2011/12/14

东莞中学生物科组

6.1 杂交育种与诱变育种

第 6 章 从杂交育种到基因工程

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学习目标：比较学习目标：比较 44 种育种方式，完成表格种育种方式，完成表格 方法

比较杂交育种 诱变育种 多倍体育种 单倍体育种

原理

处理方法

优点

缺点

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已知小麦的高秆 (D) 对矮秆 (d) 为显性，抗锈

病 (T) 对易感锈病 (t) 为显性，两对性状独立遗传。

现在有高秆抗锈病 (DDTT) 、高秆易感锈病 (DDtt) 、

矮秆易感锈病 (ddtt) 的三个纯系品种，要求设计一

个通过基因重组培育双优新品种 (ddTT) 的步骤。

一、杂交育种

东莞中学生物科组一、杂交育种（在农作物育种中的应用）

操作步骤：杂交→自交→选优→自交操作步骤：杂交→自交→选优→自交

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一、杂交育种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，再经过选择和培育，获得新品种的方法。

1. 原理： 方法简单，容易操作，能将不同品 种中的优良性状集中在一起。

3. 缺点：（ 1 ）不能产生新基因 ( 产生新的基因型 ) ；（ 2 ）杂交后代会发生性状分离；（ 3 ）育种周期长，过程繁琐。 （一般需要 5 ～ 7 年）

基因重组

2. 优点：

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中国黄牛

ⅹ

中国荷斯坦牛

荷斯坦牛

4. 杂交育种在家畜、家禽育种方面的应用

东莞中学生物科组 杂种优势

骡是公驴与母马杂交所产生的后代。公马与母驴杂交的后代叫骡。骡能吃苦耐劳，可以在马、驴等牲畜不能承担其艰苦的条件下工作。（没有生育能力）

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二、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、硫酸二乙酯等）来处理生物，使生物发生基因突变，从而获得优良品种的方法。

用人工的方法诱发基因突变。提高变异的频率，加速育种进程。

大幅度改良某些性状。3. 缺点：（ 1 ）无法控制突变方向；

（ 2 ）有利变异少 , 需要处理大量实验材料；（ 3 ）难以集中多个理想的优良性状。

1. 原理：

2. 优点：

东莞中学生物科组4. 诱变育种的应用——太空育种

东莞中学生物科组4. 诱变育种的应用—农作物育种

甘肃种植的太空育种的蔬菜

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在作物方面，应用诱变育种我国已培育出 100 多种水稻、小麦、玉米、大豆等优良品种。例如用射线处理籼稻干种子，选出提早成熟 15 天的新品种，丰产等性状仍旧保持下来，而且米粒中的蛋白质的含量提高很多。又如用射线和其他诱变剂处理大豆，培育出一种新品种。这品种含有改变了的酶系，在同样的施肥和管理条件下可提高产量50% 。

4. 诱变育种的应用——农作物育种

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4. 诱变育种的应用——微生物育种

青霉素 ( 第一种治疗人类疾病的抗生素 ) 的应用，被誉为人类寿命的第 2 次革命，它把人的平均寿命从 40 岁提高到65 岁。 青霉菌

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医学上应用的其他抗生素如四环素、链霉素、地霉素、金霉素等。

4. 诱变育种的应用——微生物育种

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三、多倍体育种 在育种过程中，人们用适宜浓度的秋水仙素处理种子或幼苗，使细胞内染色体数目加倍，染色体数目加倍的细胞继续进行正常的有丝分裂，发育为多倍体植株，得到多倍体品种。

发育延迟，结实率低。

染色体变异（染色体组成倍增加）

器官大，营养物质含量高

1. 原理：

2. 优点：

3. 缺点：

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四、单倍体育种 采用花药离体培养的方法获得单倍体植株，再人工诱导染色体数目加倍，获取稳定遗传的纯系品种（自交不发生性状分离）。

技术手段复杂，成活率较低

明显缩短育种年限，获得纯合体

1. 原理：

2. 优点：

3. 缺点：

染色体变异( 染色体组成倍减少 , 再增加 )

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在野外发现抗锈病（显性基因 D 控制的）小麦植株，如何快速获取可以稳定遗传的抗锈病小麦种子呢？

四、单倍体育种

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育种的方法有多种，各有各的优点，要合理的有机结合各种方法，高效地达到育种目的。

如果水稻的某迟熟（ AA)品种 , 那么有什么好办法快速的得到早熟（ aa）品种？

灵活创新、实际应用

东莞中学生物科组人工诱变 + 单倍体育种

早熟品种(aa)

