《变异yong》PPT课件.ppt

遗传,变异,细胞核遗传,细胞核中的遗传物质所控制的遗传现象叫细胞核遗传。,细胞质遗传,遗传与变异,种瓜得瓜，种豆得豆,一母生九子，九子各不同,问题、什么是生物的变异？,生物的变异是指同种生物之间 ,亲、子代间或子代各个体间存在性状差异的现象。,表现型=,基因型+环境条件,遗传物质,外界因素,任一因素发生变化，表现型都可能发生变化,变异的来源：,由于环境因素造成的变异,不遗传的变异,（生物体中的遗传物质没有发生变化）,由于生物的遗传物质发生变化造成的变异,可遗传变异,可遗传变异的来源：,基因突变,基因重组,染色体变异,一、基因重组,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。,来源：,自由组合,交叉互换,重组DNA技术,意义：,为生物变异提供丰富的来源,生物多样性的重要原因之一,对生物进化具有重要意义,细胞融合,两对相对性状的杂交实验,F1,F2,个体数,315,101,108,32,“杂交水稻之父”-袁隆平,育种方法一、杂交育种,杂交育种是利用基因重组的原理，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。,杂交育种概念：,例1：现有纯合的高秆抗锈病水稻（DDTT）和矮秆不抗锈病水稻（ddtt），两对等位基因分别位于两对同源染色体上。 问：怎样才能得到矮秆抗锈病的优良品种（ddTT）？,育种过程：, 高抗 矮不抗 F1 DDTT ddtt,高抗 DdTt,高抗 高不抗 矮抗 矮不抗,ddTT ddTt,矮抗 矮不抗 ddTT ddTt,F3,杂交,选优,思考：要培育出一个能稳定遗传的植物品种至少要几年？,试一试：动物的杂交育种方法,例2：现有长毛立耳猫（BBEE）和短毛折耳猫（bbee），两对等位基因分别位于两对同源染色体上。 你能否培育出能稳定遗传的长毛折耳猫（BBee）？写出育种方案（图解）,长毛折耳猫,短毛折耳猫,长毛立耳猫,！,注意,动物杂交育种中纯合子的获得不能通过逐代自交，而应改为测交。,原理：,基因重组,方法：,杂交,优点：,（1）方法简单，容易操作。 （2）使位于不同个体上的多个优良性状集中于同一个体上，即“集优”。,缺点：,（1）只能利用已有的基因进行重组，并不能创造新的基因。 （2）杂交后代出现性状分离现象,育种进程缓慢,过程繁琐。,应用:,杂交育种,中国荷斯坦牛,杂交育种不能创造新的基因，并且所需时间较长，那有没有能产生新的基因，并且所需时间相对缩短的育种方法呢？,白化病患者,短腿安康羊（右）,镰刀型细胞贫血症,基因突变,问题、基因突变的实质是什么？,基因突变是指由于DNA分子中发生碱基对的增添、 缺失或改变而使基因特定核苷酸系列发生改变的现象。, , , , ,增添,改变,缺失,（D）,（d1）,（d2）,（d3）,什么是基因突变？P23,镰刀型细胞贫血症病因图解：,DNA,RNA,氨基酸,谷氨酸,蛋白质,正 常,突 变,缬氨酸,异 常,基因突变的原因：以人类镰形红细胞贫血病 为例探讨,正常红细胞,异常红细胞,谷氨酸,缬氨酸,GAA,GUA,C T T,C A T,G A A,G T A,根源,密码子,基因,基因突变,由于DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或改变，而引起基因结构的改变,基因突变引起的结果：,形成它的等位基因，并且通常会引起表现型的变化。,思 考,基因突变是否一定引起 表现型的变化？为什么？,基因突变发生在什么时期？,替换 缺失 增加,物理辐射。 （如温度剧变、射线、污染等） 化学药剂。,讨论：DNA碱基对的改变一定会引起生物的性状改变吗？ 突变的基因一定能够传递给后代吗？,内因：DNA分子中碱基对,诱因(外因)：,问题、基因突变原因？,核苷酸的排列顺序改变,突变的时间：,细胞分裂间期，DNA复制时,基因突变的意义：,1、产生新基因的主要来源； 2、生物变异的主要原因； 3、对生物进化有重要作用。（为生物进化提供了最初的原材料）,基因突变的特点：,1、普遍性,2、随机性,3、低频性,4、多害少利,5、不定向,基因突变在育种上的应用,人工诱变方法,物理诱变,（X射线、射线、紫外线、激光等）,化学诱变,（亚硝酸、硫酸二乙酯等）,经过处理后，使生物发生基因突变。用这种方法可以提高突变率。从中选育出所需要的生物品种。