单倍体育种与多倍体育种比较

第九章倍性育种植物的倍性育种是植物育种的重要研究内容，主要包括单倍体育种和多倍体育种。

1.单倍体的基因呈单存在，加倍后获得的个体基因型高度纯合。

而常规育种需经多代自交才能获得基因型基本纯合的个体。

因此，单倍体育种可缩短育种的年限。

2.同源多倍体较二倍体具有某些器官增大或代谢产物含量提高的特点，对于以收获营养器官为目的的作物及无性繁殖作物有极好的育种利用价值。

3.人工创造多倍体也可以将野生种与栽培种的遗传物质重组，育成新型作物。

第一节多倍体育种多倍体：是指体细胞中有3个或3个以上染色体组的植物个体。

多倍体广泛存在于植物中。

据估计被子植物中约 50%以上是多倍体，禾本科中有75%，豆类中有18%，草类中有的物种80%为多倍体。

蓼科、景天科、蔷薇科、锦葵科、禾本科和鸢尾科中多倍体最多。

自然界存在的多倍体主要是异源多倍体，同源多倍体较少。

一、多倍体的种类、起源及特点自然界的多倍体是由二倍体进化而来的。

二倍体物种的染色体加倍，不同二倍体物种间杂交，染色体自发加倍是多倍体产生的主要来源（图9-1）。

（一）多倍体的来源多倍体的发生可通过二倍体的染色体数目加倍形成，也可经不同种属间杂交，而后经染色体数目加倍形成。

植物体细胞染色体数目加倍主要通过下列三种途径产生。

1 .合子染色体数目加倍一般是二倍体产生少数四倍体细胞或四倍体组织。

2.分生组织染色体加倍体细胞在有丝分裂过程中受外界环境的影响而发生异常，染色体正常复制、分裂，但细胞不分裂，导致细胞染色体数目加倍，染色体数目加倍的细胞发育成多倍性组织和器官。

3.不减数配子的受精结合（二）多倍体的类别根据多倍体染色体组的组成特点可将多倍体分为同源多倍体、异源多倍体、同源异源多倍体、节段异源多倍体、异数的（混合的）异源多倍体和倍半二倍体等多种类型。

育种上应用的主要是同源多倍体和异源多倍体。

1 .同源多倍体指体细胞中染色体组相同的多倍体，如同源四倍体黑麦（RRRR。

同源多倍体与二倍体相比，主要有下列两方面的效应：（1）生物学性状的变化。

单倍体和多倍体的区别单倍体多倍体概念
单倍体和多倍体的区别包括多染色体组和植物生理特性。

其中，单倍体含有本物种配子的染色体数，所以染色体组数是一个或多个；而多倍体含有三个以上的染色体组。

植物生理特性来说，单倍体植株较弱小，且高度不育，而多倍体植株则茎秆粗壮，但能结种子。

单倍体和多倍体的区别
区别在于：1、本质方面，单倍体是指体细胞中染色体数目仅为正常体细胞一半的个体，而多倍体是指体细胞中含有三个或三个以上染色体组数目的个体。

2、产生不同，单倍体的出现是因为单性生殖而造成的，多倍体的出现则是由于外界环境的剧烈变化而造成。

3、人工培育，单倍体主要使用花药离体的方式培养；多倍体一般使用秋水仙素对萌发的种子或幼苗进行处理。

单倍体多倍体概念
单倍体是由配子发育而来。

不论细胞里含有多少条染色体，都叫单倍体。

多倍体是由受精卵发育而来，体细胞含几条染色体就叫几倍体。

单倍体的出现是因为单性生殖而造成的，多倍体的出现则是由于外界环境的剧烈变化而造成。

绝大多数生物为二倍体生物，其单倍体的体细胞中含一个染色体组，如果原物种本身为多倍体，那么它的单倍体的体细胞中含有的染色体组数一定多于一个。

多倍体由受精卵发育而来，并且体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。

多倍体在生物界广泛存在，常见于高等植物中，由于染色体组来源不同，可分为同源多倍体和异源多倍体。

第2讲染色体变异和人类遗传病考点一| 染色体构造变异1．观察以下图示，辨析变异类型并答复相关问题(1)染色体构造变异的类型(填序号及名称)②缺失__③重复__④倒位__⑤易位。

