微生物杂交育种培训课件
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杂交育种精品PPT课件
（1）基因重组，综合双亲优良性状
“碧蚂一号”的育成：
成熟期 抗条锈 抗倒伏 籽粒大小
碧玉麦 较早
抗病 强
大
蚂蚱麦 中
感染 弱
小
碧蚂一号 中
高抗
中
大
2020/12/13
从遗传上： AAbb × aaBB ↓
AABB AAbb aaBB aabb
（其中A、B为优良基因）
(2) 基因互作，产生新性状 如两个感霜霉病的大豆品种杂
不同生态类型、不同地理来源、 不同亲缘关系的品种，后代分离广， 易选出好品种。 2020/12/13
（4） 杂交亲本应具有较好的配合力
好品种并不一定是好亲本，二者具 有一定的区别。好亲本指是一般配合力 高的亲本；好品种则指具有许多优良性 状的品种。
例如：美国小麦品种Gaines，曾创世界 单产纪录，不是好亲本；其姊妹系 Pullmanioi，曾育出了多个优良杂交品 种。 2020/12/13
年次 回交程序 1 AⅹB
2
F1ⅹA
3
BC1F1ⅹA
4
BC2F1ⅹA
5
BC3F1ⅹA
6
BC4F1
7
2020/12/13
BC4F2
回交育种步骤
工作内容
杂交，A为轮回亲本，B为抗病亲本， （抗病性为显性）
F1与A回交
一次回交一代中选抗病株与A回交 二次回交一代中选抗病株与A回交 三次回交一代中选抗病株与A回交 四次回交一代F1自交并选优良抗病株202 Nhomakorabea/12/13
二 亲本选配
1 亲本选配的重要性
亲本选配即亲本的选择与搭配。亲本 选配决定杂种后代的遗传基础，是杂交育 种成败的关键。
第一章 微生物遗传与育种 PPT课件
• 通过基因工程力法改造传统发酵工艺——如氧传递有关的 血红蛋白基因克隆到远青链霉菌，降低了对氧的敏感性， 在通气不足时，其目的产物放线红菌素产量可提高4倍； 同样对头抱留素C产生菌也获得工程菌，取得了相同的效 果；
• 通过基因工程方法提高菌种抗性——构建包括活性干酵母 和酵母工程菌，抗噬菌体谷氨酸工程菌以及利用工程菌处 理工业废料和废水等。
微生物细胞机器的工作模式
菌种选育和工艺控制的“五字策略”
N
P
P
Working pattern of cell-machine in Industrial Fermentation
进 通 节 堵出
• 生产菌种应该具备的基本特性： – 生产菌种应具有在较短的发酵周期内产生大量发酵 产物的能力。
– 在发酵过程中不产生或少产生与目标产品性质相近 的副产物及其他产物。
菌种筛选
菌种选育
空气 空气净化处理
保藏菌种 斜面活化
碳源、氮源、无机盐等 营养物质
扩大培养
微 生
物
种子罐
制 剂
主发酵
灭菌
生 产 的
一
般
产物分离纯化工艺来自流成品程
• 因此，工业微生物育种对于提高发酵工业产品的产量 和质量，进一步开发利用微生物资源，增加发酵工业 产品的品种，具有重大意义。
2 菌种是发酵工业的关键和灵魂
Kary B. Mullis (1944 -)
通过场因工程的方法生产的药物——已获得包括治疗用 药物、疫苗、单克隆抗体及诊断试剂等几十种批准上市的 品种。
通过基因工程方法提高菌株生产能力——已获得包括氨苯 酸类(苏氦酸、精氨酸、虽氨酸、脯氨酸、组氨酸、色氨 酸、苯丙氨酸、赖氦酸、绩氨酸等)、工业用酶制剂(脂肪 酶、纤维累酶、乙酰乳酸脱按酶从淀粉酶等)以及头抱菌 素C的工程菌，都大幅度提高了生产能力；
《杂交育种植物育种》PPT课件
第2年 第3年
×
×
×
A占25％ A占13％
（2）超亲重组原理的聚合杂交
第1年 A×B A×C A×D A×E A占50％
第2年
×
×
A占50％
第3年
×
A占50％
三、回交 指两杂种后代与亲本之一再杂交
四、多父本杂交 指用多个父本品种花粉混合给一母本授粉。
多父本授粉比成对杂交的变异类型丰富， 可用于多种植物，特别是棉花杂交育种应 用较多，且效果良好。 关于多父本杂交授粉的机理目前还不清楚， 尚待研究。
表6-7 大豆部分性状单株选和株系选的遗传力
性状
生育期 株高 百粒重 倒伏 产量 油分％ 蛋白质％
分离世代单株遗传 力
55 45 40 10 5 30 25
分离世代株系遗传力
78 75 68 54 38 67 63
选择：
首先选组合，再在优良组合中选优良株系，最 后在优系中选优株。
质量性状、遗传力高的在早代选，数量性状、 遗传力低的在晚代选。
3.双交 是指两个单交F1的再杂交； 表示符号：A/B//C/D或A／B//A/C 例如：北京10号小麦良种的亲本组合：
华北672/辛石麦//早熟1号/华北672
4.聚合杂交 是指通过一系列杂交将若干个亲本品 种的优良基因聚合在一起。
