樂安一中生物組變異、育種和進化專題避免變異——無性繁殖利用變異多倍體育種

單倍體育種雜交育種

人工誘變育種生物的后代出現不同于親本的性狀自然變異

人工誘導變異按來源分應用生物的變異概念：類型基因重組

基因突變

染色體變異不可遺傳的變異可遺傳的變異按結果分性狀＝基因型＋環境（改變）（改變）（改變）不可遺傳的變異可遺傳的變異基因重組基因突變染色體變異生物的變異不可遺傳的變異（環境條件）可遺傳的變異（遺傳物質）

基因突變（分子水平）基因重組染色體變異（細胞水平）一、基因突變指基因結構的改變，包括DNA堿基對的增添、缺失和改變。實質？有絲分裂、減數第一次分裂間期，DNA復制時。自然突變和人工誘變。變異的根本來源，為生物進化提供原材料。普遍性隨機性稀有性多害性多向性（堿基對排列順序的改變）⒈概念：⒉時間：⒊類型：⒋特點：⒌意義：（1）內因：堿基種類、數目、排列順序改變物理、化學、生物因素⑴優點：提高突變頻率，加速育種進程，大幅度改良生物性狀。⑵缺點：盲目性大、有利的個體往往不多。⒍原因：（2）外因：7.應用——誘變育種人工誘變育種優缺點：例

：下列關于變異的敘述不正確的是（）

A．可遺傳變異的性狀一定是可以遺傳給后代的

B．多指癥和白化病是由基因突變引起的男女發病幾率相等的疾病

C．變異的產生一般是不定向的，但有些變異的產生是定向的

D．乳酸菌的可遺傳變異的來源只有基因突變

E．生物變異的根本來源是基因突變A例.下列屬于可遺傳的變異的是（）①玉米由于水肥充足而長得穗大粒足②用生長素處理獲得無籽番茄③四倍體西瓜與普通西瓜雜交獲得無籽西瓜④用射線照射后獲得的青霉素高產菌株

⑤雜交獲得矮稈抗病小麥⑥秋水仙素處理獲得八倍體小黑麥⑦普通羊群中偶爾出現的能穩定遺傳的短腿安康羊⑧利用基因工程獲得的抗蟲棉⑨利用植物體細胞雜交獲得的雜種植株薯茄③④⑤⑥⑦⑧⑨二、基因重組基因自由組合(減I后期）同源染色體非姐妹染色單體間交叉互換(減I前期）

(注意：非同源染色體非姐妹染色單體間交叉互換是易位）重組DNA技術（基因工程技術）工具：運載體、限制酶、DNA連接酶過程：1）提取目的基因2）目的基因與運載體結合3）將目的基因導入受體細胞4）目的基因的檢測和表達三、染色體變異（一）概念：光學顯微鏡可見的染色體結構的改變和數目的變化染色體結構的改變：缺失、重復、倒位、易位染色體數目的改變非整倍體整倍體染色體組二倍體多倍體及形成單倍體及形成（二）染色體結構的變異：

1、缺失：染色體中某一片段的缺少，片段上的基因也隨之減少。2、重復：染色體中增加了某一片段。3、倒位：染色體中某一片段的位置顛倒了1800。4、易位：染色體的某一片段移接到另一條非同源染色體上。（三）染色體數目變異：1、細胞內個別染色體的增加或減少：(1)增加：如21三體綜合癥(2)減少：如性腺發育不良2、細胞內染色體數目以染色體組的形式成倍地增加或減少。3.染色體組雌果蠅產生的配子雄果蠅產生的配子A．一個染色體組中不含同源染色體。B．一個染色體組中所含的染色體形態、大小和功能各不相同。C．一個染色體組中含有控制生物性狀的一整套基因，但不能重復。（不考慮XY染色體差異）D.二倍體生物生殖細胞中所含有的一組染色體概念細胞中的一組非同源染色體，它們在形態和功能上各不相同，但是攜帶著控制一種生物生長發育、遺傳和變異的全部信息的一組染色體。概念的變相考法染色體組的符合條件：甲含有:＿＿＿乙含有:＿＿＿丙含有:＿＿＿3個2個1個判斷標準是:

1）細胞內形態相同的染色體有幾條，則含有幾個染色體組.312判斷標準是：

2）在細胞或生物體的基因型中，控制同一性狀的基因出現幾次，則有幾個染色體組。如圖所示的三種細胞內各含有幾個染色體組呢?有三種生物個體它們的基因型分別是AaaBBbccc

、Abcd、AaBbCC，這三種生物體細胞內含有染色體組的數目分別是：怎樣確認染色體組呢？乙丙甲A.a.BbCCCaAaBbBCCAbCd4.與染色體組相關的幾個概念兩看一看：二看：受精卵發育生物體生殖細胞

(配子)發育生物體二倍體或多倍體一定是單倍體(不管有幾個染色體組)受精卵發育生物體兩個染色體組三個或三個以上染色體組二倍體多倍體（1）如何區分單倍體、二倍體、多倍體？CC例題拓展1.用花藥離體培養法得到馬鈴薯單倍體植株,當它進行減數分裂時,能觀察到染色體兩兩配對的現象,共有12對.據此判斷該馬鈴薯是().A.二倍體B.三倍體

C.四倍體D.六倍體2.下列屬于單倍體的是()。

A、二倍體種子長出的幼苗

B、四倍體的植株枝條扦插長成的植株

C、六倍體小麥的花粉離體培養成的幼苗

D、用雞蛋孵化出的小雞單倍體多倍體自然條件：人工條件：自然條件：人工條件：一般由未受精的卵細胞發育而來。常用花藥離體培養法。由于外界環境條件的劇變，影響了細胞分裂時紡錘體的形成而使染色體數目加倍產生的。秋水仙素（常用且最有效）處理萌發的種子或幼苗，影響了細胞分裂時紡錘體的形成而使染色體數目加倍產生的。（2）單倍體和多倍體的形成D植株弱小，一般高度不育。多倍體植株的特點：莖桿粗壯，葉片、果實、種子比較大，營養物質豐富，但是發育遲緩結實率低D單倍體植株的特點：例題3.某一些地區一些玉米植株比一般玉米植株早熟，生長整齊而健壯，果穗大、子粒多，因此這些植株可能是（）。

A．單倍體B．三倍體Ｃ．四倍體Ｄ．雜交種4.下列有關水稻的敘述，錯誤的是（）。A.二倍體水稻含有兩個染色體組。B.二倍體水稻經秋水仙素處理，可得到四倍體水稻，稻穗、米粒變大。C.二倍體體水稻與四倍體水稻雜交，可得到三倍體水稻，含有三個染色體組。D.二倍體水稻的花粉經離體培養，可得到單倍體水稻，稻穗、

米粒小。

變異種類本質結果應用基因突變基因重組染色體變異結構變異數目變異整個DNA分子缺失或加倍基因重復或缺失或位置變化DNA分子部分區段改變(重復、缺失、倒位、易位)產生新基因（等位基因）堿基對的改變產生新的基因型基因的重新組合另：顯微鏡可觀察到變化雜交育種誘變育種多倍體、單倍體育種正確區分三種可遺傳的變異1:無籽西瓜的培育①用秋水仙素處理二倍體西瓜幼苗得到四倍體西瓜；

②用二倍體西瓜與四倍體西瓜雜交，得到三倍體的西瓜種子；

③三倍體西瓜聯會紊亂，不能產生正常的配子；④三倍體西瓜的雌蕊授以二倍體西瓜的花粉后子房能發育成西瓜。四、育種2.普通小麥的形成過程1414一粒小麥山羊草14另一種山羊草7777雜交種不育配子配子147147配子配子雜交種不育281442加倍異源多倍體二粒小麥141428加倍異源多倍體普通小麥注：這也是物種形成的一種方式。3：單倍體育種：利用高莖皺粒豌豆和矮莖圓粒豌豆培育高莖圓粒豌豆高皺

DDtt雜合高圓DdTt矮圓ddTT花藥離體培養高圓DT矮皺dt高皺Dt矮圓dT純合高圓DDTT加倍純合矮皺ddtt加倍純合高皺DDtt加倍純合矮圓ddTT加倍4.為什么說單倍體育種能明顯縮短育種年限？花藥離體培養→P高桿抗病

