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1、关于生物的变异和育种 第一页，本课件共有38页表现型表现型 =基因型基因型 +环境条件环境条件改变改变改变改变不能遗传的变异不能遗传的变异基因突变基因突变染色体变异染色体变异基因重组基因重组诱导诱导改变改变可遗传的变异可遗传的变异变异的分类变异的分类可遗传的变异可遗传的变异不可遗传的变异不可遗传的变异第二页，本课件共有38页2、实例、实例人类的镰刀型细胞贫血症人类的镰刀型细胞贫血症DNAGAACTT突变突变GTACATmRNAGAA蛋白质蛋白质谷氨酸谷氨酸GUA缬氨酸缬氨酸根本原因根本原因直接原因直接原因一、基因突变一、基因突变1、概念：、概念：DNADNA分子中发生分子中发生碱基对碱基对的的
2、 、和和 ，而，而引起的引起的 的改变。的改变。增添增添缺失缺失替换替换基因结构基因结构（链第链第6号氨基酸）号氨基酸）第三页，本课件共有38页相应性状的改变相应性状的改变相应蛋白质的改变相应蛋白质的改变相应氨基酸的改变相应氨基酸的改变mRNAmRNA分子中的碱基发生变化分子中的碱基发生变化DNADNA分子中的碱基对发生变化分子中的碱基对发生变化（不一定）（不一定）(基因结构改变，基因的数基因结构改变，基因的数量、位置并没有改变量、位置并没有改变)（密码子改变）（密码子改变）（不一定）（不一定）（不一定）（不一定）密码子的简并性密码子的简并性第四页，本课件共有38页4 4、基因突变的原因、基因
3、突变的原因物理因素物理因素化学因素化学因素生物因素生物因素紫外线、紫外线、X X射线、激光等射线、激光等某些病毒某些病毒亚硝酸和碱基类似物等亚硝酸和碱基类似物等自然条件下自然条件下DNADNA复制偶尔发生差错复制偶尔发生差错自发突变自发突变诱发突变诱发突变提高提高突变突变频率频率5、类型、类型体细胞突变体细胞突变生殖细胞突变生殖细胞突变一般不遗传给后代一般不遗传给后代可通过配子遗传给后代可通过配子遗传给后代3 3、基因突变发生的时间、基因突变发生的时间主要发生在主要发生在DNA分子复制时分子复制时第五页，本课件共有38页6、特点：、特点：普遍性普遍性随机性随机性不同发育阶段、不同不同发育阶段、
4、不同DNA、DAN不同部位均可发生。不同部位均可发生。最常见是发生在细胞分裂的间期最常见是发生在细胞分裂的间期自然突变低频率性自然突变低频率性多数有害性多数有害性不定向性不定向性Aa1a2a3可产生一个以上的等可产生一个以上的等位基因，突变方向与位基因，突变方向与环境没有明确的因果环境没有明确的因果关系关系有害或者有利常因其生存环境而不同有害或者有利常因其生存环境而不同第六页，本课件共有38页基因突变的低频性和普遍性矛盾吗？基因突变的低频性和普遍性矛盾吗？不矛盾。不矛盾。不矛盾，基因突变的普遍性是指基因突变可以不矛盾，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发
5、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。生物而言，基因突变发生的频率比较低。第七页，本课件共有38页基因突变的随机性与基因突变的随机性与“基因突变主要发生在基因突变主要发生在DNA分子复分子复制时制时”是否矛盾？是否矛盾？不矛盾，基因突变的随机性是指基因突变可发生不矛盾，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，而强调它主要在生物体生活的不同时段，不同部位，而强调它主要发生在发生在“DNA复制时复制时”是对细胞而言的。是对细胞而言的。第八页，本课件共有38页7 7、基因突变的意义、基因突变的意义产生新基因产生新基因形成新性状形成新性
6、状生物进化的原始材料生物进化的原始材料生物变异的根本来源生物变异的根本来源（原基因的等位基因）（原基因的等位基因）第九页，本课件共有38页8、应用、应用 诱变育种诱变育种定义定义利用物理因素（利用物理因素（X射线、射线、射线、紫外线、激光等）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。物，使生物发生基因突变。步骤步骤植物种子植物种子 微微生物菌株生物菌株物理因素物理因素化学因素化学因素出现多出现多种变异种变异筛选筛选所需要的所需要的变异类型变异类型培育培育符合需要符合需要的新品种的新品种优点优点提高突变率
