最新作物杂交育种、单倍体育种所需年限分析
育种2
用锈病菌感染植株，看植株是否染病
一、杂交育种
2、选育纯种的经典例题（要求：准确图解其培育过程） （2）选育纯种的动物杂交育种
【导学案/合作探究2】注意和植物育种的不同之处
Ｐ Ｆ１ Ｆ２
长毛立耳BBEE×短毛折耳bbee 长毛立耳BbEe F1中雌雄个体相互交配 长立B E 、长折B ee、短立bbE 、短折bbee 淘汰 选择，测交 淘汰 淘汰
3.基因工程的其他名字：基因拼接技术、DNA重组技术、 转基因技术
五、基因工程育种
4. 基因工程用到的三种工具要掌握 5. 基因工程四部操作程序会排序
6.转基因食品和转基因生物的安全性问题要正确认识， 如基因工程育种的缺点是：可能引发生态危机
总之，基因工程侧重其基本程序、工具及安全性考查， 掌握基础即可 【补充】细胞工程育种（一般性了解，《创新》 131页 【典例1】 ）
育种和杂交育种技术，其中杂交育种技术依据的原理是 __________。花药离体培养中，可通过诱导愈伤组织分化 出芽、根获得再生植株，也可通过诱导分化成__________ 获得再生植株。
(3)从基因组成看，乙与丙植株杂交的F1中抗病高秆植株能
产生__________种配子。 (4)请用遗传图解表示乙与丙植株杂交得到F1的过程。
亲本杂交 种植F1代，自交
D_T_，D_tt，ddT_，ddtt 选择矮杆抗锈病植株连续自
矮杆抗病 × 交
获得新品种 ddTT 选择后代不发生性状分离的 （矮秆抗锈病纯种）即为所需类型
一、杂交育种
2、选育纯种的经典例题（要求：准确图解其培育过程） （1）选育纯种的植物杂交育种
分析：①育种的基本过程是： 杂交→自交→选优→不断自交 ②选优是从哪一代开始的？ F2
单倍体及单倍体育种中存在的理论问题
单倍体及单倍体育种中存在的理论问题作者：孔柳泉来源：《教育教学论坛·上旬》2010年第06期摘要:单倍体一般是指由生物产生的配子发育而来的个体,染色体组数是正常生物体的一半。
单倍体育种是现代作物育种中的重要的育种方法之一,利用花药培养等方法诱导产生单倍体,并使其单一的染色体各自加倍成对,成为有活力、能正常结实的纯合体,从而选育出作物新品种的方法。
由于多数的植物是二倍体,此育种方法具有快速获得纯合正常植株的优点。
关键词:单倍体染色体组单倍体育种不育?摇育种年限染色体变异高中生物教材重点介绍了单倍体和单倍体育种及其与其他育种方法的异同。
在涉及该部分知识点时,存在不少理论上的值得讨论的问题。
以下就主要的问题加以讨论:一、单倍体都来自配子发育通常教材中讲到的单倍体是由雄核发育(孤雄生殖)或雌核发育(孤雌生殖)而来,即由配子发育而来。
且雄核发育一般是在人工条件下完成,如花药离体培养得到单倍体。
事实上,自然界中的单倍体还有其他来源。
①自发产生。
该来源与多胚现象常有联系,其中最可能的原因是温度骤变或异种、异属花粉的刺激。
②假受精。
即雌配子经花粉或雄核刺激后未受精而产生的单倍体植株。
③半受精。
雌雄配子都参加胚发生,但不发生核融合,因而产生具父母本来源的嵌合植株。
人工获得单倍体的途径除了最常用的花药和花粉离体培养,还有多种其他的方法。
①利用远缘的异属花粉授粉:刺激柱头,使胚囊中卵细胞发育成种子;②弱化花粉授粉:花粉人工贮藏一段时期后进行授粉,由于花粉萌发能力弱,不能完成正常的受精作用,但可引起卵细胞发育成种子;③化学药剂处理:如用2、4-D、赤霉素、秋水仙素等处理柱头;④用高剂量射线照射过的花粉授粉;⑤异常温度处理、机械刺激子房等;⑥将近缘作物相互授粉,一段时间后将幼胚置于培养基上进行离体培养,在胚胎发育的早期,其中一方的染色体消失,即可获得单倍体植株。
从以上事实可以看出,虽然有些单倍体不是由配子直接发育而来,但几乎都是在胚胎发生的时候由于某种原因丢失了来自雄配子或雌配子的染色体,即单倍体只含有双亲中一方的遗传物质。
杂交育种和单倍体育种以及多倍体育种
2n
传粉
3n
♀
3n
♂
2n
多倍体育种
秋水仙素处理萌发的幼苗时，可以 诱导多倍体的产生，秋水仙素的作用 抑制纺锤体的形成 是 。 三倍体植株需要授以二倍体的成熟 花粉，因为成熟花粉具有的色氨酸酶 系（促使合成生长素），通过授粉为 其子房的发育提供 生长素 。 三倍体植株不能进行减数分裂的原 因是由于卵原细胞3个染色体组 （3N=33），减数分裂时同源染色体联 会 紊乱 ，从而不能正常产生卵细 胞。由此可以获得的是 三 倍体果实， 没有 但是_______种子的无子西瓜。
