微生物育种中几种方法各有什么优缺点

生物中有几种育种方法？个有什么优缺点？~

种三种方法

　 如何建立自己棚中的基础种群，是很多入门鸽友很想了解的，因为优秀的基础种群是一个鸽舍在激烈的信鸽竞翔中立于不败之地的基石。基础种群的建立如果从遗传学深奥的理论入手研究，恐怕我们大多数鸽友会望而止步，而建立自己棚中的基础血统鸽群又是一项必须做好的工作。那么，有没有简单的捷径可走哪？天津鸽友姜爱国一位知名的赛鸽高手，用非常实用的姓氏管理法，把复杂的遗传理论简捷明了化，通俗易懂的操作更容易被广大鸽友理解接受和运用。 　　姜爱国自幼喜爱鸽子，几十年来他用自己生活沉积的资本不断打造一个一流实战的鸽舍。他先后引进了桑杰士、狄尔巴、万侯、卡士顿、彼达斯、凡龙詹森、詹森、休斯肯冯莱尔、戈登等鸽系。并根据他对这些鸽系的特性了解，有针对性的选配，并取得了成功，尤其是自2000年至2004年期间在天津激烈的信鸽竞翔中，先后夺得十几个冠军，几十个前十名的好成绩。优异的赛绩证明了他的选育思路是正确的。今对他的育种方法简介如下。 　 建立一路优秀的基础血统，首先是建立在对赛鸽的竞翔特性的深入了解，一般从四个方面着手：一、鸽子的站姿，神态，反应综合的去分析它们智商分，要留下智商高的鸽子，做种放路即是留最好的。二、鸽子的头脸，身体结构，主羽的形态，眼睛的状态取决于速度。三、快速鸽有不同的砂型，只有多看才能有认识，不同结构的砂型交配成功机遇就高，容易获得遗传变异上的进化，四、近交鸽的使翔与做种，要在杂交鸽后代优胜鸽为基础的条件下，有突出赛绩的名门家族，要符合选种的基本条件才能选定。 　　一、增级法：就是当一路种鸽的后代在竞翔中飞出了优异成绩后，当然最好是含金量较高的冠军雄鸽，一定要重用这只获奖鸽，具体的操作是在为它选择配对时一定要从形体、血统、个体赛绩表现等方面严格把关，力求高水准，只有这样才能使这一路的赛鸽品质逐步得到升级。 　　二、 姓氏管理法：姓氏管理法是增级法的延伸和具体实践，做为参赛的每位鸽友都有争强好胜的个性，而在品系上也都有自创品系的奋斗目标，姓氏管理法就是把复杂的遗传理论简单化，通俗化，更贴近我们鸽友的实际操作能力。一般情况下，每位鸽友的棚中都有几路血统的种鸽，有的适合于抗恶劣天气、有的是短程快速各有个的优势，如何保留它们的品系特征，是每一个养鸽人力求做到的一件事，利用姓氏管理法定能起到积极的作用。例如，某一路种鸽的后代雄鸽在本地区的竞翔中飞出了非常好的成绩，这一成绩应该是优异的，在为其选择种雌时可以选择另一路血统鸽的冠军鸽的女儿，且本身表现极佳的雌鸽做为配偶，它们的的后代多数能够保留本系的特点，由于优秀的外血融进往往后代有上佳的表现，这些佼佼者一般要拉回本血统中来，提升本血统的亲缘程度，所出后代经竞翔检验后雄鸽进入下一轮的杂交，而具有同样优秀竞翔成绩的雌鸽就要在本血统中选择佳偶，这样育出的后代无论是竞翔品质、外形特征基本不走样，它们的子代一旦飞出成绩，又是做种的好材料。简言之，姓氏管理法的核心是，以优秀种雄定棚，其优秀的子代雄鸽可以选择其它姓氏的优秀雌鸽为妻，而优秀的子代雌鸽不能招赘其它姓氏的优秀雄鸽为夫，只能在本姓氏中选择。 　　三、 中长配法：即培育中距离的赛鸽，要融进长距离赛鸽的血统，其道理要以赛鸽能够从异地归巢的特点分析，一般认为，赛鸽归巢是考体内一种特殊的器官感应家乡的电磁波信号定向归巢。这种电磁波信号由来是地球本身是一个大的巨大的磁体，磁力线贯穿南北两极，包裹整个地球。长距离的赛鸽对磁场的感应能力比较强，身体的平衡感比较好，具有很好的抗逆行，但是骨架不适应中短距离的快速比赛。所以说，中长配法也只能是起一个桥梁作用，对作出的的子代鸽也要进行严格的选择，当基础种群中具备了良好的归巢率之后就不要再掺入长程赛鸽的血统了。 　　增级法、姓氏管理法、中长配法是三个相互联系的统一体，是赛鸽在培育过程中的基本方法，有兴趣的鸽友不妨一试。

