育种方法.doc

专题二 生物育种一、几种育种方式的比较方式原 理途径与方法方法评价举例基因水平诱变育种基因突变。DNA复制时，内外因素的影响使基因发生结构，改变辐射诱变、激光诱变、化学诱变再选育优点：提高突变率，产生新基因，创造新性状,操作方便。不足：具不定向性,盲目性大，需反复筛选。青霉素高产菌株、太空椒等杂种育种基因重组。基因的自由组合定律和连锁互换定律杂交自交选优自交优点：可将不同个体的优良性状集中于一个个体上,可预见性、可操作性强不足：须及时发现优良性状。育种周期长。杂交育种培育粒大油多向日葵、矮秆抗病的小麦品种基因工程育种基因拼接。基因是控制生物性状的基本单位；所有生物共用一套遗传密码。提取目的基因导入受体细胞优点：打破物种界限，定向改造生物遗传性状。不足：导入的目的基因不一定表达，潜在难以预见的风险性。抗虫棉染色体水平单倍体育种染色体组成倍减少。单性生殖（生殖细胞的全能性）花药离体培养染色体加倍优点：可明显缩短育种年限。不足：单倍体植株本身没有使用价值。须与杂交育种配合。单倍体育种获得矮秆抗锈病小麦多倍体育种染色体组成倍地增加。外界因素抑制细胞分裂，复制后的染色体不分离，导致染色体加倍一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。优点：器官巨大，提高产量和营养成分。不足：发育延迟，结实率降低。在动物中难以施行多倍体育种培育无籽西瓜,八倍体小黑麦细胞水平细胞融合技术细胞膜及细胞质的流动性，物质的相似相溶性，植物细胞的全能性。将细胞去壁原生质体融合组织培养杂种植株优点：克服了远缘杂交不亲和的 障碍，扩大了可用于杂交的 亲本组合 范围。不足：杂种细胞同时表现出两种亲本的性状存在技术上的困难。细胞工程育种培育番茄马铃薯核移植技术动物体 细胞核 的全能性将具备所需性状的 体细胞核 移植到 去核卵细胞 中。优点：可改良动物品种或保护濒临动物。不足：难度大，成活率低。引发“克隆人”等有争议的社会问题。细胞核移植技术培育克隆羊二、异源六倍体普通小麦的形成过程：普通小麦是由原始的野生种通过两次属间杂交，又经染色体自然加倍而形成的。普通小麦的祖先是“一粒小麦”，是二倍体植物（两个染色体组，用AA表示）。很久以前，一粒小麦AA与二倍体山羊草（BB）天然杂交，F1杂种（AB）的染色体加倍，形成了染色体组为 AABB 的四倍体二粒小麦。此后二粒小麦（AABB）又与山羊草属的另一个种节节草（DD）天然杂交，它们的杂种（ABD）又获得了自然加倍的机会，就形成了具有 AABBDD 染色体组的六倍体小麦了。因为这个六个染色体组来源不同，故叫异源多倍体。有产量高，品质好，结实多的优点。三、知识运用G其他生物基因新品种亲本（）F1F2Fn选择稳定品种单倍体植株纯合体纯合二倍体种子长出的植株种子或幼苗具有新基因的种子或幼苗种子或幼苗染色体加倍的种子或幼苗植物细胞新细胞愈伤组织胚状体人工种子植物 植物细胞A 细胞B杂种细胞愈伤组织分化出幼苗ADBCEFGHIJKLM方法1方法2方法3方法4方法5方法61下面为六种不同的育种方法。据图回答：（1）、图中A至D方向所示的途径表示 杂交 育种方式，这种方法属常规育种，一般从F2代开始选种，这是因为 从F 2 开始发生性状分离 。（2）、B 常用的方法为 花药离体培养 。（3）、E方法所用的原理是 基因突变 ，所用的方法如 激光诱变 、 辐射诱变、 化学试剂诱变 。育种时所需处理的种子应当是萌发的（而非休眠的）的种子，试阐述原因 种子萌发后进行细胞分裂，DNA在复制过程中可由于 某种因素的影响发生基因突变 。（4）、C、F过程最常用的药剂是 秋水仙素 ，其作用的原理是 抑制纺锤体的形成，引起染色体加倍 （5）、由G到H过程中涉及的生物技术有 基因工程（DNA重组技术） 和 植物组织培养。 （6）、KLM这种育种方法的优越性表现在 克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。 2玉米是雌雄同株的植物，正常植株的基因型为A B ，基因型为aa的植株不能长出雌花序而成为雄株，因此雄株的基因型为aaB ；基因型为bb的植株雄花序变成雌花序而成为雌株，因此，雌株的基因型为A bb，基因型为aabb的植株顶端长出的也是雌花序成为雌株。请分析回答下列问题：(1)育种工作者选用上述材料做亲本，杂交后得到下表中结果：类型正常株雄株雌株数目99810011999请你写出亲本的基因型： AaBb aabb 或 Aabb aaBb (2)玉米的纯合体雄株和雌株在育种中有重要应用价值，可免除雌雄同株时杂交育种必须去雄的麻烦。选育的纯合子雄株和雌株，应确保其杂交后代都是正常株，以符合生产要求。那么，选育的纯合子雄株的基因型应为 aaBB ，纯合子雌株的基因型应为 AAbb 。(3) 已知大田中正常植株都是杂合子，请你利用这种正常植株设计一个育种程序，选育出符合生产要求的纯合子雄株和雌株。（提示：常规的杂交育种方法很难选出符合要求的植株，用单倍体育种与杂交育种相结合的方法，容易达到育种的目的） 亲本：AaBb正常株 减数分裂配子（花粉粒） AB Ab aB ab花药离体培养单倍体幼苗 AB Ab aB ab秋水仙素处理染色体加倍二倍体植株 AABB AAbb aaBB aabb 正常株 雌株 雄株 雌株在获得的二倍体植株中，雄株即为符合要求的类型（aaBB）既长出了雌花序，雄花序也转变为雌花序的雌株也为符合要求的雌株不能长出雌花序，仅是雄花序转变为雌花序的雌株（aabb）不符合生产要求，淘汰。4有关可遗传变异的确定的实验设计规律：区分生物可遗传变异和不可遗传的的实验的方法是设立对照实验，让其发生了变异的亲本进行杂交，将杂交后代的种子（或幼年个体），或者将其进行无性生殖（如植物的组织培养、嫁接、营养生殖）培养的幼年个体；一组放入到所发生变异的环境，一组放入原来的环境中，在正常的条件下培养，观察其杂交后代性状情况。如果发现放入原来的环境的生物性状表现为变异的性状，则说明发生了可遗传的变异，如果后代全为没发生变异的环境性状一致，则为不可遗传的变异。【例】近百年来，果蝇被应用于遗传学研究的各个方面，而且它是早于人类基因组计划之前而被测序的一种动物。请回答下列有关问题：（1）某一生物兴趣小组，在暑期饲养了一批纯合长翅红眼果蝇幼虫，准备做遗传学实验。因当时天气炎热气温高达3537，他们将果蝇幼虫放在有空调的实验室中，调节室温至25 培养。不料培养的第7d停电，空调停用一天，也未采取别的降温措施。结果培养出的成虫中出现了一定数量的残翅果蝇（有雌有雄）。这种现象在遗传学称为 变异 包括如 可遗传的变异 和 不可遗传的变异 ，你支持其中那一种观点请设计一个实验探究关于残翅形成的原因，你认为本实验的假设 温度变化影响发育，遗传物质没有发生改变（或温度变化导致遗传物质改变引起的） 。实验的原理： 发生了可遗传的变异的物种能将起性状传递给后代 实验的步骤：第一步 选取相等的残翅果蝇（有雌有雄并且含量相同）平均分成俩组（每组有雌有雄并且含量相同）标为A、B两组第二步 让A组放入25度的环境中培养让其自由交配，B组放入37度的环境中培养让其自由交配，其他的条件适宜相同，第三步 培养一段时间，发现后代出现了成熟的果蝇，观察其性状，并记录！实验结论：若A组全为长翅果蝇，则说明其变异为不可遗传的变异若A组有残翅果蝇，则说明其变异为可遗传的变异（2）已知果蝇的红眼和白眼是一对相对性状（红眼A、白眼a），且雌雄果蝇均有红眼和白眼类型。若用一次交配实验即可确定这对基因位于常染色体还是在性染色体上，选择的亲本表现型应为 白眼雌果蝇红眼雄果蝇 。