生物变异的类型、原理及应用授课：杜振宇一、变异的类型请将下列生物术语，按照从属范围的大小（用 大括号、线条等）构成知识框架图变异的类型 可遗传的变异 染色体变异 杂交育种 诱变育种 基因重组 不遗传的变异 单倍体育种 基因突变 染色体数目的变异 染色体结构的变异 多倍体育种 重组DNA技术 表现型 基因型 （内因）环境条件 （外因）不遗传的变异基因重组基因突变染色体变异诱因可遗传的变异 三个来源例1：将纯种小麦播种于生产田，发现边际和灌水沟两侧 的植株总体上比中间的长得好。产生这种现象的原因 是 A. 基因重组引起性状分离 B环境引起性状变异C隐性基因突变成为显性基因 D染色体结构和数目发生了变化 二、变异的原理基因突变变基因重组组染色体变变异时间时间本质质外因特点结结果意义义任何时间都有可能，以细 胞分裂期DNA复制时更 易发生 有性生殖的减数分裂过程 中减数分裂、有丝分裂的分 裂期基因的分子结构改变，包 括碱基对的增添、缺失和 替换来自不同亲本的基因重新 组合染色体结构的改变（缺失 、重复、倒位、易位）； 染色体数目的变化（个别 染色体数量的变化、染色 体组的数量变化）物理因素（高能射线、激 光等）、化学因素（亚硝 酸、硫酸二乙醇等）有性生殖行为物理因素（射线、温度等 ）、化学因素（秋水仙素 ）普遍性、随机性、低频性 、有害性、多向性、普遍性、多发性普遍性 产生新的基因 产生新的基因型产生新的品种或物种通过人工诱发，提高突变 频率，获得新性状；是变 异的根本来源，为进化提 供了最初的原材料培育人们所需要的新性状 组合品种；使生物变异更 丰富培育人们所需要的新品种例2：自然界中,一种生物某一基因及突变基因决定的蛋白质的部分 氨基酸序列如下:正常基因 精氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸突变基因1 精氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸突变基因2 精氨酸 亮氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸突变基因3 精氨酸 苯丙氨酸 苏氨酸 酪氨酸 丙氨酸根据上述氨基酸序列确定这3种突变基因DNA分子的改变是:A.突变基因1和2为一个碱基的替换,突变基因3为一个碱基的增添B.突变基因2和3为一个碱基的替换,突变基因1为一个碱基的增添C.突变基因1为一个碱基的替换,突变基因2和3为一个碱基的增添D.突变基因2为一个碱基的替换,突变基因1和3为一个碱基的增添 例3：紫外线具有杀菌和诱变功能。用相同剂量。不 同波长的紫外线处理两组等量的酵母菌，结果见下 表。据表推断，在选育优良菌种时，应采用的紫外线波 长及依据是A260nm；酵母菌存活率较低B260nm；酵母菌突变数多C280mn；酵母菌存活率高D280nm；酵母菌突变数少紫外线波长(nm) 存活率(%) 突变数(个) 260 60 50100 280 100 01 例4：以下关于生物变异的叙述，正确的是A、基因突变都会遗传给后代 B、基因碱基序列发生改变，不一定导致性状改变C、染色体变异产生的后代都是不育的 D、基因重组只发生在生殖细胞形成过程中 三、变异的应用（育种）育种方法原理方法优优点缺点实实例诱变诱变 育 种杂杂交育种单单倍体育 种多倍体育 种基因工程 育种基因突变辐射、失重 、化学物质 等诱发突变 新品种提高变异频率 ，加速育种过 程，可大幅度 改良某些性状有利变异少， 诱变方向不能 控制，改良数 量性状效果差高产青霉菌 ，太空椒基因重组杂交 自 交 选优使分散在同一 物种不同品种 中多个优良性 状集于一身时间长；局 限于同种或 亲缘关系较 近的个体纯种高杆抗病 小麦与矮秆不 抗病小麦培育 矮秆抗病小麦染色体数目 变异、组织 培养花药离体培 养 诱导染 色体加倍获得 纯合子明显缩短育 种年限，加 速育种过程技术较复杂 ，需与杂交 育种结合， 多限于植物纯种高杆抗病 小麦与矮秆不 抗病小麦培育 矮秆抗病小麦染色体数 目变异秋水仙素处理 萌发的种子或 幼苗可培育自然界 中没有的新品 种，新品种器 官大、产量高只适用于植物 ，结实率低三倍体无籽西 瓜，八倍体黑 小麦基因重组 （重组 DNA技术 ）提取目的基因、装 入运载体、导入受 体细胞、基因表达 、筛选所需品种不受种属限制 ，可根据人类 需要，有目的 地进行可能会引起生 态危机，技术 难度大转基因抗虫棉 ，转基因大豆例5：良种对于提高农作物产量、品质、和抗病性等具有 重要作用。