锄禾日当午，汗滴禾下土。

谁知盘中餐，粒粒皆辛苦。

————《悯农》唐•李绅

杂交育种与

诱变育种

广东惠阳高级中学 刘洁群

小麦高秆（小麦高秆（ DD ）对矮秆（）对矮秆（ dd ）为显性，抗锈病）为显性，抗锈病（（ TT ）对不抗锈病（）对不抗锈病（ tt ）为显性，现有纯合的高秆抗锈）为显性，现有纯合的高秆抗锈病的小麦（病的小麦（ DDTTDDTT ）和矮秆不抗锈病的小麦（）和矮秆不抗锈病的小麦（ ddttddtt ），），如果你是袁隆平，怎样才能得到矮秆抗病的优良品种如果你是袁隆平，怎样才能得到矮秆抗病的优良品种（（ ddTTddTT ）？）？

想一想：植物杂交育种的方法

锈病

以下是杂交的育种参考方案：以下是杂交的育种参考方案：

　Ｐ 高抗 　 矮不抗　Ｐ 高抗 　 矮不抗

ＦＦ１１ 　 　 高抗 高抗

ＦＦ２２

DDTT ddtt

DdTt

ddTt

高抗 高不抗 矮抗 矮不抗

ddTT矮抗ddTT

ddTt矮抗

ddTT矮抗 矮抗 矮不抗

ddTt

ddTT

杂交

自交

选优

自交

F3选优

思考：要培育出一个能稳定遗传的植物品种至少要几年？

试一试：动物的杂交育种方法

　　　假设现有长毛立耳猫（　　　假设现有长毛立耳猫（ BBEBBEEE ）和短毛折耳猫（）和短毛折耳猫（ bbeebbee ），你能），你能否培育出能稳定遗传的长毛折耳猫否培育出能稳定遗传的长毛折耳猫（（ BBeeBBee ）？写出育种方案（图解））？写出育种方案（图解）

长毛折耳猫

短毛折耳猫

长毛立耳猫

长毛立耳 短毛折耳BBEE bbee

长毛立耳 BbEe 长毛立耳BbEe

长立 长折 短立 短折BbeeBBee

BBee Bbee bbeebbee长折 短折

长折 长折 短折

杂交

F1 间交配

选优

测交

　Ｐ　Ｐ

ＦＦ１ １

ＦＦ２２

F3

长折 短折

思考：要培育出一个能稳定遗传的动物品种至少要几年？

11 、动物杂交育种中纯合子的获得不用通过逐、动物杂交育种中纯合子的获得不用通过逐代自交，可改为测交。代自交，可改为测交。2 、比植物杂交育种所需年限短。

长毛折耳猫

1. 什么叫杂交育种？

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。

2 、杂交育种依据的遗传学原理是什么？

基因重组3 、常用的方法是什么？

杂交 自交 选种 自交 4 、杂交育种有什么优点？

将不同个体的优良性状集中到一个个体上

5 、你能举出我国在杂交育种方面的成就 ?

结合上述几个实例，请总结出有关杂交育种以下问题？

中国黄牛

ⅹ

中国荷斯坦牛

荷斯坦牛

杂交育种只能利用已有的基因重组，按需选择，并不能创造新的基因。杂交后代会出现性状分离现象，育种进程缓慢，过程繁琐

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？

资料：航天技术的发展，使人类利用太空资源的愿望变成了现实。自 1987 年以来，中国利用自己研制的返回式卫星和神舟号飞船进行了 11次航天育种搭载试验，试验品种达 1200 多种。　　航天诱变育种是利用太空的物理环境作为诱变因子，太空环境条件很复杂，与地球表面主要差异是微重力（ 10 － 3 克～ 10 － 6 克）、宇宙射线、重粒子、变化磁场和高真空等，这些物理条件的综合作用使生物产生基因突变。 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。

白莲 :1994 年江西广昌白莲研究所搭载白莲 种子 442 粒，培育出太空莲 3 号等新品 种，亩产 达 120 千克，比原品种提高 88 ％，平均粒重 2 ． 2 克，最大为 3 ． 3 克（原品种平均粒重 为 1.1 克），超过出口莲子标准。1 、太空莲 3号中有没有产生新基因？

2 、诱发基因突变的条件有哪些？

3 、诱变育种有哪些优点？

4 、有哪些因素可以诱导生物产生基因突变？

答案： 1 、有新基因产生。 2 、微重力、宇宙射线、重粒子、　变化磁场和高真空。 3 、可以提高突变率，或大幅度　地改良某些品种。 4 、物理因素、化学因素和生物因素。

