二、基因重组和杂交育种（复习）

（一）基因重组：在有性生殖过程中，控制不同性状的基因的重新组合。

画图：Aa、Bb、Cc位于两对同源染色体上。

思考：

a.基因A如何产生？——等位基因如a的突变。

b.哪些基因能重组？——重组的是非等位基因。

1．类型：随机重组、交换重组

2．原因：（减数分裂形成配子时）

非同源染色体自由组合→非同源染色体上非等位基因随机重组

非姐妹染色单体交换等位基因→同源染色体上非等位基因重组

讨论：

a. 基因的随机重组和交换重组在发生时间上有先后之分吗？

b. 基因重组能像基因突变一样在各种生物体中普遍发生吗？

c. 基因重组能像基因突变一样产生新基因、表现新性状吗？

3．结果：产生新的基因型，后代出现新的性状组合。

讨论：

a.一个基因型为AaBbCc（位于两对同源染色体上）的人精原细胞，能产生多少种配子？（2种）如果位于一对同源染色体上的两对等位基因之间发生交换重组呢？（4种）如果单独的那对等位基因和着丝点之间发生交换重组呢？（4种）如果是一个个体呢？（4种；8种；4种）

b.如果用26个英文字母的大小写表示人染色体中26对等位基因，不考虑基因突变和交换重组，一个人最多能产生多少种生殖细胞？（2²³）除同卵双生之外，一对夫妻理论上要生多少孩子才可能有2个孩子基因型完全相同？（1+2⁴⁶）

c.基因重组只能使后代出现亲代原有基因、原有性状的新组合，这在生物进化上会有意义吗？

4．意义：生物变异的来源之一，对生物进化具重要意义。

教材P83的解释：（生物生存的环境总是在变化的，各基因的作用也不是互相独立的。）通过基因重组产生的多样化的基因组合的子代中，可能有一些子代会含有适应某种变化的、生存所必需的基因组合。

思考：

a.如何从现代生物进化理论的观点看待基因重组在生物进化上的意义？

（环境通过对个体基因型控制的表型选择，定向改变种群的基因频率，使生物不断进化，而基因重组产生了可供选择的大量表型的遗传背景——基因型。）

b.基因突变和基因重组产生的变异作为生物进化原材料的地位相同吗？

（如果说突变是一场革命，重组只是改良。突变才是变异的根本来源！）

（二）杂交育种

实例：小麦品种是纯合体，生产上用种子繁殖，现要通过杂交育种选育矮杆（aa）抗病（BB）的小麦新品种。该如何进行？

    分析：
     第一步，选配亲本进行杂交，获得F1 （高杆抗病AaBb）。

首先列举所有亲本类型，然后排除不可能类型（矮杆抗病aaBB、高杆感病AAbb），最后选定所需亲本类型（高杆抗病AABB、矮杆感病aabb）。
     第二步，让F1自交，从F2中选择目标性状个体（矮杆抗病aaB_）。

矮杆性状选择可直接观测（形态结构方面的），抗病性状的选择可采用病原体感染的方法（生理性状选择可根据具体情况采用合适的方法）。
     第三步，让F2中目标性状个体（矮杆抗病aaB_）连续自交，直至后代不发生性状分离，从而获得稳定遗传品系（矮杆抗病aaBB）。

图解：

第一代  P        AABB×aabb                亲本杂交

                     ↓

第二代  F1          AaBb                 种植F1代，自交

                     ↓               

第三代  F2  A_B_，A_bb，aaB_，aabb    种植F2代，选矮杆、抗病（aaB_），
                                      继续自交，期望下代获得纯合体

 

a．自交过程中逐代淘汰不抗病植株，从第一代亲本P开始要经过多少代，矮杆抗病植株（aaB_）中能稳定遗传的纯种比例（以k表示）才能达到95%以上，以便用于大田种植？ 

（计算可得：F2中k=1/3；F3中k=3/5；F4中k=7/9；自F1开始，连续自交n代后，Fn+1中k=（2ⁿ—1）/（2ⁿ+1）。 n=5时，历时7代，（2ⁿ—1）/（2ⁿ+1）=93.94%。n=6时，历时8代，（2ⁿ—1）/（2ⁿ+1）=96.92%，几近纯合。）

b．如果是要通过杂交育种的方法培育一个雌雄异株植物或者雌雄异体动物新品种，上述方法是否要做相应改变？做哪些改变？为什么？

（F1雌雄自由交配， F2可做测交鉴定。繁殖率低的动物要做多对交配试验。）

   总结：

1．原理：基因重组

2．方法：杂交→自交→选择→自交，或：杂交→自由交配→选择→测交。

3．优点：能集中多种优良性状于一体。

4．缺点：杂交后代会出现分离，育种进程缓慢，过程复杂。

   思考：你如何克服杂交育种的缺点？