生物學(xué)中幾種育種方法的比較

一、生物育種方法及遺傳原

生物育種是指人們按照自己的意愿，依據(jù)相關(guān)的育種原理，有目的、有計(jì)劃地改變生物的遺傳物質(zhì)以獲得人們所需要的生物新品種。育種的兩種常見(jiàn)思路是：從生物的諸多性狀中把需要的優(yōu)良性狀分離出來(lái)或把位于不同個(gè)體的優(yōu)良性狀集中到一個(gè)個(gè)體上來(lái)；或者是直接創(chuàng)造具有優(yōu)良性狀的生物新品種。

在遺傳學(xué)上主要涉及六種不同的育種方法：雜交育種，誘變育種，單倍體育種，多倍體育種，基因工程育種，細(xì)胞工程育種。

（一）雜交育種

方法步驟：親本雜交得F ，再用F 自交得F ，在F 中篩選所需性狀，若為隱性性狀則必為純合；若為顯性則需經(jīng)過(guò)連續(xù)多代自交，直到不發(fā)生性狀分離為止，可得到顯性純種。

遺傳學(xué)原理：基因重組。

育種優(yōu)點(diǎn)：育種的目的性強(qiáng)，通過(guò)基因重組，把位于兩個(gè)生物體上的優(yōu)良性狀集于一身。

育種缺點(diǎn)：育種年限過(guò)長(zhǎng)，需及時(shí)發(fā)現(xiàn)優(yōu)良性狀。

實(shí)例：用抗倒伏不抗銹病的小麥與不抗倒伏抗銹病的小麥培育出既抗倒伏又抗銹病的小麥的新品種。

（二）誘變育種

方法步驟：利用一定劑量的射線、輻射或化學(xué)藥劑處理材料，提高基因突變的頻率，選育所需新品種。

遺傳學(xué)原理：基因突變。

育種優(yōu)點(diǎn)：提高了基因突變的頻率，加速育種過(guò)程，大幅度改良生物的性狀，變異范圍廣。

育種缺點(diǎn)：突變具有不定向性，且多害少利，所以需要大量處理實(shí)驗(yàn)材料。

舉例：青霉素高產(chǎn)菌株的獲得。

（三）單倍體育種

方法步驟：將F （雜種）進(jìn)行花藥離體培養(yǎng)，得到單倍體幼苗后再用一定濃度的秋水仙素誘導(dǎo)，形成純合多倍體，再?gòu)闹羞x擇所需要的類型。

遺傳學(xué)原理：染色體變異。

育種優(yōu)點(diǎn)：與雜交育種相比大大縮短了育種的年限。

育種缺點(diǎn)：需要組織培養(yǎng)，技術(shù)難度較高，需與雜交育種結(jié)合，多限于植物。

（四）多倍體育種

方法步驟：利用一定濃度的秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗。

遺傳學(xué)原理：染色體變異。

育種優(yōu)點(diǎn)：可培育出自然界沒(méi)有的新品種（如八倍體小黑麥），且多倍體莖桿粗壯，葉片、果實(shí)和種子都比較大，糖類和蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量都有所增加。

育種缺點(diǎn)：結(jié)實(shí)率低且晚熟，只適于植物。

舉例：三倍體無(wú)籽西瓜的培育。

（五）基因工程育種

方法步驟：提取目的基因，將目的基因與運(yùn)載體結(jié)合，導(dǎo)入受體細(xì)胞，使之在受體細(xì)胞中復(fù)制保存并表達(dá)，篩選出符合要求的新品種。

遺傳學(xué)原理：基因重組。

育種優(yōu)點(diǎn)：不受種屬限制，可根據(jù)人類的需要，有目的地進(jìn)行。

育種缺點(diǎn)：技術(shù)難度高，可能會(huì)引起生態(tài)危機(jī)。

舉例：能分泌人類胰島素的大腸桿菌菌株的獲得，抗蟲(chóng)棉，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物等。

（六）細(xì)胞工程育種

方法步驟：植物：利用聚乙二醇等誘導(dǎo)不同種的細(xì)胞融合，經(jīng)組織培養(yǎng)后得到新品種；

動(dòng)物克隆：核移植→胚胎移植。

遺傳學(xué)原理：細(xì)胞的全能性。

育種優(yōu)點(diǎn)：克服遠(yuǎn)源雜交不親和障礙，有目的地培育優(yōu)良品種；

動(dòng)物體細(xì)胞克隆，可用于保存瀕危物種、保持優(yōu)良品種、挽救瀕危動(dòng)物。

育種缺點(diǎn)：技術(shù)復(fù)雜，難度大，將對(duì)生物多樣性提出挑戰(zhàn)。

二、實(shí)例應(yīng)用

例1.

（1）通過(guò)花藥離體培養(yǎng)再用秋水仙素加倍得到煙草新品種的方法是 ，依據(jù)的原理是。

（2）用 輻射谷氨酸棒狀桿菌，選育出合成谷氨酸的新品種，所用的方法是 ，依據(jù)的原理是 。

（3）用小麥和黑麥培育八倍體小黑麥屬于 ，依據(jù)的原理是。

（4）用抗倒伏不抗銹病的小麥與易倒伏抗銹病的小麥雜交，培育成既抗倒伏又抗銹病的小麥品種，這屬于 育種，依據(jù)的原理是 。

（5）科學(xué)家將細(xì)菌的抗凍基因轉(zhuǎn)移的普通番茄的細(xì)胞中培育出番茄抗凍新品種，這屬于，依據(jù)的原理是。

例2.現(xiàn)有味甘汁多、能穩(wěn)定遺傳的綠皮（G）紅瓤（R）小籽（e）西瓜品種甲與白皮（g）黃瓤（r）大籽（E）西瓜品種乙，三對(duì)基因自由組合。已知西瓜的染色體數(shù)目2n=22，請(qǐng)根據(jù)下面提供的西瓜育種流程圖回答有關(guān)問(wèn)題：

（1）圖中①過(guò)程中所用的試劑為 ，通過(guò)②途徑培育無(wú)籽西瓜的方法叫做 ，所結(jié)西瓜果實(shí)的基因型和表現(xiàn)型分別為 。

（2）通過(guò)③培育無(wú)籽西瓜時(shí)所用的試劑為 ，瓜農(nóng)用②生產(chǎn)的無(wú)籽西瓜比用③生產(chǎn)的更受消費(fèi)者親睞，原因是，如果選育的品種優(yōu)秀，瓜農(nóng)也樂(lè)意采用③途徑生產(chǎn)無(wú)籽西瓜，其優(yōu)點(diǎn)是。

（3）通過(guò)④細(xì)胞融合途徑形成雜種體細(xì)胞時(shí)，要使用和 兩種化學(xué)物質(zhì)。由該雜種細(xì)胞形成雜種植株利用了 原理，使用了 技術(shù)。若用雜種植株去獲得單倍體植株，需要使用的方法是進(jìn)行培養(yǎng)。

參考答案

1.（1）單倍體育種、染色體變異（2）誘變育種，基因突變（3）多倍體育種，染色體變異（4）雜交育種，基因重組（5）基因工程育種，基因重組

2.（1）秋水仙素，多倍體育種，GGgRRrEee，綠皮紅瓤無(wú)籽（2）生長(zhǎng)素（類似物），與二倍體相比果實(shí)比較大，糖類、蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量有所增加，省去制種的麻煩或節(jié)約購(gòu)買三倍體西瓜種子的成本（3）纖維素酶，聚乙二醇，植物細(xì)胞全能性，植物組織培養(yǎng)，花藥離體培養(yǎng)

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文。”