輻射育種是生物育種的一種方法,利用電離輻射處理生物,以誘發(fā)突變,從中選出優(yōu)良變異個(gè)體,通過(guò)一系列育種程序,培育出新品種。可利用的電離輻射有X射線(xiàn)、紫外線(xiàn)、中子及質(zhì)子等。
技術(shù)發(fā)展歷史
一種新奇的種植技術(shù):輻射育種
輻射育種是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新奇的種植技術(shù)。它利用各種射線(xiàn)(如X射線(xiàn)、中子等)照射農作物的種子、植株或某些器官和組織,促使它們產(chǎn)生各種變異,再從中選擇需要的可遺傳優(yōu)良變異,培育成新的優(yōu)良品種。經(jīng)過(guò)這樣的技術(shù)種植,一個(gè)青椒重量可以達到500克,玉米能夠結出7個(gè)棒,黃瓜可以長(cháng)到半米高,而美麗的花卉也都神話(huà)般地發(fā)生變異,“一串紅”本是一串串地開(kāi)花,在這里可以滿(mǎn)株開(kāi)花,如同一座小塔。“萬(wàn)壽菊”本是單層的四瓣花,這時(shí)開(kāi)出的花卻變成了多層的六瓣花。“矮牽牛”也會(huì )由原本開(kāi)紅色的小花,培育后花朵變大,而且一株可以開(kāi)出紅、白、粉等多種顏色的花朵。
射線(xiàn)照射種子
具有很高能量和極強穿透力的射線(xiàn)照射種子之后,可以使種子細胞內的染色體斷裂,使它的位置、結構和基因分子發(fā)生變化。而農作物的各種特性都是由染色體的基因分子決定的,所以,射線(xiàn)照射使種子細胞染色體基因發(fā)生變化的結果,會(huì )導致生物體的特性發(fā)生變化。另一方面,射線(xiàn)還可以引起與細胞質(zhì)有關(guān)的遺傳性核外變異。兩種作用的匯聚使輻射育種產(chǎn)生了奇異的特性。
提高農作物變異率
利用輻射育種,可以使農作物變異率比自然變異高出幾百倍以至上千倍,而且產(chǎn)生的變異特性是多種多樣的,范圍非常廣泛。并且能夠通過(guò)所產(chǎn)生的各種變異而生成許多新的品種。例如,用射線(xiàn)照射過(guò)的蓖麻,生長(cháng)期可以由原來(lái)的270天縮短到120天,形成生長(cháng)期短的新品種。輻射育種能夠改變農作物品種單一的不良性,克服原有品種的缺點(diǎn),還可以使發(fā)生變異的特性很快穩定下來(lái),大大縮短育種過(guò)程。此外,輻射育種操作簡(jiǎn)便,只要把種子或植株放在射線(xiàn)源附近照射,就可以達到預期的效果,既可以單獨使用也可以和其他育種技術(shù)相結合,取得更好的效果。
技術(shù)裝置介紹
近年來(lái),人們除了利用地面上可以產(chǎn)生射線(xiàn)的裝置對種子進(jìn)行輻射外,還想出了許多辦法來(lái),充分利用太空中強烈的超高能宇宙射線(xiàn)和其他太空物理條件進(jìn)行種子的基因誘變,使輻射育種有了新的發(fā)展。航天飛機等飛行器將種子送上太空,植物種子經(jīng)過(guò)宇宙射線(xiàn)的輻射和微重力的影響,就會(huì )加速培育過(guò)程,同時(shí)還能夠培育出常規育種條件下不易產(chǎn)生的變種。因此,經(jīng)過(guò)太空輻射育種不僅能夠提高農作物的產(chǎn)量,而且作物所含的蛋白質(zhì)、維生素的含量也都有大幅度的提高。
誘變育種
開(kāi)放分類(lèi): 生物、自然科學(xué)、生物學(xué)、變異、遺傳
在人為的條件下,利用物理,化學(xué)等因素,誘發(fā)生物產(chǎn)生突變,從中選擇,培育成動(dòng)植物和微生物的新品種.
