生物育种问题的总结与视野拓展
高中生物中涉及的育种技术和方法有：转基因育种、细胞工程、（有性）杂交育种、单倍体育种、多倍体育种和诱变育种等。这些育种知识分布在课本的各个章节，而且内容较为简洁。进行高考总复习时，必须进行归纳总结，在广度和深度上进行适当的拓展，使其成为育种知识体系，以便系统地掌握生物育种的原理、方法及其优缺点等等，达到灵活运用的目的。
一、转基因育种（基因工程育种）
原理：基因重组（或异源DNA重组）。
方法：提取目的基因→装入载体→导入受体细胞→基因表达→筛选出符合要求的新品种。
优点：不受种属限制，可根据人类的需要，有目的地进行。
缺点：可能会引起生态危机，技术难度大。
例1：阅读下列材料，回答问题：
材料：目前，我国已培育成功两种转基因鱼：一种是带有草鱼
生长激素基因的转基因鲤鱼子一代，和普通鲤鱼不同的是，它的背部高高隆起，肌肉十分发达，并具有大规模繁殖能力。另一种是具有草鱼生长激素基因的转基因三倍体鲤鱼“吉鲤”。它长得酷似鲫鱼，在它的基因中，除了两套鲤鱼染色体外，还多了一套鲫鱼的染色体，但吉鲤是不能生育的，在推广过程中不用担心与其它动物杂交引起生态危机。这两种鱼的生长速度很快，比普通鲤鱼快140％以上。而且蛋白质高，脂肪含量较低，味道不错。
（1）文中的“转基因鲤鱼”是指遗传物质中导入了_________的鲤鱼。
（2）“吉鲤”不能生育是因为减数分裂过程中__________ ，不能生成正常的生殖细胞。
（3）请指出转基因育种的两种优点_____________________________________________ ____________________________________________________
___。
二. 细胞工程育种
原理：细胞的全能性（植物）细胞核的全能性（动物）
方法：（1）植物：去细胞壁→细胞融合→组织培养（2）动物克隆：核移植→胚胎移植
优点：能克服远缘杂交的不亲和性，有目的地培育优良品种。动物体细胞克隆，可用于保存濒危物种、保持优良品种、挽救濒危动物、利用克隆动物相同的基因背景进行生物医学研究等。
缺点：技术复杂，难度大；它将对生物多样性提出挑战，有性繁殖是形成生物多样性的重要基础，而“克隆动物”则会导致生物品系减少，个体生存能力下降。
例2：驱蚊草（又名蚊净香草）是一种具有驱蚊效果而对人体不仅无害、而且有益的植物，它是通过科学家十多年的潜心研究、采用细胞工程技术，把天竺葵的原生质体与香茅草的原生质体进行融合培育而成的，是一种纯天然及环保型产品。驱蚊草含有香茅醛，散发出一种特殊的柠檬型香气，从而达到驱蚊的效果。香茅醛同时还具有抗菌、除臭、抗忧郁、净化心灵、缓解紧张与压力的作用。驱蚊草是多年生草本植物，从澳大利亚引入中国。该产品已在澳大利亚、美国、日本、加拿大、台湾等地走进千家万户，确认了该植物的驱蚊效果和环保安全性。下图是培育蚊净香草示意图。请据图回答下列问题：
（1）从（1）到（2）的过程是使
植物细胞形成__________，关键是
使用________酶去除细胞壁。
（2）步骤（2）（3）（4）是_________
融合过程。
（3）步骤（6）（7）表示融合的细
胞长成杂种植株的过程。这个过程必须经过细胞分裂、________ 、_________ 几个阶段。
（4）请分析指出，利用蚊净香草驱蚊有什么优点____________________
例3：2003
年11月6日，继
我国首例皮肤细
胞克隆牛“康康”
之后，又一头以同样方法克隆的牛“双双”在山东省莱阳农学院诞生。这两头克隆 牛 卵细胞 植入 C 牛子宫 发育 克隆牛 （基因型AA ） （基因型Aa ） 牛 细胞核 （基因型Aa
牛的降生，标志着我国体细胞克隆技术已达国际先进水平。下图为克隆牛的培育过程，请据图回答：
（1）该克隆牛表现出的性状是__________牛的性状，基因型是___________，性别是___________。
（2）在培育克隆牛时，若将B牛换成基因型为Aa的雌牛，得到的克隆牛将是_______性。用_________方法可测知这头克隆牛的基因型，其基因型是_________。
（3）获得克隆牛的繁殖方式是_________。
三. 单倍体育种
原理：染色体变异，组织培养
方法：选择亲本→有性杂交→F1产生的花粉离体培养获得单倍体植株→诱导染色体加倍获得可育纯合子→选择所需要的类型。
优点：明显缩短育种年限，加速育种进程。
缺点：技术较复杂，需与杂交育种结合，多限于植物。
例4：石板菜是一种名贵蔬菜，为雌雄异株，属于XY型性别决定，其雄株产量与质量都超过雌株。请你从提高经济效益的角度考
虑，提出两种方案繁殖推广。
四. 多倍体育种
原理：染色体数目变异（染色体加倍）
方法：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。
（1）同源多倍体育种，如：
（2）异源多倍体育种，如：
A N a
B N b N a b N a b
物种
物种
杂交染色体加倍22222422=+==+=+ 二倍体 二倍体 不育 四倍体
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。
缺点：只适于植物，发育延迟，结实率低。
二倍体四倍体染色体加倍?→???
