第二章微生物育种的原理和方法
第二章 微生物育种的原理和方法
微生物育种原理和方法
微生物育种筛选方法
微生物育种原理和方法
一、微生物育种原理
方法：突变、体内重组
体外重组（基因工程） 1、从自然界中获得新菌种
微生物资源分布：土壤、水、空气、动植物及其腐败残骸都是微生物的主要栖居和生长繁殖场所
2、分离微生物新种的步骤 采样、增殖、纯化和性能测定等步骤
3、典型的微生物采样和筛选方法
生物进化过程中微生物形成完善的代谢调节机制
不会有代谢产物的积累
解除或突破微生物的代谢调节控制
目的产物积累
微生物育种的目的
直接从自然界分离得到的菌株为野生型菌株。往往低产甚至不产所需的产物，只有经过进一步的人工改造才能真正用于工业生产
二、诱变育种方法
1、物理诱变：紫外线
2、化学诱变：5-溴尿密啶
1）紫外线诱变机理：造成DNA链的断裂，或使DNA分子内或分子之间发生交联反应
2）诱变过程中需要注意
光复活作用：
微生物等生物的细胞内存在光复活酶，光复活酶识别胸腺嘧啶二聚体，并与之结合形成复合物（此时的光复活酶没有活性），可见光光能（300-500nm）激活光复活打开二聚体，将DNA复原。
暗修复：
细胞内还存在另一种修复体系，它不需要光激活，可修复由紫外线、γ射
线和烷化剂等对DNA造成的损伤。暗修复体系有四种酶参与反应。
紫外诱变的特点：方便、诱变效果很好的常用诱变剂
由此说明紫外线照射引起微生物突体形成是一个复杂的生物学过程。紫外线引起DNA结构的改变仅仅使微生物，于亚稳定状态，点亚稳定到稳定的突变体的形成需要“定时间和过程，所以在实际诱变工作中要采取某些措施避免以上的修复作用，要注意避光或加入某些物质，提高突变的频率。因此，用紫外线进行诱变时，照射或分离均应在红光下进行。
3）化学诱变剂诱变机理：
5-溴尿嘧啶诱变——碱基类似物
机理：与碱基的结构类似，在DNA复制时，它们可以被错误地掺入DNA，引起诱变效应
注意的参数：参数：浓度、时间、缓冲液
三、诱变育种的基本过程
诱变育种的基本过程如下：
1）出发菌株的选择
A、一是考虑出发菌株是否具有特定生产性状的能力或潜力，即菌株是否具有产生特定代谢产物的催化酶系的基因。
菌株来源：自然界直接分离到的野生型菌株
经历过生产条件考验的菌株
已经历多次育种处理的菌株
B、其次是出发菌株最好已具备一些有利的性状，如生长速度快、营养要求低和产孢子早而多的菌株。
2）制备菌悬液
A、待处理的菌悬液应考虑微生物的生理状态、悬液的均一性和环境条件。
因为悬液的均一性可保证诱变剂与每个细胞机会均等并充分地接触，避免出现不纯的菌落，给后续的筛选工作造成困难。
方法：用玻璃珠振荡打散细胞团，再用脱脂棉花或滤纸过滤，得到分
散的菌体。产孢子或芽孢的微生物最好采用其孢子或芽孢。
B、一般要求菌体处于对数生长期，并采取一定的措施促使细胞处于同步
生长。这样突变率高，重现性也好。
C、菌悬液的细胞浓度一般控制为：
真菌孢子或酵母细胞106 107个/ml，放线菌或细菌108个/ml。菌悬液一般用生理盐水（0.85%NaCl）稀释。
3）合适诱变剂量的选择
在诱变处理前，一般应预先做诱变剂用量对菌体死亡数量的致死曲线，选择合适的处理剂量。
就一般微生物而言，突变率随剂量的增大而增高，但达到一定剂量后，再加大剂量反而会使突变率下降。致死率在70%-80%
4）诱变育种中还常常采取诱变剂复合处理，使它们产生协同效应。
一、菌种筛选的策略
筛选的手段必需配合不同筛选阶段的要求
1）初筛：要力求快速、简便
复筛：应该做到精确，测得的数据要能够反映将来的生产水平
从菌体形态变异分析——初筛
A、平皿快速检测法
平皿快速检测法是利用菌体在特定固体培养基平板上的生理生化反应，将肉眼观察不到的产量性状转化成可见的“形态”变化。
包括：纸片培养显色法、变色圈法、透明圈法、生长圈法和抑制圈法等。——定性或半定量用，大大提高筛选的效率——初筛
如：微生物特异性平板检测方法
B、摇瓶培养法
摇瓶培养法是将待测菌株的单菌落分别接种到三角瓶培养液中，振荡培养，然后，再对培养液进行分析测定。
二、特殊变异菌的筛选方法
?组成型突变株
?营养缺陷型突变株
?抗阻遏和抗反馈突变型
?抗生素抗性突变株
?条件抗性突变
1、组成酶变异株的筛选
1）生产成本提高
2）原理：控制酶合成的调节基因或操纵基因发生了变异，诱导酶转变成组成型酶
3）具体的筛选方法有恒化器法、循环培养法和诱导抑制物法?恒化器法：恒化器常被用于微生物的“驯化”，添加不能起诱导作用的低浓度底物，缓慢生长
?循环培养法：利用不含诱导物的培养环境和含有诱导物的培养环境进行交替循环培养待分离的菌悬液，从而使组成酶变异株得到富
集。
?诱导抑制剂法：加入诱导抑制剂如α-硝基苯基-β-岩藻糖苷阻止某些诱导酶的合成
2、营养缺陷型（auxotroph）突变株
1）基本概念
野生型(wild type strain):从自然界分离的未发生突变的原始菌株
营养缺陷型（auxotroph）:指原菌株由于发生了基因突变,致使合成途径中某步骤发生缺陷,而丧失了合成某些物质(氨基酸、维生素、碱基等)的能力
原养型(prototroph):营养缺陷型菌株经回复突变或重组变异后产生的菌株,其营养要求在表型上与野生型相同.