（1） 最大重组原理的聚合杂交
第1年 A×B C×D E×F G×H A占50％
（A×B）×C 或A/B//C
例如：山东农业大学培育的小麦品种鲁麦1号的组 合：矮丰3号//孟县201/牛朱特 或 矮丰3号×(孟县201×牛
朱特)F1
2.四交 四个亲本的连续杂交 [(A×B) ×C] ×D或A/B//C/3/D 若选用五个亲本的连续杂交法，则为五交，即 A/B//C/3/D/4/E或A/B//C/D/3/E，六交、七交 等的概念依次类推。
《杂交育种技术》PPT课件
杂交育种的目的是将两个或多个亲 本的理想基因整合到同一个品种中。
杂交种目前占我国推广品种的50%以上。
• 根据杂交亲本亲缘关系的远近，可分为近缘杂交和 远缘杂交。
– 近缘杂交指不存在杂交障碍的同一物种内，不同 品种或变种间的杂交。
– 远缘杂交是指种以上分类单位之间的杂交。
二、常规杂交育种的意义
1. 杂种后代的变异性质可以通过对亲本的选择选配得到控 制，比单纯的选择育种更富创造性和预见性；
• 先进行多次混合选择法， 最后进行一次单株选择法。
• 适合于株行距比较小的自 花授粉作物。
不会丢失最优良的基因型； 2. 选择效率高； 3. 易获得对生物有利的性状； 4. 适于多系杂种的选择； 5. 可能得到育种目标以外的优良类型。
• 缺点 1. 人工选择与自然选择目标不一致的性状易丢失； 2. 未选择，存在许多不良基因类型； 3. 杂种后代要求大群体； 4. 高代选择工作量大； 5. 亲缘关系无法考证。
Aabb
aaBB
AaBb
A-B- AAbb aaBB
更早
早
9：
6：
aabb 晚
1
第三节、杂交亲本的选择与选配
一．亲本的选择 二．亲本的选配 三．回交亲本选配的特点 四．多亲杂交亲本选配的特点
一、亲本的选择
• 杂交后代材料的优良性状所依赖的遗传物质 来源于亲本材料。
• 根据育种目标选用合适的亲本直接影响到杂 交育种的效果与效率。
• 在入选系统内针对仍在分离的性状选择单株。
⒋ F4代
• F3代入选优良单株播种成株系，来自F3代同一系统的 F4代系统为一系统群，同一系统群内各系统为姐妹 系。
• 在F4首先比较系统群优劣，从优良系统群中选择优 良系统，再从优良系统中选择优良单株。
杂交种目前占我国推广品种的50%以上。
• 根据杂交亲本亲缘关系的远近，可分为近缘杂交和 远缘杂交。
– 近缘杂交指不存在杂交障碍的同一物种内，不同 品种或变种间的杂交。
– 远缘杂交是指种以上分类单位之间的杂交。
二、常规杂交育种的意义
1. 杂种后代的变异性质可以通过对亲本的选择选配得到控 制，比单纯的选择育种更富创造性和预见性；
• 先进行多次混合选择法， 最后进行一次单株选择法。
• 适合于株行距比较小的自 花授粉作物。
不会丢失最优良的基因型； 2. 选择效率高； 3. 易获得对生物有利的性状； 4. 适于多系杂种的选择； 5. 可能得到育种目标以外的优良类型。
• 缺点 1. 人工选择与自然选择目标不一致的性状易丢失； 2. 未选择，存在许多不良基因类型； 3. 杂种后代要求大群体； 4. 高代选择工作量大； 5. 亲缘关系无法考证。
Aabb
aaBB
AaBb
A-B- AAbb aaBB
更早
早
9：
6：
aabb 晚
1
第三节、杂交亲本的选择与选配
一．亲本的选择 二．亲本的选配 三．回交亲本选配的特点 四．多亲杂交亲本选配的特点
一、亲本的选择
• 杂交后代材料的优良性状所依赖的遗传物质 来源于亲本材料。
• 根据育种目标选用合适的亲本直接影响到杂 交育种的效果与效率。
• 在入选系统内针对仍在分离的性状选择单株。
⒋ F4代
• F3代入选优良单株播种成株系，来自F3代同一系统的 F4代系统为一系统群，同一系统群内各系统为姐妹 系。
• 在F4首先比较系统群优劣，从优良系统群中选择优 良系统，再从优良系统中选择优良单株。
微生物杂交育种
第九章 工业微生物杂交育种
第一节 微生物杂交 第二节 细菌杂交育种 第三节 放线菌杂交育种 第四节 酵母菌的杂交育种 第五节 霉菌杂交育种 第六节 微生物原生质体育种 第七章 微生物原生质体融合育种 第八节 细菌原生质体融合育种 第九节 放线菌原生质体融合育种 第十节 酵母菌原生质体融合育种 第十一节 霉菌原生质体融合育种
4. 原生质体的活力鉴定
5. 原生质体的保存：低温、液氮、DMS
(二) 原生质体再生
三个阶段： 大分子合成与原生质体生长阶段 细胞壁合成与再生阶段 分裂能力恢复并开始分裂繁殖成为正常细胞形态和菌落阶段 1. 原生质体再生的影响因素 (1) 菌体生理状态 (2) 稳定剂：高渗 (3) 酶浓度和酶作用时间 (4) 再生培养基组成 (5) 残存菌体的分离 (6) 原生质体密度 (7) 再生培养基上的冷凝水影响：培养基出汗 (8) 再生方法：双层平板法 2. 再生率及其计算
