高中生物的育种方法及原理
备课素材：生物育种问题释疑 高一下学期生物人教版必修2
生物育种问题释疑人教2019版高中生物学必修二删去了旧教材中“从杂交育种到基因工程”一章，有关生物育种的内容分散在必修二的第一章和第五章。
教材对育种的原理介绍得很少，很多同学对此有疑惑。
1．花药离体培养得到的都是单倍体吗？植株花药离体培养是单倍体育种中最关键的一步。
同学们知道，通过花药离体培养的方法获得单倍体植株，然后人工诱导使这些植株加倍，用这种方法培育得到的植株，不但能进行正常生殖，而且每对染色体的成对基因都是纯合的，自交后代不会发生性状分离。
为什么是花药离体培养？花粉离体培养是否可行？这得追溯到花药和花粉这两者的区别。
植物体的雄蕊是由花药和花丝组成，花药是植物生殖器官的主要部分，而花粉是生殖细胞。
从结构上来看，花药由多个花粉囊组成，中间以药隔相连，花粉囊中产生花粉（图1)。
从发育过程来看，花药壁、药隔和花粉都来源于孢原细胞。
孢原细胞经有丝分裂和分化形成外层的初生壁细胞和内层的造孢细胞，初生壁细胞与表皮层贴近，经过有丝分裂和分化形成花药壁等部分。
而初生造孢细胞则进一步形成小孢子母细胞，又称花粉母细胞。
1个小孢子母细胞经过减数分裂，生成染色体数目减半的4个花粉细胞，即小孢子，4个小孢子先是集合在一起，称为四分体。
之后，4个小孢子从四分体中分离出来，释放到花粉囊中，即为单核花粉粒。
其细胞质浓，细胞核大，且核位于中央，随着不断发育，细胞质发生液泡化，逐渐形成中央大液泡，细胞核被挤到细胞一侧，此时称为单核靠边期，为组织培养中诱导单倍体植株较为适宜的接种时期。
花药壁、药隔为体细胞，只有花粉才是单倍体细胞。
严格意义上来说，花粉离体培养才是获得单倍体植株的方法。
但实际上花粉离体培养属于细胞培养，难度较大，目前只在少数植物上获得成功。
因此，农业育种上往往采用花药离体培养，不过花药离体培养受花药壁、药隔、表皮等二倍体细胞的干扰，得到得植株中有一定比例的二倍体，实际育种流程中还需要进行筛选才能获得单倍体植株。
2．着丝粒分裂与纺锤体是否有关？在“染色体变异”这一节中还涉及到了多倍体育种的方式。
【创新设计】高中生物 5-2-2多倍体育种和单倍体育种配套课件 新人教版必修2
6．已知西瓜红色瓤(R)对黄色瓤(r)为显性。图中A是黄瓤 瓜种子(rr)萌发而成的，B是红瓤瓜种子(RR)长成的。 据图回答下面的问题。
(1)秋水仙素的作用是_______________________________ ________________________________________________。 (2)G瓜瓤是______色，其中种子的胚的基因型是______。 (3)H瓜瓤是________色，H中无子的原因是____________ ________________________________________________。 (4)生产上培育三倍体无子西瓜的原理是______________ ________________________________________________。 而培育无子番茄的原理是_________________________。
【巩固1】 下列关于单倍体育种、多倍体育种的说法中，错误
的是(多选)
( )。
A．单倍体育种和多倍体育种过程中均运用了植物组织培
养技术
B．普通小麦的花药离体培养后，长成的植株细胞中含三 个染色体组，但不是三倍体
C．单倍体幼苗用秋水仙素处理得到的植株，不一定是纯
合的二倍体
D．人工诱导多倍体的唯一方法是用秋水仙素处理萌发的
2．方法步骤
[思维激活2] 上述实验中染色所用的染色剂是什么？还可 用什么染色剂？ 提示 改良苯酚品红染液。还可用醋酸洋红液或龙胆 紫染液。
1．实验试剂的作用 (1)卡诺氏液：固定细胞形态。 (2)95%酒精：冲洗附着在根尖表面的卡诺氏液。 (3)解离液(体积分数为15%HCl和体积分数为95%酒精 1∶1混合)：使组织中的细胞相互分离开来。 (4)清水：洗去解离液，防止解离过度，便于染色。 (5)改良苯酚品红染液：使染色体(质)着色，便于观察染色 体(质)的形态、数目、行为。
浅谈高中生物教材中的育种方法
关键词 ： 遗传育种 ； 方法步骤 ； 新 品种
育种是人 为干预下 的生物品种 ，提高品种 的数 量和质量 ， 以满足人 民生活的需 求。 如袁隆平培育 了