育种
一．杂交育种 二．多倍体育种 三．单倍体育种
四．几种方法的比较
一、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。
想一想：植物杂交育种的方法
例1： 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），
常用 将具有不同优良性 花药离体培养 方法 状的两亲本杂交
优点 使位于不同个体 的优良性状集中 于一个个体上 育种年限长 实例 培育矮抗小麦 明显缩短 育种年限
缺 点
技术复杂， 发育延迟，结实率 成活率低 需与杂交育种配合 低只适用于植物 三倍体无子 培育矮抗小麦 西瓜的培育
例.下列表示某种农作物①和②两种品种分别培育出④⑤⑥ 三种品种,根据上述过程,回答下列问题: ④ Ab ① AABB Ⅴ Ⅲ Ⅰ ③ AaBb Ⅱ ⑤ AAbb ② aabb Ⅳ ⑥ AAaaBBbb
矮抗
×
↑ 需要的矮抗品种
DT ↓ 花药离体培养→ 第 DT ↓ 秋水仙素→
杂交育种年限和单倍体育种解析
杂交育种年限和单倍体育种解析【例题】：某植物品种是纯合体，生产上用种子繁殖，从播种到收获种子历时一年。
现要利用该植物矮杆（aa）、不抗病（bb）和高杆（AA）、抗病（BB）品种，选育矮杆（aa）、抗病（BB）的新品种，两对基因独立遗传。
请设计该植物品种间杂交育种程序和单倍体育种程序。
要求用遗传图解表示并加以简要说明，分析两种育种程序各自所需的年限。
【解析】：杂交育种程序：第一种方案：第一代P AABB×aabb 亲本（P）杂交，收获种子↓第二代F1 AaBb 种植F1代自交，收获种子↓种植F2代，选矮杆第三代F2 A_B_，A_bb，aaB_（1/3aaBB+2/3aaBb），aabb 抗病（aaB_）自交，↓统一收获各株种子统一播种所获种子，第四代F3 aaB_（3/5aaBB + 2/5aaBb），aabb 选矮杆抗病自交，↓统一收获各株种子aaB_，aabb 逐代选矮杆、抗病（aaB_）自交，↓直至后代性状不分离，自交留种第n+2代Fn+1（２n-1）/（２n +1）aaBB + 2/（２n +1）aaBbn＝5时，第7代矮杆抗病（aaB_）植株中纯合体占（2n-1）/（2n+1）＝31/33=93.9％；n＝6时，第8代矮杆抗病（aaB_）植株中纯合体占96.9％。
照此方案，生产上纯合体比例如果达到95%以上才可推广种植，选育植株、果实、种皮性状（如矮杆、抗病）至少需要完成8个世代，历时8年；如果选育种胚性状则只需完成7个世代，至少历时7年。
第二种方案：第一代 P AABB×aabb 亲本（P）杂交，收获种子↓第二代 F1 AaBb 种植F1代自交，收获种子↓第三代F2 A_B_，A_bb，aaB_，aabb 种植F2代，选矮杆、抗病（aaB_）自交，分别收获各株种子1/3aaBB 2/3aaBb↓↓第四代F3 1/3aaBB 1/2 aaB_，1/6aabb 分别播种各株种子，有的全部发育为矮杆、抗病植株（aaBB），自交留种照此方案，如果选育植株、果实、种皮性状（如矮杆、抗病）至少需要完成四个世代，历时四年；如果选育种胚性状只需完成三个世代，至少历时三年。
单倍体及单倍体育种中存在的理论问题
单倍体及单倍体育种中存在的理论问题摘要:单倍体一般是指由生物产生的配子发育而来的个体,染色体组数是正常生物体的一半。
单倍体育种是现代作物育种中的重要的育种方法之一,利用花药培养等方法诱导产生单倍体,并使其单一的染色体各自加倍成对,成为有活力、能正常结实的纯合体,从而选育出作物新品种的方法。
由于多数的植物是二倍体,此育种方法具有快速获得纯合正常植株的优点。
关键词:单倍体染色体组单倍体育种不育?摇育种年限染色体变异高中生物教材重点介绍了单倍体和单倍体育种及其与其他育种方法的异同。
在涉及该部分知识点时,存在不少理论上的值得讨论的问题。
