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第二轮复习育种与遗传问题育种的方法归纳•杂交育种、诱变育种、单倍体育种、（人工诱导）多倍体育种、基因工程育种、细胞工程育种、综合方法育种等。•要求：可以通过比较这些作物育种的原理、方法和过程、优缺点以及应用进行复习。一、杂交育种1．原理：基因重组。一般指种内不同品种间的杂交育种。目的：人们用杂交的方法，有目的地使生物不同品种间的基因重新组合，以便使不同亲本的优良基因组合到一起，从而创造出对人类有益的新品种。——获得具有优良性状的纯合子。理解：什么是基因重组？什么时候发生基因重组？基因重组的原理是什么？基因重组是指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。减数第一次分裂时。减数分裂形成配子时，随着非同源染色体的自由组合，非等位基因也自由组合（减数第一次分裂后期）。及同源染色体上非姐妹染色体单体交叉互换。（减数第一分裂前期）广义地讲，转基因也是基因重组。2．方法和过程：杂交→自交→选择（一般从F2开始）要注意的问题：•亲本应有较多优点和较少缺点。根据要求选择（应具有某性状、性别与性状结合考虑等）。根据遗传特点选择（如花粉不育）。（1）.亲本的选择。（2）.方法的选择。•什么情况直接使用自交，什么时候先杂交再自交？（看条件）（3）.杂交试验方法的运用。•套袋处理、人工去雄、人工授粉。•统计原理：经选择淘汰后，子代符合要求的个体比例计算。3．优缺点：能根据人的预见把位于两个品种生物体上的优良性状集于一身；育种时间长，需随时观察及时发现优良性状。（4）.控制优良性状的基因是显性基因还是隐性基因。•选择代数会有不同。•所留的材料会不同。•判断是否纯合会有不同。（5）.孟德尔原理的应用。例1：某自花传粉植物的紫苗（A）对绿苗（a）为显性，紧穗（B）对松穗（b）为显性，黄种皮（D）对白种皮（d）为显性，各由一对等位基因控制。假设这三对基因是自由组合的。现以绿苗紧穗白种皮的纯合品种作母本，以紫苗松穗黄种皮的纯合品种作父本进行杂交实验，结果F1表现为紫苗紧穗黄种皮。请回答：（1）如果生产上要求长出的植株一致表现为紫苗紧穗黄种皮，那么播种F1植株所结的全部种子后，长出的全部植株是否都表现为紫苗紧穗黄种皮？为什么？（1）不是。因为F1代植株是杂合体，F2代会发生性状分离。（2）如果需要选育绿苗松穗白种皮的品种，那么能否从播种F1植株所结种子长出的植株中选到？为什么？（2）能。因为F1代植株三对基因都是杂合的，F2代能分离出表现为绿苗松穗白种皮的类型。（3）如果只考虑穗型和种皮色这两对性状，请写出F2代的表现型及其比例。（3）紧穗黄种皮：紧穗白种皮：松穗黄种皮：松穗白种皮=9：3：3：1（4）如果杂交失败，导致自花受粉，则子代植株的表现型为，基因型为；如果杂交正常，但亲本发生基因突变，导致F1植株群体中出现个别紫苗松穗黄种皮的植株，该植株最可能的基因型为。发生基因突变的亲本是本。（4）绿苗紧穗白种皮aaBBddAabbDd母解析：本题考查的是遗传部分的常规育种，属于中等难度。由题意可知，紫苗（A）对绿苗（a），紧穗（B）对松穗（b），黄种皮（D）对白种皮（d）是三对相对性状，其遗传符合自由组合规律，则用于杂交实验的母本（绿苗紧穗白种皮的纯合品种）的基因型为aaBBdd,父本（紫苗松穗黄种皮纯合品种）的基因型是AabbDD,其杂交F1代基因型为AaBbDd,三对基因全为杂合，表现型全为紫苗紧穗黄种皮。（可以先写出遗传图解，有利于回答问题。）P绿苗紧穗白种皮紫苗松穗黄种皮aaBBdd♀×AAbbDD♂↓F紫苗紧穗黄种皮AaBbDd播种F1植株所结的种子长成的植株为F2植株，其表现型就会发生性状分离，能分离出表现为绿苗松穗白种皮的类型。如果只考虑穗型和种皮两对性状，则F2代就会有四种表现型，为紧穗黄种皮：紧穗白种皮：松穗黄种皮：松穗白种皮=9：3：3：1；如果用上述父本与母本杂交，是使用父本的花粉对母本的雌蕊授粉，如果杂交失败而导致自花授粉，就只会有母本的自花授粉，而母本植株是纯合体，其自交后仍为纯合体，基因型不变，如果杂交正常，则F1代三对基因都是杂合AaBbDd，但亲本如果发生基因突变，导致后代出现紫苗松穗黄种皮的变异类型，一定是亲代中的显性基因B变成了b,所以是母本发生了突变，F1代的基因型为AabbDd。