优 质 的 杂 交水 稻 ， 李 振 声 培 育 了 优质 杂交 小 麦 ， 为 缓
，
提 取 目 的 基
、
高 中教 材 中的 遗 传 育 种 技 术
高中生物学教材 中主要遗传育种技术 比较表
育 育种 种 名称 原
理
方法步骤
优势与 特点
适用生物与 实例
细 基 胞 因 基 工 工 因 程 程 重 育 育 组 种 种
因 、 目的基 因 打 破 物 种 工程菌 （ 生 与 运 载 体 结 界 限 ， 目的 合 、将 目的基 性 强 ， 育 种 产 胰岛素 ） 因导入 受体 细 周期 短。可 转 基 因 植 胞 、 目的 基 因 能 会 引 起 物 （ 抗 虫 的 检 测 与 鉴 基 因污 染 ， 棉 ） 转基 因 定 ，筛选 出符 技 术 难 度 动物（ 超 级 合要求 的新 品 大 鼠） 等
染 单倍体 色 体 育种 变 异
①表 现型 不 同 说 ， 易获 得 的亲 代个 体杂 纯 系 品种 ， 交一 Ｆ １ 花 药离 明 显 缩 短 体 培 养一单 倍 了 育 种 的 体 幼 苗一秋 水 年限。但需 ①植 物 （ 玉 仙 素处 理 符合 与 杂 交 育 米 、 水 稻 要 求 的单倍 体 种配 合 等） 其 幼苗一 可 育植 中 的 花 药 ②蜂
，
解人类的粮食危机做 出卓越 的贡献 。青霉素高产菌
株的培育 ， 以及 用 基 因 工 程 生 产 药物 ， 增 强 了人 们 与
杂交育种的原理、过程、优点和缺点
杂交育种的缺点：时间长，需及时发现优良性状。
诱变育种的缺点：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。
相关连接：高中生物中涉及的育种技术和方法有：转基因育种、细胞工程、（有性）杂交育种、单倍体育种、多倍体育种和诱变育种等。
这些育种知识分布在课本的各个章节，而且内容较为简洁。
进行高考总复习时，必须进行归纳总结，在广度和深度上进行适当的拓展，使其成为育种知识体系，以便系统地掌握生物育种的原理、方法及其优缺点等等，达到灵活运用的目的。
一、转基因育种原理：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。
优点：不受种属限制，可根据人类的需要，有目的地进行。
缺点：可能会引起生态危机，技术难度大。
二. 细胞工程育种原理：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。
三. 单倍体育种原理：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：染色体加倍（染色体变异）方法：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。
分为同源多倍体育种和异源多倍体育种优点：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. 有性杂交育种原理：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。
高中生物单倍体育种的过程
高中生物单倍体育种的过程
单倍体育种又称为无性生殖，是指一种生殖方式，通过这种方式，生物体内产生单倍体细胞（只有一份染色体），不需要受精过程。
以下是高中生物单倍体育种的过程：
1. 选择合适的生殖细胞：在单倍体育种中，生物体内的生殖细胞（例如细菌的孢子或酵母菌的分生孢子）被选择作为无性生殖的起始材料。
2. 分裂：生殖细胞通过分裂产生单倍体的子细胞。
这些子细胞在没有合子形成的情况下，直接形成一个新的个体。
3. 发芽：某些生物（例如酵母菌）的单倍体子细胞会发芽，发育成新的个体。
4. 成熟：新个体成熟后，可以重复整个过程，例如分裂或发芽产生更多的单倍体子细胞。
总的来说，单倍体育种的过程就是分裂、发芽、成熟等步骤。
相对于有性生殖，单倍体育种的优势在于简单快速，而缺点在于产生的后代缺乏遗传变异，容易受到环境变化的影响。
高中生物育种方法[1]
![高中生物育种方法[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/d44f29eb9e3143323968935e.png)
