变异与育种复习.ppt

1、变异和育种,表现型 （性状）,基因型 (遗传物质）,+ 环境条件,（改变）,（改变）,（改变）,表现型与基因型的关系,引入:生物体遗传性状(表现型）的改变就是生物的变异,知识再回首:,思考:上述甘蓝品种的引种过程中，有没有变异现象的发生？ 这种变异性状能遗传给子代吗？为什么?,只是环境因素引起的 ，自身的遗传物质没有改变。,甘蓝,3.5kg,7kg,拉萨,3.5kg,北京,资料1：在北京培育的优质甘蓝品种，叶球最大的有3.5KG，当引种到拉萨后，由于昼夜温差大、日照时间长、光照强，叶球可重达7KG左右。但再引回北京后，叶球又只有3.5KG。,红花的后代变了蓝紫色,上述变异性状的后代 为何仍然是

2、蓝紫色花呢？,遗传物质发生了改变,蓝紫色花的后代仍是蓝紫色,资料2:,变异的类型,可遗传变异：,不可遗传变异：,基因突变,染色体变异,基因重组,仅仅由环境不同引起，遗传物质没有改变，不能进一步遗传给后代。,由于遗传物质改变引起的变异，能进一步遗传给后代。,知识点1：生物变异的类型,思考：是不是环境因素引起的变异就一定不能遗传呢？,【例题1】将纯种小麦播种于生产田，发现边际和灌水沟两侧的植株总体上比中间的长得好。产生这种现象的原因是 A. 基因重组引起性状分离 B环境引起性状变异 C隐性基因突变成为显性基因 D染色体结构和数目发生了变化,B,知识点2：基因突变,1、概念：,DNA分子中发生碱基对

3、的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变。,【思考1】： DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失,是否一定引起基因结构的改变？,替换,增添,缺失,知识点2：基因突变,1、概念：,DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变。,果蝇某染色体上的几个基因,知识点2：基因突变,1、概念：,DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变。,2、基因突变的实例,-镰刀状细胞贫血症,【思考2】：基因突变能否用光学显微镜直接观察到？,替换,增添,缺失,直接原因：,血红蛋白分子结构的改变，即其中一条肽链上的谷氨酸被缬氨酸替代。,根本原因：,基因突变 ，即DNA上的一个

4、碱基对T/A变成 A/T 。,镰刀状细胞贫血症的病因图解：,(1)镰刀状细胞贫血症的病因：,A,T,（2）图中的过程是 ，场所在 ， 过程是 ，场所在 ， 是缬氨酸的 ，其碱基组合是 。,转录,翻译,密码子,GUA,镰刀状细胞贫血症的病因图解：,细胞核中,核糖体上,A,T,【特别提醒】：,如果DNA中一个碱基对替换，使mRNA密码子改变，对蛋白质结构影响(相对比较小)：,氨基酸不变：,若突变后产生的密码子与原密码子决定同一氨基酸，则不会引起蛋白质改变；（密码子的简并性）,改变一个氨基酸：,若突变后产生的密码子与原密码子决定不同氨基酸，则蛋白质分子会发生改变；,基因突变包含碱基对的替换、增添或缺

5、失：,（1）碱基对替换对蛋白质结构的影响：,如果DNA中一个碱基对替换，使mRNA密码子改变，对蛋白质结构影响(相对比较小)：,氨基酸不变：,改变一个氨基酸：,合成终止：,若突变后产生的密码子是终止密码，则肽链合成终止；,【特别提醒】：,基因突变包含碱基对的替换、增添或缺失：,（1）碱基对替换对蛋白质结构的影响：,（2）碱基对增添或缺失对蛋白质结构的影响：,DNA中增添或缺失一个碱基对时，使mRNA密码子改变，从增添或缺失碱基对转录的那个密码子开始，一直到信息的末端都出现错误，引起肽链中氨基酸序列较大的改变或提早停止。,【特别提醒】：,思考：在发生突变处附近最少再增添几个碱基对可减少对蛋白质结

