第3章 新技术育种原理及其进展
高中生物常见的七种育种方法和原理
高中生物常见的七种育种方法和原理1诱变育种(1)原理：基因突变(2)方法：用物理因素(如X射线、γ射线、紫外线、中子、激光、电离辐射等)或化学因素(如亚硝酸、碱基类似物、硫酸二乙酯、秋水仙素等各种化学药剂)或空间诱变育种(用宇宙强辐射、微重力等条件)来处理生物。
（马上点标题下“高中生物”关注可获得更多知识干货，每天更新哟！）(3)发生时期：有丝分裂间期或减数分裂第一次分裂间期(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2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。
(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。
(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(目的基因的获取→基因表达载体的构建→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定)(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。
第三章 新技术育种原理
(3)移码突变的诱变剂
移码突变是指由一种诱变剂引起DNA分子中的一个或少数 几个核苷酸的插入或缺失，从而使该部位后面的全部遗传密码 发生转录和翻译错误的一类突变。由移码突变产生的突变体称 为移码突变体。
吖啶类染料(原黄素、吖啶黄、吖啶橙及α -氨基吖啶等) 和溴化乙锭(EB、核酸染色剂，用于DNA凝胶染色)都是移码突 变的有效诱变剂
0.5%甘氨酸) 溶菌酶和EDTA处理 溶菌酶和EDTA处理 溶菌酶处理(生长时补充0.41M蔗糖及
0.3u/ml青霉素)
纤维素酶或真菌中分离的溶壁酶
蜗牛酶
添加甘氨酸：菌体较易被酶解。提高细胞壁对溶菌酶的 敏感性作用机理并不十分清楚，有人认为甘氨酸渗入细 胞壁肽聚糖中代替D-丙氨酸的位置，影响细胞壁中各组 分间的交联度。不同菌种对甘氨酸的最适需求量各不相 同。
(1)与核酸碱基化学反应的诱变剂
烷化剂(alkylating agent) 带有一个或多个活性烷基，带 一个活性烷基称单功能烷化剂，带二个或多个的分别称为双功能或 多功能烷化剂。它们的烷基可转移至其它分子中电子密度高的位置， 它们的诱变作用是其与DNA中的碱基发生磷酸作用。
常见的烷化剂有硫酸二乙酯(EDS)、甲基磺酸乙酯(EMS)、N甲基-N’-硝基-N-亚硝基胍(NTG)、亚硝基甲基脲(NMU)、氮芥、乙 烯亚胺和环氧乙酸等。
B淋巴细胞(B-lymph) 骨髓瘤细胞(myeloma)
原生质体融合 杂交瘤细胞 MAB
主要步骤为：选择亲株、制备原生质体、原生质体融合、原生质体再生 及筛选优良性状的融合子。
3.2.1 选择亲株
为了获得高产优质的融合子，首先应该选择遗传性状稳定且具有 优势互补的两个亲株。 同时，为了能明确检测到融合后产生的重组子并计算重组频率，参与 融合的亲株一般都需要带有可以识别的遗传标记，如营养缺陷型或抗 药性等。可以通过诱变剂对原种进行处理来获得这些遗传标记。
基因创新技术在育种中的应用与展望
基因创新技术在育种中的应用与展望近年来，随着科技的不断发展，基因创新技术在育种领域中得到了广泛的应用。
通过基因创新技术，我们可以对作物的特性进行精确、高效的改良，大大提高了作物产量、品质和抗病性。
本文就基因创新技术在育种中的应用和未来展望进行阐述。
一、基因编辑技术基因编辑技术是目前育种中的一项最为前沿的技术之一。
它可以对特定的基因序列进行定向改变和修复，从而达到精确育种的目的。
目前最常用的基因编辑技术是CRISPR/Cas9技术，该技术具有定向性、高效性、简便性等优点，已经广泛应用于农业领域。
在玉米、水稻、番茄等作物的育种中，利用CRISPR/Cas9技术改变目标基因序列，可以实现提高产量、改善口感、增强抗病性等目的。
例如，美国农业部科学家利用CRISPR/Cas9技术实现了玉米中一个有害的基因NPR1的精确编辑，从而增加了玉米的抗病性。
此外，基因编辑技术还可以应用于无公害农业和无公害畜牧业的发展，从而推动了可持续农业的发展。
二、基因组学技术基因组学技术是一种较为高级的基因创新技术，它可以通过测序和分析生物的基因组序列，探寻特定因果关系并发现潜在的目标基因序列，从而进行育种。
目前，基因组学技术的应用已经拓展到了所有生物体，包括植物、动物、微生物等。
在植物育种中，基因组学技术通常可以通过对不同品种的基因组进行比较，以找到一些与特定生长条件相关的基因，用于普及农作物生长等情况。
基因组学技术的应用可以降低育种周期和成本，从而可以大大提高作物的育种效率和效果。
此外，基因组学技术还可以用于动物育种，如猪、牛、鸡等，旨在节约资源、改善肉品品质、提高生产效率。
三、表观遗传学技术表观遗传学技术是近年来快速发展的基因创新技术之一，它可以通过DNA甲基化修饰、组蛋白修饰等方式，从而影响基因表达，从而参与调整生物个体的发育、繁殖、代谢等过程。
表观遗传学技术还可以通过对DNA序列的改变，从而控制基因表达，这样就可以达到育种的目的。
