育种专题复习
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杂交水稻之父：袁隆平院士与超级水稻
生物育种专题
• • • • • 1、杂交育种 2、诱变育种 3、单倍体育种 4、多倍体育种 5、基因工程
概念 原理 方法过程 目的
优点
缺点
应用
一、杂交育种
在什么情况下进行杂交育种？
• 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（一个个体上），再经过选择和培 育，获得新品种的方法。 • 杂交育种原理: 基因重组。
诱变育种——太空育种
高真空 微重力 强辐射
三、单倍体育种
普通植株 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
筛选所需的品种
例2： 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），怎样才能 在较短时间得到矮秆抗病的优良品种（ddTT）？写出遗传
甚至十几代)。
杂交水稻；用纯种高秆抗病小麦与纯种矮秆不抗 应用： 病小麦培育矮秆抗病小麦
二、诱变育种
诱变育种：是利用物理因素（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。 诱变育种原理: 基因突变。 方法过程： 诱导处理→基因突变→人工选择→新品种 优点 ：提高突变的频率，在较短时间内获得更多的 优良变异类型；能产生新基因 缺 点：有利个体不多，须大量处理供试材料 ，工作 量大 实例：高产青霉素的菌种
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），请通 过杂交育种得到矮秆抗病的优良品种（ddTT），并写出 遗传图解
以下是杂交育种的参考方案： 杂交 Ｐ 自交 Ｆ１ 高抗 DDTT 矮不抗 ddtt 高抗 DdTt
• 1、从苏云金杆菌中切割抗虫基因所用的工具 是 限制酶 ，其特点是专一性 。
• 2、在转基因抗虫棉细胞内，抗虫基因的表达 要经过 转录 和 翻译 两个过程。
小结：育种的发展历程
A.选择育种 不足：选择周期长；可选择的范围有限 B.杂交育种 不足：育种进程繁杂而缓慢，效率低；不能创造 新的基因，只能利用已有的基因重组，按需选择， 亲本的选择一般限制在同种生物范围之内 C.诱变育种 不足：基因突变的不定向性，导致育种的盲目性， 必须大量处理供试材料 D.基因工程 不足：很多生物的基因组不清楚，寻找目的基因 不容易，还有转基因生物的安全性问题
D
②aabb
③AaBb
F
G
AAaaBBbb----⑥ 杂交 和 自交 。其 （1）用①和②培育⑤所采用的D和F步骤分别是 应用的遗传学原理是基因重组 。 花药离体 秋水仙素处 培养 （2）用③培育⑤所采用的E和H步骤分别是 和理幼苗 。 其应用的遗传学原理是 染色体变异（单倍体育种） 。 秋水仙素处理幼苗 （3）用③培育⑥所采用的G步骤是_______________ 。 染色体变异（多倍体育种） 其遗传学原理是______________。
小结
• 在植物育种的各种方法中
常规方法： 杂交育种 最快速方法：单倍体育种 创造新性状：诱变育种 创造新物种：多倍体育种 种间育种法：基因工程
• 秋水仙素可用于哪些育种方式？ 作用的原理是什么？
习题演练
1、两个小麦亲本的基因型分别为AAbb和 aaBB，这两对基因按自由组合定律遗传, 要培育出基因型为aabb的新品种，最简 捷的方法是 A.单倍体育种 B.杂交育种 C.人工诱变育种 D.细胞工程育种
5.普通小麦中有高秆抗病(TTRR)和矮秆易感病(ttrr)两 个品种，控制两对性状的基因分别位于两对同源染色体 上。实验小组利用不同的方法进行了如下三组实验：
请分析回答： (1)A组由F1获得F2的方法是________，F2矮秆抗病植株 自交 不能稳定遗传的占__________。 2/3
(2)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三类矮秆抗病植株中，最可能产生不育 配子的是________类。 Ⅱ (3)A、B、C三组方法中，最不容易获得矮秆抗病小麦
