基因突变和基因重组(上课用课件1).ppt

基因突变和基因重组(上课用课件1) Four short words sum up what has lifted most successful Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more. individuals above the crowd: a little bit more. -author -author -date-date不可遗传变异不可遗传变异可遗传变异可遗传变异两只青蛙两只青蛙相爱了相爱了生了个生了个癞蛤蟆癞蛤蟆他爹他爹,认认识你前我识你前我整过容整过容想一想：上述甘蓝品种的引种过程中，有没有变想一想：上述甘蓝品种的引种过程中，有没有变异现象的发生？异现象的发生？这种变异性状这种变异性状能遗传给子代吗？为什么能遗传给子代吗？为什么?分析：分析：是环境因素引起的是环境因素引起的 ，自身的遗传物质没有，自身的遗传物质没有改变。改变。甘蓝甘蓝3.5kg3.5kg7kg7kg拉萨拉萨3.5kg3.5kg北京北京资料：在北京培育的优质甘蓝品种，叶球最大的有资料：在北京培育的优质甘蓝品种，叶球最大的有3.5KG，当，当引种到拉萨后，由于昼夜温差大、日照时间长、光照强，叶引种到拉萨后，由于昼夜温差大、日照时间长、光照强，叶球可重达球可重达7KG左右。但再引回北京后，叶球又只有左右。但再引回北京后，叶球又只有3.5KG。红花的后代变成了蓝紫色红花的后代变成了蓝紫色上述变异性状的后代上述变异性状的后代为何仍然是蓝紫色花呢？为何仍然是蓝紫色花呢？遗传物质发生了改变。遗传物质发生了改变。蓝紫色花的后代仍是蓝紫色蓝紫色花的后代仍是蓝紫色例一、古代妇女缠足后的小脚；夏天例一、古代妇女缠足后的小脚；夏天去海边晒黑了的皮肤；去海边晒黑了的皮肤；生物变异的主要类型有哪些？变异的类型变异的类型不可遗传变异：仅仅是由不可遗传变异：仅仅是由环境因素环境因素的影响造成的变异。的影响造成的变异。 遗传物质没有改变，变化的性状不能遗传物质没有改变，变化的性状不能 进一步遗传给后代。进一步遗传给后代。基因重组基因重组可遗传变异：是由于可遗传变异：是由于遗传物质遗传物质的改变的改变而引起的而引起的 变异。变化的性状能遗传给后代。变异。变化的性状能遗传给后代。 基因突变基因突变染色体变异染色体变异例二、纯合的高杆抗病小麦与矮例二、纯合的高杆抗病小麦与矮杆抗病小麦杂交再自交得到的矮杆抗病小麦杂交再自交得到的矮杆抗病小麦杆抗病小麦；不可遗传变异不可遗传变异（环境影响）（环境影响）可遗传变异可遗传变异（遗传物质改变）（遗传物质改变）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生物生物变异变异生物变异的类型生物变异的类型5.15.1基因突变和基因重组基因突变和基因重组科学史一科学史一19101910年赫里克医生接诊了一位黑人贫血病患者。年赫里克医生接诊了一位黑人贫血病患者。所有治疗贫血病的药物对他无效。镜检时发现其红所有治疗贫血病的药物对他无效。镜检时发现其红细不是正常的圆饼状，而是镰刀形，后称之细不是正常的圆饼状，而是镰刀形，后称之镰刀型镰刀型细胞贫血症。细胞贫血症。正常正常 异常异常正常正常异常异常脯氨酸脯氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸 脯氨酸脯氨酸缬氨酸缬氨酸谷氨酸谷氨酸 19491949年，美国鲍林博士首先意识到，红细胞中年，美国鲍林博士首先意识到，红细胞中血红蛋白血红蛋白分子的分子的异常异常引起红细胞变形。引起红细胞变形。19561956年，英国科学家英格拉姆发现镰刀型细胞年，英国科学家英格拉姆发现镰刀型细胞贫血症患者血红蛋白的肽链上，有贫血症患者血红蛋白的肽链上，有一处一处的的谷氨酸谷氨酸被被缬氨酸缬氨酸取代。取代。科学史二科学史二思考与讨论思考与讨论CTTCTTGAAGAA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GUAGUACATCATGTAGTA突变突变GAAGAA_原因原因_原因原因 镰刀型细胞贫血症是由于基因中的碱基对发生了镰刀型细胞贫血症是由于基因中的碱基对发生了_产生的。产生的。