神舟六号

1 、请你给诱变育种下一个合理的定义。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。

2 、依据什么原理 ?基因突变

3 、常用的方法有哪些？辐射诱变、激光诱变、作物空间技术育种

中国首批太空实验育种动物诞生

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。

杂交育种 诱变育种 多倍体育种 单倍体育种

依据原理

常用方法

优点

缺点

应用实例

通过基因重组，把两个亲本的优良性状组合在同一个后代中，从而产生符合要求的新类型

用人工方法诱发基因突变，产生新性状，创造新品种或新类型

抑制细胞分裂中纺锤体的形成，使染色体的数目加倍后不能形成两个细胞

诱导精子直接发育成植株，再用秋水仙素加倍成纯合子

杂交辐射诱变，激光诱变，空间技术育种

用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗

花药离体培养

提高育种频率，加速育种过程，或大幅度改良某些品种

将不同个体的优良性状，集中于一个个体上

抗病植株的育成

自交后代不发生性状分离，可缩短育种年限（ 2年）

器官较大，营养物质含量高

发育延迟，结实率低

有利变异少，需大量处理实验材料

时间长，需及时发现优良品种

三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦

青霉素经射线、紫外线照射以及综合处理，培育出青霉素产量很高的菌株

小麦高茎（易倒伏）抗锈病的纯种与矮茎（抗倒伏）易染锈病的纯种进行杂交，培育出矮茎抗锈病小麦品种

高度不育，方法复杂，成活率低

当神舟六号航天飞船搭载着两位英雄宇航员成功返航时，一些特殊的乘客也回到了地球。他们是一些：生物菌种、植物组培苗和作物、植物、花卉种子等。在太空周游了 115 小时 32 分钟，返回地球后，搭载单位的科研人员将继续对它们进行有关试验。 回答：（ 1 ）作物种子从太空返回地面后种植，往往能出现

新的变异特征。这种变异的来源主要是植物种子经太空中的 辐射后，其 发生变异。请预测可能产生的新的变异对人类是否有益 ? ，你判断的理由是 ________________。（ 2）试举出这种育种方法的优点： 。

宇宙射线等 基因 不一定

基因突变是不定向的

变异频率高，大幅度改良某些性状

这些题你会做吗？

1 、杂交育种所依据的主要遗传学原理是：

A.基因突变； B.基因自由组合；

C.染色体交叉互换： 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 B、诱变育种

C、单倍体育种 D、多倍体育种

答案： [ ]

3.现代农业育种专家采用诱变育种的方法改良某些农作物的原有性状，其原因是：

A、提高了后代的出苗率

B、产生的突变全部是有利的

C、提高了后代的稳定性

D、能提高突变率以供育种选择 答案： [ ]

B

D

4.60Co 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 射线处理后主要引起—————，从而产生可遗传的变异。除 γ 射线外，用于诱变育种的其他物理诱变因素还有———、——————和————————。 答案：基因突变； x 射线；紫外线；激光

为提高农作物的单产量，获得早熟、抗倒伏、抗病等性状，科学工作者往往要采取多种育种方法来培育符合农民要求的新品种，请根据下面提供的材料，每小组设计一套育种方案：已有的材料： A 小麦的高秆（显性）抗锈病（显性）纯种，B 小麦的矮秆不抗锈病纯种， C 水稻的迟熟种子 非生物材料：根据需要自选（ 1）育种名称： （ 2）所选择的生物材料： （ 3）希望得到的结果： （ 4）预计产生这种结果的（所需类型）的几率（ 5）写出育种的简要过程（可用图解） （ 6）简答选择能稳定遗传的新品种的方法。

试试看，你行吗？

生物材料： A 小麦的高秆（显性）抗锈病（显性）纯种， B 小 麦的矮秆不抗锈病纯种， C 水稻的迟熟种子 非生物材料：根据需要自选方案 1：（ 1）育种名称：杂交育种（ 2）所选择的生物材料： A、 B。

（ 3）希望得到的结果：矮秆抗锈病。

（ 4）预计 F2 产生这种结果的（所需类型）的几率： 3/16 。（ 5）写出育种的简要过程（可用图解）

高抗ⅹ矮病 F1 高抗 自交 F2 （高抗、矮抗、高病、矮病）。（ 6）简答选择能稳定遗传的新品种的方法。 将 F2矮秆抗锈病品种连续自交，分离淘汰提纯到基本不分离为止。

方案 2：（ 1）育种名称：单倍体育种（ 2）所选择的生物材料： A、 B。

（ 3）希望得到的结果：矮秆抗锈病。

（ 4）预计产生这种结果的（所需类型）的几率： 1/4 。（ 5）写出育种的简要过程（可用图解）高抗ⅹ矮病 F1 高抗 F1花药离体培养 单倍体植株，再经秋水仙素处理，染色体加倍成为纯合的高抗、矮抗、高病、矮病植株。（ 6）简答选择能稳定遗传的新品种的方法。挑选矮秆抗锈病的植株即可。

