高中生物教材中的育种知识.doc

高中生物教材中的育种知识一、育种概念育种是人为干预下的生物变异，是人类对野生生物或现有品种的改造育种学的任务是利用、改造现有生物，创造新品种，提高品种的数量和质量，以满足人民生活的需求依据不同的标准育种类型较多，高中阶段接触到的主要是依据原理、方法分为两种情况：1．从不良性状中把所需要的优良性状〔相对性状〕别离出来或把位于不同个体的优良性状集中到一个个体上来如利用基因别离的原理从高秆小麦中别离出能抗倒伏的矮秆小麦品种；通过基因的自由组合，把小麦中高秆抗锈病和矮秆不抗锈病两种性状进行重新组合获得矮秆抗病的小麦优良品种2．创造具有优良性状的生物新品种如利用人工诱变育种技术培育青霉素高产菌株；利用基因工程的原理创造能分泌胰岛素的大肠杆菌菌种此内容同时也是高考经常出现的重点二、育种方法（一） 根据“变异的来源〞原理进行育种1．杂交育种：〔1〕原理：基因重组〔通过基因别离、自由组合或连锁交换，别离出优良性状或使各种优良性状集中在一起〕〔2〕方法：连续自交，不断选种〔3〕举例： P　　　　　　　　DDRR　×　ddrr 　　　　　 ↓F1 　 　　　　　　　　DdRr　　　　　　　　 ↓自交F2　 　　　　　 选矮秆抗病的个体 F3留未出现性状别离个体〔纯合子〕出现性状别离个体〔杂合子〕自交重复小麦的高秆〔D〕对矮秆〔d〕为显性，抗锈病〔R〕对易染锈病〔r〕为显性，两对性状独立遗传。

现有高秆抗锈病、矮秆易染病两纯系品种要求使用杂交育种的方法培育出具有优良性状的新品种操作方法：〔参见右面图解〕①让纯种的高秆抗锈病和矮秆易染锈病小麦杂交得F1 ；②让F1自交得F2 ；③选F2中矮秆抗锈病小麦自交得F3；④留F3中未出现性状别离的矮秆抗病个体，对于F3中出现性状别离的再重复③④步骤〔4〕特点：育种年限长，需连续自交不断择优汰劣才能选育出需要的类型〔5〕说明：①该方法常用于：a．同一物种不同品种的个体间，如上例；b．亲缘关系较近的不同物种个体间〔为了使后代可育，应做染色体加倍处理，得到的个体即是异源多倍体〕，如八倍体小黑麦的培育、萝卜和甘蓝杂交②假设该生物靠有性生殖繁殖后代，那么必须选育出优良性状的纯种，以免后代发生性状别离；假设该生物靠无性生殖产生后代，那么只要得到该优良性状就可以了，纯种、杂种并不影响后代性状的表达2．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、激光等〕或化学因素〔如亚硝酸、硫酸二乙脂等〕来处理生物，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〔3〕举例：太空育种、青霉素高产菌株的获得〔4〕特点：提高了突变率，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，但由于突变的不定向性，因此该种育种方法具有盲目性。

〔5〕说明：该种方法常用于微生物育种、农作物诱变育种等3．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〕举例：小麦的高秆〔D〕对矮秆〔d〕为显性，抗锈病〔R〕对易染锈病〔r〕为显性，两对性状独立遗传现有高秆抗锈病、矮秆易染病两纯系品种要求用单倍体育种的方法培育出具有优良性状的新品种P　　　　　　　　DDRR　×　ddrr 　　 　　　　　 ↓F1 　 　　　　　　　　DdRr花药〔配子〕　DR Dr dR dr单倍体　　　DR Dr dR dr　纯合子　　 DDRR　　DDrr　　 ddRR　 ddrr秋水仙素诱导染色体加倍离体培养〔组织培养技术〕减数分裂杂交选取ddRR〔矮抗〕即为所需类型操作方法：〔参见下面图解〕①让纯种的高秆抗锈病和矮秆易染锈病小麦杂交得F1 ；②取F1的花药离体培养得到单倍体；③用秋水仙素处理单倍体幼苗，使染色体加倍，选取具有矮秆抗病性状的个体即为所需类型〔4〕特点：由于得到的个体基因都是纯合的，自交后代不发生性状别离，所以相对于杂交育种来说，明显缩短了育种的年限。

〔5〕说明：①该方法一般适用于植物②该种育种方法有时须与杂交育种配合，其中的花药离体培养过程需要组织培养技术手段的支持4．多倍体育种：〔1〕原理：染色体变异〔2〕方法：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，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行正常的有丝分裂，即可发育成多倍体植株〔3〕举例：①三倍体无子西瓜的培育〔同源多倍体的培育〕过程图解：参见高二必修教材第二册第55页图解说明：a．三倍体西瓜种子种下去后，为什么要授以二倍体西瓜的花粉？西瓜三倍体植株是由于减数分裂过程中联会紊乱，未形成正常生殖细胞，因而不能形成种子但在三倍体植株上授以二倍体西瓜花粉后，花粉在柱头上萌发的过程中，将自身的色氨酸转变为吲哚乙酸的酶体系分泌到西瓜三倍体植株的子房中去，引起子房合成大量的生长素；其次，二倍体西瓜花粉本身的少量生长素，在授粉后也可扩散到子房中去，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〕　　b．如果用二倍体西瓜作母本、四倍体西瓜作父本，即进行反交，那么会使珠被发育形成的种皮厚硬，从而影响无子西瓜的品质②八倍体小黑麦的培育〔异源多倍体的培育〕：普通小麦是六倍体〔AABBDD〕，体细胞中含有42条染色体，属于小麦属；黑麦是二倍体〔RR〕，体细胞中含有14条染色体，属于黑麦属。