• 5.通过诱变育种的是（
B）
B.青霉素高产菌株
D.八倍体小黑麦
– A.三倍体无籽西瓜
– C.二倍体无子番茄
6.大麻是雌雄异株植物，体细胞中有20条染色体。 若将其花药离体培养，将获得的幼苗再用秋水仙素
处理，所得植株的染色体组成状况应是（A）
A.18+XX B.18+XY C.20+XX D.18+XX或XY
P 普通小麦AAAAAA （6N＝42） AAA(3N=21)
×
黑麦RR （2N＝14）
配子
R（N=7）
F1
不育杂种AAAR（4N＝28） 秋水仙素处理
F2新品种
小黑麦AAAAAARR（8N=56）
多倍体育种小结
• 原理 染色体变异
• 方法 秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 • 过程 选材→诱导染色体加倍（秋水仙素处理）→新品种 • 优点 可培育出自然界中没有的新品种，且培育出的 植物器官大，产量高，营养丰富 • 缺点 一般只适于植物，发育延迟，结实率低
第 1 年 第 2 年
选优 Ｆ２ 高抗 高不抗 矮抗 矮不抗
9DT 3 D tt
3 ddT
1 ddtt
自交
矮抗 ddTT
矮抗 ddTt
F3 矮抗 ddTT 选优
矮抗 矮不抗
ddTT ddTt
第 3 年
杂交育种小结
基因重组 原理： 方法： 杂交→自交→选优→自交→选优→ 优点：使位于不同个体上的多个优良性状集中于一个 个体上，能产生新的基因型；最简捷，常规 缺点：育种周期长（至少需要3年；自交选择需5~6代，
实例 抗虫棉的培育
基因工程最基本的工具
• 基因的“剪刀”--限制性核酸内切酶（简称限制酶）
一种限制酶 只能识别一种特 定的脱氧核苷酸 序列，并在特定 的切点上切割 DNA分子 EcoRⅠ限制酶的作用
基因工程最基本的工具
• 基因的“针线” --DNA连接酶
基因工程最基本的工具
• 基因的运载体--质粒、噬菌体和动植物病毒
五、基因工程育种
概念 基因工程，又叫做基因拼接技术或DNA重组技 术。通俗地说，就是按照人们的意愿，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。 原理 基因重组 方法过程 提取目的基因→目的基因与运载体结合→ 将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测和鉴定 优点 定向改造遗传物质，克服远缘杂交不亲和障碍， 目的性强，针对性高 缺点 技术性高，可能引发生态危机
2
3~6
× ddTT
↑ 需要的矮抗品种
纯合 DDTT DDtt ddTT ddtt 体 ↑
需要的矮抗品种
↓
Dt
↓
↓
单倍体育种小结
原理：染色体变异 方法： 杂交→花药离体培养→诱导染色体加倍→ 人工选择 优点： 明显缩短育种年限。所得后代均为纯合 子，不会发生性状分离
缺点： 技术较复杂，需与杂交育种结合，多限于植物。
四、多倍体育种
是将正在萌发的 种子或幼苗用一定浓 度的秋水仙素处理获 得新品种的方法。
无籽西瓜的培育
普通西瓜的 幼苗（或萌 发的种子） 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♂
第 1 年 第2年
三倍体种子（3N）
三倍体植株
二倍体植 株的花粉
八倍体小黑麦的培育过程
B
2、杂交育种的优点是： A. 能将多个优良的性状组合在一起 B. 能产生自然界没有的新性状 C. 能按人类意愿定向改变生物 D. 很容易培育出没有任何缺点的品种
A
C B
3、诱变育种的理论依据是 A. 基因分离 B. 基因重组 C. 基因突变 D. 染色体变异
4、在育种上要得到更多的变异，最好采用 A. 杂交育种 B. 诱变育种 C. 利用单倍体育种 D. 选择育种
图解
P 高杆抗病DDTT × ddtt矮杆不抗病
F1 花粉 DdTt 高杆抗病 DT Dt dT dt
பைடு நூலகம்第 1 年
花药离体培养
单倍体植株
DT
Dt DDtt 高杆不 抗病
dT
dt DDtt 矮杆不 抗病
秋水仙素处理幼苗
第 2 年
DDTT 纯合体植株 高杆 抗病
ddTT 矮杆 抗病
对比育种年限
㈠ 杂交育种 P 高杆抗病×矮杆感病
DDTT
↓
ddtt
第 年