誘變育種是指用物理、化學(xué)因素誘導植物的遺傳特性發(fā)生變異,再從變異群體中選擇符合人們某種要求的單株,進(jìn)而培育成新的品種或種質(zhì)的育種方法。它是繼選擇育種和雜交育種之后發(fā)展起來(lái)的一項現代育種技術(shù)。
誘發(fā)突變的物理因素主要指某些射線(xiàn),如α射線(xiàn)、β射線(xiàn)、γ射線(xiàn)、X射線(xiàn)和中子流等;化學(xué)誘變劑主要指某些亞硝酸鹽、烷化劑,堿基類(lèi)似物,抗生素等化學(xué)藥物。 物理誘變方法應用于植物始干1928年。 L.J·斯德勒首先證實(shí)了X射線(xiàn)對玉米和大麥有誘變效應。1930年和1924年H.尼爾遜·愛(ài)爾和D.托倫納分別用輻射誘變技術(shù)獲得了有實(shí)用價(jià)值的大麥突變體和煙草突變體。化學(xué)誘變劑在植物上的應用一般認為始于1943年,當時(shí)F·約克斯用馬來(lái)糖(脲烷)誘發(fā)了月見(jiàn)草、百合和風(fēng)鈴草的染色體畸變。這些早期工作為確立誘變育種的地位奠定了基礎。
通過(guò)近幾十年的研究人們對誘變原理的認識也逐步加深。 我們知道,常規助雜交育種基本上是染色體的重新組合,這種技術(shù)一般并不引起染色體發(fā)生變異,更難以觸及到基因。而輻射的作用則不同,它們有的是與細胞中的原子、分子發(fā)生沖撞、造成電離或激發(fā);有的則是以能量形式產(chǎn)生光電吸收或光電效應;還有的能引起細胞內的一系列理化過(guò)程。這些都會(huì )對細胞產(chǎn)生不同程度的傷害。對染色體的數目、結構等都會(huì )產(chǎn)生影響,使有的染色體斷裂了;有的丟失了一段,有的斷裂后在“自我修復”的過(guò)程中頭尾接倒了或是“張冠李戴”分別造成染色體的倒位和易位。當然射線(xiàn)也可作用在染色體核苷酸分子的堿塞上,從而使基因(遺傳密碼)發(fā)生突變。至于化學(xué)誘變,有的藥劑是用其烷基置換其它分子中的 氫原子,也有的本身是核苷酸堿基的類(lèi)似物,它可以“魚(yú)目混珠”,造成DNA復制中的錯誤。無(wú)疑這些都會(huì )使植物的基因發(fā)生突變。 理、化因索的誘導作用;使得植物細胞的突變率比平時(shí)高出千百倍,有些變異是其它手段難以得到的。當然,所產(chǎn)生的變異絕大多數不能遺傳,所以,輻射后的早代一般不急 于選擇。
但是,可遺傳的好性狀一經(jīng)獲得便可育成品種或種質(zhì)資源。 據世界原子能機構1985年統計,當時(shí)世界各國通過(guò)誘變已育成500多個(gè)品種,還有大量有價(jià)值的種質(zhì)資源o 我國的 誘變育種同樣成績(jì)斐然,在過(guò)去的幾十年中,經(jīng)誘變育成的 品種數一直占到同期育成品種總數的10%左右。如水稻品種 原豐早,小麥品種山農輻63,還有玉米的魯原單4號、大豆的鐵豐18、棉花的魯棉I號等都是通過(guò)誘變育成的。 當然與其它技術(shù)一樣,誘變育種也有自身的弱點(diǎn):一是誘變產(chǎn)生的有益突變體頻率低;二是還難以有效地控制變異 的方向和性質(zhì);另外,誘發(fā)并鑒定出數量性狀的微突變比較困難。因此,誘變育種應該與其它技術(shù)相結合,同時(shí)謀求技術(shù)上的自我完善。
輻射育種是生物育種的一種方法,利用電離輻射處理生物,以誘發(fā)突變,從中選出優(yōu)良變異個(gè)體,通過(guò)一系列育種程序,培育出新品種。
可利用的電離輻射有X射線(xiàn)、紫外線(xiàn)、中子及質(zhì)子等。技術(shù)發(fā)展歷史一種新奇的種植技術(shù):輻射育種 輻射育種是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新奇的種植技術(shù)。
