生物变异在农业生产上的应用

生物变异在农业生产中的应用
学习目标：
1.分析各种育种方法的优点及局限性。 2.尝试各种育种方法在农业生产上的应用。
探究一：
现有稳定遗传的早熟（D）不抗病（T）的西瓜甲 和晚熟（d）抗病（t）的西瓜品种乙。若希望获 得早熟抗病的优良品种。 （两对相对性状独立 遗传）你有什么方法？
请用遗传图解表示育种程序，并作相应的文字说明。
㈠ 杂交育种 P F1 F2 D_T_ 早熟不抗病 DDTT 晚熟抗病 ddtt 第 ↓ 1 年 早熟不抗病 DdTt 第 2 × D_tt ddT_ ddtt 年 × 早熟 第 抗病 3 DDtt 6 年 ×
连续自交， 选择需要的 早熟抗病品 种
~
一、杂交育种
1.步骤： 杂交→自交→选优→自交„„选育出稳定 遗传的个体 2.原理： 基因重组
探究四：
人们在食用味甜多汁的西瓜时，却不得频频地 吐出西瓜籽，带来了一些不便，如何解决这些 麻烦呢？如何才能真正的做到“吃西瓜不吐西 瓜籽”呢？
无籽西瓜培育过程
二倍体 秋水仙素处理 四倍体 × 二倍体 三倍体种子 种下去 授二倍体 三倍体植株 的花粉 不能形成正常的生殖细胞 无子西瓜 第 一 年
第 二 年
思考： 1、无籽西瓜的育种原理？ 2、三倍体种子播种后收获的西瓜为何无籽？
联会紊乱
3、第二年为何还要用二倍体植株授粉？
四、多倍体育种
在育种过程中，人们用秋水仙素处理萌发
的种子或幼苗从而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。
知识回顾
基因重组、基因突变 1、可遗传变异的类型有哪些？ 染色体变异
2、人工获得单倍体的方法；人工获得多倍体的方法
花药离体培养 秋水仙素处理萌发的种子和幼苗
3、秋水仙素的作用，作用于细胞周期的什么时候？
抑制纺锤丝的形成
植株弱小
前期
4、单倍体植株的特点，多倍体植株的特点。
果实、种子、叶片大，茎秆粗壮，营养 含量高，发育迟缓，结实率低
三角型西瓜(又称金字塔瓜)
问题1：收获这些西 瓜的种子播种后，子 代西瓜的形状如何？ 问题2:如何获得可 遗传“方形”性状 的西瓜？
方形西瓜是怎样“炼”成的
三、诱变育种
什么因素会诱发基因突变？
物理因素：紫外线、X射线、激光等
化学因素：亚硝酸、硫酸二乙酯等
原理：基因突变
青霉菌高产菌株的选育
1943年从自然界分离出 来的青霉菌只能产生青 霉素20单位/mL。后来人 们对青霉菌多次进行X射 线、紫外线照射以及综 合处理，培育成了青霉 素高产菌株，目前青霉 素的产量已达到50000～ 60000单位/mL。
（3）用③培育⑥所采用的G步骤是 秋水仙素处理幼苗 。其遗传学原 理是 染色体变异 。 (4)由②培育⑦所用的育种方法是 诱变育种 。

五、比较四种育种方法
类 型 育种原理 杂交育种 诱变育种 单倍体育种
染色体组成 倍减少（染 色体变异）
多倍体育种
染色体组成 倍增加（染 色体变异）
基因重组
基因突变
杂交→自交→ 物理或化 育种方法 选优→自交 学的方法 （至纯种） 处理生物
思考
（1）与杂交育种相比，诱变育种有什么优点？ （2）基因突变的特点有哪些？联系基因突变特点， 谈谈诱变育种的局限性。 （3）要想克服这些局限性，可以采取什么办法？ 优点：提高基因突变频率，产生新基因；在 较短的时间内获得更多的优良变异类型。 缺点：具有不定向性，难以控制突变方向； 有利个体少，须大量处理供试材料 。
灵活创新、实际应用
育种的方法有多种，各有各的优点，我 们要合理的有机结合各种方法，高效的 达到各种目的。
如果水稻的某迟熟（AA)品种,那么我们有 什么好办法快速的得到早熟（aa）品种？
诱变育种+ 单倍体育种
迟熟 幼苗 秋水仙 品种 素处理 （ A ） 迟熟 人工 杂合 (AA) 花药离 子 品种 体培养 诱变 (Aa) (AA) 幼苗 秋水仙 早熟 （a） 素处理 品种 (aa)
。
（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 诱变育种 质上属于 。 （5）用抗倒伏、不抗锈病和不抗倒伏、抗锈病的两个小麦品种， 培育出抗倒伏、抗锈病的品种，所用方法是 杂交育种 。 （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 诱变育种 。
花药离体培养 用秋水仙素 染色体数目加 处理萌发的 倍 种子或幼苗 明显缩短 育种年限 器官大型， 营养含量高
优 点
使不同亲本 提高变异频 的优良性状 率加速育种 集中于同一 进程 个体上 培育青霉 培育矮抗小麦 素高产菌株
应用实例
三倍体无子 培育矮抗小麦 西瓜的培育
思考与讨论
（1）分析上述杂交过程，杂交育种有哪些优点？ （2）能否有新的基因和新的性状产生？ （3）从上述育种过程及年限来看，杂交育种有 哪些局限性？
优点：将不同个体中的优良性状集中到一个个体上 缺点：育种时间长，过程繁琐； 只能利用已有的基因重组，不能产生新基因。
探究二：
有什么育种方法能够缩短育种年限，尽快 得到早熟抗病优良品种？
染色体变异 原理： 优点：种子与果实大，营养物质含量高。 缺点：发育延迟，结实率低； 适用于植物，在动物中难于开展。
练习 :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 单倍体育种 。
（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 诱变育种 。 （3）用小麦和黑麦培育八倍体黑小麦的方法是 多倍体育种
单倍体育种
㈡单倍体育种 早熟不抗病 × 晚熟抗病 ↓ DDTT ddtt F1 早熟不抗病 DdTt ↓ 花药 DT Dt dT dt ↓ ↓ ↓ 花药离体培养 ↓ dt 单倍体幼苗 DT Dt dT ↓ ↓ 秋水仙素→ ↓ ↓ 纯合体 P 第 1 年
第 2 年
DDTT DDtt
早熟抗病
ddTT
ddtt
时间：
当年就可以培育出优良新品种！
1、 下图是用某种作物的两个品种①和②分别培育出④、⑤、⑥品 种的示意图，试分析回答： ① AABB D ③AaBb E F Ab ------------④ H AAbb----------⑤
②aabb
G AAaaBBbb----⑥ ⑦Aabb （1）用①和②培育⑤所采用的D和F步骤分别是 杂交 和 自交 。 其应用的遗传学原理是 基因重组 。 花药离体培养 、 （2）用③培育⑤所采用的E和H步骤分是 和 秋水仙素处理幼苗 。 其应用的遗传学原理是 染色体变异 。
二、单倍体育种
1.步骤： 杂交→花药离体培养→秋水仙素处理→筛选 2.原理：
染色体变异（染色体组先倍减，再倍增） 优点：缩短育种年限 ；获得优良纯种。
缺点：但方法复杂，成活率较低。
探究三：
一般西瓜都是圆的,圆西瓜给储运带 来许多不便。圆西瓜占地儿，一辆卡车可装 许多方砖，却装不了多少圆西瓜。圆西瓜还 容易骨碌，不小心就摔坏了。所以装运西瓜 都要小心翼翼。 西瓜为什么不能是方的？