基本培养基(minimal medium, MM):仅能满足微生物野生型菌株生长需要的培养基
完全培养基(complete medium, CM):可以满足一切营养缺陷型菌株需要的天然或半合成培养基
补充培养基(supplemented medium, SM):只能满足相应的营养缺陷型生长的需要的合成培养基
2）营养缺陷型（auxotroph）
A、一种缺乏合成其生存所必须的营养物（包括氨基酸、维生素、碱基等）的突变型，只有从周围环境或培养基中获得这些营养或其前体物（precursor）才能生长。
营养缺陷型是微生物遗传学研究中重要的选择标记和育种的重要手段
B、表型判断的标准：在基本培养基上能否生长
C、营养缺陷型的表示方法：
基因：所需营养物的前三个英文小写斜体字母表示：his C-
（组氨酸缺陷型，其中的大写字母C同一表型中不同基因的突变）
表现：同上，但第一个字母大写，且不用斜体：HisC-
在具体使用时多用his C-和his C+，分别表示缺陷型和野生型
D、营养缺陷型突变株筛选步骤：浓缩、进一步检出和鉴别营养缺陷型等步骤。
浓缩营养缺陷型菌株：常用的浓缩方法有抗生素法、菌丝过滤法、差别杀菌法和饥饿法
目的：淘汰大量野生型，使营养缺陷型占的比例增加
筛选方法：逐个检出法（点植法），影印培养法，夹层培养法等
逐个检出法
影印培养法
夹层培养法：一般从菌落大小也可以判断，新长出的菌落较小，即是营养缺陷型
获得的营养缺陷型菌株还应进一步确认其生长的所需物。
缺陷型类别的测定：
分类鉴定：
a:氨基酸混合物,蛋白胨等------------氨基酸
b:酵母浸出物,全营养-----------氨基酸,维生素,嘌呤,嘧啶
c:维生素混合物-------------------- 维生素类
d:核酸碱基混合液或酵母核酸----------------嘌呤,嘧啶类
缺陷型生长因子鉴定：
21种氨基酸组合设计
氨基酸-维生素缺陷型 氨基酸缺陷型 嘌呤嘧啶缺陷型
缺陷型生长因子鉴定 少数缺陷型的鉴定:
Lys -
4,25=Met - 1,14,18=Trp - 问题:双缺的菌株如何鉴定? E 、营养缺陷型的应用
SM=MM+Met
SM=MM+Trp
利用营养缺陷型突变株来生产氨基酸和核苷酸是典型的例子
天冬氨酸激酶(AK)被赖氨酸及苏氨酸协同反馈所抑制，通过诱变处理，获得高丝氨酸缺陷型突变菌株，该突变型不能产生苏氨酸，在限量高丝氨酸的培养基中缺陷型菌株能够正常生长，并且因为消除了反馈抑制，突变型能过量生产L-赖氨酸。
3）渗漏缺陷型突变株
遗传性障碍不完全的缺陷型,由于突变使它的某一种酶的活性下降而不是完全丧失
筛选方法:MM培养基上长的慢而且菌落很小
用途:解除途径中反馈抑制,也能在MM培养基上少量生长
3、抗阻遏和抗反馈突变型
1）抗阻遏和抗反馈突变型
都是由于代谢失调所造成的，在细胞中已经有大量最终代谢产物时仍然继续不断地合成这一产物。
选育结构类似物抗性突变株（结构类似物是指一些和细菌体内氨基酸、嘌呤、维生素等代谢产物结构相类似的物质）
主要用于末端产物的积累
筛选方法：浓度梯度法
2）营养缺陷型回复突变株
当一个菌株突变失去某一个遗传性状后,经过突变又恢复其原有的遗传性状(野生的表型)
筛选方法：
诱变诱变
原养型营缺型原养型
例
4、抗性突变菌株的筛选
1）抗性突变菌株的筛选方法
一次性筛选法：一次性筛选法就是指在对出发菌株完全致死的环境中，一次性筛选出少量抗性变异株。（噬菌体抗性菌株、耐高温菌株）
2）抗药性突变型（resistant mutant ）
特点：基因突变使菌株对某种或某几种药物，特别是抗生素，产生抗性。 正选择标记 表示方法：
所抗药物的前三个小写斜体英文字母加上“r ”表示str r 和 str s 分别表示对链霉素的抗性和敏感性
在抗生素产生菌选育中，通过筛选抗生素抗性突变可提高抗生素产量。 抗生素抗性突变株除能提高抗生素的产量外，还能提高其它代谢产物的量。
5、条件抗性突变（conditional lethal mutant ）
因环境不同，能表现为"野生型"菌株的特性和突变型菌株特性的突变称为条件抗性突变或称为条件致死突变。在某一条件下具有致死效应，而在另一条件下没有致死效应的突变型。
如：温度敏感突变常用于提高代谢产物产量（致死或营养缺陷）
常用的条件致死突变是温度敏感突变，用ts （temperature sensitive ） 表示，这类突变在高温下（如42℃）是致死的，但可以在低温（如25-30℃）下得到这种突变。
包括必需基因或非必需基因的突变
这类突变型常被用来分离生长繁殖必需的突变基因
6、形态突变型（morphological mutant ）
非选择性突变，突变株和野生型菌株均可生长，但可从形态特征上进行区
诱变后菌悬液
分离
MM 30℃(许可)
MM 40℃(不许可)
分
例：形成芽孢缺陷菌株，β半乳糖苷酶基因的插入失活，使重组子菌落为白色而与兰色的非重组子分开
细胞水平上的形态突变，突变株的检出更加困难。
其它突变类型
毒力、生产某种代谢产物的发酵能力的变化等在实际应用
中具有重要意义突变类型一般都不具有很明显或可直接检测
到的表型。其突变株的获得往往需要较大的工作量。
微生物的诱变育种
微生物的诱变育种 作者：佚名来源：生物秀时间：2008-4-18 实验仪器大全实验试剂大全 一、实验目的和内容 目的：以紫外线诱变获得用于酱油生产的高产蛋白酶菌株为例，学习微生物诱变育种的基本操作方法。 内容：1．对米曲霉(Aspergills oryzae )出发菌株进行处理，制备孢子悬液。 2．用紫外线进行诱变处理。 3．用平板透明圈法进行两次初筛。 4．用摇瓶法进行复筛及酶活性测定。 二、实验材料和用具 米曲霉斜面菌种； 豆饼斜面培养基、酪素培养基、蒸馏水、0.5%酪蛋白； 三角瓶(300mL、500mL)、试管、培养皿(9cm)、恒温摇床、恒温培养箱、紫外照射箱、磁力搅拌器、脱脂棉、无菌漏斗、玻璃珠、移液管、涂布器、酒精灯。 三、操作步骤 (一)出发菌株的选择及菌悬液制备 1．出发菌株的选择可直接选用生产酱油的米曲霉菌株，或选用高产蛋白酶的米曲霉菌株。2. 菌悬液制备取出发菌株转接至豆饼斜面培养基中，30℃培养3～5d 活化。然后孢子洗至装有1mL 0.lmol/L pH6.0 的无菌磷酸缓冲液的三角瓶中(内装玻璃珠，装量以大致铺满瓶底为宜)，30℃振荡30min，用垫有脱脂棉的灭菌漏斗过滤，制成把子悬液，调其浓度为106～108 个/mL，冷冻保藏备用。 (二)诱变处理 用物理方法或化学方法，所用诱变剂种类及剂量的选择可视具体情况决定，有时还可采用复合处理，可获得更好的结果。本实验学习用紫外线照射的诱变方法。 1．紫外线处理打开紫外灯(30W)预热20min。取5mL 菌悬液放在无菌的培养皿(9cm)中，同时制作5 份。逐一操作，将培养皿平放在离紫外灯30cm(垂直距离)处的磁力搅拌器上，照射l min 后打开培养皿盖，开始照射，与照射处理开始的同时打开磁力搅拌器进行搅拌，即时计算时间，照射时间分别为15 s、30 s、l min、2 min、5 min。照射后，诱变菌液在黑暗冷冻中保存1～2h 然后在红灯下稀释涂菌进行初筛。 2．稀释菌悬液按10 倍稀释至10-6，从10-5和10-6中各取出0.lmL 加入到酪素培养基平板中(每个稀释度均做3 个重复)，然后涂菌并静置，待菌液渗入培养基后倒置，于30℃恒温培养2～3d。 (三)优良菌株的筛选 1. 初筛首先观察在菌落周围出现的透明圈大小，并测量其菌落直径与透明圈直径之比，选择其比值大且菌落直径也大的菌落40～50 个，作为复筛菌株。 2．平板复筛分别倒酪素培养基平板，在每个平皿的背面用红笔划线分区，从圆心划线至周边分成8 等份，1～7 份中点种初筛菌株，第8 份点种原始菌株，作为对照。培养48h 后即可见生长，若出现明显的透明圈，即可按初筛方法检测，获得数株二次优良菌株，进大摇瓶复筛阶段。3．摇瓶复筛将初筛出的菌株，接入米曲霉复筛培养基中进行培养，其方法是，称取麦秩85g，
