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1、生 物 育 种,生物育种,生物育种是利用遗传学、细胞生物学、现代生物工程技术等方法原理培育生物新品种的过程。生物育种的技术和方法目前有：杂交育种、诱变育种、单倍体育种、多倍体育种、转基因育种和细胞工程育种等。生物育种是提高农作物产量和品质的主要途径，随着生物科学研究的进展，育种的方法发展迅速，效果也越来越好。,生物的变异,思考？生物变异的概念,变异：是指生物的亲代与子代之间、以及子代个体之间在性状的差异。同遗传现象一样，变异的现象在生物界也是普遍存在的。,变异的类型,思考?生物的基因型、表现型及环境条件之间的关系,表现型=基因型+环境条件,（改变）,（改变）,（改变）,（改变）,遗传的变异,不
2、遗传的变异,基因突变染色体变异基因重组,来源,诱因,思考？遗传的变异与不遗传的变异的区别,你知道它们的育种方式吗？,？,高产量的青霉菌株神奇的“太空椒”无籽西瓜无芒抗病的水稻,诱变育种,诱变育种,多倍体育种,杂交育种,思考?基因突变、基因重组、染色体变异的概念、原因,DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或改变，引起的基因结构的改变,生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合,染色体的结构或数目的改变,外因:外界环境条件（生物、物理、化学因素）；内因:DNA复制过程中基因中脱氧核苷酸的种类、数量、排列顺序发生局部改变,1.减数分裂时非同源染色体上的非等位基因间自由组合；2.减数分裂四
3、分体时，同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换；3.异源基因重组基因工程,1.染色体的结构变异 2.染色体的数目变异 3.细胞工程(1)植物体细胞杂交 不同植物的细胞融合，使遗传物质组成改变(2)动物细胞克隆 通过核移植使重组细胞中的细胞核、细胞质遗传物质组成改变,杂交育种,原理：方法：优点：缺点：应用：,基因重组(基因的三大遗传基本定律),（1）连续自交选择,（2）通过杂交使亲本的优良性状组合在一起,（3）通过杂交使亲本的优良性状连锁在一起,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。,育种所需时间较长（自交选择需五-六代,甚至十几代)。难以克服远缘杂交的障
4、碍。,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,思考？杂交育种的原理、方法、优点、缺点、应用,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），可采用哪些育种方式得到矮秆抗病的优良品种（ddTT）？,想一想：植物育种方式,以下为同学提供三组的育种方案：,组,高抗矮不抗,高抗矮不抗,高抗,组,组,高抗,花粉培育,植株,高抗,射线,植株,植株,（亲本）,F1,F2,（分离）,选择,F3,（分离）,选择,杂交育种,F4,（稳定品种）,新品种,（选择与鉴定）,花药离体培养,秋水仙素处理,？,？,？
5、,诱变育种,原理：方法：优点：缺点：应用:,基因突变,物理方法(紫外线、射线、激光、失重等)或化学方法(亚硝酸、硫酸二乙酯等)处理植株，再选择符合要求的变异类型,产生新基因和新的性状，能提高变异的频率，后代变异性状能较快稳定，加速育种进程。能大幅度改良某些性状。,有利个体不多，须大量处理供试材料，工作量大。盲目性大。,“黑农五号”大豆、高产青霉菌、太空辣椒的培育,思考？诱变育种的原理、方法、优点、缺点、应用,单倍体育种,原理：方法：优点：缺点：应用：,染色体变异(染色体组成倍地减少),常用方法为花药离体培养：(1)先将花药离体培养，培养出单倍体植株；(2)将单倍体幼苗经一定浓度的秋水仙素处理获