例5：下图是我国育种专家鲍文奎培育异源八倍体小麦的过程。其中：
（1）A 、B 、R 均代表_________。 （2）F 1不育的原因是_______。
（3）如何从F 1培育出可育的新品种
_________________________
五. 有性杂交育种
原理：基因重组。
方法：杂交→自交→选优
优点：能根据人的预见把位于两个生物体上的优良性状集于一身。 缺点：时间长，需及时发现优良性状。
P 普通小麦 黑麦RR
AABBDD × （2N=14）
（
）
配子 R
（N=21） （N=7）
F 1
新品种 （4N=56）
例6：现有3个番茄品种，A品种的基因型为AABBdd，B品种的基因型为AAbbDD，C品种的基因型为aaBBDD。3对等位基因分别位于3对同源染色体上，并且分别控制叶形、花色和果形3对性状。请回答：
（1）如何运用杂交育种方法利用以上3个品种获得基因型为aabbdd的植株（用文字简要描述获得过程即可）
（2）如果从播种到获得种子需要一年，获得基因型为aabbdd的植株最少需要多少年
六. 诱变育种
原理：基因突变
方法：辐射诱变，激光、化学物质诱变，太空（辐射、失重）诱发变异→选择育成新品种
优点：能提高变异频率，加速育种过程，可大幅度改良某些性状；变异范围广。
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。改良数量性状效果较差。
例7：我国运用返回式运载卫星搭载水稻种子，返回地面后种植，培育出的水稻穗长粒大，亩产达600kg，最高达750kg，蛋白质含量增加8%-20%，生长期平均缩短10天。请回答：
（1）水稻产生这种变异的来源是_____＿＿＿＿＿，产生变异的原因是________。
（2）这种方法育种的优点有__________。
七、植物激素育种
原理：适宜浓度的生长素可以促进果实的发育
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。
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。
缺点：该种方法只适用于植物。
例8：无子番茄的培育
八、有关育种注意的问题
1、育种的根本目的是培育具有优良性状(抗逆性好、品质优良、产量高)的新品种，以便更好地为人类服务。
2、选择育种方法要视具体育种目标要求、材料特点、技术水平和经济因素，进行综合考虑和科学决策：
①一般作物育种可选杂交育种和单倍体育种；
②为得到特殊性状可选择诱变育种(如航天育种)或多倍体育种；
③若要将特殊性状组合到一起，但又不能克服远缘杂交不亲和性，可考虑运用基因工程和细胞工程育种，如培育各种用于生物制药的工程菌。
3、从基因组成上看，育种目标基因型可能是：
①纯合体，便于制种、留种和推广；②杂交种，充分利用杂种优势。
九、有关育种问题的配套练习
1、以下为五种不同的育种方法示意图，请据图回答：
（1）图中A，D方向所示的途径表示育种方式，A→B→C 的途径表示
育种方式。这两种育种方式都是从亲本杂交开始，这样做的目的是 __________________________ ____________________________________，比较两种育种方式，后者的优越性主要表现在___________ ________。
（2）B途径常用的方法为。
（3）E途径获得的植物常用的方法是
2、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（有一对基因杂合即可称为杂合体），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）。
3、兔子的黑毛（B）对白毛（b）为显性，短毛（E）对（e）为显性，这两对基因是独立遗传的。现有纯合黑色短毛兔和白色长毛兔。
（1）请设计培育出稳定遗传的黑色长毛兔的育种方案（简要程序）。
第一步：；
第二步：；
第三步：。
（2）在F2中黑色长毛兔的基因型有种，其纯合子占黑色长毛兔总数的，其杂合子占F2总数的
。
（3）上述遗传遵循定律。
4、下图表示某种农作物①和②两个品种分别培育出④、
⑤、⑥ 3个品种的过程。
根据上述过程，回答下列问题：
（1）用①和②培育⑤所采用的
方法I和II分别称
_______________和____________，其培育出⑤所依据的原理是_________________________。
（2）由③培育出④的常用方法III是_______________，其培育中首先要应用细胞工程中的_____________技术，由④育成⑤品种的方法V称_____________，其优点是____________________________________。
