动物遗传育种第五节-变异

1、第五节 变 异,变异:,生物的亲代与子代，以及子代与子代之间存在着或多或少的差异，这种现象叫做变异。,镰刀型细胞贫血症红细胞,变异的类型,（仅由环境的影响引起，遗传物质不变）,（生殖细胞内遗传物质的改变）,F1,F2,一、 基因重组,1、时期-,在生物进行有性生殖过程中,2、特点-,控制不同性状的基因的重新组合。,3、类型,（1）非同源染色体上非等位基因的自由组合。 （减 I 后期）,（2）非姐妹染色单体之间交叉互换。,4、结果-,实现了基因的重组，为生物变异提供了丰富的来源（是生物变异的主要来源）,（意义）,5、不足之处-,不能产生新的基因，只能是原有基因之间的重新组合。,（3）人工基因重组

2、基因工程。,非同源染色体上的 非等位基因自由组合,A,a,b,B,A,a,B,b,Ab和aB,AB和ab,成因,基因的自由组合,A,a,b,B,A,a,B,b,同源染色体的非姐妹染色单体 之间的局部交换,基因的交叉互换,AB和ab,Ab和aB,基因工程中的基因重组,细胞中原有基因,外源基因,导入,要点探究,基因重组发生在有性生殖过程中控制不同性状的基因的自由组合时，下列有关基因重组的说法正确的是() A基因突变、基因重组都能够改变基因的结构 B有细胞结构的生物都能够进行基因重组 C在减数分裂四分体时期非同源染色体的互换也是基因重组 D基因重组发生在初级精(卵)母细胞形成次级精(卵)母细胞过程中

3、,D解析 A基因重组是基因的重新组合，不会改变基因的结构；基因突变是碱基对的增添、缺失、替换，所以能够导致基因结构的改变，B有细胞结构的生物包括真核生物和原核生物，原核生物不进行有性生殖，不能发生基因重组，C在减数分裂四分体时期同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换属于基因重组，如果非同源染色体交换则属于染色体的结构变异，D基因重组发生在减数第一次分裂期间，减数第一次分裂的结果是初级精(卵)母细胞形成次级精(卵)母细胞。,要点探究,点评 基因重组发生在有性生殖过程中；基因重组是基因的自由组合；明确生物分为有细胞结构和无细胞结构的生物，有细胞结构的生物包括真核细胞和原核细胞构成的生物，原核细胞只能进

4、行二分裂不能进行减数分裂；充分理解基因重组和基因突变、染色体变异的区别。 下面的变式题从另一侧面来考查基因重组的概念。,要点探究,(双选)以下有关基因重组的叙述，正确的是() A非同源染色体的自由组合能导致基因重组 B姐妹染色单体间相同片段的交换不会导致基因重组 C基因重组导致纯合体自交后代出现性状分离 D同卵双生兄弟间的性状差异是基因重组导致的,AB解析 本题中，B.姐妹染色单体间相同片段交换的是相同基因，不会导致基因重组；C.基因重组不会导致纯合体自交后代出现性状分离；D.同卵双生兄弟间的性状差异可能是基因突变和环境因素导致的。,要点探究,你用什么方法既能把两个品种的优良性状结合在一起，又

5、能把双方的缺点都去掉？将你的设想用遗传图解表示出来。,高产、抗病,高产、抗病，,高产、抗病，,低产、不抗病,低产、不抗病，,亲代,高产、不抗病,低产、抗病,TTRR,ttrr,F1,TtRr,F1配子,二、杂交育种的基本步骤及特点,1培育杂合子品种杂种优势的利用在农业生产上，可以将杂种一代作为种子直接利用，如水稻、玉米等。,育种专家在稻田中发现一株十分罕见的“一秆双穗”植株，经鉴定该变异性状是由基因突变引起的。下列叙述正确的是() A这种突变无法确定是显性基因还是隐性基因突变而来 B该变异株自交可产生这种变异性状的纯合个体 C观察细胞有丝分裂中期染色体形态可判断基因突变发生的位置 D将该株水稻