以下就主要的问题加以讨论:一、单倍体都来自配子发育通常教材中讲到的单倍体是由雄核发育(孤雄生殖)或雌核发育(孤雌生殖)而来,即由配子发育而来。
且雄核发育一般是在人工条件下完成,如花药离体培养得到单倍体。
事实上,自然界中的单倍体还有其他来源。
①自发产生。
该来源与多胚现象常有联系,其中最可能的原因是温度骤变或异种、异属花粉的刺激。
②假受精。
即雌配子经花粉或雄核刺激后未受精而产生的单倍体植株。
③半受精。
雌雄配子都参加胚发生,但不发生核融合,因而产生具父母本来源的嵌合植株。
人工获得单倍体的途径除了最常用的花药和花粉离体培养,还有多种其他的方法。
①利用远缘的异属花粉授粉:刺激柱头,使胚囊中卵细胞发育成种子;②弱化花粉授粉:花粉人工贮藏一段时期后进行授粉,由于花粉萌发能力弱,不能完成正常的受精作用,但可引起卵细胞发育成种子;③化学药剂处理:如用2、4-D、赤霉素、秋水仙素等处理柱头;④用高剂量射线照射过的花粉授粉;⑤异常温度处理、机械刺激子房等;⑥将近缘作物相互授粉,一段时间后将幼胚置于培养基上进行离体培养,在胚胎发育的早期,其中一方的染色体消失,即可获得单倍体植株。
从以上事实可以看出,虽然有些单倍体不是由配子直接发育而来,但几乎都是在胚胎发生的时候由于某种原因丢失了来自雄配子或雌配子的染色体,即单倍体只含有双亲中一方的遗传物质。
杂交育种,诱变育种,多倍体育种,单倍体育种,转基因育种的详细比较
抗病植株的育成
培育生产人胰岛素的大肠杆菌
突变具有不定向性，方向难以掌握，有害的个体多，需要大量处理试验材料，突变体难以集中多个理想性状
发育延迟，结实率低；多用于植物，在动物发面难以开展
方法复杂，成活率低
技术要求高，成功率比ຫໍສະໝຸດ 低实例小麦高杆（易倒伏）抗锈病的纯种与矮杆（抗倒伏）易染锈病的纯种进行杂交，培育出矮杆抗锈病小麦品种
青霉素经X射线，紫外线照射以及综合处理，培育出青霉素产量很高的菌种
能够提高变异的频率，产生多种多样的新类型;使后代性状稳定，加速育种进程;大幅度改良某些形状，增强抗逆性
器官较大，营养物质含量高
自交后代不发生性状分离，可以缩短育种年限（2年）
能按照人的意志定向改变生物的性状，克服远缘杂交的不亲和性
缺点
杂交后代会出现性状分离，育种周期长，育种筛选过程复杂；不能创造新的基因
通过单倍体培育形成纯系的育种方法
将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中，由于导入基因的表达，引其生物体的性状的可遗传的修饰
处理
杂交→自交（选优→自交）
用物理，化学因素处理生物
用秋水仙素理萌发的种子或幼苗
花药离体培养
基因工程
原理
基因重组
基因突变
染色体变异
染色体变异
基因重组
优点
育种的目的性较强，能使不同个体的优良性状集中到一个个体中
杂交育种
诱变育种
多倍体育种
单倍体育种
转基因育种
概念
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
利用物理因素（X射线，γ射线，紫外线，激光）或化学因素（亚硝酸，硫酸二乙酯）来处理生物，使生物发生基因突变
浅析杂交育种的育种年限
浅析杂交育种的育种年限
陈卫良
【期刊名称】《生物学教学》
【年(卷),期】2004(29)11
【摘要】杂交育种又称为常规育种，由于其操作过程简单，又能使不同生物个体
上的优良性状重组到一个个体上，所以在生产实践中被广泛使用。
但它也存在着缺点，即育种年限太长，得到一个能稳定遣传的新品种，一般至少需要8年的时间。
在学生中有很多人只知道其育种年限长，但到底要几年?为什么会这么长?都说不清楚。
教师针对学生这种“知其然，不知其所以然”的情况，有必要对杂交育种年限作一个系统的归纳总结。
【总页数】2页(P55-56)
【作者】陈卫良
【作者单位】浙江省绍兴市高级中学,312000
【正文语种】中文
【中图分类】G4
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5.单倍体育种与杂交育种年限解析 [J], 于国星
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单倍体育种多倍体育种
（1）四倍体母本的获得 ：用 0.2～0.4％的秋水仙 素液体将二倍体普通西瓜