关于育种的起源及研究进展
关于育种的起源及研究进展育种是人类通过选择有利的基因并繁殖下一代的方式，来改善植物和动物的性状的一种农业技术。
育种的起源可以追溯到约1万年前的史前时代，人类开始从野生物种中选取具有有利性状的个体，并将其繁殖，从而创造出适应特定环境和满足人类需求的新品种。
最早的育种活动主要集中在植物领域。
在新石器时代，人类开始驯化谷物作物，如小麦、大麦和玉米等，并逐渐使其从野生状态转变为通过人工种植繁殖的新品种。
通过多代选择和种子选择，人类成功地改善了这些谷物的产量、耐受性和适应性。
随着科学技术的发展，特别是现代遗传学的兴起，育种研究进入了一个全新的阶段。
20世纪初，孟德尔的遗传学实验的发现为育种研究提供了重要的基础。
人们开始理解遗传物质的本质，即DNA，并发现了基因在遗传过程中的作用。
这使科学家们能够更准确地选取和操控有利的基因。
随着分子生物学技术的发展，人们可以更深入地研究基因组，并通过基因工程技术直接操控生物的基因。
例如，利用转基因技术，科学家们可以将一些有益基因从一个物种转移到另一个物种，从而增加植物的抗病能力、耐旱性和产量。
这一技术的应用已经取得了许多重要的突破，如转基因水稻、转基因玉米等的成功培育。
此外，近年来，人们对育种研究的关注不仅局限于农业领域。
在动物学领域，基于遗传学的育种技术也被广泛应用于家畜养殖，如牛、猪和鸡等。
通过选择最佳的亲本进行繁殖，可以增加家畜的肉质、产量和抗病能力。
这为提高农业生产效率和改善农产品质量提供了重要的支持。
总的来说，育种是人类通过选择有利基因来改善植物和动物性状的一种技术。
它的起源可以追溯到史前时代，经过几千年的演变和发展，育种研究进入了一个全新的阶段，从分子生物学到基因工程，各种现代技术为育种的研究和应用提供了巨大的可能性。
育种研究的进展将为改善农业生产效率和获得更好的农产品质量提供更多的机会。
微生物育种学的主要原理和技术
微生物育种学的主要原理和技术摘要微生物育种是运用遗传学原理和技术对某种具有特定生产目的的菌株进行改造，去除不良性质，增加有益新性状，以提高产品的产量和质量的一种育种方法。
微生物的育种技术已从常规的突变和筛选技术发展到基因诱变、基因重组和基因工程等，育种技术的不断成熟，大大提高了微生物的育种效果。
本文将讲述微生物育种学的主要原理和技术。
关键词：微生物育种原理方法技术1.微生物育种学的主要原理微生物育种是运用遗传学原理和技术对某种具有特定生产目的的菌株进行改造，去除不良性质，增加有益新性状，以提高产品的产量和质量的一种育种方法。
其原理如下：生物进化过程中微生物形成完善的代谢调节机制→不会有代谢产物的积累→解除或突破微生物的代谢调节控制→目的产物积累→微生物育种的目的2.微生物育种学的主要技术2.1 自然选育就是不经人工处理，利用微生物的自然突变进行菌种选育的过程称为自然选育。
一般认为自然突变有两种原因引起，即多因素低剂量效应和互变异构效应。
所谓多因素低剂量效应，是指在自然环境中存在着低剂量的宇宙射线、各种短波辐射、低剂量的诱变物质和微生物自身代谢产生的诱变物质等作用引起的突变。
互变异构效应是指四种碱基第六位上的酮基或氨基的瞬间变构，会引起碱基的错配。
自然突变可能会产生两种截然不同的结果，一种是菌种退化而导致目标产量或质量下降；另一种是对生产有益的突变。
为了保证生产水平的稳定和提高，应经常地进行生产菌种自然选育，以淘汰退化的，选出优良的菌种。
自然选育是一种简单易行的选育方法，可以达到纯化菌种，防止菌种退化，稳定生产，提高产量的目的。
但是自然选育的效率低，因此经常要与诱变育种交替使用，以提高育种效率。
由于DNA的半保留复制以及校正酶系的校正作用和光修复、切除修复、重组修复、诱导修复等作用，使得自发突变几率极低，一般为10-6～10–10。
所以常规育种时间较长，工作量较大。
通过常规育种提高菌种生产能力、筛选高产菌株的效率较低，效果不明显。
几种育种方法原理及优缺点
几种育种方法原理及优缺点
育种是改良农作物、家畜等生物品种的重要手段之一，目的是培育出更高产、更适应环境、更抗病虫害的品种。
但不同的育种方法，其原理、技术和效果均有所不同。
本文将介绍一些常用的育种方法原理及其优缺点。
一、选择育种法
选择育种法是利用自然界的遗传变异，通过选择和筛选有利的表现型和基因型，逐步改良品种。
其原理是在自然变异的基础上，通过选择优良个体和组合，逐步筛选出更优秀的品种。
优点是容易操作，效果稳定，适用于许多作物、禽畜等的育种，且不需要进行基因改造。
缺点是进展比较缓慢，容易被环境因素影响，难以培育出全新的品种。
二、杂交育种法
杂交育种法是利用不同基因型之间的优势互补作用，通过杂交组合，培育出更优秀的品种。
其原理是在杂交后，把不同亲本的优良基因组合起来，从而使后代具有更好的性状和生产力。
优点是快速有效，可培育出全新的品种，适用于许多作物和禽畜的育种。
但缺点是杂交种的遗传性不稳定，容易被环境因素影响，成本高，需要大量的实验和测试。
三、基因工程育种法
基因工程育种法是利用现代生物技术手段，对特定基因进行改造、修饰或转移，以实现培育出更优秀的品种的目的。
其原理是通过改变或添加目标基因，使生物体具有更好的性状和产量。
优点是可以精准
地改造目标基因，培育出具有理想性状的品种，节省时间和成本。
