生物育种技术专题复习

矮杆抗病的水稻 杂交育种
神奇的“太空椒”
诱变育种
抗虫棉 基因工程育种
四倍体马蹄莲
二倍体野生芭蕉 三倍体无籽香蕉
番茄 –马铃薯
细胞工程育种
白菜 –甘蓝
生物育种技术专题复习
复习目标：
1．将分散于各章节的有关生物性状改造方法的知 识梳理出来形成知识体系。
2．利用基因重组、基因突变、染色体变异、基因 工程、细胞工程等遗传学原理，设计培育具有
胚状体 J
人工种子 5
植物 植物 细胞A 细胞B
K 杂种细胞
L
愈伤组织 M
分化出幼苗 6
(1)图中A至D方向所示的途径表示 杂交
育种方式，这
种方法属常规育种，一般从F2代开始选种，这是因为
从F2开始发生性状分离
。
1、下面为六种不同的育种方法。据图回答：
亲本（X）
A
B
F1
D
F2
Fn 选择稳定
品种
1
单倍体 植株 C 纯合体
2．方法和过程： 获取目的基因→形成重组DNA分子→将重组DNA
分子导入受体细胞→筛选含有目的基因的受体细胞→ 目的基因的表达→筛选出符合要求的新品种。
3．优缺点：不受种属限制，可根据人类的需要， 有目的地进行，育种时间短 ；可能会引起生态危机， 技术难度大。
4．应用： 抗虫棉
思路二：运用基因工程育种 提取耐贮藏基因 耐贮藏基因与运载体结合 重组DNA分子导入番茄体细胞 筛选出含有耐贮藏基因的番茄体细胞 组织培养 选择所需 植株
不会。 变异是不定向的
（3）将植物经太空返回地面后种植，发现该植物不耐贮存的性状（假设为隐 性性状）突变为耐贮存性状（假设为显性性状）。 ①表现为耐贮存性状的种子能否大面积推广？说明理由。
不能。因为显性杂合体的杂交后代会发生性状分离。
②简要叙述获得该显性耐贮存优良品种的步骤 方案一：a、 种植后对花粉进行离体培养，得单倍体；b、单倍体幼苗用秋 水仙素处理，获得纯合体；c、从纯合体中选取显性性状即为优良品种。 方案二：a、 将变异后的显性个体自交培养；b、选择后代中的显性个体连 续自交；c、选择不再发生性状分离的显性个体的种子作优良品种
[问题3]：番茄与甜椒形成的多年生草本植物番茄椒既像辣椒又像 番茄，故称番茄椒，它同时具有番茄和甜椒的特点，番茄椒的叶 片、茎干和株型酷似甜椒，而果实外型与番茄相似，其内部结构 又与甜椒相似。果实色泽鲜红，表皮光滑有蜡质。果皮比较厚实， 耐储运，货架期长，具有加热后对营养和颜色毫无影响的特性。 但是番茄椒不能产生后代。
3．优缺点： 明显缩短育种年限，加速育种进程，技术较复杂，需与
杂交育种结合，（不适合动物育种工作）。
4．应用： 早在20世纪70年代初，我国就开始用花药体培养选育新 品种，育成了“京花一号”小麦等新品种。 “京花一号”小麦穗大粒多，丰产性好，而且适应性和抗病性强 ，现在已经大面积推广种植。
（A）
（B）
（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？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？
一、杂交育种
1．原理： 基因重组。一般指有目的地使生物种内不同品种间的 优良基因组合到一起的方法。
2．方法和过程： 杂交→自交→选优（一般从F2开始）→连续自交直到不再出
方法
优-连续自交
辐射诱变、激光诱变、 化学诱变
利用转基因技 术将目的基因 引入生物体内
优点 缺点 举例
将不同个体的优良性 提高变异频率，加速育种 状集中到新品种上 过程，可大幅度改良某些
性状
打破物种界限，
定向改造生物 性状
时间长，需及时发 现优良性状
有利变异少，须大 量处理材料
可能会引起 生态危机
矮秆抗锈病 小麦的培育
（A）
（B）
AABBdd × AAbbDD
第
（C）
一 年
第
AABbDd × aaBBDD
二 年
AaBbDd
第 三
×
年
aabbdd（种子）
第
四 年
aabbdd（植株 ）
运用所学知识解决问题：
[问题1]：番茄是一种营养丰富、经济价值很高的果蔬，深受 人们的喜爱。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。思考： （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？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？ （用文字简要描述获得过程即可）