二、诱变育种1．原理：基因突变。这种方法可以提高突变率，创造人类需要的变异类型，从中选择、培育出优良的生物品种。2．方法和过程：方法：利用物理因素(如太空的辐射X射线、γ射线、紫外线、失重或用激光等)；化学因素(如亚硝酸、硫酸二乙酯等)来处理生物（如萌动的植物芽或种子），使生物发生基因突变。过程：诱发变异→选择培育新品种。•注意：诱变只能发生在分裂时，因此选择的时机与部位均要考虑是否有分裂进行。关于“过程”要注意的问题：•如果是原核生物或病毒，一经发生突变，只需扩大繁殖并筛选。•如果是动植物等真核生物，还要经过其他育种历程。（1）.怎样获得稳定遗传的个体？•如果是微生物，考虑是否要用选择培养基，用什么样的选择培养基。用性状判断的方法选择吗?怎样判断?•如果是动植物又怎样选择。（2）.怎样选择？可用鉴别培养基吗？•3．优缺点：•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（有时可产生超效基因），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。改良多基因遗传的性状效果较差。•理解优缺点，先了解基因突变的主要特点：•第一，基因突变在生物界中是普遍存在的。包括自然突变，诱发突变。•第二，基因突变是随机发生的。它可以发生在生物个体发育的任何时期和生物体的任何细胞。•一般来说，在生物个体发育的过程中，基因突变发生的时期越迟，生物体表现突变的部分就越少。•基因突变可以发生在体细胞中，也可以发生在生殖细胞中。发生在生殖细胞中的突变，可以通过受精作用直接传递给后代。发生在体细胞中的突变，一般是不能传递给后代的（如人的某种癌变）。•第三，在自然状态下，对一种生物来说，基因突变的频率是很低的。不同生物的基因突变率是不同的。同一种生物的不同基因，突变率也不相同。•第四，大多数基因突变对生物体是有害的。只有少数基因突变是有利的。突变的有利或有害与环境有关。•第五，基因突变是不定向的。一个基因可突为多个（种）等位基因。例2：自然界中，一种生物某一基因及其三种突变基因决定的蛋白质的部分氨基酸序列如下：正常基因精氨酸苯丙氨酸亮氨酸苏氨酸脯氨酸突变基因1精氨酸苯丙氨酸亮氨酸苏氨酸脯氨酸突变基因2精氨酸亮氨酸亮氨酸苏氨酸脯氨酸突变基因3精氨酸苯丙氨酸苏氨酸酪氨酸丙氨酸根据上述氨基酸序列确定这三种突变基因DNA分子的改变是A．突变基因1和2为一个碱基的替换，突变基因3为一个碱基的增添B．突变基因2和3为一个碱基的替换，突变基因1为一个碱基的增添C．突变基因1为一个碱基的替换，突变基因2和3为一个碱基的增添D．突变基因2为一个碱基的替换，突变基因1和3为一个碱基的增添A三、单倍体育种1．原理：染色体变异、基因重组和组织培养。注意：•主要涉及的是染色体变异的原理。•如果涉及多对基因遗传，将涉及亲本杂交，即利用基因重组的原理。2.方法及过程：花药花药离体培养单倍体人工诱导纯合子选择符合要求的个体。亲本组织培养秋水仙素处理如要亲本杂交，则选F1的花药。1.培养花药实质上是培养什么？培养结果如果出现了杂合子,是什么原因？2.单倍体的特点是什么？3.秋水仙素的作用原理是什么？3．优缺点：优点：明显缩短育种年限，加速育种进程。利用单倍体植株培育新品种只需要两年时间，就可以得到一个稳定的纯系品种。与常规的杂交育种方法相比，明显地缩短了育种年限。缺点：技术较复杂，需与杂交育种结合，不适合动物育种工作。例3：用纯种的高秆(D)抗锈病(T)小麦与矮秆(d)易染锈病(t)小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如下图。下列有关此育种方法的叙述中，正确的是•A．这种育种方法叫杂交育种•B．过程④必须使用生长素处理•C．这种方法的最大优点是缩短育种年限•D．③过程必须经过受精作用雄配子幼苗④选出符合要求的个体。高秆抗锈病矮秆易染锈病F1③②①√四、多倍体育种由受精卵发育的个体，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体叫做多倍体。