(二) 原生质体诱变育种实例
1. 扩展青霉PF-868原生质体制备:纤维素酶
2. 原生质体再生 3. 原生质体诱变
4. 突变株鉴定
三、微生物原生质体转化育种
四、微生物原生质体融合育种
五、其他微生物原生质体育种
第七章 微生物原生质体融合育种
与常规杂交相比，原生质体融合具有以下优势：
1.4 杂交育种的遗传标记
1. 营养缺陷型标记
2. 抗性标记 3. 温度敏感性标记 4. 其他性状标记
1.5 杂交育种方法
1. 常规杂交育种
2. 原生质体融合育种
第二节 细菌杂交育种
细菌繁殖和遗传结构
第一节 微生物杂交 第二节 细菌杂交育种 第三节 放线菌杂交育种 第四节 酵母菌的杂交育种 第五节 霉菌杂交育种 第六节 微生物原生质体育种 第七章 微生物原生质体融合育种 第八节 细菌原生质体融合育种 第九节 放线菌原生质体融合育种 第十节 酵母菌原生质体融合育种 第十一节 霉菌原生质体融合育种
4. 原生质体的活力鉴定
5. 原生质体的保存：低温、液氮、DMS
(二) 原生质体再生
三个阶段： 大分子合成与原生质体生长阶段 细胞壁合成与再生阶段 分裂能力恢复并开始分裂繁殖成为正常细胞形态和菌落阶段 1. 原生质体再生的影响因素 (1) 菌体生理状态 (2) 稳定剂：高渗 (3) 酶浓度和酶作用时间 (4) 再生培养基组成 (5) 残存菌体的分离 (6) 原生质体密度 (7) 再生培养基上的冷凝水影响：培养基出汗 (8) 再生方法：双层平板法 2. 再生率及其计算
(二) 原生质体诱变育种实例
1. 扩展青霉PF-868原生质体制备:纤维素酶
2. 原生质体再生 3. 原生质体诱变
4. 突变株鉴定
三、微生物原生质体转化育种
四、微生物原生质体融合育种
五、其他微生物原生质体育种
第七章 微生物原生质体融合育种
与常规杂交相比，原生质体融合具有以下优势：
1.4 杂交育种的遗传标记
1. 营养缺陷型标记
2. 抗性标记 3. 温度敏感性标记 4. 其他性状标记
1.5 杂交育种方法
1. 常规杂交育种
2. 原生质体融合育种
第二节 细菌杂交育种
细菌繁殖和遗传结构
第五章 杂交育种(共85张PPT)
河南白小麦和密穗 小麦杂交后代分离 情况
2 工作要点
（1）杂种F1代 ① 按组合种，单株植，种植亲本及对照品种， 种植数决定于F2群体的大小及繁殖系数。 ② 选择：去假杂种：与母本为对照，注意标志 性状；淘汰有严重缺点的组合：如早 衰、病虫害严重的 ③ 按组合混收种子
（2）杂种第二代（F2）－选择的关键世代
3 杂交亲本间在生态型和亲缘关系上
差异较大（遗传差异原则）
实质：亲本间遗传差异较大，后代分离广
易选出性状超越亲本和适应性较强
的新品种。
例：我国的冬小麦育种几乎都是亲本中使
用一个国外品种，或由国外品种衍生 的品种育成的
4 杂交亲本应具有较好的配合力
配合力：亲本和其他亲本杂交，在杂种后代中 产生优良个体的能力。
规模：入选株系数量视组合而定。入选系 每系选5株左右。
③ 留种：单株收种
杂种第四代（F4）—选拔优良一致的系统
① 种：一株一区，建立株系，种CK。 ②选：来自同一F3系统（即F2单株)的F4株系
称为系统群。系统群内各系统间互为姊妹 系。 a 选株：选拔上应依综合性状表现,从优良系统
群中选系统，再从优良系统中选单株， 选择时依据的性状要求更为全面。 b 选系：F4开始可选拔优良一致的品系，升级进 行产量试验,但由于纯合度还较低，故 混收前仍应选单株。对优良但尚有分离 的株系只选株。
一般配合力：某一亲本与其他若干亲本杂交，杂 种后代在某数量性状上的平均表现
特殊配合力：两个特定材料杂交组配后代在某
个数量性状的表现。
好亲本并非是优良品种
如：美国的小麦品种Gaines，曾创世界单产记录， 但并不是好亲本；小麦品系pullmanioni，曾育出了 多个优良杂交品种
《微生物杂交育种》课件
CHAPTER 02
微生物杂交育种的方法与技术
微生物的分类与特点
微生物的分类
微生物是生物界中最小的一类生物，主要分为原核微生物和 真核微生物两大类。原核微生物包括细菌、放线菌、蓝细菌 等，真核微生物包括真菌、原生动物和显微藻类等。
微生物的特点
微生物具有体积小、比表面积大、繁殖快、代谢能力强等特 点，因此在工业、农业、医药等领域具有广泛的应用价值。
在工业生产中的应用
生物能源生产
通过杂交育种技术，可以培育出具有 高效产油能力的微生物，用于生物柴 油和生物汽油的生产，减少对化石燃 料的依赖。
化学品生产
微生物杂交育种技术在化学品生产中 也有广泛应用，如氨基酸、抗生素、 维生素等的生产，可以通过优化微生 物菌种来提高生产效率和降低成本。
在环境保护中的应用
《微生物杂交育种》 ppt课件
CONTENTS 目录
