“生物育种生物育种专题复复习一、含义：生物育种是指人们按照本人的志愿，根据不一、含义：生物育种是指人们按照本人的志愿，根据不同育种原理，有目的、有方案地获得人们所需求的生物同育种原理，有目的、有方案地获得人们所需求的生物新种类新种类包括两种情况：包括两种情况：从不同个体的众多性状中把所需从不同个体的众多性状中把所需优良性状良性状 分分别出来并把它出来并把它们集中到一个个体上集中到一个个体上 发明具有明具有优良性状的生物新种良性状的生物新种类生物育种生物育种 基因突变 根据“可遗传变异的来源 原理进展育种，可遗传变 基因重组异的来源有三种 染色体变异(诱变育种)(杂交育种 、基因工程育种单倍体育种、多倍体育种、植物体细胞杂交育种二、育种原理及常见育种方法二、育种原理及常见育种方法在育种过程中，人们用杂交的方法，有目的地是在育种过程中，人们用杂交的方法，有目的地是同种生物的不同种类间的基因重新组合，使不同同种生物的不同种类间的基因重新组合，使不同亲本的优良基因组合到一同，从而发明出对人类亲本的优良基因组合到一同，从而发明出对人类有益的种类。有益的种类。 1原理：基因重组原理：基因重组2举例：举例：1杂交育种杂交育种高酸制汁苹果杂交种高酸制汁苹果杂交种玉玉米米的的田田间间杂杂交交育育种种杂杂交交肉肉用用牛牛杂交朱顶红杂交朱顶红红尼罗是一种育种鱼，红尼罗是一种育种鱼，由白化的尼罗非洲鱼由白化的尼罗非洲鱼和非洲鱼杂交而得和非洲鱼杂交而得矮杆抗病矮杆抗病F2ddTTddTt包包括括反复矮杆抗病矮杆不抗病矮杆抗病矮杆不抗病ddTTddTtddtt自交自交自交自交前往前往F3ddTT1F2表现型有哪几种？其比例如何？表现型有哪几种？其比例如何？2如获得如获得F2种子种子544粒，按实际计算，双显性纯种粒，按实际计算，双显性纯种_粒。双隐性纯种粒。双隐性纯种_粒。性状为粒大油多的粒。性状为粒大油多的_粒。粒。3怎样才干培育出粒大油多，又能稳定遗传的新种怎样才干培育出粒大油多，又能稳定遗传的新种类？类？ 在F2中选出粒大油多植株自交，如子代无其他性状出现，能够为纯合子，继续自交培育粒大油少；粒大油多；粒小油少；粒小油多9:3：3：13434102【例【例1】、】、95年上海卷年上海卷10向日葵种子粒大向日葵种子粒大B对粒小粒小b是是显性性,含油少含油少S对含油多含油多s是是显性，性，这两两对等位基因按自在等位基因按自在组合合规律律遗传。今有粒大。今有粒大油少和粒小油多的两油少和粒小油多的两纯合体合体杂交，交，试回答以下回答以下问题：计算P粒大油少粒大油少粒小油多粒小油多BBSSbbssF1BbSsF2B_S_B_ssbbS_bbss9:3:3:1前往粒大油少粒大油少粒大油多粒大油多粒小油少粒小油少粒小油多粒小油多中双现性纯种为,所占比例中表现型为粒大油多的种子的基因型为包括中双隐性纯种为,所占比例前往3特点：操作特点：操作简单，但育种年限，但育种年限长，需延，需延续自交不断自交不断择优汰劣才干汰劣才干获得得纯系。系。杂交交进程程缓慢，慢，过程繁程繁琐4阐明：明： 该方法常用于：方法常用于： a同一物种不同种同一物种不同种类的个体的个体间，如上例；，如上例； b亲缘关系关系较近的不同物种个体近的不同物种个体间为了使后代可了使后代可 育，育，应做染色体加倍做染色体加倍处置，得到的个体即是异源置，得到的个体即是异源 多倍体，如八倍体小黑麦的培育、多倍体，如八倍体小黑麦的培育、萝卜和甘卜和甘蓝 杂交。