一、 各育种方法的介绍

　　1． 诱变育种

　　原理：基因突变。

　　方法：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）。

　　过程：诱变处理→选优、培育。

　　特点：优点是能提高变异频率，加速育种过程，可大幅度改良某些性状；变异范围广；缺点是有利变异少，需大量处理材料，诱变的方向和性质不能控制，改良数量性状效果较差。

　　举例：青霉素高产菌株、太空椒、高产小麦、“彩色小麦”等。

　　例1 1943年，青霉菌产生青霉素只有20单位/mL。后来，科学家用X射线、紫外线等射线照射青霉菌，结果，绝大部分菌株都死亡了，只有极少数菌株生存下来。在这些生存下来的菌株中，有的菌株产生青霉素的能力提高了几十倍（目前青霉素产量已经20 000单位/mL以上）。请回答：

　　（1） 用射线照射青霉菌，能培育出青霉素高产菌株．这是由于射线使青霉菌发生了 的缘故。

　　（2） 发生以上变化的化学成分，其基本组成单位，发生以上变化的时期是。

　　（3） 经射线处理后，在存活的青霉菌中，培育出了青霉素高产菌株。这一过程中，起选择作用的因素是 。

　　（4） 用射线照射，培育出生物新性状的育种方式叫做 ，它和基因工程、细胞工程在改变生物遗传特性上的不同点是 。

　　答案 （1） 基因突变 （2） 脱氧核苷酸 分裂间期 （3） 人 （4） 诱导育种 基因工程、细胞工程能定向改变生物的遗传特性，诱变物种改变生物的遗传特性是不定向的

　　2． 杂交育种

　　原理：基因重组。

　　方法：杂交→自交→选优（隐性性状育种到此结束）→连续自交，直至稳定遗传（显性性状育种）

　　优点是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。缺点是时间长，需及时发现优良性状。

　　举例：矮茎抗锈病小麦等。

　　例2 已知小麦的高秆对矮秆为显性，抗锈病对易染锈病为显性，两对性状独立遗传。现有高秆抗锈病、高秆易染锈病、矮秆易染病三个纯系品种，要求设计一个通过基因重组培育双抗新品种的步骤。

　　（1） 依据原理，采取 方法进行培育。

　　（2） 所选择的亲本类型是 ，理由是。

　　（3 ）基本育种过程为：

　　A：

　　B：

　　C：

　　D：

　　（4） 如何留种？。

　　（5） 检查是否抗锈病的方法是 。

　　解析 本题的命题意图是通过实验设计考查对杂交育种原理、方法流程和具体操作的掌握情况和在生产实际中应用的能力。选择杂交亲本是解决第（3）问的关键，如果错选（2），则（3）（4）（5）都会错。解题方法与技巧：① 读透题干，得出本题的目的是培育同时具有二个优良性状的个体是解决本题的关键。② 正确选择杂交亲本，是本题得分的基础。③ 亲本育种过程的表达要清晰，留种的方法要结合具体情况并体现纯合体的遗传特点，是提高得分率保证。

　　答案 （1） 基因重组 杂交育种 （2） 高秆抗锈病和矮秆易染病 两品种各含一个不同的优良性状 （3） 让两纯种杂交得F1 让F1自交得F2 选F2中矮秆抗锈病小麦自交得F3 留F3中未出现性状分离的个体，再重复C步骤 （4）从F3中选出F2→F3未出现性状分离的和F3、F4等自交后代中不出现性状分离的作为推广的新品种 （5） 在幼苗生长期用锈病菌感染，观察是否染病

　　3． 单倍体育种

　　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幼苗→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：“京花一号”小麦。

　　例3 假设水稻抗病（R）对感病（r）为显性，高秆（T）对矮秆（t）为显性。现有纯合的抗病高秆水稻和感病矮秆水稻。为了在较短的年限内培育出稳定遗传的抗病矮秆水稻，可采取以下步骤：

　　（1） 将纯合的抗病高秆水稻和感病矮秆水稻杂交，得到杂交种子。播种这些种子，长出的植株可产生基因型为的花粉。

　　（2） 采用的方法得到单倍体幼苗。

　　（3） 用 处理单倍体幼苗，使染色体加倍。

　　（4） 采用的方法，鉴定出其中的抗病植株。

　　（5） 从中选择表现抗病的矮秆植株，其基因型应是 。

　　解析 根据题干中的要求（在较短的年限内培育出稳定遗传的抗病矮秆水稻）和要回答的问题，就可以确定采用的育种方法为单倍体育种。

　　答案 （1） RT、Rt、rT、rt （2） 花药离体培养 （3） 秋水仙素 （4） 病原体感染 （5） RRtt

　　4． 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：三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦。

　　例4 下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） F1不育的原因是 。

　　（3） 如何从F1培育出可育的新品种？

　　解析 在本题中，A、B、D、R都代表染色体组，故普通小麦是异源六倍体，小黑麦是异源八倍体。F1不育的根本原因是其无同源染色体，而小黑麦可育的根本原因是其有同源染色体。

　　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） 将萌发成F1的种子或F1的幼苗用秋水仙素处理，使染色体加倍

　　5． 细胞工程育种

　　细胞工程育种分为植物组织培养、植物体细胞杂交以及细胞核移植3种，它们的区别见下表。

　　6． 遗传工程（基因工程）育种

　　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：“傻瓜水稻”、抗虫棉、固氮水稻、转基因动物（转基因鲤鱼）等。