四、诱变育种
1．原理：基因突变。指提高突变率，创造人类需要 的变异类型，从中选择、培育出优良生物品种的方法。
2．方法和过程：是指利用物理因素(如太空的辐射X射线、γ射线 、紫外线、失重或用激光等)；化学因素(如亚硝酸、硫酸二乙 酯等)来处理生物（如萌动的植物芽或种子），使生物发生基因 突变。诱发变异→选择育成新品种。
亲本（X）
A
B
F1
D
F2
Fn 选择稳定
品种
1
1、下面为六种不同的育种方法。据图回答：
单倍体 植株 C 纯合体
纯合二倍 体种子长 出的植株
种子或 幼苗
E
具有新 基因的 种子或 幼苗
种子或 幼苗
F
染色体 加倍的 种子或 幼苗
AABBdd × AAbbDD
第
一
AABbDd× aaBBDD
年第
二
年
AaBbDd
第 三
×
年 aabbdd（种子）
第
四
年 aabbdd（植株 ）
减数分裂
配子
abd
花药离体培养
abd（单倍体幼苗） 第
秋水仙素 处理
三 年
aabbdd（植株 ）
三、多倍体育种
1．原理：染色体变异，体细胞在有丝分裂的过程中，染色体完成 了复制，但是细胞受到外界环境条件(如温度骤变)或生物内部因 素的干扰，纺锤体的形成受到破坏，以致染色体不能被拉向两极 ，细胞也不能分裂成两个子细胞，于是就形成染色体数目加倍的 细胞。
现性状分离为止
3．优缺点： 能根据人的预见把位于两个品种生物体上的优良性状集于一
身；育种时间长，需随时观察及时发现优良性状。
4．应用： 例如，在水稻中，有芒(A)对无芒(a)是显性，抗病(R)对不抗病
(r)是显性。有两个不同品种的水稻，一个品种无芒、不抗病；另一 个品种有芒、抗病。人们将这两个不同品种的水稻进行杂交，根据 自由组台定律，在F2中分离出的无芒、抗病(aaRR)植株。
[问题2]：番茄营养丰富但不耐贮藏。为了解决番茄贮藏问 题，研究者发现，一种耐贮藏基因能使果实长期贮藏。如 果你是育种专家，你将如何育种？ 思路一：通过神州号宇宙飞船搭载种子进入太空。
思路二：假设在某种植物体内有一种耐贮藏基因。 你还能运用什么育种方法，简要说明过程？
五、基因工程育种
1．原理： 基因重组，指利用分子生物学和基因工程 的手段，将某种生物的基因转移到其他生物物种中， 使其出现原物种不具有的新性状的方法。
克隆羊 鲤鲫核移植
练习
亲本（X）
A
B
F1
D
F2
Fn 选择稳定
品种
1
1、下面为六种不同的育种方法。据图回答：
单倍体 植株 C 纯合体
纯合二倍 体种子长 出的植株
种子或 幼苗
E
具有新 基因的 种子或 幼苗
种子或 幼苗
F
染色体 加倍的 种子或 幼苗
2
3
4
新品种
植物细胞
其他 生物 G 基因
新细胞
H
愈伤组织 I
(2) 如果要缩短获得aabbdd植株的时间，可采 用什么方法？简述其过程？
二、单倍体育种
1．原理： 染色体变异，指常采用花药离体培养的方法来获得单倍 体植株，然后经过人工诱导使染色体数目加倍，重新获 得可育且纯合植株的方法
2．方法和过程： 选择亲本→有性杂交→F1产生的花药离体培养获得单倍
体植株→人工诱导染色体加倍获得可育纯合子→选择所需 要的品种类型。
(3) E方法所用的原理是 基因突变 ，所用的方法如 激光诱、变
辐射诱变 、化学试剂诱变 。
亲本（X）
A
B
F1
D
F2
Fn 选择稳定
品种
1
1、下面为六种不同的育种方法。据图回答：
单倍体 植株 C 纯合体
纯合二倍 体种子长 出的植株
种子或 幼苗
E
具有新 基因的 种子或 幼苗
种子或 幼苗
F
染色体 加倍的 种子或 幼苗
（植物体细胞杂 交）育种
番茄细胞(2n) 甜椒细胞(2n)
原
去壁
生
原生质体
质 体
正在融合的 原生质体
融 合 合
杂种细胞
4n
愈伤组织组 织培来自养杂种植株单倍体育种
多倍体育种
杂交育种
诱变育种 基因工程育种
细胞工程育种
染色体水平:
单倍体育种
多倍体育种
原理 途径与 方法 优点 缺点
举例
染色体变异
花药离体培养再经人工诱导 (秋水仙素)使染色体加倍