家禽育种原理和方法
家禽育种原理和方法 一、育种原理 (一)确定合理的育种目标 育种目标：就是要求在育种中改进那些性状，这些性状各向什么方向发展，改进量是多少。 在家禽育种计划中，最重要的决策是确定合理的育种目标。如果育种目标确定不当，遗传进展将向低效甚至错误的方向发展，从而导致育种公司在经济收益上的损失和市场竞争中的失利。因此，确定合理的育种目标将为整个育种工作起到导航的作用。 确定育种目标是一项综合性的工作 市场需求：衡量育种工作成效的标准，不但要看每年遗传进展的大小，而且要看这种遗传进展满足市场需求的程度。 现有育种群的状况。 竞争对手的产品性能。 (二)充分利用加性和非加性遗传效应 1.加性遗传效应的利用——选择 通过选择获得遗传进展有三个基本条件： 性状有变异 变异是可以遗传的 变异是可以度量的 2.利用非加性遗传方差——杂交 (三)高强度选择 只有高强度的选择才能获得较大遗传进展，高强度选择可在一定程度上弥补选择准确性的不足。 家禽(尤其是鸡和鸭)本身的两个特点为高强度选择提供了条件。第一个特点是高繁殖力；第二个特点是饲养成本相对较低，所以可以保持很大的观察群，作为选择的基础。 (四)保持性状间的综合平衡 家禽的性状众多，但本身是一个整体，在育种中必须考虑到生物体的这种关联性，保持性状间的合理平衡，即所谓平衡育种。
保持性状间的平衡，一方面是针对选择性状间的遗传对抗(负遗传相关)，另一方面是克服自然选择的阻力。 二、基本选择方法 (一)个体选择 也称为大群选择(mass selection)，根据个体表型值进行选择。 这种方法简单易行，适用于遗传力高的性状。在肉鸡的育种中选择体重时常用此法。 鸡群生产性能的正态分布 (二)家系选择 根据家系均值进行选择，选留和淘汰均以家系为单位进行。 这种方法适用于遗传力低的性状，并且要求家系大、由共同环境造成的家系间差异或家系内相关小。 家系均值基本能反映家系平均育种值的大小。 对产蛋量作选择时都采用此法，但必须注意保证足够大的家系(>30只)，而且家系成员要在测定鸡舍内随机分布。 家系在家禽育种中特指由一只雄性与10只左右雌性共同繁殖的后代。这实际上是一个由全同胞和半同胞组成的混合家系。 同胞选择 家系选择的依据是包括被选者本身成绩在内的家系均值，而同胞选择则完全依靠同胞的测定成绩。 产蛋量这一限性性状，公鸡用同胞选择，母鸡用家系选择。 两种方法对选择反应的影响几乎相同，特别是在家系含量大时。 (三)合并选择 兼顾个体表型值和家系均值进行选择，从理论上讲，其选择准确性要高于其它方法。这种方法要求根据性状的遗传特点及家系信息制订合并选择指数。可综合亲本方面的遗传信息，制订一个包括亲本本身、亲本所在家系、个体本身、个体所在家系成绩等在内的合并选择指数。动物模型下的最佳线性无偏估计(BLUP)已成功地用于家禽的育种值估计，根据BLUP值进行选择可以提高选择准确性。 三、纯系选育
高中生物几种育种方法
学习好资料欢迎下载 高中生物育种知识整理 安宁中学金志忠 育 种方式原理变异原因 发生 时期 方法优点缺点实例 杂 交育种基因重组 非同源染色 体上的非等 位基因自由 重组或一对 同源染色体 上的等位基 因交叉互换 减数第一次 分裂后期或 四分体时期 杂交—自交—选优— 自交—选纯 ①杂交→F1→F2→F3 →从自交后代中选出 不发生性状分离的优 良纯合体[用种子繁 殖] ②杂交→F1只要得到 所需的性状即可[用于 营养生殖] 可获优良 性状新品 种；可见 性强；操 作简单 育种年限 长，至少需 3年，一般 在8年左右 抗倒伏抗 锈病小麦 等 诱 变育种基因突变 DNA复过程 发生差错 多在有丝分 裂间期或减 数分裂第一 次分裂间期 ①物理方法：射线（X 射线、r射线、紫外线）、 激光等； ②化学方法：亚硝酸、 硫酸二乙酯等； ③作物空间诱变育种 提高突变 频率，加 速育种进 程，大幅 度改良性 状 需大量的 供试材料， 可预见性 不强；盲目 性大 青霉素高 产菌株， 太空椒等 单倍 体育种染色体变异 染色体成倍 减少 花药离体培养 （杂交）→F1 →………………→单 体人工诱导使染色体 加倍 ………………→纯合 体（从中选体） 明显缩短 育种年限 技术相对 复杂，不能 产生更多 的变异，不 能大幅度 的改良形 状。 多倍 体育种染色体变异 染色体组成 倍增加 用一定浓度的秋水仙 素处理萌发的种子或 幼苗得到多倍体 营养器官 大，营养 物质含量 高 结实率下 降，发育迟 缓 三倍体无 籽西瓜 基因 工程育种基因重组 人为地引入 外源基因和 生物体内原 有基因重新 组合 提取目的基因→目的 基因与运载体结合→ 将目的基因导入受体 细胞→目的基因的检 测与表达 可定向地 改变生物 的性状， 打破不同 物种之间 的不能杂 交界限， 迅速获得 优良性状 可定向地 改变生物 的性状，打 破不同物 种之间的 不能杂交 界限，迅速 获得优良 性状 抗虫棉
几种育种方法的比较
育种的方法和应用 生物育种是一门很复杂的技术，针对不同的生物应采用不同的育种方式，要对各种育种方式进行比较，选择简易、可操作的方式。同一种育种方式应用于不同的生物也会有不尽相同的育种过程，所以我们无论在生产实践中还是有关习题训练中都应灵活应用。 一、几种育种的方法的比较 在高中阶段所介绍的育种方法主要有：诱变育种、杂交育种、多倍体育种、单倍体育种、细胞工程育种（组织培养育种）、基因工程育种（转基因育种）、植物激素育种等。 1、杂交育种 (1)原理：基因重组。 (2)方法：连续自交，不断选种。（不同个体间杂交产生后代，然后连续自交，筛选所需纯合子） (3)发生时期：有性生殖的减数分裂第一次分裂后期或四分体时期， (4)优点：使同种生物的不同优良性状集中于同一个个体，具有预见性。’ (5)缺点：育种年限长，需连续自交才能选育出需要的优良性状。 (6)举例：矮茎抗锈病小麦等。 2、诱变育种 (1)原理：基因突变。 (2)方法：用物理因素(如x射线、1射线等)、化学因素(如亚硝酸、秋水仙素等各种化学药剂)、生物因素或空间诱变育种(用宇宙强辐射、微重力等条件)来处理生物。 (3)发生时期：有丝分裂间期或减数分裂第一次分裂间期(DNA分子复制的时候)。 (4)优点：能提高变异频率，加速育种进程，可大幅度改良某些性状，创造人类需要的变异类型，从中选择培育出优良的生物品种；变异范围广。 (5)缺点：有利变异少，须大量处理材料；诱变的方向和性质不能控制；改良数量性状效果较差，具有盲目性。 (6)举例：青霉素高产菌株、太空椒、高产小麦、“彩色小麦”等。 3、多倍体育种 (1)原理：染色体变异。 (2)方法：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗(秋水仙素能抑制细胞有丝分裂过程中纺锤体的形成)。 (3)优点：可培育出自然界中没有的新品种，且培育出的植物器官大，产量高，营养丰富。 (4)缺点：结实率低，发育延迟。 (5)举例：三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦。 4、单倍体育种 (1)原理：染色体变异。 (2)方法：花药离体培养获得单倍体植株，再用秋水仙素等诱导剂人工诱导染色体数目加倍。 (3)优点：自交后代不发生性状分离，能明显缩短育种年限，加速育种进程。 (4)缺点：技术相当复杂，需与杂交育种结合，其中的花药离体培养过程需要组织培养技术手段的支持，多限于植物。 (5)举例：“京花一号”小麦。 5、细胞工程育种 （1）方式：植物组织培养植物体细胞杂交细胞核移植 （2）原理：植物细胞的全能性植物细胞膜的流动性动物细胞核的全能性 （3）方法：离体的植物器官、组织或细胞→愈伤组织→根、芽→植物体去掉细胞壁
作物育种原理与方法
作物育种原理与方法 1.作物育种工作的主要环节有哪些？ 2.作物育种的主要方法有哪些？ 3.目前生产上大面积推广应用的小麦、玉米、水稻、棉花、花生、大豆、油菜、甘薯等作物的主要育种途径？ 4.你认为制约突破性品种培育的关键因素是什么？ 一. 作物育种的主要环节。 1.制定育种目标。结合自身种质资源、硬件水平、技术经验等条件制定一个合适的育 种目标。 2.选择合适的育种方法。根据自己做育种的作物选择合适的育种方法。如：玉米选择 杂种优势利用的方法；小麦主要的育种方法是杂交育种；水稻可以选择杂种优势的利用或杂交育种，等等。 3.进行品种审定。育种家育出的新品种需要通过区域试验、生产试验才能通过审定。 需要育种家了解自己品种的优缺点，将其在不同的区域审定，以提高通过的机会。 二.作物育种的主要方法 1．杂交育种。不同品种间杂交获得杂种，继而在杂种后代中进行选择以育出符合生产要求的新品种。 2．杂交优势利用。一般是指杂种在生长势、生活力、抗逆性、繁殖力、适应性、产量、品质等方面优于其亲本的现象。 3．分子标记辅助选择育种。传统育种主要依赖于对植株的表现型的选择。其受环境条件、基因间的互作、基因与环境间的互作等因素的影响。而分子标记辅助选择是对DNA进行标记，通过对其后代基因标记的选择，就可以选择到含有该基因的植株，其选择效率更高。 4．倍性育种。主要是通过单倍体育种使后代快速达到纯合状态。 5．回交育种。对优良品种进行改造。一个优良的品种具有一中小缺点，可以通过回交的方法以使其缺点得到改善。 6．诱变育种。通过物理、化学等方法，使植物变异，以拓宽种质资源，如若得到优良变异，可以通过其他育种方法，将其引入到品种中。 三.小麦、玉米、水稻、棉花、花生、大豆、油菜、甘薯等作物的主要育种途径？ 小麦：主要的通过杂交育种（选择优良的栽培种杂交，经过选择，得到目标品种）；远缘
(完整版)高中生物育种方法原理汇总
一多倍体育种 定义：通过增加染色体组数以改造生物遗传基础，从而培育出符合人类需要新品种的方法。 多倍体是指由受精卵发育而来并且体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。 多倍体育种利用人工诱变或自然变异等，通过细胞染色体组加倍获得多倍体育种材料，用以选育符合人们需要的优良品种。 最常用、最有效的多倍体育种方法是用秋水仙素或低温诱导来处理萌发的种子或幼苗。秋水仙素能抑制细胞有丝分裂时形成纺锤体，但不影响染色体的复制，使细胞不能形成两个子细胞，而染色数目加倍。 多倍体产生机制：通过卵细胞第二极体的保留或受精卵早期有丝分裂的抑制而实现。 多倍化后，多个等位基因互作产生了更多的组合和更多样的功能变化，从而比二倍体亲本拥有更高的杂合性和更迅速的环境适应力，表现为抗逆性增强及克服远缘杂交的不育性等特点 经典理论认为，植物天然多倍体基因组主要起源于体细胞有丝分裂异常、未减数分裂配子融合和种间杂交三个途径。 诱变方法： 人工诱变染色体加倍的方法很多，可分为物理诱变法、化学诱变法和生物诱变法。 物理法包括：机械损伤、高低温和射线照射等 生物学诱导途径包括：不同倍性材料间杂交育种，胚乳培养，细胞杂交等 化学诱变：主要利用化学诱变剂与细胞发生一系列生化反应阻止有丝分裂的正常进行，使分裂后期的染色体全部进入一个子代细胞中而产生多倍体。化学药剂包括秋水仙素、萘乙烷、异生长素、吲哚乙酸、氨磺灵...... 二杂交育种 1.概念：是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。 2.原理：基因重组。通过基因重组产生新的基因型，从而产生新的优良性状。 3.优点：可以将两个或多个优良性状集中在一起。 4.缺点：不会产生新基因，且杂交后代会出现性状分离，育种过程缓慢，过程复杂。 原则 ①亲本应有较多优点和较少缺点，亲本间优缺点力求达到互补。 ②亲本中至少有一个是适应当地条件的优良品种，在条件严酷的地区，亲本最好都是适应环境的品种。 ③亲本之一的目标性状应有足够的遗传强度，并无难以克服的不良性状。 ④生态类型、亲缘关系上存在一定差异，或在地理上相距较远。 三诱变育种
人教版高中生物必修二[知识点整理及重点题型梳理]育种
精品文档用心整理 人教版高中生物必修二 知识点梳理 重点题型（ ）巩固练习 常考知识点 育种 【学习目标】 1、简述杂交育种、诱变育种、多倍体育种、单倍体育种的原理和方法 2、举例说明杂交育种、诱变育种、多倍体育种、单倍体育种在生产上的应用 3、比较各种育种方法的优缺点 【要点梳理】 要点一、杂交育种 1、杂交育种概念：将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。 2、原理：基因重组（基因自由组合）。 3、常用方法：杂交→自交→选优→自交。 4、杂交育种的过程：把两个具有不同优良性状的品种杂交，然后在后代中去选择人们所需要的个体，代代选育，直到不发生性状分离为止。 5、杂交育种的优点：育种的目的性强，能获得具有优良性状的品种，淘汰不良的品种 6、杂交育种的缺点：只能利用已有的基因进行重组，按需选择，并不能创造新基因；杂交后代会出现性状分离，育种周期长，过程复杂。 7、应用 （1）农业生产中：改良作物品质、提高农作物单位面积产量的常规方法。 （2）畜牧业中，用于家畜、家禽的优良品种的选育。 （3）杂交育种的实例：【课程：育种未发布杂交育种】 ①请利用宽叶、不抗病（AAbb）和窄叶、抗病（aaBB）两个烟草品种，培育能稳定遗传的宽叶、抗病（AABB） 烟草品种 ②在家兔中，黑色（B）对褐色（b）为显性，短毛（E）对长毛（e）为显性，这些基因是独立分配的。现有 纯合黑色短毛兔和褐色长毛兔，请你设计能获得稳定遗传的黑色长毛兔的育种方案。