其方法通常为自然选育和人工选育两类，可单独使用，也可交叉进行。
DNA Shuffling技术
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随着PCR技术的发展和应用，1994年美国的stemmer提出了一个全新的人工分子进化技术——DNA Shuffling（又称洗牌技术），该技术能模拟生物在数百年间发生的分子进化过程，并可在短的实验循环中定向筛选出特定基因编码的酶蛋白活性提高几百倍甚至上万倍的功能性突变基因。其基本原理是将来源不同但功能相同的一组同源基因，用DNA核酸酶I进行消化 产生随机小片段，由这些小片段组成一个文库，使之互为引物和模板，进行PCR扩增，当一个基因拷贝片段作为另一个基因拷贝的引物时，引起模板转换，重组因而发生，导入体内后，选择正突变体作新一轮的体外重组。一般通过2-3次循环，课获得产物大幅度提高的重组突变体。
2自然选育
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对自然界中的微生物，在未经人工诱变或杂交处理的情况下进行分离和纯化（见微生物的分离和纯化），然后进行纯培养和测定（见微生物测定法），择优选取微生物的菌种。这种方法简单易行，但获得优良菌种的几率小，一般难以满足生产的需要。
3人工选育
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分诱变育种和杂交育种两种。
诱变育种

以诱发基因突变为手段的微生物育种技术。1927年，H.J. 马勒发现X射线有增加突变率的效果；1944年，C.奥尔巴克首次发现氮芥子气的诱变效应；随后，人们陆续发现许多物理的（如紫外线、γ射线、快中子等）和化学的诱变因素。化学诱变因素分为3种：①诱变剂与一个或多个核酸碱基发生化学变化，使DNA复制时碱基置换而引起变异，如羟胺亚硝酸、硫酸二乙酯、甲基磺酸乙酯、硝基胍、亚硝基甲基脲等；②诱变剂是天然碱基的结构类似物，在复制时参入DNA分子中引起变异，如5-溴尿嘧啶、5-氨基尿嘧啶、8-氮鸟嘌呤和2-氨基嘌呤等；③诱变剂在DNA分子上减少或增加1～2个碱基，使碱基突变点以下全部遗传密码的转录和翻译发生错误，从而导致码组移动突变体的出现，如吖啶类物质和一些氮芥衍生物（ICR）等。诱变育种操作简便，突变率高，突变谱广，它不仅能提高产量，改进质量，还可扩大产品品种和简化工艺条件。如1943年从自然界分离到的青霉素产生菌的效价只有20单位/毫升，经过一系列的诱变育种后，效价已达40000单位/毫升；金霉素产生菌经诱变后，发酵液中又积累了去甲基金霉素；谷氨酸棒杆菌1299经紫外线诱变后，有的能产赖氨酸，有的能产缬氨酸，增加了产品的种类；土霉素产生菌经诱变后，选到了能减少泡沫的突变菌株，从而提高了发酵罐的利用率。诱变育种的不足是缺乏定向性。
杂交育种

