变异和育种

专题五变异、育种生物的后代出现不同于亲本的性状应用:生物的变异概念：类型:基因重组基因突变染色体变异不可遗传的变异可遗传的变异多倍体育种单倍体育种杂交育种人工诱变育种基因工程育种1910年，赫里克医生的诊所来了一位黑人病人，病人四肢无力，是严重的贫血病患者。医生使用所有能治疗贫血病的药物，但对这个病人无效。对病人做血液检查时发现，红细胞在显微镜不是正常的圆饼形，而是又长又弯的镰刀形，称镰刀状细胞贫血症。一、基因突变的实例GAACTT谷氨酸缬氨酸DNAmRNA氨基酸蛋白质正常异常GAGAGACT突变直接原因根本原因AATU基因突变是指由于DNA分子中发生碱基对的替换、增添或缺失而引起的基因结构的改变。┯┯┯┯ＡＴＧＣＴＡＣＧ┷┷┷┷┯┯┯┯┯ＡＴＡＧＣＴＡＴＣＧ┷┷┷┷┷┯┯┯ＡＧＣＴＣＧ┷┷┷┯┯┯┯ＡＣＧＣＴＧＣＧ┷┷┷┷增添替换缺失（D）（d1）（d2）（d3）1．基因突变的概念2，基因突变的时间：有丝分裂间期、减Ⅰ间期即DNA→DNA3，基因突变的原因：物理：X射线、γ射线、紫外线、激光等化学：亚硝酸、硫酸二乙酯、碱基类似物等生物：包括病毒和某些细菌等内部因素：复制偶发错误、碱基组成改变外部因素4，基因突变的特点：1）普遍性：在自然界中广泛存在2）随机性、不定向性可发生在生物个体发育的任何时期；细胞内不同的DNA分子上；同一个DNA分子的不同部位。3）在自然状态下，基因突变频率低且一般是有害的是新基因产生的途径，生物变异的根本来源，是生物进化的原始材料。⒌基因突变的意义：⑴优点：提高突变频率，在较短时间内获得更多的优良变异类型。⑵缺点：盲目性大、工作量大。6.应用——诱变育种人工诱变育种优缺点：例1：原核生物中某一基因的编码区起始端插入了一个碱基对。在插入位点的附近，再发生下列哪种情况有可能对其编码的蛋白质结构影响最小？（）A.置换单个碱基对B.增加4个碱基对C.缺失3个碱基对D.缺失4个碱基对例2、基因突变按其部位可分为体细胞突变（a）和生殖突变（b）两种，则（）A．a、b均发生在有丝分裂的间期B．a、b均发生在减数分裂的间期C．a发生在有丝分裂的间期，b发生在减数分裂第一次分裂的间期D．a发生在有丝分裂的间期，b发生在减数分裂第二次分裂的间期CD例3：下列关于变异的叙述不正确的是（）A．可遗传变异的性状一定是可以遗传给后代的B．多指症和白化病是由基因突变引起的男女发病几率相等的疾病C．变异的产生一般是不定向的，但有些变异的产生是定向的D．乳酸菌的可遗传变异的来源只有基因突变E．生物变异的根本来源是基因突变A二、基因重组1，概念：生物在进行有性生殖过程中，控制不同性状的基因重新组合。2，类型：主要是通过有性生殖过程实现的类型1：基因自由组合（减I后期）类型3：转基因（DNA重组技术）类型2：交叉互换（四分体时期）同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换非同源染色体的自由组合基因重组是生物变异的来源之一，是形成生物多样性的重要原因，对生物的进化有重要的意义。3、基因重组的意义？4，基因突变和基因重组的区别基因突变基因重组本质发生时间发生可能基因的分子结构发生改变，产生了新基因，出现新性状不同基因的重新组合，不产生新基因，但产生新的基因型，使性状重组分裂间期DNA复制时减数第一次分裂可能性很小非常普遍三、染色体变异（一）概念：光学显微镜可见的染色体结构的改变和数目的增减染色体结构的改变：缺失、增加、移接、颠倒染色体数目的改变：个别染色体增减染色体成倍增减2,类型1,与基因突变的区别基因突变：染色体上某一个位点上基因的改变，光学显微镜下不可见。（二）染色体结构的变异：猫叫综合征a、缺失：染色体中某一片段的缺少，片段上的基因也随之减少。b、增加：染色体中增加了某一片段。c、颠倒：染色体中某一片段的位置颠倒了1800。d、移接：染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上。1,类型:染色体结构变异染色体上的基因的数目和排列顺序改变生物性状的变异多数不利，甚至导致生物体死亡结果影响2,染色体结构变异的结果和影响（三）染色体数目变异：1、细胞内个别染色体的增加或减少：(1)增加：如21三体综合症(2)减少：如性腺发育不良2、细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少。