第一节 杂交育种与诱变育种第六章第六章 从杂交育种到基因工程从杂交育种到基因工程1古人驯化野生动物家禽、家畜古人驯化野生动物家禽、家畜自然变异自然变异长期人工选择长期人工选择原理原理缺点缺点2 2 可选择的范围有限可选择的范围有限1 1 育种周期太育种周期太长长植物驯化植物驯化一、选择育种一、选择育种2现有纯合的高秆抗锈病的小麦（现有纯合的高秆抗锈病的小麦（DDDDTTTT）和矮秆）和矮秆不抗锈病的小麦（不抗锈病的小麦（ddddtttt）。）。如果你是育种工作者，你应该怎样操作才能得如果你是育种工作者，你应该怎样操作才能得到到矮秆抗病矮秆抗病（ddTTddTT）的优良品种？）的优良品种？二、杂交育种二、杂交育种3 高抗高抗 矮不抗矮不抗F F1 1 高抗高抗DDDDTTTTddddttttD DdTdTt tddTddTt t9 9高抗高抗 3 3高不抗高不抗 3 3矮抗矮抗 1 1矮不抗矮不抗ddTTddTT矮抗矮抗ddTTddTTddTddTt t矮抗矮抗ddTTddTT矮抗矮抗矮抗矮抗 矮不抗矮不抗ddTTddTTddTddTt t杂交杂交自交自交选优选优自交自交F F3 3选优选优F F2 2假如从播种到收获种子要一年，那么培育出一个假如从播种到收获种子要一年，那么培育出一个能稳定遗传的纯种矮抗小麦至少要能稳定遗传的纯种矮抗小麦至少要7 78 8年年二、杂交育种二、杂交育种4杂交育种是将两个或两个以上的优良性状通过杂交育种是将两个或两个以上的优良性状通过交交配集中配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法的方法。基因重组基因重组例如：高产、矮秆水稻的培育例如：高产、矮秆水稻的培育 抗病、矮抗病、矮秆小麦的培育秆小麦的培育杂交杂交 自交自交 选优选优 自交自交 纯合子的纯合子的优良品种优良品种多次多次二、杂交育种二、杂交育种1 1、概念、概念2 2、原理、原理3 3、方法、方法4 4、应用、应用5优点：优点： 目的性强，通过杂交使位于不同个体上的优良目的性强，通过杂交使位于不同个体上的优良性状集中于一个个体上性状集中于一个个体上（“集优集优”）；可表现可表现“杂种优势杂种优势” 缺点：缺点：1 1. .育种所需时间较长（一般需育种所需时间较长（一般需7 78 8年）年）2 2. .只能利用已有的基因重组，不能创造只能利用已有的基因重组，不能创造 新的新的基因。基因。二、杂交育种二、杂交育种6杂交水稻之父：袁隆平杂交水稻之父：袁隆平从从19761976年到年到20062006年，累计年，累计增产粮食增产粮食520520多亿公斤，多亿公斤，平均每年解决平均每年解决6006000 0万人的万人的粮食问题。粮食问题。二、杂交育种二、杂交育种小麦远缘杂交的奠基人小麦远缘杂交的奠基人,其培育的小麦抗病强、其培育的小麦抗病强、 产量高产量高7荷荷斯斯坦坦牛牛中中国国黄黄牛牛中国荷斯坦牛：中国荷斯坦牛： 荷斯坦荷斯坦弗里生牛与我国弗里生牛与我国黄牛杂交选育后逐渐形成的优良种。泌乳黄牛杂交选育后逐渐形成的优良种。泌乳期可达期可达305305天，年产乳量可达天，年产乳量可达6300kg6300kg以上以上 。二、杂交育种二、杂交育种8二倍体二倍体四倍体四倍体秋水仙素处理秋水仙素处理秋水仙素处理秋水仙素处理二倍体二倍体三倍体种子三倍体种子三倍体植株三倍体植株不能形成正常的卵细胞不能形成正常的卵细胞无子西瓜无子西瓜种下去种下去种下去种下去联会紊乱联会紊乱联会紊乱联会紊乱第第一一年年第第二二年年授二倍体授二倍体授二倍体授二倍体的花粉的花粉的花粉的花粉（方法：秋水仙素处理萌发的种子和幼苗）（方法：秋水仙素处理萌发的种子和幼苗）三、多倍体育种三、多倍体育种9方法：花药离体培养方法：花药离体培养普通植株普通植株普通植株普通植株花粉花粉花粉花粉单倍体幼苗单倍体幼苗单倍体幼苗单倍体幼苗纯合子纯合子纯合子纯合子幼苗幼苗幼苗幼苗筛选所需的品种筛选所需的品种筛选所需的品种筛选所需的品种减数分裂减数分裂减数分裂减数分裂花药离体培养花药离体培养花药离体培养花药离体培养秋水仙素处理秋水仙素处理秋水仙素处理秋水仙素处理DDTTDDTTDdTtDdTt花药离体培养花药离体培养DT