变异与育种学习

变异与育种学习第1页/共66页5.1基因突变和基因重组第2页/共66页一、基因突变的实例圆饼型的红细胞镰刀状的红细胞第3页/共66页…－脯氨酸－谷氨酸－谷氨酸—……－脯氨酸－缬氨酸－谷氨酸—…正常病人的血红蛋白的一条多肽链发生了什么变化？1、镰刀型细胞贫血症的病因分析异常第4页/共66页患者正常者红细胞正常异常蛋白质圆饼状镰刀状氨基酸谷氨酸缬氨酸mRNAGAAGUADNA突变CTTGAA===CATGTA===病因图解直接原因根本原因第5页/共66页2、基因突变的概念┯┯┯┯

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┷┷┷┷增添缺失替换

由于DNA碱基对

发生增添、缺失或替换，而引起的基因结构的改变。第6页/共66页3．基因突变发生的时期？A有丝分裂间期（体细胞）B减数第一次分裂间期（生殖细胞）但一般不能传给后代可以通过受精作用直接传给后代第7页/共66页二、基因突变的原因、特点及意义1、引起基因突变的因素物理因素；化学因素；生物因素普遍性；随机性、不定向；突变频率低3、基因突变的意义:生物变异的根本来源生物进化的原始材料2、特点：第8页/共66页二、基因重组1.概念：基因重组是指生物进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。第9页/共66页非同源染色体上的

非等位基因自由组合AabBAaBbAb和aBAB和ab2.根本原因第10页/共66页同源染色体上的

非姐妹染色单体之间的交叉互换基因重组是通过有性生殖来实现的第11页/共66页基因重组的实例为生物变异提供了极其丰富的来源,是生物多样性的重要原因之一3.基因重组的意义:第12页/共66页

基因突变

基因重组本质原因时间意义可能性产生新的基因产生新的基因型碱基对的增添、缺失、改变基因自由组合；基因交叉互换等间期DNA复制时减数第一次分裂变异的根本来源；进化的原材料生物变异来源之一生物多样性重要原因低频但普遍有性生殖中普遍基因突变----基因重组第13页/共66页高产大豆高产青霉菌株大南瓜太空椒（左）有利的基因突变第14页/共66页白化病患者有害的基因突变白化玉米苗畸形的雏鸭人类的多指第15页/共66页无子西瓜是怎么形成的？第16页/共66页5.2染色体的变异第17页/共66页光学显微镜下可见。染色体结构改变、数目改变。涉及许多基因，后果严重。特点种类缺失:重复:倒位:易位:结构变异数目变异个别染色体的增加或减少染色体组成倍增加或减少第18页/共66页一、染色体结构的变异缺失：缺失实例：猫叫综合症第19页/共66页重复一段染色体实例：果蝇的棒状眼重复:重复野生型：卵圆眼变异型：棒状眼第20页/共66页易位断片接到非同源染色体上易位:颠倒位置颠倒倒位:第21页/共66页二、染色体数目的变异非整组变异整组变异正常增多减少第22页/共66页多了一条21号染色体少了一条X染色体第23页/共66页卵精子1、细胞中的一组非同源染色体，形态和功能各不相同，但携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息，这样的一组染色体，叫做一个染色体组。第24页/共66页判断染色体组数：１组２组２组４组第25页/共66页判断细胞中的染色体组数以上细胞若为配子，其体细胞的染色体组数为：3组１组3组６组２组６组第26页/共66页AaaaBbbbAaaBBbABCDAABBAGFEDCBH细胞中含有一个染色体组的是

图 两个染色体组的是

图 三个染色体组的是

图 四个染色体组的是

图G、DC、HA、BE、F同种字母（基因）的个数；同种形态（染色体）的个数：第27页/共66页

体细胞染色体数配子染色体数体细胞染色体组数配子染色体组数几倍体

生物豌豆72普通小麦423小黑麦28八倍体比较项目生物种类141二倍体六倍体21568462、二倍体和多倍体第28页/共66页多倍体植株的特点1.茎杆粗壮，叶片、果实和种子都比较大；糖类、蛋白质等含量增高。2.但发育延迟，结实率低。第29页/共66页4个染色体8个染色体无纺缍体形成染色体复制着丝点分裂无纺缍丝牵引若继续进行正常的有丝分裂染色体加倍的组织或个体秋水仙素诱导多倍体的形成:第30页/共66页3、单倍体：定义：在生物体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。形成原因：精卵细胞未结合直接发育成的个体。蜜蜂:精子卵细胞受精

蜂王、工蜂

(32条染色体)

雄蜂(16条染色体)直接发育第31页/共66页判断:3、体细胞中含有2个染色体组的个体就是二倍体。2、二倍体所形成的单倍体中，其体细胞中只含一个染色体组。1、单倍体中可以只有一个染色体组，也可以有多个染色体组。第32页/共66页4、如果是四倍体、六倍体形成的单倍体，其体细胞中就含有两个和三个染色体组，我们可以称它为二倍体或三倍体。第33页/共66页单倍体植株的特点：植株瘦弱，高度不育。单倍体的应用：育种，短时间获得纯种第34页/共66页单倍体育种过程组织培养花药离体培养单倍体植株正常植株（纯合体）种子新植株（新品种）染色体加倍秋水仙素处理自交发育第35页/共66页方法--单倍体育种：高皱

