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专题五变异育种 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life, there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望生物的后代出现不同于亲本的性状生物的后代出现不同于亲本的性状应用应用: :生生物物的的变变异异概念：概念：类型类型: :基因重组基因重组基因突变基因突变染色体变异染色体变异不可遗传的变异不可遗传的变异可遗传可遗传的变异的变异多倍体育种多倍体育种单倍体育种单倍体育种杂交育种杂交育种人工诱变育种人工诱变育种基因工程育种基因工程育种表现型表现型 基因型基因型 环境条件环境条件可遗传的变异可遗传的变异不能遗传的变异不能遗传的变异基因突变基因突变基因重组基因重组染色体变异染色体变异来源来源（改变）（改变）（改变）（改变）（改变）（改变） 19101910年，赫里克医生的诊所来了一位黑人病人，年，赫里克医生的诊所来了一位黑人病人，病人四肢无力，是严重的贫血病患者。医生使用病人四肢无力，是严重的贫血病患者。医生使用所有能治疗贫血病的药物，但对这个病人无效。所有能治疗贫血病的药物，但对这个病人无效。对病人做血液检查时发现，红细胞在显微镜不是对病人做血液检查时发现，红细胞在显微镜不是正常的圆饼形，而是又长又弯的镰刀形，称镰刀正常的圆饼形，而是又长又弯的镰刀形，称镰刀状细胞贫血症。状细胞贫血症。一、基因突变的实例一、基因突变的实例GAAGAACTTCTT谷氨酸谷氨酸缬氨酸缬氨酸DNADNAmRNAmRNA氨基酸氨基酸蛋白质蛋白质正常正常异常异常G AG AG AG AG AG AC TC T突变突变直接原因直接原因根本原因根本原因A AA AT TU U 基因突变是指由于基因突变是指由于DNADNA分子中发生碱基对的分子中发生碱基对的替换、增添或缺失而引起的基因结构的改变。替换、增添或缺失而引起的基因结构的改变。增添增添替换替换缺失缺失（D）（d1）（d2）（d3）1 1基因突变的概念基因突变的概念2 2，基因突变的时间：，基因突变的时间：有丝分裂间期、减有丝分裂间期、减间期间期即即DNADNADNADNA3 3，基因突变的原因：，基因突变的原因：物理：物理：X X射线、射线、射线、射线、紫外线、激光等紫外线、激光等化学：化学：亚硝酸、硫酸二乙酯、碱基类似物等亚硝酸、硫酸二乙酯、碱基类似物等生物：生物：包括病毒和某些细菌等包括病毒和某些细菌等内部因素：内部因素：复制偶发错误、碱基组成改变复制偶发错误、碱基组成改变外部因素外部因素4 4，基因突变的特点：，基因突变的特点：1 1）普遍性：在自然界中广泛存在）普遍性：在自然界中广泛存在2 2）随机性、不定向性）随机性、不定向性 可发生在生物个体发育的任何时期可发生在生物个体发育的任何时期；细胞内不同细胞内不同的的DNA分子上；同一个分子上；同一个DNA分子的不同部位。分子的不同部位。3 3）在自然状态下，基因突变频率低且一）在自然状态下，基因突变频率低且一 般是有害的般是有害的二、基因重组1 1，概念：，概念：生物在进行有性生殖过程中，生物在进行有性生殖过程中， 控制不同性状的基因重新组合。控制不同性状的基因重新组合。 2 2，类型：主要是通过有性生殖过程实现的，类型：主要是通过有性生殖过程实现的类型类型1 1：基因自由组合（减：基因自由组合（减I I后期）后期）类型类型3 3：转基因（：转基因（DNADNA重组技术）重组技术）类型类型2 2：交叉互换（四分体时期）：交叉互换（四分体时期） 同源染色体的同源染色体的非非姐妹姐妹染色单体交叉互换染色单体交叉互换非同源染色体非同源染色体 的自由组合的自由组合 基因重组是生物变异的来源之一，是形基因重组是生物变异的来源之一，是形成生物多样性的重要原因，对生物的进化有成生物多样性的重要原因，对生物的进化有重要的意义。