第二节 生物变异在生产上的应用 案例片段一： 日本试种出一种奇特的“方形西瓜”。它的培育方法是： 当西瓜结果实后，使用方形的模壳把西瓜置于其中，成熟 后即呈正方形。它皮青翠、瓤鲜红、汁甜芳香。 通过技术手段，对于生物的一些可遗传变异， 人们进行有条件的选育新品种的生物学技术。 育种 breeding 案例片段二： 黄皮西瓜质地比较细 ，口感更加沙脆，汁多 、皮薄、糖份高，比一 般西瓜好吃。这种西瓜 是2006年的新品种。 每公斤售价高出普通西 瓜近一倍。 一、概念： 利用物理、化学因素 诱导生物发生变异，从变 异后代中选育新品种的过 程。 二、原理： 基因突变和染色体畸变 三、方法： 诱发突变 人工选择 四、优点： 五、缺点： 点滴收获之1：诱变育种 提高“变频”、短时间改良性状、 增强抗逆性 有利个体不多（基因突变一般是有害的） ，须大量处理供试材料 ，工作量大。 诱变育种 案例片段三： 希望获得早熟抗病的优良品种。 早熟不抗病 （AARR） 晚熟抗病 （aarr） 第1年第2年 第35年 P F1 F2 A_R_ A_rraaR_ aarr AArr 杂交育种 早熟不抗病 AARR 晚熟抗病 aarr 早熟不抗病 AaRr 需要的早熟抗病品种 多次 一、概念： 利用基因重组的原理 ，可以有目的地将两个或 多个品种的优良性状组合 在一起，培育出更优良的 新品种。 二、原理：基因重组 三、方法： 杂交 自交 选择 纯合化 四、优点： 集“优”、简便、技术含量低 五、缺点： 育种时间长 点滴收获之2：杂交育种 第1年第2年 第35年 P F1 F2 A_R_ A_rraaR_ aarr AArr 杂交育种 早熟不抗病 AARR 晚熟抗病 aarr 早熟不抗病 AaRr 需要的早熟抗病品种 多次 单倍体育种 第1年第2年 第35年 P F1 F2 A_R_ A_rraaR_ aarr AArr 杂交育种 早熟不抗病 AARR 晚熟抗病 aarr 早熟不抗病 AaRr 需要的早熟抗病品种 案例片段四： 希望短时间获得早熟抗病的优良品种。 花药离体培养 植株 P 早熟不抗病 AARR 晚熟抗病 aarr F1 早熟不抗病 AaRr 配子AR AraRar ARAraRar AARR AArraaRR aarr 秋水仙素 需要的早熟抗病品种 第1年 第2年 幼苗 一、概念： 先用花药离体培养得到单倍体，再 用秋水仙素处理的育种方式。 二、原理： 染色体畸变 三、方法： 四、优点： 缩短育种年限、 排除显隐性干扰 五、缺点： 技术复杂、成本高 点滴收获之3：单倍体育种 花药离体培养 aarr 单倍体育种 植株 P 早熟不抗病 AARR 晚熟抗病 aarr F1 早熟不抗病 AaRr 配子AR AraRar ARAraRar AARR AArraaRR 秋水仙素 需要的早熟抗病品种 幼苗 花药离体培养，再秋水仙素处理 六、单倍体植株特点： 小、弱、一般高度不孕 案例片段五： 自古以来，西瓜都 是有种子。在炎热 的夏季，当人们大 嚼味甜多汁的西瓜 以消暑解渴之际， 却不得不频频地吐 出西瓜子，实有厌 烦之感。因此，人 们早就渴望获得无 子西瓜，以除美中 不足。但是，这种 奇想能够实现吗？ 想一想: 1、第一年所结的果实果皮、种皮 、胚分别含几个染色体组？ 2、第二年所结的果实果皮、种皮 、胚分别含几个染色体组？ 3、三倍体西瓜为什么没有种子？ 4、两次传粉的作用有什么不同？ 第一年 第二年 案例片段三： 一、概念： 秋水仙素处理的对象 是二倍体或者多倍体，获 得多倍体的育种方式。 