2027届高三生物人教版一轮复习课件 必修二第五章 可遗传变异

可遗传变异 考点一 基因突变 考点二 基因重组 考点三 染色体变异 考点四 变异与育种 问题探讨：生物的变异 生物变异 不可遗传的变异：环境引起，不改变遗传物质。 可遗传 的变异 基因突变:碱基对增添、缺失、替换 基因重组:互换、自由组合 染色体变异:结构变异、数目变异 表观遗传:基因碱基序列不变，表型改变 生物体亲代和子代之间以及子代个体之间性状的差异性。 注意：RNA病毒的遗传物质为RNA，其上碱基序列的改变也称为基因突变。 DNA分子中发生碱基的______、______或_____，而引起的 碱基序列的改变，叫作基因突变。 替换 增添 缺失 增添 缺失 替换 A A T T C G G C G A T C C G G C A A T T C G G C T A T A C G G C A T A A T T C G G C A T C G G C 基因突变的概念 考点： 基因突变 基因 真核生物的RNA发生改变不是基因突变 3 基因突变的时期 原因：在细胞分裂前的间期要进行DNA复制，DNA复制时要解旋为单链， 单链DNA的稳定性会大大降低，极易受到影响而发生碱基的改变。 细胞分裂前的间期 细胞生命历程中的任何时期均可能发生基因突变，只是DNA复制时更容易发生。 问题：处于什么时期的细胞，更容易发生基因突变？ 判断： 基因突变只是发生于DNA复制时（ ） × 考点2： 基因突变 因为DNA复制时，先解旋为单链，单链DNA的稳定性会大大降低，极易受到外界因素的干扰而发生碱基的改变原核生物、病毒增殖都可能发生基因突变 4 基因突变：实例①：镰状细胞贫血【P193】 01 ①患者贫血的直接原因是 异常， 根本原因是发生了 ，碱基对由A//T替换成T//A。 ②用光学显微镜 (填“能”/“不能”)判断个体是否患有镰状细胞贫血。 理由是： 。 血红蛋白 基因突变 遗传相关问题： ①直接原因：找“蛋白质”。 ②根本原因：找“基因”。 能 可借助显微镜观察红细胞的形态是圆饼状还是镰刀状 2.从基因角度看，结肠癌发生的原因是什么？ 原癌基因或抑癌基因突变 1.什么是癌细胞？正常上皮细胞和癌细胞有什么区别？ 癌细胞指的是不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞 注意：原癌基因和抑癌基因是一类基因，而不是一个基因。 思考：体细胞的基因突变可能对个体有什么影响？ 考点： 细胞的癌变 癌症的发生并不是单一基因突变的结果，而是多个基因突变的累积效应。 有的细胞受到致癌因子的作用，细胞中的遗传物质发生变化，变成不受机体控制的、连续分裂的恶性增殖细胞。 6 表达的蛋白质能抑制细胞的生长和繁殖，或者促进细胞凋亡。 抑癌基因 蛋白质活性减弱或失去活性 表达的蛋白质是细胞正常的生长和繁殖所必须的。 原癌基因 相应蛋白质活性过强 细胞分裂不受机体控制、连续分裂——细胞癌变 正常表达产物 突变或过量表达 正常表达产物 突变 致癌因子 可能 健康人的细胞中存在原癌基因、抑癌基因吗？ 结肠癌发生的原因 “油门” “刹车” 为什么癌症多发生在老年人中？ 因为癌症往往是多个基因突变的结果，癌变是一个逐渐积累的过程。 原癌基因是细胞基因组中天然存在的基因序列，与病毒癌基因具有高度相似性。在正常细胞中，原癌基因以非激活状态存在，编码的产物多为细胞生长、增殖、分化所必需的调控因子，如生长因子、信号转导蛋白、转录因子等。 7 基因突变：细胞的癌变 01 癌细胞的特征： ①不死： ； ②变态：形态结构发生显著变化； ③扩散：细胞膜上的 等物质减少，细胞之间的黏着性显著 ， 容易在体内分散和转移等。 致癌因子是导致癌症的重要因素： ① 致癌因子：主要指辐射，如紫外线，X射线等； ② 致癌因子：如石棉、砷化物、亚硝胺、黄曲霉素等； ③ 致癌因子：指的是能使细胞发生癌变的病毒。 无限增殖 糖蛋白 降低 物理 化学 病毒 基因突变属于可遗传变异，是否一定遗传给下一代？ 