生物第七單元 生物的變異、育種和進(jìn)化 第23講 染色體變異與育種

第第23講染色體變異與育種講染色體變異與育種第七單元第七單元 生物的變異、育種和進(jìn)化生物的變異、育種和進(jìn)化第七單元第七單元 生物的變異、育種和進(jìn)化生物的變異、育種和進(jìn)化1.染色體結(jié)構(gòu)變異和數(shù)目變異染色體結(jié)構(gòu)變異和數(shù)目變異()2.生物變異在育種上的應(yīng)用生物變異在育種上的應(yīng)用()3.轉(zhuǎn)基因食品的安全轉(zhuǎn)基因食品的安全()4.實(shí)驗(yàn)：低溫誘導(dǎo)染色體加倍實(shí)驗(yàn)：低溫誘導(dǎo)染色體加倍 染色體變異染色體變異 1染色體結(jié)構(gòu)變異染色體結(jié)構(gòu)變異(1)類型類型連一連連一連(2)結(jié)果結(jié)果 使排列在使排列在 上的基因的上的基因的 發(fā)發(fā)生改變生改變，從而導(dǎo)致性狀的變從而導(dǎo)致性狀的變異。異。染色體染色體數(shù)目或排列順序數(shù)目或排列順序2染色體數(shù)目變異染色體數(shù)目變異(1)染色體數(shù)目變異的類型染色體數(shù)目變異的類型 細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞內(nèi) 的增加或減少的增加或減少，如如 21 三體綜合征。三體綜合征。細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目以細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目以 的形式成倍地增加或減的形式成倍地增加或減少少，如多倍體、單倍體。如多倍體、單倍體。個(gè)別染色體個(gè)別染色體染色體組染色體組(2)染色體組的概念及實(shí)例染色體組的概念及實(shí)例 (3)二倍體、多倍體和單倍體的比較二倍體、多倍體和單倍體的比較 項(xiàng)目項(xiàng)目 二倍體二倍體 多倍體多倍體 單倍體單倍體 概念概念 由受精卵發(fā)育由受精卵發(fā)育而來而來，體細(xì)胞中體細(xì)胞中含有兩個(gè)含有兩個(gè)_的的個(gè)體個(gè)體 由受精卵發(fā)育而由受精卵發(fā)育而來來，體細(xì)胞中含體細(xì)胞中含有三個(gè)或三個(gè)以有三個(gè)或三個(gè)以上染色體組的個(gè)上染色體組的個(gè)體體 由未受精的生殖細(xì)由未受精的生殖細(xì)胞發(fā)育而來胞發(fā)育而來，體細(xì)胞體細(xì)胞中含有本物種中含有本物種_染色體數(shù)目的個(gè)體染色體數(shù)目的個(gè)體 染色染色體組體組 兩個(gè)兩個(gè) _ 一至多個(gè)一至多個(gè) 染色體組染色體組配子配子三個(gè)或三個(gè)以上三個(gè)或三個(gè)以上項(xiàng)目項(xiàng)目 二倍體二倍體 多倍體多倍體 單倍體單倍體 發(fā)育起點(diǎn)發(fā)育起點(diǎn) _ 受精卵受精卵 _ 形形成成原原因因 自然自然成因成因 正常的有性正常的有性生殖生殖 外界環(huán)境條件外界環(huán)境條件劇變劇變(如低溫如低溫)單性生殖單性生殖 人工人工誘導(dǎo)誘導(dǎo) 秋水仙素處秋水仙素處理單倍體幼理單倍體幼苗苗 秋水仙素處理秋水仙素處理 _的種的種子或幼苗子或幼苗 受精卵受精卵配子配子萌發(fā)萌發(fā)花藥離體培養(yǎng)花藥離體培養(yǎng)項(xiàng)目項(xiàng)目 二倍體二倍體 多倍體多倍體 單倍體單倍體 植物植物特點(diǎn)特點(diǎn) 正?？捎？捎?