交。 假假设该生物靠有性生殖繁衍后代，那么必需生物靠有性生殖繁衍后代，那么必需选育出育出优良性状的良性状的纯种，以免后代种，以免后代发生性状分生性状分别；假；假设该生物靠无性生物靠无性生殖生殖产生后代，那么只需得到生后代，那么只需得到该优良性状就可以了，良性状就可以了，纯种、种、杂种并不影响后代性状的表达。种并不影响后代性状的表达。杂交育种杂交育种【例【例2】、】、2003高考全国卷小麦种类是纯合体，高考全国卷小麦种类是纯合体，消费上用种子繁衍，现要选育矮杆消费上用种子繁衍，现要选育矮杆aa、抗病、抗病BB的小麦新种类；马铃薯种类是杂合体有一对基因的小麦新种类；马铃薯种类是杂合体有一对基因杂合即为杂合体，消费上通常用块茎繁衍。现要选杂合即为杂合体，消费上通常用块茎繁衍。现要选育黄肉育黄肉Yy、抗病、抗病Rr的马铃薯新种类。请分别的马铃薯新种类。请分别设计小麦种类间杂交育种程序，以及马铃薯种类间杂设计小麦种类间杂交育种程序，以及马铃薯种类间杂交育种程序。要求用遗传图解表示并加以简要阐明。交育种程序。要求用遗传图解表示并加以简要阐明。写出包括亲本在内的前三代即可写出包括亲本在内的前三代即可答案：答案：小麦小麦第一代第一代AABBaabb亲本本杂交交第二代第二代F1AaBb种植种植F1代自交代自交自交自交第三代第三代F2AB，Abb，aaB，aabb种植种植F2代，代，选矮杆、矮杆、抗抗病病aaB_，继续自交，期望下代自交，期望下代获得得纯合体合体马铃薯薯第一代第一代yyRrYyrr亲本本杂交交第二代第二代YyRr，yyRr，Yyrr，yyrr种植，种植，选黄肉、抗病黄肉、抗病YyRr第三代第三代YyRr用用块茎繁衍茎繁衍留意留意杂交育种区交育种区别于无性于无性杂交：嫁接、交：嫁接、体体细胞胞杂交。交。这里所里所说的的“杂交育种是广交育种是广义上的概念，在操作上的概念，在操作时包括了包括了杂交、交、自交、回交、自交、回交、测交等多种手段交等多种手段杂交育种杂交育种某植物某植物A红花红花B对白花对白花b是显性，是显性，这对等位基因按基因分别规律遗传这对等位基因按基因分别规律遗传.以纯合体红花和白花为亲本杂交以纯合体红花和白花为亲本杂交,第一代第一代植物的花样为植物的花样为以红花植物为砧木以红花植物为砧木,白花植株枝条为接穗白花植株枝条为接穗,此植物的花样为此植物的花样为红花白花 属于基因工程范畴按人们的意志，把一种属于基因工程范畴按人们的意志，把一种生物的优良基因复制出来，加以修饰改造，放到另生物的优良基因复制出来，加以修饰改造，放到另一种生物的细胞内，定向地改造生物性状，获得人一种生物的细胞内，定向地改造生物性状，获得人们需求的新种类。们需求的新种类。1原理：属于基因重组范原理：属于基因重组范畴畴举例：能分泌人类胰岛举例：能分泌人类胰岛素的大肠杆菌菌株的获得，抗素的大肠杆菌菌株的获得，抗虫棉，转基因动物等虫棉，转基因动物等 2转基因育种转基因育种转基因超级鼠方法：方法：提取目的基因提取目的基因目的基因与运目的基因与运载体体结合合将目的基因将目的基因导入受体入受体细胞胞目的基因的目的基因的检测与表达与表达转基基因因育育种种的的运运用用4特点：目的性强,育种周期短,抑制了远源杂交不亲和的妨碍5阐明：对于微生物来说，该项技术须与发酵工程亲密配合，才干获得人类所需求的产物。