• 微生物杂交育种概述 • 微生物杂交育种的方法与技术 • 微生物杂交育种的优缺点 • 微生物杂交育种的应用前景 • 微生物杂交育种的挑战与展望
CHAPTER 01
微生物杂交育种概述
定义与特点
定义
微生物杂交育种是指通过有性杂 交或准性杂交，将两个或多个微 生物的遗传物质重新组合，以产 生具有新性状的后代。
特点
具有高效、快速、定向育种的特 点，能够创造新的基因型和表型 ，为微生物育种提供丰富的遗传 资源。
杂交育种的历史与发展
历史
微生物杂交育种的历史可以追溯到20世纪50年代，当时科学家开始探索不同微 生物之间的基因交流。随着技术的不断进步，微生物杂交育种逐渐成为一种有 效的育种手段。
发展
近年来，随着基因编辑技术的发展，微生物杂交育种与基因编辑技术相结合， 使得定向改造和优化微生物成为可能，为工业生产和环境保护等领域提供了更 多选择。
微生物遗传育种基因重组与育种PPT课件
（三）接合的机制
1、接合作用中两菌株性别的存在 Lederberg 和Tatum认为在两个细菌的亲本细胞在接合过程中起同
等作用—即E.coli 的性系统被认为是同宗配合。
1952年，W. Hayes利用Lederberg 和Tatum所做的杂交实验，对 （A）Met－Bio－（Sms或Smr）×（B）Thr－Leu－B1－ （Smr或Sms） 进行研究。结果表明，在杂交期间，两品系所起的作用是不同的，是 一种单向异宗配合过程，两品系在获得的同时发生了性别的变化。其 中，供体品系相当于雄性，而受体品系相当于雌性。
（1）IF以0.3％的频率转变为UF，在经uv处理的IF群体中曾经得到作为 受体高度可育的UF菌株，这种情况类似于从F＋菌株中得到F－菌株； （2）IF×UF杂交中，UF受体菌株全部转变为IF，而染色体基因重组频 率大约为10－4，两者相差万倍。这种情况与F＋ × F－相似。
3、认为NF相当于Hfr的理由
重组是分子水平上的概念，而杂交是细胞水平上的概念。 杂交中必然含有重组，但重组则不限于杂交这一种形式。
第一节 细菌、放线菌的接合及育种
一、细菌的接合作用
接合（Conjugation）：指供体菌与受体菌的完整细胞经过直接 接触而传递大段DNA（包括质粒）遗传信息的现象。
（一）接合现象的发现
1946年，J. Lederberg和E. L. Tatum将来自E.coli K12的两种营养缺 陷型菌株混合培养， 其遗传标记如图。 结果在单独培养的 平板上无菌落，而 在混合培养的平板 上长出了原养型菌 落。
C. 插入区（insertion region）：位于F因子结构图谱的93～17.6kb， 包含四个插入序列，IS3有直接重复的两个，另外两个是IS2和 ， 它们主要与F因子的整合、切除、易位有关γ 。δ
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微生物杂交育种
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接合
1/17/2021
微生物杂交育种
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2．原生质体杂交育种
通过酶解破除细胞壁后制备微生物 原生质体，然后诱导原生质体融合杂交， 双亲本不受亲和力限制，甚至可打破种属 间遗传障碍，获得远缘杂交重组体，这种 特殊的杂交方式称为原生质体融合育种。
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微生物杂交育种
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1:
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微生物杂交育种
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杂 交 育 种
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微生物杂交育种
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杂交育种指两个遗传型不同的个体 通过吻合（或接合）使基因组进行交换 和重新组合，从中分离和筛选出具有两 个亲本优良性状的个体。
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微生物杂交育种
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第三，丰富并促迸遗传学理论的发展