果實(shí)、種子較大果實(shí)、種子較大，營養(yǎng)物質(zhì)含量豐營養(yǎng)物質(zhì)含量豐富富，生長發(fā)育延生長發(fā)育延遲遲，結(jié)實(shí)率低結(jié)實(shí)率低 ，高高度不育度不育 舉例舉例 幾乎全部的動(dòng)幾乎全部的動(dòng)物和過半數(shù)的物和過半數(shù)的高等植物高等植物 香蕉香蕉(三倍體三倍體)、馬、馬鈴薯鈴薯(四倍體四倍體)、八、八倍體小黑麥倍體小黑麥 蜜蜂的雄蜂蜜蜂的雄蜂 植株弱小植株弱小 染色體結(jié)構(gòu)變異與基因突變、基因重組的辨析染色體結(jié)構(gòu)變異與基因突變、基因重組的辨析(1)染色體易位與交叉互換染色體易位與交叉互換 項(xiàng)目項(xiàng)目 染色體易位染色體易位 交叉互換交叉互換 圖解圖解 區(qū)別區(qū)別位置位置 發(fā)生于非同源染色體發(fā)生于非同源染色體之間之間 發(fā)生于同源染色體的發(fā)生于同源染色體的非非姐妹染色單體間姐妹染色單體間 原理原理 染色體結(jié)構(gòu)變異染色體結(jié)構(gòu)變異 基因重組基因重組 觀察觀察 可在顯微鏡下觀察到可在顯微鏡下觀察到 在顯微鏡下觀察不到在顯微鏡下觀察不到 (2)染色體結(jié)構(gòu)變異與基因突變的判斷染色體結(jié)構(gòu)變異與基因突變的判斷 “三法三法”判定判定染色體組染色體組(1)染色染色體形態(tài)法體形態(tài)法 同一形態(tài)的染色體同一形態(tài)的染色體有幾條就有幾個(gè)染色體有幾條就有幾個(gè)染色體組。如圖中有組。如圖中有 4 個(gè)染色體組。個(gè)染色體組。(2)等位基因個(gè)數(shù)法等位基因個(gè)數(shù)法 控制同一性狀的等位基因控制同一性狀的等位基因有幾個(gè)就有幾個(gè)染色體組。如有幾個(gè)就有幾個(gè)染色體組。如AAabbb 個(gè)體中有個(gè)體中有 3 個(gè)染色體組。個(gè)染色體組。(3)公式公式法法 染色體組數(shù)染色體組數(shù)染色體數(shù)染色體數(shù)染色體形態(tài)數(shù)染色體形態(tài)數(shù)，如圖中染色體組數(shù)為如圖中染色體組數(shù)為824。變異在育種上的應(yīng)用變異在育種上的應(yīng)用 1單倍體育種單倍體育種(1)原理：原理：。(2)方法方法 染色體染色體(數(shù)目數(shù)目)變異變異(3)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：，所得個(gè)體均為所得個(gè)體均為 。(4)缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：技術(shù)復(fù)雜。技術(shù)復(fù)雜。明顯縮短育種年限明顯縮短育種年限純合子純合子2多倍體育種多倍體育種(1)方法：方法：用用 或低溫處理?；虻蜏靥幚?。(2)處理材料處理材料：。(3)原理原理 秋水仙素秋水仙素萌發(fā)的種子或幼苗萌發(fā)的種子或幼苗(4)實(shí)例：實(shí)例：三倍體無子西三倍體無子西瓜瓜 兩次兩次傳粉傳粉 第一次傳粉：雜交獲得第一次傳粉：雜交獲得_第二次傳粉：刺激子房發(fā)育成第二次傳粉：刺激子房發(fā)育成_ 三倍體西瓜無子的原因：三倍體西瓜在減數(shù)分裂過程中三倍體西瓜無子的原因：三倍體西瓜在減數(shù)分裂過程中，由由于染色體于染色體 _，不能產(chǎn)生正常配子。不能產(chǎn)生正常配子。三倍體種子三倍體種子果實(shí)果實(shí)聯(lián)會(huì)紊亂聯(lián)會(huì)紊亂基因重組基因重組培育顯性純合子品種培育顯性純合子品種 a植物：選擇具有不同優(yōu)良性狀的親本植物：選擇具有不同優(yōu)良性狀的親本 ，獲得獲得 F1F1自交自交獲得獲得 F2 需要的類型需要的類型，自交至不發(fā)生性狀自交至不發(fā)生性狀分離為止。分離為止。b動(dòng)物：選擇具有不同優(yōu)良性狀的親本雜交動(dòng)物：選擇具有不同優(yōu)良性狀的親本雜交，獲得獲得 F1F1雌雌雄個(gè)體交配雄個(gè)體交配獲得獲得 F2鑒別、選擇需要的類型鑒別、選擇需要的類型(與隱性類型測與隱性類型測交交)，選擇后代不發(fā)生性狀分離的選擇后代不發(fā)生性狀分離的 F2個(gè)體。個(gè)體。