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1、第2章 生物科学与农业,第1节 农业生产中的繁殖控制技术,1.概述植物栽培和家畜饲养中的繁殖控制技术及其意义。 2.认同生物科学技术的发展和应用推动了农业现代化。 3.关注农业发展。,一,二,三,四,五,六,一、杂种优势的应用 1.杂种优势 杂种优势是指具有一定遗传差异的两个个体进行杂交后,所产生的后代在生活力、生长发育速度、抗逆性以及形态大小等方面明显优于杂交双亲的现象。 2.杂种优势的应用 农业上培育杂交水稻、杂交玉米;畜牧业上培育杂种的鸡、羊、奶牛和肉牛等。 3.制种 由于杂交种后代会出现性状分离,每年都要制种,而且要求制种的双亲都是纯合子。,一,二,三,四,五,六,玉米一般种植杂种,必
2、须每年更换种子,为什么? 提示种植杂种的目的是利用杂种优势获得优质高产玉米,但是杂种的后代会发生性状分离,造成减产,所以必须每年更换种子。,一,二,三,四,五,六,二、植物微型繁殖技术 1.概念 植物微型繁殖技术是利用离体的芽、茎等器官(外植体)在无菌和特定光温条件下,在人工培养基上进行的快速无性繁殖技术,简称“微繁”或“快繁”。 2.产品 用微繁技术生产的苗木一般称为“组培苗”。,一,二,三,四,五,六,3.过程,一,二,三,四,五,六,4.特点 快速、“高保真”和不受自然生长季节的限制。 5.应用 用于濒危植物的保存和繁殖、名稀特优植物的保存和繁殖、植物脱病毒、园艺园林苗木的大规模工厂化育
3、苗。 植物微繁技术具有“高保真”的优点,为什么? 提示植物微繁技术是利用植物组织培养获得试管苗,植物组织培养过程进行的是有丝分裂,亲子代遗传物质不变,属于无性生殖。,一,二,三,四,五,六,三、动物的人工授精技术 1.人工授精技术 人工授精技术是指以人工方法,利用器械采集雄性动物的精液,经检查与稀释处理后,再输入到雌性动物生殖道内,以此来代替自然交配,从而达到繁育的目的。 2.操作流程 精液采集品质检查稀释与分装保存与运输解冻与输精自然生产。 3.作用 (1)极大地提高了优良公畜的配种效率,迅速地扩大其优良遗传特性在动物种群中的比例。 (2)能较好地减少种公畜的饲养数量,降低生产和管理成本。
4、(3)可以使得优良种公畜的使用不受时间和地域限制。,一,二,四,三,五,六,四、试管家畜技术 1.概念 试管家畜技术是通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精,并通过培养成为早期胚胎后,再经移植产生后代的技术。 2.过程 卵子的采集和精子的采集精子的处理和卵子体外培养体外受精受精卵发育至早期胚胎移植到受体子宫产仔。,一,二,三,四,五,六,五、胚胎分割技术 1.概念 胚胎分割技术是指采用机械方法将早期胚胎分割成2份、4份或更多份,经体内或体外培养,然后植入代孕母体内,从而获得同卵双生或多生后代的技术。 2.作用 胚胎分割可以提高胚胎的利用率,增加每枚胚胎的后代繁殖数,提高优良品种的推广速
5、度。,一,二,三,四,五,六,六、克隆哺乳动物技术 1.克隆技术(核移植) 克隆技术是指利用某哺乳动物的体细胞核,产生一个与该动物几乎完全相同的新个体。 2.原理 动物的体细胞核仍然具有全能性。 3.应用 克隆技术可使优良农业动物的数量在较短的时间内得到大规模扩增;用于对濒临灭绝动物的保存。,一,二,三,四,一、杂种优势的特点 1.杂种优势不只是一两个性状单独表现出优势,而是多个性状间的综合表现。 2.杂种优势的强弱取决于双亲性状间的互相补充,在一定范围内,双亲的基因差异越大,亲缘关系越远,杂种优势就越强。 3.杂种优势与双亲的基因型纯合度有关,若双亲的基因型纯合度高,F1的优势就强。 4.杂