㈡单倍体育种 P 高杆抗病 × 矮杆感病 ddtt
DDTT
↓
第 年
1 2
1
高杆抗病 F1 DdTt ↓× F2 D_T_ D_tt ddT_ ddtt
矮抗
第 年
F1
配子
高杆抗病 DdTt
↓
DT DT
第 年
↓ ↓ ↓ 花药离体培养→ ↓ ↓
秋水仙素→
Dt
dT dT
dt dt
第 年
下面的杂交图解表示的是“萝卜甘蓝”的形成过程， 请根据图示回答问题：
萝卜（2n=18）×甘蓝（2n=18） F1 （2n=18）
F2 （2n=36） 萝卜甘蓝（是可育的）
（1）F1是 二 倍体。 不 （是/不）可育。 F1的染色体组成是（从来源分析） 一组染色体来自萝卜，一组染色体来自甘蓝。 _________________________________________。 （2）自然界中直接从F1→F2的可能性是极低的，但 我们希望得到大量可育F2萝卜甘蓝，你将怎样做？ 用秋水仙素处理F1萌发的种子或幼苗。 ________________________________________。
C 品种的是________组，原因是____________。 基因突变频率低 且不定向
(4)通过矮秆抗病Ⅱ获得矮秆抗病小麦新品种的 秋水仙素(或低温) 方法是__________________。获得的矮秆抗病植 诱导染色体加倍
100% 株中能稳定遗传的占__________________。
• 改良缺乏某种抗病性的水稻品种，不宜采用
的方法是( B )
– A．诱变育种 – C．基因工程育种 B．单倍体育种 D．杂交育种
7、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 E Ab ------------④ H AAbb----------⑤
大肠杆菌质粒 质粒存在于许多 细菌以及酵母菌 等生物中，是细 胞染色体或拟核 DNA外能够自 主复制的很小的 环状DNA分子
基因 工程 操作 基本 步骤
基因工程的应用与作物育种
• 基因工程与作物育种--转基因抗虫棉 练习：抗棉铃虫的转基因抗虫棉，抗虫基因 来自一种细菌——苏云金杆菌。苏云金杆菌 能形成一种毒性很强的蛋白质晶体，能使棉 铃虫等鳞翅目害虫瘫痪致死。请回答：
生物育种专题
• • • • • 1、杂交育种 2、诱变育种 3、单倍体育种 4、多倍体育种 5、基因工程
概念 原理 方法过程 目的
优点
缺点
应用
一、杂交育种
在什么情况下进行杂交育种？
• 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（一个个体上），再经过选择和培 育，获得新品种的方法。 • 杂交育种原理: 基因重组。
诱变育种——太空育种
高真空 微重力 强辐射
三、单倍体育种
普通植株 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
筛选所需的品种
例2： 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），怎样才能 在较短时间得到矮秆抗病的优良品种（ddTT）？写出遗传
甚至十几代)。
杂交水稻；用纯种高秆抗病小麦与纯种矮秆不抗 应用： 病小麦培育矮秆抗病小麦
二、诱变育种
诱变育种：是利用物理因素（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。 诱变育种原理: 基因突变。 方法过程： 诱导处理→基因突变→人工选择→新品种 优点 ：提高突变的频率，在较短时间内获得更多的 优良变异类型；能产生新基因 缺 点：有利个体不多，须大量处理供试材料 ，工作 量大 实例：高产青霉素的菌种
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），请通 过杂交育种得到矮秆抗病的优良品种（ddTT），并写出 遗传图解
以下是杂交育种的参考方案： 杂交 Ｐ 自交 Ｆ１ 高抗 DDTT 矮不抗 ddtt 高抗 DdTt
• 1、从苏云金杆菌中切割抗虫基因所用的工具 是 限制酶 ，其特点是专一性 。
• 2、在转基因抗虫棉细胞内，抗虫基因的表达 要经过 转录 和 翻译 两个过程。
小结：育种的发展历程
