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生物育种问题归类【网摘】  

2013-04-15 09:19:38|  分类: 2生物变异 |  标签: |举报 |字号 订阅

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生物育种问题归类

高中生物中涉及的育种技术和方法有:转基因育种、细胞工程、(有性)杂交育种、单倍体育种、多倍体育种和诱变育种等。这些育种知识分布在课本的各个章节,而且内容较为简洁。进行高考总复习时,必须进行归纳总结,在广度和深度上进行适当的拓展,使其成为育种知识体系,以便系统地掌握生物育种的原理、方法及其优缺点等等,达到灵活运用的目的。

一、转基因育种

原理:基因重组(或异源DNA重组)。

方法: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。

优点:不受种属限制,可根据人类的需要,有目的地进行。

缺点:可能会引起生态危机,技术难度大。

例1:阅读下列材料,回答问题:

材料:目前,我国已培育成功两种转基因鱼:一种是带有草鱼生长激素基因的转基因鲤鱼子一代,和普通鲤鱼不同的是,它的背部高高隆起,肌肉十分发达,并具有大规模繁殖能力。另一种是具有草鱼生长激素基因的转基因三倍体鲤鱼“吉鲤”。它长得酷似鲫鱼,在它的基因中,除了两套鲤鱼染色体外,还多了一套鲫鱼的染色体,但吉鲤是不能生育的,在推广过程中不用担心与其它动物杂交引起生态危机。这两种鱼的生长速度很快,比普通鲤鱼快140%以上。而且蛋白质高,脂肪含量较低,味道不错。

(1)文中的“转基因鲤鱼”是指遗传物质中导入了_________的鲤鱼。

(2)“吉鲤”不能生育是因为减数分裂过程中__________,不能生成正常的生殖细胞。

(3)请指出转基因育种的两种优点__________。

答案:

(1)草鱼生长激素基因 (2)染色体联会发生紊乱

(3)能够打破种属的限制;可以最大限度地满足人类的愿望。

二. 细胞工程育种

原理:细胞的全能性

方法:(1)植物:去细胞壁→细胞融合→组织培养

(2)动物克隆:核移植→胚胎移植

优点:能克服远缘杂交的不亲和性,有目的地培育优良品种。动物体细胞克隆,可用于保存濒危物种、保持优良品种、挽救濒危动物、利用克隆动物相同的基因背景进行生物医学研究等。

缺点:技术复杂,难度大;它将对生物多样性提出挑战,有性繁殖是形成生物多样性的重要基础,而“克隆动物”则会导致生物品系减少,个体生存能力下降。

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  例2:驱蚊草(又名蚊净香草)是一种具有驱蚊效果而对人体不仅无害、而且有益的植物,它是通过科学家十多年的潜心研究、采用细胞工程技术,把天竺葵的原生质体与香茅草的原生质体进行融合培育而成的,是一种纯天然及环保型产品。驱蚊草含有香茅醛,散发出一种特殊的柠檬型香气,从而达到驱蚊的效果。香茅醛同时还具有抗菌、除臭、抗忧郁、净化心灵、缓解紧张与压力的作用。驱蚊草是多年生草本植物,从澳大利亚引入中国。该产品已在澳大利亚、美国、日本、加拿大、台湾等地走进千家万户,确认了该植物的驱蚊效果和环保安全性。下图是培育蚊净香草示意图。请据图回答下列问题:

(1)从(1)到(2)的过程是使植物细胞形成__________,关键是使用________酶去除细胞壁。

(2)步骤(2)(3)(4)(5)是_________融合过程,完成______________的杂交。

(3)步骤(6)(7)表示融合的细胞长成杂种植株的过程。这个过程必须经过细胞分裂、________、_________几个阶段。

(4)请分析指出,利用蚊净香草驱蚊有什么优点?____________________

答案:(1)原生质体;纤维素(2)原生质体;杂交细胞(3)细胞分化;器官形成(4)对环境无污染

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例3:2003年11月6日,继我国首例皮肤细胞克隆牛“康康”之后,又一头以同样方法克隆的牛“双双”在山东省莱阳农学院诞生。这两头克隆牛的降生,标志着我国体细胞克隆技术已达国际先进水平。下图为克隆牛的培育过程,请据图回答:

