《复习育种方法》PPT课件.ppt

回忆你所知道育种方式,三倍体无籽西瓜,抗虫棉,杂交育种,单倍体育种,多倍体育种,基因工程育种,细胞工程育种,白菜 甘蓝,神奇的“太空椒”,矮杆抗病的水稻,诱变育种,生物育种,生物育种是指人们按照自己的意愿，依据相关的育种原理，有目的、有计划地改变生物的遗传物质以获得人们所需要的生物新品种。,如果你是一位育种专家，遇到这样的情况:品种A籽粒多，但不抗黑粉病；品种B籽粒少，但抗黑粉病。问题：你用什么方法把两个品种的优良性状结合在一起，又能摒弃不良性状？,玉米黑粉病,纯种,（一）杂交育种,1概念,杂交育种是将两个或多个品种的优良性状通过杂交集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。,2过程：,选择亲本进行杂交，F1自交，选择所需类型，连续自交，逐代选择，直到不再发生性状分离,原理：,基因重组,方法：,优点：,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”,能产生新的基因型。,缺点：,育种所需时间较长（自交选择需五-六代,甚至十几代)。,应用：,用纯种高秆抗病小麦与纯种矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦,杂交育种不能创造新的基因，并且所需时间要长，那有没有能出现意想不到的结果，并且需要时间相对要短的育种方法呢？,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），如果你是育种工作者，怎样才能得到矮秆抗病的优良品种（ddTT）？,例如：,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 矮不抗,ddTt,ddTT,杂交,F3,思考：要培育出一个能稳定遗传的植物品种至少要几年？,5-6代,袁隆平“杂交水稻”之父2003年10月9日，30多年前颠覆了国际经典水稻理论的袁隆平再次让世界注意到了他。湖南省湘潭县泉塘子乡的超级杂交稻百亩示范片平均亩产达到80746公斤，这个数字接近现在全国水稻平均亩产量的两倍，比普通杂交水稻的亩产量高出200公斤。水稻亩产从600公斤提高到800公斤是一个世界性的难题，而袁隆平从1997年提出“超级杂交稻计划”后，几乎每三年就能让杂交稻单产潜力成功提高100公斤。,1（2000年广东）基因型位AaBb的水稻自交，自交后代中两对基因都是纯合的个体占总数的（）A2/16 B4/16 C6/16 D8/16,B,2、已知小麦的高秆（D）对矮秆（d）为显性，抗锈病（R）对易染锈病（r）为显性，两对性状独立遗传。现有高秆抗锈病、矮秆易染病两纯系品种。要求使用杂交育种的方法培育出具有优良性状的新品种。,PDDRRddrr F1 DdRr 自交F2 D_R_ D_rr ddR_ ddrr 高抗 高不抗 矮抗 矮不抗 从中选出连续自交，直至不出现性状分离。,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,长立 长折 短立 短折,Bbee,BBee,BBee,Bbee,bbee,bbee,长折,短折,长折,长折,短折,杂交,F3,长折,短折,思考：要培育出一个能稳定遗传的动物品种一般需要几代？,3代,！,注意,1、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。2、比植物杂交育种所需年限短。,杂交育种优点：,缺点:,1只能利用已有基因的重组，按需选择，不能创造新的基因2杂交后代会出现性状分离，进行纯化时工作量大，过程复杂。,使位于不同个体的优良性状集中于一个个体上,杂种优势,基因型不同的两个亲本个体杂交产生的杂种第一代，在生长、繁殖、抗逆性、产量等性状上优于两个亲本的现象。如骡子,（二）诱变育种,1概念,利用物理因素（如X射线、r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。