高中生物教材中的育种方法

黄秀琴

【摘要】生物育种的基本思路是通过各种方式改变生物的遗传物质，使其产生各种各样的变异类型，从众多的不同变异类型中选择符合人类需求的品种。生物的种类不同，采取的育种方法也不尽相同。依托典型的遗传育种实例，进一步强调了育种实验的设计程序，为学生在解决有关遗传育种问题时提供点帮助。

【关键词】遗传育种方法比较练习

关于遗传育种的题目也是近几年的理综试题中，考察学生的创新能力和实践能力的载体，这些育种知识分布在教材的各个章节，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。

在高中《生物》教材中所介绍的育种方法主要有：诱变育种、杂交育种、单倍体育种、多倍体育种、基因工程育种和细胞工程育种。现根据最新《教学大纲》对生物育种方法做如下总结：

一、生物育种的概念及思路

生物育种是指人们按照自己的意愿，依据相关的育种原理，有目的、有计划地改变生物的遗传物质以获得人们所需要的生物新品种。育种的两种常见思路是：从生物的诸多性状中把需要的优良性状分离出来或把位于不同个体的优良性状集中到一个个体上来；或者是直接创造具有优良性状的生物新品种。

二、高中生物学教材中主要遗传育种技术比较

1．杂交育种：

（1）原理：基因重组（通过基因分离、自由组合或连锁交换，分离出优良性状或使各种优良性状集中在一起）

（2）方法：连续自交，不断选种。

①该方法常用于

a．同一物种不同品种的个体间

b．亲缘关系较近的不同物种个体间（为了使后代可育，应做染色体加倍处理，得到的个体即是异源多倍体），如八倍体小黑麦的培育、萝卜和甘蓝杂交。

②若该生物靠有性生殖繁殖后代，则必须选育出优良性状的纯种，以免后代发生性状分离；若该生物靠无性生殖产生后代，那么只要得到该优良性状就可以了，纯种、杂种并不影响后代性状的表达。

2．诱变育种

（1）原理：基因突变

（2）方法：用物理因素（如X射线、γ射线、紫外线、激光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙脂等）来处理生物，使其在细胞分裂间期DNA复制时发生差错，从而引起基因突变。

（3）举例：太空育种、青霉素高产菌株的获得

（4）特点：提高了突变率，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，但由于突变的不定向性，因此该种育种方法具有盲目性。

（5）说明：该种方法常用于微生物育种、农作物诱变育种等

3．单倍体育种

（1）原理：染色体变异

（2）方法：花药离体培养获得单倍体植株，再人工诱导染色体数目加倍。

（3）举例：

已知小麦的高秆（D）对矮秆（d）为显性，抗锈病（R）对易染锈病（r）为显性，两对性状独立遗传。现有高秆抗锈病、矮秆易染病两纯系品种。要求用单倍体育种的方法培育出具有优良性状的新品种。

操作方法：

①让纯种的高秆抗锈病和矮秆易染锈病小麦杂交得F1；

②取F1的花药离体培养得到单倍体；

③用秋水仙素处理单倍体幼苗，使染色体加倍，选取具有矮秆抗病性状的个体即为所需类型。

（4）特点：由于得到的个体基因都是纯合的，自交后代不发生性状分离，所以相对于杂交育种来说，明显缩短了育种的年限。

（5）说明：

①该方法一般适用于植物。

②该种育种方法有时须与杂交育种配合，其中的花药离体培养过程需要组织培养技术手段的支持。

4．多倍体育种：

（1）原理：染色体变异

（2）方法：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，从而使细胞内染色体数目加倍，染色体数目加倍的细胞继续进行正常的有丝分裂，即可发育成多倍体植株。

（3）举例：

八倍体小黑麦的培育（异源多倍体的培育）：

普通小麦是六倍体（AABBDD），体细胞中含有42条染色体，属于小麦属；黑麦是二倍体（RR），体细胞中含有14条染色体，属于黑麦属。两个不同的属的物种一般是难以杂交的，但也有极少数的普通小麦品种含有可杂交基因，能接受黑麦的花粉。杂交后的子一代含有四个染色体组（ABDR），不可育，必须用人工方法进行染色体加倍才能产生后代，染色体加倍后的个体细胞中含有八个染色体组（AABBDDRR），而这些染色体来自不同属的物种，所以称它为异源八倍体小黑麦。

（4）特点：该种育种方法得到的植株茎秆粗壮，叶片、果实和种子较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量有所增加。

（5）说明：

①该种方法常用于植物育种；

②有时须与杂交育种配合。

5．利用“基因工程”育种

（1）原理：DNA重组技术（属于基因重组范畴）

（2）方法：按照人们的意愿，把一种生物的个别基因复制出来，加以修饰改造，放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。操作步骤包括：提取目的基因、目的基因与运载体结合、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与表达等。

（3）举例：能分泌人类胰岛素的大肠杆菌菌株的获得，抗虫棉，转基因动物等

（4）特点：目的性强，育种周期短。

（5）说明：对于微生物来说，该项技术须与发酵工程密切配合，才能获得人类所需要的产物。

6．利用“细胞工程”育种

植物体细胞杂交育种

（1）原理：植物体细胞杂交

（2）方法：用两个来自不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞，并且把杂种细胞培育成新植物体的方法。操作步骤包括：用酶解法去掉细胞壁、用诱导剂诱导原生质体融合、将杂种细胞进行组织培养等。

（3）举例：“番茄马铃薯”杂种植株

（4）特点：可克服远缘杂交不亲合的障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。

（5）说明：该种方法须植物组织培养等技术手段的支持。

细胞核移植育种

（1）原理：细胞核移植

（2）方法：是把一生物的细胞核移植到另一生物的去核卵细胞中，再把该细胞培育成一个新的生物个体。操作步骤包括：吸取细胞核、将移植到去核卵细胞中、培育（可能要使用胚胎移植技术）等。