第1节 杂交育种与诱变育种
问题探讨意在结合你的生活经验，思考相关的育种方法。发挥主观能动性，积极参与讨论。
太空椒 普通椒
在农业生产上获得高产的一个重要的方面是选择优良品种，那么，优良品种是如何来的呢？
已知小麦中有高杆(D基因控制)和矮杆(d基因控制)以及抗锈病(T基因控制)和不抗锈病(t基因控制)。又已知高杆的小麦易倒伏，矮杆的小麦抗倒伏。
现有高杆抗锈病的小麦和矮杆不抗锈病的小麦两个品种，你能通过一定的方法培育出既抗倒伏又抗锈病的小麦品种吗？说出原理和过程。
问：
1、F1、F2的基因型和表现型如何？
F2中符合要求的表现型是什么？基因型是什么？
2、F2中这样的品种能直接使用吗？为什么？
3、要成为可出销推广使用的品种，还要怎样做？
4、说出原理和过程，
5、请你写出遗传图解。
亲本： 高杆抗锈病 ×矮杆不抗锈病P DDTT×ddtt
配子：
dt DT
F1： DdTt（高杆抗病）
自 交
F2： 高抗 高不抗 矮抗 矮不抗
基因型 D_T_ D_tt ddT_ ddtt
比例： 9 ： 3 ： 3 ： 1
问5：请你写出遗传图解。
问1： F1、F2的基因型和表现型如何？F2中符合要求的表现型是什么？基因型是什么？
问 2：F2中矮杆抗锈病这样的品种能直接使用吗？为什么？
F2中个体中，能稳定遗传的个体才能做种
ddTt
ddTT
F2：
ddTT
自 交
自 交
ddTT
ddTt
ddtt
F3：
自 交
问 4：要成为可推广使用的品种，还要怎样做？
问 5：说出原理和过程，
选好亲本去杂交
子一自交选子二
子二自交选子三
自交选种多次做
定会选出新品种
思考:
1、你认为实验室、生产上如何选出ddTT（矮杆抗锈病）
2、如果是马铃薯又如何选出（矮杆抗锈病）
让矮杆抗锈病个体进行自交，并淘汰后代中不抗锈病的个体，这样自交几次并选种几次后，就能获得稳定遗传的矮杆抗锈病的个体了。
要想把两个小麦品种的优良性状结合在一起，育种上一个有效的方法就是把这两个品种杂交，使基因重组从从第二代中挑选高产、抗病的个体，将它们的种子留下来，下一年播种。再从后代中挑选出符合高产抗病条件的植株，采收种子留下来做种。如此经过几代汰劣留良的选择过程，就可以得到新的优良品种了。
1.1杂交育种
纯种AABB 纯种aabb
Aa Bb
种植F2代中的高产、抗病，继续自交， 期望下代获得纯合体高产、抗病(AAbb)
种植F1代，
自交
1、概念：
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，再经过选择和培育，获得新品种的方法。
1.1杂交育种
问1、什么是杂交育种?
杂交育种是改良作物品质，提高农作物单位面积产量的常规方法。现在，在小麦、水稻生产中大量推广的高产、矮秆品种就是通过杂交育种的方法培育出来的。
2、 特点：
基因的自由组合（基因重组）
3、依据原理：
问2、杂交育种的特点是？
问3、杂交育种遗传学原理是什么？常用方法？
P杂交→F1自交→F2选种→再自交→稳定遗传的优良个体
4、常用方法：
1.1杂交育种
问4、杂交育种的实例
我国科学家袁隆平多年来一直致力于杂交水稻的研究，取得了骄人的成绩。据统计，我国有一半以上的稻田种植杂交水稻。通过推广杂交水稻，我国的水稻产量从原来的4500kg/hm2 增加到7500 kg/hm2 。从1976 年到1998 年，累计增产粮食3.5×108T ，平均每年多解决约6 000万人的粮食问题
5、实例：
×
1.1杂交育种
杂交育种的方法也用于家畜、家禽的育种。将引进的优质种牛与本地品种杂交，可以培育出适应性强的乳用、肉用或乳肉兼用型优良品种。我国奶牛的主要品种中国荷斯坦牛(原称中国黑白花牛），是将国外的荷斯坦--弗里生牛引进后，在我国经过长期驯化，与当地黄牛进行杂交和选育，逐渐形成的优良种。这种牛的泌乳期可达305d ，年产乳里让可达6 300 kg 以上
5、实例：
7、缺点：
将不同个体的优良性状集中到一个个体上
1、杂交育种只能利用已有的基因的重组，按需选择并不能创造新基因。
2、杂交后代会出现性状分离现象，育种进程缓缦，过程复杂。
6、优点：
1.1杂交育种
思考与讨论 杂交育种的优点是很明显的，但是在实际操作中会遇到不少困难。请从杂交后代可能出现的各种类型，以及育种时间等方面，分析育种方法的不足。
问5、杂交育种的优点？
问：有没有更好的育种方法来弥补这些缺陷呢？
2.2诱变育种
我们知道，物理因素或化学因索都能诱发基因突变。将这一原理应用在育种中，就发展为育种的新方法---诱变育种
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。
2.2诱变育种
20世纪60 年代以来，我国在农作物诱变育种方而取得了可喜的成果，培育出了数百个农作物新品种。这些新品种具有抗病力强、产量高、品质好等优点，在农业生产中发挥了巨大作用。例如，黑龙江省农业科学院用辐射方法处理大豆，培育成了“黑农五号”等大豆品种，产量提高了16%，含油量比原来的品种提高了2.5 ％。 20 世纪50年代以前。我国大豆产量居世界首位，到了60 年代末70 年代初，我国大豆生产产量下滑，生产满足不了需求。后来，我国科学家应用X射线和化学诱变剂进行人工诱变处理，从诱变后代中选出抗病性强的优良个体，具有这些性状的大豆不断繁衍，至今仍然是我国抗病性最强和应用最广的种源。 在微生物育种方面，诱变育种也发挥了重要作用。青霉菌的选育就是一个典型的例子。现在世界各国生产青霉素的菌种，最初是在1943 年从一个发霉的甜瓜上得来的。这种野生的青霉菌分泌的青霉素很少，产量只有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，培育成了青霉素产量很高的菌株，目前青霉素的产量己经达到50 000 一60 000 单位／mL。