抗虫棉抗虫棉转基因育种转基因育种发酵罐【例【例1】(2003全国理全国理综新新课程程)采用基因工程的方法采用基因工程的方法培育抗虫棉，以下培育抗虫棉，以下导入目的基因的做法正确的入目的基因的做法正确的选项是是将毒素蛋白注射到棉受精卵中将毒素蛋白注射到棉受精卵中将将编码毒素蛋白的毒素蛋白的DNA序列，注射到棉受精卵中序列，注射到棉受精卵中将将编码毒素蛋白的毒素蛋白的DNA序列，与序列，与质粒重粒重组，导入入细菌，用菌，用该细菌感染棉的体菌感染棉的体细胞，再胞，再进展展组织培育培育将将编码毒素蛋白的毒素蛋白的DNA序列，与序列，与细菌菌质粒重粒重组，注，注射到棉的子房并射到棉的子房并进入受精卵入受精卵 A.B. C. D.答案：答案：C转基因育种转基因育种高考扫描高考扫描【例2】番茄在运输和贮藏过程中.由于过早成熟而易腐烂.运用基因工程技术,经过抑制某种促进番茄果实成熟的激素的合成才干,可使番茄储存时间延伸,培育成耐贮藏的番茄新种类,这种转基因番茄已于1993年在美国上市.请回答: (1)促进果实成熟的激素是 (2)在培育转基因番茄的基因操作中,所用的基因的“剪刀是 基因的“针线是 基因的“运输工 具是(3)与杂交育种,诱变育种相比.经过基因工程来培育新种类的主要优点是 .目的性强,育种周期短,抑制了远源杂交不亲和的妨碍乙烯限制性内切酶运载体DNA衔接酶转基因育种转基因育种【例3】02上海以下高科技成果中，根据基因重组原理进展的是 我国科学家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻 我国科学家将苏云金杆菌的某些基因移植到棉花体内，培育出抗虫棉 我国科学家经过前往式卫星搭载种子培育出太空椒 我国科学家经过体细胞克隆技术培育出克隆牛 A B C D 答案：B转基因育种转基因育种关注关注转基因生物平安基因生物平安生物转基因工程是新兴的科学工程，目前对基生物转基因工程是新兴的科学工程，目前对基因的活动方式了解还不够透彻，也没有十足的把因的活动方式了解还不够透彻，也没有十足的把握控制基因调整后的结果，生物转基因技术的运握控制基因调整后的结果，生物转基因技术的运用的平安性问题具有许多不确定性要素用的平安性问题具有许多不确定性要素1生物转基因对食物的影响能否有毒性、引起过敏反响、营养或毒性蛋白质的特性、注入基因的稳定性、基因改动引起的营养效果及其他不用要的功能等。2生物转基因对生态环境的影响转基因作物对生物多样性的影响。转基因作物还能够对土壤的影响。杂杂杂杂交育种交育种交育种交育种转转转转基因育种基因育种基因育种基因育种 原理原理基因重基因重组组通通过过减数分裂形成配子减数分裂形成配子时时，在基因分离的基在基因分离的基础础上上进进行行自由自由组组合或合或连锁连锁互互换实现换实现通通过过人工方法使目人工方法使目的基因整合到受体的基因整合到受体 DNADNA分子中去，来分子中去，来实现实现新的基因新的基因组组合合优优点点操作简单操作简单实现对基因的定向实现对基因的定向转移，育种周期短，转移，育种周期短，克服远源杂交不亲克服远源杂交不亲合障碍合障碍缺点缺点育种年限长，需连续自交育种年限长，需连续自交不断择优汰劣才能获得纯不断择优汰劣才能获得纯系；且只适用于同一物种系；且只适用于同一物种不同品种的个体间不同品种的个体间技术复杂，且存在技术复杂，且存在安全隐患。