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，个体生存能力降低。
例６：驱蚊草（又名蚊净香草）是一种具有驱蚊效果而对人体不仅无害、而且有 益的植物，它是通过科学家十多年的潜心研究、采用细胞工程技术，把天竺 葵的原生质体与香茅草的原生质体进行融合培育而成的，是一种纯天然及环 保型产品。驱蚊草含有香茅醛，散发出一种特殊的柠檬型香气，从而达到驱 蚊的效果。香茅醛同时还具有抗菌、除臭、抗忧郁、净化心灵、缓解紧张与 压力的作用。驱蚊草是多年生草本植物，从澳大利亚引入中国。该产品已在 澳大利亚、美国、日本、加拿大、台湾等地走进千家万户，确认了该植物的 驱蚊效果和环保安全性。下图是培育蚊净香草示意图。请据图回答下列问题：
高中生物教材所介绍的育种方法主要有杂交育种、 诱变育种、单倍体育种、多倍体育种、细胞工程 育种（组织培养育种）、遗传工程育种（基因工 程育种）。现就各生物育种方法做如下总结：
1、杂交育种
概念： 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。
6、遗传工程育种
美国新型转基因巨型大南瓜
原理：基因重组（或异源DNA重组）。 方法： 提取目的基因→连接到运载体→导入受体细 胞→基因表达→筛选出符合要求的新品种。 优点： 不受种属限制，可根据人类的需要，有目的 地进行。 缺点：可能会引起基因污染，技术难度大。
例８：阅读下列材料，回答问题： 材料：目前，我国已培育成功两种转基因鱼：一种是带有草鱼生长 激素基因的转基因鲤鱼子一代，和普通鲤鱼不同的是，它的背部高 高隆起，肌肉十分发达，并具有大规模繁殖能力。另一种是具有草 鱼生长激素基因的转基因三倍体鲤鱼“吉鲤”。它长得酷似鲫鱼， 在它的基因中，除了两套鲤鱼染色体外，还多了一套鲫鱼的染色体， 但吉鲤是不能生育的，在推广过程中不用担心与其它动物杂交引起 生态危机。这两种鱼的生长速度很快，比普通鲤鱼快 140 ％以上。 而且蛋白质高，脂肪含量较低，味道不错。 草鱼生长激素基因 （1）文中的“转基因鲤鱼”是指遗传物质中导入了 _________ 的鲤 鱼。 染色体联会发生紊乱 （2）“吉鲤”不能生育是因为减数分裂过程中 __________ ，不
高中生物必修二《6-1杂交育种与诱变育种》课件
辐射、射线
化学药剂
基因突变
育种年限缩 短，改良某 些性状 有利少， 需大量处理
秋水仙素
花药离 体培养
原理
染色体变异
果大，茎秆 粗，营养物 丰富 年限短， 易稳定 高度不育 植株弱小
优 点
缺点
中间为青霉菌，周围是细菌。
高产量的青霉菌株 诱变育种 神奇的“太空椒”诱变育种 无芒抗病的水稻 杂交育种 无籽西瓜
多倍体育种
上述育种方式的原理是什么？
思考：利用品种1高茎抗锈病小麦（DDTT）和品 种2矮茎不抗病（ddtt)小麦培育矮茎抗锈病 （ddTT）品种还有更快的方法吗？ 单倍体育种方法： 其原理、处理方法、优缺点如何？
太空环境条件:微重力（10 －3克～10－6克）、宇宙射 线、重粒子、变化磁场和高 真空等，这些物理条件的综 合作用使生物产生基因突变
太空水稻搭载前后株系对比
太空青茄大过小孩头
甘肃种植的太空育种的蔬菜
二、诱变育种
课本P100
1．概念：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 ，再经过 选育 获得 新品种的方法。 2．诱变因素： X射线、 γ射线、紫外线、激光 物理因素： _________________________ 等。 化学因素：亚硝酸、硫酸二乙酯 ______________________等。 3．特点： 优点：①提高 变异的频率 ，加速 育种进程 。 ②大幅度地改良某些性状。 不定向，有利的个 缺点：诱发产生的突变方向是 体往往不多．需处理 大量处理供试材料 。
P F1
DDTT ×
DdTt
ddtt
一年
配子 DT Dt dT dt 1、花药离体培养 Dt dT dt 单倍体 DT 2、秋水仙素处理 纯合二倍体 DDTT DDtt ddTT ddtt
高中生物基因育种知识点
高中生物基因育种知识点基因育种是现代生物学中的一个重要领域，它涉及到利用基因技术来改良作物、动物和其他生物的遗传特性，以提高产量、抗病性、适应性等。
