生物的变异一轮复习

1、一、变异类型一、变异类型 基因重组基因重组 可遗传的变异可遗传的变异 基因突变基因突变 染色体变异染色体变异 不遗传的变异：（环境条件引起）不遗传的变异：（环境条件引起） 根据根据遗传物质遗传物质 是否发生变化是否发生变化 1、用生长素处理未授粉的雌蕊柱头得到无子番茄。、用生长素处理未授粉的雌蕊柱头得到无子番茄。 2、“可遗传可遗传” “可育可育” 三倍体无子西瓜、骡子、单倍体等均不育。三倍体无子西瓜、骡子、单倍体等均不育。 不遗传的变异不遗传的变异 可遗传的变异可遗传的变异 二、基因突变二、基因突变 1、实例：、实例： 2、原因：、原因： 3、实质：、实质： 4、结果：、结果： 5、意义：、

2、意义： 碱基对变化碱基对变化 脱氧核苷酸（碱脱氧核苷酸（碱 基对基对)序列改变序列改变 遗传信息改变遗传信息改变 基因结构的改变基因结构的改变 产生等位基因（新的基因和基因型）产生等位基因（新的基因和基因型） （1）基因数量不变；）基因数量不变； （2）基因突变，但蛋白质结构不一定改变，生物的表现型不一定改变；）基因突变，但蛋白质结构不一定改变，生物的表现型不一定改变； （3）基因突变属于分子水平，光学显微镜看不见。）基因突变属于分子水平，光学显微镜看不见。 普遍性普遍性: 随机性随机性: 多害少利性多害少利性: 不定向性：不定向性： 低频性：低频性： 所有生物均可发生所有生物均可发生 判断：

3、因减数分裂中易发生基因突变，有性生殖增加了自然选判断：因减数分裂中易发生基因突变，有性生殖增加了自然选 择的原材料。择的原材料。( ) ：突变率很低：突变率很低 ：突变率较高：突变率较高 自然突变自然突变 诱发突变诱发突变 ： 显性突变显性突变 隐性突变：隐性突变： 诱变育种诱变育种 原理：原理：基因突变基因突变 常用方法：常用方法：物理因素 物理因素 化学因素化学因素: :秋水仙素秋水仙素 优点：优点：可以提高突变率，创造生物新品种。可以提高突变率，创造生物新品种。 缺点缺点：有利变异少，须大量处理实验材料有利变异少，须大量处理实验材料 诱变育种诱变育种 应用：应用：青霉菌株的选育、太空椒的

4、培育青霉菌株的选育、太空椒的培育 太空船把太空船把20002000颗南瓜种子带上了太空，这些种子在宇颗南瓜种子带上了太空，这些种子在宇 宙里经过了综合射线的作用，回到地面后，经培育只有宙里经过了综合射线的作用，回到地面后，经培育只有很很 少一部分少一部分能够发育成我们需要的优良性状，而大部分种子能够发育成我们需要的优良性状，而大部分种子 没有发育或并不没有发育或并不是我们希望得到的优良性状。科研人员经是我们希望得到的优良性状。科研人员经 过过3 3个月的种植，长出个月的种植，长出150150公斤各种颜色的大南瓜公斤各种颜色的大南瓜。 同源染色体上的等位同源染色体上的等位 基因交叉互换基因交叉互

5、换 非同源染色体上的非等位非同源染色体上的非等位 基因自由组合基因自由组合 基因的自由组合基因的自由组合基因的交叉互换基因的交叉互换 减数第一次分裂前期减数第一次分裂前期 基因重组基因重组: : 减数第一次分裂后期减数第一次分裂后期 真核生物、有性生殖核遗传真核生物、有性生殖核遗传 意义意义 思考思考 ：基因重组中有无新的基因产生？：基因重组中有无新的基因产生？ 有无新的基因型和表现型形成？有无新的基因型和表现型形成？ 是是生物变异生物变异的来源之一，的来源之一， 是是生物多样性生物多样性的来源之一，的来源之一， 对对生物的进化生物的进化具有重要的意义。具有重要的意义。 无新基因产生，有新的基

6、因型和表现型无新基因产生，有新的基因型和表现型 产生。产生。 原理：原理： 基因重组基因重组 常用方法常用方法： 优点：优点： 操作简单，操作简单，使同种生物的不同优良性状集中使同种生物的不同优良性状集中 于同一个体于同一个体 缺点：缺点：时间长，需及时发育优良性状时间长，需及时发育优良性状 杂交育种杂交育种 杂交杂交 自交自交 选优选优 自交自交 杂交育种是利用基因重组的原理，一般发杂交育种是利用基因重组的原理，一般发 生在有性生殖的减数分裂过程中。微生物生在有性生殖的减数分裂过程中。微生物 一般不能进行减数分裂，因此一般不用杂一般不能进行减数分裂，因此一般不用杂 交育种的方法对微生物进行育

7、种交育种的方法对微生物进行育种 思考：思考：杂交育种能否用于微生物育种？杂交育种能否用于微生物育种？ （20112011年江苏卷）年江苏卷）2222在有丝分裂和减数分裂的在有丝分裂和减数分裂的 过程中均可产生的变异是（多选）过程中均可产生的变异是（多选） A ADNADNA复制时发生碱基对的增添、缺失或改变，复制时发生碱基对的增添、缺失或改变， 导致基因突变导致基因突变 B B非同源染色体之间发生自由组合，导致基因重非同源染色体之间发生自由组合，导致基因重 组组 C C非同源染色体之间交换一部分片段，导致染色非同源染色体之间交换一部分片段，导致染色 体结构变异体结构变异 D D着丝点分裂后形成

8、的两条染色体不能移向两极，着丝点分裂后形成的两条染色体不能移向两极， 导致染色体数目变异导致染色体数目变异 ACDACD 染色体染色体结构结构改变改变 染色体染色体数目数目改变改变 包括包括 基因突变、基因重组、染色体变异哪个可基因突变、基因重组、染色体变异哪个可 以用显微镜观察到？以用显微镜观察到？ 染色体结构的改变，会使排列在染色体上的染色体结构的改变，会使排列在染色体上的基基 因的因的_或或_发生改变。发生改变。 数目数目排列顺序排列顺序 易位与交叉互换的区别易位与交叉互换的区别 （20112011海南生物卷）海南生物卷）19.19.关于植物染色体变异的叙关于植物染色体变异的叙 述，正确