但缺点是技术门槛高，安全性难以保证，容易引发争议和反对。
综上所述，不同的育种方法各有优缺点，选择合适的方法需要考虑实际情况和需求。
未来发展的育种技术应该在保证食品安全和环境友好的基础上，更加注重高效、安全、可持续的发展。
分子植物育种的原理与方法育种学课件
优势 精准选择 快速育种 多基因改良
局限性 技术成本高 公众关注和接受度 遗传多样性保护
分子植物育种在农作物种质资源创新中 的应用与前景
种质资源创新
介绍分子植物育种在农作物种 质资源创新方面的应用案例和 前景。
农作物产量提高
探讨分子植物育种对于提高农 作物产量和营养价值的潜力。
逆境抗性
讨论分子植物育种在培育抗旱、 抗病虫害的农作物方面的应用 前景。
解释不同类型的分子标记技术 （如SSR、SNP和AFLP）， 并说明其在育种中的应用优势。
介绍分子标记技术在构建遗传 图谱方面的应用，以支持基因 定位和分析。
辅助选择
探讨分子标记技术在育种中的 辅助选择方法，加速品种改良 和遗传进化。
基因编辑技术及其在植物育种中的应 用
CRISPR-Cas9系统
详细介绍CRISPR-Cas9系统的原理和操作步骤，以及其在植物育种中的应用前景。
分子植物育种的原理与方 法育种学课件
本课件介绍了分子植物育种的原理与方法，概述了基因组学的基础知识，并 探讨了分子标记技术、基因编辑技术、转基因技术在育种中的应用。也涵盖 了分子育种的优势、局限性以及其在农作物种质资源创新中的应用与前景。
分子植物育种的概述
简要介绍分子植物育种的起源和发展，重点强调其在农业领域中的重要作用，提出分子育种对于提高作 物品质、抗病虫害和适应环境的意义。
基因组编辑
说明如何利用基因编辑技术对植物基因组进行精确编辑，以创造或改良有益性状。
转基因技术在植物育种中的应用
1
转基因概念
概述转基因技术的原理和定义，并探讨其在植物育种中的应用潜力。
2
转基因作物
列举转基因作物示例，讨论其重要性和争议，并呈现相关研究的成果。
细胞工程育种技术的原理和应用
细胞工程育种技术的原理和应用1. 引言细胞工程育种技术是一种利用细胞和分子生物学方法进行育种的新兴技术。
它结合了细胞培养、基因编辑和遗传改良等技术，可以通过调控细胞的遗传信息和功能来改良植物和动物的性状，从而实现对生物体的精细控制和育种。
2. 细胞工程育种技术的原理细胞工程育种技术的原理基于对细胞的遗传信息和功能的调控。
它主要包括以下几个步骤：2.1 细胞培养细胞培养是细胞工程育种技术的基础。
通过将目标动植物的细胞分离培养在含有营养物质和生长因子的培养基中，可以促进细胞的生长和分裂。
细胞培养可以提供大量的细胞材料，为后续的基因编辑和遗传改良提供了基础。
2.2 基因编辑基因编辑是细胞工程育种技术的关键一步。
通过利用CRISPR/Cas9等基因编辑工具，可以精确地修改细胞中的基因序列。
基因编辑可以实现对目标性状相关基因的敲除、添加或修饰，从而改变生物的性状。
基因编辑技术的出现极大地提高了育种的效率和精度。
2.3 遗传改良遗传改良是细胞工程育种技术的核心目标。
通过对细胞的遗传信息和功能的调控，可以实现对目标性状的改良。
遗传改良的方法包括基因敲除、基因添加、基因修饰等。
细胞工程育种技术的优势在于可以针对特定性状进行选择，提高育种的效率和准确性。
3. 细胞工程育种技术的应用细胞工程育种技术在农业、医学和环境保护等领域都有广泛的应用。
3.1 农业领域在农业领域，细胞工程育种技术可以用于改良作物的抗病性、逆境适应性、产量和品质等性状。
通过基因编辑和遗传改良，可以实现对作物中有害基因的敲除、抗虫、抗草等基因的添加，从而提高作物的产量和品质。
3.2 医学领域在医学领域，细胞工程育种技术可以用于基因治疗、干细胞治疗和组织工程等领域。
通过基因编辑和遗传改良，可以修复人体细胞中存在的疾病相关基因，实现对疾病的治疗和预防。
此外，细胞工程育种技术还可以用于干细胞的培养和定向分化，以及组织工程的构建和器官的再生。
3.3 环境保护领域在环境保护领域，细胞工程育种技术可以用于改良生物体对环境污染的敏感性。
生物育种技术的发展与应用
生物育种技术的发展与应用随着科技的不断进步，生物育种技术也得到了不断的发展和应用。
生物育种技术是指利用遗传变异原理，通过育种的手段，以达到改良某种生物体的品质、性状或产量的目的。
这项技术的发展离不开科学家们的努力和创新，也离不开生物门类的发展和数量的增加。
一、生物育种技术的历史早在古代，人类就已经开始通过试验和观察，尝试改变植物和动物的生长方式，以达到自己的需求。
比如在中国，我们就有“周麻”、“黄瓜姑娘”等植物品种，这些都是经过人工育种得到的。
不过，真正的科学育种技术还是在近代才开始发展。
在19世纪后期，科学家们开始运用遗传学理论，进行对植物和动物的育种试验。
其中，著名的是著名的格雷戈·门德尔，他通过对豌豆花的研究，发现了基因的遗传规律。
这项成果奠定了现代育种的基础，也为后来的生物育种技术的发展奠定了基础。
二、生物育种技术的发展现状随着人们对生物学的认识和理解的不断加深，生物育种技术也得到了不断的突破和进步。
目前主要有以下几个方面的成果。
1.选育出新的高产品种利用现代遗传学、分子生物学和生理学等学科的手段，科学家们对植物或动物的基因组进行研究，以发现和利用基因携带的有益性状。