,原理：,基因突变,方法：,物理方法(紫外线、射线、失重等) 化学方法(亚硝酸、硫酸二乙酯等),优点：,(1)能产生新基因和新的性状 (2)在较短的时间内获得更多的优良变异类型，加速育种进程。,缺点：,突变体难以集中多个优良性状，须大量处理供试材料 ，以便增加选择的机会，工作量大 。,应用:,青霉菌的选育，太空辣椒的培育等,育种方法二、诱变育种,人工诱变 + 单倍体育种,早熟品种(aa),当年就可以培育出优良新品种！,迟熟品种 (AA),杂合子 (Aa),幼苗 （A）,幼苗 （a）,迟熟品种(AA),时间：,灵活创新、实际应用,现有水稻的某迟熟（AA)品种,那么我们有什么好办法快速地得到早熟（aa）品种？,普通青椒,太空椒,1、我国运用返回式运载卫星搭载水稻种子，返回地面后种植，培育出的水稻穗长粒大，亩产达600kg，最高达750kg，蛋白质含量增加8%-20%，生长期平均缩短10天。请回答：,（1）水稻产生这种变异的来源是_，产生变异的原因是_。,基因突变,各种宇宙射线和失重的作用，使基因的分子结构发生改变。,（2）这种方法育种的优点有_。,能提高变异频率，加速育种进程，并能大幅度改良某些性状,巩固练习：,染色体畸变,染色体变异和基因突变的区别,基因突变是染色体的某一个位点上基因的改变，这种改变在光学显微镜下是看不见的。,染色体变异是可以用显微镜直接观察到 的比较明显的染色体变化。,三、染色体变异,一） 染色体结构变异,二） 染色体数目变异,概念：染色体结构或者数目发生变化,猫叫综合症,症状： 患儿哭声轻，音调高，很像猫叫。两眼距离较远，耳位低下，生长发育缓慢，存在着严重的智力障碍。,病因：5号染色体部分缺失,一） 染色体结构变异,染色体的某一片段缺失,消失,1、缺失,果蝇缺刻翅的形成,一） 染色体结构变异,染色体中增加某一片段,重复,、重复,果蝇棒状眼的形成,一） 染色体结构变异,染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上,3、易位,夜来香的变异,移接,一） 染色体结构变异,染色体的某一片段位置颠倒,4、倒位,颠倒,一） 染色体结构变异,缺失,重复,倒位,易位,果蝇缺刻翅、猫叫综合症,果蝇棒状眼,夜来香的变异、 慢性粒细胞白血病,染色体结构变异,染色体上的基因的数目和排列顺序改变,生物性状的变异,多数不利,染色体结构的变异导致生物变异的原因是什么？,智障“天才”舟舟,病因：常染色体变异,比正常人多了一条21号染色,舟舟是一个先天智力障碍(三体综合症)患者,二） 染色体数目变异,先天性愚型 （21三体综合症）,性腺发育不良（特纳氏综合症）,指细胞内染色体数目增添或缺失的改变。,定义:,分类,二） 染色体数目变异,如唐氏综合症，特纳氏综合征,如三倍体无籽西瓜,概念：细胞内某一号或几号染色体的数量增多或减少。 后果：因为染色体上的基因能控制蛋白质的合成，某号染色体增多或减少后将导致相应蛋白质的增多或减少，从而导致新陈代谢的严重紊乱，造成细胞死亡或严重的功能缺陷。,正常,增多,减少,非整组变异,概念：体细胞内染色体组增多或减少。 后果：在植物及低等动物中比较常见，由于基因控制的蛋白质成比例增多或减少，一般对生存没有显著影响。 在高等植物，染色体组增多的植株一般具有大型性，各器官粗大，成熟推迟；染色体组减少的植株则生长瘦弱。 染色体组为奇数时，因减数分裂时联会紊乱，表现为高度不孕（不能产生种子）。,整 组变 异,染色体组,染色体组,雄果蝇染色体组图解,染色体组,染色体组,雌果蝇染色体组图解,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。,如人、果蝇等生物的配子中的所有染色体就是一个染色体组 那么人的体细胞中含有二个染色体组,特点： a.它们形态大小、功能各不相同 b.但是携带着控制一种生物生长发育、遗传变异的全套遗传信息,染色体组,1、某生物正常体细胞的染色体数目为8条，下图中，表示含有一个染色体组的细胞是,C,2、某生物的基因型为AAaaBbbbCCCc，那么它有多少个染色体组 A、2、 B、3 C、4 D、8,染色体组数的判断办法： 1、图形题就看同源染色体的条数 2、基因型题就看同种类型字母的个数,C,练习1,二倍体：,由受精卵发育而成的，体细胞中 含有两个染色体组的个体。,例如：人、果蝇、玉米等。,自然界中，几乎全部的动物和过半数的高等植物都是二倍体。