淺談高中生物育種知識(shí)復(fù)習(xí)

夏豐

[摘要]育種問(wèn)題屬于生物遺傳和變異的范疇，是生物科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)的結(jié)合點(diǎn)，因此也是考試命題的熱點(diǎn)。高中生物課程的各個(gè)模塊中，幾乎都有與生物育種相關(guān)的知識(shí)。本文從目標(biāo)與技術(shù)的角度來(lái)探討生物育種，力求達(dá)到讓學(xué)生綜合運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行分析、判斷，推理和評(píng)價(jià)的教學(xué)效果。

[關(guān)鍵詞]高中生物 育種 知識(shí)

[中圖分類號(hào)]G426 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1006-5962（2013）05（a）-0146-01

1.保持遺傳性狀

自然界中自交生物一般是純合子，異交生物群體在遺傳上高度雜合，含有很多不同的基因型和表現(xiàn)型，用其營(yíng)養(yǎng)器官繁殖的無(wú)性系后代，性狀整齊，可代代相傳而不分離，有利于推廣應(yīng)用，許多名貴水果和花卉的繁殖，如水蜜桃，主要以嫁接或扦插的方式。

自然條件下，植物發(fā)生基因突變可能會(huì)形成變異芽體，將變異芽體發(fā)育成的枝條進(jìn)行嫁接或扦插，就能獲得新品種。隨著細(xì)胞工程學(xué)的發(fā)展，利用細(xì)胞的全能性，植物組織培養(yǎng)和動(dòng)物克隆技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了親子代之間遺傳性狀的連續(xù)性，并可以在短時(shí)間內(nèi)大量擴(kuò)增。

2.產(chǎn)生突變類型

突變通常指基因突變和染色體變異?；蛲蛔儺a(chǎn)生新的等位基因，從而出現(xiàn)新的表現(xiàn)型。1927年，美國(guó)遺傳學(xué)家H·J·繆勒用x射線照射果蠅，獲得比自發(fā)突變高9～15倍的突變率，其后，化學(xué)誘變進(jìn)一步擴(kuò)大了突變育種的領(lǐng)域，人工誘變育種提高了突變率，在較短的時(shí)間內(nèi)獲得更多的變異類型。宇宙空間的物理環(huán)境與地面有很大的差異，如輻射強(qiáng)烈、地心引力弱等，植物種子、微生物、動(dòng)物的受精卵等在多種空間環(huán)境的作用下，遺傳物質(zhì)很容易發(fā)生改變，空間技術(shù)育種不僅可以加速育種進(jìn)程，而且有可能獲得在地面育種中難以達(dá)到的罕見(jiàn)突變

染色體變異包括其結(jié)構(gòu)和數(shù)目的變異。染色體結(jié)構(gòu)變異、單個(gè)染色體的缺失或增多一般不具有育種價(jià)值，以染色體組為單位發(fā)生的整倍體變異，可以獲得多倍體、單倍體等突變類型。遠(yuǎn)緣雜交后代具有不育性，1937年，A·F·布萊克斯利等人用秋水仙素誘導(dǎo)植物染色體加倍成功，克服了遠(yuǎn)緣雜種不育的難題，使多倍體育種成為可能，目前各國(guó)學(xué)者已經(jīng)培育出大量新品種，如三倍體無(wú)子西瓜、八倍體小黑麥。自然條件下，玉米、水稻等植物偶爾會(huì)出現(xiàn)單倍體植株，長(zhǎng)得弱小而且高度不育，但在育種上有特殊的價(jià)值，育種工作者常常采用花藥離體培養(yǎng)的方法大量獲得單倍體植株。

3.優(yōu)良性狀重組

優(yōu)良性狀重組是將不同品種已知的性狀組合在一起，本質(zhì)是決定性狀的基因重組，通過(guò)有性生殖或者重組DNA技術(shù)，將控制不同性狀的基因重新組合，從而產(chǎn)生新的生物類型或人類所需要的物質(zhì)。

