高考生物：几种育种原理及方法分析！

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1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、中子、激光、电离辐射等)或化学因素(如亚硝酸、碱基类似物、硫酸二乙酯、秋水仙素等各种化学药剂)或空间诱变育种(用宇宙强辐射、微重力等条件)来处理生物。

操作：射线或化学药品处理（萌发的种子或幼苗）、从大量变异个体中选择所需类型

(3)发生时期：有丝分裂间期或减数分裂第一次分裂间期

(4)优点：能提高变异频率，加速育种进程，可大幅度改良某些性状，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;变异范围广。

(5)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，具有盲目性。

(6)举例：青霉素高产菌株、太空椒、高产小麦、“彩色小麦”等

备注：

太空育种简介

太空育种主要是利用返回式卫星和高空气球所能达到的空间环境，通过强辐射、微重力和高真空等条件诱发植物种子的基因发生变异的作物育种新技术。经历过太空遨游的农作物种子返回地面后再进行种植，不仅植株明显增高增粗，果型增大，而且品质也得到提高。

我国从1987年开始太空育种。1987年8月5日我国发射的第9颗返回式卫星首次搭载了青椒、小麦、水稻等一批种子，开始了我国太空育种的尝试。至今，我国已先后8次进行了太空育种试验。经过太空育种的青椒、番茄、黄瓜、水稻等作物，高产优质、抗病性强。美国曾进行过玫瑰的太空育种，希望获得玫瑰油产量高的突变体；俄罗斯曾经进行过圣诞树的太空育种，现在大面积种植在西伯利亚和哈萨克斯坦地区，从太空回来的圣诞树长得非常高大。

2杂交育种

(1)原理：基因重组

(2)方法：连续自交，不断选种。(不同个体间杂交产生后代，然后连续自交，筛选所需纯合子)

操作：选亲本杂交，杂交得F1、F1自交得F2、选择自交

(3)发生时期：有性生殖的减数分裂第一次分裂后期或四分体时期

(4)优点：使同种生物的不同优良性状集中于同一个个体，具有预见性。

(5)缺点：育种年限长，需连续自交才能选育出需要的优良性状。

(6)举例：矮茎抗锈病小麦等

备注：

杂种优势与杂交育种的区别

杂种优势是生物界普遍存在的现象。它是指基因型不同的亲本个体相互杂交产生的杂种第一代，在生长势、生活力、繁殖力、抗逆性、产量和品质等一种或多种性状上优于两个亲本的现象。杂种优势具有以下特点：杂种优势不是某一两个性状单独表现突出，而是许多性状综合表现突出；杂种优势的大小，取决于双亲的遗传差异和互补程度；亲本基因型的纯合程度不同，杂种优势的强弱也不同；杂种优势在F1代表现最明显，F2代以后逐渐减弱。杂种优势在性状上表现为不同类型，如营养体发育较旺的营养型、生殖器官发育较旺的生殖型和对外界不良环境适应能力较强的适应型。育种实践上，人们常利用杂种优势获得较好的经济性状。

早在2000多年前，我国劳动人民就用马和驴交配而获得体力强大、耐力好的杂种──骡，首创了利用杂种优势的先例。杂种优势在植物中更是非常普遍的现象。为什么杂交种F1会有优势呢？这是一个比较复杂的问题，人们从多个方面对其机理进行了研究。一种比较通俗的解释是：一般来说，多数显性基因有利于个体的生长发育，而相对的隐性基因不利于生长和发育。通过杂交，亲本双方带入子代杂合子中的显性（有利）基因掩盖了隐性（有害）基因，因而表现出有利于生长发育的杂种优势。

杂交育种通常是指把不同遗传类型的动物或植物进行交配，使优良性状结合于杂种后代中，通过培育和选择，创造出新品种的方法。它是动植物育种工作的基本方法之一。在杂交育种中应用最为普遍的是品种间杂交(两个或多个品种间的杂交)，其次是远缘杂交(种间以上的杂交)。

生产上，常常把用杂交方法培育优良品种或利用杂种优势都称为杂交育种，事实上，两者之间是有区别的。杂交育种过程就是要在杂交后代众多类型中选留符合育种目标的个体进一步培育，直至获得优良性状稳定的新品种。杂交育种不仅要求性状整齐，而且要求培育的品种在遗传上比较稳定。品种一旦育成，其优良性状即可相对稳定地遗传下去。杂种优势则主要是利用杂种F1代的优良性状，而并不要求遗传上的稳定。作物育种上就常常在寻找某种杂交组合，通过年年配制F1代杂交种用于生产的办法，取得经济性状，而并不要求其后代还能够保持遗传上的稳定性。