6、得纯合体。,明显缩短育种年限（一般为两年），加速育种进程。,不能从根本上改变原有性状，因而不能按人类意愿定向改变作物的的遗传特性。,用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦杂交得F1，用F1的花药离体培育纯种矮秆抗病小麦,思考？单倍体育种的原理、方法、优点、缺点、应用,多倍体育种,原理：方法:优点：缺点：应用：,染色体变异(染色体组成倍地增加),用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗.原理:有丝分裂秋水仙素抑制纺锤体形成细胞染色体数目加倍发育 多倍体植株,育种周期短，能改良原有性状，提高产量（茎杆粗壮，叶片、果实和种子较大，营养物质含量较多。）,一般只适合于植物，发育延迟，结实率低。,同源多倍体育
7、种(偶数染色体组数)。如：四倍体水稻的培育异源多倍体育种。如：可育性的“萝卜甘蓝”和“八倍体小黑麦的培育”含奇数染色体组数的多倍体的培育。如：三倍体无籽西瓜的培育,思考？多倍体育种的原理、方法、优点、缺点、应用,练习题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是。（2）用60Co 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
8、两个小麦品种，培育出抗倒伏、抗锈病的品种，所用方法是。,单倍体育种,诱变育种,多倍体育种,诱变育种,杂交育种,练习题,（6）用秋水仙素或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。（7）将白菜与甘蓝的体细胞用酶处理，再用聚乙二醇使其融合，通过组织培养获得新的植物品种。这种方法是。（8）将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导入棉花受精卵中，培育出抗虫棉的方法是。（9）生产“人工种子”采用的方法是。,植物组织培养,转基因育种,植物体细胞杂交育种,多倍体育种,练习题2,现有两个纯种小麦,一个纯种小麦性状是高秆(D)抗锈病(T);另一个纯种小麦性状是矮秆(d)易染病(t)(两对基
9、因独立遗传)。育种专家提出了如图所示、两种育种方法以获得小麦新品种，问：,P DDTT（高秆抗病）ddtt（矮秆不抗病）,（一）,F1 DdTt,(二）,（三）,Dt dt,（三）,（三）,（三）,单倍体植株,（四）,（四）,（四）,（四）,DDTT,D T D tt ddT ddtt,（五）,ddtt,(1)要缩短育种年限，应选择的方法是。方法依据的变异原是。（2）图中和的基因组成为 和。（3）过程（二）中，D和d 的分离发生在。过程（三）采用的方法是。过程（四）最常用的化学药剂是。（4）过程（五）产生的抗倒伏抗锈病植株中的纯合子占。,基因重组,DT,ddTT,减数第一次分裂后期,花药离体培
10、养,秋水仙素,1/3,练习题3,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：AABB E Ab-D AaBb F Aabb-aabb G AAaaBBbb-（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。,H,杂交,自交,基因重组,花药离体培养,秋水仙素处理幼苗,染色体变异（单倍体育种）,秋水仙素处理幼苗,染色体变异（多倍体育种）,练习题4,假设水稻抗病(A)对感病(a)为显性，高杆（T）对矮杆（t）为显性。现有纯合的抗病高杆水稻和感病矮杆水稻。
