生物的變異和育種

關(guān)于生物的變異和育種第1頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月表現(xiàn)型=基因型+環(huán)境條件改變改變不能遺傳的變異基因突變?nèi)旧w變異基因重組誘導(dǎo)改變可遺傳的變異變異的分類可遺傳的變異不可遺傳的變異第2頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月2、實(shí)例人類的鐮刀型細(xì)胞貧血癥DNAGAACTT突變GTACATmRNAGAA蛋白質(zhì)谷氨酸GUA纈氨酸根本原因直接原因一、基因突變1、概念：DNA分子中發(fā)生堿基對(duì)的

、

和

，而引起的

的改變。

增添缺失替換基因結(jié)構(gòu)（β鏈第6號(hào)氨基酸）第3頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月相應(yīng)性狀的改變相應(yīng)蛋白質(zhì)的改變相應(yīng)氨基酸的改變mRNA分子中的堿基發(fā)生變化DNA分子中的堿基對(duì)發(fā)生變化（不一定）(基因結(jié)構(gòu)改變，基因的數(shù)量、位置并沒有改變)（密碼子改變）（不一定）（不一定）密碼子的簡并性第4頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月4、基因突變的原因物理因素化學(xué)因素生物因素紫外線、X射線、激光等某些病毒亞硝酸和堿基類似物等自然條件下DNA復(fù)制偶爾發(fā)生差錯(cuò)自發(fā)突變誘發(fā)突變提高突變頻率5、類型體細(xì)胞突變生殖細(xì)胞突變——一般不遺傳給后代——可通過配子遺傳給后代3、基因突變發(fā)生的時(shí)間主要發(fā)生在DNA分子復(fù)制時(shí)第5頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月6、特點(diǎn)：普遍性隨機(jī)性不同發(fā)育階段、不同DNA、DAN不同部位均可發(fā)生。最常見是發(fā)生在細(xì)胞分裂的間期自然突變低頻率性多數(shù)有害性不定向性Aa1a2a3可產(chǎn)生一個(gè)以上的等位基因，突變方向與環(huán)境沒有明確的因果關(guān)系有害或者有利常因其生存環(huán)境而不同第6頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月基因突變的低頻性和普遍性矛盾嗎？不矛盾。

不矛盾，基因突變的普遍性是指基因突變可以發(fā)生在任何一種生物；低頻率性指的是對(duì)某一種生物而言，基因突變發(fā)生的頻率比較低。第7頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月基因突變的隨機(jī)性與“基因突變主要發(fā)生在DNA分子復(fù)制時(shí)”是否矛盾？

不矛盾，基因突變的隨機(jī)性是指基因突變可發(fā)生在生物體生活的不同時(shí)段，不同部位，而強(qiáng)調(diào)它主要發(fā)生在“DNA復(fù)制時(shí)”是對(duì)細(xì)胞而言的。第8頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月7、基因突變的意義產(chǎn)生新基因形成新性狀生物進(jìn)化的原始材料生物變異的根本來源（原基因的等位基因）第9頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月8、應(yīng)用——誘變育種定義利用物理因素（X射線、γ射線、紫外線、激光等）或者化學(xué)因素（亞硝酸、硫酸二乙酯等）來處理生物，使生物發(fā)生基因突變。步驟植物種子微生物菌株物理因素化學(xué)因素出現(xiàn)多種變異篩選所需要的變異類型培育符合需要的新品種優(yōu)點(diǎn)提高突變率，在較短時(shí)間內(nèi)獲得更多優(yōu)良變異實(shí)例青霉素高產(chǎn)菌株、太空作物、高油大豆等局限誘變方向難以掌握，突變體難以集中多個(gè)理想性狀第10頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月二、基因重組1、定義：指在生物體進(jìn)行有性生殖過程中，控制不同性狀的基因進(jìn)行重新組合的過程。2、類型：有性生殖中的基因重組（在物種內(nèi)）由非同源染色體上的非等位基因自由組合而引起由同源非姐妹染色單體上等位基因互換而引起使配子多種多樣，并通過受精引起子代基因型和表現(xiàn)型的多樣性在基因工程中，將供體生物的目的基因?qū)胧荏w生物細(xì)胞中，實(shí)現(xiàn)不同物種間的基因重組。第11頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月3、結(jié)果：產(chǎn)生新的基因組合——新的基因型4、意義：生物變異的來源之一，是形成生物多樣性的重要原因之一，為生物進(jìn)化提供原始材料。第12頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月5、應(yīng)用：雜交育種定義：將兩個(gè)或多個(gè)品種的優(yōu)良性狀通過交配集中在一起,再經(jīng)過選擇和培育，獲得新品種的方法。實(shí)例1：小麥中高稈（D）對(duì)矮稈（d）顯性，抗銹?。═）對(duì)易染銹病（t）顯性。兩對(duì)等位基因位于兩對(duì)同源染色體上，現(xiàn)有高稈抗病、矮稈易染病兩品種的純合子，怎樣選育出能穩(wěn)定遺傳的符合生產(chǎn)要求的新品種？（用遺傳圖解加文字說明表示）第13頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月DdTtPDDTT×ddtt高稈抗病矮稈易染病F1

