高三生物复习教学生物变异与生物育种汤向荣课件.ppt

1、高三生物专题复习高三生物专题复习 生物变异与生物育种生物变异与生物育种 细胞骨架细胞骨架生物的变异生物的变异思考？思考？生物变异的概念生物变异的概念变异：变异：是指生物的亲代与子代之间、以及子是指生物的亲代与子代之间、以及子代个体之间代个体之间 在性状的差异。同遗传现象一在性状的差异。同遗传现象一样，变异的现象在生物界也是普遍存在的。样，变异的现象在生物界也是普遍存在的。遗传的变异的类型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生物的基因型、表现型及环境条件之间的关系表现型表现型 =基因型基因型 +环境条件环境条件（改变）（改变）（改变）（改变）（改变）（改变）（改变）（改

2、变）遗传的变异遗传的变异不遗传的变异不遗传的变异基因突变基因突变染色体变异染色体变异基因重组基因重组来源来源诱因诱因思考？遗传的变异与遗传的变异与不遗传的变异的区别不遗传的变异的区别基因突变概念：概念：DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或改变，引起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。的基因结构的改变。时期：时期：有丝分裂间期和减数第一次分裂间期有丝分裂间期和减数第一次分裂间期意义：意义：产生新基因，是生物变异的根本来源，为生物进化产生新基因，是生物变异的根本来源，为生物进化提供最初的原材料。提供最初的原材料。特点：特点：普遍性、随机性、低频率、多害少利性、不定向性普遍性、

3、随机性、低频率、多害少利性、不定向性实例：实例：镰刀型细胞贫血症镰刀型细胞贫血症思考?基因突变的概念、发生时期、意义、特点及实例基因突变的概念、发生时期、意义、特点及实例原因：原因：外因是外界环境条件（生物、物理、化学因素）；内因是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。顺序发生局部改变。基因重组概念概念:是指生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状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。的基因的重新组合。类型：类型：1.减数分裂时非同源染色体上的非等

4、位基因间的自由组合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叉互换3.异源基因重组异源基因重组基因拼接技术或基因拼接技术或DNA重组技术重组技术（基因工程）（基因工程）区别：区别：1与与2是在是在有性生殖（减数分裂）有性生殖（减数分裂）过程中实现的。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是在对基因改造、重组后导入受体细胞内通过无性繁殖无性繁殖，使重组基因表达，产生出人类需要的基因产物。使重组基因表达，产生出人类需要的基因产物。思考思考?基因重组的概念、类型、发生

5、时期及意义基因重组的概念、类型、发生时期及意义基因工程思考思考?基因工程的内容、操作环境、对象、水平、工具、基因工程的内容、操作环境、对象、水平、工具、过程、步骤和结果过程、步骤和结果？基本内容：基本内容：基因拼接技术或基因拼接技术或DNA重组技术重组技术操作环境：操作环境：生物体外生物体外操作对象：操作对象：基因基因操作水平：操作水平：DNA分子水平分子水平操作工具：操作工具：限制性内切酶、限制性内切酶、DNA连接酶、运载体连接酶、运载体基本过程：基本过程：剪切剪切-拼接拼接-导入导入-表达表达基本步骤：基本步骤：提取目的基因、目的基因与运载体结合、将目的基因导提取目的基因、目的基因与运载体

6、结合、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测和表达入受体细胞、目的基因的检测和表达结结 果：果：人类需要的基因产物人类需要的基因产物意义：意义：产生新的基因型，为生物变异提供丰富的来源。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。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。所需的生物类型。染色体变异思考思考?染色体变异的概念、类型及产生原因染色体变异的概念、类型及产生原因概念概念:染色体的结构或数目的改变。染色体的结构或数目的改变。类类型：型：染

7、色体的染色体的结构变异结构变异染色体的染色体的数目变异数目变异缺失：缺失：染色体中的某一段的缺失片段上的基因也随之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：重复：除正常染色体外还多了一些染色体部分除正常染色体外还多了一些染色体部分 倒位：倒位：一条染色体的一个片断断裂后倒转一条染色体的一个片断断裂后倒转180度后重新接合度后重新接合 易位：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：实例：猫叫综合症（人第猫叫综合症（人第5号染色体部分缺失引起的遗传病）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个别染色体的增加