9、的是述，正确的是 A.A.染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加 B.B.染色体组非整倍性变化必然导致新基因的产生染色体组非整倍性变化必然导致新基因的产生 C.C.染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的 变化变化 D.D.染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺 序的变化序的变化 答案：答案：D D 3. 3. （福建）细胞的有丝分裂和减数分裂都可能产（福建）细胞的有丝分裂和减数分裂都可能产 生可遗传的变异，其中仅发生在减数分裂过程的生可遗传的变异，其中仅发生在减数分裂过

10、程的 变异是变异是 A.A.染色体不分离或不能移向两极，导致染色体数染色体不分离或不能移向两极，导致染色体数 目变异目变异 B.B.非同源染色体自由组合，导致基因重组非同源染色体自由组合，导致基因重组 C.C.染色体复制时受诱变因素影响，导致基因突变染色体复制时受诱变因素影响，导致基因突变 D.D.非同源染色体某片段移接，导致染色体结构变非同源染色体某片段移接，导致染色体结构变 异异 B 染色体染色体数目数目的变异的变异 1、个别个别染色体数目增加或减少染色体数目增加或减少 2、染色体组的形式、染色体组的形式成倍地成倍地增加或减少增加或减少 一个染色体组应具备的条件：一个染色体组应具备的条件：

11、 1、_同源染色体；同源染色体； 2、染色体的形态、大小、染色体的形态、大小、 功能功能_相同；相同； 3、含有控制一种生物性状的、含有控制一种生物性状的 _基因；基因； 无无 各不各不 一整套一整套 1、根据染色体图判断：、根据染色体图判断： 2个染色体组个染色体组 3个染色体组个染色体组 2、根据基因型判断：、根据基因型判断： 4个染色体组个染色体组 3个染色体组个染色体组2个染色体组个染色体组 由由_发育的个体，体细胞具有发育的个体，体细胞具有 _染色体组染色体组，统称为统称为多倍体多倍体。 由由_发育的个体，体细胞中含有具有发育的个体，体细胞中含有具有 _个染色体组个染色体组的称为的称

12、为二倍体二倍体(2n)(2n)； 受精卵受精卵 2 2 3 3个或个或3 3个以上个以上 受精卵受精卵 体细胞中含有本物种体细胞中含有本物种配子配子的染色体数的染色体数 目的个体。目的个体。 由本物种由本物种_发育而来的发育而来的个体个体。 配子配子 二、多倍体育种：二、多倍体育种： （1 1）原理：）原理： （2 2）方法：秋水仙素处理萌发的种子）方法：秋水仙素处理萌发的种子 或幼苗或幼苗 （3 3）优点：茎杆粗壮、果实和种子大）优点：茎杆粗壮、果实和种子大, , 蛋白质和糖类含量高蛋白质和糖类含量高 （4 4）缺点：结实率低、发育延迟。）缺点：结实率低、发育延迟。 （5 5）应用：无子西瓜

13、、八倍体小黑麦）应用：无子西瓜、八倍体小黑麦 思考：无籽西瓜无子的原因是什思考：无籽西瓜无子的原因是什 么？么？ 染色体变异染色体变异 （1 1）优点：）优点： 茎杆粗壮、果实和种子大茎杆粗壮、果实和种子大, , 蛋白质和糖类含量高蛋白质和糖类含量高 （2 2）缺点：）缺点： 结实率低、发育延迟结实率低、发育延迟。 （3 3）应用：）应用： 无籽西瓜、八倍体小黑麦无籽西瓜、八倍体小黑麦 思考：无籽西瓜无子的原因是什思考：无籽西瓜无子的原因是什 么？么？ 低温处理低温处理 秋水仙素秋水仙素 处理处理萌发的萌发的种子种子或或幼苗幼苗 单倍体：单倍体：植株弱小，而且高度不育。植株弱小，而且高度不育。

14、 用用_获得获得单倍体单倍体植株植株, ,再用再用 _等处理单倍体植株等处理单倍体植株, ,使其染色使其染色 体数目体数目_，得到，得到纯种纯种植株植株。 花药离体培养花药离体培养 秋水仙素秋水仙素 加倍加倍 育种育种 诱变育种诱变育种 基因工程基因工程 育种育种 单倍体单倍体 育种育种 多倍体育多倍体育 种种 杂交育种杂交育种 二、多倍体育种：二、多倍体育种： （1 1）原理：）原理：染色体变异染色体变异 （2 2）方法：）方法：秋水仙素处理萌发的种子秋水仙素处理萌发的种子 或幼苗或幼苗 （3 3）优点：）优点：茎杆粗壮、果实和种子大茎杆粗壮、果实和种子大, , 蛋白质和糖类含量高蛋白质和糖

15、类含量高 （4 4）缺点：）缺点：结实率低、发育延迟。结实率低、发育延迟。 （5 5）应用：）应用：无籽西瓜、八倍体小黑麦无籽西瓜、八倍体小黑麦 一、单倍体育种：一、单倍体育种： （1 1）原理：）原理： （2 2）方法：）方法： （3 3）过程：）过程： （4 4）优点：）优点： （5 5）缺陷：）缺陷： AABBaabb AaBb AB Ab aB ab 花药花药 杂交杂交F1 减减 数数 分分 裂裂 幼苗幼苗 幼苗幼苗 幼苗幼苗 幼苗幼苗 AABB AAbb aaBB aabb 秋秋 水水 仙仙 素素 染色体变异染色体变异 花药离体培养花药离体培养 缩短育种年限（缩短育种年限（2 2年）

