【高考复习专题】生物育种方法总结.doc

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生物育种方法
在高中《生物》教材中所介绍的育种方法主要有：诱变育种、杂交育种、单倍体育种、多倍体育种、细胞工程育种（组织培养育种）、遗传工程（基因工程）育种。
一、诱变育种：
诱变育种是指利用人工诱变的方法获得生物新品种的育种方法。其原理是基因突变。人工诱变的方法包括：物理方法（X射线、射线、紫外线、中子、激光、电离辐射等）、化学方法（碱基类似物、硫酸二乙脂、亚硝酸、秋水仙素等）。所处理的生物材料必须是正在进行细胞分裂的细胞、组织、器官或生物。处理的时期是细胞分裂的间期。经处理的生物材料经选择、培育才能获得需要的生物新品种。该方法的优点是可以提高突变频率，创造出人类需要的生物类型。缺点是必须处理大量的实验材料。
图示：生物甲 ① 生物乙 。
①代表诱变育种的处理方法。
原理：基因突变
方法：辐射诱变，激光、化学物质诱变，太空（辐射、失重）诱发变异→选择育成新品种
优点：能提高变异频率，加速育种过程，可大幅度改良某些性状；变异范围广。
缺点：有利变异少，须大量处理材料；诱变的方向和性质不能控制。改良数量性状效果较差。
举例：我国运用返回式运载卫星搭载水稻种子，返回地面后种植，培育出的水稻穗长粒大，亩产达600kg，最高达750kg，蛋白质含量增加8%-20%，生长期平均缩短10天。请回答：
（1）水稻产生这种变异的来源是_______，产生变异的原因是________。
（2）这种方法育种的优点有__________。
答案：（1）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）能提高变异频率，加速育种进程，并能大幅度改良某些性状。
二、杂交育种：
杂交育种是指利用具有不同基因组成的同种生物个体进行杂交，获得所需要的表现型类型的育种方法。其原理是基因重组。过程为：用具有相对性状的纯合体作亲本杂交获得子一代，子一代自交（动物则用具有相同基因型的雌雄个体杂交）获得子二代，从子二代中选择符合要求的表现型个体。如果需要的表现型是隐性性状育种就此结束，如果需要的表现型是显性性状则用子二代中选出的个体进行连续自交（动物同前），直至获得能稳定遗传的类型为止。
图示： P F1 F2 优良品种
小麦：高、抗 X 矮、不抗 ① 高、抗 ② 矮、抗 ③ 矮、抗。
①代表杂交；②代表自交；③代表连续自交。
方法：杂交→自交→选优
优点：能根据人的预见把位于两个生物体上的优良性状集于一身。
缺点：时间长，需及时发现优良性状。
举例：现有3个番茄品种，A品种的基因型为AABBdd，B品种的基因型为AAbbDD，C品种的基因型为aaBBDD。3对等位基因分别位于3对同源染色体上，并且分别控制叶形、花色和果形3对性状。请回答：
（1）如何运用杂交育种方法利用以上3个品种获得基因型为aabbdd的植株？（用文字简要描述获得过程即可）
（2）如果从播种到获得种子需要一年，获得基因型为aabbdd的植株最少需要多少年？
答案：（1）A和B杂交得到杂交一代，杂交一代再与C杂交，得到杂交二代，杂交二代自交，即可得到基因型为aabbdd的种子，该种子可长成aabbdd植株（2）4年
三、单倍体育种：
单倍体育种是利用花药离体培养技术获得单倍体植株，再诱导其染色体加倍，从而获得所需要的纯系植株的育种方法。其原理是染色体变异。优点是可大大缩短育种时间。
图示： P F1 配子 单倍体 优良品种
小麦：AABB X aabb① AaBb ② AB、Ab、aB、ab③ AB、Ab、aB、ab ④ aaBB
①代表杂交；②代表减数分裂；③代表离体组织培养；④代表秋水仙素诱导。
原理：染色体变异，组织培养
方法：选择亲本→有性杂交→F1产生的花粉离体培养获得单倍体植株→诱导染色体加倍获得可育纯合子→选择所需要的类型。
优点：明显缩短育种年限，加速育种进程。
缺点：技术较复杂，需与杂交育种结合，多限于植物。
举例：石板菜是一种名贵蔬菜，为雌雄异株，属于XY型性别决定，其雄株产量与质量都超过雌株。请你从提高经济效益的角度考虑，提出两种方案繁殖推广。
答案：方案1：运用组织培养的方法，过程如下图：

