多倍体育种一、阅读案例材料鱼圣——刘筠（yún）湘云鲫、湘云鲤（原名工程鲫、工程鲤）是以湖南师范大学生命科学院教授、中国工程院院士刘筠为首的课题组，应用细胞工程技术和有性杂交相结合的方法培育出来的三倍体新型鱼类，其核心技术世界独一无二。
湘云鲫生长速度超过母本（日本白鲫）40%，是普通鲫鱼的3～5倍；母体当年鱼苗最大生长个体为0.75千克，湘云鲤则可达1.7千克。
“湘云鱼”肉质鲜美、营养价值高，同时细刺少、内脏少，可食部分比一般鲫、鲤鱼高出15%，深受消费者欢迎。
由于它具有食性广、抗病力强、耐低温低氧、网捕率高、高度不育等优良经济性状，适应各类淡水水体养殖，可以进行池塘混养、单养。
据悉，全国推广湘云鲫、湘云鲤产生的经济效益已达30亿元。
刘筠院士因湘云鲫、湘云鲤的培育成功等成果被尊称为“鱼圣”，2004年成为湖南省首届科学技术杰出贡献奖的唯一获奖者。
现在，让我们来探寻科学家成功的足迹吧！敢于质疑，精于研究说起湘云鲫（鲤），如果没有刘筠的离经叛道之举，人们至今也享受不了这个口福。
1979年10月，湘阴县东湖鱼塘捕到了一条从未见过的“怪”鱼，个头特别大，像鲤又像鲫，刘筠从中发现与教科书不一样的东西。
根据遗传学原理，不同种属之间的物种杂交难度较大，自然形成的更为罕见。
20世纪50年代，日本、前苏联学者更是提出鲫、鲤杂交雄性不育的理论。
照此说来，杂交鱼再好看再好吃也没什么用。
刘筠敢于质疑还精心设计了实验框架。
经过反复实验，他终于发现鱼类远缘杂交具有正常的受精，打消了国内水产界的疑问。
精子不仅能激活卵子的发育，而且能和卵子一道生儿育女。
这一发现震惊了国际鱼类研究界。
通过努力，刘筠和他的课题组成功实现了鲫鲤（均是二倍体）之间的远缘杂交，其间可谓一波三折。
在杂交第一代（湘鲫）中，4.6%的雄性和44.3%的雌性是能生育的，由于生长速度快得到了推广养殖。
深入研究的刘筠还发现，在二倍体（即体细胞含两个染色体组）杂交第二代中，有些能够产生二倍体精子和卵子（通常情况下，二倍体只能产生单倍体精子和卵子），它们的受精使得在第三代中产生了雌、雄两性都可育的异源四倍体（指不同的种杂交产生的杂种后代，经染色体加倍含四个染色体组的个体）鲫、鲤鱼，经过长期的研究发现，这些四倍体鲫、鲤鱼在人工和自然环境下都能自然繁殖。
课题组利用这个宝贵的四倍体鱼（父本）资源和正常的二倍体鲫（鲤）鱼（母本）杂交，便获得了三倍体鲫鱼和三倍体鲤鱼，这便是享誉世界的湘云鲫、湘云鲤。
毕生痴鱼，锲而不舍刘筠院士1953年从湖南师范大学生物系毕业至今，从事鱼类繁殖研究52年，从一个初出道的青年成长为著名的生物学家，其间经历了多少艰难！但他“痴鱼”不改，终成大器。
在攻克四大家鱼池塘繁殖的难题中，刘筠和他的同行及弟子深入全省36个县市的江河、池塘、湖泊，采集了上千份实物标本。
20世纪的五六十年代，交通极不方便。
祁东县是课题组的主基地，鱼苗繁殖季节时间就是生命，不管狂风暴雨，还是烈日当空，刘筠一行往往早上在县渔场做完实验后，又马不停蹄步行35公里赶往归阳渔场进行另一组实验，做完后还要在当天赶回县渔场。
这样下来，经常一天工作十七八个小时，只吃两顿饭。
一次，为了观察实验用鱼的胚胎发育过程，刘筠在湘阴渔场的实验池边守候了3天3夜，他边观察边讲解，并将变化全过程用照相机记录下来，直到小鱼孵出，才和大伙一道拖着疲惫的身子离开。
近年来刘筠患上了糖尿病，视力大大下降，看书读报、修改论文都要举着放大镜。
2002年4月，冯浩博士等正在长沙黎托乡进行转基因鱼的研究，由于天气变化异常，实验鱼不产卵，搞得中科院水生所来取材的同行们苦等一个多星期。
