第一節雜交育種與誘變育種九十年代后期，美國學者布朗拋出“中國威脅論”，撰文說到下世紀３０年代，中國人口將達到１６億，到時誰來養活中國，誰來拯救由此引發的全球性糧食短缺和動蕩危機？這時，袁隆平向世界宣布：“中國完全能解決自己的吃飯問題，中國還能幫助世界人民解決吃飯問題”。

袁隆平

一個屬于中國也屬于世界的名字他發起的“第二次綠色革命”給整個人類帶來了福音。袁隆平:農學家、雜交水稻育種專家。1995年當選為中國工程院院士。貢獻如今，我國大江南北的農田普遍種上了袁隆平研制的雜交水稻。雜交水稻的大面積推廣應用，為我國糧食增產發揮了重要作用。雜交水稻被世界譽為中華民族的“第五大發明”。

袁隆平的雜交水稻引起了世界的關注，許多國家的專家到中國來取經，印度、越南等20多個國家和地區還引種了雜交水稻。袁隆平的努力，也為解決世界糧食短缺問題作出了貢獻。袁隆平培養雜交水稻過程中，他利用了哪一種變異的原理？基因重組選擇育種雜交育種誘變育種基因工程育種小麥高稈（D）對矮稈（d）為顯性，抗銹病（T）對不抗銹病（t）為顯性，現有純合的高稈抗銹病的小麥（DDTT）和矮稈不抗銹病的小麥（ddtt），如果你是育種工作者，怎樣才能得到矮稈抗病的優良品種（ddTT）？例如：以下是雜交的育種參考方案：Ｐ高抗矮不抗Ｆ１高抗Ｆ２DDTTddttDdTtddTt高抗高不抗矮抗矮不抗ddTT雜交自交選優連續自交，直至不發生性狀分離為止思考：要培育出一個能穩定遺傳的植物品種一般需要幾代？連續自交，直至不出現性狀分離為止。5-6代例2：現有3個番茄品種，A品種的基因型為AABBdd，B品種的基因型為AAbbDD，C品種的基因型為aaBBDD。3對等位基因分別位于3對同源染色體上，并且分別控制葉形、花色和果形3對性狀。請回答：（1）如何運用雜交育種方法利用以上3個品種獲得基因型為aabbdd的植株？（用文字簡要描述獲得過程即可）（1）A和B雜交得到雜交一代，雜交一代再與C雜交，得到雜交二代，雜交二代自交，即可得到基因型為aabbdd的種子，該種子可長成aabbdd植株

（2）如果從播種到獲得種子需要一年，獲得基因型為aabbdd的植株最少需要多少年？4年結合上述幾個實例，請總結出雜交育種的優點和缺點？一、雜交育種原理：

基因重組方法：優點：使位于不同個體上的多個優良性狀集中于一個個體上，即“集優”,能產生新的基因型。缺點：育種所需時間較長（自交選擇需五--六代,甚至十幾代)。應用：用純種高稈抗病小麥與純種矮稈不抗病小麥培育矮稈抗病小麥

雜交→自交→選優連續自交直至不發生性狀分離雜交育種不能創造新的基因，并且所需時間要長，那有沒有能出現意想不到的結果，并且需要時間相對要短的育種方法呢？例2：我國運用返回式運載衛星搭載水稻種子，返回地面后種植，培育出的水稻穗長粒大，畝產達600kg，最高達750kg，蛋白質含量增加8%-20%，生長期平均縮短10天。請回答：（1）水稻產生這種變異的來源是_______，產生變異的原因是________。基因突變

各種宇宙射線和失重及高真空的作用，使基因的分子結構發生改變。

（2）這種方法育種的優點有__________。能提高變異頻率，加速育種進程，并能大幅度改良某些性狀

醫藥工業應用的青霉素就是利用普通青霉菌，經過X射線的照射，產生的有利突變型。還有醫學上應用的其他抗菌素如鏈霉素、地霉素、金霉素等，經輻射處理的突變系，比原始品系抗菌素產量增長幾十倍到幾百倍，促進和提高了抗菌素的生產。誘變育種的應用拓展視野：太空育種利用太空中的高真空、微重力、強輻射等的作用，來誘導基因突變而培養新品種的誘變育種方法。誘變育種——太空育種空間生命科學：高真空(10—8pa)微重力(10—4g)強輻射(尤其是危害性極大的HZE）太空水稻搭載前后株系對比太空育種辣椒二、誘變育種原理：