重要的意义。3 3、基因重组的意义？、基因重组的意义？4，基因突变和基因重组的区别基因突变基因重组本质发生时间发生可能基因的分子结构发生改基因的分子结构发生改变，产生了变，产生了新基因新基因，出，出现新性状现新性状不同基因的重新组合，不不同基因的重新组合，不产生新基因，但产生产生新基因，但产生新的新的基因型基因型，使性状重组，使性状重组分裂分裂间期间期DNADNA复制复制时时减数第一次分裂减数第一次分裂可能性可能性很小很小非常非常普遍普遍2,类类型型 基因突变：染色体上某一个位点上基因的改变，光学显基因突变：染色体上某一个位点上基因的改变，光学显微镜下不可见。微镜下不可见。 1,1,类型类型 : : 染色体结构变异染色体结构变异染色体上的基因的数目染色体上的基因的数目 和排列顺序改变和排列顺序改变生物性状的变异生物性状的变异多数不利，甚至导致生物体死亡多数不利，甚至导致生物体死亡结果结果影响影响2,染色体结构变异的结果和影响染色体结构变异的结果和影响4、二倍体和多倍体、二倍体和多倍体（1）二倍体）二倍体由由受精卵受精卵发育而成的个体，发育而成的个体，体细胞体细胞中含有中含有两个染色两个染色体组体组的叫二倍体。记作的叫二倍体。记作2N（N表示一个染色体组所包表示一个染色体组所包含的染色体数目）。含的染色体数目）。人：人：2N=46 果蝇：果蝇：2N=8 水稻：水稻：2N=24（2）多倍体）多倍体由由受精卵受精卵发育而成的个体，发育而成的个体，体细胞体细胞中含有中含有三个或三个三个或三个以上以上染色体组的叫多倍体。染色体组的叫多倍体。香蕉：香蕉：三倍体三倍体 马铃薯：马铃薯：四倍体四倍体 普通小麦：普通小麦：六倍体六倍体(3)，多倍体育种，多倍体育种A、多倍体植株特点、多倍体植株特点: 茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质茎秆粗壮，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等营养物质的含量都有所增加,但发育迟缓，结实率低但发育迟缓，结实率低B、常用方法：、常用方法：人工诱导的方法人工诱导的方法低温处理、秋水仙素处理萌发的种子或幼苗低温处理、秋水仙素处理萌发的种子或幼苗C、秋水仙素诱导染色体加倍原理、秋水仙素诱导染色体加倍原理 当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，能够抑制纺锤体当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，能够抑制纺锤体形成，导致染色体不分离，从而引起细胞内染色体数目加形成，导致染色体不分离，从而引起细胞内染色体数目加倍。倍。Q Q：秋水仙素处理法的具体做法是什么？原理又是什么？：秋水仙素处理法的具体做法是什么？原理又是什么？方法：方法：用秋水仙素处理用秋水仙素处理_或或_。原理：原理：当秋水仙素作用于正在当秋水仙素作用于正在_的细胞时，能够抑的细胞时，能够抑 制制_的形成，导致的形成，导致_不能不能_， 从而引起细胞内染色体从而引起细胞内染色体_。染色体数目加。染色体数目加倍倍 的细胞继续进行的细胞继续进行_分裂，将来就可能发育成分裂，将来就可能发育成 _植株。植株。萌发的种子萌发的种子幼苗幼苗分裂分裂纺锤丝纺锤丝染色体染色体移向两极移向两极数目加倍数目加倍有丝有丝多倍体多倍体 在生物体细胞中，染色体数目不仅可以在生物体细胞中，染色体数目不仅可以成倍增加，还可以成倍减少。