高稈抗病×F2D—T—D—ttddT—ddtt高稈抗病高稈易病矮稈抗病矮稈易病連續(xù)多代自交，淘汰出現(xiàn)性狀分離的個(gè)體，保留穩(wěn)定遺傳的個(gè)體矮桿抗銹病的小麥新品種第14頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月植物雜交育種的一般步驟：優(yōu)點(diǎn)互補(bǔ)的兩品種F1F2自交有多種表現(xiàn)型選擇集中雙親優(yōu)點(diǎn)的類型連續(xù)選育符合要求的新品種（純合子）雜交（將優(yōu)良基因集中在一個(gè)個(gè)體）第15頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月現(xiàn)有黑色短毛兔（BBEE）和褐色長毛兔（bbee），兩對(duì)等位基因位于兩對(duì)同源染色體上，問怎樣育成能穩(wěn)定遺傳的黑色長毛免。（用遺傳圖解加文字說明表示）實(shí)例2：第16頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月PBBEE×bbee

黑短褐長F1BbEe讓F1代雌雄個(gè)體間雜交F2B_E_B_eebbE_bbee

黑長褐長選黑色長毛兔和褐色長毛兔測(cè)交：①如果后代全為黑色長毛兔，則被檢測(cè)的黑色長毛兔為純合體，能穩(wěn)定遺傳，符合育種要求。②如果后代出現(xiàn)性狀分離，則被檢測(cè)的黑色長毛兔不符合育種要求，淘汰。第17頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月局限：只限于現(xiàn)有基因的重組雜交后代會(huì)發(fā)生性狀分離雜交過程復(fù)雜，耗時(shí)長第18頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月三、染色體變異（用光學(xué)顯微鏡可直接觀察到染色體的變化）1、染色體結(jié)構(gòu)變異缺失重復(fù)倒位易位abcdef

abcf

abcdef

abcbcdef

aedcbf

abcdef

abcdef

ghiabcdef

ghij

1、染色體結(jié)構(gòu)變異第19頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)果：有關(guān)染色體上的基因數(shù)目或者排列順序發(fā)生改變，從而導(dǎo)致性狀變異。多數(shù)變異結(jié)果是有害的實(shí)例：人類的貓叫綜合癥——第5號(hào)染色體短臂部分缺失第20頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月2、染色體數(shù)目變異——細(xì)胞內(nèi)個(gè)別染色體的增加或者減少原因：（1）非整倍數(shù)變異細(xì)胞分裂中，一對(duì)同源染色體或一對(duì)姐妹染色體沒有分離，所形成的兩個(gè)子細(xì)胞中，一個(gè)多了一條染色體，另一個(gè)缺失了一條染色體。實(shí)例：21三體綜合征45+XY（47）或者45+XX（47）XYY綜合征（47）性腺發(fā)育不良癥（特納氏綜合征）

44+XO（45）

第21頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）整倍數(shù)變異——細(xì)胞中染色體數(shù)目以染色體組的形式