1、实例：
2、概念：
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。
3、依据原理：
基因突变
5、常用方法：
6、优点：
7、缺点：
2.2诱变育种
可以提高突变率，在较短时间内获得更多的优良变异类型。
4、特点：
2.2诱变育种
思考与讨论
与杂交育种相比，诱变育种有什么优点？联系基因突变的特点，谈谈诱变育种的局限性。要想克服这些局限性，可以采取什么办法？
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。
6、优点：
可以提高突变率，加速育种过程，在较短时间内获得更多的优良变异类型。大幅度地改良某些品种
7、缺点：
有利变异少，须大量处理实验材料
基因重组
杂交→ 自交→选种→自交
育种周期长， 可选择的范围有限
基因突变
辐射诱变，激光诱变，空间技术育种
提高突变频率，加速育种过程，或大幅度改良某些品种
有利变异少， 需大量处理实验材料
课堂小结
将不同个体的优良性状，集于一个个体上
太空椒
袁隆平--杂交水稻的研究
杂交→杂种
物理方法
化学方法
改良作物品质，提高农作
物单位面积产量的常规方法。
可以提高突变率，在较短时间内获得更多的优良变异类型。
拓展题
提示：可采用杂交育种的方法，遗传图解可参考教科书插图6---1绘制。优点是育种的目的性较强，能够获得具有优良性状、淘汰不良性状的品种。缺点是育种周期长，过程繁琐。
基础题
1.B。 2.B。
3.基因突变；X射线；紫外线；激光。
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
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
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
B
D
B
4.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：
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________________。
杂交育种
自交
单倍体
花药离体培养
5.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：
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)
?处理?和?
人工诱变
自交
Ⅰ→Ⅲ→Ⅳ
6、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。
方案1：
1）育种名称：杂交育种
2）所选择的生物材料：
3）希望得到的结果：
4）预计F2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。
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
A、B
矮秆抗锈病
3/16
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：
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。
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
1/4
高抗×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。
挑选矮秆抗锈病的植株即可。
方案3：
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。
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
诱变育种
C
早熟水稻
极低或不出现。
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。
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。
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。
1、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
3/16
1/16
2、番茄:1992年黑龙江农科院搭载“组培大黄”番茄纯系，经4代培育，育出“宇番1号”番茄新品种，亩产达6000千克，比原品种提高50％，维生素C含量为17．83毫克／100克，提高33．3％，可溶性固形物为2.9％，提高70.6％，目前已推广万亩。 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、“宇番1号”和太空莲3号中有没有产生新基因？ 2、太空中诱发基因突变的条件有哪些？ 3、航天诱变育种有哪些优点？ 4、地面上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。
3、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
4、（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)
第三代 F2 A_B_, A_bb, aaB_, aabb
小麦
第一代 P AABB ×aabb 亲本杂交
第二代 F1 AaBb 种植F1代，自交
种植F2 代， 选矮杆、抗病（aaB_)
继续自交，期望下代获得纯合体