7、，在较短时间内获得更多优良变异提高突变率，在较短时间内获得更多优良变异实例实例青霉素高产菌株、太空作物、高油大豆等青霉素高产菌株、太空作物、高油大豆等局限局限 诱变方向难以掌握，突变体难以集中多个理想诱变方向难以掌握，突变体难以集中多个理想性状性状第十页，本课件共有38页二、基因重组二、基因重组1、定义：、定义：指在生物体进行指在生物体进行有性生殖有性生殖过程中，控制过程中，控制不不同性状的基因同性状的基因进行重新组合的过程。进行重新组合的过程。2、类型：、类型：有性生殖中的基因重组有性生殖中的基因重组（在物种内）（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非同源染色体上的非等位基
8、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因型和表现型的多样性在基因工程中，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，将供体生物的目的基因导入受体生物细胞中，实现实现不同物种间的基因重组不同物种间的基因重组。第十一页，本课件共有38页3、结果：、结果：产生新的基因组合产生新的基因组合 新的基因型新的基因型4、意义：、意义：生物变异的来源之一，生物变异的来源之一，是形成生物多样性的重要原因之一，是形成生物多样性的重要原因之一，为生物进化提供
9、原始材料。为生物进化提供原始材料。第十二页，本课件共有38页5、应用：、应用：杂交育种杂交育种定义：定义：将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起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。再经过选择和培育，获得新品种的方法。实例实例1：小麦中高秆（小麦中高秆（D）对矮秆（）对矮秆（d）显性，抗锈病）显性，抗锈病（T）对易染锈病（）对易染锈病（t）显性。）显性。两对等位基两对等位基 因位于两对同源染色体上，现有因位于两对同源染色体上，现有高秆抗病、矮高秆抗病、矮秆易染病两品种的纯合子，怎样选育出能稳定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
10、产要求的新品种？（用遗传图解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）加文字说明表示）第十三页，本课件共有38页DdTtPDDTTd d t t高秆抗病高秆抗病矮秆易染病矮秆易染病F1 高秆抗病高秆抗病F2DT D t t dd T dd t t 高秆抗病高秆抗病 高秆易病高秆易病 矮秆抗病矮秆抗病 矮秆易病矮秆易病连续多代自交连续多代自交，淘汰出现性状分离，淘汰出现性状分离的个体，保留稳定遗传的个体的个体，保留稳定遗传的个体矮杆抗锈病矮杆抗锈病的小麦的小麦新品种新品种第十四页，本课件共有38页植物杂交育种的一般步骤：植物杂交育种的一般步骤：优点互补的两品种优点互补的两品种F1F
11、2自交自交有多种表现型有多种表现型选择选择集中双亲优点的类型集中双亲优点的类型连续选育连续选育符合要求的新品种（纯合子）符合要求的新品种（纯合子）杂交杂交（将优良基因集中在一个个体）（将优良基因集中在一个个体）第十五页，本课件共有38页现有黑色短毛兔（现有黑色短毛兔（BBEEBBEE）和褐色长毛兔（）和褐色长毛兔（bbeebbee），两对），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）传的黑色长毛免。（用遗传图解加文字说明表示）实例实例2：第十六页，本课件共有38页P BBEE bbee 黑短黑
12、短 褐长褐长F1 BbEe 让让F1代雌雄个体间杂交代雌雄个体间杂交F2 B_E_ B_ee bbE_ bbee 黑长黑长 褐长褐长 选黑色长毛兔和褐色长毛兔测交：选黑色长毛兔和褐色长毛兔测交：如果后代全为黑色长毛兔，则被检测的黑色长毛兔为纯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。合体，能稳定遗传，符合育种要求。如果后代出现性状分离，则被检测的黑色长毛兔不符合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。育种要求，淘汰。第十七页，本课件共有38页局限：局限：只限于现有基因的重组只限于现有基因的重组杂交后代会发生性状分离杂交后代会发生
