袁隆平袁隆平 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他发起的起的“第二次第二次绿色革命色革命给整个人整个人类带来了福音。来了福音。农学家、学家、杂交水稻育种交水稻育种专家。家。李登海李登海杂交玉米之父杂交玉米之父 选育的育的紧凑型玉米新种凑型玉米新种类掖掖单1313号在号在20042004年年2 2月月2020日荣日荣获国国家科技提高一等家科技提高一等奖“ “神舟五号搭神舟五号搭载载育成的巨人南瓜育成的巨人南瓜甘甘肃肃种植的太空育种的蔬菜茄子种植的太空育种的蔬菜茄子太空黄瓜太空黄瓜第第1节节杂交育种与诱变育种杂交育种与诱变育种第第6章章从杂交育种到基因工程从杂交育种到基因工程玉米来源于美洲大玉米来源于美洲大陆，15世世纪传入欧洲，入欧洲，16世世纪经葡萄牙葡萄牙传入中国，如今遍及全世界。入中国，如今遍及全世界。远在古代，美洲的印第安人就在古代，美洲的印第安人就选择和培育了和培育了许多穗大粒多穗大粒饱的玉米。原来他的玉米。原来他们把玉米奉把玉米奉为神灵，神灵，用作祭祀的玉米是在隔离条件下种植的，用作祭祀的玉米是在隔离条件下种植的，经过精心管理和仔精心管理和仔细选育，不育，不仅果穗果穗硕大、大、颗粒丰粒丰满，而且，而且质量量优良，无任何良，无任何杂粒，粒，这样就就选育出了具有育出了具有优良性状的玉米种良性状的玉米种类。教材教材98页资料古印第安人是最早古印第安人是最早选择和培育玉米的，最突出的奉和培育玉米的，最突出的奉献是献是选育了果穗育了果穗硕大、淀粉含量高的玉米。古印第安人大、淀粉含量高的玉米。古印第安人培育玉米的方法称培育玉米的方法称为选择育种育种请分析古印第安人培育玉米的方法所分析古印第安人培育玉米的方法所隐含的含的遗传学学原理及其原理及其优缺陷。缺陷。汰劣留良汰劣留良防止劣防止劣质玉米与玉米与选择的具有的具有优良性状的玉米良性状的玉米杂交，交，使使优良性状得到不断的良性状得到不断的积累。累。1这里的里的“选择的含的含义是：是：2“用作祭祀的玉米是在隔离条件下种植的用作祭祀的玉米是在隔离条件下种植的其中其中“隔离作用是隔离作用是3选择育种的优点是：选择育种的优点是：缺陷是：缺陷是：获得得优良种良种类；技；技术简单、容易操作。容易操作。选择范范围有限，育种周期有限，育种周期长。选择育种是改良育种是改良动植物种植物种类最古老的最古老的育种方法。它的育种方法。它的选育周期育周期长，可，可选择的范的范围也有限。也有限。在消在消费实际中，人中，人类逐逐渐探求出探求出杂交育种的方法。随着孟德交育种的方法。随着孟德尔遗传规律的律的发现，人工，人工杂交育种的方法也交育种的方法也被广泛运用。被广泛运用。想一想：想一想：锈病锈病 小麦高小麦高小麦高小麦高秆秆D D D D对对矮矮矮矮秆秆d d d d为显为显性，抗性，抗性，抗性，抗锈锈病病病病T T T T对对不抗不抗不抗不抗锈锈病病病病t t t t为显为显性，性，性，性，现现有有有有纯纯合的高合的高合的高合的高秆秆抗抗抗抗锈锈病的小病的小病的小病的小麦麦麦麦DDTTDDTTDDTTDDTT和矮和矮和矮和矮秆秆不抗不抗不抗不抗锈锈病的小麦病的小麦病的小麦病的小麦ddttddttddttddtt，假，假，假，假设设他是他是他是他是育种任育种任育种任育种任务务者，怎者，怎者，怎者，怎样样才干得到矮才干得到矮才干得到矮才干得到矮秆秆抗病的抗病的抗病的抗病的优优良种良种良种良种类类ddTTddTTddTTddTT？用？用？用？用遗传图遗传图解表示出来解表示出来解表示出来解表示出来. . . .以下是以下是杂交的育种参考方案：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杂交交自交自交选优选优自交自交F3选优选优思索：要培育出思索：要培育出一个能一个能稳定定遗传的植物种的植物种类普通普通需求几代？需求几代？延延续自交，直至不出自交，直至不出现性状分性状分别为止。止。像像这样显性性状是性性状是优良性状，采用良性状，采用杂交育种必需延交育种必需延续自交自交45代后种子才相代后种子才相对较纯，育种年限普通需，育种年限普通需5至至7年。年。请计算：13ddTT23ddTt将这两种基因型的矮杆抗病小麦延续自交两代，各代中ddTT所占比例是多少？