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高三生物专题复习  生物变异与生物育种 汤向荣

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生物的变异

思考？生物变异的概念

变异：是指生物的亲代与子代之间、以及子

代个体之间 在性状的差异。同遗传现象一

样，变异的现象在生物界也是普遍存在的。

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遗传的变异的类型

思考? 生物的基因型、表现型及环境条件之间的关系

表现型 = 基因型 + 环境条件

（改变）

（改变）

（改变）

（改变）

遗传的变异

不遗传的变异

基因突变

染色体变异

基因重组

来源

诱因

思考？遗传的变异与

不遗传的变异的区别

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基因突变

概念：

DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或改变，引起的基因结构的改变。

时期：

有丝分裂间期和减数第一次分裂间期

意义：

产生新基因，是生物变异的根本来源，为生物进化提供最初的原材料。

特点：

普遍性、随机性、低频率、多害少利性、不定向性

实例：

镰刀型细胞贫血症

思考? 基因突变的概念、发生时期、意义、特点及实例

原因：

外因是外界环境条件（生物、物理、化学因素）；内因是DNA复制过程中基因中脱氧核苷酸的种类、数量、排列顺序发生局部改变。

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基因重组

概念:

是指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。

类型：

1.减数分裂时非同源染色体上的非等位基因间的自由组合

2.减数分裂四分体时，同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换

3.异源基因重组[基因拼接技术或DNA重组技术]（基因工程）

区别：1与2是在有性生殖（减数分裂）过程中实现的。

3是在对基因改造、重组后导入受体细胞内通过无性繁殖，

使重组基因表达，产生出人类需要的基因产物。

思考? 基因重组的概念、类型、发生时期及意义

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基因工程

思考? 基因工程的内容、操作环境、对象、水平、工具、 过程、步骤和结果 ？

基本内容：

基因拼接技术或DNA重组技术

操作环境：

生物体外

操作对象：

基因

操作水平：

DNA分子水平

操作工具：

限制性内切酶、DNA连接酶、运载体

基本过程：

剪切----拼接----导入----表达

基本步骤：

提取目的基因、目的基因与运载体结合、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测和表达

结 果：

人类需要的基因产物

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意义：

产生新的基因型，为生物变异提供丰富的来源。

基因重组

生物多样性的原因之一，对生物进化有重要意义。

基因工程技术可定向改变生物性状，产生出人类所需的生物类型。

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染色体变异

思考? 染色体变异的概念、类型及产生原因

概念:

染色体的结构或数目的改变。

类型：

染色体的结构变异

染色体的数目变异

缺失：染色体中的某一段的缺失片段上的基因也随之缺失 重复：除正常染色体外还多了一些染色体部分 倒位：一条染色体的一个片断断裂后倒转180度后重新接合 易位：一条染色体的一个片断移接到另一条非同源染色体上 实例：猫叫综合症（人第5号染色体部分缺失引起的遗传病）

个别染色体的增加或减少

染色体组倍性增加

染色体组倍性减少

细胞工程

植物体细胞杂交

动物细胞克隆

不同植物的细胞融合，使遗传物质组成改变

通过核移植使遗传物质组成改变

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染色体变异

思考？染色体组的概念及二倍体、多倍体、单倍体的概念、成因与特点

染色体组：

细胞中的一组非同源染色体，形态和功能各不相同，但携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息。

二倍体：

概念：

实例：

体细胞中含有两个染色体组的个体。

几乎全部的动物、过半数的高等植物

多倍体：

概念：成因：特点：

体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。

外界条件剧变，有丝分裂过程受阻，染色体数目加倍。

茎秆粗壮，叶片果实种子较大，营养物质含量高，发育延迟，结实率低。

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染色体变异

单倍体：

概念：

体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体

成因：

由配子直接发育成新个体（孤雌生殖、孤雄生殖）

特点：

植株弱小，高度不育

实例：

蜜蜂中的雄蜂、玉米、高粱、水稻等高等植物中偶尔出现的未受精的卵细胞发育成单倍体植物。

植物体细胞杂交：

理论基础：

细胞全能性

过 程：

植物细胞A 原生质体A

去细胞壁 融合 杂种细胞 杂种植物

植物细胞B 原生质体B

意 义：

获得杂种植株，克服了远缘杂交不亲和的障碍，扩展了用于杂交的亲本组合的范围

概 念：

将两个来自不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞并把其培育成新植物体的方法。

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染色体变异

动物细胞克隆：

理论基础：

细胞的全能性

过 程：

意 义：

培育繁殖优良生物品种，用于保存频危物种，有选择地繁殖某性别动物

将动物体细胞中的细胞核取出，移植到动物去核的卵细胞中，获得重组细胞；通过处理后形成早期胚胎，通过胚胎移植置入某雌性动物子宫内，发育成成熟的幼体。

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生物育种

生物育种是利用遗传学、细胞生物学、现代生物工程技术等方法原理培育生物新品种的过程。生物育种的技术和方法目前有：杂交育种、诱变育种、单倍体育种、多倍体育种、转基因育种和细胞工程育种等。生物育种是提高农作物产量和品质的主要途径，随着生物科学研究的进展，育种的方法发展迅速，效果也越来越好。

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杂交育种

原理：

基因重组(基因的三大遗传基本定律)

