第二節生物變異在生產上的應用資料正常水稻有兩個染色體組，四倍體水稻的干粒重量是二倍體水稻的兩倍，蛋白質含量提高5%~10%，單位面積增產達50％以上；四倍體水稻長得特別茂盛，能開花結果，但生長期特別長，甚至要幾年才能成熟！只有一個染色體組的水稻生長十分瘦弱，稻穗中全是空殼。染色體數目加倍后的草莓多倍體和單倍體的特點：多倍體的特點：單倍體的特點：與二倍體植株相比，多倍體植株的莖稈粗壯，葉片、果實和種子都比較大，糖類和蛋白質等營養物質的含量都有所增加。但一般晚熟。與正常植株相比，單倍體植株長得弱小，而且高度不育。多倍體形成的原因體細胞有絲分裂過程中，染色體完成了復制，但是由于外界環境條件或生物內部因素的干擾，紡錘體的形成受到破壞，已分開的染色體不能移向兩極使染色體數目加倍。即有絲分裂過程受阻多倍體的成因：正常有絲分裂由于受到某些因素的干擾，紡錘體不能形成此細胞不能分裂成兩個細胞，于是一個細胞中的染色體就會加倍。多倍體育種原理：染色體變異(染色體組成倍地增加)方法:用一定濃度的秋水仙素處理萌發的種子或幼苗

.有絲分裂秋水仙素抑制紡錘體形成細胞染色體數目加倍發育

多倍體植株優點：莖桿粗壯，葉片、果實和種子較大，營養物質含量較多。應用：四倍體水稻的培育八倍體小黑麥的培育

三倍體無籽西瓜的培育

二倍體西瓜幼苗二倍體西瓜幼苗秋水仙素處理二倍體西瓜植株四倍體西瓜植株♀♂聯會紊亂三倍體西瓜種子無子西瓜雜交雜交×自然長成二倍體西瓜植株第一年第二年單倍體育種

原理：

染色體變異(染色體組成倍地減少)

優點：

明顯縮短育種年限方法：花藥離體培養,再用秋水仙素處理二倍體植株花藥離體培養單倍體植株人工誘導染色體加倍恢復回二倍體植株（純合體）自交純合體花藥離體培養人工獲得單倍體的方法

。現有基因型為YyRr的黃圓豌豆種子,利用此種子,如何在較短時間內培育出能穩定遺傳的綠圓豌豆種子?例子:單倍體育種

YRyRYryr黃色圓粒（YyRr）花藥（配子）單倍體植株正常二倍體（純合體）YYRRyyRRYYrryyrr黃圓綠圓黃皺綠皺秋水仙素處理幼苗YRyRYryr離體培養設想你是一位玉米育種專家，遇到這樣的情況:品種A籽粒多，但不抗黑粉病；品種B籽粒少，但抗黑粉病。討論：你用什么方法把兩個品種的優良性狀結合在一起，又能缺點去掉？黑粉病小麥高稈（D）對矮稈（d）為顯性，抗銹病（T）對不抗銹病（t）為顯性，現有純合的高稈抗銹病的小麥（DDTT）和矮稈不抗銹病的小麥（ddtt），如果你是袁隆平，怎樣才能得到矮稈抗病的優良品種（ddTT）？植物雜交育種的方法銹病以下是雜交育種的參考方案：Ｐ高抗矮不抗Ｆ１

高抗Ｆ２DDTTddttDdTtddTt高抗高不抗矮抗矮不抗ddTT矮抗ddTTddTt矮抗ddTT矮抗矮抗矮不抗ddTtddTT雜交自交選優自交F3選優思考：要培育出一個能穩定遺傳的植物品種至少要幾年？試一試：動物的雜交育種方法假設現有長毛立耳貓（BBEE）和短毛折耳貓（bbee），你能否培育出能穩定遺傳的長毛折耳貓（BBee）？寫出育種方案（圖解）長毛折耳貓短毛折耳貓長毛立耳貓長毛立耳短毛折耳BBEEbbee長毛立耳BbEe長毛立耳BbEe長立長折短立短折BbeeBBeeBBeeBbeebbeebbee長折短折長折長折短折雜交F1間交配選優測交ＰＦ１Ｆ２F3長折短折思考：要培育出一個能穩定遺傳的動物品種至少要幾年？！注意1、動物雜交育種中純合子的獲得不用通過逐代自交，可改為測交。2、比植物雜交育種所需年限短。長毛折耳貓1.什么叫雜交育種？將兩個或多個品種的優良性狀通過交配集中在一起，再經過選擇和培育，獲得新品種的方法。2、雜交育種依據的遺傳學原理是什么？基因重組3、常用的方法是什么？4、雜交育種有什么優點？將不同個體的優良性狀集中到一個個體上5、你能舉出我國在雜交育種方面的成就?雜交自交(選優自交)若干次純種農作物：袁隆平雜交水稻