11、为了在较短的年限内培育出稳定遗传的抗病矮杆水稻，可采取以下步骤：（1）将纯合的抗病高杆水稻和感病矮杆水稻杂交，得到杂交种子。播种这些种子，长出的植株可产生基因型为 的花粉。（2）采用 的方法得到单倍体幼苗。（3）用 处理单倍体幼苗，使染色体数目加倍。（4）采用 的方法，鉴定出其中的抗病植株。（5）从中选择表现抗病的矮杆植株，其基因型应是。,AT、At、aT、at,花药离体培养,秋水仙素,病原体感染,AAtt,16图254为五种不同育种方法示意图。据图回答：（1）图中A、D方向所示的途径表示 育种方式，ABC的途径表示 育种方式。这两种育种方式相比较，后者的优越性主要表现在。（2）B常用的方法为
12、。（3）E方法所运用的原理是。（4）C、F过程中最常采用的药剂是。（5）由GJ的过程中涉及到的生物工程技术有 和。,杂交育种,单倍体育种,育种时间短，后代全为纯合子,花药离体培养,基因突变,秋水仙素,基因工程和组织培养,【2013四川卷】5大豆植株的体细胞含40条染色体。用放射性60Co处理大豆种子后，筛选出一株抗花叶病的植株X，取其花粉经离体培养得到若干单倍体植株，其中抗病植株占50。下列叙述正确的是（）A用花粉离体培养获得的抗病植株，其细胞仍具有全能性B单倍体植株的细胞在有丝分裂后期，共含有20条染色体C植株X连续自交若干代，纯合抗病植株的比例逐代降低D放射性60Co诱发的基因突变，可以决
13、定大豆的进化方向,今年各地高考真题,【2013江苏卷】25现有小麦种质资源包括:高产、感病；低产、抗病；高产、晚熟等品种。为满足不同地区及不同环境条件下的栽培需求，育种专家要培育3类品种：a高产、抗病；b高产、早熟；c高产、抗旱。下述育种方法可行的是A利用、品种间杂交筛选获得aB对品种进行染色体加倍处理筛选获得bCa、b和c的培育均可采用诱变育种方法D用转基因技术将外源抗旱基因导入中获得c,【2013上海卷】25研究者从冰川土样中分离获得了具有较高脂肪酶活性的青霉菌菌株，为了在此基础上获得脂肪酶活性更高的菌株，最可行的做法是（）A用紫外线照射青霉菌菌株，再进行筛选B将青霉菌菌株与能高效水解蛋白
14、质的菌株混合培养，再进行筛选C将能高效水解蛋白质的菌株的基因导入青霉菌菌株，再进行筛选D设置培养基中各种营养成分的浓度梯度，对青霉菌菌株分别培养，再进行筛选,转基因育种,原理:方法:优点:缺点:应用:,异源DNA(基因)重组 基因工程,“提取”“结合”“导入”“检测与表达”“筛选”。即：目的基因的提取，与运载体的结合，导入受体细胞，目的基因的检测与表达，筛选出符合要求的新品种。,不受生物亲缘关系的限制，可按人的意愿改造生物，目的性强，科技含量高，可以培育出高产、优质或具有特殊用途的动植物品种,技术复杂，操作要求精细,难度大。,抗虫棉、转基因“向日葵豆”“转基因超级绵羊”“转基因超级鲤鱼”等。,
15、思考？转基因育种的原理、方法、优点、缺点、应用,细胞工程育种,一、植物体细胞杂交育种,理论基础：方 法：优 点：缺 点：应 用：,细胞的全能性,“去壁”“诱融”“组培”。即：去细胞壁，诱导细胞融合，进行组织培养获得杂种植株。,克服不同种生物间的生殖隔离和远缘杂交不亲和的障碍，可按人类意愿定向改变生物性状，培育作物新品种。,技术复杂，操作要求精细,难度大。,“白菜-甘蓝”“番茄马铃薯”的培育。,思考？植物体细胞育种的理论基础、方法、优点、缺点、应用,细胞工程育种,二、动物细胞克隆育种,理论基础：方 法：优 点：缺 点：应 用：,细胞的全能性,核移植和胚胎移植,培育繁殖优良生物品种，用于保存频危物