要点二、诱变育种 1、概念：利用物理因素（如X射线、r射线、紫外线、激光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处理生物，使生物发生基因突变。利用这些突变培育新品种的方法。 2、原理：基因突变 3、诱变因素： （1）物理诱变：各种射线如X射线、γ射线、紫外线以及激光的照射等都可以使生物在DNA复制过程中发生基因突变。 （2）化学诱变：许多化学试剂能够在DNA复制时，使DNA分子发生碱基对的缺失、替换等，导致基因发生突变。 4、诱变优缺点 （1）优点：①提高突变率；②可以使后代性状尽快稳定，加速育种进程；③大幅度改良某些性状。 （2）缺点：由于突变的不定向性和低频性，突变产生的有利个体往往不多，育种具有一定的盲目性，因此需要育种规模要大，需要处理大量的材料。 5、应用 （1）农作物育种：培育出的新品种具有抗病力强、产量高、品质好等优点。黑龙江省农科院用辐射方法处理大豆，培育成了“黑农五号”等大豆品种，产量提高了16％，含油量比原来提高2.5％。 （2）微生物育种：如:青霉菌的选育。青霉菌最初从发霉的甜瓜上发现，这种野生的青霉菌分泌的青霉素很少，青霉素是抗菌素的一种，是第一种能够治疗肺炎、脑膜炎、脓肿等人类疾病的抗生素。但产量只有20单位/mL。后来，人们对青霉菌进行X射线、紫外线照射以及综合处理，培育成了青霉素产量很高的菌株，目前产量已经可以达到50000单位/mL～60000单位/mL。 （3）太空育种：太空育种主要是利用返回式卫星所能达到的空间环境，通过强辐射、微重力和高真空等条件，诱发植物种子的基因发生突变的作物育种新技术。如：太空椒、番茄、黄瓜等作物，高产、优质、抗病性强。要点三、多倍体育种 1、原理：染色体变异 2、方法：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，使染色体数目加倍 3、优点：可培育出自然界中没有的新品种，且培育出的植物器官大，产量高，营养丰富。 4、缺点：结实率低，发育延迟。 5、举例：三倍体无籽西瓜、八倍体小黑麦 （1）三倍体无籽西瓜的培育过程
几种常用的育种方法比较
几种常用的育种方法比较（总结整理） 一、诱变育种： 诱变育种是指利用人工诱变的方法获得生物新品种的育种方法 原理：基因突变 方法：辐射诱变，激光、化学物质诱变，太空（辐射、失重）诱发变异→选择育成新品种 优点：能提高变异频率，加速育种过程，可大幅度改良某些性状；变异范围广。 缺点：有利变异少，须大量处理材料；诱变的方向和性质不能控制。改良数量性状效果较差。 二、杂交育种： 杂交育种是指利用具有不同基因组成的同种（或不同种）生物个体进行杂交，获得所需要的表现型类型的育种方法。其原理是基因重组。 方法：杂交→自交→选优 优点：能根据人的预见把位于两个生物体上的优良性状集于一身。 缺点：时间长，需及时发现优良性状。 三、单倍体育种： 单倍体育种是利用花药离体培养技术获得单倍体植株，再诱导其染色体加倍，从而获得所需要的纯系植株的育种方法。（主要是考虑到结合中学课本，经查阅相关资料无误。）其原理是染色体变异。优点是可大大缩短育种时间。 原理：染色体变异，组织培养 方法：选择亲本→有性杂交→F1产生的花粉离体培养获得单倍体植株→诱导染色体加倍获得可育纯合子→选择所需要的类型。 优点：明显缩短育种年限，加速育种进程。 缺点：技术较复杂，需与杂交育种结合，多限于植物。 四、多倍体育种： 原理：染色体变异（染色体加倍） 方法：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。 优点：可培育出自然界中没有的新品种，且培育出的植物器官大，产量高，营养丰富。缺点：只适于植物，结实率低。 五、细胞工程育种： 细胞工程育种是指用细胞融合的方法获得杂种细胞，利用细胞的全能性，用组织培养的方法培育杂种植株的方法。 原理：细胞的全能性 方法：（1）植物：去细胞壁→细胞融合→组织培养 （2）动物克隆：核移植→胚胎移植 优点：能克服远缘杂交的不亲和性，有目的地培育优良品种。动物体细胞克隆，可用于保存濒危物种、保持优良品种、挽救濒危动物、利用克隆动物相同的基因背景进行生物医学研究等。
育种方法和原理
诱变育种 (1)原理：基因突变 (2)方法：用物理因素(如X射线、γ射线、紫外线、中子、激光、电离辐射等)或化学因素(如亚硝酸、碱基类似物、硫酸二乙酯、秋水仙素等各种化学药剂)或空间诱变育种(用宇宙强辐射、微重力等条件)来处理生物。 (3)发生时期：有丝分裂间期或减数分裂第一次分裂间期 (4)优点：能提高变异频率，加速育种进程，可大幅度改良某些性状，创造人类需要的变异类型，从中选择培育出优良的生物品种;变异范围广。 (5)缺点：有利变异少，须大量处理材料;诱变的方向和性质不能控制。改良数量性状效果较差，具有盲目性。 (6)举例：青霉素高产菌株、太空椒、高产小麦、“彩色小麦”等 (1)原理：基因重组 (2)方法：连续自交，不断选种。(不同个体间杂交产生后代，然后连续自交，筛选所需纯合子) (3)发生时期：有性生殖的减数分裂第一次分裂后期或四分体时期 (4)优点：使同种生物的不同优良性状集中于同一个个体，具有预见性。 (5)缺点：育种年限长，需连续自交才能选育出需要的优良性状。 (6)举例：矮茎抗锈病小麦等 (1)原理：染色体变异 (2)方法：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。 (3)优点：可培育出自然界中没有的新品种，且培育出的植物器官大，产量高，营养丰富。 (4)缺点：结实率低，发育延迟。 (5)举例：三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦 (1)原理：染色体变异 (2)方法：花药离体培养获得单倍体植株，再人工诱导染色体数目加倍。 (3)优点：自交后代不发生性状分离，能明显缩短育种年限，加速育种进程。 (4)缺点：技术相当复杂，需与杂交育种结合，其中的花药离体培养过程需要组织培养技术手段的支持，多限于植物。 (5)举例：“京花一号”小麦
高中生物的几种育种方式
高中生物的几种育种方式 1 杂交育种 1.1 原理 以杂交方法培育优良品种或者利用杂种优势成为杂交育种。 1.2 方法 在杂交育种中应用最为普遍的是品种间杂交（两个或多个品种间的杂交），其次是远缘杂交（种间以上 的杂交）。在杂交育种时，应采用基因纯合体作亲本，正确识别表现型和基因型的区别。对杂种来说，表 现型相同的个体，基因型却不一定相同。纯合体不再分离，而杂合体后代继续出现分离。掌握了这个原理， 就能有效的指导育种工作。 1.3 优点 杂交可以使生物的遗传物质从一个群体转移到另一群体，是增加生物变异性的一个重要方法。不同类型 亲本的杂交可以获得性状的重新组合，杂交后代中可能出现优良性状的组合，甚至出现超亲代的优良性状。 1.4 缺点 也可能出现双亲的劣势性状组合，或者双亲所没有的劣势性状。另外时间长，需及时发现优良性状。 1.5 应用 从20世纪40年代起，世界各国共同发起了一场名为“绿色革命”的农业增产运动，大大提高了粮食产 量。而这一成就斐然、声势浩大的运动就是科学家通过杂交育种的育种方式，培育出了许多高产而且品质 优良的农作物而取得成功的。 小麦高茎D（易倒伏）、抗锈病T的纯种与矮茎d（抗倒伏）易染锈病t的纯种杂交，培育出矮茎、 抗锈病的品种。【小麦的抗病性状，多由显性基因控制，为获得稳定的抗病类型，必须连续自交选择。】 DDTT X ddtt ↓ DdTt ↓ D_T_ D_tt ddT_ ddtt 由于后代中矮茎、抗锈病的小麦品种的基因型为ddT_，不一定是纯合子，所以应将其连续自交，增大 纯合子的概率，达到育种的目的。 