配套K12高中生物 育种的方法和应用 专题素材 新人教版必修2

育种的方法和应用
生物育种是一门很复杂的技术，针对不同的生物应采用不同的育种方式，要对各种育种方式进行比较，选择简易、可操作的方式。

同一种育种方式应用于不同的生物也会有不尽相同的育种过程，所以我们无论在生产实践中还是有关习题训练中都应灵活应用。

一、几种育种的方法的比较
在高中阶段所介绍的育种方法主要有：诱变育种、杂交育种、多倍体育种、单倍体育种、细胞工程育种（组织培养育种）、基因工程育种（转基因育种）、植物激素育种等。

1、杂交育种
(1)原理：基因重组。

(2)方法：连续自交，不断选种。

（不同个体间杂交产生后代，然后连续自交，筛选所需纯合子）
(3)发生时期：有性生殖的减数分裂第一次分裂后期或四分体时期，
(4)优点：使同种生物的不同优良性状集中于同一个个体，具有预见性。

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(5)缺点：育种年限长，需连续自交才能选育出需要的优良性状。

(6)举例：矮茎抗锈病小麦等。

2、诱变育种
(1)原理：基因突变。

(2)方法：用物理因素(如x射线、1射线等)、化学因素(如亚硝酸、秋水仙素等各种化学药剂)、生物因素或空间诱变育种(用宇宙强辐射、微重力等条件)来处理生物。

(3)发生时期：有丝分裂间期或减数分裂第一次分裂间期(DNA分子复制的时候)。

(4)优点：能提高变异频率，加速育种进程，可大幅度改良某些性状，创造人类需要的变异类型，从中选择培育出优良的生物品种；变异范围广。

(5)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，具有盲目性。

(6)举例：青霉素高产菌株、太空椒、高产小麦、“彩色小麦”等。

3、多倍体育种
(1)原理：染色体变异。

(2)方法：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗(秋水仙素能抑制细胞有丝分裂过程中纺锤体的形成)。

(3)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。

(4)缺点：结实率低，发育延迟。

(5)举例：三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦。

4、单倍体育种
(1)原理：染色体变异。

(2)方法：花药离体培养获得单倍体植株，再用秋水仙素等诱导剂人工诱导染色体数目加倍。

(3)优点：自交后代不发生性状分离，能明显缩短育种年限，加速育种进程。

(4)缺点：技术相当复杂，需与杂交育种结合，其中的花药离体培养过程需要组织培养技术手段的支持，多限于植物。

(5)举例：“京花一号”小麦。

5、细胞工程育种
（1）方式：植物组织培养植物体细胞杂交细胞核移植
（2）原理：植物细胞的全能性植物细胞膜的流动性动物细胞核的全能性
（3）方法：离体的植物器官、组织或细胞→愈伤组织→根、芽→植物体去掉细胞壁→诱导原生质体融合→组织培养核移植→胚胎移植
（4）优点：快速繁殖、培育无病毒植株等克服远缘杂交不亲和的障碍，培育出作物新品种繁殖优良品种，用于保存濒危物种，有选择地繁殖某性别的动物
（5）缺点：技术要求高、培养条件严格技术复杂，难度大；需植物组织培养等技术导致生物品系减少，个体生存能力下降。

（6）举例：试管苗的培育、培养转基因植物培育"番茄马铃薯"杂种植株"多利"羊等克隆动物的培育
6、基因工程育种（转基因育种）
（1）原理：基因重组
（2）方法：基因操作（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）（3）优点：目的性强，可以按照人们的意愿定向改造生物；育种周期短。

（4）缺点：可能会引起生态危机，技术难度大。

（5）举例：“傻瓜水稻”、抗虫棉、固氮水稻、转基因动物（转基因鲤鱼）等
7、植物激素育种
（1）原理：适宜浓度的生长素可以促进果实的发育
（2）方法：在未受粉的雌蕊柱头上涂上一定浓度的生长素类似物溶液，子房就可以发育成无子果实。

（3）优点：由于生长素所起的作用是促进果实的发育，并不能导致植物的基因型的改变，所以该种变异类型是不遗传的。

（4）缺点：该种方法只适用于植物。

（5）举例：无子番茄的培育
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。

那么，我们应该怎样选择育种方法呢？
二、育种方法的选择
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。