——注意多倍体与单倍体的区别。多倍体植物的特征是什么？1．原理：染色体变异（染色体加倍）。体细胞在有丝分裂的过程中，染色体完成了复制，但是细胞受到外界环境条件(如温度骤变)或生物内部因素的干扰，纺锤体的形成受到破坏，以致染色体不能被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，于是就形成染色体数目加倍的细胞。如果这样的细胞继续进行正常的有丝分裂，就可以发育成染色体数目加倍的组织或个体。2．方法和过程：3．优缺点：（可从植物多倍体的特征分析）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：结实率低，只适于植物。萌发的种子或幼苗秋水仙素处理染色体（组）加倍植株正常有丝分裂多倍体4.应用：了解三倍体无籽西瓜的问题。•秋水仙素处理的是几倍体植株？•杂交时作父本、母本的分别是几倍体植株？•用二倍体植株花粉传给三倍体植株的目的是什么？•三倍体植株能进行减数分裂产生配子吗？•四倍体植株上结的西瓜其果皮、种皮、胚、早期胚乳的染色体组分别是多少？五、基因工程育种1．原理：基因重组（或外源DNA重组）和所有生物决定氨基酸遗传密码子的通用性。•物质基础是：生物的DNA均由四种脱氧核苷酸组成。•其结构基础是：一般生物的DNA均为双螺旋结构。有遗传效应的DNA片段关于DNA与基因的知识DNA基因由四种脱氧核苷酸组成共同的物质基础DNA双螺旋结构共同的结构基础基因的结构原、真核细胞基因结构及区别。基因的表达转录、翻译的场所、条件，中心法则，特异性表达的原因，基因对性状的控制。细胞质基因遗传。DNA双螺旋结构的特点DNA结构的特点碱基互补配对原则DNA复制复制的时期、条件、场所、特点。基因突变提取目的基因直接分离基因：鸟枪法基因工程基本操作步骤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和表达人工合成基因反转录法据已知的氨基酸序列合成DNA同一种限制性内切酶切割质粒和目的基因，加入DNA连接酶，形成重组DNA分子主要是借鉴细菌或病毒侵染细胞的方法。使用CaCl的作用是什么？根据受体细胞是否具有某些标记基因控制的性状，判断目的基因是否导入。检测表达受体细胞表现出目的基因特定的性状。关于基因工程的知识获取目的基因的方法过程优点缺点直接分离法（鸟枪法）操作简便工作量大，有盲目性，目的基因含有不表达的内含子人工合成法反转录法专一性强，目的基因中不含内含子操作过程麻烦。mRNA生存时间短，技术要求高由氨基酸序列合成据推测出的核苷酸序列，通过化学方法合成专一性最强，目的基因不含内含子，可合成自然界不存在的基因复杂的、尚不知核苷酸序列的基因不能合成mRNA单链DNA逆转录双链DNA合成供体细胞中DNADNA片段扩增限制性酶运载体DNA片段不同受体细胞目的基因细胞目的基因找出使用运载体的目的运载体应具备的三个条件关于运载体(1)能在宿主细胞内稳定保存并大量复制；(2)有多个限制酶切点，以便与外源基因连接；(3)具有某些标记基因，以便进行筛选。用它作为运载工具，将目的基因送到宿主细胞中去。•2．方法和过程：•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。如果导入的基因不能表达，怎么办？举例说明怎样筛选符合要求的新品种？•如筛选抗虫棉：让棉铃虫食用棉的叶片，食用后使棉铃虫中毒死亡，就是符合要求的品种。•3．优缺点：不受种属限制，可根据人类的需要，有目的地进行，育种时间短；可能会引起生态危机，技术难度大。例1：在培养转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因（kan）常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。下图为获得抗虫棉的技术流程。•请据图回答：•（1）A过程需要的酶有。•限制性内切酶和DNA链激酶•（2）B过程及其结果体现了质粒作为运载体必须具备的两个条件是______________