不同基因型的品系或种属间，通过交配或体细胞融合等手段形成杂种，或者是通过转化和转导形成重组体，再从这些杂种或重组体或是它们的后代中筛选优良菌种。通过这种方法可以分离到具有新的基因组合的重组体，也可以选出由于具有杂种优势而生长旺盛、生物量多、适应性强以及某些酶活性提高的新品系。杂交育种的方式因实验菌株的生殖方式不同而异，如有性杂交、准性重组、原生质体融合、转化、转导、杂种质粒的转化等；但是，选择亲株、分离群体后代的培养、择优去劣和杂种遗传分析的过程基本是相同的。杂交法一般指有交配反应的菌株进行交配或接合而形成杂种。这种方法适用范围很广，在酒类、面包、药用和饲料酵母的育种，链霉菌和青霉菌抗生素产量的提高，曲霉的酶活性增强等方面均已获得成功。
体细胞融合是在不具性反应的品系或种属间细胞融合和染色体重组，先用酶溶解细胞壁，再用氯化钙-聚乙二醇处理原生质体，促使融合，获得杂种。此法在工业微生物的菌种改良中有积极作用。
转化和转导首先应用于细菌，现已广泛用于链霉菌和酵母菌等。随着重组DNA技术的发展，重组质粒的构建和转化系统的确立，已可将目的基因转移到受体细胞内，得到能产生具有重要经济价值的生物活性物质（如疫苗、酶等）的株系。
微生物与酿造工业、食品工业、生物制品工业等的关系非常密切，其菌株的优良与否直接关系到多种工业产品的好坏，甚至影响人们的日常生活质量，所以培育优质、高产的微生物菌株十分必要。微生物育种的目的就是要把生物合成的代谢途径朝人们所希望的方向加以引导，或者促使细胞内发生基因的重新组合优化遗传性状，人为地使某些代谢产物过量积累，获得所需要的高产、优质和低耗的菌种。作为途径之一的诱变育种一直被广泛应用。目前，国内微生物育种界主要采用的仍是常规的物理及化学因子等诱变方法。此外，原生质体诱变技术已广泛地应用于酶制剂、抗生素、氨基酸、维生素等的菌种选育中，并且取得了许多有重大应用意义的成果。
4诱变育种
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1.1物理诱变
1.1.1紫外照射
紫外线照射是常用的物理诱变方法之一，是诱发微生物突变的一种非常有用的工具。DNA 和RNA 的嘌呤和嘧啶最大的吸收峰在260nm，因此在260nm 的紫外辐射是最有效的致死剂。紫外辐射的作用已有多种解释，但比较确定的作用是使DNA 分子形成嘧啶二聚体[1]。二聚体的形成会阻碍碱基间正常配对，所以可能导致突变甚至死亡[2]。
紫外照射诱变操作简单，经济实惠，一般实验室条件都可以达到，且出现正突变的几率较高，酵母菌株的诱变大多采用这种方法。
1.1.2电离辐射
γ- 射线是电离生物学上应用最广泛的电离射线之一，具有很高的能量，能产生电离作用,可直接或间接地改变DNA 结构。其直接效应是可以氧化脱氧核糖的碱基，或者脱氧核糖的化学键和糖- 磷酸相连接的化学键。其间接效应是能使水或有机分子产生自由基，这些自由基可以与细胞中的溶质分子发生化学变化，导致DNA 分缺失和损伤[2]。
除γ- 射线外的电离辐射还有X- 射线、β- 射线和快中子等。电离辐射有一定的局限性，操作要求较高，且有一定的危险性，通常用于不能使用其他诱变剂的诱变育种过程。
1.1.3离子注入
离子注入是20 世纪80 年代初兴起的一项高新技术，主要用于金属材料表面的改性。1986 年以来逐渐用于农作物育种，近年来在微生物育种中逐渐引入该技术[3]。
离子注入时，生物分子吸收能量，并且引起复杂的物理和化学上的变化，这些变化的中间体是各类活性自由基。这些自由基，可以引起其它正常生物分子的损伤，可使细胞中的染色体突变，DNA 链断裂，也可使质粒DNA 造成断裂。由于离子注入射程具有可控性，随着微束技术和精确定位技术的发展，定位诱变将成为可能[4]。
离子注入法进行微生物诱变育种，一般实验室条件难以达到，目前应用相对较少。
1.1.4 激光
激光是一种光量子流，又称光微粒。激光辐射可以通过产生光、热、压力和电磁场效应的综合应用，直接或间接地影响有机体，引起细胞染色体畸变效应、酶的激活或钝化，以及细胞分裂和细胞代谢活动的改变。光量子对细胞内含物中的任何物质一旦发生作用，都可能导致生物有机体在细胞学和遗传学特性上发生变异。不同种类的激光辐射生物有机体，所表现出的细胞学和遗传学变化也不同[5]。
激光作为一种育种方法，具有操作简单、使用安全等优点，近年来应用于微生物育种中取得不少进展。
1.1.5 微波
微波辐射属于一种低能电磁辐射，具有较强生物效应的频率范围在300MHz~300GHz，对生物体具有热效应和非热效应。其热效应是指它能引起生物体局部温度上升。从而引起生理生化反应；非热效应指在微波作用下，生物体会产生非温度关联的各种生理生化反应。在这两种效应的综合作用下，生物体会产生一系列突变效应[6]。
因而,微波也被用于多个领域的诱变育种，如农作物育种、禽兽育种和工业微生物育种，并取得了一定成果。
1.1.6 航天育种
航天育种，也称空间诱变育种，是利用高空气球、返回式卫星、飞船等航天器将作物种子、组织、器官或生命个体搭载到宇宙空间，利用宇宙空间特殊的环境使生物基因产生变异，再返回地面进行选育，培育新品种、新材料的作物育种新技术。空间环境因素主要有微重力，空间辐射，以及其它诱变因素如交变磁场，超真空环境等，这些因素交互作用导致生物系统遗传物的损伤，使生物发生诸如突变、染色体畸变、细胞失活、发育异常等。
