变异与育种专题

可遗传的变异可遗传的变异（遗传物质（遗传物质发生改变发生改变）表现型表现型不遗传的变异不遗传的变异（遗传物质（遗传物质没有改变没有改变）（改变）（改变）（改变）来源基因型基因型环境条件环境条件基因突变基因突变染色体变异染色体变异基因重组基因重组基因突变基因突变由于由于DNADNA分子中发生分子中发生碱基对碱基对的的_、_和和_,_,从而引起的从而引起的基因结构基因结构的改变。的改变。缺失缺失增添增添替换替换DNADNA复制时，复制时，有丝分裂有丝分裂间期间期、减数分裂、减数分裂间期间期直接原因：谷氨酸变成直接原因：谷氨酸变成_根本原因：根本原因：DNADNA中的中的CTT变成变成_，发，发生了碱基对的生了碱基对的_缬氨酸缬氨酸CAT替换替换3、基因突变的类型、基因突变的类型物理因素：物理因素：主要是各种射线。如：紫外线、射线、主要是各种射线。如：紫外线、射线、射线、射线、射线等。射线等。化学因素：化学因素：主要是各种能与主要是各种能与DNA发生化学反应的化学物质。发生化学反应的化学物质。如碱基类似物、如碱基类似物、秋水仙素秋水仙素、黄曲霉毒素等。、黄曲霉毒素等。生物因素：生物因素：主要是某些寄生在细胞内的病毒。主要是某些寄生在细胞内的病毒。：突变率很低：突变率很低：突变率较高：突变率较高 自然突变自然突变 诱发突变诱发突变诱发基因突变的因素：诱发基因突变的因素：普遍性普遍性:随机性随机性:低频性低频性:利少害多性：利少害多性：不定向性：不定向性：产生产生_的途径，的途径，生物变异的生物变异的_，为生物进化提供为生物进化提供_。新基因新基因根本来源根本来源原始材料原始材料（11年广东卷）年广东卷）25、最近，可以抵抗多数抗、最近，可以抵抗多数抗生素的生素的“超级细菌超级细菌”引人关注，这类细菌引人关注，这类细菌含有超强耐药性基因含有超强耐药性基因NDM-1，该基因编码，该基因编码金属金属-内酰胺酶，此菌耐药性产生的原因内酰胺酶，此菌耐药性产生的原因是（双选）（是（双选）（）A、定向突变、定向突变 B、抗生素滥用、抗生素滥用 C.、金属、金属-内酰胺酶使许多抗菌药物失活内酰胺酶使许多抗菌药物失活 D、通过染色体交换从其它细菌获得耐药基、通过染色体交换从其它细菌获得耐药基因因BC（2011年安徽卷）年安徽卷）4.人体甲状腺滤泡上皮细胞具有人体甲状腺滤泡上皮细胞具有很强的摄碘能力。临床上常用小剂量的放射性同很强的摄碘能力。临床上常用小剂量的放射性同位素位素131I治疗某些甲状腺疾病，但大剂量的治疗某些甲状腺疾病，但大剂量的131I对对人体会产生有害影响。积聚在细胞内的人体会产生有害影响。积聚在细胞内的131I可能直可能直接接()A.插入插入DNA分子引起插入点后的碱基引起基因突变分子引起插入点后的碱基引起基因突变B.替换替换DNA分子中的某一碱基引起基因突变分子中的某一碱基引起基因突变C.造成染色体断裂、缺失或易位等染色体结构变异造成染色体断裂、缺失或易位等染色体结构变异D.诱发甲状腺滤泡上皮细胞基因突变并遗传给下一诱发甲状腺滤泡上皮细胞基因突变并遗传给下一代代C（20112011海南生物卷）海南生物卷）11.11.野生型大肠杆菌能在基本野生型大肠杆菌能在基本培养基上生长，用射线照射野生型大肠杆菌得到培养基上生长，用射线照射野生型大肠杆菌得到一突变株，该突变株在基本培养基上培养时必须一突变株，该突变株在基本培养基上培养时必须添加氨基酸甲后才能生长。对这一实验结果的解添加氨基酸甲后才能生长。对这一实验结果的解释，不合理的是释，不合理的是 A.A.野生型大肠杆菌可以合成氨基酸甲野生型大肠杆菌可以合成氨基酸甲 B.B.野生型大肠杆菌代谢可能不需要氨基酸甲野生型大肠杆菌代谢可能不需要氨基酸甲 C.C.该突变株可能无法产生氨基酸甲合成所需的酶该突变株可能无法产生氨基酸甲合成所需的酶 D.D.该突变株中合成氨基酸甲所需酶的功能可能丧该突变株中合成氨基酸甲所需酶的功能可能丧失失 答案：答案：B B 同源染色体上的等位基因同源染色体上的等位基因交叉互换交叉互换非同源染色体上的非等位非同源染色体上的非等位基因自由组合基因自由组合基因的自由组合基因的自由组合基因的交叉互换基因的交叉互换减数第一次分裂前期、后期减数第一次分裂前期、后期基因重组基因重组意义意义思考思考 ：基因重组中有无新的基因产生？：基因重组中有无新的基因产生？有无新的基因型和表现型形成？有无新的基因型和表现型形成？