(2)属于基因突变的是①。

(填序号)(3)可在显微镜下观察到的是②③④⑤。

(填序号)(4)基因的数目和排列顺序均未发生变化的是①。

(填序号)2．辨析易位与穿插互换图1图2(1)图1是易位，图2是穿插互换。

(2)发生对象：图1发生于非同源染色体之间，图2发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间。

(3)变异类型：图1属于染色体构造变异，图2属于基因重组。

(4)可在光学显微镜下观察到的是图1，观察不到的是图2。

1．判断有关染色体构造变异表达的正误。

(1)基因突变与染色体构造变异都导致个体表现型改变。

(×)【提示】基因突变与染色体构造变异都有可能使个体表现型不变。

(2)染色体易位不改变基因数量，对个体性状不会产生影响。

(×)【提示】染色体易位不改变细胞内基因的数量，可能对当代生物体不产生影响，也可能产生影响，并且染色体变异大多对生物体是不利的。

(3)图示显示了染色体及其局部基因，①和②过程分别表示倒位、易位。

(√)(4)在减数分裂和有丝分裂过程中，非同源染色体之间交换一局部片段，可导致染色体构造变异。

(√)(5)染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化。

(×)【提示】染色体片段缺失和重复一定会导致基因的数量变化，而重复不会导致基因的种类变化。

(6)染色体变异可以在显微镜下观察到。

(√)2．据图填空。

如图表示某生物细胞中两条染色体及其上面的局部基因。

(1)以下各项的结果中①②④是由染色体变异引起的，它们分别属于缺失、易位、倒位。

能在光镜下观察到的是①②④。

(2)①～④中③没有改变染色体上基因的数目和排列顺序。

视角．．1．考察染色体构造变异的分析与判断1．甲、乙为两种果蝇(2n)，以下图为这两种果蝇的各一个染色体组，以下表达正确的选项是()A．甲、乙杂交产生的F1减数分裂都正常B．甲发生染色体穿插互换形成了乙C．甲、乙1号染色体上的基因排列顺序一样D．图示染色体构造变异可为生物进化提供原材料D[A项，根据题干信息可知，甲、乙是两种果蝇，甲、乙杂交产生的F1虽然含有2个染色体组，但是因为来自甲、乙中的1号染色体不能正常联会配对，所以F1不能进展正常的减数分裂。

第3课时 生物变异在育种上的应用课标要求 阐明生物变异在育种上的应用。

1．单倍体育种(1)原理：染色体(数目)变异。

(2)过程(3)优点：明显缩短育种年限，且得到纯合二倍体。

(4)缺点：技术复杂。

2．多倍体育种(1)方法：用秋水仙素或低温处理。

(2)处理材料：萌发的种子或幼苗。

(3)原理：染色体(数目)变异。

(4)实例：三倍体无子西瓜的培育①两次传粉⎩⎪⎨⎪⎧第一次传粉：杂交获得三倍体种子第二次传粉：刺激子房发育成果实 ②用秋水仙素处理幼苗后，分生组织分裂产生的茎、叶、花的染色体数目加倍，而未经处理部分(如根部细胞)的染色体数目不变。

