高中生物:几种育种原理、方法与过程详解
1. 诱变育种
诱变育种基于基因突变原理,通过物理因素(X射线、紫外线等)或化学物质(亚硝酸、硫酸二乙酯等)处理生物,诱导其基因变异。操作包括处理种子或幼苗,从变异个体中筛选出所需类型。此过程在有丝分裂间期或减数分裂第一次分裂间期发生。诱变育种能提高变异频率,加速育种进程,创造出优良生物品种,变异范围广泛。但有利变异较少,需要大量材料处理,诱变过程不可控,具有盲目性。例如,青霉素高产菌株、太空椒、高产小麦、彩色小麦等。
2. 杂交育种
杂交育种基于基因重组原理,通过不同个体杂交产生的F1代,不断自交选种。操作包括选亲本杂交,自交至F2代并筛选。在有性生殖的减数分裂第一次分裂后期或四分体时期发生。杂交育种可使不同生物的优良性状集中,具有预见性。然而,育种周期长,需连续自交选育优良性状。矮茎抗锈病小麦是经典例子。
3. 多倍体育种
多倍体育种利用秋水仙素处理二倍体种子或幼苗,使其染色体数目加倍,形成四倍体。四倍体与二倍体杂交,产生三倍体种子。三倍体由于减数分裂时染色体联会紊乱,无法形成正常配子,从而无法完成受精作用,最终子房膨大形成“无籽西瓜”。三倍体西瓜具有器官大、产量高、营养丰富等优点。但结实率低,发育延迟,只适用于植物。三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦是典型例子。
4. 单倍体育种
单倍体育种基于染色体变异原理,通过花药离体培养获得单倍体植株,再人工诱导染色体加倍。操作包括亲本杂交得F1代,花药或花粉离体培养,秋水仙素处理单倍体幼苗,从子代中直接选择所需植株。此方法自交后代不发生性状分离,缩短育种周期。京花一号小麦是实例。
5. 基因工程育种
基因工程育种基于基因重组原理,通过基因操作(获取目的基因、构建基因表达载体、导入受体细胞、检测与鉴定)进行。操作包括获取目的基因、基因与运载体结合、重组DNA导入受体细胞、检测和表达。此方法目标性强,可定向改造生物,不受物种限制,育种周期短。抗病转基因植物、抗逆转基因植物、转基因延熟番茄、转基因动物是例子。
6. 细胞工程育种
细胞工程育种通过植物组织培养、植物体细胞杂交、细胞核移植等方式进行。操作包括离体器官或组织细胞培养至愈伤组织,形成根、芽,植物体,去掉细胞壁,诱导原生质体融合,组织培养,胚胎移植。此方法快速繁殖、培育无病毒植株,克服远缘杂交障碍,培育作物新品种,保存濒危物种,有选择地繁殖某性别动物。试管苗培育、转基因植物培育、多利羊培育是实例。
7. 植物激素育种
植物激素育种基于适宜浓度生长素促进果实发育原理,通过在未受粉雌蕊柱头上涂抹生长素类似物溶液,使子房发育为无籽果实。此方法仅适用于植物,不能用于食用种子的植物。无子番茄的培育是例子。
以上几种育种方法各具特点,通过不同原理、方法和过程,创造出适应人类需求的生物品种。
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