基因突变 发生在配子中 发生在体细胞中 将遵循遗传规律传递给后代 一般不能遗传 有些植物(无性繁殖的生物)的体细胞发生了基因突变，可以通过无性生殖遗传。 基因突变的遗传性 （如:皮肤癌不可遗传给后代） 基因突变 产生下一代除了有性生殖，还有无性生殖 9 红眼 白眼 基因突变的结果 p173 基因突变产生了等位基因 （1）真核细胞： （2）原核细胞和病毒： 基因数目少，而且一般是单个存在的，不存在等位基因（无同源染色体）。 因此原核细胞和病毒基因突变产生的是一个 。 XW基因 Xw基因 突变 A A a A 显性突变：a→A 隐性突变：A→a 新基因 基因突变 W和w什么关系 深入细胞内部观察，基因突变的结果是碱基发生改变，碱基改变后，基因也变了，但是基因的位置没变，因此产生的是等位基因 等位基因位于同源染色体上，原核生物、病毒无同源染色体 是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源、生物进化的原材料 10 考点： 基因突变 基因突变的意义 ①有害突变：可能破坏生物体与现有环境的协调关系。 ②有利突变：比如抗病性突变、耐旱性突变、微生物抗药性突变等。 ③中性突变：有些基因突变不会导致新的性状出现。 基因突变是有害、有利还是中性与谁有关？ 生存的环境 形成新性状 基因突变 生物变异的根本来源 产生新基因（等位基因） 生物进化的原始材料 新基因：原来没有 新性状可能更适应环境，也可能不适应环境，适者生存，不适者淘汰，发生了进化 11 ①基因突变在生物界是普遍存在的，所有生物均可发生。 普遍性 ②基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期、 细胞内不同的DNA分子上、同一个DNA分子的任何部位。 随机性 不定向性 ③一个基因可以发生不同的突变，产生一个以上的等位基因。 ④在自然状态下基因突变的频率约为10-5 ~ 10-8。 低频性 W+（红眼） 白眼 血红眼 象牙眼 樱红眼 杏红眼 伊红眼 浅黄色眼 微色眼 蜜色眼 珍珠眼 珊瑚色眼 W Wbl Wi Wc Wa We Wb Wt Wh Wp Wco 基因突变的特点 注意：若两种突变品系是由不同对等位基因突变导致的，则体现了基因突变的 性。 若两种突变品系是由一对等位基因突变导致的，则体现了基因突变的 性。 随机性 不定向 12 【素养提升】基因突变对蛋白质与性状的影响【P194】 01 请分析基因突变对氨基酸序列的影响。 碱基 影响范围 对氨基酸序列的影响 替换 一般只改变 个氨基酸 或 氨基酸序列 增添 一般不影响插入位置 的序列， 而影响插入位置 的序列 缺失 一般不影响插入位置 的序列， 而影响插入位置 的序列 --ATGCATGCAT…… CCATGCTAGCCA …… TCCCTAAGGATAG CCATCCCAGATG …… CATGCATCCATGC--- --TACGTACGTA ……GGTACGATCGGT…… AGGGATTCCTATC GGTAGGGTCTAC …… GTACGTAGGTACG--- 小 大 大 一 不改变 →密码子的简并性 前 后 前 后 【素养提升】基因突变对蛋白质与性状的影响【P194】 01 1.碱基发生替换时，出现哪种情况会对蛋白质的相对分子质量影响较大？ 2.碱基发生增添或缺失时，增添或缺失多少个碱基对蛋白质的结构影响较小？ 当突变后的基因转录的mRNA上终止密码子位置发生改变(提前或延后出现)。 3个。 G U G C A C C U G A A A A A U U G G G U U C C C DNA 模板链 mRNA 多肽链 G C A T T C C T C T G A G T C A G G G T C A C 酪氨酸 A A A T UAA是终止密码子 基因突变与生物性状的关系 基因突变对性状的影响 基因突变不改变性状的原因： ①突变可能发生在没有表达的DNA片段上。——非编码序列 ②基因突变后的密码子和原密码子决定的是同一种氨基酸。