Dt dT dtDT Dt dT dt单倍体幼苗单倍体幼苗单倍体幼苗单倍体幼苗秋水仙素秋水仙素DDTT,DDtt,DDTT,DDtt,ddTTddTT,ddtt ,ddtt 二倍体植株二倍体植株二倍体植株二倍体植株筛选所需的品种筛选所需的品种筛选所需的品种筛选所需的品种ddttddttDT Dt dT dtDT Dt dT dt杂交杂交矮抗（矮抗（矮抗（矮抗（ddTTddTTddTTddTT）小麦的培育）小麦的培育）小麦的培育）小麦的培育四、单倍体育种四、单倍体育种10利用物理因素（如利用物理因素（如X X射线，紫外线，激光等）或射线，紫外线，激光等）或化学因素（如亚硝酸等）处理生物，使生物发化学因素（如亚硝酸等）处理生物，使生物发生生基因突变基因突变。“黑农五号黑农五号”大豆、大豆、青霉菌青霉菌的选育、的选育、太空作物的培育等太空作物的培育等。五、诱变育种五、诱变育种1 1、概念：、概念：2 2、原理：、原理：基因突变基因突变3 3、应用：、应用：11 优点：提高基因突变频率优点：提高基因突变频率，加速育种进，加速育种进程。程。产生新基因，产生新基因，大幅度地改良某些性状大幅度地改良某些性状。获得前所未有的新性状。获得前所未有的新性状。 缺点：难以控制突变方向缺点：难以控制突变方向，具，具有一定的盲目性有一定的盲目性, ,有利个体少有利个体少; ;需需大大量处理实验材料量处理实验材料 ，工作量大，工作量大 。五、诱变育种五、诱变育种12 黑龙江农科院用黑龙江农科院用辐辐射方法处理大豆射方法处理大豆，培育，培育成成“黑农五号黑农五号”大豆品大豆品种，含油量比原来的品种，含油量比原来的品种提高了种提高了2.5%2.5%，大豆产，大豆产量提高了量提高了16%16%。 “黑农五号黑农五号”大豆大豆五、诱变育种五、诱变育种1319431943年从自然界分离出来年从自然界分离出来的青霉菌只能产生青霉素的青霉菌只能产生青霉素2020单位单位/mL/mL。后来人们。后来人们对青对青霉菌多次进行霉菌多次进行X X射线、紫外射线、紫外线照射以及综合处理线照射以及综合处理，培，培育成了青霉素高产菌株，育成了青霉素高产菌株，目前青霉素的产量已达到目前青霉素的产量已达到50000500006000060000单位单位/mL/mL。青霉菌高产菌株的选育青霉菌高产菌株的选育五、诱变育种五、诱变育种14太空育种太空育种 太空中各种辐射、失重、宇宙粒子、弱地磁，高真太空中各种辐射、失重、宇宙粒子、弱地磁，高真空等综合作用，产生地面上难以实现的变异。空等综合作用，产生地面上难以实现的变异。五、诱变育种五、诱变育种15五、诱变育种五、诱变育种16太空水稻搭载前后株系对比太空水稻搭载前后株系对比甘肃种植的太空育种的蔬菜甘肃种植的太空育种的蔬菜五、诱变育种五、诱变育种太空黄瓜太空黄瓜17基因突变基因突变染色体组成倍染色体组成倍增加（染色体增加（染色体变异）变异）基因重组基因重组染色体组成倍染色体组成倍减少（染色体减少（染色体变异）变异）杂交杂交自交自交选优选优自交自交（至纯种）（至纯种）物理或化学物理或化学的方法处理的方法处理生物生物花药离体培养花药离体培养后再用秋水仙后再用秋水仙素加倍素加倍使不同亲本的使不同亲本的优良性状集中优良性状集中于同一个体上于同一个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明显缩短明显缩短育种年限育种年限器官大型，器官大型，营养含量高营养含量高培育矮抗小麦培育矮抗小麦培育青霉培育青霉素高产菌株素高产菌株培育矮抗小麦培育矮抗小麦三倍体无子三倍体无子西瓜的培育西瓜的培育用秋水仙素用秋水仙素处理萌发的处理萌发的种子或幼苗种子或幼苗六、不同育种方法的比较六、不同育种方法的比较18