二、原理：染色体畸变 三、方法： 杂交 秋水仙素处理 四、优点（多倍体植物）： 五、缺点（多倍体植物）： 点滴收获之4：多倍体育种 器官大、产量高、营养丰富 发育延迟、结实率低、只适用于植物。 六、应用： 三倍体无籽西瓜的培育 异源八倍体小黑麦的培育 案例片段六： 西瓜感染了病毒后，就会出 现病毒病。叶色黄绿斑驳， 叶面凹凸不平，果实发育不 良或形成畸形果。发病较轻 时，形成的果实较小。发病 严重时可造成田块绝收的现 象。目前市场上还缺乏对病 毒病有特效的药物，那么应 该怎么办呢？ 一、概念： 基因工程育种，是利用分子生物 学和基因工程的手段，将某种生物的 基因（外源基因）转移到其他生物物 种中，使其出现原物种不具有的新性 状的技术。 二、原理：基因重组 三、方法： 四、优点: 五、缺点： 点滴收获之5：转基因技术 可按人的意愿改造生物，目的性强 克服远缘杂交不亲和的障碍 六、应用： 抗虫棉、转基因“向日葵豆”、 “转基因超级绵羊”、“转基因超级鲤鱼” 技术复杂，操作要求精细,难度大。 杂交育种诱变育种单倍体育种多倍体育种 原 理 常 用 方 法 优 点 缺 点 基因重组 基因突变 染色体畸变染色体畸变 杂交 用物理或化学 方法处理生物 花药离体培养 单倍体秋 水仙素处理 纯种 秋水仙素处 理萌发的种 子或幼苗 使位于不同个 体的优良性状 集中于一个个 体上 提高变异频率 ，加速育种进 程， 有利变异少， 需大量处理供 试材料 明显缩短育种 年限 技术复杂，需与 杂交育种配合， 只适用植物 各种器官大、 营养成分高、 抗性强 只适用于植 物 育种时间最长 几种主要育种方法的比较 现有味甘汁多、消暑解渴、稳定遗传的绿皮（G）红瓤 （R）小子（e）西瓜品种甲与白皮（g）黄瓤（r）大子 （E）西瓜品种乙，三对基因自由组合。已知西瓜的染 色体数目（2n=22）根据西瓜的育种流程图回答： （1）图中过程所用的试剂为 ，通过途径培育无籽 西瓜的方法叫做 ，所结西瓜果实的基因型和表现型 分别为 、 。 （2）通过培育无籽西瓜时所用的试剂为 ， 施用的时机和部位是 。 瓜农用生产的 无籽西瓜比用更受消费者青睐，原因是 。 如果能解决手续繁杂的问题，瓜农们也乐意采用途径生产的优良 品种的无籽西瓜，其优点是 。 秋水仙素 多倍体育种 GGgRRrEee 绿皮红瓤无子 生长素或生长素类似物 未授粉的雌蕊柱头 多倍体植物糖类和蛋白质等营 养物质和含量有所增加 省去制种的麻烦 （3）种子公司用品种甲作母本、品种乙作父本，通过途径制 得杂交种F1，待其播种开花后彼此相互授粉，结出的瓜比亲本个 大、味甜、品位高、这是利用了 的原理。将此瓜所 结种子（即F2）留下，来年再种的结果是产量、品质大大下降， 这种现象在遗传学上称 ，这些种子胚的基因型在理论上 有 种。 杂种优势 性状分离 27 （4）通过细胞融合途径形成杂种体细胞时，要使 用 和 两种化学物质。由该杂种细胞形成杂种 植株利用了 原理，使用了 技术。 若由杂种植株去获得单倍体植株，需使用的方法是进 行 培养。 （5）为确认上述植株是否是单倍体，应在显微镜下检查根尖 分生区细胞的细胞核，辨明染色体数目。此时应该准备的试剂 是 、_和 ，观察的最 佳时期为 ，看到的染色体数目应是 条。 纤维素酶聚乙二醇 组织培养 花药离体 植物细胞全能性 95%酒精 15%盐酸龙胆紫溶液或醋酸洋红 有丝分裂中期33 （6）通过途径形成的F1的胚乳细胞用组织培养的 方法理论上也能形成西瓜幼苗。对它的根尖镜检， 应 该找到 个染色体组，其中 个来自母本， 个来自父本。由它结出的西瓜有籽还是没籽？ 。 3 2 1 没子