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1誘變育種

(1)原理：基因突變

(2)方法：用物理因素(如X射線、γ射線、紫外線、中子、激光、電離輻射等)或化學因素(如亞硝酸、堿基類似物、硫酸二乙酯、秋水仙素等各種化學藥劑)或空間誘變育種(用宇宙強輻射、微重力等條件)來處理生物。

操作：射線或化學藥品處理（萌發(fā)的種子或幼苗）、從大量變異個體中選擇所需類型

(3)發(fā)生時期：有絲分裂間期或減數(shù)分裂第一次分裂間期

(4)優(yōu)點：能提高變異頻率，加速育種進程，可大幅度改良某些性狀，創(chuàng)造人類需要的變異類型，從中選擇培育出優(yōu)良的生物品種;變異范圍廣。

(5)缺點：有利變異少，須大量處理材料;誘變的方向和性質(zhì)不能控制，具有盲目性。

(6)舉例：青霉素高產(chǎn)菌株、太空椒、高產(chǎn)小麥、“彩色小麥”等

備注：

太空育種簡介

太空育種主要是利用返回式衛(wèi)星和高空氣球所能達到的空間環(huán)境，通過強輻射、微重力和高真空等條件誘發(fā)植物種子的基因發(fā)生變異的作物育種新技術。經(jīng)歷過太空遨游的農(nóng)作物種子返回地面后再進行種植，不僅植株明顯增高增粗，果型增大，而且品質(zhì)也得到提高。

我國從1987年開始太空育種。1987年8月5日我國發(fā)射的第9顆返回式衛(wèi)星首次搭載了青椒、小麥、水稻等一批種子，開始了我國太空育種的嘗試。至今，我國已先后8次進行了太空育種試驗。經(jīng)過太空育種的青椒、番茄、黃瓜、水稻等作物，高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、抗病性強。美國曾進行過玫瑰的太空育種，希望獲得玫瑰油產(chǎn)量高的突變體；俄羅斯曾經(jīng)進行過圣誕樹的太空育種，現(xiàn)在大面積種植在西伯利亞和哈薩克斯坦地區(qū)，從太空回來的圣誕樹長得非常高大。

來源：教師用書

2雜交育種

(1)原理：基因重組

(2)方法：連續(xù)自交，不斷選種。(不同個體間雜交產(chǎn)生后代，然后連續(xù)自交，篩選所需純合子)

操作：選親本雜交，雜交得F1、F1自交得F2、選擇自交

(3)發(fā)生時期：有性生殖的減數(shù)分裂第一次分裂后期或四分體時期

(4)優(yōu)點：使同種生物的不同優(yōu)良性狀集中于同一個個體，具有預見性。

(5)缺點：育種年限長，需連續(xù)自交才能選育出需要的優(yōu)良性狀。

(6)舉例：矮莖抗銹病小麥等

備注：

雜種優(yōu)勢與雜交育種的區(qū)別

雜種優(yōu)勢是生物界普遍存在的現(xiàn)象。它是指基因型不同的親本個體相互雜交產(chǎn)生的雜種第一代，在生長勢、生活力、繁殖力、抗逆性、產(chǎn)量和品質(zhì)等一種或多種性狀上優(yōu)于兩個親本的現(xiàn)象。雜種優(yōu)勢具有以下特點：雜種優(yōu)勢不是某一兩個性狀單獨表現(xiàn)突出，而是許多性狀綜合表現(xiàn)突出；雜種優(yōu)勢的大小，取決于雙親的遺傳差異和互補程度；親本基因型的純合程度不同，雜種優(yōu)勢的強弱也不同；雜種優(yōu)勢在F1代表現(xiàn)最明顯，F(xiàn)2代以后逐漸減弱。雜種優(yōu)勢在性狀上表現(xiàn)為不同類型，如營養(yǎng)體發(fā)育較旺的營養(yǎng)型、生殖器官發(fā)育較旺的生殖型和對外界不良環(huán)境適應能力較強的適應型。育種實踐上，人們常利用雜種優(yōu)勢獲得較好的經(jīng)濟性狀。