DDTT×矮桿感病

ddttF1高桿抗病

DdTt配子DTDtdTdtDTDtdTdtDDTTDDttddTTddtt↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓純合體秋水仙素→↑需要的矮抗品種單倍體育種第1年第2年P高桿抗病

DDTT×矮桿感病

ddttF1高桿抗病

DdTt↓F2D_T_D_ttddT_ddttddTT雜交育種↓第1年第2年第3~6年××↑需要的矮抗品種矮抗類型雜交育種誘變育種單倍體育種多倍體育種基因工程育種原理基因重組基因突變染色體變異染色體變異基因重組常用方法將具有不同優良性狀的兩親本雜交、連續自交用物理或化學的方法處理生物花藥離體培養用秋水仙素處理萌發的種子或幼苗基因拼接優點使位于不同個體的優良性狀集中于一個個體上提高變異頻率加速育種進程明顯縮短育種年限器官大型，營養含量高可以定向改變性狀（目的性強），克服遠緣雜交不親和障礙缺點育種時間長盲目性大有利變異少需大量處理供試材料技術復雜，需與雜交育種配合發育延遲，結實率低技術要求高、可能引起生態危機實例矮抗小麥高產青霉素菌株矮抗小麥無子西瓜抗蟲棉5.幾種主要育種方法的比較類型細胞工程育種細胞融合技術核移植技術原理基因重組、染色體變異基因重組、染色體變異常用方法細胞融合、組織培養將具備所需性狀的體細胞核移植到去核卵細胞中優點可以按人類意愿定向改變性狀（目的性強），克服遠緣雜交不親和障礙可改良動物品種或保護瀕危物種缺點技術要求高技術要求高實例白菜甘藍、番茄馬鈴薯各種克隆動物五、現代生物進化理論（一）進化學說

1、拉馬克關于進化的用進廢退學說

拉馬克是進化論的奠基者，他在18世紀初提出了用進廢退的進化學說：所有生物是由更古老生物進化來的；生物由低等向高等逐漸進化的；生物的各種適應性特征的形成都是由于用進廢退和獲得性遺傳。2、達爾文的自然選擇學說

內容：１）過度繁殖—基礎２）生存斗爭—動力３）遺傳變異—內因４）適者生存—結果1、種群是生物進化的基本單位2、物種形成的三個基本環節：觀點：生物進化的實質是種群基因頻率的改變突變和重組產生進化的原材料、自然選擇決定生物進化的方向、隔離導致物種的形成（二）現代生物進化理論種群是生物進化的單位突變和基因重組產生進化的原材料自然選擇決定生物進化的方向隔離導致物種形成（二）現代生物進化理論：以自然選擇學說為核心的現代生物進化理論，其基本觀點是：種群是生物進化的基本單位，生物進化的實質在于種群基因頻率的改變。突變和基因重組、自然選擇、隔離是物種形成過程的三個基本環節，通過它們的綜合作用，種群產生分化，最終導致新物種的形成。在這個過程中，突變和基因重組產生生物進化的原材料，自然選擇使種群的基因頻率定向改變并決定生物進化的方向，隔離是新物種形成的必要條件。1.基因頻率基因頻率是指某種基因在某個種群中出現的比例。基因頻率可用抽樣調查的方法來獲得，并且，A%+a%=1。進化實質:種群基因頻率發生變化的過程。2.基因型頻率基因型頻率是指群體中某一個個體的任何一個基因型所占的百分比。AA%+Aa%+aa%=13.遺傳平衡定律遺傳平衡定律是由英國數學家哈代和德國醫生溫伯格分別于1908年和1909年獨立證明的，這一定律又稱哈代——溫伯格定律，它是指在一個極大的隨機交配的種群中，在沒有突變、選擇和遷移的條件下，種群的基因頻率和基因型頻率可以世代相傳不發生變化，保持平衡。若種群中一等位基因為A和a，設p為A的基因頻率，q為a的基因頻率，(p＋q)＝A%+a%=1，則（p+q）2=p2+2pq+q2

＝1。又因為在一種群中，AA%+Aa%+aa%=1；所以p2＝AA%=A%×A%，為AA的基因型頻率；q2＝aa%=a%×a%，為aa的基因型頻率；即：2pq＝Aa%＝2×A%×a%，為Aa的基因型頻率。1．常染色體遺傳方面的基因頻率計算①通過基因型計算基因頻率基因頻率=種群中該基因的總數／種群中該等位基因的總數。