它利用各種射線(xiàn)(如X射線(xiàn)、中子等)照射農作物的種子、植株或某些器官和組織,促使它們產(chǎn)生各種變異,再從中選擇需要的可遺傳優(yōu)良變異,培育成新的優(yōu)良品種。經(jīng)過(guò)這樣的技術(shù)種植,一個(gè)青椒重量可以達到500克,玉米能夠結出7個(gè)棒,黃瓜可以長(cháng)到半米高,而美麗的花卉也都神話(huà)般地發(fā)生變異,“一串紅”本是一串串地開(kāi)花,在這里可以滿(mǎn)株開(kāi)花,如同一座小塔。
“萬(wàn)壽菊”本是單層的四瓣花,這時(shí)開(kāi)出的花卻變成了多層的六瓣花。“矮牽牛”也會(huì )由原本開(kāi)紅色的小花,培育后花朵變大,而且一株可以開(kāi)出紅、白、粉等多種顏色的花朵。
射線(xiàn)照射種子 具有很高能量和極強穿透力的射線(xiàn)照射種子之后,可以使種子細胞內的染色體斷裂,使它的位置、結構和基因分子發(fā)生變化。而農作物的各種特性都是由染色體的基因分子決定的,所以,射線(xiàn)照射使種子細胞染色體基因發(fā)生變化的結果,會(huì )導致生物體的特性發(fā)生變化。
另一方面,射線(xiàn)還可以引起與細胞質(zhì)有關(guān)的遺傳性核外變異。兩種作用的匯聚使輻射育種產(chǎn)生了奇異的特性。
提高農作物變異率 利用輻射育種,可以使農作物變異率比自然變異高出幾百倍以至上千倍,而且產(chǎn)生的變異特性是多種多樣的,范圍非常廣泛。并且能夠通過(guò)所產(chǎn)生的各種變異而生成許多新的品種。
例如,用射線(xiàn)照射過(guò)的蓖麻,生長(cháng)期可以由原來(lái)的270天縮短到120天,形成生長(cháng)期短的新品種。輻射育種能夠改變農作物品種單一的不良性,克服原有品種的缺點(diǎn),還可以使發(fā)生變異的特性很快穩定下來(lái),大大縮短育種過(guò)程。
此外,輻射育種操作簡(jiǎn)便,只要把種子或植株放在射線(xiàn)源附近照射,就可以達到預期的效果,既可以單獨使用也可以和其他育種技術(shù)相結合,取得更好的效果。技術(shù)裝置介紹 近年來(lái),人們除了利用地面上可以產(chǎn)生射線(xiàn)的裝置對種子進(jìn)行輻射外,還想出了許多辦法來(lái),充分利用太空中強烈的超高能宇宙射線(xiàn)和其他太空物理條件進(jìn)行種子的基因誘變,使輻射育種有了新的發(fā)展。
航天飛機等飛行器將種子送上太空,植物種子經(jīng)過(guò)宇宙射線(xiàn)的輻射和微重力的影響,就會(huì )加速培育過(guò)程,同時(shí)還能夠培育出常規育種條件下不易產(chǎn)生的變種。因此,經(jīng)過(guò)太空輻射育種不僅能夠提高農作物的產(chǎn)量,而且作物所含的蛋白質(zhì)、維生素的含量也都有大幅度的提高。
長(cháng)期以來(lái),農作物的育種,常常采用雜交、系統選育等方法。
近幾十年 來(lái),隨著(zhù)原子能和平利用的發(fā)展,才開(kāi)始了輻射育種的新方法。 輻射育種就是利用放射線(xiàn)(如X射線(xiàn)、γ射線(xiàn)或中子線(xiàn)等),來(lái)照射作物的 種子或植株,也可以照射離體組織和細胞,促使它們的內部起變化,這種變化 有的能遺傳給下一代,因而發(fā)生了遺傳的變異,再經(jīng)過(guò)人工的選擇,就可以培 育出新的品種。
放射線(xiàn)對動(dòng)物、植物都有傷害作用,但是,如果我們使用得當,不僅不會(huì ) 傷害作物,而且還能利用輻射來(lái)育種哩。我們知道,生物有機體是由細胞組成的。