8、或减少染色体组倍性增加染色体组倍性增加染色体组倍性减少染色体组倍性减少细胞工程细胞工程植物体细胞杂交植物体细胞杂交动物细胞克隆动物细胞克隆不同植物的细胞融合，使遗传物质组成改变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通过核移植使遗传物质组成改变染色体变异思考？思考？染色体组的概念及二倍体、多倍体、单倍体染色体组的概念及二倍体、多倍体、单倍体的概念、成因与特点的概念、成因与特点染色体组：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。携带着控制一种生物生长发育、遗

9、传和变异的全部信息。二倍体：二倍体：概念：概念：实例：实例：体细胞中含有两个染色体组的个体。体细胞中含有两个染色体组的个体。几乎全部的动物、过半数的高等植物几乎全部的动物、过半数的高等植物多倍体：多倍体：概念：概念：成因：成因：特点：特点：体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。外界条件剧变，有丝分裂过程受阻，染色体数目加倍。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。育延迟，结实率低。染色体变异单倍体：单倍体：概念：概念：体细胞中含有本

10、物种配子染色体数目的个体体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体成因：成因：由配子直接发育成新个体（孤雌生殖、孤雄生殖）由配子直接发育成新个体（孤雌生殖、孤雄生殖）特点：特点：植株弱小，高度不育植株弱小，高度不育实例：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。未受精的卵细胞发育成单倍体植物。植物体细植物体细胞杂交：胞杂交：理论基础：理论基础：细胞全能性细胞全能性过过 程：程：植物细胞植物细胞A 原生质体原生质体A 去细胞壁去细胞壁 融合融合 杂种细胞杂种细胞 杂种植物杂种植物植物细胞植物细胞B 原

11、生质体原生质体B意意 义：义：获得杂种植株，克服了远缘杂交不亲和的障碍，扩展了用获得杂种植株，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于杂交的亲本组合的范围概概 念：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。培育成新植物体的方法。染色体变异动物细动物细胞克隆：胞克隆：理论基础：理论基础：细胞的全能性细胞的全能性过过 程：程：意意 义：义：培育繁殖优良生物品种，用于保存频危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

12、到动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。某雌性动物子宫内，发育成成熟的幼体。生物育种 生物育种是利用遗传学、细胞生物学、现代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：生物育种的技术和方法目前有：杂交育种、诱变杂交育种、诱变育种、单倍体育种、多倍体育种、转基因育种和育种、单倍体育种、多倍体育种、转基因育种和细

13、胞工程育种细胞工程育种等。生物育种是提高农作物产量和等。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。种的方法发展迅速，效果也越来越好。杂交育种原理：原理：基因重组基因重组(基因的三大遗传基本定律基因的三大遗传基本定律)方法：方法：（1）连续自交选择）连续自交选择（2）通过杂交使亲本的优良性状组合在一起）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）通过杂交使亲本的优良性状连锁在一起优点：优点：使位于不同个体上的多个优良性状集中于一个个使位于不同个体上的多个优良性状集

14、中于一个个体上，即体上，即“集优集优”,能产生新的基因型。能产生新的基因型。缺点：缺点：育种所需时间较长（自交选择需五育种所需时间较长（自交选择需五-六代六代,甚至十几代甚至十几代)。应用：应用：用纯种用纯种高秆抗病高秆抗病小麦与纯种小麦与纯种矮秆不抗病矮秆不抗病小麦培育小麦培育矮秆抗病矮秆抗病小麦小麦 诱变育种原理：原理：基因突变基因突变 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)或化学方法或化学方法(秋水秋水仙素、硫酸二乙酯等仙素、硫酸二乙酯等)处理植株，再选择符合要求的变处理植株，再选择符合要求的变异类型异类型 优点：优点：产生新基因产生新基因和和新的性状新

15、的性状，能提高变异的频率，后代变能提高变异的频率，后代变异性状能较快稳定，加速育种进程。能大幅度改良某异性状能较快稳定，加速育种进程。能大幅度改良某些性状。些性状。缺点：缺点：有利个体不多，须大量处理供试材料有利个体不多，须大量处理供试材料，工作量大工作量大。应用应用:太空辣椒的培育太空辣椒的培育 单倍体育种单倍体育种 原理：原理：染色体变异染色体变异(染色体组成倍地减少染色体组成倍地减少)方法：方法：常用方法为花药离体培养：常用方法为花药离体培养：(1)先将花药离体培先将花药离体培养，培养出单倍体植株；养，培养出单倍体植株；(2)将单倍体幼苗经一定将单倍体幼苗经一定浓度的秋水仙素处理获得纯合