方案 3：（ 1）育种名称：诱变育种（ 2）所选择的生物材料： C。

（ 3）希望得到的结果：早熟水稻。

（ 4）预计产生这种结果的（所需类型）的几率：极低或不出现。（ 5）写出育种的简要过程（可用图解）用射线、激光照射或秋水仙素等化学试剂处理（或用太空飞船搭载）水稻，使之产生基因突变。（ 6）简答选择能稳定遗传的新品种的方法。将处理的水稻种植下去，进行观察，选择矮秆抗倒伏的水稻，并纯化。

谢谢大家！

练一练：花生是自花传粉植物。种子粒大 (A) 对粒小(a) 为显性，含油少 (B) 对含油多 (b) 为显性，以上两对基因分别位于非同源染色体上。现有粒大含油少品种、粒小含油少品种和粒小含油多品种 ( 三个品种均为纯合体 ) ，育种家期望获得粒大含油多的新品种，为此进行杂交。试回答下列问题：(1) 应选用以上哪两个品种作为杂交亲本 ?

(2) 上述两亲本杂交产生的 F1 代基因型和表现型是什么 ?

(3) 在 F2 代中表现粒大含油多的植株出现的比例是多少 ?

F2 代中能稳定遗传的粒大含油多的植株出现的比例是

多少 ?

3 、（ 2003 理综高考题）小麦品种是纯合体，生产上用种子繁殖，现要选育矮杆（ aa )、抗病（ BB）的小麦新品种；马铃薯品种是杂合体（有一对基因杂合即可称为杂合体），生产上通常用块茎繁殖，现要选育黄肉（ Yy)、抗病 (Rr)的马铃薯新品种。请分别设计小麦品种间杂交育种程序，以及马铃薯品种间杂交育种程序。要求用遗传图解表示并加以简要说明。（写出包括亲本在内的前三代即可）

马铃薯

第一代 yyRr ⅹ Yyrr 亲本杂交

第二代 YyRr,yyRr,Yyrr,yyrr 种植，选黄肉、

抗 病（ YyRr ）第三代 YyRr 用块茎繁殖

第三代 F2 A_B_,A_bb,aaB_,aabb 种植 F2 代，选矮杆、 抗病（ aaB_ ），继 续自交，期望下代 获得纯合体

小麦

第一代 P AABB ⅹaabb 亲本杂交

第二代 F1 AaBb 种植 F1

代，自交

选育纯种

选用纯合亲本杂交

利用现有基因重新组合

选种

连续自交

资料：八倍体小黑麦的培育： 普通小麦是六倍体（ AABBDD ），体细胞中含有 42条染色体，属于小麦属；黑麦是二倍体(RR），体细胞中含有 14条染色体，属于黑麦属。两个不同的属的物种一般是难以杂交的，但也有极少数的普通小麦品种含有可杂交基因，能接受黑麦的花粉。杂交后的子一代含有四个染色体组（ ABDR ），不可育，必须用人工方法进行染色体加倍才能产生后代，染色体加倍后的个体细胞中含有八个染色体组（ AABBDDRR ），而这些染色体来自不同属的物种，所以称它为异源八倍体小黑麦。

试试看，你能行吗？1.下图表示某种农作物品种：①和②两个品系培育出品种⑥的可能方法，请据图回答：

①AABB aabb②

⑤AABb AaBb③ Ab④

AAbb⑥V

III

III

IV VI

(1) 指出下列各种交配方式：由品种①和②培育出③的过程 I 是——————，由品系③培育出品种⑥经过的过程 V 是——————。

（2）品系④是一种————植株，由品系③经过过程III培养品种④常用的方法是————。

（3）品种④形成品种⑥经过的过程 VI中常用—————处理。

（ 4 ）品种①直接形成品种⑤的过程需经——————，由品种⑤产生品种⑥的最简便方法是———————。

（ 5）你认为成功率最高且工作量最小的培育品种⑥的途径是————————。（用过程 I、 II等以及 表示）

小有收获之 3 ：多种育种方法的共同应用

1 、一个育种过程，可以分别应用多种育种方法达到相同的目的。

2 、一个育种过程，可以综合应用多种育种方法，最大限度的为人类服务。

练一练：花生是自花传粉植物。种子粒大 (A) 对粒小(a) 为显性，含油少 (B) 对含油多 (b) 为显性，以上两对基因分别位于非同源染色体上。现有粒大含油少品种、粒小含油少品种和粒小含油多品种 ( 三个品种均为纯合体 ) ，育种家期望获得粒大含油多的新品种，为此进行杂交。试回答下列问题：(1) 应选用以上哪两个品种作为杂交亲本 ?

(2) 上述两亲本杂交产生的 F1 代基因型和表现型是什么 ?

(3) 在 F2 代中表现粒大含油多的植株出现的比例是多少 ?

F2 代中能稳定遗传的粒大含油多的植株出现的比例是

多少 ?

粒大含油少品种和粒小含油多品种AaBb 粒大含油少品种

3/16 1/16