1031-2生物变异在生产上的应用

第二节生物变异在生产上的应用【案例片段一】：西瓜与其他作物一样，有明显的杂种优势。主要表现为植株长势旺、果实品质好、产量高、抗病性强、整齐一致。想一想：现有稳定遗传的早熟（A）不抗病（B）的西瓜品种甲和晚熟（a）抗病（b）的西瓜品种乙，希望获得早熟抗病的优良品种。请用遗传图解表示育种程序，并作相应的文字说明。（两对相对性状独立遗传）西瓜早熟抗病新品种（AAbb）的培育×亲本杂交晚熟抗病早熟不抗病种植F1代，自交9A_B_：3A_bb：3aaB_：1aabbF2F1PAABBXaabbAaBb种植F2代，选早熟抗病（A_bb），连续自交，直至不发生性状分离原理：基因重组方法：优点：使位于不同的优良性状集中于一个个体上，能产生新的基因型。缺点：杂交育种只能利用已有基因的重组，按需选择，并不能创造新的基因。杂交后代会出现分离现象，育种过程缓慢，过程复杂，育种时间长。只能进行本物种或亲缘关系较近的物种杂交，远源物种不能杂交。杂交→F1自交→F2选优→连续自交概念：将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，在经过选择和培育，获得新品种的方法。一、杂交育种杂交育种不能创造新的基因，并且所需时间要长，你知道在什么情况下能够产生新的基因吗？可以用什么方法处理？杂种优势实例：杂交水稻等【案例片段二】资料分析：我国运用返回式运载卫星搭载西瓜种子，返回地面后种植，培育出的西瓜病虫害少，收获期提前７天，每亩比原来增产２０％，瓜瓤口感好，投放市场后很受消费者欢迎。请回答：（1）西瓜产生这种变异的来源是_______，产生变异的原因是________。基因突变各种宇宙射线和失重的作用，使基因的分子结构发生改变。（2）这种方法育种的优点有__________。能提高突变频率，加速育种进程，并能大幅度改良某些性状1、提高突变的_____；2、能产生新的______，大幅度地改良某些性状；3、较短时间内能获得更多的_______类型。（加快育种的进程）。1、不能控制突变_____，具有一定的盲目性；2、有利个体_____，需要大量的处理生物材料，再进行选择培养。频率基因变异方向不多优点：缺点：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。中间为青霉菌，周围是细菌。【案例片段三】：自古以来，西瓜都是有种子。在炎热的夏季，当人们大嚼味甜多汁的西瓜以消暑解渴之际，却不得不频频地吐出西瓜子，实有厌烦之感。因此，人们早就渴望获得无籽西瓜，以除美中不足。但是，这种奇想能够实现吗？多倍体特点:优点：植株、果实、种子等粗大，营养物质含量高缺点：生长发育延迟，结实率低。（注意与杂交种区分开）染色体数目加倍后的草莓（上）野生状态下的草莓（下）人工诱导多倍体的方法2、秋水仙素处理萌发种子或幼苗１、低温处理三、多倍体育种Q：秋水仙素处理法的具体做法是什么？原理又是什么？方法：用秋水仙素处理____________或_______。原理：当秋水仙素作用于正在______的细胞时，能够抑制________的形成，导致________不能_________，从而引起细胞内染色体__________。染色体数目加倍的细胞继续进行_______分裂，将来就可能发育成_________植株。Q：为什么要处理萌发的种子或幼苗，处理成熟的植株可以不？不行，秋水仙素的作用对象是正在有丝分裂的细胞，成熟的植株大多细胞不进行有丝分裂。萌发的种子幼苗分裂纺锤体染色体移向两极数目加倍有丝多倍体什么时期？前期思考：1、三倍体植株为什么不能形成种子？二倍体幼苗四倍体植株秋水仙素处理染色体加倍二倍体幼苗二倍体植株发育授粉二倍体幼苗二倍体植株发育花粉诱导三倍体种子三倍体无籽瓜三倍体植株发育第一年第二年二倍体四倍体三倍体1、无籽西瓜的培育三倍体植株需授以二倍体的成熟花粉，这一操作的目的在于三倍体西瓜减数分裂时染色体联会紊乱联会紊乱，不能产生正常的配子刺激子房发育成果实多倍体育种原理：染色体畸变（染色体数目加倍）方法：秋水仙素处理（或低温诱导）萌发的种子或幼苗过程：优点：器官大型，营养含量高缺点：发育延迟，结实率低应用：无籽西瓜【案例片段四】：现有稳定遗传的早熟（A）不抗病（B）的西瓜品种甲和晚熟（a）抗病（b）的西瓜品种乙，两对相对性状独立遗传，如何快速获取早熟抗病的优良品种。单倍体的概念由配子发育而来，体细胞中含有本物种配子的染色体数目的个体。形成原因：1.自然条件：由有性生殖细胞（如卵、花粉等）直接发育而成。如蜜蜂中的雄峰；2.人工条件：一般利用花药离体培养获得；如单倍体玉米，小麦。特点：植株弱小，高度不育。