以下是高中生物中关于基因育种的一些关键知识点：1. 基因的概念：基因是遗传信息的基本单位，存在于DNA分子上，控制生物体的各种性状。
2. 基因的组成：基因由四种核苷酸（腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶）组成，这些核苷酸按照特定的顺序排列，形成基因的编码序列。
3. 基因表达：基因通过转录和翻译过程，指导蛋白质的合成，从而影响生物体的性状。
4. 基因突变：基因序列的改变称为突变，突变可以是自然发生的，也可以是人为诱导的。
突变可能导致生物性状的改变。
5. 基因重组：通过自然或人为的方式，将不同来源的基因组合在一起，形成新的遗传组合。
6. 基因工程：利用分子生物学技术，对生物体的基因进行直接操作，包括基因的剪切、拼接、插入等。
7. 转基因技术：将外源基因导入到生物体中，使其表达并赋予生物体新的性状或功能。
8. 基因编辑技术：如CRISPR-Cas9系统，可以精确地在基因组中添加、删除或替换特定的DNA序列。
9. 基因育种的应用：- 作物改良：提高作物的产量、抗病虫害能力、抗逆境能力等。
- 动物改良：提高动物的生产性能、改善肉质、增强抗病性等。
- 医学应用：通过基因治疗技术治疗遗传性疾病。
10. 基因育种的伦理问题：基因育种技术的发展也引发了一些伦理问题，如基因隐私、基因歧视等。
11. 基因育种的安全性问题：转基因生物的安全性问题一直是公众关注的焦点，包括对环境的影响、对非目标生物的影响等。
12. 基因育种的法规和标准：各国对基因育种有不同的法规和标准，以确保技术的安全和合理应用。
通过了解这些知识点，学生可以对基因育种有一个全面的认识，理解其在现代农业和生物技术中的重要性和潜在影响。
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高中生物的育种方法及原理
育种是利用遗传原理和育种技术，对有经济和生态价值的生物进行选择和培育，以达到提高品种质量和培育新优良品种的目的。
高中生物中，主要包括植物育种和动物育种两个方面。
一、植物育种的方法及原理：
1. 选择育种法：根据所需品质选择出具有优异特性的个体进行交配，以获得目标性状更优良的后代。
这种方法的原理是通过选择优异特性的个体作为亲本进行育种，利用遗传的不等位基因的分配规律来进行品种改良。
例如，以水稻为例，选择具有高产量、耐逆性和抗病性等优良特征的亲本进行配对，通过杂交、选择，逐代选择出适应性更强、产量更高的优质水稻品种。
2. 杂交育种法：利用两个不同种质的植株之间的杂交进行育种，以获得增强或综合了两者优良特性的后代。
这种方法的原理是杂种优势和杂质不纯性。
通过不同品系的亲本进行人工配对，将两个亲本的有利特性进行综合，从而达到提高品种质量的目的。
比如玉米杂交育种中的增产杂交育种，通过将两个亲本的优势特点结合起来，产生出高产、早熟和抗病虫害的新品种。
3. 突变育种法：通过诱变，使植物基因产生突变，进而获得有用的遗传变异体。
这种方法的原理是通过诱发植物基因的突变，产生具有新的、有用特性的个体，从而进行品种改良。
比如，通过化学物质、射线、基因工程等手段，诱发植物的
突变，产生出耐旱、抗病、耐寒等新特性的植株，从而改良农作物的品种。
二、动物育种的方法及原理：
1. 选种育种法：根据所需属性选择具有优良特性的母本和公本进行配对交配，通过世代选配获得更优良的后代。
这种方法的原理是通过优胜劣汰和数量效应来进行品种改良。
比如，对家禽和畜种动物进行选种，根据其产量、品质、繁殖力等特性进行选择，将具有优秀特性的个体作为亲本进行选配，逐代进行选选，最终获得更优良的品种。
2. 杂交育种法：利用两个不同血统的动物进行交配，选配出优良的杂种后代。
这种方法的原理是杂种优势和杂种活力。
通过选用不同血统或种群的个体进行人工配对，利用杂种优势来提高养殖动物的产量和质量。
比如对猪、鸡等家畜动物进行杂交育种，利用不同血统的种群进行交配，产生出生长快、肉质好的杂种后代。
3. 基因改良育种法：通过利用基因工程和细胞遗传学等技术手段，对动物基因进行改造和调控，从而达到提高品种质量和培育新优良品种的目的。
这种方法的原理是基因的分离和重组。
通过对动物基因进行剪接、删除、插入等操作，改变动物的遗传性状，使其具有更好的性状和产出能力。
比如通过转基因技术对养殖动物进行基因改良，使其具有更好的抗病能力、更高的产量等。