病因：病因：替换替换根本根本直接直接替换替换增添增添缺失缺失A T C C G CT A G G C G C C G C G G C G AT TA C C G C G G C G AT TA AT A C C G C T G G C G DNA片段片段DNA分子中发生的分子中发生的碱基对碱基对的的增添增添、缺失缺失或或替换替换，而而引起的引起的基因结构的改变的改变A T C C G CT A G G C G C C G C G G C G DNADNA分子中的碱基对有哪几种变化，从分子中的碱基对有哪几种变化，从而导致基因结构的改变？而导致基因结构的改变？相应相应性状性状的改变的改变相应相应蛋白质蛋白质的改变的改变相应相应氨基酸氨基酸的改变的改变mRNAmRNA分子中的碱基发生变化分子中的碱基发生变化DNADNA分子基因中的分子基因中的碱基对碱基对发生变化发生变化具体变化过程具体变化过程: :DNAA U C C G C A U U C G C 异亮氨酸异亮氨酸精氨酸精氨酸异亮氨酸异亮氨酸mRNA A T C C G C T A G G C G 正常正常 T A A G C G A T T C G C 碱基对替换碱基对替换精氨酸精氨酸碱基对改变一定会导致碱基对改变一定会导致蛋白质蛋白质的结构的结构改变吗？改变吗？碱基对的增添、缺失碱基对的增添、缺失DNATAC CAT TAG GAT CCC ATTmRNAAUG GUA AUC CUA GGG UAA起始密码缬氨酸异亮氨酸亮氨酸 甘氨酸 终止密码DNATAC CCA TTA GGA TCC CAT TmRNAAUG GGA AAU CCU AGG GUA起始密码甘氨酸 天冬氨酸脯氨酸 精氨酸 缬氨酸DNATAC CAT AGG ATC CCA TTmRNAAUG GUA UCC UAG GGU起始密码缬氨酸丝氨酸终止密码插入插入C C丢失丢失T T1 1、概念概念： DNADNA分子中发生分子中发生碱基对碱基对的的_、_和和_，而引起的，而引起的_的改变。的改变。 增添增添缺失缺失替换替换基因结构基因结构（二）基因突变的概念（二）基因突变的概念思考：思考：1 1、哪一种基因突变对生物性状的影响最小？、哪一种基因突变对生物性状的影响最小？碱基对的替换碱基对的替换AA AaAaaaaA一个基因突变后产生的是它的等位基因，一个基因突变后产生的是它的等位基因，即产生即产生了新的基因了新的基因.（三）基因突变的结果（三）基因突变的结果基因突变是染色体的基因突变是染色体的某一位点某一位点上基因的改上基因的改变变, ,使一个基因变成它使一个基因变成它的的等位基因等位基因（Aa或或aA）, ,不改变染色不改变染色体上基因的体上基因的数量数量，只，只改变改变基因的内部结构基因的内部结构，并且通常会引起一定并且通常会引起一定的表现型的变化的表现型的变化. .基因突变是否改变了染色体上基因突变是否改变了染色体上基因的数量及所处的位置？是基因的数量及所处的位置？是何种水平的变化？光镜下能否何种水平的变化？光镜下能否看见看见基因突变不改变基因在染色基因突变不改变基因在染色体上的数量及所处的位置；体上的数量及所处的位置；属于分子水平的变化；在光属于分子水平的变化；在光镜下看不见。镜下看不见。替换替换 C C G C G G C G AT TA ATA T C C G CT A G G C G 1、基因突变若发生在基因突变若发生在配子配子中中（减数分裂时产生减数分裂时产生）将遵循遗传规律将遵循遗传规律传递给后代传递给后代。 2、若发生在、若发生在体细胞体细胞（有丝分裂有丝分裂），），一般一般不能遗不能遗传传。有些植物体细胞发生基因突变，可以通过有些植物体细胞发生基因突变，可以通过无性繁殖无性繁殖传递。传递。人体某些体细胞的基因（原癌基因和抑癌基因）人体某些体细胞的基因（原癌基因和抑癌基因）突变，有可能发展成突变，有可能发展成癌细胞癌细胞。思考：突变后的基因会遗传给后代么？（基因突思考：突变后的基因会遗传给后代么？（基因突变对后代的影响）变对后代的影响）思考：思考：某自花传粉观赏植物某自花传粉观赏植物连续几代连续几代开红花，一开红花，一次开出一朵白花，如何培育更多开白花的植株？次开出一朵白花，如何培育更多开白花的植株？ 用无性繁殖的方法（嫁接、扦插等）。用无性繁殖的方法（嫁接、扦插等）。基因突变可以遗传给后代吗？如何遗传基因突变可以遗传给后代吗？如何遗传? ?