2 诱变育种 2.1 原理 指用物理、化学因素诱导植物的遗传特性发生变异，再从变异群体中选择符合人们某种要求的单株，进 而培育成新的品种或种质的育种方法。 2.2 诱因 诱发突变的物理因素主要指某些射线，如x射线、B射线、Y射线和中子流等；化学诱变剂主要指某些烷化剂，碱基类似物，抗生素等化学药物。 2.3 优点 能提高变异频率，加速育种过程，可大幅度改良某些性状；变异范围广。 2.4 缺点 有利变异少，须大量处理材料；诱变的方向和性质不能控制；改良数量性状效果较差。 2.5 应用 物理诱变方法应用于植物始于1928年。L.J.斯德勒首先证实了X射线对玉米和大麦有诱变育种。1930年和1924年H.尼尔逊.爱尔和 D.托伦纳分别用辐射诱变技术获得了有真实价值的大麦突变体和烟草突变 体。化学诱变剂在植物上德应用一般认为始于1943年，当时 F.约克斯用马来糖（脲烷）诱发了月见草、 百合和风铃草的染色体畸变。 理化因素的诱导作用，使得植物细胞的突变率比平时高出千百倍，有些变异是其它手段难以得到的。 当然，所产生的变异绝大多数不能遗传，所以，辐射后的早代一般不急于选择。 我国的诱变育种同样成绩斐然，在过去的几十年中，经诱变育种的品种数一直占到同期育种品种的1 0％左右。如水稻品种原丰早，小麦品种山农幅63，还有玉米的鲁原单4号、大豆的铁丰18、棉花的鲁棉1号等都是通过诱变育成的。 2.6 实例 太空椒正是用曾经遨游过太空的青椒种子培育而成的。与普通椒相比，太空椒的果实个大、肉厚、口感 好，维生素C的含量高，在大田生产中产量比普通青椒高25～30％。
(精心整理)高中生物几种育种方式专题练习
2.用杂合子种子尽快获得纯合子植株的方法是( ) A.种植→F2→选不分离者→纯合子 B.种植→秋水仙素处理→纯合子 C.种植→花药离体培养→单倍体幼苗→秋水仙素处理→纯合子 D.种植→秋水仙素处理→花药离体培养→纯合子 3.某育种公司有基因型为AAbb、aaBB的两个玉米品种(这两对基因是自由组合的)。现要在短时间内培育基因型为AABB、aabb的两个玉米新品种,可以选择不同、简便而且合理的育种方法分别是( ) A.杂交育种单倍体育种 B.诱变育种杂交育种 C.单倍体育种杂交育种 D.基因工程育种多倍体育种 5.天宫一号是中国首个目标飞行器,于2011年9月29日在甘肃酒泉卫星发射中心发射成功,为航天工程育种提供了丰富的试验环境和有力的技术支持。下列说法错误的是( ) A.航天工程育种获得的突变体多数表现出优良性状 B.航天器上搭载的植物种子必须是正处于萌发时期的种子 C.通过航天工程育种可使控制某性状的基因突变成等位基因 D.基因突变能为生物的进化提供原材料 6.下列关于育种的说法,不正确的是( ) A.基因突变普遍存在,可用于诱变育种 B.诱变育种和杂交育种均可产生新的基因型 C.三倍体植物可由受精卵发育而来 D.培养普通小麦花粉得到的个体是三倍体 7.下列关于基因工程中有关酶的叙述不正确的是( ) A.限制酶水解相邻核苷酸间的化学键打断DNA B.DNA连接酶可将末端碱基互补的两个DNA片段连接 C.DNA聚合酶能够从引物末端延伸DNA或RNA D.逆转录酶以一条RNA为模板合成互补的DNA 4．基因工程是将目的基因通过一定过程，转入到受体细胞，经过受体细胞的分裂，使目的基因的遗传信息扩大，再进行表达，从而培养成工程生物或生产基因产品的技术。你认为支持基因工程技术的理论有( ) ①遗传密码的通用牲②不同基因可独立表达③不同基因表达互相影响④DNA作为遗 传物质能够严格地自我复制 A．①②④B．②③④ C．①③ D．①④ 6.假设A、b代表玉米的优良基因，这两种基因是自由组合的。现有AABB、aabb两个品种，为培育优良品种AAbb，可采用的方法如右图所示。下列叙述中正确的是( ) A．由品种AABB、aabb经过①、②、③过程培育出新品种的育种方法称之为杂交育种 B．⑥过程需要用秋水仙素处理，利用染色体变异的原理，是多倍 体育种 C．可以定向改造生物的方法是④和⑦，能使玉米产生新的基因(抗 虫基因)，原理是基因突变 D．若经过②过程产生的基因型为Aabb的类型再经过③过程，则 子代中Aabb与aabb的类型再经过③过程，则子代中Aabb与aabb 的数量比是3∶1 8．下列有关基因工程技术的正确叙述是( ) A．重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、DNA连接酶和运载体 B．所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列 C．选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快
高中生物第6章小专题大智慧生物育种方法的比较和选择专题专练新人教版必修2
高中生物第6章小专题大智慧生物育种方法的比较和选择专题 专练新人教版必修2 寺題专缘 1.某种植物的两个亲本的基因型分别为AAbb和aaBB,这两对基因按自由组合定律遗 传，要培育出基因型为aabb的新品种，最简单的方法是（） A.单倍体育种 B.杂交育种 C.人工诱变育种 D.细胞工程育种 解析：本题要求用基因型为AAbb和aaBB（育种材料）的亲本培育出基因型为aabb的新 品种（育种目标），并要求选择最简单的方法。显然，杂交育种既能达到目的，也最简单。 答案：B 2?下列有关生物变异与育种的叙述，正确的是（） A.人工诱变育种能够改变基因结构，且明显缩短育种年限 B .可用单倍体育种法改良缺乏某种抗病性状的水稻品种 C. 三倍体西瓜不能形成正常的配子，这是由于秋水仙素抑制了纺锤体的形成 D. 大多数染色体结构变异对生物体不利，但在育种上仍有一定的价值解析：诱变育种 是利用物理因素或化学因素来处理生物，使生物发生基因突变的一种育种方法，它能改变基 因结构，但有利变异较少，需要处理大量材料，不能明显缩短育种年限。单倍体育种法不能产生新的基因，故不能改良缺乏某种抗病性状的水稻品种。三倍体西瓜不能形成正常的配子， 这是由于减数分裂时发生联会紊舌L。大多数染色体结构变异对生物体是有害的，甚至是致 死的，但也有少数会出现优良性状。 答案：D 3. cry基因是能编码一种毒蛋白的抗虫基因。研究人员将cry基因转入水稻的核基因 组中，构建并选育出了一株抗虫水稻。 （1）将得到的转基因水稻在一个相对封闭的环境中进行自交，发现从第6代开始水稻的 抗虫能力逐代下降，推测昆虫主要是通过_______________ 获得了对毒蛋白的解毒能力；种植20代 后，发现田间某些杂草也获得了抗虫能力，推测■这些杂草主要是通过___________ 获得了抗虫 基因。 （2）已知不抗倒伏（A）对抗倒伏（a）为显性，抗虫（B）对不抗虫（b）为显性。现有各代转基因水稻均不抗倒伏且水稻中的毒蛋白含量基本相同，则该水稻抗虫基因的基因型为 ________ 。现欲以该不抗倒伏抗虫水稻为一亲本，抗倒伏不抗虫水稻为另一亲本，用单倍体
高中生物思路方法规律三生物育种方法的比较和选择
思路方法规律(三) 生物育种方法的比较和选择1．几种育种方法的比较