（3）由③培育出⑥的常用方法IV是_________________，其形成的⑥称________。
5请分析下列两个实验：
①用适当浓度的的生长素溶液处理未受粉的番茄花蕾，子房发育成无子番茄。
②用四倍体西瓜与二倍体西瓜杂交，获得三倍体西瓜植株，其雌蕊授以二倍体西瓜的花粉，子房发育成无子西瓜。试问：
（1）番茄的无子性状能否遗传__________；若取这番茄植株的枝条扦插，长成的植株所结果实中是否有种子_____。为什么_____________________________________
（2）三倍体西瓜无性繁殖后，无子性状是否遗传______；若取这植株的枝条扦插，长成的植株的子房壁细胞含有______个染色体组。
为什么_________________________________________________________ ________
6.以下各图分别表示几种不同的育种方法。请据图回答：
（1）A图所示过程是一种克隆动物的新技术，新个体丙的性别决定于亲本。
（2）在B图中，由物种P突变为物种P′，在指导蛋白质合成时，
③处的氨基酸由物种
P的改变成了。（缬氨酸GUC；谷氨酰胺CAG；
天门冬氨酸GAC）
（3）C图所示的育种方法叫，该方法最常用的做法是在1处。
（4）D图所表示的育种方法叫，若要在F2中选出最符合生产要求的新品种，最简便的
是
。
（5）E图中过程2常用的方法是，与D方法相比，E方法的突出优点是。
7.已知水稻抗病（R）对感病（r）为显性，有芒（B）对无芒（b）为显性，两对基因自由组合，体细胞染色体数为24条。现用单倍体育种方法选育抗病、有芒水稻新品种。
（1）诱导单倍体所用的花药，应取自基因型为的
植株。
（2）为获得上述植株，应采用基因型为和的两亲本进行杂交。
（3）在培养过程中，单倍体有一部分能自然加倍成为二倍体植株，该二倍体植株花粉表现（可育或不育），结实性为（结实或不结实），体细胞染色体数为。
（4）在培养过程中，一部分花药壁细胞能发育成为植株，该植株的花粉表现______（可育或不育），结实性为（结实或不结实）。体细胞染色体数为。
（5）自然加倍植株和花药壁植株中都存在抗病、有芒的表现型。为获得稳定遗传的抗病、有芒新品种，本实验应选以上两种植株中的植株，因为自然加倍植株花药壁植株。
（6）鉴别上述自然加倍植株与花药壁植株的方法是__________________。
8.大豆是两性花植物。下面是大豆某些性状的遗传实验：
（1）大豆子叶颜色（BB表现深绿；Bb表现浅绿；bb呈黄色，幼苗
阶段死亡）和花叶病的抗性（由R、r基因控制）遗传的实验结果如下表：
①组合一中父本的基因型是_____________，组合二中父本的基因型是_______________。
②用表中F1的子叶浅绿抗病植株自交，在F2的成熟植株中，表现型的种类有____________________________________________________，其比
例为_____________。
③用子叶深绿与子叶浅绿植株杂交得F1，F1随机交配得到的F2成熟群体中，B基因的基因频率为________________。
④将表中F1的子叶浅绿抗病植株的花粉培养成单倍体植株，再将这些植株的叶肉细胞制成不同的原生质体。如要得到子叶深绿抗病植株，需要用_________________基因型的原生质体进行融合。
⑤请选用表中植物材料设计一个杂交育种方案，要求在最短的时间内选育出纯合的子叶深绿抗病大豆材料。
（2）有人试图利用细菌的抗病毒基因对不抗病大豆进行遗传改良，以获得抗病大豆品种。
①构建含外源抗病毒基因的重组DNA分子时，使用的酶有______________________。
②判断转基因大豆遗传改良成功的标准是__________________________________，具体的检测方法_________________________________________________________
______。
（3）有人发现了一种受细胞质基因控制的大豆芽黄突变体（其幼苗叶片明显黄化，长大后与正常绿色植株无差异）。请你以该芽黄突变体和正常绿色植株为材料，用杂交实验的方法，验证芽黄性状属于细胞质遗传。（要求：用遗传图解表示）
9.为了快速培育抗某种除草剂的水稻，育种工作者综合应用了多种培育种方法，过程如下。请回答问题。
（1）从对该种除草剂敏感的二倍水稻植株上取花药离体培养，诱导成幼苗。
（2）用射线照射上述幼苗，目的是；然后用该除草剂喷洒其幼叶，结果大部分叶片变黄，仅有个别幼叶的小片组织保持绿色，表明这部分组织具有。
（3）取该部分绿色组织再进行组织培养，诱导植株再生后，用秋水仙素处理幼苗，使染色体，获得纯合，移栽到大田后，在苗期喷洒该除草剂鉴定其抗性。