思考与讨论：思考与讨论：突变后的突变后的DNADNA分子复制分子复制, ,通过减数分裂形通过减数分裂形成带有突变基因的成带有突变基因的生殖细胞生殖细胞, ,并将突变基并将突变基因传给下一代因传给下一代. .可以遗传可以遗传. .基因突变一定可以遗传给后代吗？基因突变一定可以遗传给后代吗？生物体内所发生的基因突变是否都生物体内所发生的基因突变是否都能引起生物性状的改变能引起生物性状的改变?为什么为什么?显性纯合子可能突变成杂合子显性纯合子可能突变成杂合子不一定不一定引起生物性状的改变。引起生物性状的改变。突变后新形成的密码子与原密码子决定的是同突变后新形成的密码子与原密码子决定的是同一种氨基酸（密码子的简并性）一种氨基酸（密码子的简并性）A A A a 原因是：原因是：基因突变基因突变生物体内所发生的碱基对的改变是生物体内所发生的碱基对的改变是否都能引起生物性状的改变否都能引起生物性状的改变?为什么为什么?显性纯合子可能突变成杂合子显性纯合子可能突变成杂合子不一定不一定引起生物性状的改变。引起生物性状的改变。突变后新形成的密码子与原密码子决定的是同突变后新形成的密码子与原密码子决定的是同一种氨基酸（密码子的简并性）一种氨基酸（密码子的简并性）A A A a 原因是：原因是：基因突变基因突变不具有遗传效应的不具有遗传效应的DNADNA片段的突变，不引起基因片段的突变，不引起基因突变，也就是不引起性状的变异。突变，也就是不引起性状的变异。想一想想一想: :基因基因突变突变一般一般会发会发生在什么时侯生在什么时侯呢？呢？有丝分裂的有丝分裂的间期间期减数第一次分裂减数第一次分裂前的前的间期间期DNA复制复制时期时期（四）基因突变的时间（四）基因突变的时间（五）基因突变的原因（五）基因突变的原因自发突变：自发突变：自然自然条件下条件下DNADNA偶尔偶尔复制错误复制错误例如：例如：果蝇的白眼，水稻的矮秆等。果蝇的白眼，水稻的矮秆等。诱发突变：诱发突变：物理因素物理因素化学因素化学因素生物因素生物因素提高提高突变突变频率频率X X射线、激光等射线、激光等亚硝酸、碱基类似物等亚硝酸、碱基类似物等病毒、某些细菌等病毒、某些细菌等夏季涂抹防晒霜夏季涂抹防晒霜青少年少上网，少用手机青少年少上网，少用手机不喝反复烧开的水（含亚硝酸盐）不喝反复烧开的水（含亚硝酸盐）物理因素物理因素物理因素物理因素化学因素化学因素少吃烧烤和油炸食品少吃烧烤和油炸食品化学因素化学因素分析以下情况是减少哪种因素诱发基因突分析以下情况是减少哪种因素诱发基因突变的可能，从而防止细胞癌变？变的可能，从而防止细胞癌变？接种乙肝疫苗接种乙肝疫苗生物因素生物因素遗传信息改变遗传信息改变 DNA DNA DNA DNA 差错差错 内因：内因： 碱基变化碱基变化 外因：外因： 物理因素物理因素 化学因素化学因素 生物因素生物因素 脱氧核苷酸种类、数量、排列顺序改变脱氧核苷酸种类、数量、排列顺序改变 碱基对的替换、增添、缺失碱基对的替换、增添、缺失 基因结构发生改变基因结构发生改变 产生等位基因产生等位基因（A1 a1A1 a1、a2a2）复制复制 引起引起 细菌细菌 无抗药性无抗药性抗药性抗药性棉花棉花 正常枝正常枝短果枝短果枝 果蝇果蝇 红眼红眼白眼白眼 长翅长翅残翅残翅家鸽家鸽 羽毛白色羽毛白色灰红色灰红色人人 正常色觉正常色觉色盲色盲 正常肤色正常肤色白化病白化病常见突变性状：常见突变性状：1 1、在生物界普遍存在、在生物界普遍存在普遍性普遍性玉米白化苗玉米白化苗人类多指人类多指基因突变有何特点？基因突变有何特点？短腿安康羊（中）短腿安康羊（中）开花结果开花结果的植株的植株胚胚幼苗幼苗具根茎叶具根茎叶的植株的植株分化出花分化出花芽的植株芽的植株受精卵受精卵基因突变发生在生物个体发育的什么时期？基因突变发生在生物个体发育的什么时期？任何时期任何时期2 2、可以发生在生物、可以发生在生物个体发育的任何时期个体发育的任何时期随机随机性性3 3、基因突变是不定向的、基因突变是不定向的不定向性不定向性经诱变处理的紫色种子产经诱变处理的紫色种子产生的子代种子生的子代种子基因突变还有何特点？基因突变还有何特点？如老鼠灰毛基因如老鼠灰毛基因A+突变突变AY (黄毛黄毛)a (黑毛黑毛) 灰灰老老鼠鼠黑老鼠黑老鼠黄老鼠黄老鼠基基 因因突变率突变率大肠杆菌组氨酸缺陷型基因大肠杆菌组氨酸缺陷型基因210果蝇的白眼基因果蝇的白眼基因4105果蝇的褐眼基因果蝇的褐眼基因3105玉米的皱缩基因玉米的皱缩基因110小鼠的白化基因小鼠的白化基因1105人类色盲基因人类色盲基因3105小资料小资料4 4、突变率低、突变率低低频性低频性自然状态下，基因突变的频率是很低的。