雜交雜交鑒別、選擇鑒別、選擇(3)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：操作簡便操作簡便，可以把多個(gè)品種的可以把多個(gè)品種的 集中在一起。集中在一起。(4)缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：獲得新品種的周期獲得新品種的周期 。4誘變育種誘變育種(1)原理：原理：。(2)過程過程 優(yōu)良性狀優(yōu)良性狀基因突變基因突變長長(3)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 可以提高可以提高 ，在較短時(shí)間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異在較短時(shí)間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類型。類型。大幅度地大幅度地 。(4)缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：有有利變異個(gè)體往往不多利變異個(gè)體往往不多，需處理大量材料。需處理大量材料。突變頻率突變頻率改良某些性狀改良某些性狀5基因工程育種及基因工程育種及其安全性其安全性(1)概念：概念：基因工程又叫基因拼接技術(shù)或基因工程又叫基因拼接技術(shù)或 。通。通俗地說俗地說，就是按照人們的意愿就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出把一種生物的某種基因提取出來來，加以修飾改造加以修飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里然后放到另一種生物的細(xì)胞里，地地改造生物的遺傳性狀。改造生物的遺傳性狀。(2)原理：原理：不同生物間的不同生物間的 。(3)基本基本工具工具 基因的剪刀：基因的剪刀：基因的針線：基因的針線：基因的運(yùn)載體：目前常用的有質(zhì)粒、噬菌體和基因的運(yùn)載體：目前常用的有質(zhì)粒、噬菌體和 動(dòng)植物病毒等動(dòng)植物病毒等 DNA重組技術(shù)重組技術(shù)定向定向基因重組基因重組限制性核酸內(nèi)切酶限制性核酸內(nèi)切酶DNA連接酶連接酶(4)操作步驟操作步驟 提取提取 目的基因與目的基因與 結(jié)合結(jié)合將目的基將目的基因?qū)胍驅(qū)?目的基因的目的基因的 。(5)應(yīng)應(yīng)用用 作物育種。作物育種。藥物研制。藥物研制。目的基因目的基因運(yùn)載體運(yùn)載體受體細(xì)胞受體細(xì)胞檢測與鑒定檢測與鑒定 考向考向 1 微生物育種微生物育種 1(高考江蘇卷改編高考江蘇卷改編)如圖是高產(chǎn)糖化酶菌株的育種過程如圖是高產(chǎn)糖化酶菌株的育種過程，有關(guān)有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是敘述錯(cuò)誤的是()出發(fā)菌株出發(fā)菌株X射線處理射線處理挑取挑取200個(gè)個(gè)單細(xì)胞菌株單細(xì)胞菌株初篩初篩選出選出 50 株株復(fù)篩復(fù)篩選出選出 5株株X射線處理射線處理多輪重復(fù)篩選多輪重復(fù)篩選 A通過上圖篩選過程獲得的高產(chǎn)菌株未必能作為生產(chǎn)菌株通過上圖篩選過程獲得的高產(chǎn)菌株未必能作為生產(chǎn)菌株 BX 射線處理既可以引起基因突變也可能導(dǎo)致染色體變異射線處理既可以引起基因突變也可能導(dǎo)致染色體變異 C上圖篩選高產(chǎn)菌株的過程是定向選擇過程上圖篩選高產(chǎn)菌株的過程是定向選擇過程 D每輪誘每輪誘變相關(guān)基因的突變率都會(huì)明顯提高變相關(guān)基因的突變率都會(huì)明顯提高 低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化 1實(shí)驗(yàn)原實(shí)驗(yàn)原理理(1)正常進(jìn)行有絲分裂的組織細(xì)胞正常進(jìn)行有絲分裂的組織細(xì)胞，在分裂后期著絲點(diǎn)分裂后在分裂后期著絲點(diǎn)分裂后，子染色體在紡錘體的作用下分別移向兩極子染色體在紡錘體的作用下分別移向兩極，進(jìn)而平均分配到兩進(jìn)而平均分配到兩個(gè)子細(xì)胞中去。