6、的花粉离体培养后即可获得稳定遗传的高产品系,要点探究,B解析 因不知该突变体的基因型，故不能判断其变异为隐性还是显性突变引起，A项错误。若一杆双穗为隐性突变，则该植株为隐性纯合体，则自交后全为一杆双穗；若为显性突变，则该个体为杂合体，其自交后代一杆双穗纯合体比例为1/4，B项正确。基因突变为分子水平变异，在显微镜下观察不到，C项错误。花药离体培养后形成的植株中无同源染色体，不可育，D项错误。,要点探究,甘薯品种是杂合体。块根、种子、叶片和茎均可用于繁殖，但为保持某甘薯品种的特性，下列不能用于繁殖的器官是() A种子 B块根 C叶片 D茎,要点探究,A解析 为保持某甘薯品种的特性需要用无性繁殖，

7、有性繁殖发生生物变异可能性大。,要点探究,报春花的花色表现为白色(只含白色素)和黄色(含黄色锦葵色素)一对相对性状，由两对等位基因(A和a，B和b)共同控制，显性基因A控制以白色素为前体物合成黄色锦葵色素的代谢过程，但当显性基因B存在时可抑制其表达(生化机制如下图所示)。,(1)开黄花的报春花植株的基因型可能是_。 (2)现有AABB、aaBB和aabb三个纯种白色报春花品种，为了培育出能稳定遗传的黄色品种，某同学设计了如下程序： .选择_和_两个品种进行杂交，得到F1种子； .F1种子种下得F1植株，F1随机交配得F2种子； .F2种子种下得F2植株，F2自交，然后选择开黄色花植株的种子混合

8、留种；,AAbb或Aabb,AABB,aabb,.重复步骤若干代，直到后代不出现性状分离为止。 补充完整以上程序。 F1植株能产生比例相等的四种配子，原因是_。 报春花的雌蕊和雄蕊不等长，自然状态下可以进行异花传粉。为了让F2自交，应该怎样处理？_。 F2植株中开黄花的占_，在这些开黄花的植株上所结的种子中黄色纯合子占_。,A和a、B和b分别位于3号和1号染色体上，产生配子时非同源染色体上的非等位基因自由组合,从花蕾期开始套袋直到受精结束。,3/16,1/2,有同学认为这不是一个最佳方案，你能在原方案的基础上进行修改，以缩短培育年限吗？请简要概述你的方案。,方案一：对F2中开黄花植株分开留种和

9、播种，后代不出现性状分离的即为纯种。 方案二：取F1植株的花药进行离体培养，用秋水仙素处理幼苗，成熟后开黄花的植株即为纯种。方案三：对F2中开黄花的植株进行测交，判断是否纯合，对纯合的进行标记，下一年再留种。,解析题图显示B基因会抑制A基因的表达，故开黄花的报春花的基因型中不能有B基因，只能是AAbb或Aabb。三个纯种中只有让AABB与aabb杂交，才能在后代中选育出AAbb类型。培育可用杂交育种。 答案(1)AAbb或Aabb(2).AABB aabb A和a、B和b分别位于3号和1号染色体上，产生配子时非同源染色体上的非等位基因自由组合从花蕾期开始套袋直到受精结束。3/161/2方案一：

10、对F2中开黄花植株分开留种和播种，后代不出现性状分离的即为纯种。方案二：取F1植株的花药进行离体培养，用秋水仙素处理幼苗，成熟后开黄花的植株即为纯种。方案三：对F2中开黄花的植株进行测交，判断是否纯合，对纯合的进行标记，下一年再留种。,（改变）,（改变）,（改变）,来源,基因型,环境条件,基因突变,染色体变异,基因重组,三、基因突变,1、基因突变的实例,正常红细胞,镰刀型红细胞,右图是人类镰刀型细胞贫血症病因图解，请据图回答：,（1） 是 过程，发生于细 胞 中；是 过程， 发生于细胞 中。,（2）是发生差错的 过程， 即突变。此过程发生在细胞 分裂的 期。,（3）的碱基序列为 ； 的碱基序列