早在2000多年前，我國勞動人民就用馬和驢交配而獲得體力強大、耐力好的雜種──騾，首創(chuàng)了利用雜種優(yōu)勢的先例。雜種優(yōu)勢在植物中更是非常普遍的現(xiàn)象。為什么雜交種F1會有優(yōu)勢呢？這是一個比較復雜的問題，人們從多個方面對其機理進行了研究。一種比較通俗的解釋是：一般來說，多數(shù)顯性基因有利于個體的生長發(fā)育，而相對的隱性基因不利于生長和發(fā)育。通過雜交，親本雙方帶入子代雜合子中的顯性（有利）基因掩蓋了隱性（有害）基因，因而表現(xiàn)出有利于生長發(fā)育的雜種優(yōu)勢。

雜交育種通常是指把不同遺傳類型的動物或植物進行交配，使優(yōu)良性狀結(jié)合于雜種后代中，通過培育和選擇，創(chuàng)造出新品種的方法。它是動植物育種工作的基本方法之一。在雜交育種中應用最為普遍的是品種間雜交(兩個或多個品種間的雜交)，其次是遠緣雜交(種間以上的雜交)。

生產(chǎn)上，常常把用雜交方法培育優(yōu)良品種或利用雜種優(yōu)勢都稱為雜交育種，事實上，兩者之間是有區(qū)別的。雜交育種過程就是要在雜交后代眾多類型中選留符合育種目標的個體進一步培育，直至獲得優(yōu)良性狀穩(wěn)定的新品種。雜交育種不僅要求性狀整齊，而且要求培育的品種在遺傳上比較穩(wěn)定。品種一旦育成，其優(yōu)良性狀即可相對穩(wěn)定地遺傳下去。雜種優(yōu)勢則主要是利用雜種F1代的優(yōu)良性狀，而并不要求遺傳上的穩(wěn)定。作物育種上就常常在尋找某種雜交組合，通過年年配制F1代雜交種用于生產(chǎn)的辦法，取得經(jīng)濟性狀，而并不要求其后代還能夠保持遺傳上的穩(wěn)定性。

3多倍體育種

(1)原理：染色體變異

(2)方法：秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗。

（三倍體西瓜為例）秋水仙素處理二倍體理萌發(fā)的種子或幼苗獲得四倍體、再讓其與二倍體雜交得三倍體的種子，種子種下去（作母本，同時間種二倍體種子）

補充：“無籽西瓜”的培育采用了人工誘導多倍體的方法。利用秋水仙素等化學試劑誘導二倍體西瓜染色體數(shù)目加倍，形成四倍體，再以該四倍體為母本，與二倍體西瓜雜交，獲得三倍體西瓜，該三倍體西瓜由于減數(shù)分裂時，同源染色體聯(lián)會紊亂無法形成正常配子，從而無法完成受精作用，最終子房膨大發(fā)育成“無籽西瓜”。

(3)優(yōu)點：可培育出自然界中沒有的新品種，且培育出的植物器官大，產(chǎn)量高，營養(yǎng)豐富。

(4)缺點：結(jié)實率低，發(fā)育延遲，只適用于植物。

(5)舉例：三倍體無子西瓜、八倍體小黑麥

4單倍體育種

(1)原理：染色體變異

(2)方法：花藥離體培養(yǎng)獲得單倍體植株，再人工誘導染色體數(shù)目加倍。

操作：親本雜交得F1，F(xiàn)1花藥或花粉離體培養(yǎng)得單倍體、秋水仙素處理單倍體的幼苗、從子代中直接選擇所需植株

(3)優(yōu)點：自交后代不發(fā)生性狀分離，能明顯縮短育種年限，加速育種進程。

(4)缺點：技術相當復雜，需與雜交育種結(jié)合，其中的花藥離體培養(yǎng)過程需要組織培養(yǎng)技術手段的支持，多限于植物。

(5)舉例：“京花一號”小麥

5基因工程育種(轉(zhuǎn)基因育種)

(1)原理：基因重組

(2)方法：基因操作(目的基因的獲取→基因表達載體的構(gòu)建→將目的基因?qū)胧荏w細胞→目的基因的檢測與鑒定)