刚出院的刘筠院士听说了，直奔黎托基地，直到把实验取材的问题解决好才回家。
当年，全国有1000多人从事鱼类的人工繁殖研究，坚持50余年的只有刘筠一人！正是刘筠院士的锲而不舍，才使鱼成为普通百姓餐桌上常见的美味佳肴，而且价格比蔬菜还便宜。
功成不退，余生有梦刘筠院士已近八十高龄，身体大不如前，按常理他可功成身退，但他心中却还有两个新的目标。
一是让湘云鲫、湘云鲤转入特定基因，长得更大更快，更有效地为人类贡献蛋白质。
二是他在世界上首次获得的两性都能育（也就是自然繁殖）的四倍体鱼，目前已繁殖了11代，如果繁殖到15代时还能保持稳定的遗传特征，将向国家申请进行新物种鉴定，并对它们的形成机理进行更深入的研究。
在目前的生态环境下，靠自然产生一个新物种是很难的，如果刘筠院士的这个梦想成真，也就标志着我国科研人员在世界上创造出了一个新物种、一种前景广阔的新鱼儿。
二、分析案例材料黑体字部分，推断并写出三倍体鲫（鲤）鱼的培1．思考推断：请重点．．阅读“案例材料”中育过程。
（用遗传图解法表示，作必要文字说明）2．分组讨论讨论问题①：不同物种之间（如鲫鱼、鲤鱼）难杂交，为什么？讨论问题②：为什么不将雌雄两性均可育的异源四倍体鲫鱼、鲤鱼直接投放到自然水域中养殖，而要将它和正常的二倍体鱼杂交得到三倍体的湘云鲫、湘云鲤后再推广？3、你从刘筠院士的故事中有何启示?三、综合变式创新【变式创新1】（1）天然三倍体香蕉，果农常常采用什么办法扩大繁殖？为什么？（2）有人提出：“香蕉品种正在退化并有可能灭绝”。
你赞同吗？为什么？（3）怎样将各自具有优良性状的甲、乙两个品种的香蕉培育出“双优”的新品种？【变式创新2】扇贝是味道鲜美的海产，市场一直供不应求。
主要原因是野生资源枯竭，沿海滩涂人工养殖场饲养的二倍体扇贝因为生殖产仔原因经常导致大量死亡和生长缓慢，一般个头小，产量很低。
近来有人偶尔采到个体较大且生长较快的扇贝，经科学研究发现是天然三倍体。
在相同的饲养条件下三倍体扇贝比正常二倍体个体大出1／3以上，且死亡率大大下降，增产效益显著。
（1）请问这天然三倍体从何而来?。
（2）饲养三倍体扇贝比正常二倍体为何能增产?。
（3）炒田螺是很多人的最爱，但是野生田螺“嫩的太小，大的太老”。
现在野生田螺资源也不算丰富。
开展人工饲养已经形成规模。
受三倍体扇贝生长快、个体大的启示，为了满足市场急需大量三倍体田螺种苗，请你设计一个简单．．。
（用箭头、文字表示）．．繁．育．方案三、思考练习【思考1】扇贝是味道鲜美的海产，市场一直供不应求。
主要原因是野生资源枯竭，沿海滩涂人工养殖场饲养的二倍体扇贝因为生殖产仔原因经常导致大量死亡和生长缓慢，一般个头小，产量很低。
近来有人偶尔采到个体较大且生长较快的扇贝，经科学研究发现是天然三倍体。
相同饲养条件三倍体扇贝比正常二倍体个体大出1／3以上，且死亡率大大下降，增产效益显著。
(1)请问这天然三倍体从何而来?。
(2)饲养三倍体扇贝比正常二倍体为何能增产?。
现在市场急需大量三倍体扇贝种苗，有人设计一个繁殖方案如下：①寻找天然四倍体扇贝→②扩大繁殖四倍体扇贝→③与二倍体进行有性杂交→④人工繁育扇贝幼苗→⑤大面积人工饲养(3)炒田螺是很多人的最爱，但是野生田螺“嫩的太小，大的太老”。
现在野生田螺资源也不算丰富。
开展人工饲养已经形成规模。
受三倍体扇贝生长快个体大的启示，现采集到足够实验用量的一种美味的野生田螺，有人想通过生物技术手段人工繁育出满足市场需要的三倍体田螺（如下图设计思路），请你协助他完成部分设计内容，填写图中空白。