6、构的影响？,DNA中增添或缺失一个碱基对时，使mRNA密码子改变，从增添或缺失碱基对转录那个密码子开始，一直到信息的末端都出现错误，引起肽链中氨基酸序列较大的改变或提早停止。,【特别提醒】：,减少对蛋白质结构影响的措施：,若开始增添1个碱基对，可再增添2个或减少1个碱基对。,若开始缺失1个碱基对，可再减少2个或增添1个碱基对。,（2）碱基增添或缺失对蛋白质结构的影响：,1、概念：,DNA（基因）分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变。,2、基因突变的实例,-镰刀状细胞贫血症,3结果:,产生新的基因(等位基因)，但性状不一定改变。,特别提醒：,基因突变不改变染色体上基因的数量

7、，只改变基因的形式，即由Aa或aA，而A、a的本质区别是其基因分子结构发生了改变，即基因中脱氧核苷酸种类、数量、排列顺序发生了改变。,知识点2：基因突变,改变性状：,突变可间接引起密码子改变，最终表现为蛋白质结构及功能的改变，使得生物性状改变。如：镰刀型细胞贫血症、囊性纤维病等。,不改变性状：,a一种氨基酸可以有多种密码子决定，当突变后的基因转录成的密码子仍然决定同种氨基酸时，这种突变不会引起生物性状的改变。（密码子的简并性）,b基因不表达部分突变,也可能不引起性状的改变,c突变成的隐性基因在杂合子中不引起性状的改变,【思考】：基因突变一定引起性状的改变吗？,不一定引起性状的改变。,d某些突变

8、虽然改变了蛋白质中个别氨基酸的种类或数目，但不影响该蛋白质的功能。,e某些环境因素影响突变基因的表达。,甘氨酸：GGG 赖氨酸：AAA AAG 谷氨酰胺：CAG CAA 谷氨酸：GAA GAG 丝氨酸：AGC丙氨酸：GCA天冬氨酸：AAU,【例题2】 WNK4基因部分碱基序列及其编码蛋白质的部分氨基酸序列示意图。已知WNK4基因发生一种突变，导致1169位赖氨酸变为谷氨酸。该基因发生的突变是,A处插入碱基对G-C B处碱基对A-T替换为G-C C处缺失碱基对A-T D处碱基对G-C替换为A-T,B,【例题3】如果一个基因的中部缺失了1个核苷酸对，可能的后果是（多选） A.没有蛋白质产物 B.翻

9、译为蛋白质时在缺失位置终止 C.所控制合成的蛋白质减少多个氨基酸 D.翻译的蛋白质中，缺失部位以后的氨基酸序列发生变化,BCD,4发生时间：,主要发生在细胞分裂间期DNA复制时（有丝分裂间期和减数分裂第一次分裂前的间期）,由于这时稳定的双螺旋结构解旋形成单链DNA，稳定性大大下降，极易受到外界因素干扰使原来的碱基序列发生变化，导致基因发生突变。,为什么？,知识点2：基因突变,【特别提醒】：无丝分裂、原核生物的二分裂及病毒DNA复制时均可发生基因突变； 基因突变如果发生在有丝分裂过程中（体细胞中），一般不遗传，但有些植物可以通过无性生殖传递给后代。 基因突变如果发生在减数分裂过程中（形成生殖细胞

10、时），可以通过配子（遵循遗传规律）传递给后代。,5基因突变的原因：,物理、化学、生物等因素的影响，损伤或改变了细胞内DNA分子结构（诱发突变）；,在没有外来因素的影响时，由于DNA复制时发生错误，使DNA碱基组成发生改变（自发突变）,知识点2：基因突变,6特点：,基因突变在生物界中普遍存在：所有生物都可能发生基因突变。,【特别提醒】：,以RNA为遗传物质的生物，其RNA上核糖核苷酸序列发生变化，也引起基因突变，且RNA为单链结构，在传递过程中更易发生突变。,基因突变是随机发生的：,基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期以及体细胞或生殖细胞周期的任何时期。可以发生在细胞内不同的DNA分子上；同

