夏丰

[摘要]育种问题属于生物遗传和变异的范畴，是生物科学、技术与社会的结合点，因此也是考试命题的热点。高中生物课程的各个模块中，几乎都有与生物育种相关的知识。本文从目标与技术的角度来探讨生物育种，力求达到让学生综合运用基础知识进行分析、判断，推理和评价的教学效果。

[关键词]高中生物 育种 知识

[中图分类号]G426 [文献标识码]A [文章编号]1006-5962（2013）05（a）-0146-01

1.保持遗传性状

自然界中自交生物一般是纯合子，异交生物群体在遗传上高度杂合，含有很多不同的基因型和表现型，用其营养器官繁殖的无性系后代，性状整齐，可代代相传而不分离，有利于推广应用，许多名贵水果和花卉的繁殖，如水蜜桃，主要以嫁接或扦插的方式。

自然条件下，植物发生基因突变可能会形成变异芽体，将变异芽体发育成的枝条进行嫁接或扦插，就能获得新品种。随着细胞工程学的发展，利用细胞的全能性，植物组织培养和动物克隆技术，实现了亲子代之间遗传性状的连续性，并可以在短时间内大量扩增。

2.产生突变类型

突变通常指基因突变和染色体变异。基因突变产生新的等位基因，从而出现新的表现型。1927年，美国遗传学家H·J·缪勒用x射线照射果蝇，获得比自发突变高9～15倍的突变率，其后，化学诱变进一步扩大了突变育种的领域，人工诱变育种提高了突变率，在较短的时间内获得更多的变异类型。宇宙空间的物理环境与地面有很大的差异，如辐射强烈、地心引力弱等，植物种子、微生物、动物的受精卵等在多种空间环境的作用下，遗传物质很容易发生改变，空间技术育种不仅可以加速育种进程，而且有可能获得在地面育种中难以达到的罕见突变

染色体变异包括其结构和数目的变异。染色体结构变异、单个染色体的缺失或增多一般不具有育种价值，以染色体组为单位发生的整倍体变异，可以获得多倍体、单倍体等突变类型。远缘杂交后代具有不育性，1937年，A·F·布莱克斯利等人用秋水仙素诱导植物染色体加倍成功，克服了远缘杂种不育的难题，使多倍体育种成为可能，目前各国学者已经培育出大量新品种，如三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦。自然条件下，玉米、水稻等植物偶尔会出现单倍体植株，长得弱小而且高度不育，但在育种上有特殊的价值，育种工作者常常采用花药离体培养的方法大量获得单倍体植株。

3.优良性状重组

优良性状重组是将不同品种已知的性状组合在一起，本质是决定性状的基因重组，通过有性生殖或者重组DNA技术，将控制不同性状的基因重新组合，从而产生新的生物类型或人类所需要的物质。

杂交育种是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。《天工开物》记载了三四百年前杭嘉湖地区蚕农进行的两组家蚕杂交试验：“凡茧色唯黄白两种。川、陕、晋、豫有黄无白，嘉湖有白无黄。若将白雄配黄雌，则其嗣变成褐茧。”、“今寒家有将早雄配晚雌者，幻出嘉种，一异也。”1973年，科恩和博耶将大肠杆菌体内的质粒与非洲爪蟾核糖体蛋白基因的DNA片段重组，重组DNA在大肠杆菌中转录出相应的mRNA，标志着基因工程的正式问世。目前基因工程技术已成为生物科学技术的核心技术，在农牧业、工业、环境、能源和医药卫生等领域得到广泛的应用。

4.培育纯合子

杂合子自交产生后代，随着自交次数的增加，后代纯合的比例越来越高。如具有两对相对性状（AABB与aabb）的亲本杂交，培育基因型为AAbb的新品种，F1自交的后代发生性状分离，根据表现型筛选所需的个体继续进行自交，直到不发生性状分离，就可以获得所需的纯合子。单倍体育种是用花药离体培养的方法获得单倍体植株，然后诱导其染色体数目加倍，这样获得的植株不仅能正常生殖，而且每对染色体上成对的基因都是纯合的，自交产生的后代不会发生性状分离，是稳定的纯系品种。

5.缩短育种周期

由于自然突变的频率低，大多数突变对生物体是有害的，利用自然突变培育优良品种是一个漫长的、可遇不可求的过程。人工诱变、空间技术育种可以大大提高突变率，从而缩短育种周期。运用常规的杂交育种方法，选育出一个能稳定遗传的优良品种，一般要经过5-6年的连续筛选，而利用单倍体植株培育新品种，只需要2年时间。基因工程实现了基因在不同种生物之间的转移，迅速培育出前所未有的生物新品种。

植物组织培养技术可以快速地实现种苗的大量繁殖，如三倍体无子西瓜、兰花等植物的试管苗，都已经形成一定规模的产业化生产；在组织培养过程中，细胞处于不断分生状态，容易受到环境的影响而发生突变，进而培育成为新品种；单倍体育种的技术基础是植物组织培养，因此组织培养技术在缩短育种周期中发挥重要的作用。动物细胞工程实现细胞融合、体细胞核移植和克隆动物，从而可以生产单克隆抗体药物、提供移植用的组织器官、加速优良畜群繁育。胚胎工程技术可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，供体的主要职能是提供具有优良遗传特性的胚胎，繁重而漫长的妊娠和育仔任务由受体取代，大大缩短了供体本身的繁殖周期，而施行超数排卵处理后，可以多数胚胎，经过胚胎分割和胚胎移植，使供体生产的后代是自然繁殖的十几倍到几十倍。

6.打破生殖隔离

不同物种之间具有生殖隔离，基因工程、多倍体育种、植物体细胞杂交能够打破物种间的生殖隔离，培育新品种，甚至还可以创造出新的物种。这三种技术在打破生殖隔离的跨度上有明显差异。不同属、种之间的植物远缘杂交，精子和卵细胞能相互识别并发生融合，说明它们的亲缘关系相对较近，多倍体育种的跨度最小；植物体细胞杂交技术可以将不同目、科的植物体细胞在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体，跨度比多倍体育种要大得多；基因工程的跨度最大，实现了原核生物之间、真核生物之间、真核生物与原核生物之间的定向改造。