自然状态下，基因突变的频率是很低的。白化苗白化苗5 5、大多数突变是有害的、大多数突变是有害的多多害少利性害少利性白化病白化病为什么呢？为什么呢？任何一种生物都是长期进化过程的产物，它们任何一种生物都是长期进化过程的产物，它们 与环境取得了高度的协调。与环境取得了高度的协调。基因突变中，有利突变多，还是有害突变多？基因突变中，有利突变多，还是有害突变多？有害的基因突变有害的基因突变畸形的雏鸭畸形的雏鸭人类的多指人类的多指人类的人类的并指并指镰刀形红细胞镰刀形红细胞高产大豆高产大豆 高产青霉菌株高产青霉菌株有利的基因突变有利的基因突变基因突变是基因突变是新基因新基因产生产生的的（唯一）（唯一）途径，是途径，是生物变异生物变异的的根本来源根本来源, ,是是生生物进化物进化的的原始材料原始材料. .（六）基因突变的意义（六）基因突变的意义有意义。因为有意义。因为对于生物对于生物个体个体而言，发生自然而言，发生自然突变的频率是很低的。但是研究生物进化突变的频率是很低的。但是研究生物进化往往是研究一个往往是研究一个群体群体，一个群体是由，一个群体是由很多很多个体个体组成的，就整个物种来看在组成的，就整个物种来看在漫长的进漫长的进化历程化历程中产生的突变还是很多的，其中有中产生的突变还是很多的，其中有不少突变是不少突变是有利突变，有利突变，对生物进化具有重对生物进化具有重要意义，因此基因突变能够为生物进化提要意义，因此基因突变能够为生物进化提供原材料。供原材料。基因突变在自然条件下，突变频率基因突变在自然条件下，突变频率很低，而且少利多害，那么，基因很低，而且少利多害，那么，基因突变是否对生物的进化有意义突变是否对生物的进化有意义? “一母生九仔，连母十个样一母生九仔，连母十个样”这种差这种差异怎么造成的？异怎么造成的？二、基因重组二、基因重组在生物体进行有性生殖的过程中，控在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。制不同性状的基因的重新组合。（一）基因重组的概念（一）基因重组的概念方式方式、非同源染色体上的非等位基因自由组合、非同源染色体上的非等位基因自由组合2、同源染色体的非姐妹染色单体之间的局、同源染色体的非姐妹染色单体之间的局部交换部交换1、基因重组的两种类型、基因重组的两种类型: (1) 生物体进行有性生殖的过程中生物体进行有性生殖的过程中(减数第减数第一次分裂后期一次分裂后期),控制不同性状的基因的重新控制不同性状的基因的重新组合组合.间期间期Y yRr减数第一减数第一次分裂次分裂Y YR Ry yr rY YR R r ry y减数第二减数第二次分裂次分裂YRYR减数第二减数第二次分裂次分裂 yr yr减数减数 第一第一 次次 分裂分裂Y Yr ry yR RyRyR减数减数 第二第二 次次 分裂分裂YrYr减数减数 第二第二 次次 分裂分裂BvBVVbbvBVVbvbvB(2)减数第一次分裂前期减数第一次分裂前期,四分体时期四分体时期,非姐妹非姐妹染色单体上对等片段的交叉互换染色单体上对等片段的交叉互换,导致基因导致基因重组重组. 基因重组类型和时期非同源非同源染色体上的染色体上的非非等位基因等位基因自由组合自由组合同源同源染色体上的染色体上的非姐妹染非姐妹染色单体色单体之间的之间的交叉互换交叉互换类类型型减数第一次分裂后期减数第一次分裂后期减数第一次分裂前期（四分体时期）减数第一次分裂前期（四分体时期）基因重组能否产生新基因？基因重组能否产生新基因？能否产生新基因型和表现型？能否产生新基因型和表现型？不能产生新基因、也不产生新性状不能产生新基因、也不产生新性状能产生新的基因组合和新的性状组合能产生新的基因组合和新的性状组合2 2、两个亲本的遗传物质差距越大，基、两个亲本的遗传物质差距越大，基因重组的类型就越多。因重组的类型就越多。（三）基因重组的特点（三）基因重组的特点1、只有通过只有通过有性生殖有性生殖过程才能实现的。过程才能实现的。 思考思考（四）基因重组的意义（四）基因重组的意义2.2.