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微生物杂交育种
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二、微生物杂交育种基本程序
选择原始亲本 ↓
诱变筛选直接亲本 ↓
直接亲本之间亲和力鉴定 ↓
杂交 ↓
分离到基本培养基或选择性培养基培养 ↓
筛选重组体 ↓
重组体分析鉴定
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微生物杂交育种
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三、杂交过程中亲本选择
1、原始亲本
微生物类别 原核微生物 真核微生物
杂交方式 接合 转化 转导 有性生殖 准性生殖
供体与受体细胞关系
参与交换的遗传物质
体细胞间暂时沟通
部分染色体杂合
细胞不接触，吸收游离DNA片段 个别或少数基因杂合
细胞间不接触，质粒、噬菌体 介导
个别或少数基因杂合
生物细胞融合或接合
整套染色体高频重组
体细胞接合14
与常规杂交相比，原生质体融合具有多
方面的优势：
• 大幅度提高亲本之间重组频率。 • 扩大重组的亲本范围。 • 原生质体融合时亲本整套染色体参与交换，遗
传物质转移和重组性状较多，集中双亲本优良 性状机会更大
不足之处是原生质体融合后DNA交换和重组随机 发生，增加重组体分离筛选的难度。
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放线菌
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酵母菌
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霉菌
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微生物杂交育种
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微生物杂交育种
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原始亲本是微生物杂交育种中具 有不同遗传背景的优质出发菌株，通常 选择具有优良性状的菌株。
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微生物杂交育种
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2．直接亲本
由原始亲本菌株经诱变处理后选出 的具有遗传标记和亲和能力而直接用 于杂交配对的菌株。
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微生物杂交育种
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四、杂交育种的遗传标记
1．营养缺陷型标记
A 为生物素、苯丙氨、酸 甲硫氨酸和缺陷，B为苏氨酸、 亮氨酸和硫胺缺陷型。双亲都 不能在培养基上生长，但杂交 后代基因重组后产生营养互补 的原养型重组体可以在培养基 上生长
2．抗性标记
3．温度敏感性标记
4．其他性状标记
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微生物杂交育种
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五、培养基的选择 杂交过程中常用的培养基有完全
培养基（CM）、基本培养基（MM ）、有限培养基（LM）和补充培养 基（SM）。
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微生物杂交育种
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六、杂交育种方法
1．常规杂交育种 主要包括接合、转化、转导、溶原转换和转染等技术
杂交育种包括 常规杂交、控制杂交和 原生质体融合等方法。
杂交的目的在于使双亲或多亲的遗 传物质重新组合，以获得综合双亲或多亲 优良性状的新品种。
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微生物杂交育种
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一、 杂交的意义（优点）
第一、使两亲株的优良性状集中于重 组体内，获得新品种。
第二、可以提高其对诱变剂的敏感性 ，降低对诱变剂的“疲劳’”效应。