16、年） 技术水平要求高技术水平要求高 例如：如何利用纯种的例如：如何利用纯种的高秆高秆 抗锈病抗锈病(DDRR)和和矮秆不抗锈病矮秆不抗锈病 (ddrr)的水稻植株获得优良性状的水稻植株获得优良性状 且能稳定遗传的品种。且能稳定遗传的品种。 F1:DdRr D_R_, D_rr , ddR_, ddrrF2 选种选种（ ddR_）连续）连续 自交直至到不再发生自交直至到不再发生 性状分离为止性状分离为止 ddRR(矮抗矮抗) P DDRR ddrr 1）原理：）原理： 4）应用：）应用： 3）特点）特点 优点：优点： 缺点：缺点： 2）方法：）方法： 基因重组基因重组 杂交杂交 自交自交 （选种

17、选种 自交）自交） 三、杂交育种三、杂交育种 集中优良性状；操作简单集中优良性状；操作简单 育种年限长育种年限长;局限于亲缘近个体间局限于亲缘近个体间 eg:杂交水稻杂交水稻 四、诱变育种四、诱变育种 1）原理：）原理： 3）特点）特点 优点：优点： 不足：不足： 3）应用：）应用： 基因突变基因突变 农作物新品种的培育农作物新品种的培育 eg:黑农五号 用于微生物育种用于微生物育种 eg:高产青霉菌高产青霉菌 2）方法：）方法： 理化因素处理理化因素处理 幼苗或萌发种子幼苗或萌发种子 新基因新基因 产生产生 ，从而产生新性状；大幅，从而产生新性状；大幅 改变生物性状改变生物性状 有利变异少，

18、有利变异少，需大量处理材料需大量处理材料 1. 1.原理：原理： 2 2、方法步骤：、方法步骤： （1 1）目的基因的获取）目的基因的获取 （2 2）目的基因与运载体结合）目的基因与运载体结合 （3 3）目的基因导入受体细胞）目的基因导入受体细胞 （4 4）目的基因的检测与表达）目的基因的检测与表达 基因重组基因重组 五、基因工程五、基因工程 3.3.特点特点 优点：优点： 缺点：缺点： 4.4.应用：应用： 定向改变生物性状；定向改变生物性状； 克服远缘杂交障碍克服远缘杂交障碍 可能会引起生态安全，技术难度大可能会引起生态安全，技术难度大 抗虫棉抗虫棉 二、各种育种的比较 原理原理方法方法优

19、点优点不足不足举例举例 杂交育种杂交育种 诱变育种诱变育种 单倍体育种单倍体育种 多倍体育种多倍体育种 基因工程育种基因工程育种 基因基因 重组重组 新基因，新基因， 新性状；新性状； 大幅改变大幅改变 略略 矮杆矮杆 抗病抗病 略略 时长；时长； 亲缘近亲缘近 集中集中 简单简单 基因基因 重组重组 染色体染色体 变异变异 基因基因 突变突变 略略 略略 定向；定向； 克服克服 生态生态 安全安全 粗大、粗大、 含量多含量多 结实结实 率低率低 三倍体无籽三倍体无籽 西瓜西瓜 抗虫抗虫 棉棉 略略 略略 缩短育缩短育 种年限种年限 技术技术 复杂复杂 多害少利；多害少利； 大量处理材大量处理

20、材 料料 高产青霉素高产青霉素 染色体染色体 变异变异 例题背景例题背景： 中国的荔枝主要分布在南方广东、中国的荔枝主要分布在南方广东、 广西、福建、台湾等地。尤其是广西、福建、台湾等地。尤其是 广东地区，栽培面积占全国的广东地区，栽培面积占全国的7070 。其中，增城。其中，增城“西园挂绿西园挂绿”至至 为珍贵，被称为为珍贵，被称为“荔枝之王荔枝之王”。 “西园挂绿西园挂绿”外壳红中带绿，四外壳红中带绿，四 分微绿六分红，每个荔枝都环绕分微绿六分红，每个荔枝都环绕 有一圈有一圈绿绿线，果肉洁白晶莹，清线，果肉洁白晶莹，清 甜甜爽口，挂齿留香，风味独特。爽口，挂齿留香，风味独特。 植物育种的方

21、法植物育种的方法 已知在荔枝的性状控制中，已知在荔枝的性状控制中，D D（无绿（无绿 线）对线）对d d（有绿线）显性，（有绿线）显性，T T（有甜味）（有甜味） 对对t（无甜味）显性。现有两株普通荔枝，（无甜味）显性。现有两株普通荔枝， 一株的基因型是一株的基因型是DDTTDDTT，另一株的基因型，另一株的基因型 是是ddttddtt。据题回答：。据题回答： （一）、假如你是育种专家，能否利用（一）、假如你是育种专家，能否利用 普通荔枝得到普通荔枝得到“西园挂绿西园挂绿”（ddTTddTT）？）？ 请简要介绍你的育种方案。请简要介绍你的育种方案。 典型例题讲解典型例题讲解 DDTTddtt

22、DdTt 无绿甜无绿甜 无绿无甜无绿无甜 绿甜绿甜 绿无甜绿无甜 ddTT绿甜绿甜 ddTt ddTT ddTt绿甜绿甜 ddTT绿甜绿甜 绿甜绿甜 绿无甜绿无甜 ddTt ddTT 杂交杂交 自交自交 选优选优 自交自交 F3 选优选优 思考：要培育出思考：要培育出 一个能稳定遗传一个能稳定遗传 的植物品种至少的植物品种至少 要几年？要几年？ 方案一：杂交育种方案一：杂交育种 长毛折耳猫长毛折耳猫 短毛折耳猫短毛折耳猫 长毛立耳猫长毛立耳猫 试一试：动物育种的方法试一试：动物育种的方法 Bbee 长毛立耳长毛立耳 短毛折耳短毛折耳 BBEEbbee 长毛立耳长毛立耳 BbEe长毛立耳长毛立耳