安全隐患。3多倍体育种多倍体育种用秋水仙素处置萌生的种子或幼苗，从而使细胞内用秋水仙素处置萌生的种子或幼苗，从而使细胞内染色体数目加倍，染色体数目加倍的细胞继续进展正常的染色体数目加倍，染色体数目加倍的细胞继续进展正常的有丝分裂，即可发育成多倍体植株有丝分裂，即可发育成多倍体植株1原理：染色体变异原理：染色体变异2特点：该种育种方法得到的植株茎秆粗壮，特点：该种育种方法得到的植株茎秆粗壮，叶片、叶片、果实和种子较大，糖类和蛋白质等营果实和种子较大，糖类和蛋白质等营养物质养物质的含量有所添加，缺陷是结实率低。的含量有所添加，缺陷是结实率低。3举例：例：三倍体无子西瓜的培育三倍体无子西瓜的培育同源多倍体的培育同源多倍体的培育多倍体育种多倍体育种阐明：阐明：a.用秋水仙素处置幼苗时，用秋水仙素处置幼苗时，可以诱导多倍体产生。秋可以诱导多倍体产生。秋水仙素的作用是：抑制细水仙素的作用是：抑制细胞分裂前期纺锤体的构成。胞分裂前期纺锤体的构成。阐明：b三倍提植株不能进展减数分裂的缘由是由于卵原细胞有三个染色体组3N=33，减数分裂时同源染色体联会紊乱，从而不能正常产生卵细胞。由此可以获得无子西瓜。C.三倍体西瓜植株要授以二倍体西瓜的花粉。由于成熟花粉具有色氨酸酶系可使子房合成生长素；其次，二倍体西瓜花粉本身的少量生长素，在授粉后也可分散到子房中去，这两种来源的生长素均能使子房发育成果实三倍体无籽西瓜。d假设用二倍体西瓜作母本、四倍体西瓜作父本，即进展反交，那么会使珠被发育构成的种皮厚硬，从而影响无子西瓜的质量。e.上述过程需求时间周期为2年。第一年可以由专门种子公司完成3N和2N的种子；农户直接购买种子培育，当年就可以获得无子西瓜。多倍体育种三倍体无子西瓜多倍体育种三倍体无子西瓜的培育的培育普通小麦六倍体AABBDD黑麦二倍体RR卵细胞ABD精子RABDR八倍体小黑麦的培育八倍体小黑麦的培育异源多倍体的培育异源多倍体的培育异源八倍体小黑麦AABBDDRR秋水仙素3阐明：明：该种方法常用于植物育种；种方法常用于植物育种；有有时须与与杂交育种配合交育种配合三倍体无子西瓜三倍体无子西瓜八倍体小麦八倍体小麦6高考扫描【例1】99年上海卷用四倍体西瓜与二倍体西瓜杂交所得的子一代植株开花后，经过适当处置，那么A能产生正常配子,结出种子构成果实B结出的果实为五倍体C不能产生正常配子,但可构成无籽西瓜D结出的果实为三倍体答案：C、D多倍体育种1原理：染色体变异原理：染色体变异2方法：花药离体培育获得单倍体植株，方法：花药离体培育获得单倍体植株，再人工诱导染色体数目加倍。再人工诱导染色体数目加倍。(3)举例举例4单倍体育种单倍体育种4特点：由于得到的个体基因都是特点：由于得到的个体基因都是纯合的，合的，自交后代不自交后代不发生性状分生性状分别，所以相，所以相对于于杂交交育种来育种来说，明，明显缩短了育种的年限。短了育种的年限。5阐明：明：该方法普通适用于植物。方法普通适用于植物。该种育种方法有种育种方法有时须与与杂交交育种配育种配合，其中的花合，其中的花药离体培育离体培育过程需求程需求组织培育技培育技术手段的支持。手段的支持。