2.几种育种过程的比较 3．不同育种方法的选择 (1)育种的目的：培育具有优良．． 性状(抗逆性好、生活力强、产量高、品质优良)的新品
种，以便更好地为人类服务。从基因组成上看，目标植株可能是纯合体，可防止后代发生性状分离，便于制种和推广；也有可能是杂合体，即利用杂种优势的原理，如杂交水稻的培育、玉米的制种等。 (2)不同需求的育种方法 ①若要培育隐性性状个体，可用自交或杂交，只要出现该性状即可。 ②有些植物如小麦、水稻等，杂交实验较难操作，其最简便的方法是自交。 ③若要快速获得纯种，用单倍体育种方法。 ④若实验植物为营养繁殖，如土豆、地瓜等，则只要出现所需性状即可，不需要培育出纯种。 ⑤若要培育原先没有的性状，可用诱变育种。 ⑥若要集中双亲优良性状，可用单倍体育种(明显缩短育种年限)或杂交育种(耗时较长，但简便易行)。 ⑦对原品系营养器官“增大”或“加强”可采应多倍体育种。 [典例赏析] [典例] A、B、C、D、E分别表示几种不同的育种方法，根据图回答： (1)A图所示过程称克隆技术，新个体丙的性别决定于________亲本。 (2)在B图中，由物种P突变为物种P′，是指导蛋白质合成时，③处的氨基酸由物种P 的________改变成了________。(缬氨酸GUC；谷氨酰胺CAG；天冬氨酸GAC) (3)C图所表示的育种方法叫________，该方法最常用的做法是在①处______________________。 (4)D图表示的育种方法是________，若要在F2中选出最符合生产要求的新品种，最简
常规育种方法
一、诱变育种： 诱变育种是指利用人工诱变的方法获得生物新品种的育种方法 原理：基因突变 方法：辐射诱变，激光、化学物质诱变，太空（辐射、失重）诱 发变异→选择育成新品种 优点：能提高变异频率，加速育种过程，可大幅度改良某些性状； 变异范围广。 缺点：有利变异少，须大量处理材料；诱变的方向和性质不能控 制。改良数量性状效果较差。 二、杂交育种： 杂交育种是指利用具有不同基因组成的同种（或不同种）生物个 体进行杂交，获得所需要的表现型类型的育种方法。其原理是基 因重组。 方法：杂交→自交→选优 优点：能根据人的预见把位于两个生物体上的优良性状集于一 身。 缺点：时间长，需及时发现优良性状。 三、单倍体育种： 单倍体育种是利用花药离体培养技术获得单倍体植株，再诱导其 染色体加倍，从而获得所需要的纯系植株的育种方法。（主要是 考虑到结合中学课本，经查阅相关资料无误。）其原理是染色体 变异。优点是可大大缩短育种时间。 原理：染色体变异，组织培养 方法：选择亲本→有性杂交→F1产生的花粉离体培养获得单倍体 植株→诱导染色体加倍获得可育纯合子→选择所需要的类型。 优点：明显缩短育种年限，加速育种进程。 缺点：技术较复杂，需与杂交育种结合，多限于植物。 四、多倍体育种：
原理：染色体变异（染色体加倍） 方法：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。 优点：可培育出自然界中没有的新品种，且培育出的植物器官大，产量高，营养丰富。 缺点：只适于植物，结实率低。 五、细胞工程育种： 细胞工程育种是指用细胞融合的方法获得杂种细胞，利用细胞的全能性，用组织培养的方法培育杂种植株的方法。 原理：细胞的全能性 方法：（1）植物：去细胞壁→细胞融合→组织培养 （2）动物克隆：核移植→胚胎移植 优点：能克服远缘杂交的不亲和性，有目的地培育优良品种。动物体细胞克隆，可用于保存濒危物种、保持优良品种、挽救濒危动物、利用克隆动物相同的基因背景进行生物医学研究等。 缺点：技术复杂，难度大；它将对生物多样性提出挑战，有性繁殖是形成生物多样性的重要基础，而“克隆动物”则会导致生物品系减少，个体生存能力下降。 六、基因工程育种： 物质基础是：所有生物的DNA均由四种脱氧核苷酸组成。其结构基础是：所有生物的DNA均为双螺旋结构。一种生物的DNA上的基因之所以能在其他生物体内得以进行相同的表达，是因为它们共用一套遗传密码。在该育种方法中需两种工具酶（限制性内切酶、DNA连接酶）和运载体（质粒），质粒上必须有相应的识别基因，便于基因检测。如人的胰岛素基因移接到大肠杆菌的DNA上后，可在大肠杆菌的细胞内指导合成人的胰岛素；抗虫棉植株的培育;将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。固氮基因的表达方式为： 原理：基因重组（或异源DNA重组）。 方法：提取目的基因→装入载体→导入受体细胞→基因表达→筛选出符合要求的新品种。
高中生物育种
高中生物教材中的育种知识 一、育种概念 育种是人为干预下的生物变异，是人类对野生生物或现有品种的改造。育种学的任务是 利用、改造现有生物，创造新品种，提高品种的数量和质量，以满足人民生活的需求。依据 不同的标准育种类型较多，高中阶段接触到的主要是依据原理、方法分为两种情况： 1．从不良性状中把所需要的优良性状（相对性状）分离出来或把位于不同个体的优良 性状集中到一个个体上来。如利用基因分离的原理从高秆小麦中分离出能抗倒伏的矮秆小麦 品种；通过基因的自由组合，把小麦中高秆抗锈病和矮秆不抗锈病两种性状进行重新组合获 得矮秆抗病的小麦优良品种。 2．创造具有优良性状的生物新品种。如利用人工诱变育种技术培育青霉素高产菌株； 利用基因工程的原理创造能分泌胰岛素的大肠杆菌菌种。 此内容同时也是高考经常出现的重点。 二、育种方法 （一） 根据“变异的来源”原理进行育种 1．杂交育种： （1）原理：基因重组（通过基因分离、自由组合或连锁交换，分离出优良性状或使各 种优良性状集中在一起） （2）方法：连续自交，不断选种。 （3）举例： 已知小麦的高秆（D ）对矮秆（d ）为显性，抗锈病（R ）对易染锈病（r ）为显性，两 对性状独立遗传。现有高秆抗锈病、矮秆易染病两纯系品种。要求使用杂交育种的方法培育 出具有优良性状的新品种。 操作方法：（参见右面图解） ①让纯种的高秆抗锈病和矮秆易染锈病小麦杂交得 F 1 ； ②让F 1自交得F 2 ； ③选F 2中矮秆抗锈病小麦自交得F 3； ④留F 3中未出现性状分 离的矮秆抗病个体，对于F 3中出现性状分离的再重复③④步骤 （4）特点：育种年限长，需连续自交不断择优汰劣才能选育出需要的类型。 （5）说明： ①该方法常用于： a ．同一物种不同品种的个体间，如上例； b ．亲缘关系较近的不同物种个体间（为了使后代可育，应做染色体加倍处理，得到的 个体即是异源多倍体），如八倍体小黑麦的培育、萝卜和甘蓝杂交。 ②若该生物靠有性生殖繁殖后代，则必须选育出优良性状的纯种，以免后代发生性状分 离；若该生物靠无性生殖产生后代，那么只要得到该优良性状就可以了，纯种、杂种并不影 响后代性状的表达。 2．诱变育种 （1）原理：基因突变 P DDRR × ddrr ↓ F 1 DdRr ↓自交 F 2 F 3 离个体（纯合子）
高中生物 第6章 从杂交育种到基因工程 微专题八 生物育种的相关解题方法学案