最终，他们通过不懈的努力，培育出许多新的高产品种，为粮食生产和畜牧生产做出了巨大贡献。
2.开发新的改良方法科研人员利用现代遗传技术，更有效地改进庄稼的生长与产量，发展出了一些新的生物育种方法，如杂交、半密作、导入优良品种等，这就使得育种成本和工作量得到了大大的降低，同时取得了更为优良的育种成果。
3.改变传统技术随着生物育种技术的进步，传统的耕种方式、水田利用、制种和种植方法等都得到了改变。
现代农业科技为我们带来的不仅是更高的质量和产量，同时还提高了农业的效益、社会生产的贡献率和经济效果等等。
三、生物育种技术的应用现代化生物育种技术的应用十分广泛。
这些技术可以应用于农业、畜牧、水产和园艺等领域，下面做一些简单的介绍。
【最新精选】家禽育种原理和方法
家禽育种原理和方法一、育种原理(一)确定合理的育种目标育种目标：就是要求在育种中改进那些性状，这些性状各向什么方向发展，改进量是多少。
在家禽育种计划中，最重要的决策是确定合理的育种目标。
如果育种目标确定不当，遗传进展将向低效甚至错误的方向发展，从而导致育种公司在经济收益上的损失和市场竞争中的失利。
因此，确定合理的育种目标将为整个育种工作起到导航的作用。
确定育种目标是一项综合性的工作市场需求：衡量育种工作成效的标准，不但要看每年遗传进展的大小，而且要看这种遗传进展满足市场需求的程度。
现有育种群的状况。
竞争对手的产品性能。
(二)充分利用加性和非加性遗传效应1.加性遗传效应的利用——选择通过选择获得遗传进展有三个基本条件：性状有变异变异是可以遗传的变异是可以度量的2.利用非加性遗传方差——杂交(三)高强度选择只有高强度的选择才能获得较大遗传进展，高强度选择可在一定程度上弥补选择准确性的不足。
家禽(尤其是鸡和鸭)本身的两个特点为高强度选择提供了条件。
第一个特点是高繁殖力；第二个特点是饲养成本相对较低，所以可以保持很大的观察群，作为选择的基础。
(四)保持性状间的综合平衡家禽的性状众多，但本身是一个整体，在育种中必须考虑到生物体的这种关联性，保持性状间的合理平衡，即所谓平衡育种。
保持性状间的平衡，一方面是针对选择性状间的遗传对抗(负遗传相关)，另一方面是克服自然选择的阻力。
二、基本选择方法(一)个体选择也称为大群选择(mass selection)，根据个体表型值进行选择。
这种方法简单易行，适用于遗传力高的性状。
在肉鸡的育种中选择体重时常用此法。
鸡群生产性能的正态分布(二)家系选择根据家系均值进行选择，选留和淘汰均以家系为单位进行。
这种方法适用于遗传力低的性状，并且要求家系大、由共同环境造成的家系间差异或家系内相关小。
家系均值基本能反映家系平均育种值的大小。
对产蛋量作选择时都采用此法，但必须注意保证足够大的家系(>30只)，而且家系成员要在测定鸡舍内随机分布。
七种育种方法和原理
七种育种方法和原理育种是农业生产中的重要环节，通过育种可以培育出高产、抗病虫害、适应环境的新品种。
在育种过程中，采用不同的方法和原理，可以达到不同的效果。
本文将介绍七种常见的育种方法和原理。
一、选择育种法选择育种法是指通过选择某些具有良好性状的个体进行繁殖，逐步选育出更优良的品种。
这种方法基于遗传变异的原理，通过选择具有优良性状的个体进行繁殖，逐渐提高这些性状在整个种群中的频率。
这是一种常用且有效的育种方法。
二、杂交育种法杂交育种法是指将两个不同的亲本进行杂交，通过杂种优势产生具有更好性状的后代。
这种方法基于杂种优势的原理，通过杂交可以使后代具有更强的适应性、更高的产量等优势。
杂交育种法广泛应用于许多作物的育种中。
三、突变育种法突变育种法是指通过诱变剂或自然突变等手段，产生具有新性状的变异体，再通过选择繁殖，最终培育出具有这种新性状的品种。
这种方法基于突变的原理，通过人工或自然诱导的突变，可以创造出新的遗传变异，为育种提供了新的材料。
四、基因工程育种法基因工程育种法是指通过人工改变植物或动物的基因组，引入具有特定功能的外源基因，从而产生具有特殊性状的品种。
这种方法基于基因工程技术的原理，可以实现对植物或动物基因组的精确编辑和改造，为育种提供了全新的途径。
五、细胞培养育种法细胞培养育种法是指利用细胞培养技术，通过离体培养、植物组织培养等方法，培育出具有特殊性状的新品种。
这种方法基于植物细胞的再生和分化能力，可以在无性繁殖的基础上实现植物品种的改良和创造。
六、分子标记育种法分子标记育种法是指利用分子标记技术，对植物或动物进行基因型鉴定和选择，从而实现精准育种的方法。
这种方法基于分子标记与性状间的关联，通过对候选基因型进行分子鉴定，可以快速筛选出具有目标性状的个体，加速育种进程。
七、遗传改良育种法遗传改良育种法是指通过遗传改良技术，改变植物或动物的遗传组成，从而培育出具有特殊性状的新品种。
这种方法基于遗传改良技术的原理，如基因编辑、基因组选择等，可以实现对植物或动物基因组的精确改良，为育种提供了新的手段。
高中生物几种育种原理及方法分析
高中生物几种育种原理及方法分析1诱变育种(1)原理：基因突变(2)方法：用物理因素(如X射线、γ射线、紫外线、中子、激光、电离辐射等)或化学因素(如亚硝酸、碱基类似物、硫酸二乙酯、秋水仙素等各种化学药剂)或空间诱变育种(用宇宙强辐射、微重力等条件)来处理生物。