在顯微鏡下,你可以看到每個(gè)細 胞中都有一個(gè)細胞核,當核分裂的時(shí)候,在核內可以清楚地看到有一些棒狀的 小體——染色體;染色體是由蛋白質(zhì)和核酸組成的,每一生物都有它一定數目 的染色體。 當生物體吸收高能量的X射線(xiàn)、γ射線(xiàn)或中子線(xiàn)時(shí),引起細胞內染 色體的各種變化,但變化太大就引起死亡,變化不太大可能表現為植物遺傳性 狀的改變,也就是發(fā)生了變異,這為育種提供了條件。
自然界中,有天然的放射性物質(zhì)存在,還有宇宙線(xiàn)的照射等等,因此,人 和一切動(dòng)植物平時(shí)都受到了放射線(xiàn)的照射,不過(guò)劑量很低。 一般用倫(倫琴) 作單位,表示射線(xiàn)的劑量。
譬如人們每天所受到的放射線(xiàn),只有0。004? 0。
0016倫,這種照射對人體是毫無(wú)害處的。如果劑量高了就不行。
拿植物來(lái) 說(shuō),用100倫的X射線(xiàn)照射小麥的干種子,可以促進(jìn)小麥的生長(cháng);用600倫, 它的生長(cháng)就會(huì )受到抑制;用20000?30000倫會(huì )使一部分麥苗死去,一部分活下 來(lái)的植株會(huì )發(fā)生各種變異;用50000?60000倫時(shí),全部都要死掉了,這是一般 的情況。 不同生理狀況的植物,對射線(xiàn)的反應是不一樣的,以種子來(lái)說(shuō),種子 的含水量越高,反應也越大;一般生長(cháng)速度快的,而受力就差些。
從育種的要求來(lái)看,作物的變化越多,能育出新品種的希望越大。這里就 產(chǎn)生了一個(gè)矛盾,劑量低了變異就少,劑量高了死亡又多,所以許多人認為用 半致死劑量處理植物比較合適。
也就是說(shuō),所用的劑量要能使大約半數的植物 生存下來(lái),另一半死亡。這樣,既能保證有一定量的植株活下來(lái),也有相當多 的植株發(fā)生變異。
一般來(lái)說(shuō),水稻和小麥的干種子用20000?30000倫,棉花用 15000倫左右的射線(xiàn)照射效果較好。
1.雜交育種: (1)原理:基因重組(通過(guò)基因分離、自由組合或連鎖交換,分離出優(yōu)良性狀或使各種優(yōu)良性狀集中在一起) (2)方法:連續自交,不斷選種。
(3)舉例: 已知小麥的高稈(D)對矮稈(d)為顯性,抗銹病(R)對易染銹病(r)為顯性,兩對性狀獨立遺傳。現有高稈抗銹病、矮稈易染病兩純系品種。
要求使用雜交育種的方法培育出具有優(yōu)良性狀的新品種。 操作方法:(參見(jiàn)右面圖解) ①讓純種的高稈抗銹病和矮稈易染銹病小麥雜交得F1 ; ②讓F1自交得F2 ; ③選F2中矮稈抗銹病小麥自交得F3; ④留F3中未出現性狀分離的矮稈抗病個(gè)體,對于F3中出現性狀分離的再重復③④步驟 (4)特點(diǎn):育種年限長(cháng),需連續自交不斷擇優(yōu)汰劣才能選育出需要的類(lèi)型。
(5)說(shuō)明: ①該方法常用于: a.同一物種不同品種的個(gè)體間,如上例; b.親緣關(guān)系較近的不同物種個(gè)體間(為了使后代可育,應做染色體加倍處理,得到的個(gè)體即是異源多倍體),如八倍體小黑麥的培育、蘿卜和甘藍雜交。 ②若該生物靠有性生殖繁殖后代,則必須選育出優(yōu)良性狀的純種,以免后代發(fā)生性狀分離;若該生物靠無(wú)性生殖產(chǎn)生后代,那么只要得到該優(yōu)良性狀就可以了,純種、雜種并不影響后代性狀的表達。
2.誘變育種 (1)原理:基因突變 (2)方法:用物理因素(如X射線(xiàn)、γ射線(xiàn)、紫外線(xiàn)、激光等)或化學(xué)因素(如亞硝酸、硫酸二乙脂等)來(lái)處理生物,使其在細胞分裂間期DNA復制時(shí)發(fā)生差錯,從而引起基因突變。 (3)舉例:太空育種、青霉素高產(chǎn)菌株的獲得 (4)特點(diǎn):提高了突變率,創(chuàng )造人類(lèi)需要的變異類(lèi)型,從中選擇培育出優(yōu)良的生物品種,但由于突變的不定向性,因此該種育種方法具有盲目性。
