从杂交育种到基因工程

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。如“黑农五号”大豆，产量 提高了16%，含油量比原来提高了2.5%。
②用于微生物育种 例如青霉素的选育。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。
低，一般只适合于植物。
（三） 荔枝介壳虫害严重影响了 “西园挂绿”的产量，以前果农常采用 喷洒农药、放养寄生蜂等方法来防治。 如今科学家在一种细菌体内找到了它的 抗性基因（L），请设计育种方案来有 效减轻荔枝介壳虫危害。
方案提示：基因工程育种
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→目的基因的检测与表达 →筛选出符合要求的新品种。
思考：杂交育种能否用于微生物育种？
杂交育种是利用基因重组的原理，一般发 生在有性生殖的减数分裂过程中。微生物 一般不能进行减数分裂，因此一般不用杂 交育种的方法对微生物进行育种
方案二：诱变育种
Ｐ DDTT无绿甜 γ射线
ddTT 绿甜 或
Ｐ ddtt绿无甜 γ射线
ddTT绿甜
概念：
诱变育种
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,从中选育出具有优良性状个体的育种方法。
杂交 Ｐ无绿有甜味 DDTT
有绿无甜味 ddtt 思考：要培育出
自交 Ｆ１ 无绿有甜味 DdTt
一个能稳定遗传 的植物品种至少
要几年？
选优 Ｆ２无绿甜 无绿无甜 绿甜 绿无甜
自交
绿甜 ddTT
ddTT ddTt
绿甜 ddTt
选优 F3 绿甜 ddTT
绿甜 绿无甜 ddTT
ddTt
试一试：动物育种的方法
依据原理： 基因突变
常用方法： 用物理因素(如X射线、γ射线、紫外线、中子、
激光、电离辐射等)或化学因素(如亚硝酸、碱 基类似物、硫酸二乙酯等各种化学药剂)或空间 诱变育种(用宇宙强辐射、微重力等条件)来处 理生物。
优点： 可以提高突变率，加速育种进程，大幅度 地改良某些品种,产生前所未有的性状。
缺点： 有利变异少，须大量处理实验材料
第一年
单倍体 DT Dt
dT dt
秋水仙素诱导 染色体加倍
第二年
纯合体 DDTT DDtt ddTT ddtt
绿甜
选取绿甜（ ddTT ）即为所需类型
原理 染色体数目变异
选的花择粉亲离本体→培有养性获杂得交单→倍F1体产植生
3、 方法
株→诱导染色体加倍获得可育 纯合子→选择所需要的类型。
单
明显缩短育种年限，加速育种进程。
从杂交育种到基因工程
已知在荔枝的性状控制中，D（无绿 线）对d（有绿线）显性，T（有甜味） 对t（无甜味）显性。现有两株普通荔枝， 一株的基因型是DDTT，另一株的基因型 是ddtt。据题回答： （一）、假如你是育种专家，能否利用 普通荔枝得到“西园挂绿”（ddTT）？ 请简要介绍你的育种方案。
方案一：杂交育种
诱变 育种
单倍体 多倍体 基因工程 育 种 育种 育种
原理
常用 方法
基因 重组
杂交→ 自交→ 选优
基因 染色体 染色体
突变
变异
变异
辐射诱变，花药离体培 激空光 间诱育变种，养 仙 染素 色，处 体再秋理 加水使 倍
诱变育种的优点是能够提高突变率，在 较短的时间内获得更多的优良变异类型。
诱变育种的局限性是诱发突变的方向 难以掌握，突变体难以集中多个理想性状。
要想克服这些局限性，可以扩大诱变 后代的群体，增加选择的机会。
方案三：单倍体育种
Ｐ无绿有甜味 有绿无甜味
DDTT
ddtt
Ｆ１ 无绿有甜味 DdTt
花药离体培养
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）？写出育种方案 （图解）
短毛折耳猫
长毛立耳猫
长毛折耳猫
杂交 Ｐ
长毛立耳 BBEE
短毛折耳 bbee
F1间 Ｆ１
长毛立耳 BbEe
交配 Ｆ２ 长立 长折 短立
Bbee
长毛立耳BbEe 短折
选优
BBee
结合上述几个实例，小结如下：
概念：
杂交育种
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。
依据原理：
基因重组
常用方法：
杂交 自交 选优 自交
优点：
操作简单，目的性强，能使同种生物的不同 优良性状集中于同一个体，具有预见性。
缺点：
育种年限长，杂交后代会出现性状分离， 需连续自交才能选育出所需要的优良性 状。而且 只适用于有性生殖的生物，存 在远缘杂交不亲和的障碍。
方案提示：借鉴三倍体无子西瓜的育种方式
（多倍体育种）
原理 染色体数目变异
用秋水仙素处理萌发的种子或
4、 多 方法 倍 体 育 种 优点
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， 即可发育成多倍体植株。 植株茎秆粗壮，果实种子都 比较大，营养物质含量提高。
缺点 技术复杂，发育延迟，结实率
提取 结合
导入
增殖、 表达
原理 基因重组
基
因 工
方法
提取，构建，导入，检测与表达
程
育 种
优点
定向的改变生物的性状，克服了 远源杂交不亲和的障碍
缺点
操作技术复杂，可能引起生态危 机
生物育种方法总结：
生物育种的技术和方法有： 杂交育种、诱变育种、单倍体 育种、多倍体育种、基因工程 育种等。
杂交 类别 育种
倍
优点 利用单倍体作中间环节培育可育的
体
纯合子只需两年时间可完成，而常
育
规的育种方法获得一个纯系一般需 5～8年时间
种 缺点
技术较复杂，需与杂交育良“西园挂绿”，增 城领导欲招聘高级育种工程师一名。要 求在不改变“西园挂绿”原有外观品质 的前提下把“西园挂绿”改良为无核、 果大、糖分含量多。若你前往应聘，该 怎样设计育种方案？
长折 短折
长折 短折
BBee bbee 测交
Bbee bbee
F3 长折
长折 短折
注意
1、动物应为雌雄个体间相互交配，植物为自交。 2、选优以后动物进行的是测交，植物为连续自 交。 3、最后在选种上，动物选择的是后代不发生性 状分离的亲代，植物选择的是不发生性状分离 的后代。(亲代已经用于制种） 4、比植物杂交育种所需年限短。