生物的变异和育种

关于生物的变异和育种第1页，课件共38页，创作于2023年2月表现型=基因型+环境条件改变改变不能遗传的变异基因突变染色体变异基因重组诱导改变可遗传的变异变异的分类可遗传的变异不可遗传的变异第2页，课件共38页，创作于2023年2月2、实例人类的镰刀型细胞贫血症DNAGAACTT突变GTACATmRNAGAA蛋白质谷氨酸GUA缬氨酸根本原因直接原因一、基因突变1、概念：DNA分子中发生碱基对的

、

和

，而引起的

的改变。

增添缺失替换基因结构（β链第6号氨基酸）第3页，课件共38页，创作于2023年2月相应性状的改变相应蛋白质的改变相应氨基酸的改变mRNA分子中的碱基发生变化DNA分子中的碱基对发生变化（不一定）(基因结构改变，基因的数量、位置并没有改变)（密码子改变）（不一定）（不一定）密码子的简并性第4页，课件共38页，创作于2023年2月4、基因突变的原因物理因素化学因素生物因素紫外线、X射线、激光等某些病毒亚硝酸和碱基类似物等自然条件下DNA复制偶尔发生差错自发突变诱发突变提高突变频率5、类型体细胞突变生殖细胞突变——一般不遗传给后代——可通过配子遗传给后代3、基因突变发生的时间主要发生在DNA分子复制时第5页，课件共38页，创作于2023年2月6、特点：普遍性随机性不同发育阶段、不同DNA、DAN不同部位均可发生。最常见是发生在细胞分裂的间期自然突变低频率性多数有害性不定向性Aa1a2a3可产生一个以上的等位基因，突变方向与环境没有明确的因果关系有害或者有利常因其生存环境而不同第6页，课件共38页，创作于2023年2月基因突变的低频性和普遍性矛盾吗？不矛盾。

不矛盾，基因突变的普遍性是指基因突变可以发生在任何一种生物；低频率性指的是对某一种生物而言，基因突变发生的频率比较低。第7页，课件共38页，创作于2023年2月基因突变的随机性与“基因突变主要发生在DNA分子复制时”是否矛盾？

不矛盾，基因突变的随机性是指基因突变可发生在生物体生活的不同时段，不同部位，而强调它主要发生在“DNA复制时”是对细胞而言的。第8页，课件共38页，创作于2023年2月7、基因突变的意义产生新基因形成新性状生物进化的原始材料生物变异的根本来源（原基因的等位基因）第9页，课件共38页，创作于2023年2月8、应用——诱变育种定义利用物理因素（X射线、γ射线、紫外线、激光等）或者化学因素（亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处理生物，使生物发生基因突变。步骤植物种子微生物菌株物理因素化学因素出现多种变异筛选所需要的变异类型培育符合需要的新品种优点提高突变率，在较短时间内获得更多优良变异实例青霉素高产菌株、太空作物、高油大豆等局限诱变方向难以掌握，突变体难以集中多个理想性状第10页，课件共38页，创作于2023年2月二、基因重组1、定义：指在生物体进行有性生殖过程中，控制不同性状的基因进行重新组合的过程。2、类型：有性生殖中的基因重组（在物种内）由非同源染色体上的非等位基因自由组合而引起由同源非姐妹染色单体上等位基因互换而引起使配子多种多样，并通过受精引起子代基因型和表现型的多样性在基因工程中，将供体生物的目的基因导入受体生物细胞中，实现不同物种间的基因重组。第11页，课件共38页，创作于2023年2月3、结果：产生新的基因组合——新的基因型4、意义：生物变异的来源之一，是形成生物多样性的重要原因之一，为生物进化提供原始材料。第12页，课件共38页，创作于2023年2月5、应用：杂交育种定义：将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起,再经过选择和培育，获得新品种的方法。实例1：小麦中高秆（D）对矮秆（d）显性，抗锈病（T）对易染锈病（t）显性。两对等位基因位于两对同源染色体上，现有高秆抗病、矮秆易染病两品种的纯合子，怎样选育出能稳定遗传的符合生产要求的新品种？（用遗传图解加文字说明表示）第13页，课件共38页，创作于2023年2月DdTtPDDTT×ddtt高秆抗病矮秆易染病F1

高秆抗病×F2D—T—D—ttddT—ddtt高秆抗病高秆易病矮秆抗病矮秆易病连续多代自交，淘汰出现性状分离的个体，保留稳定遗传的个体矮杆抗锈病的小麦新品种第14页，课件共38页，创作于2023年2月植物杂交育种的一般步骤：优点互补的两品种F1F2自交有多种表现型选择集中双亲优点的类型连续选育符合要求的新品种（纯合子）杂交（将优良基因集中在一个个体）第15页，课件共38页，创作于2023年2月现有黑色短毛兔（BBEE）和褐色长毛兔（bbee），两对等位基因位于两对同源染色体上，问怎样育成能稳定遗传的黑色长毛免。（用遗传图解加文字说明表示）实例2：第16页，课件共38页，创作于2023年2月PBBEE×bbee