(5)說(shuō)明:該種方法常用于微生物育種、農作物誘變育種等 3.單倍體育種 (1)原理:染色體變異 (2)方法:花藥離體培養獲得單倍體植株,再人工誘導染色體數目加倍。 (3)舉例: 已知小麥的高稈(D)對矮稈(d)為顯性,抗銹病(R)對易染銹病(r)為顯性,兩對性狀獨立遺傳。
現有高稈抗銹病、矮稈易染病兩純系品種。要求用單倍體育種的方法培育出具有優(yōu)良性狀的新品種。
操作方法:(參見(jiàn)下面圖解) ①讓純種的高稈抗銹病和矮稈易染銹病小麥雜交得F1 ; ②取F1的花藥離體培養得到單倍體; ③用秋水仙素處理單倍體幼苗,使染色體加倍,選取具有矮稈抗病性狀的個(gè)體即為所需類(lèi)型。 (4)特點(diǎn):由于得到的個(gè)體基因都是純合的,自交后代不發(fā)生性狀分離,所以相對于雜交育種來(lái)說(shuō),明顯縮短了育種的年限。
(5)說(shuō)明: ①該方法一般適用于植物。 ②該種育種方法有時(shí)須與雜交育種配合,其中的花藥離體培養過(guò)程需要組織培養技術(shù)手段的支持。
4.多倍體育種: (1)原理:染色體變異 (2)方法:用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗,從而使細胞內染色體數目加倍,染色體數目加倍的細胞繼續進(jìn)行正常的有絲分裂,即可發(fā)育成多倍體植株。 (3)舉例: ①三倍體無(wú)子西瓜的培育(同源多倍體的培育) 過(guò)程圖解:參見(jiàn)高二必修教材第二冊第55頁(yè)圖解 說(shuō)明: a.三倍體西瓜種子種下去后,為什么要授以二倍體西瓜的花粉? 西瓜三倍體植株是由于減數分裂過(guò)程中聯(lián)會(huì )紊亂,未形成正常生殖細胞,因而不能形成種子。
但在三倍體植株上授以二倍體西瓜花粉后,花粉在柱頭上萌發(fā)的過(guò)程中,將自身的色氨酸轉變?yōu)檫胚嵋宜岬拿阁w系分泌到西瓜三倍體植株的子房中去,引起子房合成大量的生長(cháng)素;其次,二倍體西瓜花粉本身的少量生長(cháng)素,在授粉后也可擴散到子房中去,這兩種來(lái)源的生長(cháng)素均能使子房發(fā)育成果實(shí)(三倍體無(wú)籽西瓜)。 b.如果用二倍體西瓜作母本、四倍體西瓜作父本,即進(jìn)行反交,則會(huì )使珠被發(fā)育形成的種皮厚硬,從而影響無(wú)子西瓜的品質(zhì)。
②八倍體小黑麥的培育(異源多倍體的培育): 普通小麥是六倍體(AABBDD),體細胞中含有42條染色體,屬于小麥屬;黑麥是二倍體(RR),體細胞中含有14條染色體,屬于黑麥屬。兩個(gè)不同的屬的物種一般是難以雜交的,但也有極少數的普通小麥品種含有可雜交基因,能接受黑麥的花粉。
雜交后的子一代含有四個(gè)染色體組(ABDR),不可育,必須用人工方法進(jìn)行染色體加倍才能產(chǎn)生后代,染色體加倍后的個(gè)體細胞中含有八個(gè)染色體組(AABBDDRR),而這些染色體來(lái)自不同屬的物種,所以稱(chēng)它為異源八倍體小黑麥。 (4)特點(diǎn):該種育種方法得到的植株莖稈粗壯,葉片、果實(shí)和種子較大,糖類(lèi)和蛋白質(zhì)等營(yíng)養物質(zhì)的含量有所增加。
(5)說(shuō)明: ①該種方法常用于植物育種; ②有時(shí)須與雜交育種配合。 (二)依據“工程原理”進(jìn)行育種 1.利用“基因工程”育種 (1)原理:DNA重組技術(shù)(屬于基因重組范疇) (2)方法:按照人們的意愿,把一種生物的個(gè)別基因復制出來(lái),加以修飾改造,放到另一種生物的細胞里,定向地改造生物的遺傳性狀。