实验预期及相应结论为：子代中雌果蝇全部红眼，雄果蝇全部白眼，则这对基因位于X染色体上 子代中雌、雄果蝇全部为红眼，则这对基因位于常染色体上 子代中雌、雄果蝇均既有红眼又有白眼，则这对基因位于常染色体上 三、巩固练习：1下列关于育种原理的几种说法，不正确的是 （ B ）A育种的过程是一个选择的过程，选择方向与自然选择有所不同B育种的过程是一个选择的过程，选择方向与自然选择相同C能够创造出新品种甚至新类型的重要方法是诱变D育种是对变异人工进行定向选择的过程2用生长素处理获得无籽番茄和用多倍体育种获得无籽西瓜，下列有关的叙述正确的是（ A ）A生长素处理获得番茄无籽的变异属于不能遗传的变异B无籽番茄植株扦插后长出的植株仍结无籽果实C三倍体西瓜无籽的变异属于不能遗传的变异D无籽番茄属于单倍体植物3现有黑色短毛免（BBEE）和褐色长毛免（bbee），两对等位基因位于两对同源染色体上，问怎样育成能稳定遗传的黑色长毛免。P BBEE bbee 亲本杂交 黑短 褐长F1 BbEe 让F1代雌雄个体间杂交F2 B_E_ B_ee bbE_ bbee 选黑色长毛兔和褐色长毛兔测交 黑长 褐长如后代全为黑色长毛兔，则被检测体为纯合体，能稳定遗传，符合育种要求。如果后代出现性状分离，则黑色长毛兔不符合育种要求，淘汰。4、“神舟”6号飞船于2005年10月12日升空，于10月17日返回。一种植物的种子也随飞船经太空遨游后，经科研人员培育后得到的植株：基因型为A B 时开红花，基因型为aaB 开紫花，基因型为A bb和aabb时开白花。科研人员让基因型为aabb的植株接受基因型为AaBb植株的花粉，其后代植株的表现型和数目如下表表现型红花紫花白花数目332331665(1)这两对基因的遗传遵循什么遗传规律？判断的依据是什么？这两对基因的遗传遵循基因的分离定律和自由组合定律。从杂交后代植株的表现型及其数目，可推知基因型为AaBb的植株产生了4种不同的配子，比为1111，说明在配子形成的过程中，发生了等位基因的分离和非等位基因的自由组合，即基因的自由组合定律。(2)育种工作者利用基因型为AaBb的个体，采用单倍体育种的方法，获得了开红花、紫花、白花三表现型的纯合植株。请利用现有材料，继续完成选育过程，以获得基因型为AAbb的植株类型。(写出遗传图解，并用文字说明)在获得的纯合子植株中，将获得的紫花植株(aaBB)与白花植株分别杂交，若后代全为红花，则白花植株的基因型为AAbb，符合要求；若后代无红花植株，则此白花植株为aabb，不符合要求。5如下图表示基因型为AaBb的玉米植株的四种生殖过程，从上到下依次为A、B、C、D过程。请据图回答：(1)A过程中获得单倍体植株的方法是 花药离体培养 ，要使它能够产生可育后代，常采用一定浓度的秋水仙素处理幼苗，其作用机理是 抑制细胞分裂过程中纺锤体的形成，使杂色体数目加倍 。(2)B过程中，该植株的一个初级卵母细胞形成的卵细胞的基因型为 AB或Ab或aB或ab ；种子形成过程中，细胞中来自母方的染色体所占比值是 23 。(3)制备人工种子的关键一步是C过程中经 脱分化 、 再分化 阶段培育成具有生根发芽能力的胚状体，包裹胚状体的物质相当于玉米种子中的 胚乳 (结构)。(4)C过程中，细胞分裂后期每一极的基因组成是 A、B、a、b ，D过程中，经两个原生质体融合后形成的融合细胞内有 4 个染色体组。(5)若要根据结构来判断玉米是否属于C4植物，实验操作的基本思路是 做玉米叶的横切片，在显微镜下观察有无“花环型”结构 6下图中，植株甲为黄色豆荚（aa）、绿色子叶（bb）的纯种豌豆，植株乙为绿色豆荚（AA）、黄色子叶（BB）的纯种豌豆，这两对基因独立遗传。现对植株甲和植株乙进行了一定的处理，处理的结果如图所示。请据图回答问题：(1)处理的方法是 不授粉，在雌蕊柱头上涂上一定浓度的生长素类似物溶液，套袋 。(2)经过处理，植株甲形成有种子豆荚。其豆荚的颜色是 黄 色，种子子叶的颜色是 黄 色。