成倍增加，还可以成倍减少。例如：蜜蜂的蜂王和工蜂的体细胞中有例如：蜜蜂的蜂王和工蜂的体细胞中有32条条染色体，而雄蜂的体细胞中只有染色体，而雄蜂的体细胞中只有16条染色体。条染色体。整组变整组变异异5 5、单倍体、单倍体（1）概念）概念体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体叫做单倍体体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体叫做单倍体思考：单倍体只含有一个染色体组，对吗？思考：单倍体只含有一个染色体组，对吗？含有两个染色体组的单倍体也叫二倍体，对吗？含有两个染色体组的单倍体也叫二倍体，对吗？卵细胞卵细胞精子精子单倍体单倍体受精卵受精卵生物体生物体2N 二倍体二倍体3N 三倍体三倍体4N 四倍体四倍体6N 六倍体六倍体直接发育直接发育（2）单倍体植株的特点）单倍体植株的特点植株长得弱小，而且高度不育植株长得弱小，而且高度不育（3），单倍体育种：明显缩短育种年限），单倍体育种：明显缩短育种年限A、方法、方法花药离体培养花药离体培养+秋水仙素处理秋水仙素处理B、过程、过程花药离体培养花药离体培养 单倍体植株单倍体植株 正常植株（纯合体）正常植株（纯合体）秋水仙素秋水仙素C、优点、优点明显缩短育种年限明显缩短育种年限四、变异与育种 常见的育种技术、及其原理、处理方法和优缺点单/多倍体育种杂交育种诱变育种基因工程育种细胞工程育种 单基因遗传病单基因遗传病 概念：受一对等位基因控制的遗传病。目前已发现6500多种.显性致病基因：显性致病基因：常染色体：常染色体：性染色体：性染色体：多指、并指、软骨发育不全多指、并指、软骨发育不全抗维生素抗维生素D D佝偻病佝偻病 隐性致病基因：隐性致病基因：白化、先天性聋哑、苯丙酮白化、先天性聋哑、苯丙酮尿症、镰刀型细胞贫血症尿症、镰刀型细胞贫血症色盲症、血友病、色盲症、血友病、进行性肌营养不良进行性肌营养不良显性致病基因：显性致病基因：隐性致病基因：隐性致病基因：外耳道多毛症外耳道多毛症概念：由概念：由多对等位基因多对等位基因控制。常表现出家族控制。常表现出家族性聚集现象，且比较容易受环境影响。性聚集现象，且比较容易受环境影响。多基因遗传病多基因遗传病原发性高血压原发性高血压冠心病冠心病哮喘病哮喘病青少年型糖尿病。青少年型糖尿病。染色体异常遗传病染色体异常遗传病 概念：概念： 由染色体发生异常而引起的遗传病称为染色体异常染色体发生异常而引起的遗传病称为染色体异常遗传病。遗传病。常染色体：常染色体：性染色体：性染色体：由于常染色体变异而引起的遗传病。由于常染色体变异而引起的遗传病。如如2121三体综合征、猫叫综合征。三体综合征、猫叫综合征。由于性染色体变异而引起的遗传由于性染色体变异而引起的遗传病。如性腺发育不良病。如性腺发育不良（三）、遗传病的监测和预防（三）、遗传病的监测和预防、遗传咨询： 、产前诊断： 我国婚姻法规定：我国婚姻法规定：“直系血亲和三代以内的直系血亲和三代以内的旁系血亲禁止结婚。旁系血亲禁止结婚。”1 1、禁止近亲结婚：、禁止近亲结婚：（四）、人类基因组计划与人体健康（四）、人类基因组计划与人体健康1 1、人类基因组计划正式启动于哪一年？、人类基因组计划正式启动于哪一年？2 2、人类基因组计划的目的是什么？、人类基因组计划的目的是什么？3 3、哪几个国家参加了这项工作？、哪几个国家参加了这项工作？4 4、中国承担了多少测序工作？、中国承担了多少测序工作？5 5、人类基因组计划测序结果得知，人类基因组人类基因组计划测序结果得知，人类基因组由多少个碱基对组成，以发现的基因约有多少个？由多少个碱基对组成，以发现的基因约有多少个？植物细胞植物细胞杂种细胞杂种细胞KL试管苗试管苗