变异与育种课件

变异与育种,基因突变 基因重组 染色体变异,（一）变异,可 遗 传 变 异,一、基因突变,1概念：由于DNA分子中发生碱基对的 ，而引起的基因结构的改变。 2时期：有丝分裂间期及减数第一次分裂间期DNA复制时。,增添、缺失和替换,3原因： 外因：某些环境条件(如物理、化学、生物因素)；内因：DNA复制过程中，基因中脱氧核苷酸的种类、数量和 发生改变，从而改变了遗传信息。,排列顺序,普遍性 随机性 多害少利性 不定向性 低频性,4、 特 征,5意义： 是生物变异的根本来源，为生物进化提供了最初的选择材料，是产生新基因的途径。,6实例：镰刀型红细胞贫血症。控制合成血红蛋白的DNA分子的碱基序列发生改变，即DNA分子上的一个碱基对发生改变，由 变成 ，结果血红蛋白多肽链中 被 代替，导致镰刀型细胞贫血症。,A/T,T/A,谷氨酸,缬氨酸,拓展延伸,1、基因突变 没有引起基因数量和位置的改变，而是改变基因的结构。,基因突变是遗传物质在分子水平上的改变。碱基对数目、种类改变非常小，若数目改变幅度过大，超过一个基因的范围则为染色体变异。,2、基因突变对生物性状的影响,3、基因突变 不一定导致生物性状改变,(1)突变部位可能在非编码部位(内含子和非编码区)。,原因：,(2)基因突变后形成的密码子与原密码子决定的是同一种氨基酸。,(3)基因突变若为隐性突变，如AAAa，也不会导致性状的改变。,4、显性突变与隐性突变,判断：,传递规律：发生在配子中，可遵循遗传规律传递给后代，若发生在体细胞中，一般不能遗传，但植物可通过无性生殖传递。 生殖细胞的突变率一般比体细胞的突变率高，这是因为生殖细胞在减数分裂时对外界环境变化更加敏感。,二、基因重组,1概念： 生物体在进行有性生殖过程中，控制不同性状的基因重新组合。,2意义： 是形成生物多样性的重要原因之一。,3.基因重组的类型,通过基因突变会产生新的基因和基因型。基因重组只能产生新的基因型而不能产生新的基因，要增加基因重组的内涵只有通过基因突变，所以基因突变是生物变异的根本来源。,三、染色体结构的变异 1概念：由染色体结构的改变而引起的变异。,2种类,(1)缺失：染色体中某一片段缺失引起的变异。 (2)重复：染色体中增加某一片段引起的变异。 (3)易位：染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上引起的变异。 (4)倒位：染色体中某一片段位置颠倒引起的变异。,3结果： 使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，从而导致性状的变异。 4举例： 猫叫综合征，是由于人的第5号染色体部分缺失引起的遗传病。,“易位”与“交叉互换”,缺失、重复、倒位与基因突变,染色体变异与基因突变的判别 基因突变是分子水平的变异，在光学显微镜下是观察不到的，而染色体变异是细胞水平的变异，在光学显微镜下一般可以观察到。 因此制作正常样本与待测变异样本的有丝分裂临时装片，找到中期图进行染色体结构与数目的比较，可以区分染色体变异与基因突变。,四、染色体数目的变异,（一）个别染色体的增加或减少,单体（2n-1),性腺发育不良,（21三体综合症）,三体(2n+1),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，携带着控制生物的生长、发育、遗传和变异的全部遗传信息。,（二）染色体以染色体组形式成倍的增 加或减少,构成一个染色体组应具备以下几条： (1)一个染色体组中不含同源染色体。 (2)一个染色体组中所含的染色体在形态、大小和功能上各不相同。 (3)一个染色体组中含有控制本物种生物性状的一整套基因，但不能重复。,染色体组的组成特点,染色体组数量的判断方法 (1)在细胞内任选一条染色体，细胞内与该染色体形态相同的染色体共有几条，则含有几个染色体组， 如图甲中与1号(或2号)相同的染色体共有四条，此细胞有四个染色体组。