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生物的变异变异的类型变异的类型基因突变基因突变基因重组基因重组染色体变异染色体变异不可遗传变异不可遗传变异可遗传变异可遗传变异外界环境引起的体细胞突变外界环境引起的体细胞突变 基因突变是指由于基因突变是指由于DNADNA分子中发生分子中发生碱基对的碱基对的增添、缺失或改变增添、缺失或改变而引起的基因结构的改变。而引起的基因结构的改变。增添增添改变改变缺失缺失（D）（d1）（d2）（d3）基因突变的时间：基因突变的时间：有丝分裂间期、减有丝分裂间期、减间期间期基因突变的特点：基因突变的特点：1 1、普遍性：在自然界中广泛存在、普遍性：在自然界中广泛存在即即DNADNADNADNA2 2、随机性、随机性可发生在生物个体发育的任何时期可发生在生物个体发育的任何时期和生物体内的任何细胞。和生物体内的任何细胞。3 3、频率低、频率低4 4、不定向性、不定向性5 5、一般有害性、一般有害性基因突变的原因：基因突变的原因：外因：外因：物理物理/ /化学化学/ /生物手段生物手段内因：内因：脱氧核苷酸的种类、数量和排列顺序改变脱氧核苷酸的种类、数量和排列顺序改变, , 从而改变了遗传信息从而改变了遗传信息调研调研1 1、0606年春，在我国部分地区又出现了小范围的禽流感疫情，研究得知年春，在我国部分地区又出现了小范围的禽流感疫情，研究得知其病原体为一种新的禽流感病毒，这种病毒最可能来源于（其病原体为一种新的禽流感病毒，这种病毒最可能来源于（ ） A.A.无性生殖无性生殖 B.B.基因突变基因突变 C.C.自然条件下的基因重组自然条件下的基因重组 D.D.染色体变异染色体变异病毒的可遗传变异只有基因突变病毒的可遗传变异只有基因突变调研调研2 2 用射线超标的大理石装修房屋，会对未生育夫妇造成危害用射线超标的大理石装修房屋，会对未生育夫妇造成危害进而影响生育的质量。以下说法正确的是（进而影响生育的质量。以下说法正确的是（ ）A.A.射线易诱发基因突变，通过受精作用传给后代射线易诱发基因突变，通过受精作用传给后代B.B.射线易诱发基因突变，通过有丝分裂传给后代射线易诱发基因突变，通过有丝分裂传给后代C.C.射线易诱发染色体变异，通过减数分裂传给后代射线易诱发染色体变异，通过减数分裂传给后代D.D.射线易诱发染色体变异，通过有丝分裂传给后代射线易诱发染色体变异，通过有丝分裂传给后代 发生在体细胞中的突变，发生在体细胞中的突变，一般一般是不能传递给后代的是不能传递给后代的二、基因重组原因：在原因：在减数分裂减数分裂时（时（有性生殖有性生殖过程中），过程中）， 控制不同性状的基因重新组合。控制不同性状的基因重新组合。 实现：实现：主要主要是通过有性生殖过程实现的是通过有性生殖过程实现的途径途径1 1：基因自由组合（减：基因自由组合（减I I后期）后期）途径途径3 3：转基因（：转基因（DNADNA重组技术）重组技术）途径途径2 2：交叉互换（四分体时期）：交叉互换（四分体时期） 同源染色体的同源染色体的非非姐妹姐妹染色单体交叉互换染色单体交叉互换非同源染色体非同源染色体 的自由组合的自由组合问：自然条件下，细菌的变异能否来自基因重组？问：自然条件下，细菌的变异能否来自基因重组？例例1 1、下列高科技成果中，根据基因重组原理进行的是、下列高科技成果中，根据基因重组原理进行的是 我国科学家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻我国科学家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻 我国科学家将苏云金杆菌的某些基因移植到棉花体内，培育出抗虫棉我国科学家将苏云金杆菌的某些基因移植到棉花体内，培育出抗虫棉 我国科学家通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒我国科学家通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒 我国科学家通过体细胞克隆技术培养出克隆牛我国科学家通过体细胞克隆技术培养出克隆牛 A A B B C C D D 自然条件下，不进行有性生殖的生物，自然条件下，不进行有性生殖的生物，如细菌，不能通过基因重组产生可遗传的变异。如细菌，不能通过基因重组产生可遗传的变异。