,3意义：,创造动植物、微生物新品种,2方法：,辐射诱变、激光诱变、化学诱变,农作物黑龙江省农科院用辐射方法处理大豆，培育成了“黑农五号”等大豆品种，产量提高了16，含油量比原来提高25。,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，青霉素是抗菌素的一种，是第一种能够治疗肺炎、脑膜炎、脓肿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、紫外线照射以及综合处理，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/mL60 000单位/mL。,太空育种太空辣椒平均单个重达500克，果实中维生素C的含量提高了10%25%；黄瓜1根达1米多长；“航天芝麻1号”不仅个大，而且单株蒴果达98粒以上；水稻蛋白质含量可提高8.7%12%。,4诱变育种特点：,提高变异频率，使后代性状较快稳定大幅度改良某些性状诱发的个体产生有利的不多，必须处理大量实验材料,(三)单倍体育种“花药离体培养法”“秋水仙素处理”,A具有不同优点的品种杂交,B取F1的花药用组织培养的方法进行 离体培养，形成单倍体植株。,C用秋水仙素使单倍体染色体加倍,D选取符合要求的个体作种(纯合子),单倍体育种,方法花药或花粉的离体培养1、花粉（n）单倍体2、单倍体的特点瘦弱、高度不育3、秋水仙素的作用破坏纺锤体的形成，使染色体加倍,n,2n,优点缩短育种年限，保持 亲本优良特性,单倍体育种过程,普通植株,减数 分裂,花粉,花药离 体培养,单倍体幼苗,秋水仙 素处理,纯合子幼苗,筛选所需的品种,DDTT,DdTt,花药离 体培养,DT Dt dT dt 幼苗,秋水仙 素处理,DDTT DDtt ddTT ddtt,筛选所需的品种,ddtt,DT Dt dT dt,特点：,明显缩短育种年限、子代都是纯合子,原理：植物组织培养,如：无籽西瓜的培育,（四）多倍体育种,无籽西瓜的培育,母 本,父 本,四倍体,二倍体,有籽西瓜,父本,母本,去雄授粉,普通西瓜植株,种下去,三倍体植株,无籽西瓜,花粉刺激,（提供生长素）,思考：三倍体植株为什么不能形成种子？,三倍体在减数分裂的时候联会紊乱（因为同源染色体是奇数个了），无法产生配子，所以没种子,用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗得到四倍体西瓜；用二倍体西瓜与四倍体西瓜杂交，得到三倍体的西瓜种子。三倍体西瓜联会紊乱，不能产生正常的配子。,三倍体西瓜的雌蕊授以二倍体西瓜的花粉后子房能发育成西瓜，但其中的胚珠因没有正常的卵细胞而不能发育成种子。,香蕉的培育,香蕉的祖先为野生芭蕉，个小而多种子，无法食用。香蕉的培育过程如下：,多倍体植物,甘蔗是三倍体。最早的野生甘蔗就像芦苇又细又短且开花结籽。这种野生甘蔗发生自然加倍形成四倍体甘蔗，四倍体甘蔗与野生甘蔗自然杂交，就形成了现在的甘蔗。,人们种植的西瓜有三种：普通西瓜为二倍体，个小籽多，重量一般在三公斤以下；大西瓜为四倍体，个大籽小，重量可达五公斤以上；无籽西瓜为三倍体，个大无籽。,甘薯、马铃薯等以无性繁殖为主的作物及大多数花卉、水果一般都是多倍体。,基因分离,目的基因,（五）基因工程育种,目的基因导入受体,植株再生,筛选,移栽入土,第一步：获取目的基因：,基因工程基本步骤,1、人工合成基因2、从某生物体细胞内的DNA中直接分离基因3、反转录法等等,目的基因是人们所需要转移或改造的基因。,基因的剪刀限制性内切酶（简称限制酶）,（一）基因操作的工具,限制酶是在生物体(主要是微生物)内的一种酶，能将外来的DNA切断，由于这种切割作用是在DNA分子内部进行的，故名限制性内切酶。特点：特异性。即一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子。,什么叫黏性末端？,被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。