根据联合国粮农组织的统计， 2005 年有 6 241 512 人死于饥饿和因饥饿引起的疾病。 2006 年全球的粮食缺口达 5×1011t 。全球共有 34 个国家直接面临粮食危机，饥饿人口达 8.52 亿。

第二节 生物变异在生产上的应用 ( 育种 )

小麦高秆 (D) 对矮秆 (d) 显性，抗锈病(T) 对不抗锈病 (t) 显性，现有纯合高秆抗锈病小麦 (DDTT) 和矮秆不抗锈病小麦(ddtt) ，如何得到符合人们要求的矮杆抗病的优良品种？

杂交育种杂交育种P P 高抗 　 矮不抗高抗 　 矮不抗

DDTT ddtt杂交

FF １１ 　 　 高抗 高抗

FF ２２

DdTt

高抗 高不抗 矮抗 矮不抗

自交

选择

ddTt矮抗纯合化

ddTT矮抗

ddTT矮抗 矮抗 矮不抗

ddTtddTT 连续自交，选择

能稳定遗传的优良品种。

1 、概念： 利用基因重组原理，有目的地将两个或多个品种的优良性状组合在一起，培育出更优良的新品种。

2 、原理： 基因重组。

3 、常用方法：杂交 自交 选择 纯合化

4 、优点： 目的性强 , 将不同品种的优良性状组合在一起。

5 、缺点： 只能利用已有的基因组，不能产生新的基因，杂交进程缓慢。

一、杂交育种

1 、概念： 利用物理、化学因素诱导生物发生变异，并从变异后代中选育新品种的过程。2 、原理： 基因突变、染色体畸变。

3 、常用方法：辐射诱变、化学诱变。

二、诱变育种

物理因素化学因素

变异类型

优良品种

选择培育生物

4 、优点：提高突变频率，产生多种多样新类型。加速育种过程，改良作物品质。

5 、缺点：有利变异少，需大量处理供试材料，有一定的盲目性。

6 、成功的例子：早熟的籼稻种子、

抗性强的“太辐一号”小麦、

青霉素的高产菌株、

雌雄可辨的蚕 ( 常染色体上卵色基因

片段易位到 W 染色体上 ) 。

资料：

航天技术的发展，使人类利用太空资源的愿望变成了现实。自 1987 年以来，中国利用自己研制的返回式卫星和神舟飞船进行了 11 次航天育种搭载试验，试验品种达 1200 多种。

航天诱变育种是利用太空的物理环境作为诱变因子，太空环境条件很复杂，与地球表面主要差异是微重力、宇宙射线和高真空等，这些物理条件的综合作用使生物产生基因突变或染色体畸变。

太空育种大南瓜

当神舟六号航天飞船搭载着两位英雄宇航员成功返航时，一些特殊的乘客也回到了地球。他们是一些：生物菌种、植物组培苗和作物、植物、花卉种子等。在太空周游了 115 小时 32分钟，返回地球后，搭载单位的科研人员将继续对它们进行有关试验。

回答：（ 1）作物种子从太空返回地面后种植，往往能出现

新的变异特征。这种变异的来源主要是植物种子经太空中的 辐射后，其 发生变异。请预测可能产生的新的变异对人类是否有益 ? ，你判断的理由是 。（ 2）试举出这种育种方法的优点：

宇宙射线 基因或染色体不一定

基因突变是多方向的

提高突变频率，加速育种过程，改良作物品质。

被子植物中有 1/3 或更多的物种是多倍体植物。

多倍体茎秆粗壮，叶片、果实、种子比较大，营养物质含量多。

三、多倍体育种

四倍体草莓

二倍体草莓

四倍体马铃薯

六倍体普通小麦

纺锤体形成受破坏不能分裂成 2 个子细胞

温度骤变等 正常的 有丝分裂

2n 4n

4n 4n

2n

形成染色体数目加倍的组织或个体

1 、多倍体产生的原因细胞有丝分裂时纺锤体的形成受到破坏

AaA

a

1 2 3 4

Aa Aa Aa AaAA aa

1 2 3 4 1 3

2 4 1 4 2 3配子

1 ： 1 ： 4

aA染色体

加倍

基因型 AAaa 产生的正常配子种类及比例如何？

减数分裂

染色体加倍

2n 4n

体细

胞 体细

胞

2n

配子 受精

4n

合子 发育

个体

四倍体

2n n 3n 三倍体

问 :若细胞减数分裂时纺锤体的形成受到破坏 ,配子及合子的染色体能否加倍 ?

用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗等。 秋水仙素的作用机理 当秋水仙素作用于正

在分裂的细胞时，能抑制纺锤体的形成，导致着丝粒能分裂 ,而染色体不分离，从而引起细胞内染色体数目加倍。

（ 1 ）原理

2 、多倍体育种染色体数目变异

（ 2）常用方法

（ 3）实例：三倍体西瓜、异源八倍体小黑麦

请尝试设计培育三倍体西瓜。 提供：二倍体西瓜种子，秋水仙素试剂

二倍

体秋水仙素

四倍

体

二倍

体父本

母本 果实 ( 四倍体 )

种子 ( 三倍体 )