3多倍体育种

(1)原理：染色体变异

(2)方法：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。

（三倍体西瓜为例）秋水仙素处理二倍体理萌发的种子或幼苗获得四倍体、再让其与二倍体杂交得三倍体的种子，种子种下去（作母本，同时间种二倍体种子）

补充：“无籽西瓜”的培育采用了人工诱导多倍体的方法。利用秋水仙素等化学试剂诱导二倍体西瓜染色体数目加倍，形成四倍体，再以该四倍体为母本，与二倍体西瓜杂交，获得三倍体西瓜，该三倍体西瓜由于减数分裂时，同源染色体联会紊乱无法形成正常配子，从而无法完成受精作用，最终子房膨大发育成“无籽西瓜”。

(3)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。

(4)缺点：结实率低，发育延迟，只适用于植物。

(5)举例：三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦

4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。

操作：亲本杂交得F1，F1花药或花粉离体培养得单倍体、秋水仙素处理单倍体的幼苗、从子代中直接选择所需植株

(3)优点：自交后代不发生性状分离，能明显缩短育种年限，加速育种进程。

(4)缺点：技术相当复杂，需与杂交育种结合，其中的花药离体培养过程需要组织培养技术手段的支持，多限于植物。

(5)举例：“京花一号”小麦

5基因工程育种(转基因育种)

(1)原理：基因重组

(2)方法：基因操作(目的基因的获取基因表达载体的构建将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定)

操作：获取目的基因、目的基因与运载体结合、重组DNA导入目的受体细胞、目的基因的检测和表达

(3)优点：目的性强，可以按照人们的意愿定向改造生物；不受物种的限制；育种周期短。

(4)缺点：可能会引起生态危机、必须考虑转基因生物的安全性、技术难度大。（有可能产生一些负面如生物安全受威胁）

(5)举例：抗病转基因植物、抗逆转基因植物、转基因延熟番茄、转基因动物(转基因鲤鱼)等

6细胞工程育种

（1）方式：植物组织培养、植物体细胞杂交、细胞核移植。

（2）原理：植物细胞的全能性、植物细胞的全能性，植物细胞膜的流动性、动物细胞核的全能性。

    植物体细胞杂交育种操作：植物体细胞去壁、植物原生质体融合、植物组织培养

  原理：两种生物体细胞中遗传物质汇集到一个细胞中，这个细胞发育成的植株表现两种植物的多种性状（染色体变异、基因重组）

（3）方法：离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织根、芽植物体去掉细胞壁诱导原生质体融合组织培养核移植胚胎移植。

（4）优点：快速繁殖、培育无病毒植株等克服远缘杂交不亲和的障碍，培育出作物新品种繁殖优良品种，用于保存濒危物种，有选择地繁殖某性别的动物。

（5）缺点：技术要求高、培养条件严格技术复杂，难度大;需植物组织培养等技术导致生物品系减少，个体生存能力下降。

（6）举例：试管苗的培育、培养转基因植物培育“番茄马铃薯”杂种植株“多利”羊等克隆动物的培育。

7植物激素育种

(1)原理：适宜浓度的生长素可以促进果实的发育

(2)方法：在未受粉的雌蕊柱头上涂上一定浓度的生长素类似物溶液，子房就可以发育成无子果实。

(3)优点：由于生长素所起的作用是促进果实的发育，并不能导致植物的基因型的改变，所以该种变异类型是不遗传的。

(4)缺点：该种方法只适用于植物（只适用于食用果皮的植物，对食用种子的植物不能应用）。

(5)举例：无子番茄的培育

  “有籽”果实是如何产生的？番茄或西瓜开花后，花药上会形成成熟的花粉粒，花粉粒在风、虫等的作用下落到柱头上，并随花粉管伸入胚珠，与卵细胞结合形成受精卵。随后，受精卵发育成胚，珠被发育成种皮，整个胚珠发育成种子，在此过程中会产生植物激素——生长素，生长素能够促进子房发育成果实。在果实中，由于受精卵等的形成和发育，从而生长出种子。

  “无籽番茄”的培育利用了“有籽果实”发育时需要生长素刺激的相关机理。在番茄形成花蕾、未开花（花开成小喇叭口）时，用一定浓度的生长素或人工合成的生长素类似物喷洒花蕾，一定浓度的生长素或其类似物，会刺激还未授粉的雌蕊柱头及子房，使子房膨大形成果实，但这个过程因为没有受精卵的形成及其发育，所以番茄成熟后没有种子，最终形成“无籽番茄”。

上述两种方法获得的无籽果实中，“无籽番茄”果肉细胞的基因型、染色体数都与母本体细胞相同，而“无籽西瓜”果肉的染色体数目却与亲本体细胞不同，在实质上是两种不同的育种方法。

当然，并不是所有的“无籽番茄”“无籽西瓜”都分别由上述两种方法培育获得。如育种学家通过多年杂交试验，培育出了稳定、单性结实的番茄品种，该品种开花后不发生受精作用，但子房膨大也可形成果实，也是“无籽番茄”。再如，利用生长素等激素刺激未授粉的西瓜雌花柱头、子房，获得“无籽西瓜”；利用X射线照射获得染色体易位的“无籽西瓜”品种等。