,多倍体：,由受精卵发育而成的，体细胞中含有三个或三个以上的染色体组的个体。,多倍体在高等植物中是相当普遍的，例如显花植物中大约有一千种以上是多倍体，栽培植物中更为常见，禾本植物可达75%。但动物界中的多倍体却少得多，脊椎动物则更少。,但近年报道，象甲科、蓑蛾等昆虫以及一些无尾两栖类动物等也都发现了多倍体。,3,3,4/8,4,染色体组变异在育种中的应用 多倍体育种,问题、多倍体形成的原因是什么？,思考：如果纺锤体受到破坏，那么会导致什么结果？,后果：形成染色体数目加倍的细胞。, 自然条件下：体细胞在有丝分裂过程或减数分裂形成配子的过程中，染色体完成了复制，但是细胞受到外界环境条件(如温度骤变、化学药物的作用)或生物内部因素的干扰，纺锤体的形成受到破坏，以致染色体不能被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，于是形成了染色体数目加倍的体细胞或配子。,人为条件下：秋水仙素抑制纺锤体的形成 ，导致染色体不分离，细胞染色体加倍。,讨论： 这种现象会发生在细胞分裂的哪些时期？,与二倍体植株相比，多倍体植物有生长旺盛，茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加，种子少或不产生种子，发育迟缓等特性。凡是不以种子为收获目标的植物都可以考虑进行多倍体育种。,多倍体植株的特点,人工诱导多倍体的方法,2、秋水仙素处理萌发种子或幼苗,、低温处理,原理：温度的骤变、适当浓度的秋水仙素能在不影响细胞活力的条件下抑制纺锤体生成或破坏纺锤体。导致染色体复制且着丝点分裂后不能分配到两个细胞中，从而使细胞内的染色体数目加倍。,人工诱导多倍体的产生,Do you know?,在生产上，合理利用染色体的数目变异可以获得意想不到的收获,母 本,父 本,去雄,四倍体,二倍体,有籽西瓜,播种,三倍体植株,普通西瓜植株 (二倍体）,花粉刺激,（提供生长素）,无籽西瓜,人工授粉,人工诱导多倍体的产生（无籽西瓜）,在左图为无籽西瓜的培育过程示意图（图中1、2是普遍西瓜的幼苗）根据图回答下列问题： (1)图中滴管里的秋水仙素溶液滴在幼苗上，可抑制_使细胞不能再分裂。 (2)图中“4”是在四倍体植株上形成的种子，其中的胚含_个染色体组。 (3)图中“5”是_倍体植株，它在减数分裂过程中，由于_因而不能形成正常的生殖细胞。 (4)图中“5”植株开花时，接受了二倍体的植株的成熟花粉，于是形成的无籽西瓜属于_倍体。,纺缍体形成,三,三,同源染色体联合紊乱,三,单倍体,体细胞中含有本物种配子的染色体数目的个体。 单倍体是二倍体或多倍体单性生殖的结果。,蜜蜂的蜂王和工蜂是二倍体，它们的体细胞中含有二个染色体组，32个染色体，而雄峰的体细胞中含有一个染色体组，16个染色体，是单倍体；又如普通小麦是六倍体，它的体细胞中含有六个染色体组，42个染色体，它的单倍体植株体细胞中含有3个染色体组，21个染色体。可见，单倍体植株的染色体数目总是正常植株染色体数目的一半。,对一个个体称单倍体还是几倍体，关键看什么？,关键看它是受精卵发育成的，还是 配子直接发育而成的。由受精卵发育成 的个体叫几倍体，由配子发育而成的个 体叫单倍体。,(2)DdTt,单倍体类型：,二倍体植株：,单倍体育种,DT Dt dT dt,DT Dt dT dt,DDTT DDtt ddTT ddtt,（1）DDTTddtt,DdTt,缩短培育优良品种的时间,优点？,自然条件下玉米、水稻等高等植物 偶尔也会出现单倍体。与正常植株相 比，单倍体植株生长瘦弱，高度不育。,单倍体植株的特点,1、具有不同优点的品种杂交,2、取F1的花药用组织培养的方法进 行离体培养，形成单倍体植株,3、用秋水仙素使单倍体染色体加倍,4、选取符合要求的个体作种,“花药离体培养法”,单倍体育种的方法,单倍体是否就是一倍体?,杂交,辐射、射线 化学药剂,秋水仙素,花药离体培养,基因重组,基因突变,染色体变异,可以集中两个亲体的优良性状,育种年限缩短，改良某些性状,果大，茎秆粗，营养物丰富,年限短，易稳定,时间长,有利不多，需大量处理,发育迟，结实低,高度不育，弱小,避免变异无性繁殖,利用变异,杂交育种 人工诱变育种 多倍体育种 单倍体育种,生物的后代出现不同于亲本的性状,自然变异 人工诱导变异,按来源分,基因重组 基因突变 染色体变异,不遗传的变异,遗传的 变 异,按结果分,、某化工厂一次泄漏