目前培养良种有多种途。其一是具有不同 优点的亲本杂交，从其后代中选择理想的变异类型， 变异来源于 ，选育过程中性状的遗传遵循 、 和连锁互换等规律。其二是通过 射线处理，改变已有品种的个别重要性状，变异来源 于 ，实质上是细胞中DNA分子上的碱基发 生改变。其三是改变染色体数目，例如用秋水仙素处 理植物的分生组织，经过培育和选择能得到 植株。 基因重组 基因分离定律 基因自由组组合定律 基因突变 多倍体 例6：两个亲本的基因型分别为AAbb和aaBB，这两对基 因按自由组合定律遗传,要培育出基因型为aabb的新 品种，最简捷的方法是A、单倍体育种 B、杂交育种 C、人工诱变育种 D、细胞工程育种 例7：科学家利辐射诱变技术处理红色种皮的花生，获得一突变植 株，其自交所结的种子均具紫色种皮。这些紫色种皮的种子长 成的植株中，有些却结出了红色种皮的种子。（1）上述紫色种皮的花生种子长成的植株中，有些结出了红色种 皮种子的原因：_ _。（2）上述紫色种皮的种子，可用于培育紫色种皮性状稳定遗传的 花生新品种。假设花生种皮的紫色和红色性状由一对等位基因 控制，用文字简要叙述获得该新品种的过程： _ _ _。获获得的突变变植株是杂杂合子， 其自交所产产生的后代发发生性状分 离 分别别种植这这批紫色种皮种子 ，连续连续 自交两代。若其中一些植 株所结结的种子均具有紫色种皮，这这些种子就是所需要的新品 种（纯纯合子） 例8：已知水稻抗病（R）对感病（r）为显性，有芒（B）对无芒为显性， 两对基因自由组合，体细胞染色体数为24条。现用单倍体育种方法选育 抗病、有芒水稻新品种。（1）诱导单倍体所用的花药，应取自基因型为 的植株。（2）为获得上述植株，应采用基因型为 和 的两亲本进行杂交 。（3）在培养过程中，单倍体有一部分能自然加倍成为二倍体植株，该二倍 体植株花粉表现 （可能或不育），结实性为 （结实或不结 实），体细胞染色体数为 。（4）在培养过程中，一部分花药壁细胞能发育成植株，该二倍体植株花粉 表现 （可能或不育），结实性为 （结实或不结实），体细 胞染色体数为 。（5）自然加倍植株和花药壁植株中都存在抗病、有芒的表现型。为获得稳 定遗传的抗病、有芒新品种，本实验应选以上两种植株中的 植 株，因为自然加倍植株 ，花药壁植株 。（6）鉴别上述自然加倍植株与花药壁植株的方法是：RrBbRRbb rrBB 可育结实 24条可育结实 24条自然加倍 基因型纯合基因型杂合将植株分别自交，子代性状表现一致的是自然加倍植株，子 代性状分离的是花药壁植株。例9：为丰富植物育种的种质资源材料，利用钴 60 的射线辐射植物种子筛选出不 同性状的突变植株，请回答下列问题：（1）钴60 的辐射用于育种的方法属于 育种。 （2）从突变材料中选出高产植株，为培育高产、优质、抗盐新品种，利用该植株进 行的部分杂交实验如下： 控制高产、优质性状的从因位于 对染色体上.在减数分裂联会期（能、不能）配对。 抗盐性状属于 遗传。（3）从突变植株中还获得了显性高蛋自植株（纯合子），为验正该性状是否有望一 对基因控制，请参与实验设汁并完善实验方案： 步骤 l ：选择 和 杂交 。预期结果 。 步骤 2 : 。预期结果 。 观察实验结果，进行统计分析：如果 与 相符，可证明该性 状由一对基因控制。诱变 两（或不同 ） 不能 细胞质（或母系 ） 高蛋白（纯合）植株 低蛋白植株（或非高蛋白植株 ） 后代（或 F1）表现型都是高蛋白植株 测交方案：用 F1 ：与低蛋白梢株杂交后代高蛋白植株和低蛋白植株的比例是1：1 实验结果 预期结果 杂交一：P： 非高产、优质、抗盐高产、非优质、不抗盐F1 高产、优质、抗盐F2 高产、优质、抗盐 9非高产、优质、抗盐 3高产、非优质、抗盐 3 非高产、非优质、抗盐 1杂交二：P： 高产、非优质、不抗盐非高产、优质、抗盐F1 高产、优质、不抗盐F2 高产、优质、不抗盐 9非高产、优质、不抗盐 3高产、非优质、不抗盐 3非高产、非优质、不抗盐 1