四、发散类比（填写空白）多种育种方式的比较2006、11、23人工附录：广东省07年高考压轴题41.（现代生物科技专题）香蕉原产热带地区，是我国南方重要的经济作物之一。
广东省冬季常受强寒潮和霜冻影响，对香蕉生长发育影响很大。
由香蕉束顶病毒（BBTV，单链环状DNA病毒）引起的香蕉束顶病，对香蕉生产的危害十分严重。
当前香蕉栽培品种多为三倍体，由于无性繁殖是香蕉繁育的主要方式，缺少遗传变异性，因此利用基因工程等现代科技手段提高其种质水平，具有重要意义。
请根据上述材料，回答下列问题：（1)简述香蕉大规模快速繁殖技术的过程。
（2）脱毒香蕉苗的获得，可采用＿的方法，此方法的依据是＿和＿。
(3）建立可靠的BBTV检测方法可以监控脱毒香蕉苗的质量，请问可用哪些方法检测病毒的存在？（列举两种方法）(4)在某些深海鱼中发现的抗冻蛋白基因帅对提高农作物的抗寒能力有较好的应用价值，该基因可以从这些鱼的DNA中扩增得到。
试述在提取和纯化DNA时影响提纯效果的因素及其依据。
（列举两点）（5）如何利用帅基因，通过转基因技术获得抗寒能力提高的香蕉植株？在运用转基因香蕉的过程中，在生态安全方面可能会出现什么问题？（列举两点）（6)从细胞工程的角度出发，简述一种培育抗寒香蕉品种的方法及其依据。
另外，抑制果胶裂解酶的活性可以延长香蕉果实储藏期，请描述采用蛋白质工程技术降低该酶活性的一般过程。
08全国理综231.（17分）某植物块根的颜色由两对自由组合的基因共同决定，只要基因R存在，块根必为红色，rrYY或rrYy为黄色，rryy为白色；在基因M存在时果实为复果型，mm 为单果型。
现要获得白色块根、单果型的三倍体种子。
（1）请写出以二倍体黄色块根、复果型（rrYyMm）植株为原始材料，用杂交育种的方法得到白色块根、单果型三倍体种子的主要步骤。
（2）如果原始材料为二倍体红色块根复果型的植株，你能否通过杂交育种方法获得白色块根、单果型的三倍体种子？为什么？09安徽选考部分第II卷选考部分共5题，共35分。
其中第28、29题为物理题，第30、31题为化学题，考生从两道物理题、两道化学题中各任选一题作答，若第28题、29题都作答，则按第28题计分，若第30、31题都作答，则按第30题计分，第32题为生物题，是必答题。
请将答案都填写在答题卡选答区域的指定位置上。
32.（10分）转基因抗病香蕉的培育过程如图所示。
质粒上有PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ等四种限制酶切割位点。
请回答：（1）构建含抗病基因的表达载体A时，应选用限制酶，对进行切割。
（2）培养板中的卡那霉素会抑制香蕉愈伤组织细胞的生长，欲利用该培养筛选已导入抗病基因的香蕉细胞，应使基因表达载体A中含有，作为标记基因。
（3）香蕉组织细胞具有，因此，可以利用组织培养技术将导入抗病基因的香蕉组织细胞培育成植株。
图中错误！未找到引用源。
、错误！未找到引用源。
依次表示组织培养过程中香蕉组织细胞的。
答案（1）PstⅠ、EcoRⅠ含抗病基因的DNA 、质粒（1）抗卡那霉素基因（2）全能性脱分化、再分化【解析】本题考查基因工程的有关知识。
⑴从图可看出，只有PstⅠ、EcoRⅠ两种酶能保持抗病基因结构的完整性，所以构建含抗病基因的表达载体A时，应选用限制酶PstⅠ、EcoR Ⅰ两种酶，对抗病基因的DNA和质粒进行切割。
⑵卡那霉素能抑制香蕉愈伤组织细胞的生长，欲利用该培养基筛选已导入抗病基因的香蕉细胞，应使基因表达载体A中含有抗卡那霉素基因，以此作为标记基因。