两个不同的属的物种一般是难以杂交的，但也有极少数的普通小麦品种含有可杂交基因，能接受黑麦的花粉杂交后的子一代含有四个染色体组〔ABDR〕，不可育，必须用人工方法进行染色体加倍才能产生后代，染色体加倍后的个体细胞中含有八个染色体组〔AABBDDRR〕，而这些染色体来自不同属的物种，所以称它为异源八倍体小黑麦〔4〕特点：该种育种方法得到的植株茎秆粗壮，叶片、果实和种子较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量有所增加〔5〕说明：①该种方法常用于植物育种；②有时须与杂交育种配合5．利用杂种优势育种〔选学〕〔1〕原理：细胞质、细胞核遗传〔2〕方法：利用雄性不育性制种采用恢复系*恢复系，恢复系*品种和不育系*恢复系等组配方式进行杂交〔3〕举例：三系配套杂交育种〔二〕依据“工程原理〞进行育种1．利用“基因工程〞育种〔1〕原理：DNA重组技术〔属于基因重组范畴〕〔2〕方法：按照人们的意愿，把一种生物的个别基因复制出来，加以修饰改造，放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状操作步骤包括：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、目的基因的检测与表达等〔3〕举例：能分泌人类胰岛素的大肠杆菌菌株的获得，抗虫棉，转基因动物等〔4〕特点：目的性强，育种周期短。

〔5〕说明：对于微生物来说，该项技术须与发酵工程密切配合，才能获得人类所需要的产物2．利用“细胞工程〞育种原理植物体细胞杂交细胞核移植方法用两个来自不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞，并且把杂种细胞培育成新植物体的方法操作步骤包括：用酶解法去掉细胞壁、用诱导剂诱导原生质体融合、将杂种细胞进行组织培养等是把一生物的细胞核移植到另一生物的去核卵细胞中，再把该细胞培育成一个新的生物个体操作步骤包括：吸取细胞核、将移植到去核卵细胞中、培育〔可能要使用胚胎移植技术〕等举例“番茄马铃薯〞杂种植株鲤鲫移核鱼，克隆动物等特点可克服远缘杂交不亲合的障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围说明该种方法须植物组织培养等技术手段的支持该种方法有时须胚胎移植等技术手段的支持三、知识网络构建育种方法〔一〕根据“变异的来源〞原理进行育种1、 杂交育种2、 诱变育种3、 单倍体育种4、 多倍体育种5、 利用杂种优势育种〔二〕依据“工程原理〞进行育种1、利用“基因工程〞育种2．利用“细胞工程〞育种四、经典例题分析：1、小麦品种是纯合体，生产上用种子繁殖，现要选育矮杆〔aa〕、抗病〔BB〕的小麦新品种；马铃薯品种是杂合体〔有一对基因杂合即为杂合体〕，生产上通常用块茎繁殖。

现要选育黄肉〔Yy〕、抗病(Rr)的马铃薯新品种请分别设计小麦品种间杂交育种程序，以及马铃薯品种间杂交育种程序要求用遗传图解表示并加以简要说明〔写出包括亲本在内的前三代即可〕解析：此题主要考查作物杂交育种的有关知识，同时考查了有关生殖方面的知识就试题本身而言不难，但考生很容易出现以下几方面的问题：    ①不能准确地绘制遗传图解考生在绘制遗传图解时随意性太大，没有掌握遗传图解的绘制方法和标准    ②混淆了杂交育种与单倍体育种局部考生在选育小麦时运用了单倍体育种的方法    ③题意理解出现偏差对题干中“现要选育黄肉(Yy)、抗病(Rr)的马铃薯新品种〞的理解不到位，使得局部考生难以确定育种中马铃薯亲本的基因型④在做题时没有考虑到利用种子繁殖和利用块茎进行繁殖对后代的影响答案： 小麦　　　第一代　　　AABB　×　aabb 　　　　　亲本杂交 ↓第二代　F1　　　　AaBb　　　　　　　　 种植F1代自交　　　　　　　　　 ↓自交第三代　F2　A＿B＿，A＿bb，aaB＿，aabb　种植F2代，选矮杆、抗病〔aaB_〕，继续自交，期望下代获得纯合体〔注：①A＿B＿，A＿bb，aaB＿，aabb表示F2出现的九种基因型和四种表现型。

　　　　　②学生写出F2的九种基因型和四种表现型均给总分值〕　　　　　　　　　　　马铃薯第一代　　　 yyRr ×　Yyrr 亲本杂交↓第二代　 YyRr，yyRr，Yyrr，yyrr 种植，选黄肉、抗病〔YyRr〕第三代 YyRr 　　　　用块茎繁殖变式1、某作物的高秆(A)对矮秆(a)为显性,感病(R)对抗病(r)为显性Aa和Rr是位于非同源染色体上的两对等位基因今有高秆抗病和矮秆感病纯种,人们希望利用杂交育种的方法在最少的世代内培育出矮秆抗病新类型应该采取的步骤是: (1)_____________________________________________________________ (2)_____________________________________________________________ (3)_____________________________________________________________ 解析：该题考查运用基因自由组合定律进行杂交育种的过程杂交育种能够有目的的把不同个体的优良性状进行重新组合，从而培育出符合要求的新品种，这样从开始杂交到选育出新品种至少要3年的时间，一般需1－2年的纯化，共需4－5年的时间才能培育出一个新品种。

答案：〔1〕让高秆抗病和矮秆感病的两品种进行杂交得到F1；　〔2〕F1自交得到F2；〔3〕在F2群体中选出矮秆抗病的植株2、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。