第二年，播下经过处理形成的所有种子，在自然条件下，长出的植株所结的豆荚是黄色的占总数的 0 ；其种子中，胚的基因型是AABb的占总数的 1/8 。(3)处理所运用的生物技术，其过程可简要表示为 花药愈伤组织 根、芽 单倍体植株 (4)处理的原理是 秋水仙素能抑制纺锤体形成，使染色体数目加倍 。(5)若将豌豆子叶的绿色基因（b）提取出来，整合到某种花菜细胞的DNA上，让该种花菜植株的花轴、花柄和花均呈绿色以提高其经济价值。将豌豆子叶的绿色基因（b）送入某种花菜的体细胞，最常用的运输工具是 质粒 。7下图表示用某种农作物品种和培育出品种的可能方法，请回答下列问题：(1)指出下列各种交配方式：由品种和培育出的过程是 杂交 ，由品种培育出品种经过的过程V是 自交 。(2)品种是一种 单倍体 植株，由品种经过过程培育品种常用的方法是 花药离体培养 。(3)品种形成品种经过的过程VI中常用 秋水仙素 处理。(4)由品种直接形成品种的过程需经 基因突变(人工诱变) ，由品种产生品种的最简便方法是 自交 。(5)你认为成功率最高且时间最短的培育品种的途径是 。8为了提高玉米的产量，农业生产中使用的都是玉米杂交种，杂交玉米的性状不能稳定遗传，因此农民每年都需要购买玉米杂交种。现有长果穗（A）白粒（b）和短果穗（a）黄粒（B）两个玉米杂合子品种，为了达到长期培育长果穗黄粒（AaBb）玉米杂交种的目的，请你以遗传图解并简要说明的形式，设计出你的育种方案(三种)。方案一：P： Aabb aaBb 亲本杂交 F： AaBb Aabb aaBb aabb 选出 淘汰 淘汰 选出 连续自交 选出纯种 AABB aabb 部分杂交制种 AABB AaBb aabb 部分自交留种 留种 杂交种子 留种 方案二：P： Aabb aaBb 连续自交F： AAbb aaBB 选出纯种 部分杂交制种 AABB AaBb aabb 部分自交留种 留种 杂交种子 留种方案三：P： Aabb aaBb 单倍体育种F： AAbb aaBB 部分杂交制种 AABB AaBb aabb 部分自交留种 留种 杂交种子 留种10（1）果蝇的红眼（A）对白眼（a）是显性，控制眼色的基因在X染色体上，双亲中的一方为红眼，另一方为白眼，杂交后F1代中雌果蝇与亲代雄果蝇眼色相同，雄果蝇眼色与亲代雌果蝇相同，则亲代雌果蝇、雄果蝇基因型分别是 XaXa 、 XA Y 。（2）两个表现型正常的果蝇交配，在后代中有202年雌性个体和98个雄性个体。这个结果有什么特殊性？ 存活后代雌性个体多于雄性个体 ；据此推测，应该是 隐性 （显性、隐性）致死基因位于 X 染色体上。（3）大部分普通果蝇身体呈褐色（YY），具有纯合隐性等位基因yy的个体呈黄色。但是，即使是纯合的YY品系，如果用含有银盐的食物饲养，长成的成体也为黄色。这就称为“表型模写”，是由环境造成的类似于某种基因型所产生的表现型。如果你有一只黄色的果蝇，你如何判断它是属于纯合yy还是“表型模写”？ 正常情况：YY褐色（显性） ；yy（隐性）。用含银盐的食物饲养；YY褐色黄色（发生表型模写）。因为表型模写是环境条件的影响，是不遗传的，所以将该未知基因型的黄色与正常黄色在不用含银盐饲料的条件下，进行杂交，根据子代表现型进行判断。如果子代全是褐色，说明所测黄色果蝇的基因型是YY。表现黄色是表型模写的结果；如果子代全为黄色，说明所测黄色果蝇的基因型是yy，无表型模写。 9、遗传学家曾做过这样的实验：长翅果绳幼虫正常的培养温度为25，如果将孵化后47天的长翅果蝇幼虫在3537处理624小时，得到了某些残翅果蝇，这些残翅果蝇在正常环境温度下产生的后代仍然是长翅果蝇。（1）请结合在因与酶的关系及酶的特性对上述现象作出合理的解释。翅的发育需要经过酶的作用，酶的合成由基因控制，温度影响酶的活性（1分）。长翅果蝇的基因指导合成的酶在正常温度下催化反应使幼虫发育成长翅果蝇。