基因突变和基因重组的区别基因突变基因突变基因重组基因重组本质本质发生发生时间时间发生发生可能可能基因的分子结构发生改基因的分子结构发生改变，产生了变，产生了新基因新基因，出，出现新性状现新性状不同基因的重新组合，不不同基因的重新组合，不产生新基因，但产生产生新基因，但产生新的新的基因型基因型，使性状重组，使性状重组分裂分裂间期间期DNADNA复制复制时时减数第一次分裂减数第一次分裂可能性可能性很小很小非常非常普遍普遍三、染色体变异细胞内的细胞内的个别染色体个别染色体增加或减少增加或减少细胞内的染色体以细胞内的染色体以染色体组染色体组的形式的形式 成倍增加或减少成倍增加或减少1 1、染色体结构的改变、染色体结构的改变2 2、染色体数目的增减、染色体数目的增减缺失缺失 重复重复 倒位倒位 易位易位 实质还是引起脱氧核苷酸的数目、排列顺序等的改变实质还是引起脱氧核苷酸的数目、排列顺序等的改变2121三体综合症，性腺发育不良三体综合症，性腺发育不良染色体组相关知识细胞中的一组细胞中的一组非同源染色体非同源染色体，在形态和功能上，在形态和功能上各不相同各不相同，携，携带着控制生物生长发育的带着控制生物生长发育的全部遗传信息全部遗传信息的一组染色体的一组染色体 例：人类的例：人类的染色体组染色体组：22+X22+X或或22+Y22+Y 根据基因型来判断：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 细胞内形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组染色体组数变异判断判断同组内各染色体大小、形状不同同组内各染色体大小、形状不同5 种形状种形状每一形状每一形状3个同个同3个染色体组个染色体组(3N)每一形状每一形状5个同个同5个染色体组个染色体组(5N)单倍体、二倍体和多倍体二倍体：由二倍体：由受精卵受精卵发育而成的个体，体细胞中有两发育而成的个体，体细胞中有两 个染色体组的叫做二倍体；个染色体组的叫做二倍体；体细胞中含有三个及以上染色体组的叫体细胞中含有三个及以上染色体组的叫多倍体多倍体体细胞中含有体细胞中含有本物种配子本物种配子染色体数目的个体叫染色体数目的个体叫单倍体单倍体1 1、单倍体只含有一个染色体组、单倍体只含有一个染色体组2 2、二倍体生物的单倍体只含有一个染色体组、二倍体生物的单倍体只含有一个染色体组3 3、如果是受精卵发育成的个体，体细胞中有几个染色体组，、如果是受精卵发育成的个体，体细胞中有几个染色体组， 就称为几倍体。就称为几倍体。4 4、如果是生殖细胞未经受精直接发育的个体，、如果是生殖细胞未经受精直接发育的个体， 无论细胞中有多少个染色体组，仍是单倍体无论细胞中有多少个染色体组，仍是单倍体单倍体单倍体多倍体多倍体来源来源植株植株特点特点应用应用诱导诱导方法方法 植株弱小植株弱小高度不育高度不育茎秆粗壮，叶片、果实和种子茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加养物质的含量都有所增加单倍体育种单倍体育种多倍体育种多倍体育种由由生殖细胞生殖细胞直接发育直接发育常用常用花药花药离体培养离体培养秋水仙素秋水仙素处理处理萌发的种子或幼苗萌发的种子或幼苗单倍体与多倍体的区别由由受精卵受精卵发育成发育成四、变异与育种 常见的育种技术、及其原理和处理方法 单单/多倍体育种多倍体育种 杂交育种杂交育种 诱变育种诱变育种 基因工程育种基因工程育种 细胞工程育种细胞工程育种单倍体育种 原理：染色体变异 方法：花药离体培养育种过程育种过程A AB F1B F1花粉花粉 44种单倍体植株种单倍体植株 44种纯种植株种纯种植株 优良品种优良品种杂交杂交花药离体培养花药离体培养秋水仙素秋水仙素筛选筛选基因重组基因重组植物组织培养植物组织培养染色体数目加倍染色体数目加倍 优点：缩短了育种年限（优点：缩短了育种年限（2年）年） 获得的后代均为纯种个体获得的后代均为纯种个体为什么说单倍体育种能明显缩短育种年限？为什么说单倍体育种能明显缩短育种年限？花药离体培养花药离体培养P高杆抗病高杆抗病 DDTT矮杆感病矮杆感病 ddttF1高杆抗病高杆抗病 DdTt配子配子DTDtdTdtDTDtdTdtDDTT DDtt ddTT ddtt纯合体纯合体秋水仙素秋水仙素 需要的矮抗品种需要的矮抗品种 单倍体育种单倍体育种第第1年年第第2年年P高杆抗病高杆抗病 DDTT矮杆感病矮杆感病 ddttF1高杆抗病高杆抗病 DdTtF2D_T_ D_tt ddT_ ddttddTT 杂交育种杂交育种第第1年年第第2年年第第36年年 需要的矮抗品种需要的矮抗品种矮抗矮抗多倍体育种 原理：染色体变异原理：染色体变异 方法：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗方法：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗机理：抑制有丝分裂前期纺锤机理：抑制有丝分裂前期纺锤体的形成，导致染色体不分离体的形成，导致染色体不分离三倍体无籽西瓜的培育过程三倍体无籽西瓜的培育过程二倍体二倍体幼苗幼苗四倍体四倍体植株植株秋水仙素处理秋水仙素处理染色体加倍染色体加倍二倍体二倍体植株植株授粉授粉二倍体二倍体植株植株花粉花粉刺激刺激三倍体三倍体种子种子三倍体三倍体无籽瓜无籽瓜三倍体三倍体植株植株发育发育第一年第一年第二年第二年该植株的西瓜的果肉细胞，种子的该植株的西瓜的果肉细胞，种子的种皮和胚的染色体组数各是多少？