高中生物 杂交育种与诱变育种
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高考生物：杂交育种与诱变育种
高考生物：杂交育种与诱变育种
一、杂交育种
1.概念：是将两个或多个种类的优秀性状经过交配集中一同，再经过选择和培育，取得新种类的方法。
2.原理：基因重组。
经过基因重组发生新的基因型，从而发生新的优秀性状。
3.优点：可以将两个或多个优秀性状集中在一同。
4.缺陷：不会发生新基因，且杂交后代会出现性状分别，育种进程缓慢，进程复杂。
二、诱变育种
1.概念：指应用物理或化学因历来处置生物，使生物发生基因突变，应用这些变异育成新种类的方法。
2.诱变原理：基因突变
3.诱变要素：(1)物理：X射线，紫外线，γ射线(2)化学：亚硝酸，硫酸二乙酯等。
4.优点：可以在较短时间内取得更多的优秀性状。
5.缺陷：由于基因突变具有不定向性且有利的突变很少，所以诱变育种具有一定自觉性，所以应用理化要素出来生物提高突变率，且需求处置少量的生物资料，再停止选择培育。
三、四种育种方法的比拟
杂交育种
诱变育种
多倍体育种
单倍体育种
原理
基因重组
基因突变
染色体变异
染色体变异
方法
杂交
激光、射线或化学药品处置秋水仙素处置萌生种子或幼苗花药离体培育后加倍
优点
可集中优秀性状
时间短
器官大和营养物质含量高
延长育种年限
缺陷
育种年限长
自觉性及突变频率较低
植物中难以展开
成活率低，只适用
于植物
举例
高杆抗病与矮杆感病杂交取得矮杆抗病种类高产青霉菌株的育成
三倍体西瓜
抗病植株的育成。
高中生物必修二第六章
第6章从杂交育种到基因工程第一节杂交育种与诱变育种一、各种育种方法的比较：杂交育种诱变育种多倍体育种单倍体育种处理杂交→自交→选优→自交用射线、激光、化学药物处理用秋水仙素处理萌发后的种子或幼苗花药离体培养原理基因重组，组合优良性状人工诱发基因突变破坏纺锤体的形成，使染色体数目加倍诱导花粉直接发育，再用秋水仙素优缺点方法简单，可预见强，但周期长加速育种，改良性状，但有利个体不多，需大量处理器官大，营养物质含量高，但发育延迟，结实率低缩短育种年限，但方法复杂，成活率较低例子水稻的育种高产量青霉素菌株无子西瓜抗病植株的育成第二节基因工程及其应用一、基因工程1、概念：基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。
通俗的说，就是按照人们意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。
2、原理：基因重组3、结果：定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。
二、基因工程的工具1、基因的“剪刀”—限制性核酸内切酶（简称限制酶）（1）特点：具有专一性和特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。
（2）作用部位：磷酸二酯键（4）例子：EcoRI限制酶能专一识别GAATTC序列，并在G和A之间将这段序列切开。
（黏性末端）（黏性末端）（5）切割结果：产生2个带有黏性末端的DNA片断。
（6）作用：基因工程中重要的切割工具，能将外来的DNA切断，对自己的DNA无损害。
注：黏性末端即指被限制酶切割后露出的碱基能互补配对。
2、基因的“针线”——DNA连接酶（1）作用：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。
（2）连接部位：磷酸二酯键3、基因的运载体（1）定义：能将外源基因送入细胞的工具就是运载体。
（2）种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。
三、基因工程的操作步骤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、目的基因的检测和鉴定四、基因工程的应用1、基因工程与作物育种：转基因抗虫棉、耐贮存番茄、耐盐碱棉花、抗除草作物、转基因奶牛、超级绵羊等等2、基因工程与药物研制：干扰素、白细胞介素、溶血栓剂、凝血因子、疫苗3、基因工程与环境保护：超级细菌五、转基因生物和转基因食品的安全性两种观点是：1、转基因生物和转基因食品不安全，要严格控制2、转基因生物和转基因食品是安全的，应该大范围推广。
生物必修2课堂教学课件—杂交育种与诱变育种
单倍体育种
染色体组 成倍减少 花药离体培养
多倍体育种
染色体组 成倍增加