A.选择育种 不足：选择周期长；可选择的范围有限 B.杂交育种 不足：育种进程繁杂而缓慢，效率低；不能创造 新的基因，只能利用已有的基因重组，按需选择， 亲本的选择一般限制在同种生物范围之内 C.诱变育种 不足：基因突变的不定向性，导致育种的盲目性， 必须大量处理供试材料 D.基因工程 不足：很多生物的基因组不清楚，寻找目的基因 不容易，还有转基因生物的安全性问题
D
②aabb
③AaBb
F
G
AAaaBBbb----⑥ 杂交 和 自交 。其 （1）用①和②培育⑤所采用的D和F步骤分别是 应用的遗传学原理是基因重组 。 花药离体 秋水仙素处 培养 （2）用③培育⑤所采用的E和H步骤分别是 和理幼苗 。 其应用的遗传学原理是 染色体变异（单倍体育种） 。 秋水仙素处理幼苗 （3）用③培育⑥所采用的G步骤是_______________ 。 染色体变异（多倍体育种） 其遗传学原理是______________。
小结
• 在植物育种的各种方法中
常规方法： 杂交育种 最快速方法：单倍体育种 创造新性状：诱变育种 创造新物种：多倍体育种 种间育种法：基因工程
• 秋水仙素可用于哪些育种方式？ 作用的原理是什么？
习题演练
1、两个小麦亲本的基因型分别为AAbb和 aaBB，这两对基因按自由组合定律遗传, 要培育出基因型为aabb的新品种，最简 捷的方法是 A.单倍体育种 B.杂交育种 C.人工诱变育种 D.细胞工程育种
5.普通小麦中有高秆抗病(TTRR)和矮秆易感病(ttrr)两 个品种，控制两对性状的基因分别位于两对同源染色体 上。实验小组利用不同的方法进行了如下三组实验：
请分析回答： (1)A组由F1获得F2的方法是________，F2矮秆抗病植株 自交 不能稳定遗传的占__________。 2/3
(2)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三类矮秆抗病植株中，最可能产生不育 配子的是________类。 Ⅱ (3)A、B、C三组方法中，最不容易获得矮秆抗病小麦
• 5.通过诱变育种的是（
B）
B.青霉素高产菌株
D.八倍体小黑麦
– A.三倍体无籽西瓜
– C.二倍体无子番茄
6.大麻是雌雄异株植物，体细胞中有20条染色体。 若将其花药离体培养，将获得的幼苗再用秋水仙素
处理，所得植株的染色体组成状况应是（A）
A.18+XX B.18+XY C.20+XX D.18+XX或XY
P 普通小麦AAAAAA （6N＝42） AAA(3N=21)
×
黑麦RR （2N＝14）
配子
R（N=7）
F1
不育杂种AAAR（4N＝28） 秋水仙素处理
F2新品种
小黑麦AAAAAARR（8N=56）
多倍体育种小结
• 原理 染色体变异
• 方法 秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 • 过程 选材→诱导染色体加倍（秋水仙素处理）→新品种 • 优点 可培育出自然界中没有的新品种，且培育出的 植物器官大，产量高，营养丰富 • 缺点 一般只适于植物，发育延迟，结实率低
第 1 年 第 2 年
选优 Ｆ２ 高抗 高不抗 矮抗 矮不抗
9DT 3 D tt
3 ddT
1 ddtt
自交
矮抗 ddTT
矮抗 ddTt
F3 矮抗 ddTT 选优
矮抗 矮不抗
ddTT ddTt
第 3 年
杂交育种小结
基因重组 原理： 方法： 杂交→自交→选优→自交→选优→ 优点：使位于不同个体上的多个优良性状集中于一个 个体上，能产生新的基因型；最简捷，常规 缺点：育种周期长（至少需要3年；自交选择需5~6代，
实例 抗虫棉的培育
基因工程最基本的工具
• 基因的“剪刀”--限制性核酸内切酶（简称限制酶）
一种限制酶 只能识别一种特 定的脱氧核苷酸 序列，并在特定 的切点上切割 DNA分子 EcoRⅠ限制酶的作用
基因工程最基本的工具
• 基因的“针线” --DNA连接酶
基因工程最基本的工具
• 基因的运载体--质粒、噬菌体和动植物病毒
五、基因工程育种