——密码子的简并性 ③若为隐性突变，如AA→Aa，性状不改变。——突变的结果：产生新的基因 ④若突变基因是沉默基因，在该细胞中不表达。——基因的选择性表达 白细胞内的胰岛素基因发生突变，是否会影响生物的性状？ 碱基排列顺序改变一定会导致生物性状的改变吗？为什么？ 15 基因重组【P195】 02 1.狭义概念：基因重组就是指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。 ①发生过程：有性生殖过程中(具体发生于 )。 ②发生生物：进行有性生殖的 生物。 ③实 质： 的基因( 基因)的重新组合。 控制不同性状 减数分裂I前期、后期 真核 非等位 【思考】狭义概念中，原核生物和病毒存在基因重组吗？ 不存在 【广义】凡是控制不同性状的基因的重新组合，都叫基因重组。还包括： 肺炎链球菌的转化以及转基因技术(即基因工程)。 基因重组【P195】 02 2.类型： (1)互换型： ①时间： 期； ②互换对象： 基因互换。 ③重组对象： 基因重组。 (2)自由组合型： ①时间： 期； ②重组对象： 基因。 减数分裂Ⅰ后 非同源染色体上的非等位 同源染色体上的等位 减数分裂Ⅰ前 同源染色体上的非等位 基因重组【P195】 02 2.类型：(3)肺炎链球菌转化实验： 【思考】重组获得的S型菌和原始S型菌的遗传物质完全相同？ 不完全相同，重组获得的S型菌是R型菌获得了部分DNA片段 (如控制荚膜形成的X基因)后形成的。 基因重组【P195】 02 2.类型：转基因技术(即基因工程)： ①将目的基因导入植物细胞的常用方法： ； ②将目的基因导入动物细胞的常用方法： ； ③将目的基因导入微生物细胞的常用方法： 。 Ca2+处理法 花粉管通道法、农杆菌转化法 显微注射法 基因重组 02 3.结果: ①产生新的 ，导致 出现。 ②未产生新的 ，不会出现 。 4.意义： ①是 的来源之一。 ②为 提供材料。 ③是形成 的重要原因之一。 【思考】基因重组会有新的基因产生吗？会出现新的性状吗？ 基因型 基因 新的性状 重组性状 有性生殖过程中的基因重组 配子种类多样化 子代基因组合多样化 生物变异 生物进化 →应用于农业上的杂交育种。 (将双方亲本中的优良性状集中在一起) 生物多样性 2.如果自然界未发生过基因突变（均为纯合子），非姐妹染色单体互换还会导致染色单体上的基因重组吗？ 不会，没有等位基因 1.有丝分裂和受精作用过程中是否会发生基因重组？ 不会，基因重组发生在减数分裂过程中 是生物变异的根本来源 基因重组：控制不同性状的基因的重新组合。 A B A B A A B B 易错辨析 基因突变 3.基因重组和基因突变的联系是什么？ 在长期进化过程中，通过基因突变产生新基因，为基因重组提供了大量可供自由组合的新基因，基因突变是基因重组的基础； 23 基因重组【P195】 02 【名师解读】 ①基因重组一般发生在 生殖过程中， 进行无性生殖的生物不发生，有性生殖的个体的体细胞增殖时也不发生。 ②多种精子和多种卵细胞之间有多种结合方式， 导致后代性状多种多样， 基因重组。 ③一对等位基因的杂合子自交后代发生性状分离， 根本原因是 ，而不是基因重组。　　　 有性 不属于 等位基因的分离 注：减数分裂过程中。 姐妹染色单体含有等位基因的原因分析： （1）若为体细胞有丝分裂，则只能是 造成的。 （2）若为减数分裂，则原因可能是 或 。 （3）若已知该个体或细胞的基因型为AA，则姐妹染色单体上出现Aa， 只能是由 产生。 基因突变 基因突变 基因重组（互换型） 基因突变 基因突变与基因重组的判断 25 （4）细胞分裂图判断 A a a A A A 有丝分裂 a A A A a A A a 基因突变 减数分裂Ⅰ后期 基因突变 减数分裂Ⅰ后期 基因重组 减数分裂Ⅱ 基因突变或基因重组 基因突变与基因重组的判断 26 染色体变异·概念 生物体的体细胞或生殖细胞内染色体 或 的变化， 称为染色体变异。 数目 结构 染色体数目变异 类型 染色体结构变异 03 原核生物和病毒会发生 染色体变异吗？