而在较高的温度下，酶的活性受到影响，一些反应不能进行，造成长翅果蝇幼虫发育成残翅果蝇。残翅果蝇体内的基因没有改变，仍然是长翅果蝇的基因，所以在正常温度下产和一的后代是长翅果蝇。 （2）果蝇长翅（B）是显性，残翅（b）是隐性。一试管内有一些只具一种基因型的残翅果蝇，但不知是什么温度下发育而成的，基因型不明确。请设计实验确定它们的基因型，简要写出你的实验设计思路，可能现出的结果及果蝇的基因型。设计思路： 让这些残翅果蝇相互交配产卵，在正常的培养温度下培养一段时间后，观察子代果蝇翅的类类型。 结果及基因型：若这一试管内残翅果蝇的后代都是残翅果蝇，则基因型是bb。 若这一试管内残翅果蝇的后代都是长翅果蝇，则基因型是BB。 若这一试管内残翅果蝇的后代既有残翅果蝇，也有长翅果蝇，则基因型是Bb。 10、科学家选用萌发的普通甜椒的种子搭载“神舟”飞船，应用在微重力和宇宙射线等各种因素作用下生物易发生基因突变的原理，从太空返回后种植得到的植株中选择果实较大的个体，培育出大果实“太空甜椒”。假设果实大小是一对相对性状，且由单基因（D、d）控制的完全显性遗传，请你用原有的纯种小果实普通甜椒和大果实太空甜椒为实验材料，设计一个方案，以鉴别太空甜椒大果实这一性状的基因型。你的实验设计原理是遵循遗传的 基因 定律。请你在下表中根据需要设计12个步骤，在下表中完成你的实验设计方案，并预测实验结果和得出相应的结论（结果和结论要对应，否则不得分）。 （8分） 选择的亲本及交配方式预测的实验结果（子代果实性状）结 论（太空甜椒基因型）在不同地块栽培这些纯种的大果实太空甜椒时，发现有的地里长出的甜椒都是小果实的，这说明生物的性状是 的结果。假设普通甜椒的果皮颜色绿色（A）对红色（a）是显性，子叶厚（B）对子叶薄（b）是显性，现把基因型为AaBb 的个体的花粉传给aaBb 的个体，则该植株所结果皮的颜色和子叶的厚薄的分离比分别是 、 。基因分离 （注：本实验设计是一个开放题，只要方法正确，结果与结论相对应即可得分，否则不得分。）方法一：选择的亲本及交配方式子代果实性状太空甜椒基因型纯种小果实普通甜椒大果实太空甜椒（2分）全部为大果实DD 全部为小果实dd 出现性状分离（有大果实和小果实）Dd 方法二：步骤选择的亲本及交配方式子代果实性状太空甜椒的基因型第1步大果实太空甜椒自交（1分）出现性状分离（有大果实和小果实）Dd全部为大果实DD或dd第2步纯种小果实普通甜椒大果实太空甜椒（1分）全部为大果实DD全部为小果实dd基因型和环境共同作用 红:绿=10 厚:薄=31（注：只有比例，没有性状不得分）11、人们研究发现，Y染色体含有几十个基因。如果果蝇的刚毛、截毛这对相对性状由位于X、Y染色体同源部位上的一对等位基因控制，刚毛基因B对截毛基因b为显性。（1）让刚毛果蝇与截毛果蝇杂交，后代中，雌果蝇全为刚毛，雄果蝇全为截毛，则亲本的杂交组合为（基因型）： XBYb XbXb （2）现有纯种刚毛雌果蝇与截毛雄果蝇、刚毛雄果蝇与截毛雌果蝇 ，你能否设计杂交实验确定控制刚毛和截毛的基因位于X、Y染色体的同源部位、而不是位于常染色体上？请设计正交、反交实验证明。假设一：果蝇的刚毛、截毛这对相对性状是由X、Y染色体上的一对等位基因控制的用遗传图解写出杂交实验并预期结果假设二：果蝇的刚毛、截毛这对相对性状是由常染色体上的一对等位基因控制的，用遗传图解写出杂交实验并预期结果结论 若实际杂交结果与预期一相符 ，则证明假设一成立，即控制刚毛和截毛的基因位于X、Y染色体的同源部位。 若实际杂交结果与预期二相符 ，则证明假设二成立，即控制刚毛和截毛的基因位于常染色体上。【例题】（07师大附中）材料一：中科院水生生物研究所鱼类转基因工程组的科学家们，在朱作言院士的领导下，将育出一种带有草鱼生长激素基因的转基因鲤鱼F1代和另一种具有草鱼生长激素基因的转基因三倍体鲤鱼“吉鲤”。转基因鲤鱼F1代是