概念 基因工程，又叫做基因拼接技术或DNA重组技 术。通俗地说，就是按照人们的意愿，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。 原理 基因重组 方法过程 提取目的基因→目的基因与运载体结合→ 将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测和鉴定 优点 定向改造遗传物质，克服远缘杂交不亲和障碍， 目的性强，针对性高 缺点 技术性高，可能引发生态危机
2
3~6
× ddTT
↑ 需要的矮抗品种
纯合 DDTT DDtt ddTT ddtt 体 ↑
需要的矮抗品种
↓
Dt
↓
↓
单倍体育种小结
原理：染色体变异 方法： 杂交→花药离体培养→诱导染色体加倍→ 人工选择 优点： 明显缩短育种年限。所得后代均为纯合 子，不会发生性状分离
缺点： 技术较复杂，需与杂交育种结合，多限于植物。
四、多倍体育种
是将正在萌发的 种子或幼苗用一定浓 度的秋水仙素处理获 得新品种的方法。
无籽西瓜的培育
普通西瓜的 幼苗（或萌 发的种子） 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♂
第 1 年 第2年
三倍体种子（3N）
三倍体植株
二倍体植 株的花粉
八倍体小黑麦的培育过程
B
2、杂交育种的优点是： A. 能将多个优良的性状组合在一起 B. 能产生自然界没有的新性状 C. 能按人类意愿定向改变生物 D. 很容易培育出没有任何缺点的品种
A
C B
3、诱变育种的理论依据是 A. 基因分离 B. 基因重组 C. 基因突变 D. 染色体变异
4、在育种上要得到更多的变异，最好采用 A. 杂交育种 B. 诱变育种 C. 利用单倍体育种 D. 选择育种
图解
P 高杆抗病DDTT × ddtt矮杆不抗病
F1 花粉 DdTt 高杆抗病 DT Dt dT dt
பைடு நூலகம்第 1 年
花药离体培养
单倍体植株
DT
Dt DDtt 高杆不 抗病
dT
dt DDtt 矮杆不 抗病
秋水仙素处理幼苗
第 2 年
DDTT 纯合体植株 高杆 抗病
ddTT 矮杆 抗病
对比育种年限
㈠ 杂交育种 P 高杆抗病×矮杆感病
DDTT
↓
ddtt
第 年
㈡单倍体育种 P 高杆抗病 × 矮杆感病 ddtt
DDTT
↓
第 年
1 2
1
高杆抗病 F1 DdTt ↓× F2 D_T_ D_tt ddT_ ddtt
矮抗
第 年
F1
配子
高杆抗病 DdTt
↓
DT DT
第 年
↓ ↓ ↓ 花药离体培养→ ↓ ↓
秋水仙素→
Dt
dT dT
dt dt
第 年
下面的杂交图解表示的是“萝卜甘蓝”的形成过程， 请根据图示回答问题：
萝卜（2n=18）×甘蓝（2n=18） F1 （2n=18）
F2 （2n=36） 萝卜甘蓝（是可育的）
（1）F1是 二 倍体。 不 （是/不）可育。 F1的染色体组成是（从来源分析） 一组染色体来自萝卜，一组染色体来自甘蓝。 _________________________________________。 （2）自然界中直接从F1→F2的可能性是极低的，但 我们希望得到大量可育F2萝卜甘蓝，你将怎样做？ 用秋水仙素处理F1萌发的种子或幼苗。 ________________________________________。
C 品种的是________组，原因是____________。 基因突变频率低 且不定向
(4)通过矮秆抗病Ⅱ获得矮秆抗病小麦新品种的 秋水仙素(或低温) 方法是__________________。获得的矮秆抗病植 诱导染色体加倍
100% 株中能稳定遗传的占__________________。
• 改良缺乏某种抗病性的水稻品种，不宜采用
的方法是( B )
– A．诱变育种 – C．基因工程育种 B．单倍体育种 D．杂交育种
7、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 E Ab ------------④ H AAbb----------⑤
大肠杆菌质粒 质粒存在于许多 细菌以及酵母菌 等生物中，是细 胞染色体或拟核 DNA外能够自 主复制的很小的 环状DNA分子
基因 工程 操作 基本 步骤
基因工程的应用与作物育种
• 基因工程与作物育种--转基因抗虫棉 练习：抗棉铃虫的转基因抗虫棉，抗虫基因 来自一种细菌——苏云金杆菌。苏云金杆菌 能形成一种毒性很强的蛋白质晶体，能使棉 铃虫等鳞翅目害虫瘫痪致死。请回答：