变异与育种课件.ppt

变异与育种 1 2020 3 21 基因突变基因重组染色体变异 一 变异 可遗传变异 2 2020 3 21 一 基因突变 3 2020 3 21 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 4 2020 3 21 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 5 2020 3 21 普遍性随机性多害少利性不定向性低频性 4 特征 6 2020 3 21 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 7 2020 3 21 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 8 2020 3 21 拓展延伸 9 2020 3 21 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 10 2020 3 21 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 11 2020 3 21 2 基因突变对生物性状的影响 12 2020 3 21 3 基因突变不一定导致生物性状改变 13 2020 3 21 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AA Aa 也不会导致性状的改变 14 2020 3 21 4 显性突变与隐性突变 15 2020 3 21 判断 16 2020 3 21 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 17 2020 3 21 二 基因重组 18 2020 3 21 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 19 2020 3 21 3 基因重组的类型 20 2020 3 21 21 2020 3 21 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 22 2020 3 21 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 23 2020 3 21 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 24 2020 3 21 25 2020 3 21 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 26 2020 3 21 易位 与 交叉互换 27 2020 3 21 缺失 重复 倒位与基因突变 28 2020 3 21 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 29 2020 3 21 四 染色体数目的变异 30 2020 3 21 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 31 2020 3 21 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 32 2020 3 21 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 33 2020 3 21 染色体组的组成特点 34 2020 3 21 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 35 2020 3 21 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 36 2020 3 21 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 37 2020 3 21 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 38 2020 3 21 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 39 2020 3 21 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 40 2020 3 21 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 41 2020 3 21 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 42 2020 3 21 43 2020 3 21 根据细胞分裂图来确定变异的类型 44 2020 3 21 变异与细胞分裂 45 2020 3 21 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 46 2020 3 21 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 47 2020 3 21 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 48 2020 3 21 二 人类遗传病 49 2020 3 21 人类遗传病的分类 50 2020 3 21 51 2020 3 21 52 2020 3 21 53 2020 3 21 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 54 2020 3 21 遗传病传递方式的判断 55 2020 3 21 56 2020 3 21 57 2020 3 21 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 58 2020 3 21 基因组和染色体组 59 2020 3 21 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 60 2020 3 21 调查人群中的遗传病 61 2020 3 21 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 62 2020 3 21 调查流程 63 2020 3 21 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 64 2020 3 21 65 2020 3 21 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 66 2020 3 21 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 67 2020 3 21 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 68 2020 3 21 三 育种 69 2020 3 21 单倍体育种 70 2020 3 21 实例 71 2020 3 21 多倍体育种 72 2020 3 21 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 73 2020 3 21 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 74 2020 3 21 实例无籽西瓜的培育 75 2020 3 21 76 2020 3 21 77 2020 3 21 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 78 2020 3 21 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 79 2020 3 21 无子番茄和无子西瓜培育 80 2020 3 21 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 81 2020 3 21 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 82 2020 3 21 4 方法 83 2020 3 21 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 84 2020 3 21 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 85 2020 3 21 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 86 2020 3 21 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 87 2020 3 21 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 88 2020 3 21 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 89 2020 3 21 应用 高产青霉菌 黑农五号 大豆品种等的培育 90 2020 3 21 基因工程育种 91 2020 3 21 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 9