11、一DNA分子的不同部位。,一般来说，在生物个体发育的过程中，基因突变发生的时期越迟，生物体表现突变的部分就越少。,知识点2：基因突变,6特点：,基因突变频率很低；,如：细菌的突变率为10-410-10；高等生物生殖细胞突变频率为10-510-8 （人工诱变可以大大提高突变频率，在短时间内可获得更多变异类型）。,大多数基因突变对生物体是有害的，少数有利；,基因突变是不定向的,一个基因可以向不同的方向发生突变，产生一个以上的等位基因。,图中这些基因的传递遵循基因分离定律还是基因的自由组合定律？,知识点2：基因突变,7意义：,基因突变是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源，是生物进化的重要因素。,

12、【例题4】下面关于基因突变的叙述中，不正确的是 (多选题) A亲代的基因突变一定能传递给子代 B. 细胞分裂的中期不发生基因突变 C基因突变一定有物理、化学或生物因素诱发 D. 无论低等生物还是高等生物都可能发生基因突变，体现了基因突变的随机发生的特点。,ABCD,8.应用：,知识点2：基因突变,诱变育种,原理： 方法： 优点： 缺点： 实例：,基因突变,利用物理或化学方法诱发突变，筛选获得优良性状。,提高突变频率，能加速育种进程；还可以大幅度改良某些性状。,诱发产生的突变，有利的个体往往不多，需处理大量材料。,高产青霉菌株的获得，“黑农5号”大豆新品种,【特别提醒】：基因突变可分为显性突变和

13、隐性突变。显性突变即由隐性基因a突变成显性基因A ，显性突变性状第一代就可以表现出来；隐性突变即由显性基因D突变成隐性基因d，隐性突变性状一般不可能第一代就表现出来。,aa,Aa,DD,Dd,【例题5】豌豆自交种群中既有可能发生显性突变（如ddDd）,也可能发生隐性突变（如EEEe），两者表现的特点是（ ） A第一代都表现突变性状 B.第二代都能纯合 C第三代才能选出突变纯合子 D.隐性突变表现得早且纯合表现得慢,B,ddDd,自交,DD,Dd,dd,自交,DD,DD、Dd、dd,EEEe,自交,EE,Ee,ee,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，产生了新的基

14、因型。（狭义）,2、来源：,减数第一次分裂后期，非同源染色体上的非等位基因的自由组合；,知识点3：基因重组,思考：若一对白化病基因携带者夫妇生下一白化小孩能称是基因重组的结果吗？,否,这种现象称作性状分离,减数分裂第一次分裂后期，非同源染色体上的非等位基因的自由组合；,知识点3：基因重组,2、来源：,减数第一次分裂后期，非同源染色体上的非等位基因的自由组合；,减数第一次分裂四分体时，同源染色体上的等位基因随非姐妹染色单体的交叉互换，导致同源染色体上非等位基因的重新组合。,知识点3：基因重组,3、时间：,发生在减数第一次后期和减数第一次分裂四分体时期 。,知识点3：基因重组,黄色圆粒 绿色皱粒,

15、减数分裂,受精作用,思考：基因重组发生在下图的哪一过程中？,3、时间：,发生在减数第一次后期和减数第一次分裂四分体时期 。,4、结果,产生新的基因型（不产生新的基因），产生新的性状重组类型（不产生新的性状）。,知识点3：基因重组,5、意义：,基因重组是进行有性生殖生物的变异主要来源，对生物进化具有重要意义。,6、应用：,杂交育种,特别提醒：,（1）对有性生殖的生物来说，可遗传变异的主要来源是基因重组，如；一母生九子，连母十个样。,（2）基因重组中染色体的互换是指同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换；如果是非同源染色体片段的互换，则属于染色体结构的变异。,（3）基因工程（转基因技术）中的变异来源也