下一张DTDtdTdtDTDtdTdtDDTTDDttddTTddttddTT花粉花粉愈伤组织愈伤组织高杆抗锈病高杆抗锈病(DdTt)秋水仙素秋水仙素分别处置分别处置植株植株种子种子幼苗幼苗选出双优植株自选出双优植株自交获得种子交获得种子代代稳定自交系稳定自交系花药离体培育花药离体培育单倍体幼苗单倍体幼苗秋水仙素秋水仙素二倍体植株二倍体植株选择鉴定定自交代自交代杂交育种杂交育种单倍体育种单倍体育种从杂交育种与单倍体育种从杂交育种与单倍体育种前往例12003春季高考题22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_处置单倍体幼苗，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_。单倍体育种单倍体育种6高考高考扫描扫描RT、Rt、rT、rt花花药离体培育离体培育秋水仙素秋水仙素病原体感染病原体感染RRtt例22003江苏生物卷39如今三个番茄种类，A种类的基因型为AABBdd，B种类的基因型为AabbDD，C种类的基因型为aaBBDD。三对等位基因分别位于三对同源染色体上，并且分别控制叶形、花样和果形三对相对性状。请回答：1如何运用杂交育种方法利用以上三个种类获得基因型为aabbdd的植株？用文字简要描画获得过程即可2假设从播种到获得种子需求一年，获得基因型为aabbdd的植株最少需求几年？3假设要缩短获得aabbdd植株的时间，可采用什么方法？写出方法的称号即可单倍体育种高考扫描单倍体育种高考扫描答答:A与与B杂交得到交得到杂交一代，交一代，杂交一代与交一代与C杂交，得到交，得到杂交交二代，二代，杂交二代自交，可以得到基因型交二代自交，可以得到基因型为aabbdd的种子，的种子，该种子可种子可长成基因型成基因型为aabbdd植株。植株。4年年单倍体育种技倍体育种技术5植物体细胞杂交育种植物体细胞杂交育种体细胞杂交又称原生质融合，是指两种原生质体间的杂交。是用两个来自不同植物的体细胞交融成一个杂种细胞，并且把杂种细胞培育成新植物体的方法。1原理：染色体变异2举例：“番茄马铃薯杂种植株酶解法植物细胞A原生质体A诱导交融组织培育酶解法杂种细胞新植物体植物细胞B原生质体B挑选3特点：可抑制远缘杂交不亲合的妨碍，特点：可抑制远缘杂交不亲合的妨碍，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。4阐明：该种方法须植物组织培育等技术阐明：该种方法须植物组织培育等技术手段的支持。手段的支持。植物体细胞杂交育种植物体细胞杂交育种诱变育种诱变育种 用物理要素如X射线、射线、紫外线、激光等或化学要素如亚硝酸、硫酸二乙脂等来处置生物，使其在细胞分裂间期DNA复制时发生过失，从而引起基因突变。 诱变育种诱变育种 2举例：太空育种，青霉高产菌株的获得 医药工业运用的青霉素就是利用普通青霉菌，经过X射线的照射，产生的有利突变型。还有医学上运用的其他抗菌素如链霉素、地霉素、金霉素等，经辐射处置的突变系，比原始品系抗菌素产量增长几十倍到几百倍，促进和提高了抗菌素的消费。 在作物方面，运用诱变育种我国已培育出100多种水稻、小麦、玉米、大豆等优良种类。例如用射线处置籼稻干种子，选出提早成熟15天的新种类，丰产等性状仍旧坚持下来，而且米粒中的蛋白质的含量提高很多。又如用射线和其他诱变剂处置大豆，培育出一种新种类。这种类含有改动了的酶系，在同样的施肥和管理条件下可提高产量50%。3特点：提高变异的频率，加速育种进程，大幅度地改良某些性状，但由于突变的不定向性，因此具有盲目性，须大量处置供试资料。