,专一性（eg：EcoRI限制酶）,GAGACTGATTGGCCTTAAGCTCGAG CTCTGACTAACCGGAATTCGAGCTC,GAGACTGATTGGCCTTAACTCTGACTAACCGG,GCTCGAG AATTCGAGCTC,通常能识别46个碱基长度的特定DNA序列，并以特定的模式剪切DNA链识别位点和切割位点,黏性末端,平末端,限制性内切酶,DNA 分子大、难扩散、难以通过细胞膜运输“特洛伊木马”的启发“木马”：能比较容易穿过细胞膜进入细胞；能携带目的基因 有助于目的基因在细胞内的表达,获得的目的基因如何进入受体细胞？,装载在“运输车”上运进细胞,作用位置：脱氧核糖和磷酸之间的缺口,基因的针线DNA连接酶,DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的DNA分子就形成了。,磷酸二酯键,常用的运载体：质粒、噬菌体和动植物病毒,运载体必须同时满足：能与目的基因结合，即具有适用于外源DNA片段插入的限制酶切位点；能进入受体生物细胞并在受体生物细胞内复制并表达（相对分子质量要小）；要有一个或多个选择标记，用于转化细菌的筛选,导入过程需要运输工具运载体,运载体的作用有哪些？,质粒：,质粒是染色体外能够进行自主复制的遗传单位，包括真核生物的细胞器和细菌细胞中核区外的DNA分子。现在习惯上用来专指细菌、酵母菌和放线菌等生物中核以外的DNA分子（即使细菌不含质粒，也可以正常生活）。质粒是基因工程最常用的运载体。绝大多数细菌质粒都是闭合环状DNA分子。有的一个细菌中有一个，有的一个细菌中有多个。用作运输工具的质粒应选择多拷贝形式，以便于实验操作。,标记基因，便于进行检测。,最常用的质粒是大肠杆菌的质粒，其中常含有抗药基因，如四环素的标记基因。质粒的存在与否对宿主细胞生存没有决定性作用，但复制只能在宿主细胞内成。,（三）基因操作的基本步骤,步骤二：目的基因与运载体重组,1）用一定的限制酶切割质粒，使其出现一个切口，露出黏性末端。2）用同一种限制酶切断目的基因，使其产生相同的黏性末端。3）将切下的目的基因片段插入质粒的切口处，再加入适量DNA连接酶，形成了一个重组DNA分子（重组质粒）,目的基因与运载体的结合过程，实际上是不同来源的基因重组的过程。,被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？,基因的针线：DNA连接酶,目的基因,质粒,基因的针线DNA连接酶,连接酶的作用是：将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整的DNA分子。,重播,（三）基因操作的基本步骤,常用的受体细胞：,有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等。,将目的基因导入受体细胞的原理,借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。,步骤三：目的基因导入受体细胞,第三步：将目的基因导入受体细胞,常用的受体细胞：菌类和动植物细胞,Eg：可以分泌人胰岛素 的细菌,第四步、目的基因的表达和检测,大量的受体细胞接受不多的目的基因。处理的受体细胞中真正摄入了目的基因的很少，必须将它从中检测出来。将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落中是否有目的基因的表达产物。淘汰无表达产物的菌落，保留有表达产物的进一步培养、研究。,不能，受体细胞必须表现出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达。,受体细胞摄入DNA分子后就说明目的基因完成了表达吗？,若不能表达，要对抗虫基因再进行修饰。,四个基本步骤：,（三）基因操作的基本步骤,1）提取目的基因2）目的基因与运载体结合3）将目的基因导入受体细胞4）目的基因的检测和表达,离体的植物器官、组织或细胞,愈伤组织,根、芽,植物体,外植体,脱分化,植物激素：细胞分裂素、生长素,再分化,植物组织培养,植物组织培养条件：,含有全部营养成分的培养基、一定的温度、空气、无菌环境、适合的PH、适时光照等。