是是生物变异生物变异的来源之一，的来源之一，是是生物多样性生物多样性的来源之一，的来源之一，对对生物的进化生物的进化具有重要的意义。具有重要的意义。无新基因产生，有新的基因型和表现型无新基因产生，有新的基因型和表现型产生。产生。（20112011年江苏卷）年江苏卷）2222在有丝分裂和减数分裂的在有丝分裂和减数分裂的过程中均可产生的变异是（多选）过程中均可产生的变异是（多选）A ADNADNA复制时发生碱基对的增添、缺失或改变，复制时发生碱基对的增添、缺失或改变，导致基因突变导致基因突变 B B非同源染色体之间发生自由组合，导致基因重非同源染色体之间发生自由组合，导致基因重组组 C C非同源染色体之间交换一部分片段，导致染色非同源染色体之间交换一部分片段，导致染色体结构变异体结构变异 D D着丝点分裂后形成的两条染色体不能移向两极，着丝点分裂后形成的两条染色体不能移向两极，导致染色体数目变异导致染色体数目变异ACDACD染色体染色体结构结构改变改变染色体染色体数目数目改变改变包括包括基因突变、基因重组、染色体变异哪个可基因突变、基因重组、染色体变异哪个可以用显微镜观察到？以用显微镜观察到？染色体结构的改变，会使排列在染色体上的染色体结构的改变，会使排列在染色体上的基基因的因的_或或_发生改变。发生改变。数目数目排列顺序排列顺序易位与交叉互换的区别易位与交叉互换的区别（20112011海南生物卷）海南生物卷）19.19.关于植物染色体变异的叙关于植物染色体变异的叙述，正确的是述，正确的是 A.A.染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加 B.B.染色体组非整倍性变化必然导致新基因的产生染色体组非整倍性变化必然导致新基因的产生 C.C.染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化变化 D.D.染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺序的变化序的变化 答案：答案：D D 3.3.（福建）细胞的有丝分裂和减数分裂都可能产（福建）细胞的有丝分裂和减数分裂都可能产生可遗传的变异，其中仅发生在减数分裂过程的生可遗传的变异，其中仅发生在减数分裂过程的变异是变异是 A.A.染色体不分离或不能移向两极，导致染色体数染色体不分离或不能移向两极，导致染色体数目变异目变异 B.B.非同源染色体自由组合，导致基因重组非同源染色体自由组合，导致基因重组 C.C.染色体复制时受诱变因素影响，导致基因突变染色体复制时受诱变因素影响，导致基因突变 D.D.非同源染色体某片段移接，导致染色体结构变非同源染色体某片段移接，导致染色体结构变异异B染色体染色体数目数目的变异的变异 1、个别个别染色体数目增加或减少染色体数目增加或减少2、染色体组的形式、染色体组的形式成倍地成倍地增加或减少增加或减少一个染色体组应具备的条件：一个染色体组应具备的条件：1、_同源染色体；同源染色体；2、染色体的形态、大小、染色体的形态、大小、功能功能_相同；相同；3、含有控制一种生物性状的、含有控制一种生物性状的_基因；基因；无无各不各不一整套一整套1、根据染色体图判断：、根据染色体图判断：2个染色体组个染色体组3个染色体组个染色体组2、根据基因型判断：、根据基因型判断：4个染色体组个染色体组3个染色体组个染色体组2个染色体组个染色体组 由由_发育的个体，体细胞具有发育的个体，体细胞具有_染色体组染色体组，统称为统称为多倍体多倍体。由由_发育的个体，体细胞中含有具有发育的个体，体细胞中含有具有_个染色体组个染色体组的称为的称为二倍体二倍体(2n)(2n)；受精卵受精卵2 23 3个或个或3 3个以上个以上受精卵受精卵 体细胞中含有本物种体细胞中含有本物种配子配子的染色体数的染色体数目的个体。目的个体。由本物种由本物种_发育而来的发育而来的个体个体。配子配子二、多倍体育种：二、多倍体育种：（1 1）原理：）原理：（2 2）方法：秋水仙素处理萌发的种子）方法：秋水仙素处理萌发的种子 或幼苗或幼苗（3 3）优点：茎杆粗壮、果实和种子大）优点：茎杆粗壮、果实和种子大,蛋白质和糖类含量高蛋白质和糖类含量高（4 4）缺点：结实率低、发育延迟。）缺点：结实率低、发育延迟。（5 5）应用：无籽西瓜、八倍体小黑麦）应用：无籽西瓜、八倍体小黑麦 思考：无籽西瓜无子的原因是什思考：无籽西瓜无子的原因是什 么？么？