通过有性生殖实现基因通过有性生殖实现基因重组为生物变异提供了极重组为生物变异提供了极其丰富的来源其丰富的来源, ,是是生物多生物多样性样性的来源之一的来源之一思考思考:一种具有一种具有20对对等位基因等位基因（这（这20对对等位基因分别位于等位基因分别位于 20对同源染色体上）对同源染色体上）的生物进行杂交时，的生物进行杂交时，F2可能出现的表可能出现的表现型就有现型就有 种。种。220=10983043.对对生物的进化生物的进化具有重要的意义。具有重要的意义。不同生物的可遗传变异来源：不同生物的可遗传变异来源：病毒病毒基因突变基因突变原核生物原核生物 基因突变基因突变真核生物真核生物基因突变、基因重组、基因突变、基因重组、染色体变异染色体变异思维拓展思维拓展基因突变基因突变基因重组基因重组本质本质结果结果发生发生时间时间及原及原因因适用适用范围范围意义意义可能可能性性基因的分子结构发生改变。基因的分子结构发生改变。不同基因的重新组合。不同基因的重新组合。细胞分裂间期细胞分裂间期DNADNA分子复制时，由于外界理分子复制时，由于外界理化因素或自身生理因素引起的化因素或自身生理因素引起的碱基对的替换、增添或缺失碱基对的替换、增添或缺失减数第一次分裂前期的四分体时期减数第一次分裂前期的四分体时期同源染色体上的非姐妹染色单体的同源染色体上的非姐妹染色单体的交叉互换；交叉互换；减数第一次分裂后期，非同源染色减数第一次分裂后期，非同源染色体上的非等位基因自由组合。体上的非等位基因自由组合。所有生物所有生物都可发生，包都可发生，包括病毒，具有普遍性。括病毒，具有普遍性。自然条件下，发生在生物进行自然条件下，发生在生物进行有有性生殖性生殖的过程中的过程中新基因产生的途径，新基因产生的途径，是生物变异的根本来源是生物变异的根本来源, ,是生物进化的原始材料。是生物进化的原始材料。是生物变异的来源之一，是形成生是生物变异的来源之一，是形成生物多样性的重要原因，对生物的进物多样性的重要原因，对生物的进化具有重要的意义化具有重要的意义突变频率低，但普遍存在突变频率低，但普遍存在有性生殖中非常普遍有性生殖中非常普遍产生了新基因，出现了新性状。产生了新基因，出现了新性状。不产生新基因（新性状不产生新基因（新性状)，而是产生，而是产生新的基因型，使不同性状重新组合。新的基因型，使不同性状重新组合。特别提醒：特别提醒：1、基因突变容易发生在具有、基因突变容易发生在具有DNA复制复制功能（具功能（具有分裂能力）的细胞中，所以细胞发生基因突有分裂能力）的细胞中，所以细胞发生基因突变的概率：生殖细胞变的概率：生殖细胞体细胞，分裂旺盛的细胞体细胞，分裂旺盛的细胞停止分裂的细胞。停止分裂的细胞。2、基因突变的结果是产生等位基因，、基因突变的结果是产生等位基因，基因突变基因突变也是唯一能产生新基因的变异也是唯一能产生新基因的变异。3、基因突变基因突变一定会导致一定会导致基因结构基因结构的改变，但却的改变，但却不一定引起不一定引起生物性状生物性状的改变。（的改变。（分子中分子中某个脱氧核苷酸发生了改变，某个脱氧核苷酸发生了改变，不一定不一定会导致该会导致该DNA分子的某个分子的某个基因基因的结构发生改变）的结构发生改变）基因突变的应用基因突变的应用 诱变育种诱变育种1.1.原理：原理： 基因突变基因突变 2.2.方法：方法： 物理方法物理方法(紫外线、紫外线、射线、失重等射线、失重等)或化学方或化学方法法(亚硝酸、硫酸二乙酯等亚硝酸、硫酸二乙酯等)处理植株，再选择处理植株，再选择符合要求的变异类型符合要求的变异类型 3.应用应用:农作物新品种的培育农作物新品种的培育，新品种具有抗，新品种具有抗病力强、产量高、品质好等优点。如病力强、产量高、品质好等优点。如“黑农五号黑农五号”大豆，产量提高了大豆，产量提高了16%，含油量比原来提高了含油量比原来提高了2.5%。 诱变育种除了采用常规的方法外，还采用诱变育种除了采用常规的方法外，还采用太空育种太空育种。太空育种太空育种主要是利用返回主要是利用返回式卫星和高空气球能达到式卫星和高空气球能达到的高空环境，通过的高空环境，通过强辐射、强辐射、微重力和高真空微重力和高真空等条件使等条件使植物种子的基因发生基因植物种子的基因发生基因突变的作物育种新技术。突变的作物育种新技术。