11、为 _ 。,（5）造成镰刀型细胞贫血症的 根本原因是DNA中碱基对由 被替换为 。,（4）镰刀型贫血症的直接原因？,转录,核,翻译,质,DNA复制,间,GAA,GUA,AT,TA,谷氨酸被替换成缬氨酸,碱基对替换,什么是基因突变？,基因突变是包括碱基对的替换、增添和缺失三种情况。,增添,替换,缺失,2、基因突变的概念、发生时间,时间：,由于DNA分子中发生碱基对的_、_和_,从而引起的基因结构的改变。,缺失,增添,替换,DNA复制时， 有丝分裂间期、 减数分裂间期,DNA碱基对的改变一定会引起生物的性状改变吗？,3基因突变与性状的关系 (1)基因突变可间接引起密码子改变，最终表现为蛋白质结构和

12、功能改变，影响生物性状，如镰刀型细胞贫血症。,思考：碱基对的改变是否一定引起生物性状的改变?,氨基酸,天冬氨酸,天冬氨酸,(2)基因突变并非必然导致性状改变，其原因是： 一种氨基酸可以由多种密码子决定，当突变后的DNA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。 突变成的隐性基因在杂合子中不引起性状的改变，如AAAa。 不直接编码氨基酸的基因片段(DNA片段)发生改变。,【易误警示】 (1)基因突变一定会导致基因结构的改变，但却不 一定引起生物性状的改变。 (2)基因突变是DNA分子水平上基因内部碱基对种类和数目的改变，基因的数目和位置并未改变。 (3)基因突变一般发生

13、于DNA分子复制过程中。,基因突变若发生_中将遵循遗传规律传递给后代。 若发生在_一般不能遗传。人体某些体细胞的基因突变，有可能发展成_。,癌细胞,体细胞（有丝分裂),配子中（减数分裂时产生）,若生物个体发生了基因突变， 都会遗传给后代吗？,练习：赖氨酸的密码子有如下几种：UUA、UUG、CUU、CUA、CUG，当某基因片段中的GAC突变为AAC时，这种突变的结果对该生物的影响是（ ） A一定是有害的 B一定是有利的 C有害的概率大于有利的概率 D既无利也无害,D,在白花豌豆品种栽培园中，偶然发现了一株开红花的豌豆植株，推测该红花表现型的出现是花色基因突变的结果。为了确定该推测是否正确，应检测

14、和比较红花植株与白花植株中() A花色基因的碱基组成 B花色基因的DNA序列 C细胞的DNA含量 D细胞的RNA含量,B_,互动探究(1)细胞mRNA的种类会改变吗？ (2)题干中“一株”改为“一朵”，花色基因突变是发生在体细胞中还是性细胞中？ 提示：(1)会改变 (2)体细胞,物理因素,化学因素,生物因素：,紫外线,X射线,其它各种辐射,亚硝酸 碱基类似物 苯环类似物,致癌物质有亚硝酸胺，石棉，黄曲霉素，苯，甲醛，苏丹红，铅，硫酸二乙酯等。,内部因素,外部因素,某些病毒,DNA复制时，碱基配对偶尔发生错误; DNA碱基组成改变,4.基因突变的原因,5基因突变的分子机制,6.基因突变的特点,从

15、以下图片，你能归纳出基因突变的什么特点吗？,白眼果蝇,白化苗,短腿的安康羊,普遍性,白色皮毛牛犊,植物的个体发育,发生在个体发育的任何时期，生物体的任何部位。可以发生在细胞内的不同DNA分子上、同一DNA分子的不同部位。,具有随机性,灰老鼠,不定向性,不定向性 （多方向性）基因A可以突变为a1，也可以突变为a2、a3、a4等。,低频率性,高产大豆 高产青霉菌株,大南瓜,太空椒（左）,有利的基因突变,白化病患者,有害的基因突变,白化玉米苗,畸形的雏鸭,人类的多指,引起突变的原因-人类史上的灾难,一九八六年四月二十六日凌晨，前苏联乌克兰境内切尔诺贝利核电站发生大爆炸。前后已有近万人死于这起事故，数

