一轮必第讲第章遗传育种

必2第10讲第6章遗传育种（2课时）惠南中学郭文江2015年12月3日【考试说明要求】生物变异在育种上的应用Ⅱ遗传育种复习生物一轮复习惠南中学郭文江

——从杂交育种到基因工程育种可遗传变异的来源基因突变基因重组染色体变异想一想：利用生物变异原理可培育新品种，可用的育种方法有哪些？

杂交育种

诱变育种多倍体育种单倍体育种基因工程育种植物体细胞杂交核移植技术（一）育种目标：

1．优良品质；2．纯合子（常）：稳定遗传，子代性状整齐，适合推广杂合子：易性状分离，需年年配制F1提示：选种要选纯合子（二）几种育种方法问题探究：现有高秆抗锈病(DDRR)和矮秆不抗锈病(ddrr)的小麦植株，如何获得矮秆抗锈病(ddRR)新品种。假如你是育种专家，请你思考可用哪些育种方案，并用遗传图解简要介绍。

F1:DdRrD_R_,D_rr,ddR_,ddrrF2×连续自交直至到不再发生性状分离为止

ddRR(矮秆抗病)P（高秆抗锈病

）（矮秆不抗锈病)DDRR

×

ddrr高秆抗病高秆不抗病矮秆抗病矮秆不抗病杂交自交选优自交选优方案一：杂交育种“集优”将不同个体的优良性状集中到同一个体上杂交育种2不能创造新基因1后代会出现性状分离3育种缓慢，过程繁琐4只能进行本物种或亲缘关系较近的物种杂交，不能克服远源杂交不亲和的障碍。基因重组优点:缺点：原理：

方法：

杂交→自交→选优→自交→选优想一想：有没有其他育种方法可以缩短育种年限呢？

P（高秆抗锈病

）（矮秆易染病）

DDRR

×

ddrr

↓

F1

DdRr（高秆抗锈病

）↓

F1配子DR、Dr、dR、dr↓花药离体培养单倍体幼苗

人工诱导加倍

DDRRDDrrddrrddRR高秆抗锈病

高秆易染病矮秆易染选矮秆抗病的个体（三者淘汰）↓

个体采收种子留种

方案二：单倍体育种单倍体育种1花药离体培养获得单倍体植株，2人工诱导染色体加倍（常用秋水仙素），获得纯种。方法复杂，成活率较低。缩短育种年限；获得优良纯种。原理：

方法：优点:缺点：染色体变异想一想：杂交育种能否应用于微生物育种？杂交育种和单倍体育种能否产生新的基因？诱变育种：例子医药工业应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。还有医学上应用的其他抗菌素如链霉素、地霉素、金霉素等，经辐射处理的突变系，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生产。在作物方面，应用诱变育种我国已培育出100多种水稻、小麦、玉米、大豆等优良品种。例如用射线处理水稻干种子，选出提早成熟15天的新品种，丰产等性状仍旧保持下来，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理大豆，培育出一种新品种。这品种含有改变了的酶系，在同样的施肥和管理条件下可提高产量16%。γ射线Ｐ

DDRR高秆抗锈病ddRR矮秆抗锈病γ射线Ｐddrr矮秆不抗锈病ddRR矮秆抗锈病或方案三：诱变育种诱变育种基因突变物理方法(紫外线、α射线、失重等)或化学方法(亚硝酸、硫酸二乙酯等)处理生物，再选择符合要求的变异类型1、提高突变的频率；2、能产生新的基因，大幅度地改良某些性状；3、较短时间内能获得稳定遗传的个体（缩短育种时间）。1、难以控制突变方向，具有一定的盲目性；2、有利个体不多，需要大量的处理生物材料，再进行选种培养。原理：方法：优点:缺点：问题探究：现有ddRR矮秆抗锈病的小麦植株，如何获得矮秆抗锈病(ddddRRRR)新品种。假如你是育种专家，请你思考可用哪种育种方案，并用遗传图解简要介绍。想一想：为了培育小麦粒（果实）大、糖类蛋白质含量高的新品种。请你思考，还可以怎样设计育种方案？秋水仙素Ｐ

ddRR矮秆抗锈病ddddRRRR矮秆抗锈病

方案四：多倍体育种多倍体育种染色体变异原理：方法：优点:缺点：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，发育为多倍体植株，得到多倍体品种。种子与果实大，营养物质含量高。发育延迟，结实率低；适用于植物，在动物中难于开展。例3：秋水仙素处理萌发的幼苗时，可以诱导多倍体的产生，秋水仙素的作用是