1、概念：、概念：将两个或多个种将两个或多个种类的的优良性状良性状经过交配集中在一同，交配集中在一同，再再经过选择和培育，和培育，获得新种得新种类的方法。的方法。2、根据原理：、根据原理：基因重基因重组3、常用方法：、常用方法：杂交交 自交自交 选种种 自交自交 4、优点：点：将不同个体的将不同个体的优良性状集中到一个个良性状集中到一个个体上体上5、缺陷：、缺陷：利用已有基因的重利用已有基因的重组，按需，按需选择，不能，不能发明新的基因；明新的基因；杂交后代会出交后代会出现性状分性状分别，育种育种时间长。结合上述合上述实例，例，请总结出有关出有关杂交育种的几个交育种的几个问题？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“中国要挟中国要挟论，撰文，撰文说到下世到下世纪30年年代，中国人口将到达代，中国人口将到达16亿，到，到时谁来来养活中国，养活中国，谁来挽救由此引来挽救由此引发的全球的全球性粮食短缺和性粮食短缺和动荡危机？危机？ 我国科学家袁隆平多年来不断努力于我国科学家袁隆平多年来不断努力于杂交水稻的研交水稻的研讨，获得了得了骄人的成果。我国有一半以上的稻田种植人的成果。我国有一半以上的稻田种植杂交水稻。交水稻。水稻水稻产量从原来的每公量从原来的每公顷45004500多千克添加到多千克添加到75007500千克。从千克。从19761976年到年到19981998年，累年，累计增增产粮食粮食3.53.5亿吨，平均每年多吨，平均每年多处理理约60006000万人的粮食万人的粮食问题。近年来，全国。近年来，全国杂交水稻年种植交水稻年种植面面积2 24 4亿亩左右，全中国年增左右，全中国年增产的稻谷可以养活的稻谷可以养活70007000多多万人口。万人口。中国黄牛中国黄牛中中国国荷荷斯斯坦坦牛牛荷斯坦牛荷斯坦牛这种牛的泌乳期可达种牛的泌乳期可达305d，年，年产乳量可达乳量可达6300kg以上。以上。杂交育种不能交育种不能发明新的基因，并且所需明新的基因，并且所需时间很很长，那有没有能，那有没有能够出出现意想不到的意想不到的结果，并且果，并且需求需求时间相相对短些的育种方法呢？短些的育种方法呢？农作物作物黑黑龙江省江省农科院用科院用辐射方法射方法处置大豆，培育成了置大豆，培育成了“黑黑农五号等大豆种五号等大豆种类，产量提高了量提高了16，含油，含油量比原来提高量比原来提高25。l黑黑龙江江农科院的科院的60Co射射线温室温室资料1微生物微生物青霉菌最初从青霉菌最初从发霉的甜瓜上霉的甜瓜上发现，这种野生的青霉种野生的青霉菌分泌的青霉素很少，青霉素是抗菌素的一种，是菌分泌的青霉素很少，青霉素是抗菌素的一种，是第一种可以治第一种可以治疗肺炎、肺炎、脑膜炎、膜炎、脓肿等人等人类疾病的疾病的抗生素。但抗生素。但产量只需量只需20单位位/mL。后来，人。后来，人们对青青霉菌霉菌进展展X射射线、紫外、紫外线照射以及照射以及综合合处置，培育置，培育成了青霉素成了青霉素产量很高的菌株，目前量很高的菌株，目前产量曾量曾经可以到可以到达达50 000单位位/mL60 000单位位/mL。 资料2 资料3： 航天技术的开展，使人类利用太空资源的愿望变成了现实。自1987年以来，中国利用本人研制的前往式卫星和神舟号飞船进展了11次航天育种搭载实验，实验种类达1200多种。航天诱变育种是利用太空的物理环境作为诱变因子，太空环境条件很复杂，与地球外表主要差别是微重力103克106克、宇宙射线、重粒子、变化磁场和高真空等，这些物理条件的综协作用使生物产生基因突变。 据统计，航天育种变异率达4以上，株高变异为40cm30cm，果重变异达70100蔬菜，生育期变异为3天10天。太空育种我我国国运运用用前前往往式式运运载载卫卫星星搭搭载载水水稻稻种种子子，前前往往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，蛋白质含量添加，蛋白质含量添加8%-20%，生长期平均缩短，生长期平均缩短10天。天。太空辣椒平均太空辣椒平均单个重达个重达500克，果克，果实中中维生素生素C的的含量提高了含量提高了10%25%；黄瓜；黄瓜1根达根达1米多米多长；“航天芝麻航天芝麻1号不号不仅个大，而且个大，而且单株蒴果达株蒴果达98粒粒以上。