诱变育种育种太空育种太空育种空间生命科学：高真空(108pa)微重力(104g)强辐射(尤其是危害性极大的HZE诱变育种育种太空育种太空育种例例12000年上海卷年上海卷48昆虫学家用人工昆虫学家用人工诱变的方法使昆虫的方法使昆虫产生基因突生基因突变，导致致酯酶活性升高，活性升高，该酶可催化分解有机磷可催化分解有机磷农药。近年来已将控制。近年来已将控制酯酶合成的基因分合成的基因分别出来，出来，经过生物工程技生物工程技术将它将它导入入细菌体内，并与菌体内，并与细菌内的菌内的DNA分子分子结合起来。合起来。经过这样处置的置的细菌仍能分裂繁衍。菌仍能分裂繁衍。请根据上述根据上述资料回答：料回答： 1人工人工诱变在消在消费实际中已得到广泛运用，由于它能提高中已得到广泛运用，由于它能提高_，经过人工人工选择获得得_。2酯酶的化学本的化学本质是是_，基因控制，基因控制酯酶合成要合成要经过_和和_两个两个过程。程。3经过生物工程生物工程产生的生的细菌，其后代同菌，其后代同样能分泌能分泌酯酶，这是由于是由于4请他他详细说出一出一项上述科研成果的上述科研成果的实践运用。践运用。基因突变频率基因突变频率 人们所需求的突变性状人们所需求的突变性状 白质蛋白质蛋转录转录 翻译翻译 控制酯酶合成的基因随着细菌控制酯酶合成的基因随着细菌DNA分子复制而复制，并在分子复制而复制，并在后代中表达后代中表达 用于降解污水中的有机磷农药，以维护环境用于降解污水中的有机磷农药，以维护环境 育种方育种方比比法法较项目较项目 杂交杂交育种育种转基因转基因育种育种 单倍单倍体育体育种种 多倍体多倍体育种育种 植物植物体细体细胞育胞育种种 诱变育诱变育种种 育种原理育种原理 基因重组基因重组 染色体变异染色体变异 基因突基因突变变 育种过程育种过程先杂先杂交，交，再自再自交。交。选定选定可稳可稳定遗定遗传的传的纯合纯合子子 人工方人工方法使目法使目的基因的基因整合到整合到受体细受体细胞胞DNADNA分子中分子中去去 花药离花药离体培养，体培养，秋水仙秋水仙素诱导，素诱导，获取稳获取稳定遗传定遗传的纯合的纯合子子 用秋水仙用秋水仙素处理使素处理使细胞内染细胞内染色体加倍，色体加倍，即可获得即可获得多倍体，多倍体，有时须与有时须与杂交育种杂交育种配合配合 人工诱人工诱导不同导不同种的植种的植物原生物原生质体融质体融合，并合，并利用组利用组织培养织培养获得胚获得胚状体或状体或植株植株 人工方人工方法使法使DNADNA复复制过程制过程中发生中发生差错差错 三、六种育种方法比较育种方育种方比比 法法较项目较项目杂杂交交育育种种转基因转基因育种育种单倍单倍体育体育种种多倍体多倍体育种育种植物体植物体细胞育细胞育种种诱变育诱变育种种特点评价特点评价操作操作简单，简单，但好但好时长时长目的性目的性强，育强，育种周期种周期短，克短，克服远源服远源杂交不杂交不亲合障亲合障碍，但碍，但技术复技术复杂杂明显明显缩短缩短育种育种年限，年限，但技但技术复术复杂杂物质含物质含量高，量高，但结实但结实率底率底克服远克服远源杂交源杂交不亲合不亲合障碍，障碍，扩展了扩展了可用于可用于杂交的杂交的亲本组亲本组合范围合范围提高突提高突变频率，变频率，加速育加速育种进程，种进程，但盲目但盲目性大，性大，须大量须大量处理供处理供试材料试材料谢谢谢谢