16、体。浓度的秋水仙素处理获得纯合体。优点：优点：明显缩短育种年限（一般为两年），加速育种进程。明显缩短育种年限（一般为两年），加速育种进程。缺点：缺点：不能从根本上改变原有性状，因而不能按人类意愿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定向改变作物的的遗传特性。应用：应用：用纯种用纯种高秆抗病高秆抗病小麦与小麦与矮秆不抗病矮秆不抗病小麦杂交得小麦杂交得F1F1，用用F1F1的花药离体培育纯种的花药离体培育纯种矮秆抗病矮秆抗病小麦小麦 多倍体育种原理：原理：染色体变异染色体变异(染色体组成倍地增加染色体组成倍地增加)方法方法:用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗用一

17、定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗.原理原理:有丝分裂有丝分裂秋水仙素抑制纺锤体形成秋水仙素抑制纺锤体形成细胞染色体数目加倍细胞染色体数目加倍发育发育 多倍体植株多倍体植株优点：优点：育种周期短，能改良原有性状，提高产量（育种周期短，能改良原有性状，提高产量（茎杆粗茎杆粗壮，叶片、果实和种子较大，营养物质含量较多。壮，叶片、果实和种子较大，营养物质含量较多。）缺点：缺点：一般只适合于植物，发育延迟，结实率低一般只适合于植物，发育延迟，结实率低。应用：应用：同源多倍体育种同源多倍体育种(偶数染色体组数偶数染色体组数)。如：四倍体水稻的培育。如：四倍体水稻的培育异源多倍体育种。如：可育性的异源多

18、倍体育种。如：可育性的“萝卜萝卜甘蓝甘蓝”和和“八倍体小黑麦的培育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 转基因育种原理原理:异源异源DNA(基因基因)重组重组 基因工程基因工程方法方法:“提提”“”“装装”“”“导导”“”“检检”“”“选选”。即：目的基因的提取，。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。选出符合要求的新品种。优点优点:不受生物亲缘关系的限制，可按人的意愿改造生物，目的性不受生物亲缘

19、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动植物品种 缺点缺点:技术复杂，操作要求精细技术复杂，操作要求精细,难度大。难度大。应用应用:抗虫棉、转基因抗虫棉、转基因“向日葵豆向日葵豆”“”“转基因超级绵羊转基因超级绵羊”“”“转基因转基因超级鲤鱼超级鲤鱼”等。等。细胞工程育种一、植物体细胞杂交育种一、植物体细胞杂交育种理论基础：理论基础：细胞的全能性细胞的全能性方方 法：法：“去壁去壁”“”“诱融诱融”“”“组培组培”。即：去细胞壁，诱导细。即：去细胞壁，诱导细胞融合，进行组织培养获

20、得杂种植株。胞融合，进行组织培养获得杂种植株。优优 点：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，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。可按人类意愿定向改变生物性状，培育作物新品种。缺缺 点：点：技术复杂，操作要求精细技术复杂，操作要求精细,难度大。难度大。应应 用：用：“白菜白菜-甘蓝甘蓝”“”“番茄番茄马铃薯马铃薯”的培育的培育。细胞工程育种二、动物细胞克隆育种二、动物细胞克隆育种理论基础：理论基础：细胞的全能性细胞的全能性方方 法：法：核移植和胚胎移植核移植和胚胎移植 优优 点：点：培育繁殖优良生物品种，用于保存频危物

21、种，有选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择地繁殖某性别动物 缺缺 点：点：技术复杂，操作要求精细技术复杂，操作要求精细,难度大。难度大。应应 用：用：鲤鲫移核鱼、克隆羊鲤鲫移核鱼、克隆羊“多莉多莉”的培育的培育 方法杂交杂交育种育种诱变诱变育种育种多倍体多倍体育种育种单倍体单倍体育种育种转基因转基因育种育种植物体植物体细胞杂细胞杂交育种交育种动物细动物细胞克隆胞克隆育种育种原原理理基因重基因重组组基因突基因突变变染色体染色体变异变异染色体染色体变异变异异源基异源基因重组因重组细胞的细胞的全能性全能性细胞的细胞的全能性全能性处处理理方方法法先不同个先不同个体间杂交体