23、BbEe 长立长立 长折长折 短立短立 短折短折 BBee BBeeBbee bbee bbee 长折长折 短折短折 长折长折 长折长折 短折短折 杂交杂交 F1间间 交配交配 选优选优 测交测交 F3 长折长折 短折短折 2 2、选优以后动物进行的是测交，植物为连续自、选优以后动物进行的是测交，植物为连续自 交。交。 3 3、最后在选种上，动物选择的是后代不发生性、最后在选种上，动物选择的是后代不发生性 状分离的亲代，植物选择的是不发生性状分离状分离的亲代，植物选择的是不发生性状分离 的后代。的后代。( (亲代已经用于制种）亲代已经用于制种） 4 4、比植物杂交育种所需年限短。比植物杂交育种

24、所需年限短。 注意注意 概念：概念： 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。 依据原理：依据原理：基因重组基因重组 常用方法常用方法： 优点：优点：操作简单，目的性强，能操作简单，目的性强，能使同种生物的不同使同种生物的不同 优良性状集中于同一个体，具有预见性。优良性状集中于同一个体，具有预见性。 缺点：缺点：育种年限长育种年限长，杂交后代会出现性状分离，杂交后代会出现性状分离， 需连续自交才能选育出所需要的优良性需连续自交才能选育出所需要的优良性 状。状。而且而且 只

25、适用于有性生殖的生物，存只适用于有性生殖的生物，存 在远缘杂交不亲和的障碍。在远缘杂交不亲和的障碍。 杂交育种杂交育种 结合上述几个实例，小结如下：结合上述几个实例，小结如下： 杂交杂交 自交自交 选优选优 自交自交 杂交育种是利用基因重组的原理，一般发杂交育种是利用基因重组的原理，一般发 生在有性生殖的减数分裂过程中。微生物生在有性生殖的减数分裂过程中。微生物 一般不能进行减数分裂，因此一般不用杂一般不能进行减数分裂，因此一般不用杂 交育种的方法对微生物进行育种交育种的方法对微生物进行育种 思考：思考：杂交育种能否用于微生物育种？杂交育种能否用于微生物育种？ 方案三：单倍体育种方案三：单倍体

26、育种 选取选取绿甜绿甜（ ddTT ddTT ）即为所需）即为所需类型类型 绿甜绿甜 DDTTddtt DdTt 花药离体培养花药离体培养 DT Dt dT dt单倍体单倍体 秋水仙素诱导秋水仙素诱导 染色体加倍染色体加倍 纯合体纯合体 DDTT DDttddTT ddtt 3、 单单 倍倍 体体 育育 种种 明显缩短育种年限，加速育种进程明显缩短育种年限，加速育种进程。利用利用 单倍体作中间环节培育可育的纯合子单倍体作中间环节培育可育的纯合子只需只需 两年时间两年时间可可完成，而常规的育种方法获得完成，而常规的育种方法获得 一个纯系一般需一个纯系一般需5 58 8年时间年时间 原理原理 优点

27、优点 方法方法 染色体染色体数目数目变异变异 选择亲本选择亲本有性杂交有性杂交F F1 1产生的花产生的花 粉离体培养获得单倍体植株粉离体培养获得单倍体植株诱导诱导 染色体加倍获得可育纯合子染色体加倍获得可育纯合子选择选择 所需要的类型。所需要的类型。 缺点缺点 技术较复杂，需与杂交育种结合，多限技术较复杂，需与杂交育种结合，多限 于植物于植物。 （二）为了改良（二）为了改良“西园挂绿西园挂绿”，增，增 城领导欲招聘高级育种工程师一名。要城领导欲招聘高级育种工程师一名。要 求在不改变求在不改变“西园挂绿西园挂绿”原有外观品质原有外观品质 的前提下把的前提下把“西园挂绿西园挂绿”改良为无核、改良

28、为无核、 果大、糖分含量多。若你前往应聘，该果大、糖分含量多。若你前往应聘，该 怎样设计育种方案？怎样设计育种方案？ 方案提示：方案提示：借鉴三倍体无子西瓜的育种方式借鉴三倍体无子西瓜的育种方式 （多倍体育种）（多倍体育种） 4、 多多 倍倍 体体 育育 种种 植株茎秆粗壮，果实种子都比植株茎秆粗壮，果实种子都比 较大，营养物质含量提高。较大，营养物质含量提高。 原理原理 优点优点 方法方法 染色体染色体数目数目变异变异 用秋水仙素处理萌发的种子或幼用秋水仙素处理萌发的种子或幼 苗，从而使细胞内染色体数目加苗，从而使细胞内染色体数目加 倍，染色体数目加倍的细胞继续倍，染色体数目加倍的细胞继续

29、进行正常的有丝分裂，即可发育进行正常的有丝分裂，即可发育 成多倍体植株。成多倍体植株。 缺点缺点 技术复杂，发育延迟，结实率技术复杂，发育延迟，结实率 低，一般只适合于植物。低，一般只适合于植物。 （三）（三） 荔枝介壳虫害严重影响了荔枝介壳虫害严重影响了 “西园挂绿西园挂绿”的产量，以前果农常采用的产量，以前果农常采用 喷洒农药、放养寄生蜂等方法来防治。喷洒农药、放养寄生蜂等方法来防治。 如今科学家在一种细菌体内找到了它的如今科学家在一种细菌体内找到了它的 抗性基因（抗性基因（L L），请设计育种方案来有），请设计育种方案来有 效减轻荔枝介壳虫危害。效减轻荔枝介壳虫危害。 提取提取目的基因目

30、的基因目的基因与运载体目的基因与运载体结合结合将目将目 的基因的基因导入导入受体细胞受体细胞目的基因的检测与目的基因的检测与表达表达 筛选出符合要求的新品种。筛选出符合要求的新品种。 导入导入 增殖、增殖、 表达表达 方案提示：基因工程育种方案提示：基因工程育种 结合结合 提取提取 原理原理 方法方法 缺点缺点 优点优点 基因工程育种基因工程育种 基因重组基因重组 提取，构建，导入，检测与表达提取，构建，导入，检测与表达 定向的改变生物的性状，克服了定向的改变生物的性状，克服了 远源杂交不亲和的障碍远源杂交不亲和的障碍 操作技术复杂，可能引起生态危操作技术复杂，可能引起生态危 机机 生物育种的