,(2)在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的基因(读音相同的大小写字母)出现几次，则有几个染色体组，如图乙中，若细胞的基因型为AaaaBBbb，任一种基因各有四个，则该生物含有四个染色体组。,(3)根据染色体的数目和染色体的形态数来推算。染色体组的数目染色体数/染色体形态数。如雌果蝇体细胞中有8条染色体，分为4种形态，则染色体组的数目为2个。,2二倍体：由 发育而来，体细胞中含有 染色体组的个体。,受精卵,两个,3单倍体 (1)概念：由 发育而来，体细胞中含有 染色体数目的个体。 (2)特点：与正常植株相比，单倍体植株长得 ，且 。,未受精的生殖细胞,本物种配子,弱小,高度不育,高度不育 进行减数分裂形成配子时，同源染色体无法正常联会或联会紊乱，不能产生正常配子。 （适用于体细胞染色体组为奇数的单倍体或多倍体、也可产生少部分正常的配子）,4多倍体 (1)概念：由 发育而来，体细胞中含 或 染色体组的个体。 (2)特点：多倍体植株茎秆 ，叶片、果实和种子都 ， 等营养物质含量丰富。,受精卵,三个,三个以上,粗壮,比较大,糖类和蛋白质,单倍体与多倍体 (1)如果生物体是由受精卵(或合子)发育形成的，其体细胞内含有几个染色体组就称为几倍体。 (2)如果生物体是由生殖细胞(卵细胞或花粉)直接发育来的，不论体细胞内含有几个染色体组，都称为单倍体。,根据细胞分裂图来确定变异的类型,变异与细胞分裂,各种生物可遗传变异的来源： 病毒可遗传变异的来源基因突变 原核生物可遗传变异的来源基因突变 真核生物可遗传变异的来源 进行无性生殖时：基因突变和染色体变异 进行有性生殖时：基因突变、基因重组和染色体变异,变异原因的探究 性状基因型环境条件 如果是因为遗传物质（或基因）的改变引起的，此变异可在其自交后代或与其他个体的杂交后代中再次出现（即能遗传）。 如果仅仅是环境条件的改变引起，则不能遗传给自交后代或杂交后代。,所以，可以用自交或杂交的方法确定变异的原因；或者将变异个体和正常个体培养在相同的条件下，两者没有出现明显差异，则原来的变异性状是由环境引起的。,二、人类遗传病,人类遗传病的分类,先天性与后天性疾病是依疾病发生时间划分的，家族性与散发性疾病是依疾病发生的特点划分的，遗传病与非遗传病则是依发病原因划分的。 先天性疾病不一定是遗传病，如母亲妊娠前三个月内感染风疹病毒而使胎儿患先天性白内障； 家族性疾病不一定是遗传病，如由于食物中缺少VA，家族中多个成员患夜盲症。,遗传病传递方式的判断,细胞质遗传病 致病基因在细胞质中 母病子女都患病 父病子女均正常,基因组和染色体组,对于有性染色体的生物(二倍体)， 其基因组为常染色体/2性染色体； 对于无性染色体的生物， 其基因组与染色体组相同。,调查人群中的遗传病,实验原理 (1)人类遗传病是由于遗传物质改变而引起的疾病。 (2)遗传病可以通过社会调查和家系调查的方式了解发病情况。 (3)某种遗传病的发病率(某种遗传病的患病人数/某种遗传病的被调查人数)100%。,调查流程,1以常见单基因遗传病为研究对象。 2调查的群体要足够大。 3调查“遗传病发病率”与“遗传 方式”的区别,注 意,遗传病的监测和预防 1遗传咨询的内容和步骤 (1)医生对咨询对象进行身体检查，了解家庭病史，对是否患有某种遗传病作出诊断。 (2)分析遗传病的 。 (3)推算出后代的 。 (4)向咨询对象提出防治对策和建议，如 、进行 等。,传递方式,再发风险率,终止妊娠,产前诊断,2产前诊断：指在胎儿出生前，医生用专门的检测手段，如 、 、孕妇血细胞检查以及 等手段，确定胎儿是否患有某种遗传病或先天性疾病。