操作：射线或化学药品处理（萌发的种子或幼苗）、从大量变异个体中选择所需类型(3)发生时期：有丝分裂间期或减数分裂第一次分裂间期(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，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”等备注：太空育种简介太空育种主要是利用返回式卫星和高空气球所能达到的空间环境，通过强辐射、微重力和高真空等条件诱发植物种子的基因发生变异的作物育种新技术。
经历过太空遨游的农作物种子返回地面后再进行种植，不仅植株明显增高增粗，果型增大，而且品质也得到提高。
我国从1987年开始太空育种。
1987年8月5日我国发射的第9颗返回式卫星首次搭载了青椒、小麦、水稻等一批种子，开始了我国太空育种的尝试。
至今，我国已先后8次进行了太空育种试验。
经过太空育种的青椒、番茄、黄瓜、水稻等作物，高产优质、抗病性强。
美国曾进行过玫瑰的太空育种，希望获得玫瑰油产量高的突变体；俄罗斯曾经进行过圣诞树的太空育种，现在大面积种植在西伯利亚和哈萨克斯坦地区，从太空回来的圣诞树长得非常高大。
2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)操作：选亲本杂交，杂交得F1、F1自交得F2、选择自交(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。
(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。
杂交水稻的育种原理与研究进展
杂交水稻的育种原理与研究进展杂交水稻是最早成功应用杂交育种技术的作物之一，其育种原理是利用不同基因型的父本和母本进行杂交，产生优良的后代品种。
自从20世纪50年代以来，杂交水稻已经成为为满足世界人口增长的需求而推广的一种重要农业技术，其研究和发展也在不断推进。
一、杂交水稻育种的原理杂交水稻育种可以分为两个阶段：亲本的筛选和组合，以及对杂交F1代及其后代的选优、选育。
1、亲本的筛选和组合亲本的筛选是整个育种过程的关键。
在亲本的选育过程中，要考虑到自交系的抗逆性、风险系数和适应性等因素，选择出抗病、耐逆、高产等优良性状的亲本。
在亲本的组合方面，要实现良好的杂种优势，必须对亲本进行匹配。
理论上，互补系又称为“相悖配”，这种组合方式可以使杂交后子代的某些性状比其亲本优越，表现为非增加或非减少的现象。
例如，在结实率与产量方面下降10%的农业生产实例中，通过相悖配能够在产量和结实率上都提高20%以上。
同时，还应注意到亲本与环境的适应性匹配，使得杂交后子代不会因环境的变化而失去优势。
2、对杂交F1代及其后代的选优、选育对杂交F1代及其后代的选优、选育需要综合考虑生长势、穗型、花器、耐病、抗虫、早熟、香味等多个方面。
对于F2及其后代的继续选育，可以通过随机配对，筛选并保存优秀基因型，并将其继续选育、繁殖，以获得具有稳定性、高产性的新品种。
二、杂交水稻育种的研究进展杂交水稻的育种原理和实践已经得到了长期的研究，取得了一系列的成果。
近年来，随着科技的发展和理论的不断深入，杂交水稻的育种研究也在日渐完善。
1、杂交F1的优越性杂交F1的高产优势是杂交育种的主要优势之一，也是杂交育种的基础。
而杂交F1相对于其自交系的高产表现，是由于某些基因具有优异表达的组合效应所导致的。
现有证据表明，禾本科植物中的一些基因，在不同基因型之间产生较明显的组合效应，从而引起我们所说的杂种优势。
2、亲本的优化和改良在杂交育种中，亲本的优化和改良具有极其重要的意义。
小麦杂交育种的研究进展
小麦杂交育种的研究进展随着全球经济和人口的增长，粮食生产已经成为摆在全球面前的巨大问题。
小麦作为全球重要的粮食作物之一，更是被广泛关注。
然而，小麦生长周期长、灌溉用水多、耐草害能力差，农业生产成本和风险比较高。
如何利用先进的杂交育种技术来提高小麦生长的产量、抗性和改善品质，是当今小麦育种领域的一个热门话题。
本文将从杂交育种的基础理论出发，深入分析当前小麦杂交育种的研究现状和发展趋势。
一、杂交育种的基本原理1.杂交育种的定义杂交育种是通过不同亲本之间的配制，将良种的优良性状优化重组，通过形成杂种，产生更加优异的后代。
杂交育种是现代作物种质改良的基本方式。
2.杂交育种的主要性状（1）产量：是衡量小麦育种成果的重要指标。
杂交育种可以通过基础亲本的筛选和优胜略汰，从而获得高产的小麦新品种。
（2）抗性：包括小麦品种的抗病性和抗虫性。
这是生产中最实用和经济效益最高的指标，具有重要的战略价值。
（3）耐受性：包括逆境耐受性，如耐旱、耐寒、耐盐性能等。
同时，也包括对于草害、干旱、盐碱、灾害等方面的耐受能力。
（4）品质：主要包括有利于食品加工及消费的色泽、口感、面粉加工特性等，这是面包和饭食小麦育种中非常重要的性状。
二、小麦杂交育种的研究现状1.利用基因编辑技术提高小麦产量近年来，基因编辑技术已经在植物育种领域取得了重大进展。
在小麦育种方面，科学家们通过利用基因编辑技术，使得小麦中具有抗虫性的基因得到保留，从而获得了高产抗虫性的小麦品种。
2.壮苗期控制技术的应用壮苗期是小麦生长发育的重要时期。