31、技术和方法有：生物育种的技术和方法有： 杂交育种、诱变育种、单倍体杂交育种、诱变育种、单倍体 育种、多倍体育种、基因工程育种、多倍体育种、基因工程 育种等。育种等。 生物育种方法总结：生物育种方法总结： 类别类别 杂交杂交 育种育种 诱变诱变 育种育种 单倍体单倍体 育育 种种 多倍体多倍体 育种育种 基因工程基因工程 育种育种 原理原理 常用常用 方法方法 优点优点 缺缺 点点 基因基因 重组重组 杂交杂交 自交自交 选选 优优 将不同个体将不同个体 的优良性状的优良性状 集中于一个集中于一个 个体上个体上 后代易出现后代易出现 分离现象，分离现象， 育种时间长、育种时间长、 过程复杂过程复

32、杂 基因基因 突变突变 辐射诱变，辐射诱变， 激光诱变，激光诱变， 空间育种空间育种 染色体染色体 变异变异 花药离体培花药离体培 养，再秋水养，再秋水 仙素处理使仙素处理使 染色体加倍染色体加倍 明显缩明显缩 短育种短育种 年限年限 技术复杂，技术复杂， 需与杂交需与杂交 育种配合，育种配合， 多限于植多限于植 物物 染色体染色体 变异变异 用秋水仙用秋水仙 素处理萌素处理萌 发的种子发的种子 或幼苗或幼苗 果实大，果实大， 营养物质营养物质 含量高含量高 发育延迟，发育延迟， 结实率降结实率降 低低 基因基因 重组重组 提取，构建，提取，构建， 导入，检测导入，检测 与表达与表达 定向的改

33、变生定向的改变生 物的性状，克物的性状，克 服了种间杂交服了种间杂交 的障碍的障碍 操作技术操作技术 复杂，可复杂，可 能引起生能引起生 态危机态危机 提高突变频提高突变频 率，加速育率，加速育 种过程，或种过程，或 大幅度改良大幅度改良 某些品种某些品种 突变方向不突变方向不 定，有利变定，有利变 异少，须大异少，须大 量处理实验量处理实验 材料材料 1、 下图是用某种作物的两个品种和分别培育出、品下图是用某种作物的两个品种和分别培育出、品 种的示意图，试分析回答：种的示意图，试分析回答： AABB E Ab - D AaBb F AAbb- aabb G AAaaBBbb- （1）用和培育

34、所采用的）用和培育所采用的D和和F步骤分别是步骤分别是 和和 。 其应用的遗传学原理是其应用的遗传学原理是 。 （2）用培育所采用的）用培育所采用的E和和H步骤分别是步骤分别是 和和 。 其应用的遗传学原理是其应用的遗传学原理是 。 （3）用培育所采用的）用培育所采用的G步骤是步骤是 。其遗传学原。其遗传学原 理是理是 。 H 杂交杂交自交自交 基因重组基因重组 花药离体培养花药离体培养 秋水仙素处理幼苗秋水仙素处理幼苗 染色体变异染色体变异 秋水仙素处理幼苗秋水仙素处理幼苗 染色体变异染色体变异 练习题练习题 2 2、当神舟六号航天飞船搭载着两位英雄宇航员成功返、当神舟六号航天飞船搭载着两位

35、英雄宇航员成功返 航时，一些特殊的乘客也回到了地球。他们是一些：生航时，一些特殊的乘客也回到了地球。他们是一些：生 物菌种、植物组培苗和作物、植物、花卉种子等。在太物菌种、植物组培苗和作物、植物、花卉种子等。在太 空周游了空周游了115115小时小时3232分钟，返回地球后，搭载单位的科分钟，返回地球后，搭载单位的科 研人员将继续对它们进行有关试验。研人员将继续对它们进行有关试验。 回答：（回答：（1 1）作物种子从太空返回地面后种植，往往）作物种子从太空返回地面后种植，往往 能出现新的变异特征。这种变异的来源主要是植物种子能出现新的变异特征。这种变异的来源主要是植物种子 经太空中的经太空中的

36、 辐射后，其辐射后，其 发生变异。请预发生变异。请预 测可能产生的新的变异对人类是否有益测可能产生的新的变异对人类是否有益? ? ，你判，你判 断的理由是断的理由是_。 （2 2）试举出这种育种方法的优点：）试举出这种育种方法的优点： 。 宇宙射线等宇宙射线等 基因基因 不一定不一定 基因突变是不定向的基因突变是不定向的 突变频率高，大幅度改良某些性状突变频率高，大幅度改良某些性状 3 、用纯种的高秆、用纯种的高秆(D)抗锈病抗锈病(T)小麦与矮秆小麦与矮秆(d)易染锈易染锈 病病(t)小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如下：小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如下： 高秆抗锈病高秆抗锈病矮秆易

37、染锈病矮秆易染锈病F1雄配子雄配子 幼苗幼苗选出符合要求的品种，下列有关此育选出符合要求的品种，下列有关此育 种方法的叙述中，正确的是种方法的叙述中，正确的是 A这种育种方法叫杂交育种这种育种方法叫杂交育种 B过程必须使用生长素处理过程必须使用生长素处理 C这种方法的最大优点是缩短育种年限这种方法的最大优点是缩短育种年限 D过程必须经过受精作用过程必须经过受精作用 答案：答案：C （2）八倍体小黑麦的培育八倍体小黑麦的培育 普通小麦是六倍体普通小麦是六倍体(AABBDD)， 体细胞中含有体细胞中含有42条染色体，属于条染色体，属于 小麦属；黑麦是二倍体小麦属；黑麦是二倍体(RR)，体，体 细胞

38、中含有细胞中含有14条染色体，属于黑条染色体，属于黑 麦属。两个不同属的物种一般是麦属。两个不同属的物种一般是 难以杂交的，但也有极少数的普难以杂交的，但也有极少数的普 通小麦品种含有可杂交基因，能通小麦品种含有可杂交基因，能 接受黑麦的花粉。杂交后的子一接受黑麦的花粉。杂交后的子一 代含有四个染色体组代含有四个染色体组(ABDR)， 在减数分裂时由于染色体不能配在减数分裂时由于染色体不能配 对，因此不能形成配子，所以不对，因此不能形成配子，所以不 育，必须用人工方法进行染色体育，必须用人工方法进行染色体 加倍才能产生后代，染色体加倍加倍才能产生后代，染色体加倍 后的个体细胞中含有八个染色体后