2003年10月9日，30多年前顛覆了國際經典水稻理論的袁隆平再次讓世界注意到了他。湖南省湘潭縣泉塘子鄉的超級雜交稻百畝示范片平均畝產達到807．46公斤，這個數字接近現在全國水稻平均畝產量的兩倍，比普通雜交水稻的畝產量高出200公斤。水稻畝產從600公斤提高到800公斤是一個世界性的難題，而袁隆平從1997年提出“超級雜交稻計劃”后，幾乎每三年就能讓雜交稻單產潛力成功提高100公斤，他的研究似乎是一株最為優良的作物——多產、穩定。中國黃牛ⅹ中國荷斯坦牛荷斯坦牛引進各純種牛純繁、馴化↓各純種牛與當地黃牛雜交↓各雜交種互交↓……↓中國荷斯坦牛

優點：泌乳期可達305天，年產乳量可達6300Kg以上家畜、家禽：中國荷斯坦牛的育種過程：雜種優勢基因型不同的兩個親本個體雜交產生的雜種第一代，在生長、繁殖、抗逆性、產量等性狀上優于兩個親本的現象。雜交育種只能利用已有的基因重組，按需選擇，并不能創造新的基因。雜交后代會出現性狀分離現象，育種進程緩慢，過程繁瑣雜交育種不能創造新的基因，并且所需時間要長，那有沒有能出現意想不到的結果，并且需要時間相對要短的育種方法呢？神舟六號1、請你給誘變育種下一個合理的定義。利用物理因素（如ⅹ射線、γ射線、紫外線、激光等）或化學因素（如亞硝酸、硫酸二乙酯等）來處理生物，使生物發生變異，并從變異后代中選育新品種的過程。2、依據什么原理?基因突變、染色體畸變3、常用的方法有哪些？輻射誘變、化學誘變中國首批太空實驗育種動物誕生誘變育種的優點是能夠提高突變率;在較短的時間內獲得更多的優良變異類型;改良作物品質，增強抗逆性。誘變育種的局限性是誘發突變的方向難以掌握，突變體難以集中多個理想性狀。要想克服這些局限性，可以擴大誘變后代的群體，增加選擇的機會。4.例子農作物黑龍江省農科院用輻射方法處理大豆，培育成了“黑農五號”等大豆品種，產量提高了16％，含油量比原來提高2.5％。微生物青霉菌最初從發霉的甜瓜上發現，這種野生的青霉菌分泌的青霉素很少，青霉素是抗菌素的一種，是第一種能夠治療肺炎、腦膜炎、膿腫等人類疾病的抗生素。但產量只有20單位/mL。后來，人們對青霉菌進行X射線、紫外線照射以及綜合處理，培育成了青霉素產量很高的菌株，目前產量已經可以達到50000單位/mL～60000單位/mL。太空育種太空辣椒平均單個重達500克，果實中維生素C的含量提高了10%～25%；黃瓜1根達1米多長；“航天芝麻1號”不僅個大，而且單株蒴果達98粒以上；水稻蛋白質含量可提高8.7%～12%。

雜交育種誘變育種單倍體育種多倍體育種原理常用方法優點缺點基因重組基因突變、染色體畸變染色體畸變（成倍減少）染色體畸變（成倍增加）雜交用物理或化學方法處理生物花藥離體培養→單倍體→秋水仙素處理→純種秋水仙素處理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，有利變異少，需大量處理供試材料明顯縮短育種年限，育種時間較短。技術復雜，需與雜交育種配合各種器官大、營養成分高、抗性強與雜交育種配合；獲得的新品種發育延遲育種時間最長轉基因育種原理:DNA(基因)重組

[基因工程]優點:不受生物親緣關系的限制，可按人的意愿改造生物，目的性強應用:抗蟲棉、轉基因“向日葵豆”“轉基因超級綿羊”“轉基因超級鯉魚”等。過程:提取目的基因目的基因與運載體結合將目的基因導入受體細胞目的基因的檢測和表達1.基因的“剪刀”──限制性內切酶（限制酶）一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切割點上將DNA分子切斷。專一性基因的針線：DNA連接酶