我国已培育成功我国已培育成功许多太空作物：许多太空作物：实践八号育种卫星发射成功实践八号育种卫星发射成功卫星上装载了粮、棉、油、蔬菜、卫星上装载了粮、棉、油、蔬菜、林果花卉等大类林果花卉等大类2000 2000 余份约余份约 215215公斤农作物种子和菌种，种子公斤农作物种子和菌种，种子回收后，农业部将组织农业科研单回收后，农业部将组织农业科研单位进行育种筛选，培育高产、优质、位进行育种筛选，培育高产、优质、高效的优异新品种，并进行推广高效的优异新品种，并进行推广太空椒太空椒空间生命科学空间生命科学：高真空高真空(108pa)微重力微重力(104g)强辐射强辐射(尤其是危害尤其是危害性极大的性极大的HZE）太空番茄太空南瓜用于微生物育种用于微生物育种：例如青霉素的选育。：例如青霉素的选育。1943年从自然界分离出来的青霉菌只能产生青霉素年从自然界分离出来的青霉菌只能产生青霉素20单位单位/mL。后来人们对青霉菌多次进行。后来人们对青霉菌多次进行X射射线线、紫外线紫外线照射以及综合处理，培育成了青霉照射以及综合处理，培育成了青霉素高产菌株，目素高产菌株，目前青霉素的产量前青霉素的产量已达到已达到5000060000单位单位/mL。中间为青霉菌，周围是细菌。中间为青霉菌，周围是细菌。基因重组的应用基因重组的应用 杂交育种杂交育种 玉米起源于美洲大陆，玉米起源于美洲大陆，15世纪传入欧洲，世纪传入欧洲，16世纪世纪经葡萄牙传入中国，现在遍布全世界。远在古代，美经葡萄牙传入中国，现在遍布全世界。远在古代，美洲的印第安人就选择和培育了许多穗大粒饱的玉米。洲的印第安人就选择和培育了许多穗大粒饱的玉米。原来他们把玉米奉为神灵，用作祭祀的玉米是原来他们把玉米奉为神灵，用作祭祀的玉米是在隔离在隔离条件下种植的，经过精心管理和认真选育，不仅果穗条件下种植的，经过精心管理和认真选育，不仅果穗硕大、颗粒饱满，而且品质优良，无任何杂粒，硕大、颗粒饱满，而且品质优良，无任何杂粒，这样这样就选育出了具有优良性状的玉米品种。就选育出了具有优良性状的玉米品种。 最早的育种方法：最早的育种方法：选择育种选择育种优点：优点： ， 缺点：缺点： 。技术简单、容易操作技术简单、容易操作选择范围有限，育种周期长选择范围有限，育种周期长问题探讨： 设想你是一位玉米育种专家，遇到这样的情况：设想你是一位玉米育种专家，遇到这样的情况：品种品种A子粒多，但不抗黑粉病；品种子粒多，但不抗黑粉病；品种B子粒少，子粒少，但抗黑粉病。但抗黑粉病。讨论：讨论：你用什么方法既能把两个品种的你用什么方法既能把两个品种的优良性状结合在一起优良性状结合在一起,又能把双又能把双方的缺点都去掉方的缺点都去掉?将你的设想用将你的设想用遗传图解表示出来。遗传图解表示出来。F11.1.如何进行杂交如何进行杂交? ? 2.2.如何判断显隐性性状如何判断显隐性性状? ?3.3.如何选择得到纯合子？如何选择得到纯合子？4.4.如何才能得到稳定遗传的优势品种？如何才能得到稳定遗传的优势品种？P 品种品种A 品种品种B （子粒多（子粒多,不抗病）不抗病） (子粒少子粒少,抗病抗病)(选择检测基因型选择检测基因型)可能遇到的困难可能遇到的困难: : 粒多粒多不抗病不抗病粒多粒多抗病抗病 粒少粒少不抗病不抗病粒少粒少抗病抗病F2一、杂交育种一、杂交育种1、概念、概念将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。2、原理：、原理：基因重组基因重组已知小麦的高秆（已知小麦的高秆（D）对矮秆（）对矮秆（d）为显性，抗锈病（）为显性，抗锈病（T）对易染锈病（对易染锈病（t）为显性，两对性状独立遗传。现有高）为显性，两对性状独立遗传。现有高秆抗锈病、矮秆易染病两纯系品种。你用什么方法能把秆抗锈病、矮秆易染病两纯系品种。你用什么方法能把两个品种的优良性状结合在一起，又能把双方的缺点都两个品种的优良性状结合在一起，又能把双方的缺点都去掉？将你的设想用遗传图解表示出来。去掉？将你的设想用遗传图解表示出来。试一试：植物杂交育种的方法试一试：植物杂交育种的方法DDTTddttDdTtddTt高抗高抗 高不抗高不抗 矮抗矮抗 矮不抗矮不抗ddTT矮抗矮抗ddTTddTt矮抗矮抗ddTT矮抗矮抗矮抗矮抗 矮不抗矮不抗ddTtddTT杂交杂交自交自交选优选优自交自交F3选优选优3、方法：、方法：杂交杂交自交自交（选优（选优自交）自交） 稳定遗传稳定遗传 的优势品种的优势品种若干次若干次若从播种到收获种子需要一年若从播种到收获种子需要一年,则培育出能稳定则培育出能稳定遗传的矮杆抗病的品种至少需要几年遗传的矮杆抗病的品种至少需要几年?P高杆抗病高杆抗病 DDTT矮杆感病矮杆感病 