具体方法就是：
①若要培育隐性性状的个体，可选用杂交育种，只要出现该性状即可。

②若要培育无性繁殖的显性性状的个体，可选用杂交育种，只要出现该性状即可。

如要培育黄肉抗
病(RrYy)的马铃薯。

③若要快速获得纯种，可用单倍体育种。

④若要培育原先没有的性状，可用诱变育种。

若从基因组成上看，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。

我们根据各种育种方式的特点做一个简单的归纳小结。

操作最简易育种方法：杂交育种快速育种方法：单倍体育种
创造新性状育种方法：诱变育种种间育种法：生物工程育种
三、动植物杂交育种的区别
①方法：植物杂交育种中纯合子的获得一般通过逐代自交的方法获得；而动物杂交育种中纯合子的获得一般不通过逐代自交，而通过测交的方法鉴定获得。

②实例：现有基因型为BBEE和bbee的两种植物或动物，欲培育基因型为BBee的植物或动物品种，育种过程用遗传图解表示如下：
四、典例精析
例1、下列关于育种说法正确的是:
A.基因突变可发生在任何生物DNA复制中，可用于诱变育种
B. 诱变育种和杂交育种均可产生新的基因和新的基因型
C.三倍体植物不能有受精卵发育而来，可通过植物组织培养方法获得
D.普通小麦花粉中有三个染色体组，由其发育而来的个体是三倍体
【解析】杂交育种不能产生新的基因，B错；三倍体植物能有受精卵发育而来，如三倍体无籽西瓜C错；普通小麦花粉中有三个染色体组，由其发育而来的个体是单倍体，D错答案;A
例2、(09·广东)为了快速培育抗某种除草剂的水稻，育种工作者综合应用了多种育种方法，过程如下。

请回答问题。

(1)从对该种除草剂敏感的二倍体水稻植株上取花药离体培养，诱导成幼苗。

(2)用γ射线照射上述幼苗，目的是；然后用该除草剂喷洒其幼叶，结果大部分叶片变黄，仅有个别幼叶的小片组织保持绿色，表明这部分组织具有。

(3)取该部分绿色组织再进行组织培养，诱导植株再生后，用秋水仙素处理幼苗，使染色体，获得纯合，移栽到大田后，在苗期喷洒该除草剂鉴定其抗性。

(4)对抗性的遗传基础做进一步研究，可以选用抗性植株与杂交，如果，表明抗性是隐性性状。

F1自交，若F2的性状分离比为15(敏感)：1(抗性)，初步推测。

【解析】本题考查单倍体育种与诱变育种的过程。

（1）花药中含有未受精的生殖细胞，其发育成的个体为单倍体。

(2)用γ射线照射上述幼苗，幼苗易发生基因突变，可能产生符合生产的新类型；然后用该除草剂喷洒其幼叶，个别幼叶的小片组织保持绿色，表明这部分组织抗除草剂。

(3)取该部分绿色组织再进行组织培养，诱导植株再生后，用秋水仙素处理幼苗，使染色体加倍，从而获
得纯合的抗除草剂植物。

(4)对抗性的遗传基础做进一步研究，可以选用抗性植株与敏感性植株杂交。

如果后代全部为敏感性植株，表明抗性是隐性性状。

F1自交，若F2的性状分离比为15(敏感)：l(抗性)，表明抗性性状由两对基因控制，且两对基因均为隐性纯合时才表现为抗性，其他基因型表现时为敏感性。

【答案】(1)单倍体 (2)使幼苗产生突变抗除草剂能力 (3)数目加倍抗性植株 (4)敏感性植株 F1个体全为敏感性植株该抗性性状由两对基因共同控制，且两对基因均隐性纯合时，植株表现抗性，其余表现敏感性
例3、（05•全国理综Ⅲ）已知水稻抗病(R)对感病(r)为显性，有芒(B)对无芒(b)为显性，两对基因自由组合，体细胞染色体数为24条。