减数分裂配子ABAbaBab单倍体ABAbaBab单倍体育种过程AAbbaaBBaabb纯合子AABB早熟抗病秋水仙素P早熟不抗病、AABB×晚熟抗病aabbF1早熟不抗病AaBb↓花药离体培养杂交花药离体培养秋水仙素筛选方法原理：植物组织培养花药离体培养→纯合体P早熟不抗病AABB×晚熟抗病aabbF1早熟不抗病AaBb配子ABAbaBabABAbaBabAABBAAbbaaBBaabb↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓秋水仙素→↑需要的早熟抗病品种单倍体育种第1年第2年第1年第2年第3~6年P×F1↓F2A_B_A_bbaaB_aabbAAbb杂交育种↓××早熟不抗病AABB晚熟抗病aabb早熟不抗病AaBb↑需要的早熟抗病品种特点：明显缩短育种年限、子代都是纯合子单倍体育种A×B→F1花粉-→单倍体植株-→纯种植株→优良品种秋水仙素花药离体培养•原理–染色体畸变（染色体减少再加倍，植物组织培养技术）•方法–花药离体培养，秋水仙素处理诱导染色体加倍•过程•优点–明显缩短育种年限、获得优良纯种•缺点–技术复杂，需要与杂交育种配合•应用–培育矮抗小麦【案例片段五】：西瓜感染了病毒后，就会出现病毒病。叶色黄绿斑驳，叶面凹凸不平，果实发育不良或形成畸形果。发病较轻时，形成的果实较小。发病严重时可造成田块绝收的现象。目前市场上还缺乏对病毒病有特效的药物，那么应该怎么办呢？转基因技术2008-11-3红网11月1日，转基因蓝玫瑰亮相日本东京国际花卉博览会。这种蓝玫瑰是转基因玫瑰，被植入三色紫罗兰所含一种能刺激蓝色素产生的基因，花瓣因而自然呈现蓝色。新华社/法新真正蓝玫瑰面世转基因技术造就台湾科学家用转基因技术开发出全球首条红荧光鱼中国台湾网2004年4月1日消息：该鱼是将珊瑚红色基因以运用基因工程及基因转殖的生技技术殖入青鱼的胚胎中，而产生全身发红萤光的萤光鱼。除此之外，台港也首度展现“缤纷的萤光世界”，首次将陆续研发成功的各色台港2号萤光斑马鱼置于一缸，让红、绿、紫、黄等色在短波长黑色及蓝色灯的照射下相互辉映，真正展现出“五彩缤纷”的萤光世界！苏州大学培育的转基因家蚕2009-01-06西南大学：转基因研究，首先需要用一根极细的金属针在比米粒还小的蚕卵上打一个洞，再用用钨丝做材料的玻璃针把绿色荧光基因注射进去。这种转基因蚕所吐的蚕丝在紫外光下会发出绿色荧光。蚕卵1.请你结合以上材料谈谈什么是转基因技术？2.转基因技术的实施过程如何？获取目的（外源）基因目的基因导入受体细胞并整合到染色体上外源基因的增殖与表达筛选出符合要求的转基因生物3.转基因技术育种的原理是什么？基因重组（DNA重组技术）利用分子生物学和基因工程的手段，将某种生物的基因转移到其他生物物种中，使其出现原物种不具有的新性状的技术提取目的基因（抗病毒基因）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表达土壤农杆菌的质粒基因工程育种（转基因技术）•基因工程在农业上的应用培育高产、稳产和具有优良品质的农作物：转基因大豆、水稻、番茄等培育抗逆性品种将细菌的抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐碱、抗干旱、抗高温等抗性基因转移到作物体内，将从根本上改变作物的特性。如转基因抗虫棉，抗虫基因来自____________。苏云金杆菌抗虫基因作物的意义：减少农药的用量，降低了生产的成本，减少了农药对环境的污染。•基因工程在畜牧业的应用繁殖具有抗病能力、高产仔率、高产奶率和高质量的皮毛等优良品质的转基因动物（如奶牛）。•基因工程在药物研究的应用用基因工程的方法生产胰岛素、干扰素、乙肝疫苗等。•基因工程在净化环境中应用用DNA探针可以检测饮用水中病毒的含量。1吨水中有10个病毒也能检测出来。转基因技术有哪些优点或缺点？优点缺点1.目的性强，可以按照人们的意愿定向改造生物，从而人为增加变异的范围，实现种间遗传物质的交换；2.缩短育种周期。1.转基因生物的安全性问题：可能引起生态危机，威胁人类健康；2.技术难度大。意义：为作物高产、优质、抗病虫害和降低农药、化肥对环境的污染做出贡献。名称原理方法优点缺点诱变育种杂交育种单倍体育种多倍体育种转基因育种杂交→自交→选优→连续自交基因突变基因重组染色体畸变染色体畸变异源DNA重组用物理或化学因素处理生物花药离体培养，再秋水仙素处理使染色体加倍秋水仙素处理提取，结合，导入，检测与表达加速育种进程，大幅改良性状将不同个体的优良性状集中于一个个体上明显缩短育种年限器官大，产量高，营养丰富目的性强，育种时间短，克服了远缘杂交的障碍操作复杂，难度大发育延迟，结实率降低需与杂交育种配合，多限于植物育种周期长，工作量大有利的个体往往不多下列表示某种农作物①和②两种品种分别培育出④⑤⑥三种品种,根据上述过程,回答下列问题:Ⅳ①AABB②aabb③AaBb④Ab⑥AAaaBBbb⑤AAbbⅠⅡⅢⅤ⑴用①和②培育⑤所采用的方法Ⅰ称为_______,方法Ⅱ称为_________,由Ⅰ和Ⅱ培育⑤所依据的原理是________.⑵用③培育出④的常用方法Ⅲ是_____________,由④培育成⑤的过程中用化学药剂_________处理④的幼苗,方法Ⅲ和Ⅴ合称为_______育种.其优点是___________________.⑶由③培育出⑥的常用方法是_______________,形成的⑥叫____________。依据的原理是____________。杂交自交基因重组花药离体培养秋水仙素单倍体明显缩短育种年限用秋水仙素处理多倍体(四倍体)染色体畸变高产量的青霉菌株神奇的“太空椒”无籽西瓜无芒抗病的水稻诱变育种诱变育种多倍体育种杂交育种单倍体育种