早熟品种(aa)

花药离体培养花药离体培养

　　当年就可以培育出优良新品种！

迟熟品种

(AA)

杂合子

(Aa)

人工

诱变

幼苗 （ A） 幼苗（ a）

秋水仙素处理

迟熟品种(AA)

迟熟品种(AA)

秋水仙素处理

时间：

东莞中学生物科组杂交育种 诱变育种 多倍体育种 单倍体育种

原理 基因重组 基因突变 染色体变异

（成倍增加）染色体变异（成倍减少，再成倍增加）

处理方法

杂交→自交→选优→自交

用射线、化学药品等处理生物，诱发突变

滴加秋水仙素或低温处理，人工诱导染色体数目加倍

花粉组织培养，再用秋水仙素处理，人工诱导染色体数目加倍

特点

优点：方法简便，“集优”；缺点：育种周期长过程繁琐。

优点：加速育种的进程，大幅改良某些性状；缺点：有利变异少 , 需要处理大量实验材料

优点：器官大，营养物质含量高；缺点：适用于植物，发育延迟，结实率低

优点：明显缩短育种年限。缺点：技术手段复杂，成活率较低

举例

高杆抗病与矮杆不抗病小麦杂交产生矮杆抗病品种（动植物）

高产量青霉素菌株的育成（植物、微生物）

三倍体西瓜、八倍体小黑麦（植物）

普通小麦单倍体育种（植物）

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复习第 5 章：（主干知识+ 细枝末节）1 、基因突变和基因重组的比较《导与练》 P50（基因突变的 5 个特点、基因重组的 3 个原因）2 、染色体组数的判定方法、单倍体和多倍体的比

较《导与练》 P543 、低温诱导植物染色体数目变化实验、三倍体西瓜的培育过程（课本 P89 ）4 、列表总结人类遗传病的类型和实例PS ：完成第 5 章所有相关练习

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五、转基因育种 将某些生物完整的优良基因转移到其他物种中去，改造生物的遗传物质，使其在性状、营养品质、消费品质等方面向人类所需要的目标转变。基因工程又叫做基因拼接技术或 DNA 重组技术。

例如 将菜豆储藏蛋白基因转移到向日葵中，培育出高产、稳产、品质优良的“向日葵豆”，提高了蛋白质的含量。 把细菌的抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐碱、抗干旱、抗高温等的抗性基因转移到农作物中去，就会产生具有相应抗性的农作物新品种。

基因工程

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1. 转基因育种的原理：人为基因重组

2. 变异原因：人工方法使目的基因整合到受体 DNA 分子中

3. 实例：人体干扰素基因的转移、人体胰岛素基因的 转移、转基因大豆、转基因牛等

4. 优点：人类实现对基因的定向转移，有利研究生物制药等

5. 缺点：可能带来生态灾难或战争狂人的“基因武器”。

五、转基因育种

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关注转基因食品安全

对转基因食品无害性的评估主要有以下几方面： 是否有毒性、引起过敏反应、营养或毒性蛋白质的特性、注入基因的稳定性、基因改变引起的营养效果及其他不必要的功能等。 对人类健康而言，专家们认为，主要应审查转基因食品有无毒性及对环境的影响。

欧盟对转基因食品的生产和销售制定了一系列法规，要求基因改变不得超过基因总量的 1 ％，市场上出售的转基因食品必须贴标签。

东莞中学生物科组杂交育种 诱变育种 多倍体育种 单倍体育种 基因工程育种

原理 基因重组 基因突变 染色体成倍增

加获取单倍体，再使成倍增加

基因重组

处理

将具有不同形状的亲本进行杂交

用射线、化学药品等处理生物，诱发突变，产生新性状，创造新品种或新类型

滴加秋水仙素或低温处理，使染色体数目加倍后不能形成两个细胞

诱导精子直接发育成植株，再用秋水仙素加倍

将一种生物特定的基因转移到另一种生物细胞内

特点

方法简便。但需较长年限方可获得纯合体

加速育种的进程，大幅改良某些性状。但突变后有利个体往往不多

器官大，营养物质含量高。但只适于植物，发育延迟，结实率低

较明显缩短育种年限。但方法复杂，成活率较低

定向地改造生物的遗传形状

举例

高杆抗病与矮杆不抗病小麦杂交产生矮杆抗病品种

高产量青霉素菌株的育成

三倍体西瓜、八倍体小黑麦

普通小麦单倍体育种 抗虫棉

2011/12/14

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