③三倍体西瓜无子的原因：三倍体西瓜植株在减数分裂过程中，由于染色体联会紊乱，不能产生正常配子。

3．杂交育种(1)原理：基因重组。

(2)过程①培育杂合子品种选取符合要求的纯种双亲杂交(♀×♂)→F 1(即为所需品种)。

②培育隐性纯合子品种：选取符合要求的双亲杂交(♀×♂)→F 1――→⊗F 2→选出表型符合要求的个体种植并推广。

③培育显性纯合子品种 a ．植物：选择具有不同优良性状的亲本杂交，获得F 1→F 1自交→获得F 2→鉴别、选择需要的类型，连续自交至不发生性状分离为止。

b ．动物：选择具有不同优良性状的亲本杂交，获得F 1→F 1雌雄个体交配→获得F 2→鉴别、选择需要的类型与隐性类型测交，选择后代不发生性状分离的F 2个体。

(3)优点：操作简便，可以把多个品种的优良性状集中在一起。

(4)缺点：获得新品种的周期长。

4．诱变育种 (1)原理：基因突变。

(2)过程(3)优点①可以提高突变率，在较短时间内获得更多的优良变异类型。

②大幅度地改良某些性状。

(4)缺点：有利变异个体往往不多，需要处理大量材料。

考向一 分析单倍体育种与多倍体育种的应用1．(2022·宁波高三模拟)如图为二倍体玉米花粉培育成植株的过程。

下列有关叙述错误的是( )A．过程①是花药离体培养B．过程②若正常培养，则植株B是单倍体C．过程②若使用秋水仙素处理幼苗使其染色体加倍，则植株B是二倍体纯合子D．若该过程为单倍体育种，则育种原理是基因重组答案D2．一粒小麦(染色体组AA,2n＝14)与山羊草(染色体组BB,2n＝14)杂交，产生的杂种AB经染色体自然加倍，形成了具有AABB染色体组的四倍体二粒小麦(4n＝28)。

单倍体育种与多倍体育种比较二倍体、多倍体、单倍体的比较二倍体单倍体体细胞中含2个染色体 组的个体体细胞中含个以 上染色体组的个体体细胞中含本物种配子染色体数的个体 3个或31至多个 受精卵 受精卵配子未减数的配子受精；合子 单性生殖（孤雌生殖或孤雄（二）单倍体与二倍体、多倍体的判定1、单倍体与二倍体、多倍体是两个概念系统，主要区别在于是由什么发育而来的，单倍体的概念与染色体组无关。

单倍体一般含一个染色体组（二倍体生物产生的单倍体），也可以含两个、三个甚至更多个染色体组，如普通小麦产生的单倍体，就有三个染色体组。

2、二倍体、多倍体与染色体组直接相关，体细胞含有两个染色体组的个体叫二倍体，含有三个或三个以上的叫多倍体。

（1）改良苯酚品红染液可以用什么试剂替代？（2）实验中的情况在自然界中能发生吗？ （1）可以用龙胆紫、醋酸洋红等碱性染料替代。

（2）能，特别是在高原植物中。

3、伴性遗传病的方式及特点1、Y 染色体上遗传特点 因为致病基因只在Y 染色体上，没有显隐之分，因而患者全为男性，女性全部正常。

致病基因为父传子，子传孙，具有世代连续性，也称为限雄遗传。

如人类的外耳道多毛症。

2、X 染色体上隐性遗传特点 （1）男性患者多于女性患者；（2）具有隔代交叉遗传现象；（3）女性患病，其父亲、儿子一定患病；（4）男性患病，其母亲、女儿至少为携带者；（5）男性正常，其母亲、女儿一定表现正常。

3、X 染色体上显性遗传特点（1）患者双亲中必有一方是患者，并且女性患者多于男性患者；（2）通常在家族中表现为代代相传，具有连续现象，即男性患病，其母亲、女儿一定患病，儿子表现正常；女性正常，其父亲、儿子一定表现正常；（3）女性患病，双亲中必有一方是患者；子女中各有1/2可能患病，但杂合体女性患者的病情有时较轻（4）女性正常，其父亲、儿子全部正常。

4、遗传病不同遗传方式的判断依据与方法 ⑴先确定是显性还是隐性遗传病遗传图中，若双亲正常，生出孩子有患病的，则该病必是隐性遗传病。

藏躲市安详阳光实验学校考点44 生物变异在育种上的应用高考频度：★★★☆☆难易程度：★★★☆☆1．单倍体育种和多倍体育种（1）图中①和③的操作是秋水仙素处理，其作用原理是抑制纺锤体的形成。

（2）图中②过程是花药离体培养。

（3）单倍体育种的优点是能明显缩短育种年限。

2．杂交育种与诱变育种（1）杂交育种①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过程：选择具有不同优良性状的亲本→杂交→获得F1→F1自交→获得F2→鉴别、选择需要的类型→优良品种。