6、种优势只在F1表现最强,F2、F3等后代由于性状分离,杂种优势逐代递减。,一,二,三,四,5.杂种优势的大小与所处的环境有关,F1种子只有在适宜环境下才能表现出杂种优势。杂种优势是生物界的一种普遍现象,既可见于种间杂种(如马与驴的杂种后代骡子,与其双亲相比,其挽力大,持久力强,性温顺,适于役用),又可见于品种间的杂种(猪的品种间杂种子一代往往比双亲个体大,生活力强)。,一,二,三,四,二、杂种优势的保持 1.采用种子繁殖的植物,如水稻、小麦、玉米、油菜、大豆等,杂种优势的“保持”靠每年配制新的F1,而且配种的亲本必须非常“纯”,与前一年用的一致。当然,也可以利用前一年配制好的F1。 2.对于一
7、般不采用种子繁殖的植物(因为种子繁殖的后代性状高度分离),如苹果、桃、李、柑橘、玫瑰等,一旦获得具有优良品质的F1后(通常从一个很大的杂交群体中才能选择出少数单株),就可以用营养繁殖(如扦插、压条、组织培养等)的方法保持杂种优势,因为用于营养繁殖的植物都来自于“F1”。,一,二,三,四,3.在动物方面,由于目前还没有突破体细胞繁殖的难关,所以只能像用种子繁殖的植物一样,杂种优势的“保持”靠不断杂交产生新的F1。以养鸡为例,无论是生产商品肉鸡还是商品蛋鸡,都是将具有某些优势性状的品系作为亲本,再将这些亲本进行杂交得到的子代作为商品肉鸡或蛋鸡。这样得到的商品肉鸡和蛋鸡就具有了双亲的杂种优势,但是这
8、种优势并不能保持下去。养鸡场为了能持续不断供应品质优良的商品肉鸡、蛋鸡,就必须将具有优势性状的亲代品种一直保持下去,以便能持续不断地产生具有杂种优势的子代肉鸡或蛋鸡。,一,二,三,四,三、影响植物微型繁殖的因素 1.植物因素 (1)基因型;(2)植物年龄;(3)组织和器官的年龄;(4)植物的生理状态;(5)取材时间及生长条件;(6)取材部位及大小。 2.培养基因素 无机盐、有机化合物、植物激素、天然提取物、琼脂、pH、渗透压等,培养基的种类、成分等。 3.外植体的选择和灭菌 不同品种、不同器官之间的分化能力有差别,且组织培养是建立在无菌操作基础之上的专门技术,因此在进行植物组织培养时,必须选择
9、合适的外植体且要无菌操作,以确保组织培养工作的顺利进行。 4.环境因素 光照(包括光强、光质、光周期)、温度、湿度、气体等。,一,二,三,四,四、试管家畜技术 一般来说,生产试管家畜所需要的卵子多数来源于屠宰场废弃的卵巢,将卵子培养成熟以后,在体外进行受精进而生产胚胎,这样可以扩大胚胎来源,降低生产成本。除此之外,还可以通过手术的方法从品质优良的家畜活体采集卵子,来生产高产优质的家畜胚胎。将试管家畜的生产技术和胚胎移植技术相结合,就可以快速对家畜进行繁殖。随着此项技术的逐渐成熟,就有可能建立胚胎工厂,使家畜的前期繁殖控制在实验室中,从而大大降低人力和物力的投入。,一,二,三,四,例如,我们可以
10、从牛的屠宰场收集废弃的卵巢,从其中吸取卵细胞,在体外培养成熟后,让这些卵细胞与精子(冷冻的或新鲜的)结合完成受精过程,再在体外培养一定时间发育成桑椹胚或囊胚。这时候,一方面可以进行胚胎移植,即移植到同期发情处理的受体牛子宫内,让其怀孕产犊;另一方面可以把胚胎冷冻保存起来,即冷冻到液氮罐内,等到有适宜的受体时再进行胚胎移植,这样就可以使牛的生产不受时间、空间的限制。冷冻牛胚胎就像平时我们所交易的商品一样,可以进行运输和买卖。牛一般一胎只生一个牛犊,在生产中,还可以一次移植两枚胚胎,让牛一次产两个牛犊,这样就可使生产效率提高一倍。,题型一,题型二,题型三,题型四,【例1】 杂种优势最突出表现在(