操作：獲取目的基因、目的基因與運載體結(jié)合、重組DNA導入目的受體細胞、目的基因的檢測和表達

(3)優(yōu)點：目的性強，可以按照人們的意愿定向改造生物；不受物種的限制；育種周期短。

(4)缺點：可能會引起生態(tài)危機、必須考慮轉(zhuǎn)基因生物的安全性、技術難度大。（有可能產(chǎn)生一些負面如生物安全受威脅）

(5)舉例：抗病轉(zhuǎn)基因植物、抗逆轉(zhuǎn)基因植物、轉(zhuǎn)基因延熟番茄、轉(zhuǎn)基因動物(轉(zhuǎn)基因鯉魚)等

6細胞工程育種

（1）方式：植物組織培養(yǎng)、植物體細胞雜交、細胞核移植。

（2）原理：植物細胞的全能性、植物細胞的全能性，植物細胞膜的流動性、動物細胞核的全能性。

植物體細胞雜交育種操作：植物體細胞去壁、植物原生質(zhì)體融合、植物組織培養(yǎng)

原理：兩種生物體細胞中遺傳物質(zhì)匯集到一個細胞中，這個細胞發(fā)育成的植株表現(xiàn)兩種植物的多種性狀（染色體變異、基因重組）

（3）方法：離體的植物器官、組織或細胞→愈傷組織→根、芽→植物體去掉細胞壁→誘導原生質(zhì)體融合→組織培養(yǎng)核移植→胚胎移植。

（4）優(yōu)點：快速繁殖、培育無病毒植株等克服遠緣雜交不親和的障礙，培育出作物新品種繁殖優(yōu)良品種，用于保存瀕危物種，有選擇地繁殖某性別的動物。

（5）缺點：技術要求高、培養(yǎng)條件嚴格技術復雜，難度大;需植物組織培養(yǎng)等技術導致生物品系減少，個體生存能力下降。

（6）舉例：試管苗的培育、培養(yǎng)轉(zhuǎn)基因植物培育“番茄馬鈴薯”雜種植株“多利”羊等克隆動物的培育。

7植物激素育種

(1)原理：適宜濃度的生長素可以促進果實的發(fā)育

(2)方法：在未受粉的雌蕊柱頭上涂上一定濃度的生長素類似物溶液，子房就可以發(fā)育成無子果實。

(3)優(yōu)點：由于生長素所起的作用是促進果實的發(fā)育，并不能導致植物的基因型的改變，所以該種變異類型是不遺傳的。

(4)缺點：該種方法只適用于植物（只適用于食用果皮的植物，對食用種子的植物不能應用）。

(5)舉例：無子番茄的培育

“有籽”果實是如何產(chǎn)生的？番茄或西瓜開花后，花藥上會形成成熟的花粉粒，花粉粒在風、蟲等的作用下落到柱頭上，并隨花粉管伸入胚珠，與卵細胞結(jié)合形成受精卵。隨后，受精卵發(fā)育成胚，珠被發(fā)育成種皮，整個胚珠發(fā)育成種子，在此過程中會產(chǎn)生植物激素——生長素，生長素能夠促進子房發(fā)育成果實。在果實中，由于受精卵等的形成和發(fā)育，從而生長出種子。

“無籽番茄”的培育利用了“有籽果實”發(fā)育時需要生長素刺激的相關機理。在番茄形成花蕾、未開花（花開成小喇叭口）時，用一定濃度的生長素或人工合成的生長素類似物噴灑花蕾，一定濃度的生長素或其類似物，會刺激還未授粉的雌蕊柱頭及子房，使子房膨大形成果實，但這個過程因為沒有受精卵的形成及其發(fā)育，所以番茄成熟后沒有種子，最終形成“無籽番茄”。

上述兩種方法獲得的無籽果實中，“無籽番茄”果肉細胞的基因型、染色體數(shù)都與母本體細胞相同，而“無籽西瓜”果肉的染色體數(shù)目卻與親本體細胞不同，在實質(zhì)上是兩種不同的育種方法。

當然，并不是所有的“無籽番茄”“無籽西瓜”都分別由上述兩種方法培育獲得。如育種學家通過多年雜交試驗，培育出了穩(wěn)定、單性結(jié)實的番茄品種，該品種開花后不發(fā)生受精作用，但子房膨大也可形成果實，也是“無籽番茄”。再如，利用生長素等激素刺激未授粉的西瓜雌花柱頭、子房，獲得“無籽西瓜”；利用X射線照射獲得染色體易位的“無籽西瓜”品種等。

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