以上。 太太空空船船把把20002000颗南南瓜瓜种种子子带上上了了太太空空，这些些种种子子在在宇宇宙宙里里经过了了综合合射射线的的作作用用，回回到到地地面面后后，经培培育育只只需需很很少少一一部部分分可可以以发育育成成我我们需需求求的的优良良性性状状，而而大大部部分分种种子子没没有有发育育或或并并不不是是我我们希希望望得得到到的的优良良性性状状。科科研研人人员经过3 3个个月月的的种种植植，长出出150150公公斤斤各各种种颜色的大南瓜。色的大南瓜。 诱变育种诱变育种原理：原理： 基因突基因突变 方法：方法： 物理方法物理方法( (紫外紫外线、射射线、失重等、失重等) )或化学方法或化学方法( (亚硝酸、硫酸二乙硝酸、硫酸二乙酯等等) )处置生物，再置生物，再选择符合符合要求的要求的变异异类型型 1、提高突、提高突变的的频率；率； 2、能、能产生新的基因，大幅度地改良某些性状；生新的基因，大幅度地改良某些性状； 3、较短短时间内能内能获得得稳定定遗传的个体的个体缩短育短育种种时间。 1 1、难以控制突以控制突变方向，具有一定的盲目性；方向，具有一定的盲目性； 2 2、有利个体不多，需求大量的、有利个体不多，需求大量的处置生物置生物资料，料，再再进展展选培育。培育。优点：优点：缺陷：缺陷：基因重组能否在不同种的生物个体之间定基因重组能否在不同种的生物个体之间定向进展呢？向进展呢？基因工程育种基因工程育种杂交育种杂交育种诱变育种诱变育种多倍体育种多倍体育种单倍体育种单倍体育种处处置置原原理理优优点点缺缺陷陷三、比较各种育种的方法三、比较各种育种的方法杂交育种杂交育种诱变育种诱变育种多倍体育多倍体育种种单倍体育单倍体育种种处处置置原原理理优优点点缺缺陷陷杂交交物理物理辐射射化学化学药剂秋水仙素秋水仙素花花药离离体培育体培育基因重基因重组基因突基因突变染色体染色体变异异可以集中两可以集中两个个亲体的体的优良性状良性状育种年限育种年限缩短，短，改良某些性状改良某些性状果大，茎果大，茎秆粗，粗，营养物养物丰富丰富年限短，年限短，易易稳定定不能不能发明明出新基因出新基因时间长有利不多，有利不多，需大量需大量处置置发育育迟，结实低低方法复方法复杂，成活率低成活率低这些些题他会做他会做吗？1 1、杂交育种所根据的主要交育种所根据的主要遗传学原理是：学原理是： A. A.基因突基因突变； B. B.基因自在基因自在组合；合； C. C.染色体交叉互染色体交叉互换： D. D.染色体染色体变异。异。 答答 B 2.在以下几种育种方法中，可以改动原有基因分子构造的育种方法是： A、杂交育种 B、诱变育种 C、单倍体育种 D、多倍体育种 答案： 3.现代农业育种专家采用诱变育种的方法改良某些农作物的原有性状，其缘由是： A、提高了后代的出苗率 B、产生的突变全部是有利的 C、提高了后代的稳定性 D、能提高突变率以供育种选择 答案： B BD D20032003理理综高考高考题小麦种小麦种类是是纯合体，合体，消消费上用种子繁衍，上用种子繁衍，现要要选育矮杆育矮杆aa )aa )、抗病抗病BBBB的小麦新种的小麦新种类；马铃薯种薯种类是是杂合体有一合体有一对基因基因杂合即可称合即可称为杂合体合体，消，消费上通常用上通常用块茎繁衍，茎繁衍，现要要选育黄育黄肉肉Yy)Yy)、抗病、抗病(Rr)(Rr)的的马铃薯新种薯新种类。请分分别设计小麦种小麦种类间杂交育种程序，以及交育种程序，以及马铃薯种薯种类间杂交育种程序。要求用交育种程序。要求用遗传图解表示并加以解表示并加以简要要阐明。写出包括明。写出包括亲本在内的前三代即可本在内的前三代即可马铃薯薯第一代第一代yyRrYyrr亲本本杂交交第二代第二代YyRr,yyRr,Yyrr,yyrr种植，种植，选黄肉、黄肉、抗抗病病YyRr第三代第三代YyRr用用块茎繁衍茎繁衍第三代第三代 F2 A_B_,A_bb,aaB_,aabb F2 A_B_,A_bb,aaB_,aabb 种植种植F2 F2 代，代，选矮杆、矮杆、 抗病抗病aaB_ aaB_ ，继 续自交，期望下代自交，期望下代 获得得纯合体合体 小麦小麦第一代第一代 P AABB aabb P AABB aabb 亲本本杂交交第二代第二代 F1 AaBb F1 AaBb 种植种植F1F1代，自代，自 交交