航天育种较其它育种方法特殊，是航天技术与微生物育种技术的有机结合，技术含量高，成本高，个体研究者或一般研究单位都难以实现，只能与航天技术相结合，由国家来完成。
1.1.7 常压室温等离子体诱变育种
常压低温等离子体（Atmospheric and Room Temperature Plasma）简称为ARTP，指能够在大气压下产生温度在25-40 °C之间的、具有高活性粒子（包括处于激发态的氦原子、氧原子、氮原子、OH自由基等）浓度的等离子体射流。ARTP技术作为一种新型的物理方法，在微生物诱变育种领域有着广阔的应用前景。
等离子体中适当剂量的活性粒子作用于微生物，能够使微生物细胞壁/膜的结构及通透性改变，并引起基因损伤，菌株出现遗传物质损伤后，微生物启动SOS修复机制，其诱导产生DNA聚合酶Ⅳ和V，它们不具有3ˊ核酸外切酶校正功能，于是在DNA链的损伤部位即使出现不配对碱基，复制仍能继续前进。在此情况下允许错配可增加存活的机会。ARTP对遗传物质造成的损伤，多样性较高；又SOS诱导修复本身为容错性修复，因此，ARTP多样性的损伤将可能在修复过程中包容于DNA链中，在微生物进行复制修复时，其可能带来多样性的错配可能。
ARTP应用于微生物突变育种，成本低、操作方便，没有很多物理诱变设备（如离子束注入等）所需的离子或电子加速、真空和制冷等附属设备；ARTP对遗传物质的损伤机制多样，具有较高的正突变率，突变性能多样，对于真菌、细菌、藻类等都有效果；ARTP对环境无污染，保证操作者的人身安全，无论用何种气体放电，其均无有害气体产生。[1]
5化学诱变
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2.1.1 烷化剂
烷化剂能与一个或几个核酸碱基反应，引起DNA 复制时碱基配对的转换而发生遗传变异，常用的烷化剂有甲基磺酸乙酯、亚硝基胍、乙烯亚胺、硫酸二乙酯等。
甲基磺酸乙酯（ethylmethane sulphonate,EMS) 是最常用的烷化剂，诱变率很高。它诱导的突变株大多数是点突变，该物质具有强烈致癌性和挥发性，可用5%硫代硫酸钠作为终止剂和解毒剂。
N- 甲基- N'- 硝基- N- 亚硝基胍（NTG) 是一种超诱变剂，应用广泛，但有一定毒性，操作时应该注意。在碱性条件下，NTG 会形成重氮甲烷（CH2N2），它是引起致死和突变的主要原因。它的效应很可能是CH2N2 对DNA 的烷化作用引起的[2]。
硫酸二乙酯（DMS) 也很常用，但由于毒性太强，目前很少使用。乙烯亚胺，生产的较少，很难买到。使用浓度0.0001%~0.1%，高度致癌性，使用时需要使用缓冲液配置。
2.1.2 碱基类似物
碱基类似物分子结构类似天然碱基，可以掺入到DNA 分子中导致DNA 复制时产生错配，mRNA 转录紊乱，功能蛋白重组，表型改变。该类物质毒性相对较小，但负诱变率很高，往往不易得到好的突变体。主要有5- 氟尿嘧啶（5- FU) 、5- 溴尿嘧啶（5- BU) 、6- 氯嘌呤等。程世清等[25]用5- BU 对产色素菌（分枝杆菌T17- 2- 39） 细胞进行诱变，生物量平均提高22.5%.
2．1.3 无机化合物
诱变效果一般，危险性较小。常用的有氯化锂，白色结晶，使用时配成0.1%~0.5%的溶液，或者可以直接加到诱变固体培养基中，作用时间为30min～2d。亚硝酸易分解，所以现配现用。常用亚硝酸钠和盐酸制取，将亚硝酸钠配成0.01~0.1mol/L 的浓度，使用时加入等浓度等体积的盐酸即可。
2.1.4 其他
盐酸羟胺，一种还原剂，作用于C 上，使G- C 变为A- T。也较常用,使用浓度为0.1%～0.5%，作用时间60min～2h。
此外，诱变时将两种或多种诱变因子复合使用，或者重复使用同一种诱变因子，效果更佳。顾正华等[7]以谷氨酸棒杆菌ATCC- 13761 为出发菌株，经DMS 和NTG 多次诱变处理，获得一株L- 组氨酸产生菌。
2、诱变剂
2.1 诱变剂的选择
在选择诱变剂时，需要注意诱变剂的专一性，即某一诱变剂或诱变处理优先使基因组的某些部分发生突变而别的部分即使有也很少发生突变。对诱变剂专一性的分子基础不十分了解万尽管有关的修复途径必定对此有影响，但它们的关系并不那么简单，其它各种因素，包括诱变处理的环境条件也能影响突变类型。
工业遗传学家很难正确地预言改良某一菌种时需要何种类型的分子水平的突变。因此，为了产生类型尽可能多的突变体，最适当的方法是采用几种互补类型的诱变处理。远紫外无疑是所有诱变剂中最为合适的，似乎可以诱导所有已知的损伤类型。采取有效、安全的预防方法也很容易。在化学诱变剂中，液体试剂比粉末试剂更易进行安全操作。的另一个不利因素是它有产生紧密连锁的突变丛的趋势，尽管这种效应在某些体系中能成为有利条件。最后，必须认识到可能某些特异菌系用某些诱变剂是不能被诱变的。当然这一点通过测定易检出的突变体，如抗药性突变体或原养型回复突变体的诱变动力学可以相当容易地得到验证。[8]
2.2 诱变剂的剂量
从随机筛选的最佳效果看，诱变剂的最适剂量就是在用于筛选的存活群体中得到最高比例的所需要的突变体，因为这会使在测定效价的阶段更省力。
因此在菌株改良以前，为了决定所用诱变剂的最适剂量，并为突变性的增强技术打下基础，聪明的做法通常是测定不同诱变剂处理不同菌种时的突变动力学。用高单位突变本身来测定最适剂量有时是不可能的，因为这种突变的检测很困难。但如使用容易检出的标记如耐药标记，只要估计到方法的局限性，还是可以提供一些有价值的资料的。