16、十万人受到辐射伤害。造成直接经济损失数十亿美元，间接经 济损失数千亿美元。其后患将会影响人类一百年，是已知的世界 最大核事故。这次事故在世界上造成的巨大影响，使各国重新考虑核能的安全性并加强了这方面的国际合作。,大多数基因突变对生物体是有害的，只有少数是有利的，有些既无害也无益。,多数有害性,自然界的物种中广泛存在,可发生在任何时期,自然界突变率很低：105 - 10-8,(打破对环境的适应性) 多数有害,少数有利，也有既无害也无利的,普遍性:,随机性:, 低频性:,多害少利性：,一个基因可以产生一个以上的等位基因,不定向性：,显性突变：如aA，该突变一旦发生即可表现出相应性状。 隐性突变：如

17、Aa，突变性状一旦在生物个体中表现出来，该性状即可稳定遗传。 说明 基因突变不改变染色体上基因的数量，只改变基因的结构，进而产生新基因； 基因突变是染色体上某一位点的基因DNA分子结构发生改变，在光学显微镜下观察不到。,5.基因突变的类型,6.基因突变的意义,由于基因突变产生的新性状是生物从未有过的性状，因此它是 产生新基因的途径， 生物变异的根本来源， 为生物进化提供了原始的材料。,易错点 (1) 等位基因是由基因突变产生的。 (2) 基因突变产生的具有突变性状的个体能否把突变基因稳定遗传给后代，要看这种突变性状是否有很强的适应环境能力。若有，则为有利突变，可通过繁殖稳定遗传给后代，否则为有

18、害突变，它会被淘汰掉。,以下关于生物变异的叙述，正确的是() A基因突变都会遗传给后代 BDNA上碱基数量的增添、缺失或改变一定会导致基因突变 C基因突变不会改变DNA上基因的数目和种类 D生殖细胞形成过程中能够发生基因重组,D解析 如果基因突变发生在体细胞有丝分裂过程中，一般不会遗传给后代，如果发生在生殖细胞的形成过程中，则容易通过配子遗传给后代。基因突变产生了等位基因，基因在DNA上的位置没有改变，DNA上基因的数目没有改变，但种类可能改变。基因重组发生在有性生殖的减数分裂过程中，即发生在生殖细胞的形成过程中。,点评 理解基因突变的(1)概念、特点，(2)基因与DNA关系， (3)突变发生

19、在体细胞有丝分裂过程中，一般不会遗传给后代，如果发生在生殖细胞的形成过程中，则容易通过配子遗传给后代。 下面的变式题从另一侧面来考查基因突变的概念。,如果一个基因的中部缺失了1个核苷酸对，可能的后果不是() A没有蛋白质产物 B翻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,A解析 本题考查基因突变对翻译的影响。考生对基因突变的三种情况“碱基对的增添、缺失和替换”非常熟悉，但此题主要考查了核苷酸对缺失后对翻译过程的影响。题干中“基因的中部缺失”这一信息非常关键，根据这一信息可判断出基因会有蛋白质产物，但可能造成翻译在缺失位置

20、终止或在缺失部位后的氨基酸序列、种类等发生变化。,育种专家在稻田中发现一株十分罕见的“一秆双穗”植株，经鉴定该变异性状是由基因突变引起的。下列叙述正确的是() A这种突变无法确定是显性基因还是隐性基因突变而来 B该变异株自交可产生这种变异性状的纯合个体 C观察细胞有丝分裂中期染色体形态可判断基因突变发生的位置 D将该株水稻的花粉离体培养后即可获得稳定遗传的高产品系,B解析 因不知该突变体的基因型，故不能判断其变异为隐性还是显性突变引起，A项错误。若一杆双穗为隐性突变，则该植株为隐性纯合体，则自交后全为一杆双穗；若为显性突变，则该个体为杂合体，其自交后代一杆双穗纯合体比例为1/4，B项正确。基因

21、突变为分子水平变异，在显微镜下观察不到，C项错误。花药离体培养后形成的植株中无同源染色体，不可育，D项错误。,自然突变或人工诱变，基因分子结构发生改变，包括DNA碱基对替换、增添、缺失,非同源染色体上的非等位基因自由组合；同源染色体上的非姐妹染色单体交叉互换;人工重组基因工程,有丝分裂间期 减数分裂间期,减数第一次分裂前期、后期,外界条件的剧变和内部因素的相互作用,有性生殖过程中，进行减数分裂形成生殖细胞,产生新基因的途径， 生物变异的根本途径， 是生物进化的原始材料,产生的变异类型最多； 是生物变异的主要来源，形成生物多样性重要原因,突变频率低,出现频率高,产生新的基因，出现新的性状,产生新