,转基因植物、动物、微生物的实例,转基因耐贮藏番茄、转基因抗虫作物转基因抗除草剂作物、转基因荧光猪等,1972年卡尔森等通过两个烟草品种之间原生质体的融合，获得了第一个体细胞杂种。,1978年梅尔彻斯(Melchers)等首次获得了番茄和马铃薯的属间体细胞杂种“Potamato”。,目前，已得到栽培烟草与野生烟草、栽培大豆与野生大豆、籼稻与野生稻、籼稻与粳稻、小麦与鹅冠草等细胞杂种及其后代，获得了有价值的新品系或育种上有用的新材料。,（六）细胞工程育种,植物体细胞杂交过程示意图,原理？方法？标志？技术？,融合体,杂种细胞,去壁的常用方法：,原生质体融合方法：,植物体细胞杂交过程示意图,1、定义：,用两个来自不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞，且把杂种细胞培育成新的植物体的方法。,2、优势：（与有性杂交方法比较）,打破了不同种生物间的生殖隔离限制，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。,植物体细胞杂交,3、材料：植物的根、茎、叶及分裂旺盛、分化能力强的愈伤、组织器官和悬浮细胞等等。,杂交-自交-选优-自交,利用转基因技术将目的基因引入生物体内,青霉素高产菌株的培育 太空椒,矮秆抗锈病的小麦,产生人胰岛素的大肠杆菌抗虫棉,基因水平:,途径与方法,举例,原 理,基因突变,基因重组,基因重组,诱变育种,杂交育种,基因工程育种,辐射诱变、激光诱变、化学诱变,优点,缺点,提高变异频率，加速育种过程，可大幅度改良某些性状,有利变异少，须大量处理材料,将不同个体的优良性状集中到新品种上,时间长，需及时发现优良性状,打破物种界限，定向改造生物性状,可能会引起生态危机,染色体变异,花药离体培养再经人工诱导使染色体加倍,一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,获得纯合体植株,明显缩短育种年限,植物器官大，产量高，营养丰富,单倍体育种培育矮秆抗锈病小麦,三倍体无子西瓜八倍体小黑麦,染色体水平:,途径与方法,举例,原 理,单倍体育种,多倍体育种,染色体变异,优点,缺点,技术较复杂，需与杂交育种结合,发育延迟，结实率降低,克隆羊鲤鲫核移植,细胞水平:,途径与方法,举例,原 理,细胞工程育种,去细胞壁原生质体融合杂种细胞组织培养,核移植胚胎移植,优点,缺点,保存濒危物种保持优良品种,技术复杂，难度大,能克服远缘杂交的不亲和性，有目的地培育优良品种,番茄-马铃薯白菜-甘蓝,植物：,动物克隆：,3.4倍体草莓比野生的普通草莓的果实大，营养物质含量有所增加。4倍体草莓的培育成功属于（）A.单倍体育种 B.多倍体育种C.诱变育种 D.杂交育种,4.在一块马铃薯甲虫成灾的地里，喷了一种新的农药后，约98的甲虫死了，约2的甲虫生存下来，生存下来的原因是（）A.有基因突变产生的抗药性个体存在B.以前曾喷过某种农药，对农药有抵抗力C.约有2的甲虫未吃到沾有农药的叶子D.生存下来的甲虫是身强体壮的年轻个体,B,A,5通过诱变育种培育的是（）A.三倍体无子西瓜 B.青霉素高产菌株C.二倍体无子番茄 D.八倍体小黑麦,6大麻是雌雄异株植物，体细胞中有20条染色体。若将其花药离体培养，将获得的幼苗再用秋水仙素处理，所得植株的染色体组成状况应是（）18XX B.18XY C.20XX D.18XX或XY,7根据遗传学原理，能迅速获得新品种的育种方法是（）A.杂交育种 B.多倍体育种 C.单倍体育种 D.诱变育种,B,A,C,1下图表示某种农作物和两个品种分别培育出三个品种的过程。根据上述过程，回答下列问题：,（1）用和培育所用的方法和分别称和，其培育出所依据的原理是。（2）用培育出的常用方法是，其培养中首先要应用细胞工程中的技术。由育成品种的方法称为其优点是。（3）由培育出的常用方法是，其形成的称。,2、小麦品种是纯合体，生产上用种子繁殖，现要选育矮杆（aa）、抗病（BB）的小麦新品种；马铃薯品种是杂合体（有一对基因杂合即为杂合体），生产上通常用块茎繁殖。现要选育黄肉（Yy）、抗病(Rr)的马铃薯新品种。请分别设计小麦品种间杂交育种程序，以及马铃薯品种间杂交育种程序。