为什么？ 思考 不会，因为没有染色体。 1.缺失 染色体的某一片段缺失引起变异。 例如五号染色体缺失引起的猫叫综合征、果蝇的缺刻翅。 （1）结果 缺失的片段 (如上图中的B片段) ，由于没有着丝粒，在细胞分裂过程中没有纺锤丝的牵引而丢失。 基因数目减少 果蝇正常翅 果蝇缺刻翅 染色体结构变异 28 【素养提升】染色体片段缺失和碱基对缺失比较 03 项目 染色体片段缺失 碱基对缺失 图解 原理 观察 在光学显微镜下 观察到 在光学显微镜下 观察到 染色体结构变异 基因突变 能 不能 （2）缺失后的联会现象 1.缺失 30 2.重复 染色体中增加某一片段引起变异，例如，果蝇棒状眼的形成 基因数目增加 （1）结果 重复的片段(如上图中的B片段)来自其同源染色体的缺失的片段。 ☞增加的一般是相同基因或等位基因。 染色体结构变异 重复和缺失总是相伴出现，重复区段不能包含着丝粒，携带着丝粒会形成染色体桥 31 （2）重复后的联会现象 2.重复 32 3.易位 染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上引起变异。例如，果蝇花斑眼的形成。 基因排列顺序变化 （1）结果 正常眼 花斑眼 ☞易位发生在两条非同源染色体之间。 染色体片段易位，使染色体上的基因排列顺序发生改变，影响了某些基因的表达，从而引起性状改变。 染色体结构变异 人22号和14号染色体易位→慢性粒细胞白血病 33 （2）易位后的联会现象 3.易位 34 染色体易位 片段互换 图解 区别 位置 原理 观察 发生于非同源染色体之间 发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间 染色体结构变异 基因重组 在显微镜下观察到 在显微镜下观察不到 3.易位 35 4.倒位 染色体的某一片段位置颠倒引起变异。 例如，果蝇卷翅的形成 卷翅（Cy） 染色体片段位置颠倒，使染色体上的基因排列顺序发生改变，影响了某些基因的表达，从而引起性状改变。 基因排列顺序变化 （1）结果 三、染色体结构变异 36 （2）倒位后的联会现象 4.倒位 37 下图为显微镜观察的变异杂合子染色体联会异常现象， 通过图示辨析染色体结构变异的类型。 【素养提升】辨析染色体结构变异的类型 【思考】上述变异类型中， 和 改变了染色体上基因的数量， 和 改变了基因在染色体上的排列顺序。 缺失 重复 易位 倒位 缺失 重复 易位 倒位 染色体结构上的缺失、重复、易位和倒位 基因 或 改变 生物 的改变（变异） 结果 数量 排列顺序 性状 考点：染色体结构变异 原因 受各种因素影响(如：各种射线、代谢失调等)，染色体发生 以及断裂后片段 的重新连接。 断裂 不正常 大多数染色体结构变异对生物体是 ， 有的甚至会导致生物体 。 影响 不利的 死亡 39 21三体综合征/唐氏综合征 病因：21号同源染色体由2条增为3条 症状：智力低下，发育迟缓，眼间较宽，外眼角上斜，口常半张，舌外伸，又叫伸舌样痴呆。 类型一：个别染色体数目的增加或减少 考点：染色体数目变异 1 类型 三体 单体 40 减Ⅰ后期 异常 21号同源染色体未分离 减Ⅱ后期 异常 姐妹染色单体分离后移向细胞的同一极 21三体综合征形成原因可能是什么？ 考点3：染色体数目变异 41 【素养提升】几种常考变异类型产生配子的分析方法【P198】 03 注：分析三体产生的配子类型时，为了避免混淆，可以进行标号。 染色体 结构变异 缺失 重复 易位 产生的配子 染色体 数目变异 单体 三体 四体 产生的配子 A0 AAa A0a0 A:0=1:1 AA:a=1:1 Aa:A0:a0:00=1:1:1:1 A0 A1A2a A1A2a1a2 A:0=1:1 A:Aa:a:AA=2:2:1:1 AA:Aa:aa=1:4:1 正常果蝇 （2n=8） 增加一套 （3n=12） 减少一套 （n=4） 类型二：以染色体组的形式成倍地增加或减少 2个染色体组 1个染色体组 3个染色体组 考点3：染色体数目变异 1 类型 更符合“套”的概念，如一套书里，每本书都不一样 43 特征 本质上 1 形态上 2 功能上 3 一整套非同源染色体 各不相同 各不相同，但携带生物生长、发育、遗传和变异的一整套遗传信息 考点3：染色体数目变异 2 染色体组 生活中也有很多“套”或“组”的概念 假如人的手指是10条染色体，每只手5条染色体都可以代表一个染色体组 一个染色体组中的染色体具有什么样的特点呢? 