通过对壮苗期的控制，可以有效地提高小麦产量。
现在，科学家们通过调控小麦生长发育的内源性激素水平，从而获得了强壮的小麦品种，大幅度提高了产量。
3.杂交小麦的优势小麦是自花授粉植物，也是多倍体植物。
杂交小麦可以利用两亲本的优势，使得后代具有更高的产量和更强的抗性。
同时，杂交小麦也可以克服自交不育，从而获得更加理想的产量。
三、小麦杂交育种的未来发展方向1.利用分子育种技术提高杂交小麦的效率分子育种技术可以准确地检测分离出杂交小麦中的关键基因，从而实现更加准确的定向选育。
转基因育种研究进展（精选）
作物转基因育种研究进展摘要：近年来，植物基因工程取得了辉煌的成就，而转基因技术由于其巨大的产业价值,特别是在作物品质改良、产量和抗逆性提高等方面的明显优势,一直是国际农业高新技术竞争的焦点和热点。
本文主以棉花、玉米、水稻为例就转基因育种技术在作物上的研究进展进行相关的介绍。
关键词：作物，棉花，玉米，水稻，转基因育种，研究进展植物转基因技术是指利用重组技术、细胞DNA培养技术或种质系统转化技术将目的基因导入植物基因组，并能在后代中稳定遗传，同时赋予植物新的农艺性状，如抗虫、抗病、抗逆、高产、优质等。
常规育种常常受有性杂交亲和性的制约，而利用转基因技术可以打破物种界限、克服有性杂交障碍，快速有效地创造遗传变异，培育新品种、创造新类型，大大缩短新品种育成的时间。
因此，随着现代生物技术的迅速发展，植物转基因技术也蓬勃发展［1］。
1 转基因棉花育种的研究与进展近年来，随着基因工程技术的不断发展，利用生物技术来创新棉花种质资源和培育新品种是一条非常有效的途径，极大地推动了棉花遗传育种的发展［2］。
中棉所是世界上唯一可以同时采用农杆菌介导法、花粉管通道法、基因枪轰击法快速获得转基因抗虫棉新材料的技术平台,能将植物嫁接技术成功应用于转基因棉花的快速移栽,成活率超过90%。
未来3~5年,中棉所将挖掘、整合与优化抗病、抗除草剂等基因10个,筛选高产因子、高品质纤维等基因或分子标记150个,创造转基因棉花育种新材料100份以上,培育重大新品种(组合)3~5个。
1.1转抗虫基因1991年成功将外源Bt基因导人棉株中，1992年人工合成了全长1824bp的CrylAb和CrylAc融合的GFMCry1A基因，并于1993年采用农杆菌介导法和外源基因胚珠直接注射法成功导入晋棉7号、中棉12、泗棉3号等主栽品种，获得了高抗棉铃虫的转基因棉花株系；包含CryIAc和AP基因双价抗虫基因载体，通过农杆菌介导转化冀合321胚性愈伤组织，经6代筛选后培育出抗棉铃虫90%的纯合品系，且农艺性状均优于对照。
分子植物育种的原理与基本方法育种学课件
国际合作加强，跨国育种公司成为 主导力量，基因组学和生物信息学 在育种中发挥越来越重要的作用。
分子植物育种的意义
提高育种效率
利用分子标记辅助选择，快速准确地鉴定优良基 因型，缩短育种周期。
创造新性状
通过基因转移和基因编辑技术，创造具有抗病、 抗虫、抗逆等新性状的植物品种。
保护生物多样性
通过基因工程手段保护濒危植物和珍稀品种，维 护生物多样性。
02
CHAPTER
分子植物育种的基本原理
基因工程原理
1 2
基因克隆与鉴定
通过基因克隆技术，将植物的特定基因进行分离 和鉴定，为后续的基因操作提供基础。
基因转移
利用基因转移技术，将外源基因导入植物细胞或 染色体中，实现基因的重组和表达。
3
基因表达调控
抗虫抗病育种有助于减少化学农药的使用，降低环境污染，提
03
高农作物的产量和品质。
抗逆性育种
抗逆性育种是指利用分子植物育种技术，培育具有较强抗逆能力的植物品 种。
通过基因工程技术，将与抗逆性相关的基因导入植物细胞，提高植物对干 旱、盐碱、高温、低温等不利环境的适应能力。
抗逆性育种有助于扩大植物的种植范围，提高农作物的产量和品质，减少 农业生产的损失。
分子植物育种的挑战与机遇
挑战
尽管分子植物育种取得显著进展 ，但仍面临一些挑战，如基因资 源匮乏、基因型与环境互作复杂 、技术应用成本高昂等。
机遇
随着全球人口的增长和气候变化 的影响，对高效、环保的农业技 术需求日益增加，为分子植物育 种提供了广阔的应用前景。
未来研究方向
跨物种基因转移
探索不同物种间基因的转移和功能研究，以 发现新的育种资源和改良现有作物。
第三章 家禽育种及繁育技术(第三讲)
第三章 家禽育种及繁育技术（第三讲）授课人：李海英授课单位：动物科学学院一、现代育种原理二、选择方法三、纯系选育四、一些育种技术五、分子辅助选育六、育种的非遗传措施第三节 育种原理和基本方法改进的性状 发展方向 改进量1、市场需求2、现有育种群的状况3、竞争对手的产品性能一、现代育种原理P=G+E=A+D+I+EP-个体表型值 G-遗传效应 E-环境效应A-加性效应 D-显性效应 I-互作效应A-加性效应:微效基因的叠加效应。
小鸡（50个微效片段）忠实传递母鸡（100个微效片段）D-显性效应:主要指“显隐性关系”。
等位基因之间的相互关系。
A例：A“显性基因”， a“隐性基因” 隐性基因 “致病基因”掩盖 不能掩盖 隐性致病基因 高产产量低I-互作效应:非等位基因之间的1+1>2的效应或者1+1<2的效应。
D与I相同，对当代个体有作用，但是当传代的时候，组合发生改变后，效应也就随之消失。
