遺傳變異——生物育種

生物育種是培育優良生物的生物學技術。

(一)雜交育種

1、概念:

雜交育種是指利用具有不同基因組成的同種(或不同種)生物個體進行雜交,獲得所需要的表現型類型的育種方法。

2、原理:基因重組

3、過程(如下圖一所示):要選育矮杆抗病的植株,在F2代進行篩選,拔掉高杆的,至於抗不抗病的,噴病毒,不死亡的就是抗病的品種。矮杆抗病的品種繼續自交,連續自交5—6年,才能得到純合的矮杆抗病的品種(ddRR)。

遺傳變異——生物育種

圖一 雜交育種過程圖譜

4、優點:不斷集中優良性狀

5、缺點:育種週期比較長,不能產生新基因。

(二)單倍體育種(利用花葯離體培養技術和組織培養技術)

1、概念:

單倍體育種是利用花葯離體培養技術獲得單倍體植株,再誘導其染色體加倍,從而獲得所需要的純系植株的育種方法。

2、原理:基本原理是細胞具有全能型,運用了植物組織培養的技術。(基因重組、染色體變異)

3、過程:

(1)取植物的配子(花粉)培養,進行花葯離體培養,培養成幼苗植株。這裡單倍體指的是細胞內的染色體數為體細胞的一半。

(2)單倍體育種的過程中需要用到秋水仙素處理正在發育的幼苗,對DNA進行加倍,使其成為純合植株。

(3)秋水仙素處理:秋水仙素具有抑制紡錘體形成的作用,姐妹染色單體不能分開,就不能再分裂了,但是著絲點會自然分裂,使產生的細胞DNA含量加倍。


(4)秋水仙素處理以後,能得到純合植株,再進行選擇。

遺傳變異——生物育種

圖二 單倍體育種的過程

4、單倍體育種的優點:大大縮短育種年限

5、單倍體育種的缺點:環節多,育種技術複雜,不易操作。

(三)誘變育種

1、概念

誘變育種是在人為的條件下,利用物理、化學等因素,誘發生物體產生突變,從中選擇,培育成生物新品種的方法。

2、原理:基因突變

3、過程:AAbb用誘變劑處理得到AABb

4、優點:提高基因的突變率,可產生新的基因

5、缺點:不定向性、多害少利性。

(四)多倍體育種:多倍體育種是染色體變異(染色體加倍)

1、概念

多倍體育種:是指 利用人工誘變或自然變異等,通過細胞染色體組加倍獲得多倍體育種材料,用以選育符合人們需要的優良品種。多倍體是指由受精卵發育而來並且體細胞中含有三個或三個以上染色體組的個體

2、原理:染色體變異

3、多倍體育種的方法

(1)最常用最有效的多倍體育種方法是用秋水仙素或低溫誘導來處理萌發的種子或幼苗。秋水仙素能抑制細胞有絲分裂時形成紡錘體,但不影響染色體的複製,使細胞不能形成兩個子細胞,而染色數目加倍。

(2)種子或幼苗的處理方法:

①人工誘變染色體加倍的方法很多,可分為物理誘變法、化學誘變法和生物誘變法。

②物理法包括:機械損傷、高低溫和射線照射等

③生物學誘導途徑包括:不同倍性材料間雜交育種,胚乳培養,細胞雜交等

④化學誘變。主要利用化學誘變劑與細胞發生一系列生化反應阻止有絲分裂的正常進行,使分裂後期的染色體全部進入一個子代細胞中而產生多倍體。化學藥劑包括秋水仙素、萘乙烷、吲哚乙酸等抑制劑。

4、多倍體的特點

①巨大性:莖稈粗壯,葉片果實種比較大

②不育性:奇數倍的多倍體在減數分裂時,同源染色體間配對不正常,因而表現出不育性

③抗逆性:多倍體新陳代謝旺盛,適應環境能力強

④高營養:碳水化合物、維生素、蛋白質、植物鹼等含量偏高

⑤生理特性改變:生長緩慢、發育延遲、呼吸和蒸騰作用減弱、抗性增強等

⑥遺傳變異性:遺傳性比較豐富、遺傳變異的範圍比較廣泛

⑦可孕性:異源多倍體是高度可育的,因其在減數分裂時通常染色體正常配對,不出現多倍體,表現出自交親和、結實率高


遺傳變異——生物育種

圖三 多倍體育種過程

(五)細胞工程育種

細胞工程育種是指用細胞融合的方法獲得雜種細胞,利用細胞的全能性,用組織培養的方法培育雜種植株的方法


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