39、的个体细胞中含有八个染色体 组组(AABBDDRR)，小小黑麦黑麦蛋白质蛋白质 含量高、抗逆性、抗病性强。含量高、抗逆性、抗病性强。 61 62 五、基因工程育种五、基因工程育种 一种生物的一种生物的DNA上的基因之所以能在其他生物体内得以上的基因之所以能在其他生物体内得以 进行相同的表达，是因为它们共用一套遗传密码。在该进行相同的表达，是因为它们共用一套遗传密码。在该 育种方法中需两种工具酶（限制性内切酶、育种方法中需两种工具酶（限制性内切酶、DNA连接酶）连接酶） 和运载体（质粒），质粒上必须有相应的识别基因，便和运载体（质粒），质粒上必须有相应的识别基因，便 于基因检测。如人的胰岛素基因

40、移接到大肠杆菌的于基因检测。如人的胰岛素基因移接到大肠杆菌的DNA 上后，可在大肠杆菌的细胞内指导合成人的胰岛素；抗上后，可在大肠杆菌的细胞内指导合成人的胰岛素；抗 虫棉植株的培育虫棉植株的培育;将固氮菌的固氮酶基因移接到植物将固氮菌的固氮酶基因移接到植物 DNA分子上去，培育出固氮植物。固氮基因的表达方式分子上去，培育出固氮植物。固氮基因的表达方式 为：为： 1原理：基因重组（或异源原理：基因重组（或异源DNA重组）和所有生物氨重组）和所有生物氨 基酸遗传密码子的通用性。基酸遗传密码子的通用性。 物质基础是：生物的物质基础是：生物的DNA均由四种脱氧核苷酸组成。均由四种脱氧核苷酸组成。 其结

41、构基础是：一般生物的其结构基础是：一般生物的DNA均为双螺旋结构。均为双螺旋结构。 2方法和过程：方法和过程： 提取目的基因提取目的基因装入载体装入载体导入受体细胞导入受体细胞基因表达基因表达 筛选出符合要求的新品种。筛选出符合要求的新品种。 这种技术是在生物体外，通过对这种技术是在生物体外，通过对DNA分子进行人工分子进行人工 “剪切剪切”和和“拼接拼接”，对生物的基因进行改造和重新，对生物的基因进行改造和重新 组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基 因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基

42、因产物。 通俗地说，就是按照人们的主观意愿，把一种生物的通俗地说，就是按照人们的主观意愿，把一种生物的 个别基因复制出来，加以修饰改造，然后放到另一种个别基因复制出来，加以修饰改造，然后放到另一种 生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。基因工生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。基因工 程是在程是在DNA分子水平上进行设计施工的。分子水平上进行设计施工的。 重组的重组的DNA分子进入受体细胞后，受体细胞必须表分子进入受体细胞后，受体细胞必须表 现出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达过程。现出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达过程。 3优缺点：不受种属限制，可根据人类的需优缺点：不受

43、种属限制，可根据人类的需 要，有目的地进行，育种时间短要，有目的地进行，育种时间短 ；可能会引；可能会引 起生态危机，技术难度大。起生态危机，技术难度大。 4应用：科学家最初做抗虫棉试验时，虽然应用：科学家最初做抗虫棉试验时，虽然 已经检测出棉的植株中含有抗虫的基因，但让已经检测出棉的植株中含有抗虫的基因，但让 棉铃虫食用棉的叶片时，棉铃虫并没有被杀死，棉铃虫食用棉的叶片时，棉铃虫并没有被杀死， 这说明抗虫基因还不能在高等植物中表达。科这说明抗虫基因还不能在高等植物中表达。科 学家在研究的基础上，又一次对棉植株中的抗学家在研究的基础上，又一次对棉植株中的抗 虫基因进行了修饰，然后再让棉铃虫食用

44、棉的虫基因进行了修饰，然后再让棉铃虫食用棉的 叶片，结果食用的第二天棉铃虫就中毒死亡了。叶片，结果食用的第二天棉铃虫就中毒死亡了。 这说明抗虫基因在棉植株中得到了表达。这说明抗虫基因在棉植株中得到了表达。 5经典例题：经典例题： 例例 （2007年天津理综卷）在培养转基因植物的研究年天津理综卷）在培养转基因植物的研究 中，卡那霉素抗性基因（中，卡那霉素抗性基因（kan）常作为标记基因，只）常作为标记基因，只 有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养 基上生长。下图为获得抗虫棉的技术流程。基上生长。下图为获得抗虫棉的技术流程。 请据图回答：请据图回

45、答： （1）A过程需要的酶有过程需要的酶有 _。 （1）限制性内切酶和）限制性内切酶和DNA链激酶链激酶 （2）B过程及其结果体现了质粒作为运载体必须具备的两个过程及其结果体现了质粒作为运载体必须具备的两个 条件是条件是_。 （2）具有标记基因；能在宿主细胞中复制并稳定保存）具有标记基因；能在宿主细胞中复制并稳定保存（他们（他们 没有要求，具有多个限制酶切点，教材没有要求，具有多个限制酶切点，教材P.50） （3）C过程的培养基除含有必要营养物质、琼脂和激素外，过程的培养基除含有必要营养物质、琼脂和激素外， 还需加入还需加入_。 （3）卡那霉素）卡那霉素 （界定是否带有标记基因，转基因是否成（