16、种，有选择地繁殖某性别动物,技术复杂，操作要求精细,难度大。,鲤鲫移核鱼、克隆羊“多莉”的培育,思考？动物细胞克隆育种的理论基础、方法、优点、缺点、应用,练习题2,2004年新课程高大综合试题良种对于提高农作物产量、品质、和抗病性等具有重要作用。目前培养良种有多种途径。其一是具有不同优点的亲本杂交，从其后代中选择理想的变异类型，变异来源于，选育过程中性状的遗传遵循、和连锁互换等规律。其二是通过射线处理，改变已有品种的个别重要性状，变异来源于，实质上是细胞中DNA分子上的碱基发生改变。其三是改变染色体数目，例如用秋水仙素处理植物的分生组织，经过培育和选择能得到 植株。,基因重组,基因分离规律,基
17、因自由组合规律,基因突变,多倍体,练习题5,下图为“白菜甘蓝”的杂交过程示意图，请据图回答：白菜细胞 原生质A 甘蓝细胞 原生质B,正在融合的原生质,杂种细胞,愈伤组织,白菜甘蓝 植株,（1）培育“白菜甘蓝”植株的育种方法是。（2）培育过程中所采用的 步骤分别是、。整个培育过程中运用的生物手段分别是 和。（3）通常情况下，白菜和甘蓝杂交是不能成功的，原因是。通过上述育种方法获得的“白菜甘蓝”所结种子，其育性从理论上分析，是 的，理由是。该育种方法的主要优点是。,植物细胞工程育种,去除细胞壁,诱导原生质体融合,植物组织培养,去分化,再分化,存在生殖隔离,可育,细胞中存在着同源染色体,克服生物间的
18、生殖隔离和远缘杂交不亲和的障碍，可按人类意愿定向改变生物性状培育新品种,练习题6,1998年上海高考题下列叙述中，正确的是()A培育无籽西瓜是利用生长素促进果实发育原理 B培育八倍体小黑麦是利用染色体变异的原理 C培育无籽番茄是利用基因重组的原理 D培育青霉素高产菌株是利用基因突变的原理,B、D,2002年上海高考题为了培育节水高产品种，科学家将大麦中与抗旱节水有关的基因导入小麦，得到转基因小麦；其水分利用率提高了20。这项技术的遗传学原理是()A基因突变 B基因重组 C基因复制 D基因分离,B,练习题7,练习题8,现有两个纯种小麦,一个纯种小麦性状是高秆(D)抗锈病(T);另一个纯种小麦性状
19、是矮秆(d)易染病(t)(两对基因独立遗传)。育种专家提出了如图所示、两种育种方法以获得小麦新品种，问：,P DDTT（高秆抗病）ddtt（矮秆不抗病）,（一）,F1 DdTt,(二）,（三）,Dt dt,（三）,（三）,（三）,单倍体植株,（四）,（四）,（四）,（四）,DDTT,D T D tt ddT ddtt,（五）,ddtt,(1)要缩短育种年限，应选择的方法是。方法依据的变异原是。（2）图中和的基因组成为 和。（3）过程（二）中，D和d 的分离发生在。过程（三）采用的方法是。过程（四）最常用的化学药剂是。（4）过程（五）产生的抗倒伏抗锈病植株中的纯合子占。,基因重组,DT,ddTT
20、,减数第一次分裂后期,花药离体培养,秋水仙素,1/3,练习题9,04年江苏高考题科学家利辐射诱变技术处理红色种皮的花生，获得一突变植株，其自交所结的种子均具紫色种皮。这些紫色种皮的种子长成的植株中，有些却结出了红色种皮的种子。（1）上述紫色种皮的花生种子长成的植株中，有些结出了红色种皮种子的原因是_ _。（2）上述紫色种皮的种子，可用于培育紫色种皮性状稳定遗传的花生新品种。假设花生种皮的紫色和红色性状由一对等位基因控制，用文字简要叙述获得该新品种的过程：_ _ _。,获得的突变植株是杂合子,其自交所产生的,后代发生性状分离,分别种植这批紫色,种皮种子，连续自交两代。若其中一些植株所结的种子均具有紫色种皮，这些种子就是所需要的新品种（纯合子）,练习题10,诱变育种、单倍体育种、多倍体育种都可用化学药剂秋水仙素，秋水仙素所起的作用一样吗?分别作用于何时期?,诱变育种：秋水仙素作用于分裂间期DNA复制过程中，使基因中脱氧核苷酸的种类、数量、排列顺序发生局部改变。作用于间期,单倍体育种：先花药离体培养获得单倍体幼苗，再将单倍体幼苗经一定浓度的秋水仙素处理，抑制纺锤形成，使染色体数目加倍获得纯合体。作用于前期。,多倍体育种：将萌发的种子和幼苗经一定浓度的秋水仙素处理，抑制纺锤形成，使染色体数目加倍获得多倍体。作用于前期。,