操作步驟包括:提取目的基因、目的基因與運載體結合、將目的基因導入受體細胞、目的基因的檢測與表達等。 (3)舉例:能分泌人類(lèi)胰島素的大腸桿菌菌株的獲得,抗蟲(chóng)棉,轉基因動(dòng)物等 (4)特點(diǎn):目的性強,育種周期短。
(5)說(shuō)明:對于微生物來(lái)說(shuō),該項技術(shù)須與發(fā)酵工程密切配合,才能獲得人類(lèi)。
六種育種方法包括植物的四種(雜交育種、遠緣雜交、誘變育種、分子育種)和動(dòng)物的兩種(雜交育種、基因工程育種)。
一、雜交育種:
1、原理:基因重組,通過(guò)基因重組產(chǎn)生新的基因型,從而產(chǎn)生新的優(yōu)良性狀。
2、過(guò)程:
2.1雜交前的準備工作首先要熟悉各種魚(yú)類(lèi)的生殖習性;
2.2選擇適當的受精方法進(jìn)行雜交雜交前期在臨近性成熟和生殖季節到來(lái)之時(shí),一定要將雌雄兩種魚(yú)分池飼養,避免自群交配;
2.3記載、掛牌和管理用不同品種(或種)的魚(yú)類(lèi)進(jìn)行雜交;
2.4加速育種進(jìn)程從雜交到新品種育成推廣;
2.5雜交后代的選擇采用個(gè)體選擇法時(shí),選擇一般從子二代開(kāi)始,因子二代變異范圍最大,可望從中選出合意的變異體。
3、優(yōu)點(diǎn):可以將兩個(gè)或多個(gè)優(yōu)良性狀集中在一起。
4、缺點(diǎn):不會(huì )產(chǎn)生新基因,且雜交后代會(huì )出現性狀分離,育種過(guò)程緩慢,過(guò)程復雜。
二:遠緣雜交
1、原理:基因重組,通過(guò)基因重組產(chǎn)生新的基因型,從而產(chǎn)生新的優(yōu)良性狀。
2、優(yōu)缺點(diǎn):可以把不同種、屬的特征、特性結合起來(lái),突破種屬界限,擴大遺傳變異,從而創(chuàng )造新的變異類(lèi)型或新物種。產(chǎn)生的后代為遠緣雜種。由于遠緣雜交往往重演物種的進(jìn)化的歷程,故也是研究生物進(jìn)化的重要實(shí)驗手段。遠緣雜交一般不易結實(shí),即使結實(shí),雜種也通常不育或夭亡,雜種后代分離幅度大,分離世代長(cháng)且不易穩定。
三:誘變育種
1、原理:在人為的條件下,利用物理、化學(xué)等因素,誘發(fā)生物體產(chǎn)生突變,從中選擇,培育成動(dòng)植物和微生物的新品種。
2、優(yōu)缺點(diǎn):誘變育種存在的主要問(wèn)題是有益突變頻率仍然較低,變異的方向和性質(zhì)尚難控制。因此提高誘變效率,迅速鑒定和篩選突變體以及探索定向誘變的途徑,是當前研究的重要課題。
四:分子育種
1、原理:將基因工程應用于育種工作中,通過(guò)基因導入,從而培育出一定要求的新品種的育種方法。
2、優(yōu)缺點(diǎn):傳統育種方法屬於雜交育種,品種改良主要受種原變異之限制,而不同物種(species) 間之雜交頗為困難,育種成果難有大突破,「綠色革命」(green revolution) 很難再發(fā)生。利用基因工程技術(shù)進(jìn)行作物品種改良,系指以遺傳工程(genetic engineering) 技術(shù),將特定基因或性狀導入缺乏此基因或特性之目標作物(target crop) 的育種方法;因此利用基因工程技術(shù)進(jìn)行作物品種改良,可以突破種原之限制及種間雜交之瓶頸,創(chuàng )造新性狀或新品種,亦即未來(lái)「基因革命」(gene revolution) 很可能迅速取代「綠色革命」。
五、基因工程育種
1、原理:基因重組(或異源DNA重組)。
2、優(yōu)缺點(diǎn):不受種屬限制,可根據人類(lèi)的需要,有目的地進(jìn)行。可能會(huì )引起生態(tài)危機,技術(shù)難度大。
