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三、单倍体育种

基因突变、染色体变异与生物进化 · 高一
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 利用花药离体培养获得单倍体植株,再经人工诱导染色体加倍,从而获得纯合二倍体新品种的方法。

从哪来 它建立在“二、两定律的细胞学基础”之上。理解减数分裂中同源染色体分离、非同源染色体自由组合导致配子染色体数目减半的机制,是理解单倍体形成原理及后续加倍后基因型纯合逻辑的前提。

为什么 常规杂交育种需连续自交多代才能筛选出稳定遗传的纯合子,周期长。单倍体育种的核心逻辑在于:花药(雄配子)中的染色体组是体细胞的一半,且每个染色体组内的基因在减数分裂后已分离。通过花药离体培养直接得到单倍体植株,此时植株只含一个染色体组,所有位点均为“半合子”状态。随后用秋水仙素处理使染色体数目加倍,由于原本只有一个染色体组,加倍后同源染色体完全相同,基因型必然为纯合子。这一过程跳过了“杂合子自交分离”的繁琐步骤,直接锁定纯合基因型,从而显著缩短育种年限。

讲法
适合形象思维强、喜欢流程图解的学生 采用“流程图+对比法”。左边画传统杂交育种:P→F1→F2→F3...→纯合子(标注:耗时5-6年);右边画单倍体育种:P→F1→花药离体培养→单倍体→秋水仙素处理→纯合子(标注:耗时2-3年)。重点强调中间那个“花药离体培养”的分支点,让学生直观看到“跳过F2分离”这一关键路径。
讲法
适合逻辑推理强、喜欢探究原理的学生 采用“基因型推导法”。假设亲本为AaBb。 1. 减数分裂产生配子:AB, Ab, aB, ab(强调:此时基因已分离,无杂合状态)。 2. 花药培养得单倍体:AB, Ab, aB, ab(植株长得弱小,不可育)。 3. 染色体加倍:AABB, AAbb, aaBB, aabb。 提问:为什么不需要再自交?因为加倍后的基因型本身就是纯合的,自交后代不再发生性状分离。
讲法
适合记忆困难、需要口诀辅助的学生 采用“三步口诀法”。 第一步:“取花药”(取材:F1的花药/花粉); 第二步:“养单倍”(技术:植物组织培养/花药离体培养); 第三步:“加倍纯”(试剂:秋水仙素,结果:纯合二倍体)。 配合手势:取(抓取动作)、养(呵护动作)、加(向上推动作),强化记忆链条。
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练一道
基础题
基因型为AaBb的小麦,通过单倍体育种获得纯合子。请写出该过程中涉及的细胞学原理及关键步骤。
变式
某二倍体水稻(2n=24)的基因型为Aa,若采用单倍体育种技术,最终获得的纯合子植株中,染色体数目是多少?其细胞在有丝分裂后期有多少条染色体?
试试手自己判
检测题
基因型为AaBb的二倍体生物,通过单倍体育种获得纯合子。下列关于该过程的叙述,错误的是( ) A. 花药离体培养利用了植物细胞的全能性 B. 单倍体植株长得弱小且高度不育 C. 秋水仙素处理单倍体幼苗后,获得的植株基因型均为AABB D. 该育种方法能明显缩短育种年限
看答案和判分标准
答案:C
判对标准:
- 选C为正确。
- 解析需指出:AaBb产生的配子有AB、Ab、aB、ab四种,加倍后基因型应为AABB、AAbb、aaBB、aabb四种,而非仅AABB一种。
- 若学生选A、B、D,则判定为未掌握单倍体育种的原理或结果多样性。
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