（2）诱变育种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，从而获得优良变异类型的育种方法。

②过程：选择生物→诱发基因突变→选择理想类型→培育。

3．基因工程（1）概念：基因工程，又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。

通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。

（2）操作的基本步骤：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→目的基因的检测与鉴定。

4．生物育种原理、方法、实例(连线)考向一育种方法的选择与分析1．如图是利用玉米(2n＝20)的幼苗芽尖细胞(基因型BbTt)进行实验的流程示意图。

下列分析不正确的是A．基因重组发生在图中②过程，过程③中能够在显微镜下看到染色单体的时期是前期和中期B．秋水仙素用于培育多倍体的原理是其能够抑制纺锤体的形成C．植株A为二倍体，其体细胞内最多有4个染色体组；植株C属于单倍体，其发育起点为配子D．利用幼苗2进行育种的最大优点是明显缩短育种年限，植株B纯合的概率为25%【参考答案】D解题必备育种方式的选择（1）根据育种目的和提供的材料选择合适的育种方法①集中不同亲本的优良性状：a.一般情况下，选择杂交育种，这也是最简捷的方法；b.需要缩短育种年限(快速育种)时，选择单倍体育种。

单倍体育种与多倍体育种比较二倍体、多倍体、单倍体的比较二倍体单倍体体细胞中含2个染色体 组的个体体细胞中含个以 上染色体组的个体体细胞中含本物种配子染色体数的个体 3个或31至多个 受精卵 受精卵配子未减数的配子受精；合子 单性生殖（孤雌生殖或孤雄（二）单倍体与二倍体、多倍体的判定1、单倍体与二倍体、多倍体是两个概念系统，主要区别在于是由什么发育而来的，单倍体的概念与染色体组无关。

单倍体一般含一个染色体组（二倍体生物产生的单倍体），也可以含两个、三个甚至更多个染色体组，如普通小麦产生的单倍体，就有三个染色体组。

2、二倍体、多倍体与染色体组直接相关，体细胞含有两个染色体组的个体叫二倍体，含有三个或三个以上的叫多倍体。

（1）改良苯酚品红染液可以用什么试剂替代？（2）实验中的情况在自然界中能发生吗？ （1）可以用龙胆紫、醋酸洋红等碱性染料替代。

（2）能，特别是在高原植物中。

3、伴性遗传病的方式及特点1、Y 染色体上遗传特点 因为致病基因只在Y 染色体上，没有显隐之分，因而患者全为男性，女性全部正常。

致病基因为父传子，子传孙，具有世代连续性，也称为限雄遗传。

如人类的外耳道多毛症。

2、X 染色体上隐性遗传特点 （1）男性患者多于女性患者；（2）具有隔代交叉遗传现象；（3）女性患病，其父亲、儿子一定患病；（4）男性患病，其母亲、女儿至少为携带者；（5）男性正常，其母亲、女儿一定表现正常。

3、X 染色体上显性遗传特点（1）患者双亲中必有一方是患者，并且女性患者多于男性患者；（2）通常在家族中表现为代代相传，具有连续现象，即男性患病，其母亲、女儿一定患病，儿子表现正常；女性正常，其父亲、儿子一定表现正常；（3）女性患病，双亲中必有一方是患者；子女中各有1/2可能患病，但杂合体女性患者的病情有时较轻（4）女性正常，其父亲、儿子全部正常。