44 二倍体、多倍体和单倍体的比较 项目 单倍体 二倍体 多倍体 概念 发育起点 举例 植株 特点 体细胞染色体组数 配子 ≥1 ≥3 ①植株弱小 ②一般高度不育 含偶数个染色体组：可育 ①茎秆粗壮 ②叶片果实和种子较大 ③营养物质含量丰富 2 体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体 体细胞中含有两个染色体组的个体 体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体 蜜蜂的雄蜂（孤雌生殖） 几乎全部的动物和过半数的高等植物 三倍体香蕉(3n=33)； 四倍体马铃薯(4n=48)； 正常，可育 受精卵 受精卵 ①结实率低， ②晚熟 45 1.如图甲是某二倍体生物体细胞染色体模式图， 图乙、丙、丁、戊是发生变异后的不同个体的 体细胞中的染色体组成模式图。 请据图辨析属于三体、三倍体、单体和单倍体的分别是哪一个？ 随堂小练：染色体变异与配子的产生【P198】 03 单倍体 单体 三体 三倍体 项目 单倍体 二倍体 多倍体 形 成 原 因 自然 原因 人工 诱导 花药离体培养 秋水仙素处理 单倍体幼苗 低温； 秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 二倍体、多倍体和单倍体的比较 单性生殖 正常的有性生殖 外界环境条件剧变(如低温) 染色体数加倍 染色体复制 着丝粒分裂 细胞无法正常分裂 无纺缍丝牵引 抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞的两极，从而引起细胞内染色体数目加倍 1.多倍体形成的原理： 作用时期：有丝分裂的前期 （1）单倍体高度不育的原因： （2）三倍体高度不育的原因： 无同源染色体，不能进行正常的减数分裂 减数分裂时会发生联会紊乱，不容易得到可育配子 思考：为什么单倍体和三倍体一般高度不育？原因相同吗？ 易错：导致着丝粒不能分裂（×） 秋水仙素处理单倍体幼苗 （单倍体无种子） 47 【实验】低温诱导植物染色体数目的变化【P199】 04 一、实验原理： 1.低温处理: 用低温处理植物的 细胞， →抑制 的形成， → 不能被拉向两极， →细胞不能分裂 →细胞染色体数目 。 2.染色体染色:染色体容易被 染成深色, 用质量浓度为0.01 g/mL的 溶液染色。 分生组织 纺锤体 染色体加倍后 碱性染料 甲紫 着丝粒分裂是由基因控制的，与纺锤丝无关。 着丝粒分裂，染色体数目加倍。 加倍 培养不定根 低温诱导 1.将洋葱在冰箱冷藏室内放置一周。取出后,放在装满清水的容器上方,让洋葱的底部接触水面,于室温(约25°C )进行培养。 2.待蒜长出约1 cm长的不定根时，将整个装置放入冰箱冷藏室内，诱导培养48~72 h。 3.剪取诱导处理的根尖0.5~1 cm,放人卡诺氏液中浸泡0.5~1 h，以固定细胞的形态，保证染色体的完整性，然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次。 5. 先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂象。 确认某个细胞发生染色体数目变化后，再用高倍镜观察。 诱导培养 固定 细胞形态 制作装片 观察 2. 实验过程 低温诱导植物细胞染色体数目的变化 制片 染色 漂洗 解离 解离的主要目的是分散细胞，便于观察单个细胞的染色体形态；而固定是终止细胞活动，保留特定状态。