例析生物的可遺傳變異在育種中的應(yīng)用

張從福

一、基礎(chǔ)回歸

1.基因突變、基因重組、染色體變異的比較

2.雜交育種、誘變育種與基因工程育種比較

3.比較單倍體育種與多倍體育種

二、易錯(cuò)點(diǎn)撥

1.混淆“可遺傳變異”與“可育”

點(diǎn)撥“可遺傳變異”≠“可育”：三倍體無(wú)子西瓜、騾子、二倍體的單倍體等均表現(xiàn)“不育”，但它們均屬可遺傳變異——其遺傳物質(zhì)已發(fā)生變化，若將其體細(xì)胞培養(yǎng)為個(gè)體，則可保持其變異性狀——這與僅由環(huán)境引起的不遺傳的變異有著本質(zhì)區(qū)別.如無(wú)子番茄的“無(wú)子”原因是植株未受粉，生長(zhǎng)素促進(jìn)了果實(shí)發(fā)育，這種“無(wú)子”性狀是不可以保留到子代的，將無(wú)子番茄進(jìn)行組織培養(yǎng)時(shí)，若能正常受粉，則可結(jié)“有子果實(shí)”.

2.錯(cuò)將“單倍體育種”等同于“花藥離體培養(yǎng)”

點(diǎn)撥單倍體育種的過(guò)程如下：

由此可見(jiàn)單倍體育種主要包括雜交、花藥離體培養(yǎng)、秋水仙素處理和篩選四個(gè)過(guò)程，不能簡(jiǎn)單認(rèn)為花藥離體培養(yǎng)就是單倍體育種的全部.

3.混淆三類“無(wú)子果實(shí)”

點(diǎn)撥（1）無(wú)子西瓜.利用染色體變異原理，由四倍體（♀）×二倍體（♂）→三倍體，無(wú)子的原因是三倍體聯(lián)會(huì)紊亂，不能正常產(chǎn)生配子.

（2）無(wú)子番茄.利用生長(zhǎng)素促進(jìn)果實(shí)發(fā)育的原理，在未受粉的雌蕊柱頭上，涂抹一定濃度的生長(zhǎng)素培育而來(lái)，其無(wú)子的原因是“未受粉”

（3）無(wú)子香蕉.天然三倍體，無(wú)子的原因在于染色體聯(lián)會(huì)紊亂，不能正常產(chǎn)生配子.

以上三類無(wú)子果實(shí)中，無(wú)子西瓜、無(wú)子香蕉，其遺傳物質(zhì)均已發(fā)生改變，為可遺傳變異，而無(wú)子番茄則屬不可遺傳變異.

4.混淆育種中“最簡(jiǎn)便”與“最快”

點(diǎn)撥“最簡(jiǎn)便”著重于技術(shù)含量應(yīng)為“易操作”，如雜交育種，雖然年限長(zhǎng)，但農(nóng)民自己可簡(jiǎn)單操作.但“最快速”則未必簡(jiǎn)便，如單倍體育種可明顯縮短育種年限，但其技術(shù)含量卻較高，單就花粉培養(yǎng)成幼苗已很難實(shí)現(xiàn).

5.誤認(rèn)為雜交育種一定需“連續(xù)自交”

點(diǎn)撥雜交育種不一定需要連續(xù)自交.若選育顯性優(yōu)良純種，則需要連續(xù)自交篩選直至性狀不再發(fā)生分離；若選育隱性優(yōu)良純種，則只要在子二代出現(xiàn)該性狀個(gè)體即可，若選育雜合子，則只要得到雜種即可（需年年制種或采用無(wú)性繁殖方法繁殖）.

三、典例分析

例1如圖1所示，甲、乙表示水稻兩個(gè)品種（兩對(duì)相對(duì)性狀獨(dú)立遺傳），①～⑧表示培育水稻新品種的過(guò)程.下列說(shuō)法正確的是（）.

A.如果過(guò)程②中逐代自交，那么自交代數(shù)越多純合植株的比例越高

B.⑤與⑧過(guò)程的育種原理相同，③過(guò)程表示單倍體育種

C.育種過(guò)程②⑤⑥中需要進(jìn)行篩選，篩選不會(huì)改變?nèi)魏我粋€(gè)基因的頻率

D.經(jīng)過(guò)①和⑦過(guò)程培育的品種和甲、乙品種基因型不同，但是仍然屬于同一個(gè)物種

解析由圖可知，①②為雜交育種，①③④為單倍體育種，①⑧為基因工程育種，①⑦為多倍體育種，⑤⑥為誘變育種.雜合子連續(xù)自交，隨自交代數(shù)的增加純合子的比例逐代增加；誘變育種的原理是基因突變，基因工程育種的原理是基因重組；篩選過(guò)程中種群的基因頻率發(fā)生改變；甲、乙品種為二倍體植物，經(jīng)過(guò)①和⑦過(guò)程培育的品種為四倍體植物，二倍體植物與四倍體植物雜交后代是三倍體，由于三倍體植物不可育，因此二倍體與四倍體間存在生殖隔離，為不同的物種.

答案：A

例2圖2所示是五種不同育種方法的示意圖，請(qǐng)據(jù)圖回答：

（1）圖中A→D表示的育種方法的原理是，A→B→C表示的育種方法與A→D的相比較，其優(yōu)越性在于.

（2）圖中E過(guò)程對(duì)種子或幼苗進(jìn)行相關(guān)處理時(shí)，最佳作用時(shí)期是細(xì)胞的，請(qǐng)列舉一種能引起E過(guò)程變化的化學(xué)物質(zhì)：；F過(guò)程最常用的一種化學(xué)試劑的作用原理是.

（3）圖中G→J過(guò)程中涉及的生物技術(shù)有.

解析圖中A→D表示的是雜交育種，依據(jù)的原理是基因重組；A→B→C表示的是單倍體育種，其特點(diǎn)是能夠明顯縮短育種年限.E過(guò)程為誘變育種，DNA在分裂間期解旋后變得不穩(wěn)定，易于突變，因此可以在此時(shí)期用誘變因子誘導(dǎo)基因突變.F過(guò)程為多倍體育種過(guò)程，常用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗，作用原理是秋水仙素可抑制有絲分裂過(guò)程中紡錘體的形成.圖中G→J過(guò)程為基因工程育種，涉及的生物技術(shù)有基因工程和植物組織培養(yǎng).

答案：（1）基因重組明顯縮短育種年限

（2）分裂間期亞硝酸（堿基類似物、硫酸二乙酯等）抑制有絲分裂過(guò)程中紡錘體的形成

（3）基因工程和植物組織培養(yǎng)

（收稿日期：2016-10-25）