染色体变异染色体变异（1 1）优点：）优点：茎杆粗壮、果实和种子大茎杆粗壮、果实和种子大,蛋白质和糖类含量高蛋白质和糖类含量高（2 2）缺点：）缺点：结实率低、发育延迟结实率低、发育延迟。（3 3）应用：）应用：无籽西瓜、八倍体小黑麦无籽西瓜、八倍体小黑麦思考：无籽西瓜无子的原因是什思考：无籽西瓜无子的原因是什 么？么？低温处理低温处理 秋水仙素秋水仙素处理处理萌发的萌发的种子种子或或幼苗幼苗单倍体：单倍体：植株弱小，而且高度不育。植株弱小，而且高度不育。用用_获得获得单倍体单倍体植株植株,再用再用_等处理单倍体植株等处理单倍体植株,使其染色使其染色体数目体数目_，得到，得到纯种纯种植株植株。花药离体培养花药离体培养秋水仙素秋水仙素加倍加倍育种育种诱变育种诱变育种基因工程基因工程育种育种单倍体单倍体育种育种多倍体育多倍体育种种杂交育种杂交育种二、多倍体育种：二、多倍体育种：（1 1）原理：）原理：染色体变异染色体变异（2 2）方法：）方法：秋水仙素处理萌发的种子秋水仙素处理萌发的种子 或幼苗或幼苗（3 3）优点：）优点：茎杆粗壮、果实和种子大茎杆粗壮、果实和种子大,蛋白质和糖类含量高蛋白质和糖类含量高（4 4）缺点：）缺点：结实率低、发育延迟。结实率低、发育延迟。（5 5）应用：）应用：无籽西瓜、八倍体小黑麦无籽西瓜、八倍体小黑麦 一、单倍体育种：一、单倍体育种：（1 1）原理：）原理：（2 2）方法：）方法：（3 3）过程：）过程：（4 4）优点：）优点：（5 5）缺陷：）缺陷：AABBaabb AaBbABAbaBab花药花药杂交杂交F1减减数数分分裂裂幼苗幼苗幼苗幼苗幼苗幼苗幼苗幼苗AABBAAbbaaBBaabb秋秋水水仙仙素素染色体变异染色体变异花药离体培养花药离体培养缩短育种年限（缩短育种年限（2 2年）年）技术水平要求高技术水平要求高 例如：如何利用纯种的例如：如何利用纯种的高秆高秆抗锈病抗锈病(DDRR)和和矮秆不抗锈病矮秆不抗锈病(ddrr)的水稻植株获得优良性状的水稻植株获得优良性状且能稳定遗传的品种。且能稳定遗传的品种。F1:DdRrD_R_,D_rr,ddR_,ddrrF2选种选种（ddR_）连续）连续自交直至到不再发生自交直至到不再发生性状分离为止性状分离为止ddRR(矮抗矮抗)P DDRR ddrr 1）原理：）原理：4）应用：）应用：3）特点）特点 优点：优点：缺点：缺点：2）方法：）方法：基因重组基因重组 杂交杂交 自交自交 （选种选种 自交）自交）三、杂交育种三、杂交育种集中优良性状；操作简单集中优良性状；操作简单育种年限长育种年限长;局限于亲缘近个体间局限于亲缘近个体间eg:杂交水稻杂交水稻四、诱变育种四、诱变育种1）原理：）原理：3）特点）特点 优点：优点：不足：不足：3）应用：）应用：基因突变基因突变农作物新品种的培育农作物新品种的培育 eg:黑农五号用于微生物育种用于微生物育种 eg:高产青霉菌高产青霉菌2）方法：）方法：理化因素处理理化因素处理幼苗或萌发种子幼苗或萌发种子新基因新基因产生产生 ，从而产生新性状；大幅，从而产生新性状；大幅改变生物性状改变生物性状有利变异少，有利变异少，需大量处理材料需大量处理材料1.1.原理：原理：2 2、方法步骤：、方法步骤：（1 1）目的基因的获取）目的基因的获取（2 2）目的基因与运载体结合）目的基因与运载体结合（3 3）目的基因导入受体细胞）目的基因导入受体细胞（4 4）目的基因的检测与表达）目的基因的检测与表达基因重组基因重组五、基因工程五、基因工程3.3.特点特点 优点：优点：缺点：缺点：4.4.应用：应用：定向改变生物性状；定向改变生物性状；克服远缘杂交障碍克服远缘杂交障碍可能会引起生态安全，技术难度大可能会引起生态安全，技术难度大抗虫棉抗虫棉二、各种育种的比较 原理原理方法方法优点优点不足不足举例举例杂交育种杂交育种诱变育种诱变育种单倍体育种单倍体育种多倍体育种多倍体育种基因工程育种基因工程育种基因基因重组重组新基因，新基因，新性状；新性状；大幅改变大幅改变略略矮杆矮杆抗病抗病略略时长；时长；亲缘近亲缘近集中集中简单简单基因基因重组重组染色体染色体变异变异基因基因突变突变略略略略定向；定向；克服克服生态生态安全安全粗大、粗大、含量多含量多结实结实率低率低三倍体无籽三倍体无籽西瓜西瓜抗虫抗虫棉棉略略略略缩短育缩短育种年限种年限技术技术复杂复杂多害少利；多害少利；大量处理材大量处理材料料高产青霉素高产青霉素染色体染色体变异变异铃薯铃薯