种皮和胚的染色体组数各是多少？育种过程育种过程例例3. 3. 以四倍体西瓜作为母本，二倍体西瓜作为父以四倍体西瓜作为母本，二倍体西瓜作为父本进行杂交，所得西瓜中，果皮细胞、胚细胞、种本进行杂交，所得西瓜中，果皮细胞、胚细胞、种皮细胞所含的染色体组依次是（皮细胞所含的染色体组依次是（ ） A. 3 A. 3、 3 3、3 B. 33 B. 3、3 3、4 C. 34 C. 3、4 4、4 4 D. 4 D. 4 、3 3、3 E. 43 E. 4、3 3、4 F. 44 F. 4、4 4、4 4例例4. 4. 已知某种小麦的基因型是已知某种小麦的基因型是AaBbCcAaBbCc，且，且3 3对基因对基因分别位于三对同源染色体上，利用花药进行离体培分别位于三对同源染色体上，利用花药进行离体培养，获得养，获得N N株小麦幼苗，其中基因型为株小麦幼苗，其中基因型为aabbccaabbcc的个的个体占（体占（ ）A 0 B N/16 C N/8 D N/4A 0 B N/16 C N/8 D N/4 育种名称育种名称原理原理处理方法处理方法单倍体育种单倍体育种多倍体育种多倍体育种杂交育种杂交育种诱变育种诱变育种基因工程育种基因工程育种细胞工程育种细胞工程育种染色体变异染色体变异花药离体培养花药离体培养染色体变异染色体变异秋水仙素处理萌发秋水仙素处理萌发的种子或幼苗的种子或幼苗基因重组基因重组杂交杂交基因突变基因突变用理化生的方法用理化生的方法人工诱变人工诱变基因重组基因重组限制酶，运载体限制酶，运载体DNA连接酶等连接酶等细胞的全能性细胞的全能性植物体细胞杂交植物体细胞杂交下列表示某种农作物下列表示某种农作物和和两种品种分别培育出两种品种分别培育出三三 种品种种品种, ,根据上述过程根据上述过程, ,回答下列问题回答下列问题: :AABBAABB aabbaabb AaBb AaBb Ab Ab AAaaBBbb AAaaBBbb AAbb AAbb 用用和和培育培育所采用的方法所采用的方法称为称为_,_,方法方法称为称为 _,_,由由和和 培育培育所依据的原理是所依据的原理是_._. 用用培育出培育出的常用方法的常用方法是是_,_,由由培育成培育成的过程中用化学药剂的过程中用化学药剂_处理处理的幼苗的幼苗, ,方法方法和和合合 称为称为_育种育种. .其优点是其优点是_._. 由由培育出培育出的常用方法是的常用方法是_,_,形成的形成的 叫叫_。依据的原理是。依据的原理是_。杂交杂交自交自交基因重组基因重组花药离体培养花药离体培养秋水仙素秋水仙素单倍体单倍体明显缩短育种年限明显缩短育种年限用秋水仙素处理用秋水仙素处理多倍体多倍体染色体变异染色体变异类型类型 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原理原理常用常用方法方法优点优点缺点缺点实例实例将具有不同将具有不同优良性状的优良性状的两亲本杂交两亲本杂交用物理或化学用物理或化学的方法处理生物的方法处理生物花药离体培养花药离体培养用秋水仙素用秋水仙素处理萌发的处理萌发的种子或幼苗种子或幼苗使位于不同个使位于不同个体的优良性状体的优良性状集中于一个个集中于一个个体上体上提高变异频率提高变异频率加速育种进程加速育种进程明显缩短明显缩短育种年限育种年限器官大型，器官大型，营养含量高营养含量高育种时间长育种时间长有利变异少有利变异少需大量处理需大量处理供试材料供试材料技术复杂，需与技术复杂，需与杂交育种配合杂交育种配合只适用于植物只适用于植物基因突变基因突变染色体组染色体组成倍减少成倍减少染色体组染色体组成倍增加成倍增加基因重组基因重组培育矮抗小麦培育矮抗小麦培育青霉培育青霉素高产菌株素高产菌株三倍体无子三倍体无子西瓜的培育西瓜的培育培育矮抗小麦培育矮抗小麦单倍体与多倍体的区别单倍体与多倍体的区别二倍体(2N=2x)三倍体(2N=3x)多倍体(2N=nx)(a+b) (a+b)注：注：x染色体组，染色体组，a、b为正整数。为正整数。生物体合子合子2N= (a+b) x发育直接发育成生物体：直接发育成生物体：单倍体（单倍体（N=ax)雌配雌配子子(N=ax)直接发育成生物体：直接发育成生物体：单倍体（单倍体（N=bx)雄配雄配子子(N=bx)由合子发育来的个体，细胞中含有几个染色体组，就叫由合子发育来的个体，细胞中含有几个染色体组，就叫几倍体；几倍体；而由配子直接发育来的，不管含有几个染色体，都只能而由配子直接发育来的，不管含有几个染色体，都只能叫单倍体叫单倍体 。说明说明
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