個(gè)子細(xì)胞中去。(2)低溫可抑制低溫可抑制 的形成的形成，阻止細(xì)胞分裂阻止細(xì)胞分裂，導(dǎo)致細(xì)胞導(dǎo)致細(xì)胞染色體數(shù)目加倍。染色體數(shù)目加倍。紡錘體紡錘體2實(shí)驗(yàn)流程實(shí)驗(yàn)流程 根尖培養(yǎng)：將洋蔥等材料放在裝滿清水的廣口瓶上根尖培養(yǎng)：將洋蔥等材料放在裝滿清水的廣口瓶上，底部接觸底部接觸水面水面，置于適宜條件下置于適宜條件下，使之生根使之生根 低溫誘導(dǎo)：等不定根長至低溫誘導(dǎo)：等不定根長至 1 cm 時(shí)時(shí)，將整個(gè)裝置放入冰箱的低將整個(gè)裝置放入冰箱的低溫室內(nèi)溫室內(nèi)(4)，誘導(dǎo)培養(yǎng)誘導(dǎo)培養(yǎng) 36 h 材料固定：剪取根尖約材料固定：剪取根尖約 0.51 cm，放入放入 中浸泡中浸泡 0.51 h，固定其形態(tài)固定其形態(tài)，然后用體積分?jǐn)?shù)為然后用體積分?jǐn)?shù)為 的酒的酒精沖洗精沖洗 2 次次 制作裝片：解離制作裝片：解離漂洗漂洗染色染色制片制片(同觀察植物細(xì)胞的有絲分同觀察植物細(xì)胞的有絲分裂裂)觀察：先用低倍鏡觀察觀察：先用低倍鏡觀察，找到變異細(xì)胞找到變異細(xì)胞，再換用高倍鏡觀察再換用高倍鏡觀察 卡諾氏液卡諾氏液95%低溫誘導(dǎo)染色體加倍實(shí)驗(yàn)與觀察細(xì)胞低溫誘導(dǎo)染色體加倍實(shí)驗(yàn)與觀察細(xì)胞 有絲分裂實(shí)驗(yàn)的操作步驟比較有絲分裂實(shí)驗(yàn)的操作步驟比較 項(xiàng)目項(xiàng)目 低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化目的變化 觀察根尖分生組織細(xì)觀察根尖分生組織細(xì)胞的有絲分裂胞的有絲分裂 培養(yǎng)培養(yǎng) 待洋蔥長出待洋蔥長出 1 cm 不定根不定根時(shí)時(shí) 4 低溫培養(yǎng)低溫培養(yǎng) 適宜溫度下培養(yǎng)適宜溫度下培養(yǎng) 項(xiàng)目項(xiàng)目 低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化目的變化 觀察根尖分生組織細(xì)觀察根尖分生組織細(xì)胞的有絲分裂胞的有絲分裂 固定固定 解離前用卡諾氏液進(jìn)行解離前用卡諾氏液進(jìn)行固定固定，然后用體積分?jǐn)?shù)為然后用體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精沖洗的酒精沖洗 2 次次 不用固定不用固定 染色染色 用改良苯酚品紅染液用改良苯酚品紅染液 用醋酸洋紅液或龍膽用醋酸洋紅液或龍膽紫溶液紫溶液 判一判判一判(1)染色體增加某一片段可提高基因表達(dá)水平染色體增加某一片段可提高基因表達(dá)水平，是有利變異是有利變異()(2)染色體缺失有利于隱性基因表達(dá)染色體缺失有利于隱性基因表達(dá)，可提高個(gè)體的生存能力可提高個(gè)體的生存能力()(3)染色體易位不改變基因數(shù)量染色體易位不改變基因數(shù)量，對個(gè)體性狀不會(huì)產(chǎn)生影響對個(gè)體性狀不會(huì)產(chǎn)生影響()(4)三倍體西瓜植株的高度不育與減數(shù)分裂同源染色體聯(lián)會(huì)行三倍體西瓜植株的高度不育與減數(shù)分裂同源染色體聯(lián)會(huì)行為有關(guān)為有關(guān)()