A、D、I都处于遗传，对个体生产均有影响。
Ø家禽的高强度选择保证了家禽育种取得较大的选择反应。
Ø鸡繁殖力高，母鸡留种率可达30 %，公鸡可达5 %。
Ø饲养成本低，可以保持很大的观察群。
（四）保持性状间的综合平衡遗传负相关产蛋数 蛋重以产蛋量作为指标去选用既保证产蛋数，又确保了蛋重。
二、家禽的选择方法（一）个体选择也称大群选择，根据个体表型值进行选择适用于遗传力高的性状，如体重。
二、家禽的选择方法（二）家系选择Ø根据家系均值进行选择，适用于遗传力低的性状，要求家系＞30个。
Ø鸡的家系：由1只公鸡与10只左右母鸡共同繁殖的后代。
实际上是全同胞与半同胞组成的混合家系。
Ø对产蛋量这一限性性状，公鸡用同胞选择，母鸡用家系选择。
（三） 合并选择Ø兼顾个体表型值和家系均值进行选择。
适用于遗传力低的性状。
Ø用指数值来代表个体的估计育种值。
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S底物
P产物 B1、B2副产物
• 从育种的角度考虑，最为重要的是基因的 高效表达。？？
– 因为目的基因被插入某种载体中，并不意味着 这个基因就会表达或能高效表达。
• 因此，选择一个适宜的高效表达系统，才 能保证表达产物能够高效表达。
原核表达系统
基因表 达系统
目前常用大肠杆菌、枯草芽孢杆 菌、链霉菌等 有酵母、丝状真菌等
A G
T
C
转换 颠换
图 21-1 转换与颠换
处 理 方 法
单一诱变剂处理 1）两种或多种诱变剂先后使用 复合处理
2）同一诱变剂重复处理
3）两种或多种诱变剂同时使用
诱变剂的复合处理及其协同效应
菌种 土曲霉 黄曲霉 链霉菌 金色链霉菌 单独处理 诱变剂 突变率（%） 紫外线 X-射线 21.3 19.7 复合处理 突变率（%） 42.8 11.0 43.6 26.6 35.9
自然选育的最大缺点是效率低、进展慢，很难 使生产水平大幅度提高。
（二） 诱变育种
诱变育种就是人为地利用物理或化学等因素，使诱变
对象细胞内的遗传物质发生变化，引起突变，并通过筛选 获得符合要求的变异菌株的一种育种方法。 诱变育种不仅可以提高菌种的生产能力，且可改进产品 质量、扩大品种和简化生产工艺。 目前发酵工业中应用的生产菌株大部分是诱变育种得来的。 以青霉素为例，1943年开始生产时的效价仅为20U/ml，通过多 次诱变育种现已达50000-100000U/ml。 虽然遗传工程等新的育种方法迅速发展，但诱变育种仍是目 前广泛使用的育种手段。
3、诱变处理后的后培养
表型迟延现象 生理性 分离性
遗传物质经诱变处理后发生的突变，必须经复制才能表现 出来。 研究表明，诱变后的一小时内必须进行新的蛋白质合成， 这个变异才有效。 ◆ 方法： 让变异处理后细胞在液体培养基中培养几小时，以让细 胞的遗传物质复制，让细胞繁殖几代，以得到纯的变异细胞。 这样，隐性的变异就会显现出来，若不经液体培养基的中间 培养，直接在平皿上分离就会出现变异和不变异细胞同时存 在于一个菌落内的可能，形成混杂菌落，以致造成筛选结果 的不稳定和将来的菌株退化。
凡既能增加变异幅度，又能促使变异向正变范围移动的 剂量就是合适剂量。
4、诱变剂专一性
• 诱变剂诱导的碱基对取代的专一性 已在大肠杆菌中进行了广泛的研究。 • NTG诱导的突变99%属碱基转换， 其中95%是GC→AT的转换。 • 甲基磺酸乙酯诱发GC→AT转换突 变。 • 4－硝基喹啉－1－氧化物以90%的 概率诱发GC→AT的转换。 • 紫外线诱发了各种各样的突变，但 它太弱，对放线菌不太有用。 • 无化学诱变剂能以诱发AT →CD的 颠换作为主要的诱变方式。
氮芥
氮芥为极易挥发的油状物，它的盐酸盐是白色粉末， 一般使用的是其盐酸盐。 应用时先使氮芥盐酸盐与碳酸氢钠其作用，释放出氮 芥子气，再与细胞起作用而造成变异。 氮芥的诱变机制是它能引起染色体畸变。是被使用得最 早的一种诱变剂。
亚硝酸
常用的有效诱变剂，其诱变作用主要是脱去碱基中的氨基。
诱变剂
紫外线+X-射线 氮芥+紫外线 紫外线+-射线 二乙烯三胺+紫外线 硫酸二乙酯+紫外线
氮芥（0.1%） 不明显 4.7 紫外线 紫外线 -射线 二乙烯三胺 硫酸二乙酯 紫外线 31.0 35.0 6.06 1.78 12.5
使用化学诱变剂的优缺点：
1、大多数情况下，就突变数量而言，要比电离 辐射更有效。 2、化学诱变剂是很经济的，因为只需要少量的 合适的诱变剂，设备是实验室的一般玻璃器皿， 一个蒸气罩。而用电离辐射进行工作时，设备 费用大，并要注意安全性。 3、大部分诱变剂是致癌剂，所以在使用中必须 非常谨慎，要避免化学诱变剂与皮肤接触，， 且切勿吸入其蒸气，有人对某些诱变剂极其敏 感，甚至未直接接触就会过敏，这就更要当心。
菌种选育方法
自然选育
诱变育种
杂交育种
基因工程育种
原生质体融合育种
一、遗传育种
（一）自然选育
在生产过程中，不经过人工处理，利用菌种的自发突变 而进行菌种筛选的过程叫自然选育。 自发突变(spontaneous mutation)，也称自然突变，指某些 微生物在没有人工参与下所发生的那些突变，但这决不意味 着这种突变是没有原因的。 一般认为引起自然突变有两个原因：（1）多因素低剂量的 诱变效应；（2）互变异构效应。
诱变剂的选择