微专题八生物育种的相关解题方法 [学习目标] 掌握不同育种方法的原理、特点及操作过程。 一、育种方法的比较 例1育种的方法有杂交育种、单倍体育种、诱变育种、多倍体育种、基因工程育种等，下面对这五种育种方法的叙述，正确的是( ) A．涉及的原理有：基因突变、基因重组、染色体变异 B．都不可能产生定向的可遗传变异 C．都在细胞水平上进行操作 D．都不能通过产生新基因从而产生新性状 答案 A 解析杂交育种和基因工程育种的原理为基因重组，单倍体、多倍体育种的原理为染色体变异，诱变育种的原理为基因突变。 方法总结五种育种方法的比较 育种方法处理方法原理特点实例 杂交育种通过杂交使亲 本优良性状组 合在一起 基因 重组 ①使不同个体的优良性 状集中到一个个体中； ②育种年限长 大麦矮秆抗病新品 种的培育 诱变育种物理(射线照 射、激光处理 等)或化学(亚 硝酸、硫酸二 乙酯等)方法 处理动、植物 和微生物 基因 突变 ①加快育种进程，大幅 度改良某些性状；②有 利变异个体少，需大量 处理供试材料 青霉素高产菌株的 培育 单倍体育种花药离体培养染色体①明显缩短育种年限，大麦矮秆抗病新品
后用秋水仙素处理变异可获得纯合优良品种； ②技术复杂，多限于植 物 种的培育多倍体育种 用秋水仙素处 理萌发的种子 或幼苗 染色体 变异 ①植株茎秆粗壮，叶片、 果实和种子都比较大， 营养物质含量高；②发 育延迟，结实率低 无子西瓜、含糖量 高的甜菜的培育 基因工 程育种 将一种生物的 特定基因转移 到另一种生物 细胞内 基因 重组 ①定向地改造生物的遗 传性状；②可能会引起 生态危机，技术难度大 抗虫棉的培育 变式1下面为小麦的四种不同育种方法示意图： (1)图中A、D方向所示的途径表示______________育种方式，A→B→C途径表示________育种方式。 (2)A→D、A→B→C、E和F途径表示的育种原理分别是________、________、________、________。 (3)E途径的育种过程叫____________，此过程出现优良性状也是不容易的，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。(4)在A→B→C和F途径中，“加倍”过程最常用、最有效的药剂是秋水仙素。原理是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案(1)杂交单倍体(2)基因重组染色体变异基因突变染色体变异(3)诱变育种基因突变是不定向的，基因突变的频率是很低的(4)抑制细胞分裂过程中纺锤体的形
微生物诱变育种研究进展
微生物诱变育种研究进展 摘要：本文综述了国内外微生物诱变育种领域的研究新进展，对生物学效应及诱变微生物的机理进行了总结。从物理诱变、化学诱变及复合诱变三个方面介绍了诱变效应、作用机制及在实践中的应用，并对微生物诱变育种的研究进展进行了概述。 关键词：微生物；诱变育种；机制；研究进展 常规的诱变育种方法主要为物理诱变育种和化学诱变育种。微生物的诱变育种，是以人工诱变手段诱发微生物基因突变，改变遗传结构和功能，通过筛选，从多种多样的变异菌体中筛选出产量高、性状优良的突变株，并且找出发挥这个突变株最佳培养基和培养条件，使其在最适的环境条件下合成有效产物。以人工诱发突变为基础的微生物诱变育种，具有速度快、收效大和方法简单等优点，是菌种选育的1个重要途径，在发酵工业菌种选育上具有卓越的成就，迄今为止国内外发酵工业中所使用的生产菌种绝大部分是人工诱变选育出来的。诱变筛选方法相对简便，是菌种选育的基本、常规和经典方法。特别是对遗传背景不很清楚的对象，诱变育种更是必不可少。近年来，随着新诱变因子的不断发现和筛选体系的进一步完善，微生物诱变育种有了长足的发展。 1 微生物诱变育种的作用 从自然界分离的野生菌种，不论是在产量上还是在质量上，均难适合工业化生产的要求。理想的工业化菌种必须具备遗传性状稳定、纯净无污染、能产生许多繁殖单位、生长迅速、能于短时间内生产所要的产物、可以长期保存、能经诱变产生变异和遗传、生产能力具有再现性、具有高产量和高收率等特性。微生物发酵工业中，诱变育种主要有以下作用: 提高有效产物的产量；改善菌种特性，提高产品质量；简化工艺条件；开发新品种，产生新物质；用于研究推测产物的生物合成途径；与其他育种方法相结合[1]。 2诱变育种的过程 诱变育种包括三个重要环节：突变的诱发、突变株的筛选突变基因的表达。 2.1突变的诱发 突变的诱发受到菌种的遗传特性、诱变剂、菌种的生理状态以及诱变处理时环境条件的影响。出发菌株就是用来进行诱变试验的菌株。出发菌株的选择是诱变育种工作成败的关键。功的经验。诱变作用不但决定于诱变剂，还与出发菌株的遗传背景有关。菌种的生理状态、被处理菌株诱变前的预培养和诱变后的培养条件以及诱变处理时的外界条件等都会影响诱变效果。
2微生物的诱变育种
微生物的诱变育种 一、教学目标及基本要求： 1. 理解诱变剂对微生物的杀菌和诱变双重生物学效应； 2. 学习紫外线诱变的方法和测定诱变剂最适剂量的方法。 二、实验原理 紫外线的生物学效应主要是它能引起DNA结构的变化而造成的。 紫外线具有杀菌和诱变双重生物学效应，随着紫外线照射时间的增加，杀菌率和突变率随之提高。但当照射时间延长到某一程度时，继续延长照射时间，其杀菌率虽然增加，突变率却下降。 紫外线的强度单位(剂量)为尔格/mm2，由于测定困难，在实际诱变育种中，常用紫外线照射时间或细胞的死亡率表示相对剂量，其中以细胞死亡率表示具有实际意义。 本实验以枯草芽孢杆菌为出发菌株，以营养缺陷的突变作为诱变效应的指标，测定紫外线诱变剂的最适剂量。以照射时间为横坐标，以细胞存活率或死亡率和突变率为纵坐标作图，突变率最高值相对应的照射时间即为最适剂量。 三、实验材料 1. 菌种枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis) 2. 培养基肉汤培养基（附录Ⅱ-1.1），细菌基本培养基（附录Ⅱ-1.9） 3. 其它生理盐水，诱变箱，磁力搅拌器，涂布棒，离心管，离心机，培养皿等。 四、方法与步骤 1. 菌体的培养取斜面菌种1环，接种于盛有20ml肉汤培养基的250ml三角瓶中，37℃振荡培养(120r/min)16~18h。取1ml培养液转接于另一只盛有20ml肉汤培养基的250ml三角瓶中，37℃振荡培养(120r/min)6~8h。 2. 细胞悬浮液的制备取10ml培养液，3500/min离心10min，收集菌体，沉淀用10ml 生理盐水洗涤离心2次，之后将菌体充分悬浮于12ml生理盐水中。 3. 活菌计数法测定细胞悬浮液的浓度取1ml细胞悬浮液，逐步稀释为10-1、10-2、10-3……。取最后3个稀释度的菌液各1ml，置于无菌空平皿中，然后倾注15ml融化并冷却至45~50℃的肉汤固体培养基，轻轻充分混匀，凝固后于37℃倒置培养1~2天，计数每皿的菌落数（每个稀释度作三个平行）。按下式计算每毫升细胞悬浮液菌体的浓度（N0）。 菌体浓度(个/ml) = 菌落数(按杂菌总数计数原则)×稀释倍数 4. 诱变处理 (1) 取10ml菌液于φ90mm的培养皿中（带有磁棒），将皿放置于诱变箱内的磁力搅拌器上。 (2) 开启紫外灯，预热20min，开启磁力搅拌器，打开皿盖，分别照射15、30、45、60、75、90s。 (3) 取不同时间诱变处理的菌液1ml，以肉汤固体培养基平板，按照上述菌落计数的方法进行适当稀释后，采用肉汤固体培养基倾注法测定处理液中存活的细胞浓度（每个照射剂量做三个稀释度，每一稀释度平行做三个平皿）。将结果填入表1。 表1 紫外线对枯草芽孢杆菌存活率的影响