G

AA

TT

CC

TT

AA

GG

AA

TT

CC

TT

AA

GGC

TT

AA

AA

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C

GG

C

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AA

AA

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C

GGC

TT

AA

AA

TT

C

G用同種限制酶切割２、基因的針線──DNA連接酶連接酶的作用是：將互補配對的兩個黏性末端連接起來，使之成為一個完整的DNA分子。3、基因的運輸工具——運載體常用的運載體：質粒、噬菌體和動植物病毒標記基因，便于進行檢測。轉基因技術過程用限制酶提取目的基因，用與提取目的基因相同的限制酶切割質粒使之出現一個切口，將目的基因插入切口處，讓目的基因的黏性末端與切口上的黏性末端互補配對后，在連接酶的作用下連接形成重組DNA分子。將目的基因導入受體細胞導入擴增常用的受體細胞：菌類和動植物細胞目的基因的表達和檢測大量的受體細胞接受不多的目的基因。處理的受體細胞中真正攝入了目的基因的很少，必須將它從中檢測出來。將每個受體細胞單獨培養形成菌落，檢測菌落中是否有目的基因的表達產物。淘汰無表達產物的菌落，保留有表達產物的進一步培養、研究。無表達產物無表達產物有表達產物無表達產物

例1.普通小麥中有高桿抗病（TTRR）和矮桿易感病（ttrr）兩個品種，控制兩對相對性狀的基因分別位于兩對同源染色體上。實驗小組利用不同的方法進行了如下三組實驗：請分析回答：（1）A組由F1獲得F2的方法是

，F2矮桿抗病植株中不能穩定遺傳的占

。（2）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三類矮桿抗病植株中，最可能產生不育配子的是

類。（3）A、B、C三組方法中，最不容易獲得矮桿抗病小麥新品種的方法是

組，原因是基因突變發生的頻率極低且不定向性自交2/3ⅢC（4）通過矮桿抗病Ⅱ獲得矮桿抗病小麥新品種的方法是

。獲得的矮桿抗病植株中能穩定遺傳的占

。（5）在一塊高桿（純合體）小麥田中，發現了一株矮桿小麥。請設計實驗方案探究該性狀出現的可能的原因（簡要寫出所用方法、結果和結論）將矮稈小麥與高桿小麥雜交；如果子一代為高桿，子二代高桿：矮稈=3：1（或出現性狀分離），則矮稈性狀是基因突變造成的；否則，矮稈性狀是環境引起的。或將矮稈小麥與高桿小麥種植在相同環境下，如果兩者未出現明顯差異，則矮稈性狀是環境引起；否則矮稈性狀是基因突變造成的。秋水仙素（或低溫）誘導染色體數目加倍100%例2.甘藍均為二倍體，體細胞染色體數目分別為20、18。以白菜為母本、甘藍為父本。經人工授粉后，將雌蕊離體培養，可得到“白菜－甘藍”雜種幼苗。請回答問題：⑴白菜和甘藍是兩個不同的物種，存在_____隔離。自然條件下，這兩個物種間不能通過_______________的方式產生后代。雌蕊離體培養“白菜－甘藍”雜種幼苗獲得，所依據的理論基礎是植物細胞具有_______。⑵為觀察“白菜－甘藍”染色體數目和形態，通常取幼苗的__________做臨時裝片，用______染色。觀察、計數染色體的最佳時期是_______。⑶二倍體“白菜－甘藍”的染色體數為_______。這種植株通常不育，原因是減數分裂過程中______________________。為使其可育，可通過人工誘導產生四倍體“白菜－甘藍”，這種變異屬于_________。生殖雜交（有性生殖）全能性根尖（莖尖）龍膽紫有絲分裂中期19沒有同源染色體配對的現象染色體變異當神舟六號航天飛船搭載著兩位英雄宇航員成功返航時，一些特殊的乘客也回到了地球。他們是一些：生物菌種、植物組培苗和作物、植物、花卉種子等。在太空周游了115小時32分鐘，返回地球后，搭載單位的科研人員將繼續對它們進行有關試驗。回答：（1）作物種子從太空返回地面后種植，往往能出現新的變異特征。這種變異的來源主要是植物種子經太空中的

輻射后，其

發生變異。請預測可能產生的新的變異對人類是否有益?

，你判斷的理由是________________。（2）試舉出這種育種方法的優點：。

宇宙射線等

基因

不一定

基因突變是不定向的

變異頻率高，大幅度改良某些性狀

小試身手！

這些題你