ddttF1高杆抗病高杆抗病 DdTt第第1年年选育出需要的矮抗品种选育出需要的矮抗品种F2D_T_ D_tt ddT_ ddtt矮抗矮抗杂交育种杂交育种第第2年年第第3年年生长生长ddTTF3减数分裂减数分裂配子配子DTDtdTdt单倍体单倍体植株植株DTDtdTdt花药离体培养花药离体培养秋水仙素秋水仙素第第1年年第第2年年第第4年年单倍体育种单倍体育种DDttddTT ddtt纯合体纯合体DDTT矮抗矮抗3、方法：、方法：4、优点：、优点：“集优集优” 缺点：缺点：不能产生新的基因，不能产生新的基因，杂种后代容易出现性状分离，育种年限长杂种后代容易出现性状分离，育种年限长杂交杂交自交自交（选优（选优自交）自交） 稳定遗传稳定遗传 的优势品种的优势品种若干次若干次5、改进措施：、改进措施：结合单倍体育种，缩短育种年限结合单倍体育种，缩短育种年限动物的杂交育种动物的杂交育种中国荷斯坦牛中国荷斯坦牛：荷斯坦：荷斯坦弗里生弗里生牛与我国黄牛杂交选育后逐渐形牛与我国黄牛杂交选育后逐渐形成的优良种。泌乳期可达成的优良种。泌乳期可达305天，天，年产乳量可达年产乳量可达6300kg以上。以上。试一试：动物的杂交育种方法试一试：动物的杂交育种方法长毛折耳猫长毛折耳猫短毛折耳猫短毛折耳猫长毛立耳猫长毛立耳猫长毛立耳长毛立耳 短毛折耳短毛折耳BBEEbbee长毛立耳长毛立耳 BbEe长毛立耳长毛立耳BbEe长立长立 长折长折 短立短立 短折短折BbeeBBeeBBeeBbeebbeebbee长折长折 短折短折长折长折 长折长折 短折短折杂交杂交F1间间交配交配选优选优测交测交F3长折长折 短折短折1 1、动物杂交育种中通过、动物杂交育种中通过测交测交获得纯合子。获得纯合子。2 2、动物杂交育种的过程中、动物杂交育种的过程中不能运用单倍体不能运用单倍体育种育种的方法。的方法。3 3、在植物杂交育种的过程中运用单倍体育在植物杂交育种的过程中运用单倍体育种的方法可以显著缩短育种进程。种的方法可以显著缩短育种进程。农作物：袁隆平杂交水稻农作物：袁隆平杂交水稻 2003年年10月月9日，日，30多年前颠覆了国际经典水多年前颠覆了国际经典水稻理论的袁隆平再次让世界注意到了他。湖南省稻理论的袁隆平再次让世界注意到了他。湖南省湘潭县泉塘子乡的超级杂交稻百亩示范片平均亩湘潭县泉塘子乡的超级杂交稻百亩示范片平均亩产达到产达到80746公斤，这个数字接近现在全国水稻公斤，这个数字接近现在全国水稻平均亩产量的两倍，比普通杂交水稻的亩产量高平均亩产量的两倍，比普通杂交水稻的亩产量高出出200公斤。水稻亩产从公斤。水稻亩产从600公斤提高到公斤提高到800公斤公斤是一个世界性的难题，而袁隆平从是一个世界性的难题，而袁隆平从1997年提出年提出“超级杂交稻计划超级杂交稻计划”后，几乎每三年就能让杂交后，几乎每三年就能让杂交稻单产潜力成功提高稻单产潜力成功提高100公斤，他的研究似乎是一公斤，他的研究似乎是一株最为优良的作物株最为优良的作物多产、稳定。多产、稳定。 5.例子例子 我国运用返回式运载卫星搭载水稻种子，我国运用返回式运载卫星搭载水稻种子，返回地面后种植，培育出的水稻穗长粒大，返回地面后种植，培育出的水稻穗长粒大，亩产达亩产达600kg600kg，最高达，最高达750kg750kg，蛋白质含量增，蛋白质含量增加加8%-20%8%-20%，生长期平均缩短，生长期平均缩短1010天。天。 思考思考后请回答：后请回答：水稻产生这种变异的来源是：水稻产生这种变异的来源是：产生变异的原因是：产生变异的原因是： 基因突变基因突变 各种宇宙射线和失重的作用，使基因的分各种宇宙射线和失重的作用，使基因的分子结构发生改变。子结构发生改变。 思考：自然突变和诱发突变特点的异同？思考：自然突变和诱发突变特点的异同？ 普遍、随机、不定向性；诱发突变的突变频率较高普遍、随机、不定向性；诱发突变的突变频率较高思考与讨论思考与讨论 与杂交育种相比，诱变育种有什么优与杂交育种相比，诱变育种有什么优点？联系基因突变的特点，谈谈诱变育种点？联系基因突变的特点，谈谈诱变育种的局限性。的局限性。优点：优点： 产生新基因产生新基因和和新的性状新的性状，能能提高变异频率提高变异频率，后，后代变异性状能较快稳定，代变异性状能较快稳定，加速育种进程加速育种进程。