自然选育（从自然界直接分离纯化）简单易行，但获得优良菌种几率小。
人工育种中：
诱变育种实际上跟自然育种差不多，就是用诱发突变的方式增加了突变率，突变率高但有用突变的几率低，相当于自然育种略微发展一下，稍微麻烦一点（其实是操作人员危险大）。
杂交育种麻烦多了，操作环境和技术要求较高，但可靠率很高，比较容易组合出想要的菌种。
基因工程或者说转基因就更麻烦了，失败率也高，但是只要成功结果也就更好，可以完全按照要求做出想要的形状。
总之就是一个比一个麻烦，一个比一个容易接近要求。

诱变育种是通过物理或化学因素人为改变的,例如;青霉素 缺点是成本太高,有利变异少,

一.自发突变育种
1.从生产中育种
2.定向培育优良菌株
上诉两种都是靠目标菌株的自身突变来育种。
二.诱变育种
诱变育种是靠物理化学等方法具有目的性改良目标菌株。

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正定县18792708323： 微生物育种中几种方法各有什么优缺点 - ？
虿雪金蝉：[答案] 一.自发突变育种 1.从生产中育种 2.定向培育优良菌株 上诉两种都是靠目标菌株的自身突变来育种. 二.诱变育种 诱变育种是靠物理化学等方法具有目的性改良目标菌株.