方案2：运用单倍体育种方法：

四、多倍体育种：
原理：染色体变异（染色体加倍）
方法：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。
（1）同源多倍体育种，如：
（2）异源多倍体育种，如：

优点：可培育出自然界中没有的新品种，且培育出的植物器官大，产量高，营养丰富。
缺点：只适于植物，结实率低。
举例：右图是我国育种专家鲍文奎培育异源八倍体小麦的过程。其中：
（1）A、B、R均代表_________。
（2）不育的原因是_______。
（3）如何从F1培育出可育的新品种？
_________________________
答案：（1）染色体组（2）减数分裂时染色体不能联会，无法形成正常的配子（3）将F1萌发的种子或幼苗用秋水仙素处理，使染色体加倍。

五、细胞工程育种：
细胞工程育种是指用细胞融合的方法获得杂种细胞，利用细胞的全能性，用组织培养的方法培育杂种植株的方法。
如果A、B两种细胞发生融合时可同时获得五种细胞：A细胞、B细胞、AA细胞、BB细胞、AB细胞;其中AA细胞、BB细胞、和AB细胞是融合细胞，但只有AB细胞才是杂种细胞，才可以培育出杂种植株。图示：
植物A细胞 ① 原生质体
② 融合原生质体 ③ 杂种细胞 ④ 杂种植株
植物B细胞 ① 原生质体
①代表用酶解法（纤维素酶、果胶酶）去除细胞壁；②代表用促融剂促进融合；③代表再生出细胞壁；④代表组织培养。
原理：细胞的全能性
方法：（1）植物：去细胞壁→细胞融合→组织培养
（2）动物克隆：核移植→胚胎移植
优点：能克服远缘杂交的不亲和性，有目的地培育优良品种。动物体细胞克隆，可用于保存濒危物种、保持优良品种、挽救濒危动物、利用克隆动物相同的基因背景进行生物医学研究等。
缺点：技术复杂，难度大；它将对生物多样性提出挑战，有性繁殖是形成生物多样性的重要基础，而“克隆动物”则会导致生物品系减少，个体生存能力下降。
举例1：驱蚊草（又名蚊净香草）是一种具有驱蚊效果而对人体不仅无害、而且有益的植物它是通过科学家十多年的潜心研究、采用细胞工程技术，把天竺葵的原生质体与香茅草的原生质体进行融合培育而成的，是一种纯天然及环保型产品。驱蚊草含有香茅醛，散发出一种特殊的柠檬型香气，从而达到驱蚊的效果。香茅醛同时还具有抗菌、除臭、抗忧郁、净化心灵、缓解紧张与压力的作用。驱蚊草是多年生草本植物，从澳大利亚引入中国。该产品已在澳大利亚、美国、日本、加拿大、台湾等地走进千家万户，确认了该植物的驱蚊效果和环保安全性。下图是培育蚊净香草示意图。请据图回答下列问题：
（1）从（1）到（2）的过程是使植物细胞形成__________，关键是使用________酶去除细胞壁。
（2）步骤（23）（4）（5）是_________融合过程，完成______________的杂交。
（3）步骤（6）（7）表示融合的细胞长成杂种植株的过程。这个过程必须经过细胞分裂、________、_________几个阶段。
（4）请分析指出，利用蚊净香草驱蚊有什么优点？____________________
答案：（1）原生质体；纤维素（2）原生质体；杂交细胞（3）细胞分化；器官形成（4）对环境无污染
举例2：2003年11月6日，继我国首例皮肤细胞克隆牛“康康”之后，又一头以同样方法克隆的牛“双双”在山东省莱阳农学院诞生。这两头克隆牛的降生，标志着我国体细胞克隆技术已达国际先进水平。下图为克隆牛的培育过程，请据图回答：

