【文章內(nèi)容簡介】 ② ? 高稈抗銹病 矮稈易染銹病 ─→ F1─→ 雄配子 ? ③ ④ ? ─→ 幼苗 ─→ 選出符合要求的品種，下列有關(guān)此育種方法的敘述中，正確的是 ? A．這種育種方法叫雜交育種 ? B．過程④必須使用生長素處理 ? C．這種方法的最大優(yōu)點是縮短育種年限 ? D．③過程必須經(jīng)過受精作用 ? 答案： C ? 四、多倍體育種 ? 體細胞中含有三個或三個以上染色體組的個體叫做多倍體。 ? 其中，體細胞中含有三個染色體組的個體，叫做三倍體，比如香蕉。 ? 體細胞中含有四個染色體組的個體，叫做四倍體，比如馬鈴薯。 ? 多倍體在植物中廣泛地存在著，在動物中比較少見。在被子植物中，至少有 1/3的物種是多倍體。例如，普通小麥、棉花、煙草、蘋果、梨、菊、水仙等大都是多倍體。帕米爾高原的高山植物，有 65％的種類是多倍體。 1． 原理： 染色體變異 （ 染色體加倍 ） 。體細胞在有絲分裂的過程中 ， 染色體完成了復制 ， 但是細胞受到外界環(huán)境條件 (如溫度驟變 )或生物內(nèi)部因素的干擾 ， 紡錘體的形成受到破壞 ， 以致染色體不能被拉向兩極 ， 細胞也不能分裂成兩個子細胞 ， 于是就形成染色體數(shù)目加倍的細胞 。 如果這樣的細胞繼續(xù)進行正常的有絲分裂 ，就可以發(fā)育成染色體數(shù)目加倍的組織或個體 。 ? 2．方法和過程：秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗。當秋水仙素作用于正在分裂的細胞時，能夠抑制紡錘體形成，導致染色體不分離，從而引起細胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍。染色體數(shù)目加倍的細胞繼續(xù)進行正常的有絲分裂，將來就可以發(fā)育成多倍體植株。 ? 3．優(yōu)缺點：可培育出自然界中沒有的新品種，且培育出的植物器官大，產(chǎn)量高，營養(yǎng)豐富；結(jié)實率低，只適于植物。 ? 4．應用：目前世界各國利用人工誘導多倍體的方法已經(jīng)培育出不少新品種，如含糖量高的三倍體無子西瓜和甜菜等。此外，我國科技工作者還創(chuàng)造出自然界中沒有的作物 —— 八倍體小黑麥。 ? 三倍體無子西瓜的培育：在二倍體西瓜的幼苗期，用秋水仙素處理，可以得到四倍體植株。然后，用四倍體植株作母本，用二倍體植株作父本，進行雜交，得到含有三個染色體組的種子。把這些種子種下去，就會長出三倍體植株。由于三倍體植株在減數(shù)分裂的過程中，染色體的聯(lián)會發(fā)生紊亂，因而不能形成正常的生殖細胞。當三倍體植株開花時，需要授給普通西瓜(二倍體 )成熟的花粉，刺激子房發(fā)育而成為果實 (一般需要施用一定濃度的生長素，做為輔助手段，以外源生長素誘導內(nèi)源生長素促進結(jié)果 )。因為胚珠并不發(fā)育成為種子，所以這種西瓜叫做無子西瓜。無子西瓜不僅滿足了國內(nèi)市場的需求，而且遠銷國外。 ? 如果反交，得到的三倍體西瓜珠被可發(fā)育成種皮，這樣的三倍體西瓜沒有使用價值。 ? 5．經(jīng)典例題： ? 例 1：四倍體水稻的花粉經(jīng)離體培養(yǎng)得到的單倍體植株中，所含的染色體組數(shù)是 ? A． 1組 B． 2組 ? C． 3組 D． 4組 答案： B （同源四倍體） ? 五、基因工程育種 ? 一種生物的 DNA上的基因之所以能在其他生物體內(nèi)得以進行相同的表達，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（限制性內(nèi)切酶、 DNA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(nèi)指導合成人的胰島素；抗蟲棉植株的培育 。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。固氮基因的表達方式為： ? 1．原理：基因重組（或異源 DNA重組）和所有生物氨基酸遺傳密碼子的通用性。 ? 物質(zhì)基礎(chǔ)是：生物的 DNA均由四種脫氧核苷酸組成。 ? 其結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是：一般生物的 DNA均為雙螺旋結(jié)構(gòu)。 ? 2．方法和過程： ? 提取目的基因 →裝入載體 →導入受體細胞 →基因表達→篩選出符合要求的新品種。 ? 這種技術(shù)是在生物體外，通過對 DNA分子進行人工“剪切”和“拼接”，對生物的基因進行改造和重新組合，然后導入受體細胞內(nèi)進行無性繁殖，使重組基因在受體細胞內(nèi)表達，產(chǎn)生出人類所需要的基因產(chǎn)物。通俗地說，就是按照人們的主觀意愿，把一種生物的個別基因復制出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細胞里，定向地改造生物的遺傳性狀?；蚬こ淌窃?DNA分子水平上進行設計施工的。 ? 