方法：

（1）连续自交选择

（2）通过杂交使亲本的优良性状组合在一起

（3）通过杂交使亲本的优良性状连锁在一起

优点：

使位于不同个体上的多个优良性状集中于一个个体上，即“集优”,能产生新的基因型。

缺点：

育种所需时间较长（自交选择需五--六代,甚至十几代)。

应用：

用纯种高秆抗病小麦与纯种矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦

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诱变育种

原理：

基因突变

方法：

物理方法(紫外线、α射线、失重等)或化学方法(秋水仙素、硫酸二乙酯等)处理植株，再选择符合要求的变异类型

优点：

产生新基因和新的性状，能提高变异的频率，后代变异性状能较快稳定，加速育种进程。能大幅度改良某些性状。

缺点：

有利个体不多，须大量处理供试材料 ，工作量大 。

应用:

太空辣椒的培育

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单倍体育种

原理：

染色体变异(染色体组成倍地减少)

方法：

常用方法为花药离体培养： (1)先将花药离体培养，培养出单倍体植株；(2)将单倍体幼苗经一定浓度的秋水仙素处理获得纯合体。

优点：

明显缩短育种年限（一般为两年），加速育种进程。

缺点：

不能从根本上改变原有性状，因而不能按人类意愿定向改变作物的的遗传特性 。

应用：

用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦杂交得F1，用F1的花药离体培育纯种矮秆抗病小麦

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多倍体育种

原理：

染色体变异(染色体组成倍地增加)

方法:

用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 .

原理:有丝分裂秋水仙素抑制纺锤体形成细胞染色体数目加倍发育 多倍体植株

优点：

育种周期短，能改良原有性状，提高产量（茎杆粗壮，叶片、果实和种子较大，营养物质含量较多。）

缺点：

一般只适合于植物，发育延迟，结实率低 。

应用：

同源多倍体育种(偶数染色体组数)。如：四倍体水稻的培育

异源多倍体育种。如：可育性的“萝卜—甘蓝”和“八倍体小黑麦的培育”

含奇数染色体组数的多倍体的培育。如：三倍体无籽西瓜的培育

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转基因育种

原理:

异源DNA(基因)重组 [基因工程]

方法:

“提”“装”“导”“检”“选”。即：目的基因的提取，装入运载体，导入受体细胞，目的基因的检测与表达，筛选出符合要求的新品种。

优点:

不受生物亲缘关系的限制，可按人的意愿改造生物，目的性强，科技含量高，可以培育出高产、优质或具有特殊用途的动植物品种

缺点:

技术复杂，操作要求精细,难度大。

应用:

抗虫棉、转基因“向日葵豆”“转基因超级绵羊”“转基因超级鲤鱼” 等。

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细胞工程育种

一、植物体细胞杂交育种

理论基础：

细胞的全能性

方 法：

“去壁”“诱融”“组培”。即：去细胞壁，诱导细胞融合，进行组织培养获得杂种植株。

优 点：

克服不同种生物间的生殖隔离和远缘杂交不亲和的障碍，可按人类意愿定向改变生物性状，培育作物新品种。

缺 点：

技术复杂，操作要求精细,难度大。

应 用：

“白菜--甘蓝”“番茄—马铃薯”的培育 。

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细胞工程育种

二、动物细胞克隆育种

理论基础：

细胞的全能性

方 法：

核移植和胚胎移植

优 点：

培育繁殖优良生物品种，用于保存频危物种，有选择地繁殖某性别动物

缺 点：

技术复杂，操作要求精细,难度大。

应 用：

鲤鲫移核鱼、克隆羊——“多莉”的培育

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练习题

例题1:请写出下面各项培育方法：

（1）通过花药离体培养再用秋水仙素加倍得到烟草新品种的方法是 。

（2）用60Co 辐射谷氨酸棒状杆菌，选育出合成谷氨酸的新菌种，所用方法是 。

（3）用小麦和黑麦培育八倍体黑小麦的方法是 。

（4）将青椒的种子搭载人造卫星，在太空中飞行数周后返回地面，获得了果大、肉厚和维生素含量高的青椒新品种，这种育种原理本质上属于 。

（5）用抗倒伏、不抗锈病和不抗倒伏、抗锈病的两个小麦品种，培育出抗倒伏、抗锈病的品种，所用方法是 。

（6）用秋水仙素或硫酸二乙酯处理蕃茄、水稻种子，获得成熟期早、蛋白质含量高的品系，这种方法是 。

（7）将白菜与甘蓝的体细胞用酶处理，再用聚乙二醇使其融合，通过组织培养获得新的植物品种。这种方法是 。

（8）将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导入棉花受精卵中，培育出抗虫棉的方法是 。

（9）生产“人工种子”采用的方法是 。

单倍体育种

诱变育种

多倍体育种

诱变育种

杂交育种

多倍体育种

植物体细胞杂交育种

转基因育种

植物组织培养

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练习题

例题2 下图是用某种作物的两个品种①和②分别培育出④、⑤、⑥品种的示意图，试分析回答：

① AABB E Ab ------------④

D ③AaBb F Aabb----------⑤

②aabb G AAaaBBbb----⑥

（1）用①和②培育⑤所采用的D和F步骤分别是 和 。其应用的遗传学原理是 。

（2）用③培育⑤所采用的E和H步骤分别是 和 。其应用的遗传学原理是 。

（3）用③培育⑥所采用的G步骤是 。其遗传学原理是 。

H

杂交

自交

基因重组

花药离体培养

秋水仙素处理幼苗

染色体变异（单倍体育种）

秋水仙素处理幼苗

染色体变异（多倍体育种） 本文文档版下载：http://www.k12zy.com/36/45/364519.htm