4、遗传病不同遗传方式的判断依据与方法 ⑴先确定是显性还是隐性遗传病遗传图中，若双亲正常，生出孩子有患病的，则该病必是隐性遗传病。

下面的几种育种方式各有其独特价值，优势互补。

1.选择育种仅靠单纯的人工选择，利用自然发生的可遗传变异（后面的育种方式利用的不过是人工诱发或创造的可遗传变异罢了,本质并没有什么多大的区别）。

可利用的变异少,是最古老的育种方式。

但杂交育种、单倍体育种、诱变育种、多倍体育种过程都是离不开人工选择的。

2.杂交育种通过杂交实现基因重组，集中不同品种的优良性状。

缺点是往往需要人工选择多代，才能得到纯种，烦琐耗时；远缘杂交不亲合；只能获得现有品种的性状新组合，而不能获得前所未有的新性状。

只是品种的改良。

3.单倍体育种获得单倍体并不是育种目标，而是手段。

先通过杂交获得F1代，取F1代花粉离体培养，获得各型单倍体幼苗，经（秋水仙素）诱导染色体加倍，获得可育植株，因为都是纯合，依表型直接选择留种即可。

从亲本到育种完成，可望二年实现，相较于杂交育种，进程大为加快，最大的意义就是缩短育种的年限。

花药离体培养和人工诱导染色体加倍，在技术上比杂交育种复杂。

从遗传变异的角度说，单倍体育种利用的是染色体变异（数目减少）原理；从生物发育的角度说，还利用了组织培养的细胞全能性原理。

4.诱变育种通过诱发基因突变，获得高突变率，短时间产生大量变异新类型，使生物获得新性状,通过选择培育，形成生物新种。

这种育种方式相对于杂交育种对品种的改良,可以说具有革命性的意义。

突变不定向，有利变异少，处理材料多。

5.基因工程用在育种上,既能克服诱变育种的盲目性，定向改造生物的遗传性状，基因的体外重组又跨越了杂交育种的物种间障碍，为寻找优良基因拓宽了选择范围。

6.多倍体育种通过人工诱导染色体加倍获得性状优于亲本的多倍体是育种的目标。

往往要结合杂交手段，如三倍体无子西瓜的培育。

7.细胞工程关键技术环节是体细胞杂交和组织培养。

克服有性生殖远缘杂交不亲合的障碍，拓展用于杂交的亲本组合范围。

常见的育种方式有杂交育种、诱变育种、单倍体育种、多倍体育种，基因工程育种，细胞工程育种等杂交育种：1．原理：基因重组2．常用方法：杂交—自交－筛选－自交3．优点：是位于不同个体上的优良性状集中于一个个体上4．缺点：育种时间长，过程繁琐5．实例：杂交水稻，中国荷斯坦牛诱变育种：1．原理：基因突变2．常用方法：物理方法：X射线、γ射线、紫外线、激光等化学方法：亚硝酸、硫酸二乙酯、秋水仙素等3.优点：提高突变频率，短时间内获得优良的品种4.缺点：有利突变少，必须处理掉大量材料5.实例：诱变大豆，青霉素高产菌株的培育，太空小麦、太空椒多倍体育种1.原理：染色体变异2.常用方法：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗3.优点：果实、种子大，营养丰富4.缺点：发育迟缓；在动物中难以展开5.实例：三倍体无籽西瓜单倍体育种：1.原理：染色体变异2.常用方法：花药离体培养形成单倍体，然后用秋水仙素处理3.优点：明显缩短育种年限4.缺点：方法复杂，存活率低5.实例：小麦花药离体培养基因工程育种原理：基因重组（或异源DNA重组）。

细胞工程育种植物激素育种（1）原理：适宜浓度的生长素可以促进果实的发育（2）方法：在未受粉的雌蕊柱头上涂上一定浓度的生长素类似物溶液，子房就可以发育成无子果实。

（3）优点：由于生长素所起的作用是促进果实的发育，并不能导致植物的基因型的改变，所以该种变异类型是不遗传的。

（4）缺点：该种方法只适用于植物。

（5）举例：无子番茄的培育二、育种注意事项:1.请关注每一种育种方法中所使用原理.药品或试剂。

2.选择育种方法要视具体育种目标要求、材料特点、技术水平和经济因素，进行综合考虑和科学决策：选择简易、可操作符合要求的育种方式。

3.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。

4.从基因组成上看，育种目标基因型可能是：①纯合体，便于制种、留种和推广；②杂交种，充分利用杂种优势。

三、问题：1、哪些用到了植物组织培养技术？单倍体育种、基因工程、植物体细胞杂交2、哪些育种方法需要使用秋水仙素或低温处理？单倍体育种、多倍体育种3、哪些育种方法能打破物种界限？基因工程、植物体细胞杂交4、能产生新基因的育种方法？诱变育种5、能产生新物种的育种方法？多倍体育种、植物体细胞杂交6、动物一般可用的育种方法？杂交育种、诱变育种、基因工程育种、核移植7、植物一般可用的育种方法？杂交育种、诱变育种、基因工程育种、单倍体育种、多倍体育种、植物组织培养、植物体细胞杂交8、微生物一般可用的育种方法？诱变育种、基因工程育种、细胞工程育种四、比较补充：.多倍体育种方法：注：亲本中要用四倍体植株作为母本，二倍体作为父本，两次使用二倍体花粉的作用是不同的。