22、的基因型，性状重新组合,根据细胞分裂图来确定变异的类型,对A、B图分析：,如图是某二倍体动物的几个细胞分裂示意图 (数字代表染色体，字母代表染色体上的基因)，据图判断不正确的是(),A该动物的性别为雄性 B乙图表明该动物发生了基因突变 C1与2或1与4的片段交换，前者是基因重组，后者是染色体结构变异 D丙中5与6两条非姐妹染色单体之间的交叉互换导致非等位基因之间的互换,D,变式训练 右图为高等动物的细胞分裂示意图。图中不可能的是() A可能发生了基因突变 B可能发生了染色体互换 C该细胞为次级卵母细胞 D该细胞可能为次级 精母细胞,C,四、 染色体变异,染色体结构的改变,染色体数目的增减,染色

23、体的某一片段缺失,消失,1、缺失,染色体结构的变异种类,果蝇缺刻翅的形成,“猫叫综合症”是人的5号染色体部分缺失引起的遗传病，病儿生长发育迟缓，头部畸形，哭声奇特，皮纹改变等特点，并有智能障碍，而其最明显的特征是哭声类似猫叫。,染色体中增加某一片段,重复,、重复,果蝇棒状眼的形成,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,染色体的某一片段位置颠倒,4、倒位,颠倒,缺失,重复,倒位,易位,染色体结构的变异导致生物变异的原因是什么？,果蝇的一条染色体上，正常基因的排列顺序为123456789，中间的“”代表着丝点，下表表示由该正常染色体发生变异后基因顺序变化的四种

24、情况。有关叙述错误的是() 染色体基因顺序变化 a123476589 b1234789 c165432789 d12345676789,Aa是染色体某一片段位置颠倒引起的 Bb是染色体某一片段缺失引起的 Cc是染色体着丝点改变引起的 Dd是染色体增加了某一片段引起的,a123476589 b1234789 c165432789 d12345676789,C解析 将a、b、c、d分别与正常的基因排列顺序123456789分别作比较，可知：a是5、6、7这3个基因所在片段的位置颠倒引起的；b是5、6这2个基因所在片段缺失引起的；c是2、3、4、5、6这5个基因所在的片段颠倒而引起的；d则是增加了6

25、、7这2个基因所在的片段而引起的。,21三体综合征（先天愚型），患者比正常人多一条染色体-21号染色体是三条，其症状表现为智力低下，身体发育缓慢等。,性腺发育不良（Turner综合征）， 女性患者少了一条X染色体，外观表现为女性，但性腺发育不良，没有生育能力。,个别染色体的增加或减少,二倍体草莓,四倍体草莓,染色体成倍增加或减少,果蝇染色体组成,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，但是携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息，这样的一组染色体叫做一个染色体组。,思考,果蝇体细胞中有几个染色体组?每个染色体组有几条染色体?,1、依据图形判别： 细胞内形状大小相

26、同的染色体有几条，就是有几个染色体组；细胞内有几种形态的染色体，一个染色体组内就有几条染色体。,延伸：染色体组数目的判断,3组、2条,3组、3条,1组、4条,2、依据基因型判别： 细胞或生物体的基因型中,控制同一性状（包括大、小写）的基因有几个，就是有几个染色体组。,AAaaBBBb Ab AaBBDD,3、依据染色体数目和染色体形态数来推算： 染色体组数目=染色体数目/染色体形态数,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,C,练习1,人类的染色体,有几个染色体组?每个染色体组有几条染色体?,练习2,思考：1、该细胞经减数分裂，得到的每个子细胞中有多少条染色体？ 2、子细胞中有几个染色体组？ 3、每个染色体组由几条染色体构成？,10条,2个,5个,练习3,由受精卵发育而来的个体 具有两个染色体组的细胞或个体称为二倍体(2n)；具有三个或三个以上染色体组的细胞或个体统称为多倍体。,多倍体产生的原因：,有丝分裂过程