不足：不足： 诱变育种的诱变育种的方向难以掌握方向难以掌握，产生的新基因或新性，产生的新基因或新性状并不一定是人们所需要的类型，诱变体状并不一定是人们所需要的类型，诱变体难以集中难以集中多个理想性状，且大多变异有害多个理想性状，且大多变异有害。课课 堂堂 练练 习习D1. 下列现象中属于可遗传的变异的是（下列现象中属于可遗传的变异的是（ ）A、玉米由于水肥充足而长得穗大粒足、玉米由于水肥充足而长得穗大粒足B、人由于晒太阳皮肤变黑、人由于晒太阳皮肤变黑C、无籽番茄没有种子、无籽番茄没有种子D、人类的色盲病、人类的色盲病3.下列有关基因突变的说法，不正确的是下列有关基因突变的说法，不正确的是( )A. 自然条件下，一种生物的突变率是很低的自然条件下，一种生物的突变率是很低的B. 生物所发生的基因突变一般都是有利的生物所发生的基因突变一般都是有利的C. 基因突变在自然界的中广泛存在基因突变在自然界的中广泛存在D. 基因突变可产生新的基因，是生物变异的基因突变可产生新的基因，是生物变异的 主要来源主要来源BC2. 一种植物在正常情况下只开红花，但偶然会出现一种植物在正常情况下只开红花，但偶然会出现一朵白花，如果将白花种子种下去，它的后代全一朵白花，如果将白花种子种下去，它的后代全部开白花，出现这种现象的原因是部开白花，出现这种现象的原因是( ） A. 自然杂交自然杂交 B. 自然选择自然选择 C. 基因突变基因突变 D. 基因重组基因重组4. 下图中，基因下图中，基因A与与a1a2a3之间的之间的 关系，不能表现的是关系，不能表现的是 ( )A. 基因突变是不定向的基因突变是不定向的 B. 等位基因的出现是基因突变的结果等位基因的出现是基因突变的结果C. 正常基因与致病基因可以转化正常基因与致病基因可以转化D. 图中基因的遗传遵循自由组合定律图中基因的遗传遵循自由组合定律Aa1a2a3D5、若某基因原为、若某基因原为303个碱基对，现经过突变，个碱基对，现经过突变， 成为成为 300个碱基对，它合成的蛋白质分个碱基对，它合成的蛋白质分 子与原来基因合成的蛋白质分子相比子与原来基因合成的蛋白质分子相比 较，差异可能为（较，差异可能为（ ） A只相差一个氨基酸，其他顺序不变只相差一个氨基酸，其他顺序不变 B长度相差一个氨基酸外，其他顺序长度相差一个氨基酸外，其他顺序 也有改变也有改变 C长度不变，但顺序改变长度不变，但顺序改变 DA、B都有可能都有可能D在一次实验中，经测定只发现鸟氨酸和瓜氨酸，在一次实验中，经测定只发现鸟氨酸和瓜氨酸，而没有精氨酸。产生此现象的可能原因是而没有精氨酸。产生此现象的可能原因是（）（）致使（致使（ )基因基因 基因基因 基因基因某化合物某化合物酶酶酶酶酶酶鸟氨酸鸟氨酸瓜氨酸瓜氨酸精氨酸精氨酸7. 下图所示某一红色链孢霉合成精氨酸过程：下图所示某一红色链孢霉合成精氨酸过程：如果酶如果酶和酶和酶正常，酶正常，酶活性丧失则能否合成活性丧失则能否合成鸟氨酸和精氨酸鸟氨酸和精氨酸? ( ）原因是（原因是（)基因基因发生突变，酶发生突变，酶缺乏缺乏不能形成精氨酸不能形成精氨酸能合成鸟氨酸不能合成精氨酸能合成鸟氨酸不能合成精氨酸酶酶失活，鸟氨酸不能合成瓜氨酸，因失活，鸟氨酸不能合成瓜氨酸，因此精氨酸的合成缺乏原料。此精氨酸的合成缺乏原料。批判性思维：批判性思维： 有人认为，自然条件下基因突变率很低，而且有人认为，自然条件下基因突变率很低，而且大多数基因突变对生物体是有害的，因此，它不大多数基因突变对生物体是有害的，因此，它不可能为生物进化提供原材料。你认为这样的看法可能为生物进化提供原材料。你认为这样的看法正确么？为什么？正确么？为什么？ 这种看法不正确。对生物个体而言，发生自然突这种看法不正确。对生物个体而言，发生自然突变的频率是很低的。但是，一个物种往往是由许多个变的频率是很低的。但是，一个物种往往是由许多个体组成的，就整个物种来看，在漫长的进化历程中产体组成的，就整个物种来看，在漫长的进化历程中产生的突变还是很多的，其中有不少是有利突变，对生生的突变还是很多的，其中有不少是有利突变，对生物的进化有重要意义。因此，基因突变能够为生物进物的进化有重要意义。因此，基因突变能够为生物进化提供原材料。化提供原材料。AabBAaBb一、两对相对性状的遗传实验F1黄色圆粒黄色圆粒绿色皱粒绿色皱粒P黄色圆粒黄色圆粒F2黄色黄色圆粒圆粒黄色黄色皱粒皱粒绿色绿色圆粒圆粒绿色绿色皱粒皱粒31531510110110810832329 93 33 31 1：