　　例6 基因工程是在现代生物学、化学和工程学基础上建立和发展起来的，并有赖于微生物学理论和技术的发展运用。基因工程基本操作流程如下图，请据图分析回答：

　　（1） 图中A是 ；在基因工程中，需要在 酶的作用下才能完成剪接过程。

　　（2） 在上述基因工程的操作过程中，可以遵循碱基互补配对原则的步骤有 。（用图解中序号表示）

　　（3） 不同种生物之间的基因移植成功，从分子水平分析，进行基因工程的主要理论依据是 ，也说明了生物共用一套。

　　（4） 研究中发现，番茄体内的蛋白酶抑制剂对害虫的消化酶有抑制作用，导致害虫无法消化食物而被杀死，人们成功地将番茄的蛋白酶抑制剂基因导入玉米体内，玉米获得了与番茄相似的抗虫性状，玉米这种变异的来源是 。

 

（5） 科学家在某种植物中找到了抗枯萎病的基因，并用基因工程的方法将该基因导入金茶花叶片细胞的染色体DNA上，经培养长成的植株具备了抗病性，这说明。如果把该基因导入叶绿体DNA中，将来产生的配子中（填“一定”或“不一定”）含有抗病基因。

　　解析 基因工程的操作基础是不同生物的DNA结构基本形式相同，且共用一套遗传密码子。在基因工程中常用的工具酶是限制性核酸内切酶和DNA连接酶。基因工程的操作步骤包括提取目的基因；目的基因与运载体结合；将目的基因导入受体细胞；目的基因的检测和表达。只有第三步将目的基因导入受体细胞过程不遵循碱基互补配对原则。

　　答案 （1） 运载体 限制性核酸内切酶和DNA连接 （2） ①②④ （3） 不同生物的DNA结构基本形式相同 密码子 （4） 基因重组 （5） 目的基因（抗枯萎病的基因）已表达 不一定

　　二、 各育种方法的联系和区别，以及综合应用

　　在清楚各育种方法的基本知识之后，需要把它们进行归纳和总结，清楚它们之间的联系和区别，以便在生产实践中选择最好、最恰当的育种方法，这一点在解决综合性题目时尤为重要。下图是各育种类型的知识网络。

　　例8 假设A、b代表玉米的优良基因，这两种基因是自由组合的。现有AABB、aabb两个品种，为培育出优良新品种AAbb，可以采用的方法如下图所示。

　　（1） 由品种AABB、aabb经过①、②、③过程培育出新品种的育种方法称为 。若经过②过程产生的子代总数为1 552株，则其中基因型为AAbb的理论上有 株。基因型为Aabb的类型经过过程③，子代中AAbb与aabb的数量比是。

　　（2） 过程⑤常采用 由AaBb得到Ab个体。与“过程①②③”的育种方法相比，“过程⑤⑥”育种的优势是 。

　　（3） 过程④在完成目的基因与运载体的结合时，必须用到的工具酶是。与“过程⑦”的育种方法相比，“过程④”育种的优势是

　　 。

　　答案 （1） 杂交育种 97 1∶1 （2） 花药离体培养法 明显缩短了育种年限 （3） 限制性内切酶（限制酶）、DNA连接酶 定向地改造生物的遗传性状

　　巩固训练

　　1． 育种专家在稻田中发现一株十分罕见的“一秆双穗”植蛛，经鉴定该变异性状是由基因突变引起的。下列叙述正确的是（）

　　A. 这种现象是由显性基因突变成隐性基因引起的

　　B. 该变异株自交可产生这种变异性状的纯合个体

　　C. 观察细胞有丝分裂中期染色体形状可判断基因突变发生的位置

　　D. 将该株水稻的花粉离体培养后即可获得稳定遗传的高产品系

　　2． 为解决二倍体普通牡蛎在夏季因产卵而出现肉质下降的问题，人们培育出三倍体牡蛎。利用普通牡蛎培育三倍体牡蛎合理的方法是（）

　　A. 利用水压抑制受精卵的第一次卵裂，然后培育形成新个体

　　B. 用被射线破坏了细胞核的精子刺激卵细胞，然后培育形成新个体

　　C. 将早期胚胎细胞的细胞核植入去核卵细胞中，然后培育形成新个体

　　D. 用化学试剂阻止受精后的次级卵母细胞释放极体，然后培育形成新个体

　　3． 下列关于转基因植物的叙述中，正确的是

　　（）

　　A． 转入到油菜的抗除草剂基因，可能通过花粉传入环境中

　　B． 转抗虫基因的植物不会导致昆虫群体抗性基因频率增加

　　C． 动物的生长激素基因转入植物后不能表达

　　D． 如转基因植物的外源基因来源于自然界，则不存在安全性问题

　　4． (多选)明党参是我国珍稀药用植物，对其进行保护性开发利用的方法有（）

　　A． 设计细胞培养反应器，实现药用成分的工厂化生产

　　B． 大量培养愈伤组织，直接提取药用成分

　　C． 大规模栽培组织培养苗，获取药用成分

　　D. 利用组织培养获得胚状体，制成人工种子

　　参考答案 1. B 2. D 3. A 4. ABCD