16、属于基因重组（分子水平，人为定向改造，可发生在不同种生物之间）；肺炎双球菌的转化也属于基因重组。,【例题6】以下有关基因重组的叙述，不正确的是（多选） （ ） A.非同源染色体的自由组合能导致基因重组 B.非姐妹染色单体的交换一定引起基因重组 C.纯合体自交因基因重组导致子代性状分离 D.精子与卵细胞的结合过程中会发生基因重组,BCD,基因突变和基因重组的比较,总结：,基因突变,基因重组,基因突变和基因重组的比较,总结：,基因突变,基因重组,温故而知新：,真核细胞中基因主要存在于染色体上，呈线性排列。因此染色体结构或数目的改变，都可能导致生物发生变异，这种变异叫染色体变异。,一、染色体结构变异

17、：,1.种类：染色体部分缺失、重复、倒位、易位；,易位,观察下列图片，回答分别属于染色体结构变异的哪种类型？,倒位,缺失,重复,知识点4 染色体变异,、缺失：,b,、重复：,染色体中某一片段缺失，导致染色体上的某个（或某几个）基因丢失。,染色体中增加某一片段，导致染色体上的某个（或某几个）基因重复。,b,1、染色体结构变异的识别,染色体结构变异,、倒位：,染色体中某一片段的位置颠倒了180，使原有基因的排列顺序改变。,b,c,d,e,、易位,染色体中的某一片段移接到另一条非同源染色体上。使原有基因的排列顺序改变。,1、染色体结构变异的识别,【思考】：,（1）. 能在光学显微镜下看到的可遗传变异

18、是哪种?基因突变、基因重组还是染色体变异？,染色体变异；,易位发生在 之间，属于染色体变异；,（2）. 染色体结构变异中的易位和交叉互换引起的基因重组有何区别？（从发生部位和时间上分析）,染色体结构变异的易位可发生在有丝分裂和减数分裂过程中； 基因重组的交叉互换发生在 时期。,非同源染色体,同源染色体的非姐妹染色单体,减数分裂第一次分裂四分体,基因重组的交叉互换发生在 之间。,【思考】：,发生部位,发生时间,2.结果：,一、染色体结构变异：,1.种类：染色体部分缺失、重复、倒位、易位；,使染色体上的基因数目或排列顺序发生改变 ，从而导致性状的变异。大多数染色体结构变异对生物是有害的，有的甚至会

19、导致生物体死亡。,【特别提醒】：染色体结构变异只改变了染色体上基因的数目和排列顺序，不改变基因的种类，即并没有产生新的基因。基因突变是基因分子结构的改变，包括DNA碱基对的增添、缺失和改变。在三种可遗传的变异来源中，只有基因突变可产生新的基因。,【例题1】已知某物种的一条染色体上依次排列着A、B、C、D、E五个基因，下面列出的几种变化中，未发生染色体结构变化的是,D,【例题2】下图中和表示发生在常染色体上的变异。和所表示的变异类型 分别属于 A重组和易位 B易位和易位 C易位和重组 D重组和重组,A,实例： -患者多了一条21号染色体； 性腺发育不良-患者（女性）少了一条X染色体；,思考： 从

20、父母亲形成生殖细胞方面分析形成21三体综合征的可能原因是什么？,二、染色体数目变异：,1. 细胞内个别染色体增或减：,21三体综合征,减数第一次分裂后期，21号同源染色体没有分离，进入同一细胞, 最终形成了多一条21号染色体的生殖细胞，该生殖细胞与正常生殖细胞结合形成受精卵并发育成个体； ；,多一条21号染色体的 生殖细胞,含21号染色体正常细胞,减数第一次分裂正常，减数第二次分裂后期，21号染色体的姐妹染色单体分开后进入同一细胞，最终形成了多一条21号染色体的生殖细胞，该生殖细胞与正常生殖细胞结合形成受精卵并发育成个体。,多一条21号染色体的 生殖细胞,二、染色体数目变异：,1. 细胞内个别

21、染色体增或减：,实例： -患者多了一条21号染色体；性腺发育不良-患者（女性）少了一条X染色体；,21三体综合征,-形成生殖细胞中多了一条21号染色体 。,减数第一次分裂后期，21号同源染色体没有分离，进入同一细胞；,减数第二次分裂后期，21号染色体姐妹染色单体分开后进入同一细胞；,分析可能的原因（21三体综合征）：,【例题3】某人的染色体组成为44+XXY,则可能是亲代形成配子时染色体发生异常分离所致,下列选项中,不可能导致该结果的是: A.次级精母细胞分裂的后期,2条性染色体移向一侧. B.次级卵母细胞分裂的后期,2条性染色体移向一侧. C.初级精母细胞分裂的后期,2条性染色体移向一侧.