一、誘變育種:
誘變育種是指利用人工誘變的方法獲得生物新品種的育種方法。(這句話(huà)在中學(xué)領(lǐng)域來(lái)說(shuō)應該是完全正確的,已經(jīng)查閱相關(guān)資料。)其原理是基因突變。人工誘變的方法包括:物理方法(X射線(xiàn)、射線(xiàn)、紫外線(xiàn)、中子、激光、電離輻射等)、化學(xué)方法(堿基類(lèi)似物、硫酸二乙脂、亞硝酸、秋水仙素等)。所處理的生物材料必須是正在進(jìn)行細胞分裂的細胞、組織、器官或生物。處理的時(shí)期是細胞分裂的間期。(這句話(huà)主要是針對中學(xué)生,為了讓學(xué)生能夠更好的理解;主要是考慮到學(xué)生從“細胞分裂知識”理解。)經(jīng)處理的生物材料經(jīng)選擇、培育才能獲得需要的生物新品種。該方法的優(yōu)點(diǎn)是可以提高突變頻率,創(chuàng )造出人類(lèi)需要的生物類(lèi)型。缺點(diǎn)是必須處理大量的實(shí)驗材料。
二、雜交育種:
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(gè)體進(jìn)行雜交,獲得所需要的表現型類(lèi)型的育種方法。其原理是基因重組。過(guò)程為:用具有相對性狀的純合體作親本雜交獲得子一代,子一代自交(動(dòng)物則用具有相同基因型的雌雄個(gè)體雜交)獲得子二代,從子二代中選擇符合要求的表現型個(gè)體。如果需要的表現型是隱性性狀育種就此結束,如果需要的表現型是顯性性狀則用子二代中選出的個(gè)體進(jìn)行連續自交(動(dòng)物同前),直至獲得能穩定遺傳的類(lèi)型為止
三、單倍體育種:
單倍體育種是利用花藥離體培養技術(shù)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。其原理是染色體變異。優(yōu)點(diǎn)是可大大縮短育種時(shí)間。
四、多倍體育種:
原理:染色體變異(染色體加倍)
方法:秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗。
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。
物質(zhì)基礎是:所有生物的DNA均由四種脫氧核苷酸組成。其結構基礎是:所有生物的DNA均為雙螺旋結構。一種生物的DNA上的基因之所以能在其他生物體內得以進(jìn)行相同的表達,是因為它們共用一套遺傳密碼。在該育種方法中需兩種工具酶(限制性?xún)惹忻浮NA連接酶)和運載體(質(zhì)粒),質(zhì)粒上必須有相應的識別基因,便于基因檢測。如人的胰島素基因移接到大腸桿菌的DNA上后,可在大腸桿菌的細胞內指導合成人的胰島素;抗蟲(chóng)棉植株的培育;將固氮菌的固氮酶基因移接到植物DNA分子上去,培育出固氮植物
七、有關(guān)育種要注意的問(wèn)題
1、育種的根本目的是培育具有優(yōu)良性狀(抗逆性好、品質(zhì)優(yōu)良、產(chǎn)量高)的新品種,以便更好地為人類(lèi)服務(wù)。
2、選擇育種方法要視具體育種目標要求、材料特點(diǎn)、技術(shù)水平和經(jīng)濟因素,進(jìn)行綜合考慮和科學(xué)決策:
①一般作物育種可選雜交育種和單倍體育種;
②為得到特殊性狀可選擇誘變育種(如航天育種)或多倍體育種;
③若要將特殊性狀組合到一起,但又不能克服遠緣雜交不親和性,可考慮運用基因工程和細胞工程育種,如培育各種用于生物制藥的工程菌。
3、從基因組成上看,育種目標基因型可能是:
①純合體,便于制種、留種和推廣; ②雜交種,充分利用雜種優(yōu)勢。
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