染色体数目的改变：个别染色体增减染色体成倍增减3.染色体组雌果蝇产生的配子雄果蝇产生的配子A．一个染色体组中不含同源染色体。B．一个染色体组中所含的染色体形态和功能各不相同。C．一个染色体组中含有控制生物性状的一整套基因，但不能重复。（不考虑XY染色体差异）D.二倍体生物生殖细胞中所含有的一组染色体概念细胞中的一组非同源染色体，它们在形态和功能上各不相同，但是携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息的一组染色体。染色体组的符合条件：甲含有:＿＿＿乙含有:＿＿＿丙含有:＿＿＿3个2个1个判断标准是:1）细胞内形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组.312判断标准是：2）在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的基因出现几次，则有几个染色体组。如图所示的三种细胞内各含有几个染色体组呢?有三种生物个体它们的基因型分别是AaaBBbccc、Abcd、AaBbCC，这三种生物体细胞内含有染色体组的数目分别是：怎样确认染色体组呢？乙丙甲A.a.BbCCCaAaBbBCCAbCd4判断标准是:韭菜细胞共有32条染色体，有8中形态，则韭菜的体细胞中含有几个染色体组呢？3）染色体组的数目=染色体数/染色体形态数。4、二倍体和多倍体（1）二倍体由受精卵发育而成的个体，体细胞中含有两个染色体组的叫二倍体。记作2N（N表示一个染色体组所包含的染色体数目）。人：2N=46果蝇：2N=8水稻：2N=24（2）多倍体由受精卵发育而成的个体，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的叫多倍体。香蕉：三倍体马铃薯：四倍体普通小麦：六倍体(3)，多倍体育种A、多倍体植株特点:茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加,但发育迟缓，结实率低B、常用方法：人工诱导的方法低温处理、秋水仙素处理萌发的种子或幼苗C、秋水仙素诱导染色体加倍原理当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，能够抑制纺锤体形成，导致染色体不分离，从而引起细胞内染色体数目加倍。在生物体细胞中，染色体数目不仅可以成倍增加，还可以成倍减少。例如：蜜蜂的蜂王和工蜂的体细胞中有32条染色体，而雄蜂的体细胞中只有16条染色体。整组变异5、单倍体（1）概念体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体叫做单倍体思考：单倍体只含有一个染色体组，对吗？含有两个染色体组的单倍体也叫二倍体，对吗？卵细胞精子单倍体受精卵生物体2N二倍体3N三倍体4N四倍体6N六倍体直接发育（2）单倍体植株的特点植株长得弱小，而且高度不育（3），单倍体育种：明显缩短育种年限A、方法花药离体培养+秋水仙素处理B、过程花药离体培养单倍体植株正常植株（纯合体）秋水仙素C、优点明显缩短育种年限为什么说单倍体育种能明显缩短育种年限？花药离体培养→P高杆抗病DDTT×矮杆感病ddttF1高杆抗病DdTt配子DTDtdTdtDTDtdTdtDDTTDDttddTTddtt↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓纯合体秋水仙素→↑需要的矮抗品种单倍体育种第1年第2年P高杆抗病DDTT×矮杆感病ddttF1高杆抗病DdTt↓F2D_T_D_ttddT_ddttddTT杂交育种↓第1年第2年第3~6年××↑需要的矮抗品种矮抗变异种类本质结果应用基因突变基因重组染色体变异结构变异数目变异整条染色体缺失或加倍基因重复或缺失或位置变化产生新基因（等位基因）碱基对的改变产生新的基因型基因的重新组合另：显微镜可观察到变化杂交育种诱变育种多倍体、单倍体育种正确区分三种可遗传的变异四、变异与育种常见的育种技术、及其原理、处理方法