22、D.初级卵母细胞分裂的后期,2条性染色体移向一侧.,A,染色体为22+X的卵细胞和染色体为22+XY的精子结合而成；,染色体为22+XX的卵细胞和染色体为22+Y的精子结合而成；,2.染色体组成倍的增或减,二、染色体数目变异：,.染色体组：,（1）概念：细胞中一组 染色体，形态和功能各 ，但携带着该生物 的遗传信息。这样的一组非同源染色体称染色体组。,2.染色体组成倍的增或减,二、染色体数目变异：,.染色体组：,非同源,不相同,全部,组成一个染色体组的所有染色体,互为非同源染色体(即一个染色体组中没有同源染色体)；,一个染色体组携带着控制一种生物生长发育、遗传变异的全套遗传信息,一个染色体组中

23、的所有染色体的形态、大小各不相同；,2.染色体组成倍的增或减,二、染色体数目变异：,.染色体组：,（1）概念：细胞中一组 染色体，形态和功能各 ，但携带着该生物 的遗传信息。这样的一组非同源染色体称染色体组。,2.染色体组成倍的增或减,二、染色体数目变异：,.染色体组：,非同源,不相同,全部,组成一个染色体组的所有染色体,互为非同源染色体(即一个染色体组中没有同源染色体)；,一个染色体组携带着控制一种生物生长发育、遗传变异的全套遗传信息,一个染色体组中的所有染色体的形态、大小各不相同；,每种生物一个染色体组的染色体数目、大小、形态一般是一定的，不同种生物染色体组的染色体的数目、大小、形态往往是

24、不同的；,（2）判断某生物细胞内含几个染色体组的方法：,2.染色体组成倍的增或减,根据图中染色体形态判断：,细胞内形态、大小相同的染色体（包括同源染色体或染色单体分开后形成的染色体）有几条，则含几个染色体组。,（2）判断某生物细胞内含几个染色体组的方法：,2.染色体组成倍的增或减,根据图中染色体形态判断：,根据左图回答： 甲中含有 个染色体组，每组含 条染色体； 乙中含有 个染色体组，每组含 条染色体。,4,3,4,2,细胞内形态、大小相同的染色体（包括同源染色体或染色单体分开后形成的染色体）有几条，则含几个染色体组。,根据基因型判断：,（2）判断某生物细胞内含几个染色体组的方法：,2.染色体

25、组成倍的增或减,在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的基因(包括相同基因或等位基因)有几个，则该细胞中就有几个染色体组。,如：基因型为AAaaBBbb的正常体细胞内有 个染色体组；基因型为AaaBBb细胞内有 个染色体组。,根据基因型判断：,（2）判断某生物细胞内含几个染色体组的方法：,2.染色体组成倍的增或减,4,3,在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的基因(包括相同基因或等位基因)有几个，则该细胞中就有几个染色体组。,香蕉体细胞中含33条染色体，有11种各不相同形态，则体细胞内含 个染色体组。 普通小麦体细胞含42条染色体，有7种各不相同的形态,则体细胞内含 个染色体组。,根据“染色

26、体形态和数目”来推论,3,6,（2）判断某生物细胞内含几个染色体组的方法：,2.染色体组成倍的增或减,（2）判断某生物细胞内含几个染色体组的方法：,2.染色体组成倍的增或减,根据图中染色体形态判断：,细胞内形态、大小相同的染色体有几条，则含几个染色体组。,根据基因型判断：,在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的相同基因或等位基因有几个，则该细胞中就有几个染色体组。,根据“染色体形态和数目”来推论,【例题4】下图是甲、乙、丙三种生物体细胞内染色体情况示意图，则对应的基因型可依次表示为 AAaBb，AAaBbb，Aaaa BAaaaBBbb，Aaa，AB CAAaaBbbb，AaaBBb，AaB