。三倍体植株需要授以二倍体的成熟花粉，因为成熟花粉具有的色氨酸酶系（促使合成生长素），通过授粉为其子房的发育提供

。三倍体植株不能进行减数分裂的原因是由于卵原细胞3个染色体组（3N=33），减数分裂时同源染色体联会

，从而不能正常产生卵细胞。由此可以获得的是

倍体果实，但是没有种子的。抑制纺锤体的形成生长素

紊乱

三

无子西瓜

为提高小麦面粉中必需氨基酸的含量，改良小麦营养成分，请你设计育种方案。问题探究：方案提示：基因工程育种提取目的基因→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→筛选出符合要求的新品种。导入增殖、表达结合提取方案五：基因工程育种名称基因工程育种原理异源DNA重组处理方法提取目的基因目的基因与运载体结合目的基因导入受体细胞目的基因的检测与表达筛选出符合要求的新品种优点目的性强,可定向改造生物；育种周期短;克服远缘杂交不亲和的障碍缺点技术复杂，安全性问题多为提高小麦面粉中必需氨基酸的含量，改良小麦营养成分，你还有不同的育种方案。问题探究：方案提示：细胞工程育种白菜甘蓝白菜－甘蓝细胞工程育种细胞工程育种大豆小麦小麦－大豆（示意图）（三）几种育种方法比较

诱变处理（种子或幼苗）具有新性状的个体杂交育种诱变育种

生物个体能稳定遗传的个体单倍体育种P杂交F1产生花药（配子）离体培养（植物组织培养）单倍体植株秋水仙素处理正常植株（纯合子）多倍体育种

萌发中的种子或幼苗秋水仙素处理多倍体植株（植株、果实大，营养丰富）基因工程育种

供体细胞（一种生物）

提取目的基因修饰、改造、导入

受体细胞（另一生物）新品种培养细胞工程育种不同生物的细胞融合处理杂种细胞植物组织培养新品种杂交育种P杂交F1自交F2选种连续自交获得能稳定遗传的个体(纯合子)下图展示了哪几种育种方式：单倍体幼苗方法3方法4方法5方法。。。推广详细育种目标育种方法集中同种内优良性状最简易方法最快速方法产生新等位基因（创造新性状）获得果实种子增大、营养物质含量高的品种目的性最强又能打破物种界限具有两种植物的共同性状的品种规律小结：杂交育种杂交育种诱变育种单倍体育种多倍体育种基因工程育种植物体细胞杂交育种多倍体育种使原品系营养器官“增大”或“加强”诱变育种(可提高变异频率，期望获得理想性状)让原品系产生新性状(无中生有)基因工程及植物细胞工程(植物体细胞杂交)育种使原品系实施“定向”改造杂交育种(耗时较长，但简便易行)单倍体育种(明显缩短育种年限)集中双亲优良性状育种方案育种目标3/16不再发生性状分离E、F、G花药离体培养练习1C、D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单倍体植物体细胞杂交A、B（2013浙江卷,32）（18分）在玉米中，控制某种除草剂抗性（简称抗性，T）与除草剂敏感（简称非抗，t）、非糯性（G）与糯性（g）的基因分别位于两对同源染色体上。有人以纯合的非抗非糯性玉米（甲）为材料，经过EMS诱变处理获得抗性非糯性个体（乙）；甲的花粉经EMS诱变处理并培养等，获得可育的非抗糯性个体（丙）。请回答：（1）获得丙的过程中，运用了诱变育种和______育种技术。（2）若要培育抗性糯性的新品种，采用乙与丙杂交，F1只出现抗性非糯性和非抗非糯性的个体；从F1中选择表现型为________的个体自交，F2中有抗性糯性个体，其比例是_______。（3）采用自交法鉴定F2中抗性糯性个体是否为纯合子。若自交后代中没有表现型为__________的个体，则被鉴定个体为纯合子；反之则为杂合子。请用遗传图解表示杂合子的鉴定过程。单倍体