雜交育種是將兩個(gè)或多個(gè)品種的優(yōu)良性狀通過(guò)交配集中在一起，再經(jīng)過(guò)選擇和培育，獲得新品種的方法?！短旃ら_(kāi)物》記載了三四百年前杭嘉湖地區(qū)蠶農(nóng)進(jìn)行的兩組家蠶雜交試驗(yàn)：“凡繭色唯黃白兩種。川、陜、晉、豫有黃無(wú)白，嘉湖有白無(wú)黃。若將白雄配黃雌，則其嗣變成褐繭?！?、“今寒家有將早雄配晚雌者，幻出嘉種，一異也?！?973年，科恩和博耶將大腸桿菌體內(nèi)的質(zhì)粒與非洲爪蟾核糖體蛋白基因的DNA片段重組，重組DNA在大腸桿菌中轉(zhuǎn)錄出相應(yīng)的mRNA，標(biāo)志著基因工程的正式問(wèn)世。目前基因工程技術(shù)已成為生物科學(xué)技術(shù)的核心技術(shù)，在農(nóng)牧業(yè)、工業(yè)、環(huán)境、能源和醫(yī)藥衛(wèi)生等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

4.培育純合子

雜合子自交產(chǎn)生后代，隨著自交次數(shù)的增加，后代純合的比例越來(lái)越高。如具有兩對(duì)相對(duì)性狀（AABB與aabb）的親本雜交，培育基因型為AAbb的新品種，F(xiàn)1自交的后代發(fā)生性狀分離，根據(jù)表現(xiàn)型篩選所需的個(gè)體繼續(xù)進(jìn)行自交，直到不發(fā)生性狀分離，就可以獲得所需的純合子。單倍體育種是用花藥離體培養(yǎng)的方法獲得單倍體植株，然后誘導(dǎo)其染色體數(shù)目加倍，這樣獲得的植株不僅能正常生殖，而且每對(duì)染色體上成對(duì)的基因都是純合的，自交產(chǎn)生的后代不會(huì)發(fā)生性狀分離，是穩(wěn)定的純系品種。

5.縮短育種周期

由于自然突變的頻率低，大多數(shù)突變對(duì)生物體是有害的，利用自然突變培育優(yōu)良品種是一個(gè)漫長(zhǎng)的、可遇不可求的過(guò)程。人工誘變、空間技術(shù)育種可以大大提高突變率，從而縮短育種周期。運(yùn)用常規(guī)的雜交育種方法，選育出一個(gè)能穩(wěn)定遺傳的優(yōu)良品種，一般要經(jīng)過(guò)5-6年的連續(xù)篩選，而利用單倍體植株培育新品種，只需要2年時(shí)間?；蚬こ虒?shí)現(xiàn)了基因在不同種生物之間的轉(zhuǎn)移，迅速培育出前所未有的生物新品種。

植物組織培養(yǎng)技術(shù)可以快速地實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖，如三倍體無(wú)子西瓜、蘭花等植物的試管苗，都已經(jīng)形成一定規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)；在組織培養(yǎng)過(guò)程中，細(xì)胞處于不斷分生狀態(tài)，容易受到環(huán)境的影響而發(fā)生突變，進(jìn)而培育成為新品種；單倍體育種的技術(shù)基礎(chǔ)是植物組織培養(yǎng)，因此組織培養(yǎng)技術(shù)在縮短育種周期中發(fā)揮重要的作用。動(dòng)物細(xì)胞工程實(shí)現(xiàn)細(xì)胞融合、體細(xì)胞核移植和克隆動(dòng)物，從而可以生產(chǎn)單克隆抗體藥物、提供移植用的組織器官、加速優(yōu)良畜群繁育。胚胎工程技術(shù)可以充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖潛力，供體的主要職能是提供具有優(yōu)良遺傳特性的胚胎，繁重而漫長(zhǎng)的妊娠和育仔任務(wù)由受體取代，大大縮短了供體本身的繁殖周期，而施行超數(shù)排卵處理后，可以多數(shù)胚胎，經(jīng)過(guò)胚胎分割和胚胎移植，使供體生產(chǎn)的后代是自然繁殖的十幾倍到幾十倍。

6.打破生殖隔離

不同物種之間具有生殖隔離，基因工程、多倍體育種、植物體細(xì)胞雜交能夠打破物種間的生殖隔離，培育新品種，甚至還可以創(chuàng)造出新的物種。這三種技術(shù)在打破生殖隔離的跨度上有明顯差異。不同屬、種之間的植物遠(yuǎn)緣雜交，精子和卵細(xì)胞能相互識(shí)別并發(fā)生融合，說(shuō)明它們的親緣關(guān)系相對(duì)較近，多倍體育種的跨度最??；植物體細(xì)胞雜交技術(shù)可以將不同目、科的植物體細(xì)胞在一定條件下融合成雜種細(xì)胞，并把雜種細(xì)胞培育成新的植物體，跨度比多倍體育種要大得多；基因工程的跨度最大，實(shí)現(xiàn)了原核生物之間、真核生物之間、真核生物與原核生物之間的定向改造。