三倍

体

母本

二倍

体父本

授粉

三倍体无籽西瓜的培育

花粉刺激

联会紊乱 三倍体果实

第一年

第二年

黑麦的染色体组成为 RR (2n ＝ 14) ，它与六倍体普通 小麦杂交 , 后代几倍体 ? 是否可育？

八倍体的小黑麦是怎样得到的 ? 是否可育？某生物体细胞中含有偶数个染色体，该生物一定可育？

某生物体细胞中含有偶数个染色体组，该生物一定可育？

异源八倍体小黑麦的培育

六倍体小麦的形成

单倍体植株特点 弱小、一般高度不育。

人工获得单倍体的方法 花药离体培养：花粉粒→→单倍体植株

四、单倍体育种

1 、概念 利用单倍体作为中间环节产生具有优良性状的可育纯合子的育种方法。

缩短育种年限；排除显隐性干扰，提高效率。

染色体数目变异2 、原理

4 、优点

3 、过程

P高杆抗病 DDTT × 矮杆感病

ddtt

F1

高杆抗病 DdTt

↓第 1

年

↓×

选育出需要的矮抗品种

F2 D_T_ D_tt ddT_ ddtt矮抗

杂交育种

第 2

年

第 3

年×

生长ddTTF3

减数分裂

花粉 DTDt dT dt

单倍体DTDt dT dt↓花药离体培养

↓秋水仙素

第 1

年

第 2

年

第 4

年

单倍体育种

DDttddTTddtt纯合体DDTT矮抗

指利用分子生物学和基因工程的手段，将某种生物的基因 (外源基因 )转移到某种生物物种中，使其出现原物种不具有的新性状的技术。

转基因技术能实现种间遗传物质的交换，针对性强，效率更高，还可利用转基因动物作为生物反应器生产医用蛋白和多肽。

五、转基因技术 （基因工程育种）

原理：基因重组

转基因抗虫棉

抗虫棉

普通棉

杂交育种 诱变育种 单倍体育种 多倍体育种

原理常用方法

优点

缺点

基因重组 基因突变、染色体畸变 染色体畸变 染色体畸变

杂交 用物理或化学方法处理生物

花药离体培养→单倍体→秋水仙素处理→纯合子

秋水仙素处理萌发种子或幼苗

目的性强，集合优良性状

提高变异频率 ,加速育种进程 ,改良作物品质

有利变异少，一定盲目性

缩短育种年限

技术复杂

细胞大、含糖量高、抗性强

育种时间较长 发育延迟，结实率低

　　现有白色短毛兔（　　现有白色短毛兔（ BBEEBBEE ）和褐色长毛）和褐色长毛兔（兔（ bbeebbee ），你能否培育出能稳定遗传的），你能否培育出能稳定遗传的白色长毛兔（白色长毛兔（ BBeeBBee ）？写出育种方案（遗）？写出育种方案（遗传图解）传图解）

11 、动物育种一般采用杂交育种、诱变育种、、动物育种一般采用杂交育种、诱变育种、基因工程育种。基因工程育种。22 、动物杂交育种中纯合子的获得不能通过逐、动物杂交育种中纯合子的获得不能通过逐代自交，而应改为测交。代自交，而应改为测交。

11 、微生物（如细菌等）可采用哪些育种的、微生物（如细菌等）可采用哪些育种的方式？为什么？方式？为什么？

诱变育种、基因工程育种诱变育种、基因工程育种

1 、某水稻植株的基因型为 AaBbCc, 用它的花粉培育出许多单倍体植株 ,其中基因型为 aabbcc 的占总数的 ( )

A.1/4 B.1/8 C.1/64 D. 0D

2.秋水仙素能使细胞中染色体数目加倍 ,它主要作用于细胞有丝分裂的 ( )

A.前期 B. 中期 C. 后期 D.间期A

3. 从理论上分析 ,下列各项错误的是 ( ) A. 二倍体×四倍体→三倍体 B. 二倍体×二倍体→二倍体 C.三倍体×三倍体→三倍体 D. 二倍体×六倍体→四倍体

C

4.(03江苏 )某地区一些玉米植株比一般玉米植株早熟、生长整齐而健壮，果穗大、籽粒多，因此这些植株可能是

A.单倍体 B.三倍体 C.四倍体 D. 杂交种

5. 两个小麦亲本的基因型分别为 AAbb 和aaBB ，这两对基因按自由组合定律遗传 ,要培育出基因型为 aabb 的新品种，最简捷的方法是

A.单倍体育种 B. 杂交育种 C. 人工诱变育种 D. 多倍体育种

6.萝卜和甘蓝杂交，能得到种子，一般是不育的，但偶然发现有个别种子种下去后，可产生能育的后代。出现这种现象的原因是 A ．基因自由组合 B ．染色体结构变异 C ．基因突变 D ．染色体加倍

染色体数目不平衡的异常配子正常的配子

联会紊乱

秋水仙素处理染色体加倍

亲本杂交

减数分裂

F1花粉

单倍体幼苗

纯系正常植株

F1 植株

花药离体培养

单倍体育种 DDTT ddtt

高秆抗锈病 × 矮秆易染锈病

DdTt 高秆抗锈病

DT 、 dT 、 Dt 、dt花药离体培养

ddTT

矮秆抗锈

DT 、 dT 、 Dt 、dt秋水仙素处理

花粉

单倍体幼苗

纯合体

P

F1

DDTT

高秆抗锈

DDtt

高秆易

染病

ddtt 矮

秆易染病

选择矮抗进行培育