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淺談植物良種繁育的主要方法

1.雜交育種:

原理(1):基因重組(通過基因分離、自由組合或連鎖交換,分離優良性狀或把各種優良性狀集合在壹起)。

(2)方法:自花授粉,連續選種。

(3)舉個例子:

已知小麥高稈(D)對矮稈(D)顯性,抗銹病(R)對感銹病(R)顯性,兩對性狀獨立遺傳。目前有高稈抗銹病和矮稈感病兩個純品種。需要通過雜交育種培育性狀優良的新品種。

如何操作:(見右圖)

(1) F 1是由高抗稈銹病和矮稈銹病的純小麥雜交獲得的;

②讓F1自交得到F2;

(3)選擇F2中矮抗銹病小麥,自交獲得F3;

(4)在F3中留下無性狀分離的矮稈抗病個體,在F3中重復步驟(3)和(4)進行性狀分離。

(4)特性:育種周期長,需要不斷的自選優,淘汰劣,才能選育出所需的類型。

(5)描述:

(1)這種方法常用於:

A.同壹物種不同變種的個體之間,如上述例子;

b .親緣關系較近的不同物種的個體之間(為了使後代能育,要進行染色體加倍,以獲得為異源多倍體的個體),如八倍體小黑麥的培育,蘿蔔與甘藍的雜交。

(2)生物通過有性生殖繁殖後代的,必須選擇性狀優良的純種,防止後代出現性狀分離;如果生物通過無性繁殖產生後代,那麽只需要獲得優良性狀即可,純種和雜種不影響後代性狀的表達。

2.誘變育種

(1)原理:基因突變

(2)方法:物理因素(如X射線、γ射線、紫外線、激光等。)或化學因素(如亞硝酸、硫酸二乙酯等。)被用來治療生物體,使它們在細胞分裂時DNA復制出錯,從而引起基因突變。

(3)實例:太空育種,獲得高產青黴素菌株。

(4)特點:提高突變率,創造人類需要的突變類型,從中篩選培育優良的生物品種。但是,由於非定向突變,這種育種方法是盲目的。

(5)說明:這種方法常用於微生物育種、作物誘變育種等。

3.單倍體育種

(1)原理:染色體變異

(2)方法:通過花藥離體培養獲得單倍體植株,然後人工誘導染色體數目加倍。

(3)舉個例子:

已知小麥高稈(D)對矮稈(D)顯性,抗銹病(R)對感銹病(R)顯性,兩對性狀獨立遺傳。目前有高稈抗銹病和矮稈感病兩個純品種。要求通過單倍體育種培育具有優良性狀的新品種。

如何操作:(見下圖)

(1) F 1是由高抗稈銹病和矮稈銹病的純小麥雜交獲得的;

②f 1的花藥離體培養獲得單倍體;

(3)用秋水仙素處理單倍體幼苗,使染色體加倍,選擇抗矮縮病的個體作為所需類型。

(4)特性:由於獲得的個體基因都是純合的,自交後代不存在性狀分離,所以與雜交育種相比,育種周期明顯縮短。

(5)描述:

①這種方法壹般適用於植物。

(2)這種育種方法有時與雜交育種相結合,花藥離體培養需要組織培養技術的支持。

4.多倍體育種:

(1)原理:染色體變異

(2)方法:用秋水仙堿處理發芽的種子或幼苗,使細胞中的染色體數目加倍,染色體數目加倍的細胞繼續進行正常的有絲分裂,從而發育成多倍體植株。

(3)舉個例子:

①三倍體無籽西瓜的培育(同源三倍體培育)

流程圖:參考高二必修教材第二冊第55頁的圖。

描述:

A.三倍體西瓜種子種下後,為什麽要給二倍體西瓜花粉?

西瓜三倍體植株無法形成種子,是因為減數分裂過程中突觸的紊亂,無法形成正常的生殖細胞。而二倍體西瓜花粉接種到三倍體植株上後,花粉在柱頭上萌發時,將色氨酸轉化為吲哚乙酸的酶系統分泌到三倍體西瓜植株的子房中,使子房合成大量生長素。其次,二倍體西瓜花粉中的少量生長素也能在授粉後擴散到子房中,兩種來源的生長素都能使子房發育結實(三倍體無籽西瓜)。

B.如果以二倍體西瓜為母本,四倍體西瓜為父本,即反向雜交,會使珠被形成的種皮厚而硬,從而影響無籽西瓜的品質。

②八倍體小黑麥的培育(異源多倍體培育):

普通小麥為六倍體(AABBDD),其體細胞含有42條染色體,屬於小麥屬。黑麥是二倍體(RR),其體細胞含有14條染色體,屬於黑麥屬。不同屬的兩個種壹般很難雜交,但也有少數普通小麥品種含有可雜交基因,可以接受黑麥花粉。雜交後的子代含有四套染色體(ABDR),是不育的。必須人工加倍才能產生後代。染色體加倍後,單個細胞含有八套染色體(AABBDDRR),而這些染色體來自不同的屬和種,因此稱為異源八倍體小黑麥。

(4)特點:通過這種育種方法獲得的植株莖粗壯,葉大,果實和種子大,糖和蛋白質等營養成分含量增加。

(5)描述:

①這種方法常用於植物育種;

(2)有時配合雜交育種。

(2)根據“工程原理”進行育種

1.“基因工程”育種

原理(1): DNA重組技術(屬於基因重組範疇)

(2)方法:根據人的意願,將壹種生物的個體基因復制、修改,放入另壹種生物的細胞中,定向改造該生物的遺傳性狀。操作步驟包括:提取目的基因、將目的基因與載體結合、將目的基因導入受體細胞、檢測和表達目的基因等。

(3)實例:獲得能分泌人胰島素的大腸桿菌菌株、抗蟲棉、轉基因動物等。

(4)特點:目的性強,養殖周期短。

(5)說明:對於微生物來說,這項技術必須與發酵工程緊密配合,才能獲得人類所需的產品。

2.“細胞工程”育種

主要植物體細胞雜種核移植

方法將來自不同植物的兩種體細胞融合成雜交細胞,將雜交細胞培養成新的植物。操作步驟包括:酶解去除細胞壁、誘導劑誘導原生質體融合、雜交細胞的組織培養。它是將壹種生物的細胞核移植到另壹種生物的去核卵細胞中,然後將細胞培養成新的生物個體。操作步驟包括:吸核、移植到去核卵細胞、培養(可能使用胚胎移植技術)等。

例子有“番茄和馬鈴薯”雜交植物、鯉魚和鯽魚、核移植魚、克隆動物等。

這些特性可以克服遠緣雜交中的不親和性障礙,並大大擴展可用於雜交的親本組合的範圍。

說明這種方法必須有植物組織培養等技術手段的支持。這種方法有時得到胚胎移植等技術手段的支持。

(三)使用植物激素進行育種

1.原理:適當濃度的生長素可以促進果實發育。

2.方法:將壹定濃度的生長素類似物溶液塗在未受汙染的雌蕊柱頭上,子房發育成無籽果實。

3.實例:培育無籽番茄

4.特點:由於生長素對果實發育有促進作用,不能導致植物基因型的改變,所以這種變異類型是不遺傳的。

5.說明:此方法適用於植物。

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