,羊水检查,B超检查,基因诊断,三、人类基因组计划与人体健康 1人类基因组计划的目的：测定人类基因组的 ，解读其中包含 。 2意义：对于人类疾病的诊断和预防具有重要意义。,全部DNA序列,遗传信息,三、育种,单倍体育种,实例,多倍体育种,人工诱导多倍体 方法：用 处理萌发的种子或幼苗。 原理：秋水仙素或低温处理能够抑制 ，导致染色体不能移向细胞两极，引起细胞内 加倍。,秋水仙素或低温,纺锤体的形成,染色体数目,秋水仙素的作用时期：细胞分裂前期,秋水仙素或低温抑制纺锤体的形成使得分裂的细胞周期不完整,实例 无籽西瓜的培育,几个问题： (1)关于两次传粉：第一次传粉是为了杂交得到三倍体种子，第二次传粉是为了提供生长素刺激子房发育成果实。 (2)用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗成为四倍体，是因为幼苗具有分生能力，分裂能力旺盛。 (3)秋水仙素处理后，新产生的茎、叶、花染色体数目加倍，而未处理的地下部分根仍为二倍体。,(4)四倍体植株上结的西瓜，皮和瓜瓤为四个染色体组，而种子为三个染色体组。 (5)获取三倍体种子是在第一年四倍体植株上；获取三倍体无子果实则是在第二年的三倍体植株上。 (6)三倍体西瓜进行减数分裂时，由于联会紊乱，不能产生正常配子，因此没有种子。,无子番茄和无子西瓜培育,杂交育种 1概念：将两个或多个品种的优良性状集中在一起，进而获得新品种的方法。 2原理：基因重组。,3特点： 优点：使分散在同一物种或不同品种中的多个优良性状集中于同一个体上，即“集优” 缺点：只能利用已有的基因重组，不能创造新基因；育种过程缓慢，局限于同一种或亲缘关系较近的个体；年年制种（培育杂合子）。,4、方法,培育杂合子品种杂种优势 (1)基本步骤：选取双亲P(、)杂交F1。 (2)特点：高产、优质、抗性强，但种子只能种一年，年年制种。,培育纯合子品种（操作简单，但需要的时间较长） (1)培育隐性纯合子品种的基本步骤 选取双亲P(、)杂交F1自交F2选出表现型符合要求的个体种植推广。,(2)培育双显纯合子或一隐一显纯合子品种的基本步骤 选取双亲P(、)杂交F1自交F2选出表现型符合要求的个体自交F3选出稳定遗传的个体推广种植。,杂交育种选育的时间是从F2开始，原因是从F2开始发生性状分离（除选育单杂合子）；选育后是否连续自交取决于所选优良性状是显性还是隐性。 若选育显性优良纯种，则需要连续自交筛选直至性状不再发生分离；若选育隐性优良纯种，则只要在子二代出现该性状个体即可。,杂交育种不一定需要连续自交,诱变育种 1概念：利用物理因素或化学因素来处理生物，使生物发生基因突变，从而获得优良变异类型的育种方法。 2原理：基因突变。 3过程：选择生物诱发基因突变选择理想类型培育。,4优点 (1)可以提高突变频率，在较短时间内获得更多的优良变异类型。 (2)大幅度地改良某些性状。 5缺点： 诱发产生的突变，有利的个体往往不多，需处理大量材料，盲目性大。,应 用,高产青霉菌、“黑农五号”大豆品种等的培育,基因工程育种,(4)要求大幅度改良某一品种，使之出现前所未有的性状，可利用 育种或基因工程育种的方法。 (5)要求提高品种产量，提高营养物质含量，可运 用 育种。,诱变,多倍体,(6)原核生物不能进行减数分裂，所以不能运用杂交的方法进行育种，如细菌的育种一般采用 育种。 (7)染色体加倍可以是以秋水仙素等方法使其加倍，也可以是细胞融合，且细胞融合可在两个不同物种之间进行。,诱变,实 验 低温诱导植物 染色体数目的变化,实验原理 (1)正常进行有丝分裂的组织细胞，在分裂后期着丝点分裂后，子染色体在纺锤体作用下分别移向两极，进而平均分配到两个子细胞中去。 (2)低温可抑制纺锤体形成，阻止细胞分裂，导致细胞染色体数目加倍。,实验流程 根尖培养：将洋葱等材料放在装满清水的广口瓶上，底部接触水面，置于适宜条件下，使之生根 低温诱导：待不定根长至1