13、性状分离杂交过程复杂，耗时长杂交过程复杂，耗时长第十八页，本课件共有38页三、染色体变异三、染色体变异（用光学显微镜可直接观察用光学显微镜可直接观察用光学显微镜可直接观察用光学显微镜可直接观察到染色体的变化到染色体的变化到染色体的变化到染色体的变化）1、染色体结构变异、染色体结构变异缺失缺失重复重复倒位倒位易位易位a b c d e f a b c f a b c d e f a b c b c d e f a e d c b f a b c d e f a b c d e f g h i a b c d e f g h i j 1、染色体结构变异、染色体结构变异第十九页，本课件共有38页结果
14、：结果：有关染色体上的基因数目或者排列顺序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。发生改变，从而导致性状变异。多数变异结果是有害的多数变异结果是有害的实例：实例：人类的猫叫综合症人类的猫叫综合症第第5号染色体短臂部分缺失号染色体短臂部分缺失第二十页，本课件共有38页2、染色体数目变异、染色体数目变异细胞内个别染色体的增加或者减少细胞内个别染色体的增加或者减少原因：原因：（1）非整倍数变异）非整倍数变异细胞分裂中，细胞分裂中，一对同源染色体一对同源染色体或或一对姐妹染色体一对姐妹染色体没有分离，所形成的两个子细胞中，一个多了没有分离，所形成的两个子细胞中，一个多了一条染色体
15、，另一个缺失了一条染色体。一条染色体，另一个缺失了一条染色体。实例：实例：21三体综合征三体综合征45+XY（47）或者或者45+XX（47）XYY综合征（综合征（47）性腺发育不良症（特纳氏综合征）性腺发育不良症（特纳氏综合征）44+XO（45）第二十一页，本课件共有38页（2）整倍数变异）整倍数变异细胞中染色体数目以细胞中染色体数目以染色体组的形式染色体组的形式 成倍增加或减少成倍增加或减少染色体组染色体组 细胞中的细胞中的一组非同源染色体一组非同源染色体，它们在形态，它们在形态和功能上各不相同，但是和功能上各不相同，但是携带着控制一种生物携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息生
16、长发育、遗传和变异的全部信息，这样的一，这样的一组染色体就叫做一个染色体组。组染色体就叫做一个染色体组。第二十二页，本课件共有38页构成一个染色体组应具备以下几点：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、大小和功能各不一个染色体组中所含的染色体形态、大小和功能各不相同。相同。一个染色体组中含有控制生物性状的一整套基因。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？如何确定某生物体细胞中染色体组的数目？AaaBBb第二十三页，本课件共有38页雄果蝇体细胞含雄果蝇体细胞含8条染色体条
17、染色体2、2、2、XY减数分裂减数分裂精子含精子含4条染色体条染色体、X或者或者、Y（2个染色体组）个染色体组）（1个染色体组）个染色体组）实例实例第二十四页，本课件共有38页人人体体染染色色体体图图N=22+X或或N=22+YN=22+X第二十五页，本课件共有38页二倍体二倍体定义：定义：指体细胞中含有两个染色体组的个体。指体细胞中含有两个染色体组的个体。来源：来源：由受精卵发育而成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由二倍体的配子经单倍体育种而成生物体生物体2N 减数减数分裂分裂精子精子卵细胞卵细胞N
18、N受精受精作用作用受精卵受精卵2N发育发育新个体新个体2N二倍体生物的正常繁殖和发育：二倍体生物的正常繁殖和发育：第二十六页，本课件共有38页多倍体多倍体指体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。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：多倍体的形成：二倍体二倍体生物生物2N复制复制2N有丝分裂中染色体着丝点有丝分裂中染色体着丝点分裂，细胞质不分裂分裂，细胞质不分裂子细胞子细胞4N复制复制2N减数分裂中染色体着丝减数分裂中染色体着丝点分裂，细胞质不分裂点分裂，细胞质不分裂配子配子2N发育发育受精受精四倍体四倍体4N自然因素自然因素(温度等温度等)人为因素人为因素(秋水仙素秋水