和优缺点①单/多倍体育种②杂交育种③诱变育种④基因工程育种⑤细胞工程育种类型杂交育种诱变育种单倍体育种多倍体育种基因工程育种原理基因重组基因突变染色体变异染色体变异基因重组常用方法将具有不同优良性状的两亲本杂交、连续自交用物理或化学的方法处理生物花药离体培养用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗基因拼接优点使位于不同个体的优良性状集中于一个个体上提高变异频率加速育种进程明显缩短育种年限器官大型，营养含量高可以定向改变性状（目的性强），克服远缘杂交不亲和障碍缺点育种时间长盲目性大有利变异少需大量处理供试材料技术复杂，需与杂交育种配合发育延迟，结实率低技术要求高、可能引起生态危机实例矮抗小麦高产青霉素菌株矮抗小麦无子西瓜抗虫棉几种主要育种方法的比较类型细胞工程育种细胞融合技术核移植技术原理基因重组、染色体变异基因重组、染色体变异常用方法细胞融合、组织培养将具备所需性状的体细胞核移植到去核卵细胞中优点可以按人类意愿定向改变性状（目的性强），克服远缘杂交不亲和障碍可改良动物品种或保护濒危物种缺点技术要求高技术要求高实例白菜甘蓝、番茄马铃薯各种克隆动物五、人类遗传病与优生（一）遗传病的概念：由于遗传物质改变而引起的人类疾病。（二）类型单基因遗传病显性遗传病隐性遗传病多基因遗传病染色体异常遗传病单基因遗传病概念：受一对等位基因控制的遗传病。目前已发现6500多种.显性致病基因：常染色体：性染色体：多指、并指、软骨发育不全抗维生素D佝偻病隐性致病基因：白化、先天性聋哑、苯丙酮尿症、镰刀型细胞贫血症色盲症、血友病、进行性肌营养不良显性致病基因：隐性致病基因：外耳道多毛症概念：由多对等位基因控制。常表现出家族性聚集现象，且比较容易受环境影响。多基因遗传病原发性高血压冠心病哮喘病青少年型糖尿病。染色体异常遗传病概念：由染色体发生异常而引起的遗传病称为染色体异常遗传病。常染色体：性染色体：由于常染色体变异而引起的遗传病。如21三体综合征、猫叫综合征。由于性染色体变异而引起的遗传病。如性腺发育不良（三）、遗传病的监测和预防２、遗传咨询：３、产前诊断：我国婚姻法规定：“直系血亲和三代以内的旁系血亲禁止结婚。”1、禁止近亲结婚：（四）、人类基因组计划与人体健康1、人类基因组计划正式启动于哪一年？2、人类基因组计划的目的是什么？3、哪几个国家参加了这项工作？4、中国承担了多少测序工作？5、人类基因组计划测序结果得知，人类基因组由多少个碱基对组成，以发现的基因约有多少个？练习.下列表示某种农作物①和②两种品种分别培育出④⑤⑥三种品种,根据上述过程,回答下列问题:Ⅳ①AABB②aabb③AaBb④Ab⑥AAaaBBbb⑤AAbbⅠⅡⅢⅤ⑴用①和②培育⑤所采用的方法Ⅰ称为_______,方法Ⅱ称为_________,由Ⅰ和Ⅱ培育⑤所依据的原理是________.⑵用③培育出④的常用方法Ⅲ是_____________,由④培育成⑤的过程中用化学药剂_________处理④的幼苗,方法Ⅲ和Ⅴ合称为_______育种.其优点是___________________.⑶由③培育出⑥的常用方法是_______________,形成的⑥叫____________。依据的原理是____________。杂交自交基因重组花药离体培养秋水仙素单倍体明显缩短育种年限用秋水仙素处理多倍体染色体变异下图为五种不同育种方法示意图。据图回答：⑴图中A、D方向所示的途径表示育种方式，A→B→C的途径表示育种方式。这两种育种方式相比较，后者的优越性主要表现在。⑵B常用的方法为。⑶E方法所运用的原理是。⑷C、F过程中最常采用的药剂是。⑸由G→J的过程中涉及到的生物工程技术有和。杂交单倍体明显缩短育种年限花药离体培养基因突变秋水仙素基因工程（DNA拼接技术或DNA重组技术或转基因技术）植物组织培养技术练习植物细胞杂种细胞KL试管苗历届和育种相关的试题1、（2003高考全国卷、新课程卷·26）小麦品种是纯合体，生产上用种子繁殖，现要选育矮杆（aa）、抗病（BB）的小麦新品种；马铃薯品种是杂合体（有一对基因杂合即为杂合体），生产上通常用块茎繁殖。现要选育黄肉（Yy）、抗病(Rr)的马铃薯新品种。请分别设计小麦品种间杂交育种程序，以及马铃薯品种间杂交育