黑短褐长F1BbEe让F1代雌雄个体间杂交F2B_E_B_eebbE_bbee

黑长褐长选黑色长毛兔和褐色长毛兔测交：①如果后代全为黑色长毛兔，则被检测的黑色长毛兔为纯合体，能稳定遗传，符合育种要求。②如果后代出现性状分离，则被检测的黑色长毛兔不符合育种要求，淘汰。第17页，课件共38页，创作于2023年2月局限：只限于现有基因的重组杂交后代会发生性状分离杂交过程复杂，耗时长第18页，课件共38页，创作于2023年2月三、染色体变异（用光学显微镜可直接观察到染色体的变化）1、染色体结构变异缺失重复倒位易位abcdef

abcf

abcdef

abcbcdef

aedcbf

abcdef

abcdef

ghiabcdef

ghij

1、染色体结构变异第19页，课件共38页，创作于2023年2月结果：有关染色体上的基因数目或者排列顺序发生改变，从而导致性状变异。多数变异结果是有害的实例：人类的猫叫综合症——第5号染色体短臂部分缺失第20页，课件共38页，创作于2023年2月2、染色体数目变异——细胞内个别染色体的增加或者减少原因：（1）非整倍数变异细胞分裂中，一对同源染色体或一对姐妹染色体没有分离，所形成的两个子细胞中，一个多了一条染色体，另一个缺失了一条染色体。实例：21三体综合征45+XY（47）或者45+XX（47）XYY综合征（47）性腺发育不良症（特纳氏综合征）

44+XO（45）

第21页，课件共38页，创作于2023年2月（2）整倍数变异——细胞中染色体数目以染色体组的形式

成倍增加或减少①染色体组

细胞中的一组非同源染色体，它们在形态和功能上各不相同，但是携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息，这样的一组染色体就叫做一个染色体组。第22页，课件共38页，创作于2023年2月构成一个染色体组应具备以下几点：一个染色体组中不含同源染色体一个染色体组中所含的染色体形态、大小和功能各不相同。一个染色体组中含有控制生物性状的一整套基因。如何确定某生物体细胞中染色体组的数目？AaaBBb第23页，课件共38页，创作于2023年2月雄果蝇体细胞含8条染色体2Ⅱ、2Ⅲ、2Ⅳ、XY减数分裂精子含4条染色体Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或者Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y（2个染色体组）（1个染色体组）②实例第24页，课件共38页，创作于2023年2月人体染色体图N=22+X或N=22+YN=22+X第25页，课件共38页，创作于2023年2月②二倍体定义：指体细胞中含有两个染色体组的个体。来源：由受精卵发育而成由二倍体植物经无性繁殖（含组织培养）而成由二倍体的配子经单倍体育种而成生物体2N减数分裂精子卵细胞NN受精作用受精卵2N发育新个体2N二倍体生物的正常繁殖和发育：第26页，课件共38页，创作于2023年2月③多倍体指体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。多倍体的形成：二倍体生物2N复制2N有丝分裂中染色体着丝点分裂，细胞质不分裂子细胞4N复制2N减数分裂中染色体着丝点分裂，细胞质不分裂配子2N发育受精四倍体4N自然因素(温度等)人为因素(秋水仙素)纺锤丝形成受阻第27页，课件共38页，创作于2023年2月多倍体的特点：多倍体植株茎秆粗壮，叶片、种子、果实都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加应用：多倍体育种第28页，课件共38页，创作于2023年2月实例：无子西瓜的培育2N秋水仙素处理4N2N2NN胚3N(果皮、种皮4N)×2N生长发育（果皮3N，无种子）子房发育成无子西瓜(不能形成可育配子)配子三倍体植株杂交第29页，课件共38页，创作于2023年2月普通小麦的进化和小黑麦的培育一粒小麦(AA)×山羊草(BB)(AB)异源二倍体,高度不育(AABB)二粒小麦异源四倍体,可育×节节草(DD)(ABD)染色体天然加倍染色体天然加倍(AABBDD)普通小麦6N=42×黑麦(RR)(ABDR)秋水仙素处理(AABBDDRR)小黑麦8N=562N=142N=142N=142N=14第30页，课件共38页，创作于2023年2月生物体2N减数分裂配子N未受精的卵细胞单独发育(天然)单倍体花药离体培养(人为)N4N2N2N6N3N3N④单倍体第31页，课件共38页，创作于2023年2月特点：一般植株弱小，高度不育。应用：单倍体育种——与杂交育种配合，以缩短育种年限DdTtddtt以高杆抗病（DDTT）水稻和矮杆易感病（ddtt）水稻杂交，培育矮杆抗病（ddTT）新品种。DDTT×ddttF1植株减数分裂花粉DTDtdTdt离体培养单倍体幼苗DTDtdTdt秋水仙素处理纯合二倍体植株DDTTDDttddTT第32页，课件共38页，创作于2023年2月四、基因工程育种和细胞工程育种1、基因工程育种（1）定义按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞中，定向改造后者的遗传性状的工程技术。（2）原理：基因重组第33页，课件共38页，创作于2023年2月（3）基本步骤：供体细胞提取反转录法化学合成法人工合成获取目的基因选择运载体有多个切点能自行复制有标记基因重组DNA分子剪切拼接导入受体生物细胞动物受精卵或ES细胞植物体细胞微生物细胞发育具有目的基因的表达产物或特定性状转基因生物（限制性核酸内切酶）（DNA连接酶）第34页，课件共38页，创作于2023年2月（4）实例：抗虫棉、超级细菌等（5）优点：定性改造生物性状不受生物间亲缘关系远近的限制育种周期比较短（6）局限：资金投入大，技术设备要求高，操作复杂，目前的成功率低（7）转基因食品的安全性营养成分改变成为新的过敏源某些成分可能直接危及人体健康第35页，课件共38页，创作于2023年2月2、植物