成倍增加或減少①染色體組

細(xì)胞中的一組非同源染色體，它們?cè)谛螒B(tài)和功能上各不相同，但是攜帶著控制一種生物生長發(fā)育、遺傳和變異的全部信息，這樣的一組染色體就叫做一個(gè)染色體組。第22頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月構(gòu)成一個(gè)染色體組應(yīng)具備以下幾點(diǎn)：一個(gè)染色體組中不含同源染色體一個(gè)染色體組中所含的染色體形態(tài)、大小和功能各不相同。一個(gè)染色體組中含有控制生物性狀的一整套基因。如何確定某生物體細(xì)胞中染色體組的數(shù)目？AaaBBb第23頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月雄果蠅體細(xì)胞含8條染色體2Ⅱ、2Ⅲ、2Ⅳ、XY減數(shù)分裂精子含4條染色體Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或者Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y（2個(gè)染色體組）（1個(gè)染色體組）②實(shí)例第24頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月人體染色體圖N=22+X或N=22+YN=22+X第25頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月②二倍體定義：指體細(xì)胞中含有兩個(gè)染色體組的個(gè)體。來源：由受精卵發(fā)育而成由二倍體植物經(jīng)無性繁殖（含組織培養(yǎng)）而成由二倍體的配子經(jīng)單倍體育種而成生物體2N減數(shù)分裂精子卵細(xì)胞NN受精作用受精卵2N發(fā)育新個(gè)體2N二倍體生物的正常繁殖和發(fā)育：第26頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月③多倍體指體細(xì)胞中含有三個(gè)或三個(gè)以上染色體組的個(gè)體。多倍體的形成：二倍體生物2N復(fù)制2N有絲分裂中染色體著絲點(diǎn)分裂，細(xì)胞質(zhì)不分裂子細(xì)胞4N復(fù)制2N減數(shù)分裂中染色體著絲點(diǎn)分裂，細(xì)胞質(zhì)不分裂配子2N發(fā)育受精四倍體4N自然因素(溫度等)人為因素(秋水仙素)紡錘絲形成受阻第27頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月多倍體的特點(diǎn)：多倍體植株莖稈粗壯，葉片、種子、果實(shí)都比較大，糖類和蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)的含量都有所增加應(yīng)用：多倍體育種第28頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)例：無子西瓜的培育2N秋水仙素處理4N2N2NN胚3N(果皮、種皮4N)×2N生長發(fā)育（果皮3N，無種子）子房發(fā)育成無子西瓜(不能形成可育配子)配子三倍體植株雜交第29頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月普通小麥的進(jìn)化和小黑麥的培育一粒小麥(AA)×山羊草(BB)(AB)異源二倍體,高度不育(AABB)二粒小麥異源四倍體,可育×節(jié)節(jié)草(DD)(ABD)染色體天然加倍染色體天然加倍(AABBDD)普通小麥6N=42×黑麥(RR)(ABDR)秋水仙素處理(AABBDDRR)小黑麥8N=562N=142N=142N=142N=14第30頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月生物體2N減數(shù)分裂配子N未受精的卵細(xì)胞單獨(dú)發(fā)育(天然)單倍體花藥離體培養(yǎng)(人為)N4N2N2N6N3N3N④單倍體第31頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月特點(diǎn)：一般植株弱小，高度不育。應(yīng)用：單倍體育種——與雜交育種配合，以縮短育種年限D(zhuǎn)dTtddtt以高桿抗?。―DTT）水稻和矮桿易感?。╠dtt）水稻雜交，培育矮桿抗?。╠dTT）新品種。DDTT×ddttF1植株減數(shù)分裂花粉DTDtdTdt離體培養(yǎng)單倍體幼苗DTDtdTdt秋水仙素處理純合二倍體植株DDTTDDttddTT第32頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月四、基因工程育種和細(xì)胞工程育種1、基因工程育種（1）定義按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞中，定向改造后者的遺傳性狀的工程技術(shù)。（2）原理：基因重組第33頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）基本步驟：供體細(xì)胞提取反轉(zhuǎn)錄法化學(xué)合成法人工合成獲取目的基因選擇運(yùn)載體有多個(gè)切點(diǎn)能自行復(fù)制有標(biāo)記基因重組DNA分子剪切拼接導(dǎo)入受體生物細(xì)胞動(dòng)物受精卵或ES細(xì)胞植物體細(xì)胞微生物細(xì)胞發(fā)育具有目的基因的表達(dá)產(chǎn)物或特定性狀轉(zhuǎn)基因生物（限制性核酸內(nèi)切酶）（DNA連接酶）第34頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）實(shí)例：抗蟲棉、超級(jí)細(xì)菌等（5）優(yōu)點(diǎn)：定性改造生物性狀不受生物間親緣關(guān)系遠(yuǎn)近的限制育種周期比較短（6）局限：資金投入大，技術(shù)設(shè)備要求高，操作復(fù)雜，目前的成功率低（7）轉(zhuǎn)基因食品的安全性營養(yǎng)成分改變成為新的過敏源某些成分可能直接危及人體健康第35頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月2、植物