(1)该克隆牛表现出的性状是__________牛的性状,基因型是___________,性别是___________。

(2)在培育克隆牛时,若将B牛换成基因型为Aa的雌牛,得到的克隆牛将是_______性。用_________方法可测知这头克隆牛的基因型,其基因型是_________。

(3)获得克隆牛的繁殖方式是_________。

答案:(1)B, Aa,雄性 (2)雌,测交Aa (3)无性生殖

三. 单倍体育种

原理:染色体变异,组织培养

方法:选择亲本→有性杂交→F1产生的花粉离体培养获得单倍体植株→诱导染色体加倍获得可育纯合子→选择所需要的类型。

优点:明显缩短育种年限,加速育种进程。

缺点:技术较复杂,需与杂交育种结合,多限于植物。

例4:石板菜是一种名贵蔬菜,为雌雄异株,属于XY型性别决定,其雄株产量与质量都超过雌株。请你从提高经济效益的角度考虑,提出两种方案繁殖推广。

答案:方案1:运用组织培养的方法,过程如下图:

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方案2:运用单倍体育种方法:

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四. 多倍体育种

原理:染色体加倍(染色体变异)

方法:秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。

(1)同源多倍体育种,如: 生物育种问题归类 - 生物清风岭 - 生物清风岭

(2)异源多倍体育种,如:

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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:只适于植物,结实率低。

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  例5:下图是我国育种专家鲍文奎培育异源八倍体小麦的过程。其中:

(1)A、B、R均代表_________。

(2)F1不育的原因是_______。

(3)如何从F1培育出可育的新品种?

_________________________

答案:(1)染色体组(2)减数分裂时染色体不能联会,无法形成正常的配子(3)将F1萌发的种子或幼苗

用秋水仙素处理,使染色体加倍。

五. 有性杂交育种

原理:基因重组。

方法:杂交→自交→选优

优点:能根据人的预见把位于两个生物体上的优良性状集于一身。

缺点:时间长,需及时发现优良性状。

例6:现有3个番茄品种,A品种的基因型为AABBdd,B品种的基因型为AAbbDD,C品种的基因型为aaBBDD。3对等位基因分别位于3对同源染色体上,并且分别控制叶形、花色和果形3对性状。请回答:

(1)如何运用杂交育种方法利用以上3个品种获得基因型为aabbdd的植株?(用文字简要描述获得过程即可)

(2)如果从播种到获得种子需要一年,获得基因型为aabbdd的植株最少需要多少年?

答案:(1)A和B杂交得到杂交一代,杂交一代再与C杂交,得到杂交二代,杂交二代自交,即可得到基因型为aabbdd的种子,该种子可长成aabbdd植株(2)4年

六. 诱变育种

原理:基因突变

方法:辐射诱变,激光、化学物质诱变,太空(辐射、失重)诱发变异→选择育成新品种

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;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。改良数量性状效果较差。

例7:我国运用返回式运载卫星搭载水稻种子,返回地面后种植,培育出的水稻穗长粒大,亩产达600kg,最高达750kg,蛋白质含量增加8%-20%,生长期平均缩短10天。请回答:

(1)水稻产生这种变异的来源是_______,产生变异的原因是________。

(2)这种方法育种的优点有__________。

答案:(1)基因突变;各种宇宙射线和失重的作用,使基因的分子结构发生改变。(2)能提高变异频率,加速育种进程,并能大幅度改良某些性状。

七、有关育种注意的问题

1、育种的根本目的是培育具有优良性状(抗逆性好、品质优良、产量高)的新品种,以便更好地为人类服务。

2、选择育种方法要视具体育种目标要求、材料特点、技术水平和经济因素,进行综合考虑和科学决策:

①一般作物育种可选杂交育种和单倍体育种;

②为得到特殊性状可选择诱变育种(如航天育种)或多倍体育种;

③若要将特殊性状组合到一起,但又不能克服远缘杂交不亲和性,可考虑运用基因工程和细胞工程育种,如培育各种用于生物制药的工程菌。

3、从基因组成上看,育种目标基因型可能是:

①纯合体,便于制种、留种和推广;

②杂交种,充分利用杂种优势。

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