用秋水仙素 处理萌发的 种子或幼苗 器官大型， 营养含量高 发育延迟， 结实率低； 主要用于植物 三倍体无子 西瓜的培育
优点 使于不同个体
的优良性状集 中于一体
明显缩短 育种年限
缺 点
实例
育种时间长
有利变异少 需大量处理 供试材料
有利个体不多，须大量处理供试材料 缺点： ，工作量大 。
应用:
太空辣椒的培育 、青霉菌的选育等 微生物的育种方面
2012-11-5
几种主要育种方法的比较
类型 原理 常用 方法 杂交育种
基因重组 将具有不同 优良性状的 两亲本杂交
人工诱变育种
基因突变 用物理或化学 的方法处理 提高变异频率 加速育种进程
2012-11-5
5
淘劣留良的选择过程
F2选择 F1植株种子分区播种，选留优良性状的单株，进行隔离自 交，并分单株留种（F2）。 F3选择 将F2植株种子分区播种，每一个单株后代成为一个株系，观 察性状表现。在优良株系中继续选留优良单株分别留种。 F4代及以后选择 继续按单株分区播种，并进行株系间比较。淘汰不良株系
缺点： 育种所需时间较长，只能进行本物种或亲缘关系较近
的物种杂交,杂交后代易出现性状分离，不能克服远缘 杂交不亲合的障碍。
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
杂种优势
生产上利用杂种优势可以大幅度地提高 产量。例如，杂交高梁比纯系高梁增产30%-50%，杂交水稻比纯系水稻增产20%左右。 某些优良品系的农作物可以利用无性繁 殖的方式保留杂合子的优良性状。
高中生物必修2 ※ 第6章 从杂交育种到基因工程
人教版高中生物必修二第六章第1节《杂交育种与诱变育种》(23张)
②aabb
G
AAaaBBbb----⑥
1）用①和②培育⑤若采用的D和F步骤分别是杂交和 自交 基因重组 。其应用的遗传学原理是 。 2）用③培育⑤所采用的I步骤可以用 x射线、紫外线等 ， 其应用的遗传学原理是 诱变育种 。
秋水仙素处理
染色体数目的变异
器官较大， 营养物质丰富 只能用于植物
可以集中 提高突变频率， 明显缩短 优点 两个亲本的 育种年限 加速育种进程 优良性状
育种时间长，突变的方向难 缺点 不能产生新 以控制，有利 基因 变异少 技术复杂
巩固练习：
1、杂交育种所依据的主要遗传学原理是： A.基因突变； C.染色体交叉互换： B.基因自由组合； D.染色体变异。 答[
B ]
2、在下列几种育种方法中，可以改变原有基因分子 结构的育种方法是： A、杂交育种 C、单倍体育种 B、诱变育种 D、多倍体育种 答[ ]
B
3、60Co是典型的γ 放射源，可用于作物诱变
育种。我国运用这种方法培育出了许多农作物
新品种，如棉花高产品种“鲁棉1号”，在我
国自己培养的棉花品种中栽培面积最大。γ 射
又能把双方的缺点都去掉？产生的新品种还能
稳定遗传。
将你的设想用遗传图解表示出来。
杂交
自交 选优 自交 选优
思考：
P
高秆抗病 DDTT
× 矮秆感病
↓
ddtt
F1
F2
高秆抗病 DdTt ↓× D_T_ D_tt ddT_ ddtt
高抗 高感 矮抗 矮抗 矮感
F3
ddTT ↓× ddTT 稳定遗传
ddTt ↓× ddT_ ddtt 发生性状分离
思考与讨论 P99
5、优点
杂交育种与诱变育种课件PPT
2．诱变育种不同于杂交育种的特点是
()
①能大幅度改良某些性状 ②能形成新基因 ③能形成新
基因型 ④一般对个体生存有利
A．①②
B．①③
C．②③
D．②④
解析：杂交育种与诱变育种都能产生新基因型，故③不对；诱
变育种的原理是基因突变，一般对个体生存有害，所以④不是
诱变育种的特点。
答案：A
二、易错易混辨析题
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
诱变育种 。
（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
。
2、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：
通过教材前面的知识回顾，结合植物杂交育种和动物杂交育种的概 典型案例，以问题导思、材料分析、比较综合等多种方法的，结合材料 设置相关问题，层层深入，以此遗传和变异规律在生产实践中的应用这 一重点内容；杂交育种和诱变育种的优点和局限性，是本节内容的难点 ，通过知识回顾导入其概，然后典型案例和资料分析，设计问题对二者 进行比较分析，并总结规律，由此突破这一难点内容。
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？
...