现用单倍体育种方法选育抗病、有芒水稻新品种。

（1）诱导单倍体所用的花药，应取自基因型为的植株。

（2）为获得上述植株，应采用基因型为和的两亲本进行杂交。

（3）在培养过程中，单倍体有一部分能自然加倍成为二倍体植株，该二倍体植株花粉
表现 (可能或不育)，结实性为（结实或不结实），体细胞染色体数为。

（4）在培养过程中，一部分花药壁细胞能发育成植株，该二倍体植株花粉
表现 (可能或不育)，结实性为（结实或不结实），体细胞染色体数为。

（5）自然加倍植株和花药壁植株中都存在抗病、有芒的表现型。

为获得稳定遗传的抗病、有芒新品种，本实验应选以上两种植株中的植株，因为自然加倍植株，花药壁植株。

（6）鉴别上述自然加倍植株与花药壁植株的方法是
答案：、(1)RrBb (2)RRbb rrBB (3)可育结实 24条 (4)可育结实 24条 (5)自然加倍基因型纯合基因型杂合 (6)将植株分别自交，子代性状表现一致的是自然加倍植株，子代性状分离的是花药壁植株
五、提升演练
1．假设a、B为玉米的优良基因，现有AABB、aabb两个
上，实验小组用不同方法进行了实验（见右图），下列
说法不．正确的是（）
A．过程①育种方法的原理是基因突变，最大优点是
能提高突变率，在短时间内获得更多的优良变异类型
B．过程②③④育种方法的原理是基因重组，基因型
aaB_的类型经④后，子代中aaBB所占比例是5/6
C．过程⑤使用的试剂是秋水仙素，它可作用于正在分裂
的细胞，抑制纺锤体的形成
D．过程⑥⑦应用了单倍体育种的方法，最大的优点是明显缩短育种年限
2．科研人员通过如图育种过程培育出了高品质的糯小麦，相关叙述正确的是（）A．该育种过程中运用的遗传学原理是基因突变
B．ａ过程突变率高，能明显缩短育种年限
C．b过程中不断自交，可提高yyRR的比率
D．ａ、ｃ过程都需要使用秋水仙素处理萌发的种子
3、 (12分)中国是世界上最大的茄子生产国，为培育优良品种，
育种工作者应用了多种育种方法。

请回答：
(1)茄子的早期栽培品种为二倍体，有人利用秋水仙素处理二倍
体茄子的幼苗，选出四倍体茄子。

其原理是：秋水仙素作用于正在分裂的植物细胞，会抑制的形成，导致加倍。

(2)茄子晚开花(A)对早开花(a)为显性，果实颜色有深紫色(BB)、淡紫色(Bb)与白色(bb)之分，两对基因自由组合。

为培育早开花深紫色果实的茄子，选择基因型AAB8与aabb的植株为亲本杂交，F l自交得到的F2中有种表现型，其中早开花深紫色果实的植株应占·
(3)青枯病是茄子的主要病害，抗青枯病（T）对易感青桔病（t）为显性，基因T、t与控制开花期的基因A、a自由组合。

若采用二倍体早开花、易感青枯病茄子(aatt)与四倍体晚开花、抗青枯病茄子（AAAATTTT）为育种材料，运用杂交和花药离体培养的方法，培育出纯合的二倍体早开花、抗青枯病茄子，则主要步骤为：
①第一步：。

②第二步：以基因型为的茄子为亲本杂交，得到F1（AaTt）
③第三步： (用遗传图解或文字简要描述)。

答案： (1)纺锤体（或纺锤丝）染色体数目 (2) 6 1/16
（3）①种植四倍体晚开花、抗青枯病茄子（AAAATTtt）取花药离题培养获得基因型为AATT的子代
② aatt X AATT
或
4．（6分）下图为四种不同的育种方法，请回答：
（1）图中A 、D 途径表示杂交育种，一般从F 2开始选种，这是因为 。

（2）若亲本的基因型有以下四种类型：
①两亲本相互杂交，后代表现型为3：1的杂交组合是 。

②选乙、丁为亲本，经A 、B 、C 途径可培育出 种纯合植物。

诙育种方法突出的优点是 。

（3）图中通过E 方法育种所运用的原理是 。

（4）下列植物中，是通过图中F 方法培育而成的植物是
（ ） A ．太空椒 B ．无籽番茄 C ．白菜—甘蓝 D ．八倍体小黑麦
答：（1）从F 2开始出现性状分离 (2）甲×乙 4 明显缩短育种年限（3）基因突变（4）D。