（1）该克隆牛表现出的性状是__________牛的性状，基因型是___________，性别是___________。
（2）在培育克隆牛时，若将B牛换成基因型为Aa的雌牛，得到的克隆牛将是_______性。用_________方法可测知这头克隆牛的基因型，其基因型是_________。
（3）获得克隆牛的繁殖方式是_________。

答案：（1）B, Aa，雄性 （2）雌，测交Aa （3）无性生殖
组织培养育种：也是细胞工程育种的一种形式。该育种方法的应用主要体现在人工种子、培育无病毒苗和植物的无性繁殖等方面。
六、遗传工程（基因工程）育种：
物质基础是：所有生物的DNA均由四种脱氧核苷酸组成。其结构基础是：所有生物的DNA均为双螺旋结构。一种生物的DNA上的基因之所以能在其他生物体内得以进行相同的表达，是因为它们共用一套遗传密码。在该育种方法中需两种工具酶（限制性内切酶、DNA连接酶）和运载体（质粒），质粒上必须有相应的识别基因，便于基因检测。如人的胰岛素基因移接到大肠杆菌的DNA上后，可在大肠杆菌的细胞内指导合成人的胰岛素；抗虫棉植株的培育;将固氮菌的固氮酶基因移接到植物DNA分子上去，培育出固氮植物。固氮基因的表达方式为：

原理：基因重组（或异源DNA重组）。
方法：提取目的基因→装入载体→导入受体细胞→基因表达→筛选出符合要求的新品种。
优点：不受种属限制，可根据人类的需要，有目的地进行。
缺点：可能会引起生态危机，技术难度大。
举例：阅读下列材料，回答问题：
材料：目前，我国已培育成功两种转基因鱼：一种是带有草鱼生长激素基因的转基因鲤鱼子一代，和普通鲤鱼不同的是，它的背部高高隆起，肌肉十分发达，并具有大规模繁殖能力。另一种是具有草鱼生长激素基因的转基因三倍体鲤鱼“吉鲤”。它长得酷似鲫鱼，在它的基因中，除了两套鲤鱼染色体外，还多了一套鲫鱼的染色体，但吉鲤是不能生育的，在推广过程中不用担心与其它动物杂交引起生态危机。这两种鱼的生长速度很快，比普通鲤鱼快140％以上。而且蛋白质高，脂肪含量较低，味道不错。
（1）文中的“转基因鲤鱼”是指遗传物质中导入了_________的鲤鱼。
（2）“吉鲤”不能生育是因为减数分裂过程中__________，不能生成正常的生殖细胞。
（3）请指出转基因育种的两种优点__________。
答案：（1）草鱼生长激素基因 （2）染色体联会发生紊乱 （3）能够打破种属的限制；可以最大限度地满足人类的愿望。
七、有关育种要注意的问题
1、育种的根本目的是培育具有优良性状(抗逆性好、品质优良、产量高)的新品种，以便更好地为人类服务。
2、选择育种方法要视具体育种目标要求、材料特点、技术水平和经济因素，进行综合考虑和科学决策：
①一般作物育种可选杂交育种和单倍体育种；
②为得到特殊性状可选择诱变育种(如航天育种)或多倍体育种；
③若要将特殊性状组合到一起，但又不能克服远缘杂交不亲和性，可考虑运用基因工程和细胞工程育种，如培育各种用于生物制药的工程菌。
3、从基因组成上看，育种目标基因型可能是：
①纯合体，便于制种、留种和推广； ②杂交种，充分利用杂种优势。

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