来自星星的南瓜
1.太空莲3号中有没有产生新基因？
有新基因产生
2.诱发基因突变的条件有哪些？
微重力、宇宙射线、重粒子、变化磁场和高真空
3.诱变育种有哪些优点？
6.1杂交育种与诱变育种
一、古代人类的育种方式——选择育种
植物驯化
动物驯化－家禽、家畜
古印第安人是最早选择和培育玉米的，最突出的
贡献是选育了果穗硕大、淀粉含量高的玉米，试分析
这种玉米培育方法所隐含的遗传学原理及其优缺点。
（1）上述培育玉米的方法称为 选择育种 。
（2）原理：自然变异 人工选择。
（3）该育种方法的优点： 技术简单、容易操作 ，
杂交育种
多倍体育种
诱变育种
基因工程育种
细胞工程育种
第6章 从杂交育种到基因工程 第1节 杂交育种与诱变育种
玉米起源于美洲大陆，15世纪传入欧洲，16世纪经 葡萄牙传入中国，现在遍布全世界。远在古代，美 洲的印第安人就选择和培育了许多穗大粒饱的玉米。 原来他们把玉米奉为神灵，用作祭祀的玉米是在隔 离条件下种植的，经过精心管理和认真选育，不仅 果穗硕大、颗粒饱满，而且品质优良，无任何杂粒， 这样就选育出了具有优良性状的玉米品种。
F1间 F 1 交配
长毛立耳 BbEe
选优
测交
F2
短折 F3 bbee
长立 :长折 : 短立 : 短折
短折 bbee 短折
BBee 长折
Bbee
长折 :
注意
1. 动物杂交育种中理想个体的获得不用通过逐 代自交，可改为测交。 2. 比植物杂交育种所需年限短。
杂交育种
二、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交配集 中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。
资料
据统计，航天育种变异率达4％以上，株高变异为 ＋40cm～－30cm，果重变异达＋70％～＋100％ （蔬菜），生育期变异为＋3天～－10天。
资料
六、1、 杂交育种与诱变育种
（2）在家畜、家禽育种中的应用
ⅹ
中国黄牛
中 国
中国荷斯坦牛 荷 荷
斯坦牛与我国黄牛杂交
斯 坦
选育后逐渐形成的优良 牛
种。泌乳期可达30天，
年产乳量可达6300kg以
上。
荷斯坦牛
1、概念： 二、诱变育种
利用物理因素（如X射线，紫外线，激光等）或化学 因素（如亚硝酸等）处理生物，使生物发生基因突变。 2、原理：基因突变
3、方法：物理、化学方法处理生物，再选择符合要求 的变异类型
4、优点：
能提高突变率，加速育种进程; 产生新基：具有盲目性，可能实现不了育种 目的。 基因突变具有多害少利性：有利变异少
克服手段：大量处理实验材料，增加选择的机会。
6、适用范围： 任何生物
5、缺点：育种周期长，且不能获得前所未有的新性状。
6、适用范围： 进行有性生殖的生物
7、应用： 改良农作物品种：杂交水稻 家畜家禽的育种：中国荷斯坦牛
4. 应用
(1)在农业生产中：
改良作物品质，提高 农作物单位面积产量
杂交水稻：从1976年到 2006年，累计增产粮食 5200多亿公斤，平均每 年解决600万人的粮食问 题。
↓
AARR
1
年
F1 第
粒少抗病
AaRr
减数分裂
第 年
2
年
↓×
杂交育种需4年 单倍体育种需2年
F2
A_R_ A_tt aaR_ aarr 配子 粒多
AR
第
抗病
3
年
F3
第
年
4
aaRR
× aaR-和aarr
单倍体
AR
生长
Ar aR ar 第
杂交育种与诱变育种
如果再让其自交一代，各种基因型比例的计算方 法是：ddTT自交后代仍是ddTT，占总数1/3； ddTt自交后代中的基因及其比例是：ddTT(1/4)、 ddTt(2/4)、ddtt(1/4)，占总数2/3。所以计算总结 果是：ddTT＝1/3＋(1/4)×(2/3)＝1/2，ddTt＝ (2/4)×(2/3)＝1/3，ddtt＝(1/4)×(2/3)＝1/6，其中 ddTT符合生产要求。