3．优缺点：能提高变异频率，加速育种过程，可大幅度改良某 些性状（有时可产生超效基因），变异范围广；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 （多基因遗传的性状）效果较差。
4．应用：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，含油量比原来的品种提高了2.5％ ，大豆产量提高了16％。
3．优缺点：能克服远缘杂交的不亲和性，有目的地培 育优良品种。技术复杂，难度大；它将对生物多样性提 出挑战（创造出新的人造物种），
4．应用： 植物组织培养技术的应用范围是很广的，除了快速繁殖、培育
无病毒植物外，还可以通过大规模的植物细胞培养来生产药物、 食品添加剂、香料、色素和杀虫剂等。
植物细胞工程
青霉素高产菌株的培育 太空椒
产生人胰岛素的 大肠杆菌
抗虫棉
细胞水平:
细胞工程育种
原理
途径与方法
植物： 去细胞壁→原生质
体融合→杂种细胞
→组织培养
动物克隆： 核移植→胚胎移植
优点 缺点 举例
能克服远缘杂交的不 亲和性，有目的地培 育优良品种
保存濒危物种 保持优良品种
技术复杂，难度大
番茄-马铃薯 白菜-甘蓝
2
3
4
新品种
植物细胞
其他 生物 G 基因
新细胞
H
愈伤组织 I
胚状体 J
人工种子 5
植物 植物 细胞A 细胞B
K 杂种细胞
L
愈伤组织 M
分化出幼苗 6
（4）C、F过程最常用的药剂是 秋水仙素 ，其作用的原理
是 抑制纺锤体的形成，引起染色体加倍
。
（5）由G到H过程中涉及的生物技术有
基因工程（DNA重组技术）和 植物组织培养。
番茄
甜椒
番茄椒
思考：怎样培育出可育的番茄椒？说出育种方法及过程？
六、细胞工程育种
1．原理：植物细胞和动物细胞核的全能性。用两个来 自于不同生物的体细胞融合成一个杂种细胞，并且把 杂种细胞培育成新的植物体的方法。
2．方法和过程： （1）植物：去细胞壁获得原生质体→原生质体融合→组织培养 （2）动物克隆： 核移植→胚胎移植
获得纯合体植株, 明显缩短育种年限
技术较复杂， 需与杂交育种结合
单倍体育种培育 矮秆抗锈病小麦
染色体变异
一定浓度的秋水仙素 处理萌发的种子或幼 苗
植物器官大，产 量高，营养丰富
发育延迟， 结实率降低
三倍体无子西瓜
八倍体小黑麦
基因水平:
杂交育种
诱变育种
基因工程育种
原 理 基因重组
基因突变
基因重组
途径与 杂交-自交-选
4．应用： 无籽西瓜、八倍体小黑麦。
[问题2]：番茄营养丰富但不耐贮藏。为了解决番茄贮藏问题，如果 你是育种专家，你将如何育种？
思路一：通过神州号宇宙飞船搭载种子进入太空。 （1）飞船搭载的种子应当选择刚萌发的种子，而非休眠的种子的原因是什么?
种子萌发后进入细胞分裂，DNA在复制过程中容易受到外界因素的 影响而发生基因突变 （2）这些番茄返回地面后，是否均可产生耐储藏变异？为什么？
2．方法和过程：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。当秋水仙素作 用于正在分裂的细胞时，能够抑制纺锤体形成，导致染色体不分 离，从而引起细胞内染色体数目加倍。染色体数目加倍的细胞继 续进行正常的有丝分裂，将来就可以发育成多倍体植株。
3．优缺点：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；结实率低，只适于植物。
优良性状的新品种的育种方法。
3．通过试题分析、练习提高审题解题能力。
运用所学知识解决问题：
[问题1]：番茄是一种营养丰富、经济价值很高的果蔬，深受 人们的喜爱。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。思考：
纯合二倍 体种子长 出的植株
2
种子或 幼苗
E
种子或 幼苗
F
具有新 基因的 种子或 幼苗
染色体 加倍的 种子或 幼苗
3
4
新品种
植物细胞
其他 生物 G 基因
新细胞
H
愈伤组织 I
胚状体 J
人工种子 5
植物 植物 细胞A 细胞B
K 杂种细胞
L
愈伤组织 M
分化出幼苗 6
(2) B 常用的方法为 花药离体培养
。