抗性非糯性

3/16

非抗糯性（2013浙江卷,32）（18分）在玉米中，控制某种除草剂抗性（简称抗性，T）与除草剂敏感（简称非抗，t）、非糯性（G）与糯性（g）的基因分别位于两对同源染色体上。有人以纯合的非抗非糯性玉米（甲）为材料，经过EMS诱变处理获得抗性非糯性个体（乙）；甲的花粉经EMS诱变处理并培养等，获得可育的非抗糯性个体（丙）。请回答：（4）拟采用转基因技术改良上述抗性糯性玉米的抗虫性。通常从其它物种获得_____

__，将其和农杆菌的__________用合适的限制性核酸内切酶分别切割，然后借助____

___连接，形成重组DNA分子，再转移到该玉米的培养细胞中，经筛选和培养等获得转基因抗虫植株。抗虫基因（或目的基因）Ti质粒

DNA连接酶

【解析】（1）甲ttGG产生的花粉为tG在EMS的诱变下通过花药离体培养获得单倍体tg,再由单倍体tg获得可育的丙非抗糯性ttgg，需要秋水仙素处理使染色体加倍，这个过程属于单倍体育种。（2）甲ttGG通过诱变产生乙TtGG，乙和丙ttgg杂交，可以获得TtGg和ttGg，从中选出表现型为抗性非糯性TtGg的个体自交，F2中有抗性糯性T_gg的个体，其比例为3／16。（3）采用自交法，纯合子不会发生性状分离，杂合子出现性状分离。F2中抗性糯性T_gg的个体有可能为TTgg，其自交结果不会性状分离。如果出现性状分离且抗性糯性:非抗糯性=3:1则为杂合子Ttgg.。（4）转基因技术的第一步是获取目的基因，可以从其他生物直接获取抗虫基因，用同一种限制酶分别切割目的基因和质粒，然后在DNA连接酶的作用下将其拼接到运载体质粒上构建基因表达载体（农杆菌转化法中是将目的基因插入Ti质粒的T—DNA中），然后通过农杆菌转化法导入到受体细胞玉米细胞中，通过组织培养获得抗虫植株，最后鉴定和筛选。【试题评价】该题综合考查了单倍体育种、诱变育种、杂交育种和基因工程育种，涉及基因突变、基因重组和染色体变异等基本原理，要求学生熟练掌握相关基础知识并加以灵活运用，试题难度适中。（

2012浙江卷）玉米的抗病和不抗病（基因为A、a）、高秆和矮秆（基因为B、b）是两对独立遗传的相对性状。现有不抗病矮秆玉米种子（甲），研究人员欲培育抗病高秆玉米，进行以下实验：取适量的甲，用合适剂量的γ射线照射后种植，在后代中观察到白化苗4株、抗病矮秆1株（乙）和不抗病高秆1株（丙）。将乙与丙杂交，F1中出现抗病高秆、抗病矮秆、不抗病高秆和不抗病矮秆。选取F1中抗病高秆植株上的花药进行离体培养获得幼苗，经秋水仙素处理后选出纯合二倍体的抗病高秆植株（丁）。另一实验表明，以甲和丁为亲本进行杂交，子一代均为抗病高秆。请回答：（1）对上述l株白化苗的研究发现，控制其叶绿素合成的基因缺失了一段DNA，因此该基因不能正常＿＿＿，功能丧失，无法合成叶绿素，表明该白化苗的变异具有＿＿＿＿的特点，该变异类型属于＿＿＿＿＿＿。表达

有害性基因突变

2012浙江卷）32．（18分）玉米的抗病和不抗病（基因为A、a）、高秆和矮秆（基因为B、b）是两对独立遗传的相对性状。现有不抗病矮秆玉米种子（甲），研究人员欲培育抗病高秆玉米，进行以下实验：取适量的甲，用合适剂量的γ射线照射后种植，在后代中观察到白化苗4株、抗病矮秆1株（乙）和不抗病高秆1株（丙）。将乙与丙杂交，F1中出现抗病高秆、抗病矮秆、不抗病高秆和不抗病矮秆。选取F1中抗病高秆植株上的花药进行离体培养获得幼苗，经秋水仙素处理后选出纯合二倍体的抗病高秆植株（丁）。另一实验表明，以甲和丁为亲本进行杂交，子一代均为抗病高秆。请回答：（2）上述培育抗病高秆玉米的实验运用了＿＿＿＿＿＿＿＿、单倍体育种和杂交育种