育,三倍体无籽西瓜的培育,24,普通西瓜的幼苗（或萌发的种子）,秋水 仙素处理,幼苗（染色体加倍,4N,）,生长,四倍体植株,多倍体育种,四倍体植株,二倍体植株,4N,瓜肉,3N,胚,三倍体植株,二倍体植株的花粉,3N,瓜肉,杂交育种,普通西瓜的幼苗（或萌发的种子）秋水 仙素处理幼苗（染色体加倍,25,普通小麦,(,六倍体,),AABBDD,小黑麦,(,二倍体,),(,RR,),X,多倍体育种实例：八倍体小黑麦的培育,八倍体小黑麦,AABBDDRR,一定浓度,秋水仙素处理,ABD,R,配子,P,四倍体小黑麦,ABDR,F,1,可育的异源八倍体,普通小麦(六倍体)小黑麦(二倍体)X多倍体育种实例：八倍体小,26,四、多倍体育种,1.,原理：,染色体畸变（染色体组加倍）,2.,方法,:,3.,优点：,多倍体细胞通常比二倍体细胞大，细胞内有机物含量高、抗逆性强。,4.,缺点：,结实率下降、发育延迟,低温处理,秋水仙素,四、多倍体育种1.原理：染色体畸变（染色体组加倍）2.方法:,27,新问题：,北极海鱼有抗冻基因,如何得到抗冻的番茄,？,新问题：北极海鱼有抗冻基因如何得到抗冻的番茄？,28,抗冻基因,北极海鱼,重组,DNA,番茄,导入,运载体,五、转基因技术,抗冻基因,表达,抗冻,番茄,抗冻基因北极海鱼重组DNA 番茄导入运载体 五、转,29,五、转基因技术,基因重组,定向改变生物的性状，（针对性强、效率高）,打破物种界限，克服远缘杂交不亲和的障碍，,降低农药对环境的污染等。,技术复杂，操作难度大。,破坏生态环境、威胁人类健康。,原理,:,方法,:,优点,:,缺点,:,提取,目的基因,目的基因与,运载体,结合,导入,受体细胞,检测基因,表达,。,优点,:,五、转基因技术基因重组定向改变生物的性状，（针对性强、效,30,苏云金杆菌,抗虫基因,棉花,抗虫,棉花,表达,导入,运载体,苏云金杆菌抗虫基因棉花抗虫棉花表达导入运载体,31,生长快、肉质好的转基因鱼,(,中国,),乳汁中含有人生长激素的转基因牛,(,阿根廷,),生长快、肉质好的转基因鱼(中国)乳汁中含有人生长激素的转基因,32,杂交育种,诱变育种,单倍体育种,多倍体育种,原理,常用方法,优点,缺点,基因重组,基因突变,染色体畸变,染色体畸变（成倍减少）,染色体畸变（成倍增加）,杂交,用物理或化学方法处理生物,花药离体培养,单倍体,秋水仙素处理,纯种,秋水仙素处理,使位于不同个体的优良性状集中于一个个体上,提高变异频率,加速育种进程,改良生物性状,有利变异少，需大量处理供试材料,明显缩短育种年限，排除显隐性干扰,技术复杂，成活率低，需与杂交育种配合,各种器官大、营养成分高、抗性强,与杂交育种配合；结实率低，发育延迟,育种时间最长,杂交育种诱变育种单倍体育种多倍体育种原理常用方法优点缺点基因,33,1,、请写出下面各项培育方法：,（,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：,。,（,2,）用,60,Co,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,。,（,3,）用小麦和黑麦培育八倍体黑小麦的方法是,。,（,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，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,。,（,5,）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,。,（,6,）用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,。,单倍体育种,诱变育种,多倍体育种,诱变育种,杂交育种,诱变育种,1、请写出下面各项培育方法：单倍体育种 诱变育种 多倍体育种,34,2,、下图是用某种作物的两个品种,和,分别培育出,、,、,品种的示意图，试分析回答：,（,1,）用,和,培育,所采用的,D,和,F,步骤分别是,_,和,。其应用的遗传学原理是,。,（,2,）用,培育,所采用的,E,和,H,步骤分别是,和,。其应用的遗传学原理是,。,（,3,）用,培育,所采用的,G,步骤是,。其遗传学原理是,。,杂交,自交,基因重组,花药离体培养,秋水仙素处理幼苗,染色体畸变,秋水仙素处理幼苗,染色体畸变（多倍体育种）,2、下图是用某种作物的两个品种和分别培育出、品种,35,