11、) A.亲代 B.F1 C.F2 D.多代以后 答案:B,题型一,题型二,题型三,题型四,【例2】 甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗,以保证该品种的品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的( ) A.有丝分裂 B.分化 C.减数分裂 D.全能性 解析:甘薯感染病毒后要进行脱毒处理才能恢复其优良特性,获得高产。脱毒的技术是微型繁殖技术,即利用无毒的茎尖等进行植物组织培养,植物组织培养的原理是细胞的全能性,细胞要通过脱分化和再分化过程,分裂方式是有丝分裂。 答案:C 反思领悟 微型繁殖的过程要经过脱分化和再
12、分化过程;细胞的分裂方式是有丝分裂;原理是细胞的全能性。,题型一,题型二,题型三,题型四,【例3】 以下是拟定并研究设计的“试管牛”工厂化生产技术流程,其中正确的顺序应是( ) 卵母细胞的采集和培养 精子的采集和获能 受精 胚胎的早期培养 A. B. C. D. 解析:试管家畜技术的一般流程是先获取卵母细胞和精子并处理,经受精后,再进行早期胚胎培养,然后进行胚胎移植。 答案:A 反思领悟 将获得的卵子进行培养,成熟后,在体外进行受精,发育成胚胎,这样可以扩大胚胎来源,降低生产成本。,题型一,题型二,题型三,题型四,【例4】 表现型不同的母牛生育出基因型完全相同的小牛,产生这一结果最可能的原因是
13、( ) A.试管动物的培养 B.胚胎移植 C.胚胎分割 D.受精卵的移植 解析:表现型不同的母牛生出基因型完全相同的小牛,最大的可能就是胚胎分割,其遗传物质来自于同一个受精卵。 答案:C 反思领悟 胚胎分割是无性繁殖技术,所产生的后代具有相同的遗传物质。,1,2,3,4,1.具有一定遗传差异的两个体进行杂交,下列不是其后代所具备的杂种优势的是( ) A.生长发育速度快 B.形态、大小优于亲本 C.生活力弱 D.抗逆性强 解析:杂种后代具有两个亲本的遗传物质,具有更大的生活力和变异性。 答案:C,1,2,3,4,2.把胡萝卜单个韧皮部细胞放入配制的培养基上培养,获得了许多完整的植株。这些植株(
14、) A.变异频率较高 B.都是单倍体 C.彼此性状极为相似 D.都是纯合子 解析:组织培养属无性繁殖方式,由同一个韧皮细胞培育而来的许多植株遗传物质均相同,故其性状极为相似。 答案:C,1,2,3,4,3.下列关于试管动物技术的叙述,正确的是( ) A.应用该技术繁育后代的过程属于无性生殖类型 B.应用该技术繁育后代的过程属于有性生殖类型 C.试管动物技术是利用体细胞繁育后代的技术 D.用试管动物技术培育动物的过程全部在体外进行 解析:试管动物技术属于通过有性生殖繁育后代的技术,获得试管动物的过程中仍然有两性生殖细胞的结合过程,只不过是通过人工体外操作实现的。 答案:B,1,2,3,4,4.一只羊的卵细胞核被另一只羊的体细胞核置换后,这个卵细胞经过多次分裂,再植入第三只羊的子宫内发育,结果产下一只羊羔。这种克隆技术具有多种用途,但是不能( ) A.有选择地繁殖某一性别的家畜 B.繁殖家畜中的优秀个体 C.用于保存物种 D.改变动物的基因型 解析:克隆是无性繁殖,其后代性状几乎与提供核的母本一致。所以其基因型不会改变。 答案:D,