将无水乙醇和冰醋酸按照3:1的体积比均匀混合。能迅速穿透细胞，将其固定并维持染色体结构的完整性，还能够增强染色体的嗜碱性，达到优良染色效果。使用后细胞会死亡。 固定剂（如卡诺固定液）能迅速杀死细胞，终止其代谢活动，使染色体停留在低温诱导后的特定状态，便于后续观察。低温处理后的细胞可能因代谢紊乱而逐渐解体，染色体也可能因酶活性变化而发生降解或断裂。固定剂通过交联蛋白质和DNA，稳定细胞结构，防止染色体进一步变化，确保观察到的染色体数目和形态真实反映低温诱导的效果。 49 3. 实验结果 低温诱导植物细胞染色体数目的变化 不是，只有部分细胞染色体数目加倍，绝大多数植物细胞染色体没有加倍。 1、该实验是使所有的植物细胞中染色体数目都加倍了吗？ 不是，必须是“适当低温”(4 ℃)。温度过低会对植物细胞造成伤害。 2．低温诱导植物细胞染色体数目的变化时，是不是温度越低效果越好？ 50 实验中几种试剂的使用方法和作用 低温诱导植物细胞染色体数目的变化 试剂 使用方法 作用 卡诺氏液 将根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5～1 h 体积分数为95%的酒精 冲洗卡诺氏液（无水乙醇和冰醋酸）处理过的根尖 与质量分数为15%的盐酸等体积混合，浸泡经固定处理的根尖 清水 漂洗解离后的根尖约10 min 甲紫溶液 把漂洗干净的根尖放进盛有甲紫溶液的玻璃皿中染色3～5 min 固定细胞形态 洗去卡诺氏液 解离根尖细胞，使细胞分散开来 洗去解离液，防止解离过度 使染色体着色 51 专题 变异与育种 52 考点：不同育种方法的原理和过程 诱变育种 基因突变 选择生物 多种突变类型 选择理想类型 培育成新品种 施加诱变因素(X射线、紫外线、亚硝酸等) (2)优点： (1)原理： (3)缺点： ①可以提高突变频率，在较短时间内获得更多的优良变异类型。 ②大幅度地改良某些性状 有利变异少，工作量大， 需处理大量材料，具有盲目性 如果需要得到“甜”的苦瓜，可以怎么育种？ 53 若培育隐性纯合品种则无需连续自交筛选，F2中出现相关表现型即为纯种，可推广应用。 具有不同优良性状的亲本 杂交 F1 自交 F2 鉴别选择需要的类型逐代自交 不发生性状分离为止 (2)优点： (1)原理： 基因重组 ①操作简单 ②把多个品种的优良性状集中在一起 (3)缺点： ①育种周期长 ②局限于同种或亲缘关系较近的物种 考点：不同育种方法的原理和过程 杂交育种 如果一种西瓜肉是黄的，但是不甜，另一种西瓜是甜的，但是红肉，如果我想培育黄肉甜西瓜可以采取怎样的育种方法？ 54 P 抗倒易病　 易倒抗病 F1　 抗倒易病 F2 DDTT ddtt DdTt Ddtt 抗倒易病 抗倒抗病 易倒易病 易倒抗病 DDtt 杂交 自交 选优 自交 F3 选优 连续自交，直至不出现性状分离为止。 抗倒抗病 DDtt 杂交育种——植物 55 变异在育种中的应用 单倍体育种 1.原理 染色体(数目)变异 2.方法 3.优点 4.缺点 植株 ①花药离体培养 单倍体植株 ②人工诱导 染色体加倍 正常植株 （纯合子） 种子 自交 萌发 新植株 （新品种） ☞拥有正常染色体数目 ①明显缩短育种时间 ②所得个体均为纯合体 技术复杂操作困难 单倍体育种≠花药离体培养 56 抗倒伏，不抗病 抗倒伏抗病 花药（粉）： 单倍体幼苗：DT Dt dT dt 正常植株：DDTT DDtt ddTT ddtt 新品种：DDtt 方法：花药离体培养 秋水仙素处理 DDTT（♀）× ddtt（♂） 第一年 第二年 筛选 DdTt 抗倒伏，不抗病 倒伏，抗病 二倍体生物 组织培养 DdTt植株 DT Dt dT dt 单倍体育种 57 变异在育种中的应用 多倍体育种 1.原理 染色体(数目)变异 2.方法 3.优点 4.缺点 果实大、营养丰富等 结实率,发育迟缓 低温处理或秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 5.