例1：從某個種群中隨機抽出100個個體，測知基因型為AA、Aa和aa的個體分別是30、60和10個。就這對等位基因來說，每個個體可以看做含有2個基因。那么，這100個個體共有200個基因，其中，A基因有2×30+60=120個，a基因有2×10+60=80個。于是，在這個種群中，A基因的頻率為：120÷200=60%a基因的頻率為：80÷200=40%②通過基因型頻率計算基因頻率⑴由基因型頻率數值算出結果例4：從某種生物種群中隨機抽出一定數量的個體，其中基因型為AA的個體占24%，基因型為Aa的個體占72%，基因型為aa的個體占4%，基因A和基因a的頻率分別是()A.24%

72%

B.36%

64%C.57%

43

D.60%

40%【解析】根據題意，在100個個體中，AA占24個，Aa占72個，aa占4個，即在200個基因中，A的基因有2×24＋72=120個，基因頻率為120÷200=60%，a的基因頻率為40%。（答案為D）也可以用另一方法：A的基因頻率為(2×24%＋72%)/2=60%，則a的基因頻率為40%。⑵計算時運用遺傳平衡公式：例5：在某一個種群中，已調查得知，隱性性狀者（等位基因用A、a表示）占16%，那么該種群的AA、Aa基因型個體出現的概率分別為：、、、、0.36【解析】第一步已知隱性性狀者即aa的基因型頻率為16%，那么a基因的頻率為0.4、A的基因頻率為1-0.4=0.6。第二步將其看作在理想的狀態下，運用遺傳平衡公式進行計算：AA%=A%×A%=0.6×0.6=0.36；Aa%=2×A%×a%=2×0.6×0.4=0.48答案為AA、a的基因頻率即為人群（理想狀態下）中生殖細胞的概率，結合情況如下表：則AA的基因型頻率為0.36，Aa的基因型頻率為0.24+0.24=0.48卵子精子0.6A0.4a0.6A0.36AA0.24Aa0.4a0.24Aa0.16aa2.伴X遺傳方面的基因頻率計算這類題目的特殊點是：X染色體總數的正確計算，因為男性中只有一個X染色體，所以計算男性X染色體總數時不需要乘以2，這樣就能夠得出正確的結果。例7：對某校學生進行色盲遺傳病調查研究后發現：780名女生中有患者23人、攜帶者52人；820名男生中有患者65人，那么該群體中色盲基因的頻率是()A.4.4%B.5.1%C.6.8%D.10.2%C生物進化的大致過程和規律⑴原始生命原始原核生物（異養厭氧）自養原核生物真核生物⑵水生陸生、無性生殖有性生殖（變溫）有性生殖（恒溫）真核生物出現的意義：結構和功能更復雜；為有性生殖（能產生更大變異）奠定了基礎。物種形成和生物進化任何基因頻率的改變，不論其變化的大小如何，均屬于生物進化的范疇。而作為物種的形成，則必須當基因頻率的改變導致生殖隔離是，才算完成。它們在基因頻率的改變程度上是有很大差別的。因而隔離是物種形成的必要條件，而非生物進化的必要條件。練習.下列表示某種農作物①和②兩種品種分別培育出④⑤⑥三種品種,根據上述過程,回答下列問題:Ⅳ①AABB②aabb③AaBb④Ab⑥AAaaBBbb⑤AAbbⅠⅡⅢⅤ⑴用①和②培育⑤所采用的方法Ⅰ稱為_______,方法Ⅱ稱為

_________,由Ⅰ和Ⅱ培育⑤所依據的原理是________.⑵用③培育出④的常用方法Ⅲ是_____________,由④培育成⑤的過程中用化學藥劑_________處理④的幼苗,方法Ⅲ和Ⅴ合稱為_______育種.其優點是___________________.⑶由③培育出⑥的常用方法是_______________,形成的⑥叫____________。依據的原理是____________。雜交自交基因重組花藥離體培養秋水仙素單倍體明顯縮短育種年限用秋水仙素處理多倍體染色體變異下圖為五種不同育種方法示意圖。據圖回答：⑴圖中A、D方向所示的途徑表示

育種方式，