生物育种专题[下学期]
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生物育种专题
高中生物中涉及的育种技术和方法有：（有性）杂交育种、单倍体育种、多倍体育种、诱变育种、转基因育种和细胞工程育种等。这些育种知识分布在课本的各个章节，而且内容较为简洁。进行高考总复习时，必须进行归纳总结，在广度和深度上进行适当的拓展，使其成为育种知识体系，以便系统地掌握生物育种的原理、方法及其优缺点等等，达到灵活运用的目的。
一、有性杂交育种
原理：基因重组。
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。
例1 有两个纯种小麦，一为高秆（D）抗锈病（T）；另一为矮秆（d）不抗锈病（t），这两对性状独立遗传，请设计方法培育矮秆抗锈病的新品种。
方法一：
a b c
高秆抗锈病 × 矮秆不抗锈病 F1 F2 稳定遗传的矮秆抗锈病新品种
①过程a叫 ；过程b叫
②过程c的处理方法是
③F1的基因型是 ，表现型是 ，矮秆抗锈病新品种的基因型应是 。
方法二 ： d e f
高秆抗锈病 × 矮秆不抗锈病 F1 dT配子 dT幼苗
g
ddTT植株。
①过程d叫 ；过程e是指
②过程f是 ；过程g是指 ，此过程最常用的物质是
比较方法一和方法二：
方法一的育种方法叫 ，方法二的育种方法叫 。两种育种方法相比较，哪种方法能更快地获得理想品种？为什么？
二、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。
三、多倍体育种
原理：染色体加倍（染色体变异）
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：
二倍体 二倍体 不育 四倍体
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。
例２．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：
P 普通小麦 黑麦RR
AABBDD × （2N=14）
（2N=42）
配子 ABD R
（N=21） （N=7）
F1
ABD（不育）
新品种 小黑麦AABBDDRR
（4N=56）
（1）A、B、R均代表 。
（2）F1不育的原因 。
（3）如何从F1培育出可育 的新品种？
四、诱变育种
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。
例３．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__________。
五、转基因育种
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。
例４：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__________。
六、细胞工程育种
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。
例５：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（2）（3）（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？____________________
高中生物中涉及的育种技术和方法有：（有性）杂交育种、单倍体育种、多倍体育种、诱变育种、转基因育种和细胞工程育种等。这些育种知识分布在课本的各个章节，而且内容较为简洁。进行高考总复习时，必须进行归纳总结，在广度和深度上进行适当的拓展，使其成为育种知识体系，以便系统地掌握生物育种的原理、方法及其优缺点等等，达到灵活运用的目的。
一、有性杂交育种
原理：基因重组。
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。
例1 有两个纯种小麦，一为高秆（D）抗锈病（T）；另一为矮秆（d）不抗锈病（t），这两对性状独立遗传，请设计方法培育矮秆抗锈病的新品种。
方法一：
a b c
高秆抗锈病 × 矮秆不抗锈病 F1 F2 稳定遗传的矮秆抗锈病新品种
①过程a叫 ；过程b叫
②过程c的处理方法是
③F1的基因型是 ，表现型是 ，矮秆抗锈病新品种的基因型应是 。
方法二 ： d e f
高秆抗锈病 × 矮秆不抗锈病 F1 dT配子 dT幼苗
g
ddTT植株。
①过程d叫 ；过程e是指
②过程f是 ；过程g是指 ，此过程最常用的物质是
比较方法一和方法二：
方法一的育种方法叫 ，方法二的育种方法叫 。两种育种方法相比较，哪种方法能更快地获得理想品种？为什么？
二、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。
三、多倍体育种
原理：染色体加倍（染色体变异）
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：
二倍体 二倍体 不育 四倍体
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。
例２．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：
P 普通小麦 黑麦RR
AABBDD × （2N=14）
（2N=42）
配子 ABD R
（N=21） （N=7）
F1
ABD（不育）
新品种 小黑麦AABBDDRR
（4N=56）
（1）A、B、R均代表 。
（2）F1不育的原因 。
（3）如何从F1培育出可育 的新品种？
四、诱变育种
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。
例３．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__________。
五、转基因育种
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。
例４：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__________。
六、细胞工程育种
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。
例５：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（2）（3）（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？____________________
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