46、界定是否带有标记基因，转基因是否成 功）功） （4）如果利用）如果利用DNA分子杂交原理对再生植株进行检测，分子杂交原理对再生植株进行检测，D过过 程应该用程应该用_作为探针。作为探针。 （4）放射性同位素（或荧光分子）标记的抗虫基因）放射性同位素（或荧光分子）标记的抗虫基因 在生物体的所有细胞中，受精卵的全能性是最高的。在生物体的所有细胞中，受精卵的全能性是最高的。 有性生殖生物体的任何一个细胞，都是由受精卵分有性生殖生物体的任何一个细胞，都是由受精卵分 裂、分化而成的。生殖细胞，尤其是卵细胞，虽然裂、分化而成的。生殖细胞，尤其是卵细胞，虽然 分化程度很高，但是仍然具有较高的潜在全能性。分化

47、程度很高，但是仍然具有较高的潜在全能性。 在生物体内，细胞并没有表现出全能性，而是分化在生物体内，细胞并没有表现出全能性，而是分化 成为不同的组织、器官，这是基因在特定的时间和成为不同的组织、器官，这是基因在特定的时间和 空间条件下选择性表达的结果。空间条件下选择性表达的结果。 不同种生物之间存在着生殖隔离，所以用传统的有不同种生物之间存在着生殖隔离，所以用传统的有 性杂交方法是不可能做到这一点的。于是，这些科性杂交方法是不可能做到这一点的。于是，这些科 学家试图用这两种植物的体细胞进行杂交，来实现学家试图用这两种植物的体细胞进行杂交，来实现 这一美妙的设想。植物体细胞杂交是用两个来自于这一美

48、妙的设想。植物体细胞杂交是用两个来自于 不同植物的体细胞，由于细胞膜具有一定的流动性不同植物的体细胞，由于细胞膜具有一定的流动性 而融合成一个杂种细胞，并且把杂种细胞培育成新而融合成一个杂种细胞，并且把杂种细胞培育成新 的植物体的方法。的植物体的方法。 2方法和过程：方法和过程： （1）植物：去细胞壁获得原生质体）植物：去细胞壁获得原生质体原生质体融合原生质体融合 组织培养组织培养 离体的植物器官、组织或细胞，在培养了一段时间离体的植物器官、组织或细胞，在培养了一段时间 以后，会通过细胞分裂，形成愈伤组织。愈伤组织以后，会通过细胞分裂，形成愈伤组织。愈伤组织 的细胞排列疏松而无规则，是一种高度

49、液泡化的呈的细胞排列疏松而无规则，是一种高度液泡化的呈 无定形状态的薄壁细胞。无定形状态的薄壁细胞。 由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织 的过程，称为植物细胞的的过程，称为植物细胞的脱分化脱分化，或者叫做去分化。，或者叫做去分化。 脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可以重新脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可以重新 分化成根或芽等器官，这个过程叫做分化成根或芽等器官，这个过程叫做再分化再分化。再分。再分 化形成的试管苗，移栽到地里，可以发育成完整的化形成的试管苗，移栽到地里，可以发育成完整的 植物体。植物体。 植物组织培养的过程可以简要

50、归纳为：植物组织培养的过程可以简要归纳为： 离体的植物器官、组织或细胞离体的植物器官、组织或细胞经过经过 脱分化脱分化愈伤组织愈伤组织通过再分化通过再分化根、芽根、芽 或胚状体或胚状体植物体植物体 植物细胞只有脱离了植物体，在一植物细胞只有脱离了植物体，在一 定的外部因素作用下，经过细胞分裂形定的外部因素作用下，经过细胞分裂形 成愈伤组织，才表现出全能性，由愈伤成愈伤组织，才表现出全能性，由愈伤 组织细胞发育、分化出新的植物体。组织细胞发育、分化出新的植物体。 影响植物细胞脱分化产生愈伤组织的影响植物细胞脱分化产生愈伤组织的 一个重要因素是植物激素。一个重要因素是植物激素。当细胞分裂当细胞分裂

51、 素与生长素共同使用时，能强烈地刺激素与生长素共同使用时，能强烈地刺激 愈伤组织的形成愈伤组织的形成。 植物激素还会影响到再分化过程中芽植物激素还会影响到再分化过程中芽 和根的发生。细胞分裂素与生长素之间和根的发生。细胞分裂素与生长素之间 的浓度比，可以调控植物组织培养过程的浓度比，可以调控植物组织培养过程 中芽和根的形成。当细胞分裂素与生长中芽和根的形成。当细胞分裂素与生长 素的浓度比高时，有利于芽的发生；当素的浓度比高时，有利于芽的发生；当 浓度比低时，则有利于根的发生浓度比低时，则有利于根的发生。 （2）动物克隆：）动物克隆： 核移植核移植胚胎移植胚胎移植 19世纪世纪70年代，科学家们

52、在蛙的血细胞中也看到了多年代，科学家们在蛙的血细胞中也看到了多 核细胞的现象，但是由于受当时科学技术发展水平的核细胞的现象，但是由于受当时科学技术发展水平的 限制，人们对这一现象并没有给予足够的重视。限制，人们对这一现象并没有给予足够的重视。1958 年，日本科学家岗田用灭活的仙台病毒诱导人的腹水年，日本科学家岗田用灭活的仙台病毒诱导人的腹水 癌细胞融合成功。后来科学家们又成功地诱导了不同癌细胞融合成功。后来科学家们又成功地诱导了不同 种动物的体细胞融合，并且能将杂种细胞培养成活。种动物的体细胞融合，并且能将杂种细胞培养成活。 随着细胞融合技术的不断改进，现在这项技术已经广随着细胞融合技术的不

53、断改进，现在这项技术已经广 泛应用于细胞学、遗传学、免疫学、病毒学等多种学泛应用于细胞学、遗传学、免疫学、病毒学等多种学 科的研究工作中。科的研究工作中。 3优缺点：优缺点：能克服远缘杂交的不亲和性，有目的能克服远缘杂交的不亲和性，有目的 地培育优良品种地培育优良品种。动物体细胞克隆，可用于保存濒危。动物体细胞克隆，可用于保存濒危 物种、保持优良品种、挽救濒危动物、利用克隆动物物种、保持优良品种、挽救濒危动物、利用克隆动物 相同的基因背景进行生物医学研究等；技术复杂，难相同的基因背景进行生物医学研究等；技术复杂，难 度大；它将对生物多样性提出挑战（创造出新的人造度大；它将对生物多样性提出挑战（

