4.2 基因重组使子代出现变异 知识（共19）

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第四章生物的变异

第二节基因重组使子代出现变异

一对亲本的四个不同子代

一对亲本的四个不同子代

色彩迥异的蜡菊

同一玉米上的不同籽粒

一、基因重组

1、概念：指在进行有性生殖时，控制不同性状非等位基因的重新组合，导致后代产生不同于亲本类型的现象或过程。

A

a

B

b

D

d

A与a为等位基因，B与b为等位基因，D与d为

等位基因。同时A、a与B、b为同源染色体上

的非等位基因，B、b与D、b为非同源染色体

上的非等位基因。

思考：怎样才能实现上述两种类型的非等位

基因的重新组合呢？

四分体

同源染色体分离

着丝粒分裂

染色体的

交叉互换

2、类型：

①、自由组合型——非同源染色体上的非等位基因自由组合

在减数第一次分裂后期，非同源染色体上的非等位基因，随着非同源染色体的自由组合而自由组合。

原始生殖细胞中存在n对独立遗传的非等位基因时，经过减数分裂能产生2n种类型的生

殖细胞，再经随机受精过程，因此通过有性生殖所产生的后代表现型种类巨大。

自由组合至少要发生在两对或两对以上的独立遗传的非等位基因之间。

②、交叉互换型——同源染色体上非等位基因的重新组合

在减数第一次分裂的前期，位于同源染色体上的非等位基因有时会随非姐妹染色单体的交换而交换，导致同源染色体上的非等位基因重组。

思考：自由组合和交叉互换都是自然条件下发生在同一物种之间的基因重组，那么有没有发生在两个不同生物之间的基因重组呢？

③转基因技术——不同种生物之间的基因重组

概念：利用分子生物学和基因工程的手段，将某种生物的基因转移到其他生物物种中，

使其出现原物种不具有的新性状的技术

S—DNA使R菌发生转过的过程：

S—DNA

R—DNA

S、R—DNA

控制荚膜合成的基因

酶

控制荚膜合成，转化为S型菌

过程：目的基因→导入受体细胞→整合到染色体→稳定复制和表述→遗传给后代。

意义：转基因技术人为地增加了生物变异的范围，实现了种间遗传物质的交换；

转基因技术针对性更强、效率更高、经济效益更明显。

创新型的基因编辑

3、结果及意义

基因重组

类型

自由组合

交叉互换

转基因技术

时间

时间

后期Ⅰ

前期Ⅰ

范围

有性生殖

同种生物

范围

人工条件异种生物

结果

不产生新的基因，但是会产生新的基因型

不改变基因的类型、数目和位置

不产生新的性状，但会产生新的性状组合

意义

导致生物性状的多样性

为动植物育种和生物进化提供丰富的物质基础

应用

杂交育种

二、杂交育种

1．概念：有目的的将两个或多个的优良性状通过杂交集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。

2、遗传学原理：基因重组

3．过程：选择具有不同优良性状的亲本通过杂交获得F1，F1自交获得F2，从中筛选具有优良性状的个体进行连续自交，最终获得需要的类型。

A优良植株

B优良植株

×

F1植株

F2植株

选择

纯合A、B优良植株

自交

具A、B优良植株

连续自交

选择

杂交

①、一般可以通过杂交、选择、纯合化等手段培育出新品种

②、杂交：亲本杂交得F1

③、选择：人工选择，从F2开始，因为在F2中出现性状重组的个体。

④、纯合化手段：连续自交，可以提高子代纯合子比例。

⑤、基因重组发生在自交和连续自交过程中。

资料：杂种优势往往表现于有经济意义的性状，因而通常将产生和利用杂种优势的杂交称为经济杂交。杂种优势用于提高产量、均匀性和活力，被用于玉米、高粱、大米、甜菜、洋葱、菠菜、向日葵、西兰花、大麻等育种。经济杂交只利用杂种子一代，因为杂种优势在子一代最明显，从子二代开始逐渐衰退，如果再让子二代自交或继续让其各代自由交配，结果将是杂合性逐渐降低，杂种优势趋向衰退甚至消亡。

4．目标植株：

①杂合优良性状个体；

②显性纯合优良性状个体；

③隐性纯合优良性状个体。

所以，纯合化（连续自交）在杂交育种中并非必不可少。如，当目标植株为杂合子或隐性纯合子时则不需要连续自交。

5、特点

优点：可将两个或多个优良性状集中在一起，是培育新品种的有效手段，技术简单。

缺点：育种周期长。

F1

P

F2

目标植株：矮杆抗病品种

三、转基因技术育种

1．遗传学原理：基因重组。

2．过程：

外源（目的）基因

受体细胞

转基因生物

导入

人工方法

受体染色体

目的基因

复制并稳定表述

整合到

细胞培养

质粒：运载工具（T-DNA可将目的基因转移至植物的染色体）

外源（目的）基因：人们所需要的基因，如：北极海鱼的抗冻基因。

受体细胞：植物细胞

离体的植物细胞发育成新性状的植株的原理为：植物细胞具有全能性

3、特点

①.人为地增大了生物变异的范围，实现种间遗传物质的交换。

②.定向改造生物，针对性强，效率更高，经济效益明显。

③、技术复杂，可能存在安全隐患。

【巩固1】下列关于基因重组的说法不正确的是()

A．生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合属于基因重组

B．减数分裂四分体时期，由于同源染色体的姐妹染色单体之间的局部交换，可导致基因重组

C．减数分裂过程中，非同源染色体上的非等位基因自由组合可导致基因重组

D．一般情况下，花药内可发生基因重组，而根尖则不能

【巩固2】基因重组发生在()

A．减数分裂形成配子的过程中

B．受精作用形成受精卵的过程中

C．有丝分裂形成子细胞的过程中

D．无丝分裂的过程中

B

A

【巩固3】在杂交育种工作中，选种通常从哪一代开始，理由是什么()

A．F1，基因出现重组B．F1，性状开始分离

C．F2，出现性状分离D．P，基因开始分离

【巩固4】下列关于杂交育种的说法，错误有几项（）

①．用杂交育种选育纯合子的植物时，必须通过连续自交获取

②．杂交育种只能利用已有基因进行重组，育种过程一般较缓慢

③．杂交育种可将两个亲本的优良性状集中，适用于各种生物

④．育种所需的目的植株可能是纯合子，也可能是杂合子

⑤．紫外线的照射可引起基因突变也可导致染色体畸变或基因重组