的种子浸泡12～24小时 ，或在每天下午6～7点钟
④为了鉴定的准确起见，尚须直接在显微镜下检 查染色体数目是否已经加倍(普通二倍体西瓜2n =22，四倍体西瓜4n= 44)。
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野生芭蕉 加倍 有籽香蕉
2n
4n
野生芭蕉 2n
无籽香蕉 3n
2、单倍体育种
1）单倍体育种的方法步骤
①花药离体培养，获得单倍体幼苗
②用秋水仙素处理单倍体幼苗，获得正常 可育的纯合子
2）单倍体育种的优点
明显缩短育种的年限
缺点：植株弱小，而且高度不育
思考：利用纯合易感病矮秆品种（ddrr）和纯合抗 病高秆品种（DDRR）培育抗倒伏（矮秆）又抗病品 种ddRR。（说明：必须是纯合子才能作为一个品种）
四倍体水稻干粒重比二倍 体增加30%~60%。
四倍体巨玫瑰葡萄
平均穗重675克，平均粒重10克 二倍体玫瑰香 平均穗重400克，平均粒重6克
四倍体番茄维生素C 的含量比二倍体品种 几乎增加一倍
多倍体植株的特点：
(1)茎秆粗壮； (2)叶片、果实和种子都比较大； (3)营养物质的含量增高。
怎样得到这些多倍体
（3）多倍体的鉴定：
①用秋水仙素溶液处理后，应注意观察多倍体植 株。若形成多倍体，它萌芽的肥厚度明显增加， 幼根尖端发生膨大现象；
②考察植株的体型，多倍体具有体型较大的特点 。如叶片较大，根茎变粗，花、果实、种子都较 大，茎叶组织比较粗糙，颜色深绿，有时有皱缩 现象； ③四倍体叶面的气孔较大，单位面积气孔数目相 对减少，花粉粒较二倍体的花粉粒大一倍以上；
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作物杂交育种、单倍体育种所需年限分析
作物杂交育种、单倍体育种所需年限分析
育种是一个复杂的过程，一般来说，也是一个漫长的过程。
当然，再复杂再漫长，也是有一定时限的。
不同的育种方法需要的时间不同，即使是同一种育种方法，又会因为物种、性状的不同而存在时限上的差异。
不能一概而论。
下面所做分析均为理论年限分析，而实践过程中，所需时间可能更长。
一、杂交育种——
1、一年生作物育种，以玉米为例。
育种目标为双显性性状。
性状表现于植株。
玉米种群中存在高产不抗病（AAbb）、低产抗病(aaBB)两种类型，以此为材料培育高产抗病（AABB）新品种。
P 高产、不抗病（AAbb）×低产、抗病(aaBB)
↓第一年：杂交
F1 高产、抗病（AaBb）
自↓交第二年：自交
F2 高产抗病（AABB,AaBB,AABb,AaBb）高产不抗病；低产抗病；低产抗病；（淘汰）
自↓交第三年：人工选择
F3 高产抗病（AABB,AaBB,AABb,AaBb）（按单株分别保存收获的种子）
自↓交第四年：分别种植、自交，后
代不发生性状分离的高产抗病
类型即为所育。
高产抗病（AABB）
↓
留种（高产抗病新品种）
2、一年生作物育种，以玉米为例。
育种目标为双隐性性状，性状表现于植株。
参照例1可知：理论上，第三年就可以得到所育品种。
3、一年生作物育种，以玉米为例。
育种目标为一显一隐性状，性状表现于植株。
参照例1可知：理论上亦需到第四年方能获得所育品种。
二、杂交育种——性状表现于种子
4、一年生作物育种，以豌豆为例。
育种目标为双显性性状。
参照例1可知：性状表现于种子时，理论上，双显性性状育种或单显性育种所需时限当比性状表现于
植株时节省一年的时间，即三年。
5、一年生作物育种，以豌豆为例。
育种目标为双隐性性性状。
参照例1可知：性状表现于种子时，理论上，双隐性性状育种所需时限为二年。
6、如果是三对以上相对性状的育种，则育种时限会在上述基础上相应地延长。
三、杂交育种——多年生植物
如果育种对象为多年生植物，则杂交育种的周期就会更长。
道理很简单。
四、单倍体育种
杂交：要用一年，以获得杂种。
花药离体培养：这必然是第二年的事，得到单倍体苗并加倍恢复染色体数，这个时间很短，理论上，第二年的当年就可以得到所育新品种。
五、总结
按照新课程标准的要求，学生只要懂得单倍体育种确实比杂交育种所需时限更短，并因此而缩短了育种年限，加快了育种速度就行。
这部分知识的核心是原理、过程及应用。