54、创造出新的人造 物种），有性繁殖是形成生物多样性的重要基础，而物种），有性繁殖是形成生物多样性的重要基础，而 “克隆动物克隆动物”则会导致生物品系减少（近亲个体增则会导致生物品系减少（近亲个体增 多），个体生存能力下降。多），个体生存能力下降。 4应用：应用： 植物组织培养技术的应用范围是很广的，除了植物组织培养技术的应用范围是很广的，除了 快速繁殖、培育无病毒植物外，还可以通过大快速繁殖、培育无病毒植物外，还可以通过大 规模的植物细胞培养来生产药物、食品添加剂、规模的植物细胞培养来生产药物、食品添加剂、 香料、色素和杀虫剂等。例如，从大量培养的香料、色素和杀虫剂等。例如，从大量培养的 紫草愈

55、伤组织中提取的紫草素，是制造治疗烫紫草愈伤组织中提取的紫草素，是制造治疗烫 伤和割伤的药物以及染料和化妆品的原料。伤和割伤的药物以及染料和化妆品的原料。 用植物组织培养的方法，诱导离体的植物组织用植物组织培养的方法，诱导离体的植物组织 形成具有生根发芽能力的胚状结构，加入人工形成具有生根发芽能力的胚状结构，加入人工 胚乳，包裹上人造种皮，制成人工种子，可以胚乳，包裹上人造种皮，制成人工种子，可以 解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发 芽率低等问题。此外，转基因植物的培育，也芽率低等问题。此外，转基因植物的培育，也 要用到植物组织培养的方法。要用到植物

56、组织培养的方法。 目前，植物体细胞杂交还有许多理论和技术问题没有目前，植物体细胞杂交还有许多理论和技术问题没有 解决，这项技术仍然处在研究阶段，距离推广应用还解决，这项技术仍然处在研究阶段，距离推广应用还 有一定差距。但是人们相信，经过科学家的不懈努力，有一定差距。但是人们相信，经过科学家的不懈努力， 让让“番茄马铃薯番茄马铃薯”在地上结番茄、地下结马铃薯的愿在地上结番茄、地下结马铃薯的愿 望一定会实现。望一定会实现。 哺乳动物如牛、羊等，妊娠时间长，每胎产子数少，哺乳动物如牛、羊等，妊娠时间长，每胎产子数少， 繁殖速度比较慢。怎样才能加快优良种畜的繁殖速度繁殖速度比较慢。怎样才能加快优良种畜

57、的繁殖速度 呢？哺乳动物的胚胎移植技术，为畜牧业的发展带来呢？哺乳动物的胚胎移植技术，为畜牧业的发展带来 了光明的前景。了光明的前景。 胚胎移植的过程是这样的：以优良种牛的繁殖为例，胚胎移植的过程是这样的：以优良种牛的繁殖为例， 科学家们首先用激素促进良种母牛多排卵，然后把卵科学家们首先用激素促进良种母牛多排卵，然后把卵 细胞从母牛体内取出，在试管内与人工采集的精子进细胞从母牛体内取出，在试管内与人工采集的精子进 行体外受精，培育成胚胎，再把胚胎送入经过激素处行体外受精，培育成胚胎，再把胚胎送入经过激素处 理、可以接受胚胎植入的母牛子宫内，孕育成小牛产理、可以接受胚胎植入的母牛子宫内，孕育成小

58、牛产 出。用这种方法得到的小牛叫做试管牛。利用胚胎移出。用这种方法得到的小牛叫做试管牛。利用胚胎移 植技术可以使每头良种母牛一年繁殖牛犊上百头。植技术可以使每头良种母牛一年繁殖牛犊上百头。 许多国家都成立有商业性牛胚胎移植公司，开展牛胚许多国家都成立有商业性牛胚胎移植公司，开展牛胚 胎国际贸易。除了牛之外，羊、兔、猪、马、猫等动胎国际贸易。除了牛之外，羊、兔、猪、马、猫等动 物的胚胎移植也获得了成功。物的胚胎移植也获得了成功。 5经典例题：经典例题： 例例 （2003年江苏）用高度分化的植物细胞、组年江苏）用高度分化的植物细胞、组 织和器官进行组织培养可以形成愈伤组织，下织和器官进行组织培养可

59、以形成愈伤组织，下 列叙述错误的是列叙述错误的是 A该愈伤组织是细胞经过脱分化和分裂形成的该愈伤组织是细胞经过脱分化和分裂形成的 B该愈伤组织的细胞没有全能性该愈伤组织的细胞没有全能性 C该愈伤组织是由排列疏松的薄壁细胞组成该愈伤组织是由排列疏松的薄壁细胞组成 D该愈伤组织可以形成具有生根发芽能力的胚该愈伤组织可以形成具有生根发芽能力的胚 状结构状结构 答案：答案：B 例例 现有甲、乙两个烟草品种现有甲、乙两个烟草品种(2n48)，其基，其基 因型分别为因型分别为aaBB和和AAbb，这两对基因位于，这两对基因位于 非同源染色体上，且在光照强度大于非同源染色体上，且在光照强度大于800勒克勒克

60、 司时，都不能生长，这是由于它们中的一对隐司时，都不能生长，这是由于它们中的一对隐 性纯合基因性纯合基因(aa或或bb)作用的结果。取甲乙两品作用的结果。取甲乙两品 种的花粉分别培养成植株，将它们的叶肉细胞种的花粉分别培养成植株，将它们的叶肉细胞 制成原生质体，并将两者相混，使之融合，诱制成原生质体，并将两者相混，使之融合，诱 导产生细胞团。然后，放到大于导产生细胞团。然后，放到大于800勒克司光勒克司光 照下培养，结果能分化发育成植株。请回答下照下培养，结果能分化发育成植株。请回答下 列问题：列问题： (1)甲、乙两烟草品种花粉的基因型分别为甲、乙两烟草品种花粉的基因型分别为 _和和_。 (