19、仙素)纺锤丝形成受阻纺锤丝形成受阻第二十七页，本课件共有38页多倍体的特点：多倍体的特点：多倍体植株茎秆粗壮，多倍体植株茎秆粗壮，叶片、种子、果实都比较大叶片、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糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加应用：应用：多倍体育种多倍体育种第二十八页，本课件共有38页实例：实例：无子西瓜的培育无子西瓜的培育2N秋水仙素处理秋水仙素处理4N2N2NN胚胚 3N(果皮果皮、种皮、种皮4N)2N生长发育生长发育（果皮（果皮3N，无种子），无种子）子房发育成无子西瓜子房发育成无子西瓜(不能形成可育配子不能形成可育配子)配子配子三倍体植株三倍体植株杂交杂交
20、第二十九页，本课件共有38页普通小麦的进化和小黑麦的培育普通小麦的进化和小黑麦的培育一粒小麦一粒小麦(AA)山羊草山羊草(BB)(AB)异源二倍体异源二倍体,高度不育高度不育(AABB)二粒小麦二粒小麦异源四倍体异源四倍体,可育可育节节草节节草(DD)(ABD)染色体天然加倍染色体天然加倍染色体天然加倍染色体天然加倍(AABBDD)普通小麦普通小麦6N=42黑麦黑麦(RR)(ABDR)秋水仙素处理秋水仙素处理(AABBDDRR)小黑麦小黑麦8N=562N=142N=142N=142N=14第三十页，本课件共有38页生物体生物体2N减数减数分裂分裂配子配子N未受精的卵细胞单未受精的卵细胞单独发育
21、独发育(天然天然)单倍体单倍体花药离体培养花药离体培养(人为人为)N4N2N2N6N3N3N单倍体单倍体第三十一页，本课件共有38页特点：特点：一般植株弱小，高度不育。一般植株弱小，高度不育。应用：应用：单倍体育种单倍体育种与杂交育种配合，以缩短育种年限与杂交育种配合，以缩短育种年限DdTtd d t t以高杆抗病（以高杆抗病（DDTT）水稻和矮杆易感病（）水稻和矮杆易感病（ddtt）水稻）水稻杂交，培育矮杆抗病（杂交，培育矮杆抗病（ddTT）新品种。）新品种。DDTT ddttF1植株植株减数减数分裂分裂花粉花粉DTD t dTd t离体离体培养培养 单倍体单倍体幼苗幼苗DTD t dTd
22、t秋水仙秋水仙素处理素处理纯合纯合二倍二倍体植株体植株DDTTDD t td dTT第三十二页，本课件共有38页四、基因工程育种和细胞工程育种四、基因工程育种和细胞工程育种1、基因工程育种、基因工程育种（1）定义）定义按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加按照人们的意愿，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。后者的遗传性状的工程技术。（2）原理：）原理：基因重组基因重组第三十三页，本课件共有38页（3）基本步骤：）基本步骤：供体细胞提取供体细胞提取反转录法反转录法化学合
23、成法化学合成法人工合成人工合成获取目的基因获取目的基因选择运载体选择运载体有多个切点有多个切点能自行复制能自行复制有标记基因有标记基因重组重组DNA分子分子剪切剪切拼接拼接导入导入受体生物细胞受体生物细胞动物受精卵或动物受精卵或ES细胞细胞植物体细胞植物体细胞微生物细胞微生物细胞发育发育具有目的基因的表达产物具有目的基因的表达产物或特定性状或特定性状转基因生物转基因生物（限制性核酸内切酶）（限制性核酸内切酶）（DNA连接酶）连接酶）第三十四页，本课件共有38页（4）实例：）实例：抗虫棉、超级细菌等抗虫棉、超级细菌等（5）优点：）优点：定性改造生物性状定性改造生物性状不受生物间亲缘关系远近的限制
24、不受生物间亲缘关系远近的限制育种周期比较短育种周期比较短（6）局限：）局限：资金投入大，技术设备要求高，操资金投入大，技术设备要求高，操作复杂，目前的成功率低作复杂，目前的成功率低（7）转基因食品的安全性）转基因食品的安全性营养成分改变营养成分改变成为新的过敏源成为新的过敏源某些成分可能直接危及人体健康某些成分可能直接危及人体健康第三十五页，本课件共有38页2、植物体细胞杂交育种、植物体细胞杂交育种（1）定义：）定义：指将不同种的植物体细胞，在一定条件指将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植株的技术。成新植株的技术。（2）原理：）原理：染色体变异染色体变异第三十六页，本课件共有38页（3）基本步骤：）基本步骤：甲植物细胞甲植物细胞乙植物细胞乙植物细胞去壁去壁（酶解法）（酶解法）甲原生质体甲原生质体乙原生质体乙原生质体人工诱导人工诱导杂种细胞杂种细胞 再生出细胞壁再生出细胞壁愈伤组织愈伤组织 杂种植株杂种植株 脱分化脱分化再分化再分化同时具有两个物种的遗传性同时具有两个物种的遗传性筛选、移入培养基筛选、移入培养基原生质体融合原生质体融合2N2N2N+2N2N+2N第三十七页，本课件共有38页感感谢谢大大家家观观看看第三十八页，本课件共有38页