27、b DAaaBbb，AAabbb，ABCD,4个染色体组,3个染色体组,1个染色体组,B,(1)由受精卵发育而成的体细胞中含有两个染色体组的生物个体叫做二倍体。,2、以染色体组的形式成倍地增加或减少,.二倍体、多倍体和单倍体,思考：某一生物的体细胞如图所示，则该生物属于几倍体？,(1)由受精卵发育而成的体细胞中含有两个染色体组的生物个体叫做二倍体。,2、以染色体组的形式成倍地增加或减少,自然界中，几乎全部动物和过半数的高等植物是二倍体。,.二倍体、多倍体和单倍体,2、以染色体组的形式成倍地增加或减少,(2)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生物个体叫做多倍体。,多倍体在植

28、物中很常见，在动物中极少见。,特别提醒：体细胞内含有奇数个染色体组的生物，往往减数分裂过程中染色体联会紊乱，不能正常进行减数分裂，一般为高度不育。,2、以染色体组的形式成倍地增加或减少,.二倍体、多倍体和单倍体,多倍体的特点,茎秆粗壮，叶片、果实、种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量有所增加。,但是个体发育较慢，生长期较长、结实率降低。,染色体数目加倍后的草莓（上） 野生状态下的草莓（下）,人工诱导多倍体的方法,处理方法,低温处理,人工诱导多倍体的原理：,秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,后者是目前最常用而且最有效的方法,人工诱导多倍体的方法,人工诱导多倍体的原理：,秋水仙素作用于正在分裂的

29、细胞，抑制纺锤体的形成（主要作用的时期为有丝分裂的前期），导致染色体虽然完成了复制，但不能正常移向细胞两极，从而引起细胞内染色体数目的加倍。加倍后的细胞继续进行有丝分裂，将来就有可能发育成多倍体植株。,2、以染色体组的形式成倍地增加或减少,单倍体植株的特点：,长得弱小，一般高度不育。,单倍体生物一般是不育的，为什么？有可育的单倍体吗？,单倍体体细胞染色体组数一般是一个或是奇数，不能正常进行减数分裂形成生殖细胞。,.二倍体、多倍体和单倍体,（3）由有性生殖细胞（如卵细胞、花粉、配子等）直接发育而成的生物个体（不管含有几个染色体组），称单倍体。 即体细胞中含有本物种配子染色体数的生物为单倍体。,如

30、：蜜蜂中的雄蜂（由未受精的卵细胞直接发育成）；,有，如：雄蜂，同源四倍体的单倍体等,人工培育单倍体的常用方法：,花药离体培养,生物是几倍体的判定,生物是几倍体不能只看细胞内含有多少个染色体组，还要考虑到生物个体发育的直接来源。,1、如果生物体是由受精卵或合子发育而成，生物体细胞内有几个染色体组就叫几倍体；,2、如果生物体是由生殖细胞卵细胞或花粉直接发育而成，无论细胞内含有几个染色体组，都只能叫单倍体。,判断下列说法是否正确： 1、体细胞中含有2个染色体组的个体就是二倍体； 2、单倍体体细胞中只含一个染色体组； 3、含一个染色体组的个体一定是单倍体； 4、由未受精的卵细胞发育成的个体一定是单倍体； 5、单倍体中不含同源染色体； 6、一个染色体组中肯定不含同源染色体,【例题5】普通小麦成熟花粉粒中含有三个染色体组，用这种花粉粒(含精子)培育成的植株是 A单倍体 B二倍体 C六倍体 D三倍体 【例题6】下列关于单倍体的叙述中，错误的是(多选） A二倍体植物未经受精的卵细胞发育成的植株一定是单倍体 B体细胞含有两个染色体组的生物体一定不是单倍体 C由生物的精子或卵细胞发育成的个体一定都是单倍体