1．碱基类似物和羟胺具有很高的特异性，但很少使 用，回复突变率高，效果不大。 2．亚硝酸和烷化剂应用的范围较广，造成的遗传损 伤较多。其中亚硝基胍和甲基磺酸乙酯常被称为 “超诱变剂”，甲基磺酸乙酯是毒性最小的诱变 剂之一。
3．吖啶类诱变剂可以造成生化代谢途径的完全中 断。 4．紫外线仍十分有效。电离辐射是造成染色体巨 大损伤的最好诱变剂，它能造成不可回复的缺突 变。但它可能影响邻近基因的性能。
诱变育种原理
基因突变的类型（根据遗传信息的变化）
原序列 (1)同义突变 (2)错义突变 5‘-AUG CCU UCA Met Pro Ser 5‘- AUG CCU UCA Met Pro Ser 5‘- AUG CCU UCA Met Pro Ser 5‘- AUG CCU UCA Met Pro Ser 5‘-AUG CCU UCA Met Pro Ser AGA Arg AGA Arg GGA Gly AGA Arg AGU Ser UGU GGG Cys Gly UGU GGA Cys Gly UGU GGA Cys Gly UGA GGA GUG GG Val
（1）多因素低剂量的诱变效应是指自然突变实际上是由一些原
因不详的低剂量诱变因素引起的长期综合效应，例如充满宇宙 空间的各种短波辐射、自然界中普遍存在的一些低浓度诱变物 质以及微生物自身代谢活动中所产生的一些诱变物质（如过氧 化氢等）
（2）互变异构体（tautomers）的存在引起碱基的错 配。C’与A、T’与G、A’与C、G’与T配对。复制时可 引起碱基对的转换。在DNA复制中错误引起的突变。
(3)无义突变
(4)移码突变
1、诱变育种的诱变剂
凡能引起生物体遗传物质发生变异的因素，统称诱变剂。 物理诱变剂
如紫外线、X-射线、-射线、快中子、超声 波等
诱变剂
化学诱变剂
生物诱变剂
噬菌体、转座子
2、诱变育种的基本方法
原始菌株（出发菌株）
诱 变 部 分
细胞或孢子悬液制备
诱变预备处理
活细胞计数 诱变剂处理 活细胞计数 中间培养
（3）、诱变发生的比较
诱变剂的选择与剂量确定？？ 紫外线 (Uv)
使用历史较久、廉价、危险性小、效果好，应用较广 对诱变最有效的波长是260nm左右( 253-265nm) 作用机制主要是形成胸腺嘧啶二聚体以改变DNA生物活 性,造成菌体变异甚至死亡.
快中子
中子是不带电荷的粒子，可由回旋加速器、静电减速器或 原子反应堆产生。 中子不直接产生电离，但能使吸收中子的物质的原子核射 出质子，因而快中子的生物学效应几乎完全是由质子造成的。 中子分为快中子和慢中子。快中子的能量为0.2-10百万电子 伏特，慢中子能量为1/4至100电子伏特。 慢中子的效应同射线、射线和电子等照射时引起的基本 相同，快中子较X射线、 射线具有较大的电离密度，因而能 更多地引起点突变和染色体畸变。
基因工程菌操作程序
1、原理和方法
• 在一个微生物菌种的初级代谢和次 级代谢生物合成途径中，常常有少 则几个多至几十个基因参与，其中 一些编码了限速步骤的酶，这些所 谓的关键酶基因表达量的多少直接 与生物合成的速率有关。 • 另外，抗生素等发酵产物的生物合 成途径中常会发生旁路代谢，产生 一些不需要的副产品或结构类似物， 这样，不仅造成生物合成代谢流能 量资源的浪费，而且还会对下游的 分离纯化和产品的质量带来一定的 影响。
亚硝酸
A —— H （次黄嘌呤）
C —— U
G —— X （黄嘌呤） 亚硝酸很不稳定，容易分解成水和硝酸酐，硝酸酐继续分 解放出NO和NO2。所以，可在临用前将亚硝酸钠放在pH4.5 的醋酸缓冲液中，使先生成亚硝酸然后再使用。
亚硝基胍 (NTG)
是亚硝基烷基类化合物，可诱发营养缺陷型突变，不经淘 汰便可直接得到12%至80%的营养缺陷型菌株，有超级诱变 剂之称。 在缓冲液中较难溶解，而在甲酰胺中溶解度较大，因此用 甲酰胺溶解，可以提高处理浓度。 C 通常在浓度为30ug/ml、温度为28º 和时间为60min的条件 下进行处理，容易得到高
诱 变 育 种 的 工 作 程 序
初筛 复筛 生产性能试验
（1）、出发菌株的选择
选择时注意以下几点：
1）选择对诱变剂敏感性强、变异幅度大的菌株作为出发菌株。 2）最好选用已经过生产选育的自发突变菌株。 3）采用具有有利性状的菌株作为亲本，如生长速度快，营 养要求低等。 4）由于有些菌株在发生某一变异后会对其它诱变因素的敏感 性提高，故有时可考虑选择已发生其它变异的菌株作为出发 菌株。例如，在金霉素生产菌的诱变中，失去（黄色）色素 的变异菌株作为出发菌株则产量会不断提高。
第3章
新技术育种原理及其进展
菌种选育
应用微生物遗传和变异理论， 用人工方法(或自然)造成变异， 再经过筛选以得到人们所需菌种 的过程 。 菌种选育的目的是为了不断提高发酵工业产品的产量 和质量，增加新产品和适应工艺改革的要求。 菌种选育的方向是选育“吃粗粮”、耐高温、生长快、 代谢旺、产量高、质量好、无毒性的优良菌株。
自然突变两种情况： 生产上所不希望的：菌种的衰退和生产
质量下 降
对生产有益的：
生产性能提高
自然选育的一般程序：
制备单孢子（单细胞）悬液 适当稀释 在固体平板上分离 挑取部分单菌落进行生产能力测定 经反复筛选以确定生产能力更高的菌株替代原来的菌株