重組的 DNA分子進入受體細胞后，受體細胞必須表現(xiàn)出特定的性狀，才能說明目的基因完成了表達過程。 ? 3．優(yōu)缺點：不受種屬限制，可根據(jù)人類的需要，有目的地進行，育種時間短 ；可能會引起生態(tài)危機，技術(shù)難度大。 ? 4．應用：科學家最初做抗蟲棉試驗時，雖然已經(jīng)檢測出棉的植株中含有抗蟲的基因，但讓棉鈴蟲食用棉的葉片時，棉鈴蟲并沒有被殺死，這說明抗蟲基因還不能在高等植物中表達。科學家在研究的基礎(chǔ)上，又一次對棉植株中的抗蟲基因進行了修飾，然后再讓棉鈴蟲食用棉的葉片，結(jié)果食用的第二天棉鈴蟲就中毒死亡了。這說明抗蟲基因在棉植株中得到了表達。 ? 5．經(jīng)典例題： ? 例 1：在培養(yǎng)轉(zhuǎn)基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因（ kan）常作為標記基因，只有含卡那霉素抗性基因的細胞才能在卡那霉素培養(yǎng)基上生長。下圖為獲得抗蟲棉的技術(shù)流程。 ? 請據(jù)圖回答： ? （ 1） A過程需要的酶有_______________________________________。 ? （ 1）限制性內(nèi)切酶和 DNA鏈激酶 ? （ 2） B過程及其結(jié)果體現(xiàn)了質(zhì)粒作為運載體必須具備的兩個條件是 ________________________________________。 ? （ 2）具有標記基因；能在宿主細胞中復制并穩(wěn)定保存 （他們沒有要求，具有多個限制酶切點，教材 ） ? （ 3） C過程的培養(yǎng)基除含有必要營養(yǎng)物質(zhì)、瓊脂和激素外，還需加入 ____________。 ? （ 3）卡那霉素 （界定是否帶有標記基因，轉(zhuǎn)基因是否成功） ? （ 4）如果利用 DNA分子雜交原理對再生植株進行檢測， D過程應該用 _______________________________作為探針。 ? （ 4）放射性同位素（或熒光分子）標記的抗蟲基因 ? （ 5）科學家發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因植株的卡那霉素抗性基因的傳遞符合孟德爾遺傳規(guī)律。 ? ①將轉(zhuǎn)基因植株與 ______________雜交，其后代中抗卡那霉素型與卡那霉素敏感型的數(shù)量比外 1:1。 ? ①非轉(zhuǎn)基因植株 ? ②若該轉(zhuǎn)基因植株自交，則其后代中抗卡那霉素型與卡那霉素敏感型的數(shù)量比為 _________。 ? ② 3﹕ 1 ? ③ 若將該轉(zhuǎn)基因植株的花藥在卡那霉素培養(yǎng)基上作離體培養(yǎng)，則獲得的再生植株群體中抗卡那霉素型植株占 _______％。 ? ③ 100 （因為題干已經(jīng)告訴我們“卡那霉素抗性基因（ kan）常作為標記基因，只有含卡那霉素抗性基因的細胞才能在卡那霉素培養(yǎng)基上生長?！彼锌瓜x棉細胞均帶有這個基因） ? 六、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(yǎng)的方法培育雜種個體的方法。 ? 1．原理：植物細胞和動物細胞核的全能性。生物體的細胞具有使后代細胞形成完整個體的潛能，細胞的這種特性叫做細胞的全能性。生物體的每一個細胞都包含有該物種所特有的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成為完整個體所必需的全部基因，從理論上講，生物體的每一個活細胞都應該具有全能性。 ? 在生物體的所有細胞中，受精卵的全能性是最高的。有性生殖生物體的任何一個細胞，都是由受精卵分裂、分化而成的。生殖細胞，尤其是卵細胞，雖然分化程度很高，但是仍然具有較高的潛在全能性。在生物體內(nèi)，細胞并沒有表現(xiàn)出全能性，而是分化成為不同的組織、器官，這是基因在特定的時間和空間條件下選擇性表達的結(jié)果。 ? 不同種生物之間存在著生殖隔離，所以用傳統(tǒng)的有性雜交方法是不可能做到這一點的。于是，這些科學家試圖用這兩種植物的體細胞進行雜交，來實現(xiàn)這一美妙的設想。植物體細胞雜交是用兩個來自于不同植物的體細胞，由于細胞膜具有一定的流動性而融合成一個雜種細胞，并且把雜種細胞培育成新的植物體的方法。 ? 2．方法和過程： ? （ 1）植物：去細胞壁獲得原生質(zhì)體 →原生質(zhì)體融合→組織培養(yǎng) ? 離體的植物器官、組織或細胞，在培養(yǎng)了一段時間以后，會通過細胞分裂，形成愈傷組織。愈傷組織的細胞排列疏松而無規(guī)則，是一種高度液泡化的呈無定形狀態(tài)的薄壁細胞。 ? 由高度分化的植物器官、組織或細胞產(chǎn)生愈傷組織的過程，稱為植物細胞的 脫分化 ，或者叫做去分化。 ? 脫分化產(chǎn)生的愈傷組織繼續(xù)進行培養(yǎng)，又可以重新分化成根或芽等器官，這個過程叫做 再分化 。再分化形成的試管苗，移栽到地里，可以發(fā)育成完整的植物體。