无籽香蕉培育 野生芭蕉 2n 有籽香蕉 4n 加倍 野生芭蕉 2n 无籽香蕉 3n 58 变异与育种·单倍体育种和多倍体育种 【易错归纳】 ①单倍体育种一般应用于 倍体植物， 因为若为四倍体植物(AAaa)，通过单倍体育种形成的个体 是纯合子。 ②单倍体育种和多倍体育种中都用到 ， 但单倍体育种中用其处理的是 ， 而多倍体育种中用其处理的是 。 二 秋水仙素 单倍体植株 萌发的种子或幼苗 不一定 【应用】三倍体无子西瓜的培育 ①第一次传粉: ；第二次传粉： 。 ②用秋水仙素处理 后，分生组织分裂产生的茎、叶、花的 染色体数目 ，而未经处理部分(如根部细胞)的染色体数目 。 ③三倍体西瓜无子的原因：三倍体西瓜植株在减数分裂过程中， 由于 ，一般不能产生正常配子。　 杂交获得三倍体种子 刺激子房发育成果实 二倍体幼苗 加倍 不变 染色体联会紊乱 【应用】三倍体无子西瓜的培育 无子西瓜每年都要制种，很麻烦，有没有别的替代方法？ 思考 提示：通过 技术，将 西瓜植株 获得大量的组织苗，再进行移栽。 三倍体 植物组织培养 变异在育种中的应用 异源多倍体育种 实例1：普通小麦的形成过程 这里的A、B、D代表的是染色体组，而不是基因。 异源二倍体： 两个染色体组来自不同物种，联会紊乱，不可育。 异源二倍体幼苗如何处理使其可育？ 秋水仙素处理 62 实例2：八倍体小黑麦的培育过程 第1步：杂交 异源四倍体（4N） （AAAR） 第2步：染色体加倍 注意：这里的A、R代表的是染色体组，而不是基因。所以，异源四倍体（AAAR）是不可育的。 第一年 第二年 普通小麦（6N） × 小黑麦（2N） （RR） （AAAAAA） 八倍体小黑麦（8N ） （AAAAAARR） 秋水仙素处理 异源多倍体育种 63 变异在育种中的应用 基因工程育种 （1）原理 基因重组 1.概念 基因工程又叫______________或_______________，指按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，_________生物的遗传特性。 基因拼接技术 DNA 重组技术 定向改造 （2）理论基础 ①DNA是遗传物质的证明 ②DNA双螺旋结构和中心法则的确立 ③基因是遗传的结构和功能单位 ④遗传密码的破译(一切生物几乎共用一套遗传密码) 64 2.基本工具 ①基因的剪刀：___________________ ②基因的针线：____________ ③基因的载体：_____、_______和_____________ 限制性核酸内切酶 DNA 连接酶 质粒 噬菌体 动植物病毒 3.优点 4.缺点 定向地改变生物遗传性状；目的性强；育种周期短； 克服远缘杂交不亲和的障碍。 技术复杂，安全性问题多。 基因工程育种 65 过程 提取目的基因 构建基因表达载体 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测与鉴定 1 2 3 4 基因工程育种 66 集优 无中生有 各性状加强 外源基因表达 诱变育种 多倍体育种 基因工程育种 无生殖隔离 有生殖隔离 细胞工程或基因工程育种 杂交育种 最“简便” 最快获得纯合子 最具有预见性 最“盲目” 杂交育种 单倍体育种 基因工程育种 诱变育种 育种材料 方法特点 考点1：不同育种方法的原理和过程 67 1 1.“可遗传”与“可育” 可遗传≠可育。三倍体无子西瓜、骡子、二倍体的单倍体等均表现为“不育”，但它们均属于可遗传变异。 2.“最简便”与“最快速” 最简便着重于技术含量应为易操作，如杂交育种，虽然年限长，但农民自己可简单操作。但最快速则未必简便，如单倍体育种可明显缩短育种年限，但其技术含量却较高。 3.“单倍体育种”与“花药离体培养” 单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理等过程； 花药离体培养只是单倍体育种的一个操作步骤。 课堂小结 68 $