基因突變

方法：

優點：產生新基因和新的性狀，能提高變異的頻率，后代變異性狀能較快穩定，加速育種進程。缺點：有利變異少，突變方向不確定，須大量處理供試材料，工作量大。應用:太空辣椒的培育、青霉菌的選育等利用物理因素（如x射線，γ射線、紫外線，激光等）或化學因素（如亞硝酸、硫酸二乙酯等）處理生物，使生物發生基因突變。多倍體育種在育種過程中，人們用秋水仙素處理種子或幼苗從而使細胞內染色體數目加倍，染色體數目加倍的細胞繼續進行正常的有絲分裂，發育為多倍體植株，得到多倍體品種。優點：器官大，營養物質含量高。缺點：發育延遲，結實率低。

類型項目雜交育種人工誘變育種單倍體育種多倍體育種原理基因重組基因突變染色體變異染色體變異常用方法(1)雜交→自交→選優→連續自交直至不發生性狀分離為止(2)雜交→“雜種”輻射誘變激光誘變花藥的離體培養后，再人工誘導染色體加倍秋水仙素處理萌發種子或幼苗優點使位于不同個體的優良性狀集中于一個個體上可以提高突變率，在較短時間內獲得更多的優良性狀明顯縮短育種年限器官巨大型，提高產量和營養成分缺點時間長，不能出現新基因，雜交后代易出現性狀分離有利變異少，須大量處理實驗材料，具有不確定性(1)技術復雜一些(2)須與雜交育種配合適用于植物，對于動物難于開展雜交育種、人工誘變育種、單倍體育種、多倍體育種比較

雜交育種誘變育種

多倍體育種單倍體育種處理

原理優點

缺點三、比較各種育種的方法

思考感悟雜交育種與雜種優勢的含義相同嗎？【提示】

不同，雜交育種是在雜交后代中選留符合要求的個體進一步培育，直至獲得穩定優良性狀的新品種；雜種優勢主要利用雜種F1的優良性狀，并不要求遺傳上的穩定。練習題下圖是用某種作物的兩個品種①和②分別培育出④、⑤、⑥品種的示意圖，試分析回答：①AABBEAb------------④D③AaBbFAabb----------⑤②aabbGAAaaBBbb----⑥（1）用①和②培育⑤所采用的D和F步驟分別是

和

。其應用的遺傳學原理是

。（2）用③培育⑤所采用的E和H步驟分別是——————————

和

。其應用的遺傳學原理是

。（3）用③培育⑥所采用的G步驟是

。其遺傳學原理是

。H雜交自交基因重組花藥離體培養秋水仙素處理幼苗染色體變異（單倍體育種）秋水仙素處理幼苗染色體變異（多倍體育種）

普通小麥中有高稈抗病(TTRR)和矮稈易感病(ttrr)兩個品種，控制兩對性狀的基因分別位于兩對同源染色體上。實驗小組利用不同的方法進行了如下三組實驗：請分析回答：(1)A組由F1獲得F2的方法是________，F2矮稈抗病植株中不能穩定遺傳的占________。(2)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三類矮稈抗病植株中，最可能產生不育配子的是________類。(3)A、B、C三組方法中，最不容易獲得矮稈抗病小麥品種的是________組，原因是________________________________________________________________________。(4)通過矮稈抗病Ⅱ獲得矮稈抗病小麥新品種的方法是________________。獲得的矮稈抗病植株中能穩定遺傳的占________。(5)在一塊高稈(純合子)小麥田中，發現了一株矮稈小麥。請設計實驗方案探究該矮稈性狀出現的可能原因(簡要寫出所用方法、結果和結論)。【嘗試解答】

(1)自交2/3

(2)Ⅱ