稳产和具有优良品质的农作物，培育出具有各 种抗逆性的作物新品种，如_抗__虫__棉__等。 (2)药物研制：利用基因工程的方法，培养转基
因生物，利用转基因生物生产出各种高质量、 低成本的药品，如胰岛素、__干__扰__素____、乙肝 疫苗等。
(3)环境保护：如利用转基因细菌降解有毒有害
的化合物，吸收环境中的重金属，分解泄漏的 石油，处理工业废水等。
高酚植株自交，每株自交后代种植在一个单独的区 域，从________________的区域中得到纯合棕色、
高酚植株。请你利用该纯合体作为一个亲本，再从 诱变l代中选择另一个亲本，设计一方案，尽快选 育出抗虫高产(棕色、低酚)的纯合棉花新品种(用遗 传图解和必要的文字表示)。
的基因为抗除草剂基因，所以未成功导入目的
基因的细胞不具有抗除草剂的能力，可用含除 草剂的培养基筛选转基因烟草细胞。
实验专题探究
杂交育种实验 1．培育杂合子品种——杂种优势的利用 在农业生产上，可以将杂种一代作为种子直接利 用，如水稻、玉米等。 (1)基本步骤：选取双亲P(♀、♂)→杂交→F1。 (2)特点：高产、优质、抗性强，但种子只能种 一年。
4．优点：可以把多个品种的优良性状集中 在一起。 5．缺点：获得新品种的周期_长___。 6．意义：根据需要培育理想类型。 思考感悟 1．在杂交育种中，如果新品种是杂合子， 如玉米、水稻应注意什么？如果新品种是纯 合子，如小麦应该注意什么？
稳产和具有优良品质的农作物，培育出具有各 种抗逆性的作物新品种，如_抗__虫__棉__等。 (2)药物研制：利用基因工程的方法，培养转基
因生物，利用转基因生物生产出各种高质量、 低成本的药品，如胰岛素、__干__扰__素____、乙肝 疫苗等。
(3)环境保护：如利用转基因细菌降解有毒有害
的化合物，吸收环境中的重金属，分解泄漏的 石油，处理工业废水等。
高酚植株自交，每株自交后代种植在一个单独的区 域，从________________的区域中得到纯合棕色、
高酚植株。请你利用该纯合体作为一个亲本，再从 诱变l代中选择另一个亲本，设计一方案，尽快选 育出抗虫高产(棕色、低酚)的纯合棉花新品种(用遗 传图解和必要的文字表示)。
的基因为抗除草剂基因，所以未成功导入目的
基因的细胞不具有抗除草剂的能力，可用含除 草剂的培养基筛选转基因烟草细胞。
实验专题探究
杂交育种实验 1．培育杂合子品种——杂种优势的利用 在农业生产上，可以将杂种一代作为种子直接利 用，如水稻、玉米等。 (1)基本步骤：选取双亲P(♀、♂)→杂交→F1。 (2)特点：高产、优质、抗性强，但种子只能种 一年。
4．优点：可以把多个品种的优良性状集中 在一起。 5．缺点：获得新品种的周期_长___。 6．意义：根据需要培育理想类型。 思考感悟 1．在杂交育种中，如果新品种是杂合子， 如玉米、水稻应注意什么？如果新品种是纯 合子，如小麦应该注意什么？
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无芒抗病
假如从播种到收获种子要一年，那么培育出
aaRR
一个能稳定遗传的纯种矮抗小麦至少要7-8年
aaRr
无芒不抗
二·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 交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新 的优良品种的方法。
2·原理：
基因重组
3·方法：
①逐代纯化培育 植物 杂交 得F1自交得F2 (选优
良性状集中于一 大幅改良某些 年限，育种时
个个体上,杂种 性状，产生新 间较短。
优势.