要求用遗传图解表示并加以简要说明。（写出包括亲本在内的前三代即可）,2、为获得纯合高蔓抗病番茄植株,采用了下图所示的方法:图中两对相对性状独立遗传,据图分析不正确的是,A、过程的自交代数越多,纯合高蔓抗病植株的比例越高B、过程可以取任一植株的适宜花药作培养材料C、过程包括脱分化和再分化两个过程D、图中筛选过程不改变抗病基因频率,(D),练习,1、下列技术能有效地打破物种界限，定向地改造生物的遗传性状，培育新的农作物优良品种的是（）诱变育种基因工程育种杂交育种细胞工程育种多倍体育种单倍体育种A、B、C、D、,2、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,3、在动物育种中，用一定剂量的X射线处理精巢，可得到大量的变异个体，这是因为（）A.合子都是纯合体 B.诱发了雄配子发生高频率的基因突变 C.诱导发生了大量的染色体变异 D.提高了基因的互换率,4、两个亲本的基因型分别为AAbb和aaBB，这两对基因按自由组合定律遗传,要培育出基因型为aabb的新品种，最简捷的方法是（）A单倍体育种 B杂交育种 C人工诱变育种 D细胞工程育种,B,C,B,B,5、下面为六种不同的育种方法。据图回答：,亲本（X）,A,F1,F2,D,Fn,选择稳定 品种,单倍体植株,纯合体,纯合二倍体种子长出的植株,C,B,种子或幼苗,具有新基因的种子或幼苗,E,染色体加倍的种子或幼苗,F,种子或幼苗,植物细胞,其他生物基因,新细胞,愈伤组织,胚状体,人工种子,植物细胞A,植物细胞B,杂种细胞,愈伤组织,分化出幼苗,G,H,I,J,K,L,M,1,2,3,4,6,5,新品种,(1)图中A至D方向所示的途径表示 育种方式，这种方法属常规育种，一般从F2代开始选种，这是因为。,杂交,从F2开始发生性状分离,5、下面为六种不同的育种方法。据图回答：,亲本（X）,A,F1,F2,D,Fn,选择稳定 品种,单倍体植株,纯合体,纯合二倍体种子长出的植株,C,B,种子或幼苗,具有新基因的种子或幼苗,E,染色体加倍的种子或幼苗,F,种子或幼苗,植物细胞,其他生物基因,新细胞,愈伤组织,胚状体,人工种子,植物细胞A,植物细胞B,杂种细胞,愈伤组织,分化出幼苗,G,H,I,J,K,L,M,1,2,3,4,6,5,新品种,(2)B 常用的方法为。,花药离体培养,(3)E方法所用的原理是，所用的方法、。,基因突变,激光诱变,辐射诱变,化学试剂诱变,5、下面为六种不同的育种方法。据图回答：,亲本（X）,A,F1,F2,D,Fn,选择稳定 品种,单倍体植株,纯合体,纯合二倍体种子长出的植株,C,B,种子或幼苗,具有新基因的种子或幼苗,E,染色体加倍的种子或幼苗,F,种子或幼苗,植物细胞,其他生物基因,新细胞,愈伤组织,胚状体,人工种子,植物细胞A,植物细胞B,杂种细胞,愈伤组织,分化出幼苗,G,H,I,J,K,L,M,1,2,3,4,6,5,新品种,（4）C、F过程最常用的药剂是，其作用的原理 是。,秋水仙素,抑制纺锤体的形成，引起染色体加倍,（5）由G到H过程中涉及的生物技术有 和。,基因工程（DNA重组技术）,植物组织培养,5、下面为六种不同的育种方法。据图回答：,亲本（X）,A,F1,F2,D,Fn,选择稳定 品种,单倍体植株,纯合体,纯合二倍体种子长出的植株,C,B,种子或幼苗,具有新基因的种子或幼苗,E,染色体加倍的种子或幼苗,F,种子或幼苗,植物细胞,其他生物基因,新细胞,愈伤组织,胚状体,人工种子,植物细胞A,植物细胞B,杂种细胞,愈伤组织,分化出幼苗,G,H,I,J,K,L,M,1,2,3,4,6,5,新品种,（6）KLM这种育种方法的优越性表现在。,克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围,6、为了提高玉米的产量，在农业生产上使用的玉米都是杂交种，杂交玉米的性状不能稳定遗传，因此农民每年都需要购买玉米杂交种。现有长果穗（A）白粒（b）和短果穗（a）黄粒（B）的两个玉米杂合子品种，为了达到长期培育长果穗黄粒（AaBb）杂交种玉米的目的，请你以遗传图解加简要说明的形式，设计出你的育种方案。,