DDtt杂合

高圆

DdTt矮圆ddTT花药离体培养高圆DT矮皱dt高皱Dt矮圆dT纯合高圆DDTT秋水仙素纯合矮皱ddtt纯合高皱DDtt纯合矮圆ddTT秋水仙素秋水仙素秋水仙素单倍体育种的优点：明显缩短育种年限高茎圆粒例：高茎皱粒×矮茎圆粒第36页/共66页单倍体与多倍体的区别：三倍体二倍体多倍体生物体合子发育直接发育成生物体：单倍体雌配子直接发育成生物体：单倍体雄配子第37页/共66页6.1杂交育种与诱变育种第38页/共66页第39页/共66页

现有纯合高秆抗锈病小麦（DDTT）和矮秆不抗锈病小麦（ddtt），怎样得到矮秆抗病的优良品种（ddTT）？植物杂交育种的方法第40页/共66页Ｐ高抗矮不抗Ｆ１高抗Ｆ２DDTTddttDdTtddTt高抗高不抗矮抗矮不抗ddTT矮抗ddTTddTt矮抗ddTT矮抗矮抗矮不抗ddTtddTT杂交自交选优自交F3选优思考：培育稳定遗传的品种至少要几年？第41页/共66页单倍体育种P

DDTT

×

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↓F1

DdTt

↓花药离体培养单倍体植株(DT、Dt、dT、dt)

人工诱导加倍淘汰高杆易染锈病、选矮秆抗病的个体（ddTT）高杆抗病、矮秆易染锈病↓个体（DDTT、DDtt、ddtt）采收种子留种

第42页/共66页ⅹ荷斯坦牛中国黄牛第43页/共66页动物的杂交育种方法现有长毛立耳猫（BBEE）和短毛折耳猫（bbee），如何培育稳定遗传的长毛折耳猫（BBee）？长毛折耳猫短毛折耳猫长毛立耳猫第44页/共66页长立短折BBEEbbee长立BbEe长立BbEe长立长折短立短折B

eeBBeeBbeebbeebbee长折短折长折长折短折杂交F1

交配选优测交ＰＦ１Ｆ２F3长折短折思考：培育稳定遗传的品种至少要几年？第45页/共66页一、杂交育种原理：

基因重组方法：优点：集优，能产生新的基因型。应用：小麦培育矮秆抗病小麦

杂交自交选优自交缺点：1、只能基因重组，不能产生新的基因；

2、杂交进程缓慢，过程繁琐，育种时间长；

第46页/共66页二、诱变育种原理：基因突变

方法：物理方法、化学方法应用：作物的培育、青霉菌的选育等优点：1、提高突变的频率；

2、能产生新的基因，大幅度地改良某些性状；

3、缩短育种时间。缺点：1、难以控制突变方向，具有一定的盲目性；

2、有利个体不多，需要大量的处理生物材料，再进行选培养。第47页/共66页将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L培养液就能产生100g胰岛素！使其价格降低了30%-50%!

以往，治疗糖尿病的胰岛素是从动物胰腺中提取的，从100千克猪、牛等动物的胰腺只能提取3－4克胰岛素，治疗一个患者需宰杀40－50头牛，这种药物的造价就可想而知了。

第48页/共66页6.2基因工程及其应用第49页/共66页3.过程：一基因工程的概念1.别称：基因拼接技术或DNA重组技术。DNA分子水平（基因水平）注：操作水平：基因重组原理：2.场所：体外。把一种生物的某种基因提取出来修饰改造放到另一种生物细胞内，定向改造生物的遗传性状4.结果：人们需要的基因产物第50页/共66页基因的剪刀——限制性内切酶。基因的针线——DNA连接酶基因的运输工具——运载体。第51页/共66页限制性内切酶（EcoRⅠ）作用过程工具一：基因的剪刀——限制性内切酶第52页/共66页限制性内切酶1.分布：主要在微生物中。4.举例：大肠杆菌的一种限制酶（EcoRⅠ）能识别

GAATTC序列，并在G和A之间切开。

3.结果：产生黏性未端（碱基互补配对）2.特点：特异性(识别特定核苷酸序列，切割特定切点)CTT

AAG

AA

TTCG黏性末端黏性末端第53页/共66页DNA连接酶的作用过程工具二：基因的针线——DNA连接酶连接酶的作用是：将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整的DNA分子。第54页/共66页工具三：基因的运输工具——运载体运载体必须同时满足三个要求：①能与目的基因结合；②能进入受体生物细胞并在受体生物细胞内复制并表达；③比较容易得到。

1.作用：将外源基因送入受体细胞。2.种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。第55页/共66页大肠杆菌DNA

质粒（环状DNA分子）控制质粒DNA转移的基因抗生素抗性基因工具三：基因的运输工具——运载体第56页/共66页基因操作的基本步骤１、提取目的基因——将

需要的基因从供体生物

的细胞内提取出来。供体生物细胞取出DNA用限制酶剪去多余部分目的基因限制酶第57页/共66