基因
各种器官大、 营养成分高、
缺 过程复杂，育 点 种时间最长，
不能产生新基 因
有利变异少， 需大量处理供 试材料,具有 盲目性
技术复杂，需 与杂交育种配 合
发育迟缓，结 实率低，只适 用于植物
单倍体育种过程
普通植株
自交)若干次
不发生性 状分离
纯 种
4·试一试：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）？
杂交
Ｐ
长毛立耳 BBEE
短毛折耳 bbee
F1间 交配
F1 长毛立耳 BbEe雄长Fra bibliotek立耳 BbEe
雌
F2 长立 长折 短立 短折 Bbee
秋水仙 素处理
幼苗（染色 体加倍,4N）
生长
四倍体植株
四倍体 植株♀
×
二倍体 植株♂
3N种子
三倍体植株
二倍体植 株的花粉
3N瓜肉
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？
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
DDTT × ddtt DdTt
DT Dt dT dt（花粉）
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
筛选所需的品种
多倍体育种过程（无子西瓜的培育为例）
普通西瓜的 幼苗（或萌 发的种子）
有哪些方法可以培育出能稳定遗传的无芒抗病水稻呢？ 试写出育种方案（遗传图解）
（aaRR）无芒抗病
育种参考方案：
杂交 Ｐ
有芒抗病 无芒不抗病
AARR
aarr
自交 F1
有芒抗病 AaRr
选优
F2有芒抗病
有芒不抗
无芒抗病 aaRR
无芒不抗
aaRr
自交 无芒抗病aaRR
无芒抗病aaRr
选优 F3 无芒抗病aaRR
F1杂交种
（玉米、杂交水稻等）
各种性状类型 选出优良性状类型
（马铃薯等） 无性繁殖
（2）家畜、家禽的育种：培育出适应性强的乳用、肉用或乳肉兼用 型优良品种
ⅹ
中国黄牛
中国荷斯坦牛：荷斯坦—弗里 生牛与我国黄牛杂交选育后逐
中 国 荷
渐形成的优良种。泌乳期可达 斯
305天，年产乳量可达6300kg 坦
以上。
人工诱变 + 单倍体育种
幼苗 秋水仙 早熟
迟熟 品种
人工
杂合 花药离 子
（A） 素处理
品种 (AA)
(AA)
诱变
体培养 (Aa)
幼苗
秋水仙
早熟
（a）
素处理
品种 (aa)
时间： 当年就可以培育出优良新品种！
杂交育种
诱变育种
单倍体育种 多倍体育种
原 理
基因重组
基因突变
染色体变异 染色体变异 （成倍减少） （成倍增加）
常
用
杂交
方
法
用物理或化 学方法处理 生物
花药离体培养 +人工诱导染 色体数目加倍
秋水仙素处 理萌发的种 子或幼苗
优 操作简便，使位 提高变异频率，
点 于不同个体的优 加速育种进程，明显缩短育种
袁隆平与杂交水稻 从1976年到2006年，累计 增产粮食5200多亿公斤， 平均每年解决600万人的粮 食问题。
②利用杂种优势
主要是利用杂种F1的优良性状，而并不要求遗 传上的稳定。作物育种常常寻找某种杂交组合， 通过年年培育F1杂交种用于生产，取得经济效 益。 （1）品种甲 品种乙 （2）品种甲 品种乙
牛
荷斯坦牛
6·优点 操作简便，使不同品种的优良性状集中于 一个个体
7·缺点 过程繁琐，育种周期长，不能产生新基因
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？
三·诱变育种
1·概念：
利用物理因素（如ⅹ射线、γ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。
第6章 从杂交育种到基因工程
第1节 杂交育种与诱变育种
一·古代人类的育种方式 －－选择育种
长期选择 劣汰留良
1·原理：利用生物的自然变异。 2·结果：通过人工选育，使生物产生的对人类有利 的变异定向积累。 3·优点：简单易行 4·缺点：周期长；可选择的范围有限
问题探讨：植物育种的方法
现有纯合的有芒抗锈病(AARR)的水稻 和无芒不抗锈病(aarr)的水稻，
2·原理：基因突变 3·方法：物理、化学方法处理生物，再按照需要选择 4·优点：可以提高突变率，加速育种过程，大幅度地
改良某些品种
5·缺点：变异具有不定向性，有利变异少
须大量处理实验材料
6·应用 （1）农作物新品种的培育：
新品种具有抗病力强、产量高、品质好等优点。
“黑农五号”大豆
产量提高了16%，含 油量比原来的品种提 高了2.5%
（2）太空育种
（3）用于微生物育种：例如青霉菌的选育。 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。
中间为青霉菌，周围是细菌。
四·育种方法的比较
？ 选优
BBee
如何鉴别动物个体的基因型并保种
测交
长折 短折 BBee bbee
长折 短折 Bbee bbee
保种 F3 长折
长折 短折
思考：
动物杂交育种的方法与植物杂交育种的 方法有何区别？
动物杂交育种中纯合子获得不能 通过逐代自交，而应改为测交。
5·应用
（1）农业生产：改良作物品质 提高农作物单位面积产量