正定县18792708323： 六种育种方法.名称.原理.过程.优缺点 - ？
虿雪金蝉： 1.杂交育种: (1)原理:基因重组(通过基因分离、自由组合或连锁交换,分离出优良性状或使各种优良性状集中在一起) (2)方法:连续自交,不断选种. (3)举例: 已知小麦的高秆(D)对矮秆(d)为显性,抗锈病(R)对易染锈病(r...

正定县18792708323： 生物育种都有那些?各自的优点和缺点? - ？
虿雪金蝉： 六种育种方法比较 一、诱变育种: 诱变育种是指利用人工诱变的方法获得生物新品种的育种方法 原理:基因突变 方法:辐射诱变,激光、化学物质诱变,太空(辐射、失重)诱发变异→选择育成新品种 优点:能提高变异频率,加速育种过程,...

正定县18792708323： 菌种的选育方法有哪些? ？
虿雪金蝉： 我们通过对微生物遗传变异的研究,在掌握其基本规律的基 础上,可以从中选育出符合生产需要的优良菌种.目前,主要有 以下菌种的选育方法:1.生产育种生产中,...

正定县18792708323： 常见的微生物育种有哪几种 - ？
虿雪金蝉：[答案] 自然选育,人工诱变育种(生物诱变,化学诱变,物理诱变),基因工程育种

正定县18792708323： 工业微生物遗传育种的方法及实例? - ？
虿雪金蝉： 1、自然育种又叫选择育种,是利用纯培养技术从自然界混杂的微生物中分离、筛选、培育出适合工业利用的菌种.自然选择育种不改变微生物个体的基因,可改变群体的遗传结构,从而提高发酵产品的产量和质量.如酿酒业中的葡萄酒发酵、...

正定县18792708323： 生产菌种选育方法有哪些?各有何优缺点 - ？
虿雪金蝉： 一般经常使用的就是孢子分离或者组织分离.

正定县18792708323： 生物中有几种育种方法?个有什么优缺点?？
虿雪金蝉： 杂交育种 优点是操作简单.缺点是育种周期太长. 诱变育种 优点是提高基因突变频率,X射线呀,亚硝酸什么的.缺点是不定向性.这个理解吧、、 多倍体育种 优点是育种周期短.缺点是难操作. 单倍体育种 优点是育种周期短.缺点是容易不育. 基因工程 有点定向的改变基因. 缺点是难操作. 记得这些就可以了.不懂来问我.

正定县18792708323： 微生物产酶的优点和缺点 - ？
虿雪金蝉： 优点:1. 资源丰富,可从不同生态环境筛选相关菌株,获特色酶.如耐酸碱、高或低温等.2. 易于克隆相关基因,开展酶工程、遗传工程、发酵工程等研究;3. 易于诱变育种,提高产量;4. 易于生产、分离纯化,成本低. 缺点:酶本身的缺点,稳定性不好.需做成特定剂型使用.

正定县18792708323： 高中所涉及的育种种类及其优缺点 - ？
虿雪金蝉： 常规育种 :最基本的育种手段 ,优点操作简单 缺点选拔优良品系需要时间比较久一般F5-F6花药培养:生物手段之一 , 优点 育种进程快 缺点 有利基因分离较少 不宜操作 工作量大辐射育种:顾名思义 ,使用原子能进行辐射 优点:育种速度快 缺点:不利基因过多 不利于选拔外缘DNA导入:又名花粉通道外缘DNA片段导入法 优点 操作简单 缺点:变异少 不宜识别转基因育种: 通过基因修饰的高科技育种 优点:目标性强 ,可有意识的进行修改品种基因 缺点:安全问题 ,价格昂贵分子育种 : 高科技手段之一 优点 精准定位基因 筛选有利基因 育种进程快 缺点:价格昂贵