22、间杂交得得F1,F1自交在后自交在后代中经筛代中经筛选得纯种选得纯种物理方法物理方法:激光或辐激光或辐射等射等;化学化学方法方法:秋水秋水仙素或硫仙素或硫酸二乙酯酸二乙酯处理处理先用秋水先用秋水仙素处理仙素处理萌发的种萌发的种子或幼苗子或幼苗,使之成为使之成为多倍体多倍体,后后从中选育从中选育花药离体花药离体培养培养,使花使花粉直接发粉直接发育成单倍育成单倍体体,再经人再经人工诱导染工诱导染色体加倍色体加倍“提提”“装装”“导导”“检检”“选选”去 壁、去 壁、诱 融、诱 融、组培。组培。核移植核移植和胚胎和胚胎移植移植特特点点使位于不使位于不同个体上同个体上的优良性的优良性状集中于状集中于一

23、个个体一个个体上上;育种年育种年限较长限较长(自自交选择交选择56代代).提高突变提高突变频率频率,后代后代变异性状变异性状能较快稳能较快稳定定,加速育加速育进程进程;能大能大幅度改良幅度改良某些性状某些性状,植物茎杆植物茎杆粗壮粗壮,叶片叶片果实种子果实种子较大较大,营养营养物质含量物质含量较高较高,但发但发育延迟育延迟,结结实率低实率低明显缩短明显缩短育种年限育种年限,一般只需一般只需2年年;后代后代均为纯合均为纯合体体不受生物不受生物亲缘关系亲缘关系的限制，的限制，可按人的可按人的意愿改造意愿改造生物，目生物，目的性强，的性强，可以培育可以培育出动植物出动植物新品种新品种克服不同种克服不

24、同种生物间的生生物间的生殖隔离和远殖隔离和远缘杂交不亲缘杂交不亲和的障碍，和的障碍，可按人类意可按人类意愿定向改变愿定向改变生物性状，生物性状，培育作物新培育作物新品种。品种。培育繁殖培育繁殖优良生物优良生物品种，用品种，用于保存频于保存频危物种，危物种，有选择地有选择地繁殖某性繁殖某性别动物别动物练习题例题例题1:请写出下面各项培育方法：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）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）用60Co 辐射谷氨酸棒状杆菌，选育出合成谷氨酸的新菌种，所用方法是辐射谷氨酸棒状杆菌，选育出合成谷氨酸

25、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）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）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）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，

26、获得成熟期早、蛋白质含量高的品）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）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）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）生产“人工种子人工种子”采用的方法是采用的方法是 。单倍体育种单倍体育种 诱变育种诱变育种 多倍体育种多倍体育种 诱

27、变育种诱变育种 杂交育种杂交育种 多倍体育种多倍体育种 植物体细胞杂交育种植物体细胞杂交育种 转基因育种转基因育种 植物组织培养植物组织培养 练习题例题例题2 下图是用某种作物的两个品种下图是用某种作物的两个品种和和分别培育出分别培育出、品种的示意图，试分析回答：品种的示意图，试分析回答：AABB E Ab-D AaBb F Aabb-aabb G AAaaBBbb-（1）用）用和和培育培育所采用的所采用的D和和F步骤分别是步骤分别是 和和 。其。其应用的遗传学原理是应用的遗传学原理是 。（2）用）用培育培育所采用的所采用的E和和H步骤分别是步骤分别是 和和 。其应用的遗传学原理是其应用的遗传学原理是 。（3）用）用培育培育所采用的所采用的G步骤是步骤是 。其遗传学原理是。其遗传学原理是 。H杂交杂交自交自交基因重组基因重组花药离花药离体培养体培养秋水仙素秋水仙素处理幼苗处理幼苗染色体变异（单倍体育种）染色体变异（单倍体育种）秋水仙素处秋水仙素处理幼苗理幼苗染色体变染色体变异（多倍异（多倍体育种）体育种）