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雜交育種,航天育種和基因工程育種培育出的作物新品種,本質差別在哪裡?

雜交育種

子代基因組全部來自父本和母本,不會產生新基因。現在口語中的雜交育種一般包含兩種可能的意思:真正意義上的雜交育種和雜種育種(利用雜交優勢),兩者的區別如下。

雜種育種也叫F1雜交或異花授粉,即有意地將一個品種的花粉轉移到另一品種的柱頭上,成功授粉產生有活力的種子。第一代後代(F1)植物一般表現出在生長、抗逆、產量和品質上比其雙親都優越,也叫雜交優勢,但是第二代會衰退,F1的種子不能產生與其父母具有相同特徵的後代,F1基因型是雜合子,自交後會發生性狀分離,因此不能保種,雜交水稻就是典型例子。異花授粉要求親本植株具有親和性。

真正意義上的雜交育種,將兩個品種反覆近親繁殖,直到獲得非常穩定的純合品種,基因型是純合子,可以穩定遺傳。雜交育種可以將多種優良基因結合於一體或者將多基因性狀(產量,高度等)多種微效基因集合在一起,使子代性狀超過親本,在畜牧行業中非常常見(如下圖),選擇個子高的跟個子高的繁殖後代一般比兩個親本都要高。

航天育種

屬於誘變育種的一種,太空中的失重環境及各種射線相當於誘變劑,在現有基因組的基礎上誘導發生隨機的基因改變,產生新的等位基因,突變具有偶然性,大概率是有害突變,有益改變較少,育種成功後性狀可以穩定遺傳。

基因工程育種

通過操縱特定基因(一般來自別的物種)並將其轉移到該生物基因組中,從而生產出具有特殊性狀和有價值特徵的品種,帶有重組基因的生物體被稱為轉基因生物( genetically modified organism,GMO), genetically modified organism,這是無親緣物種之間傳遞有益性狀的唯一方法,如Bt玉米,抗農達大豆。利用基因工程,也能使細胞產生正常情況下無法製造的特殊的、有價值的分子,如人體胰島素、干擾素、生長激素等。獲得的新性狀同樣可以穩定遺傳。

另外需要提一下CRSPR基因編輯技術,基因編輯技術的操作過程類似基因工程技術,但是結果相當於定點誘變,未引入新基因,在原有的基因組的基礎上發生定向的基因改變。

各種育種方法的一些比較可以參考下圖


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