摘要：(六) 变异.进化和育种 1. 基因突变.基因重组.染色体变异 (1)基因突变 基因突变是指基因片段上碱基对发生增添.缺失或改变而引起基因结构的改变.基因突变往往会导致生物性状发生改变. ①它是遗传物质在分子水平方面的改变.碱基对数目.种类改变非常小.若数目改变幅度较大则会转变为染色体变异. ②基因片段上碱基对的种类发生改变不一定会导致生物性状的改变.原因是突变部位可能在非编码区.即使突变部位在编码区上.也会因一种氨基酸有多个密码子而使突变后的基因控制合成的蛋白质与突变前相同或突变发生在内含子中. ③基因片段上碱基数单个的添.减往往会导致生物性状的改变.若碱基对是以3的倍数添.减.则合成的蛋白质上氨基酸的种类.排列顺序一般变化较小. ④DNA复制过程中.碱基互补配对发生偏差.小幅度跳跃或重复复制都会导致基因突变.故基因突变多发生在细胞分裂间期. ⑤基因突变会产生新的基因和基因型.基因重组只能产生新的基因型而不能产生新的基因.要增加可用于基因重组的基因种类只有通过基因突变.所以基因突变是生物变异的根本来源. ⑥基因突变过程中.碱基对数目.种类的改变不是人类能控制的.所以利用人工诱变育种着很大盲目性. (2)基因重组 ①能发生重组的基因是什么基因?分布情况如何? 分析如右图所示: 图甲中A与b.a与B为同源染色体上的非等位基因.不遵循自由组合定律,而图乙中的C与D.d.c与D.d为非同源染色体上的非等位基因.遵循自由组合定律. ②传统意义上的基因重组 a．只能发生在进行有性生殖的同种生物之间. b．减数分裂过程中实现的基因重组要在后代性状中体现出来一般要通过精于与卵细胞结合产生新个体来实现.因此对基因重组使生物体性状发生变异这一现象来说.减数分裂形成不同类型配子是因.而受精作用产生不同性状的个体则是果. ③基因重组分类 a．分子水平的基因重组(如通过对DNA的剪切.拼接而实施的基因工程). 特点:可突破远源杂交不亲和的障碍. b．染色体水平的基因重组(减数分裂过程中同源染色体上非姐妹染色单体交叉互换.以及非同源染色体自由组合下的基因重组). 特点:难以突破远源杂交不亲和的障碍. c．细胞水平的基因重组(如动物细胞融合技术以及植物体细胞杂交技术的大规模基因重组) 特点:可突破远源杂交不亲和的障碍. (3)染色体变异 染色体结构变异和染色体数目变异比较 项目 染色体结构变异 染色体数目变异 变异范围 染色体水平上的变异.涉及染色体某一片段的改变 染色体水平上的变异.涉及染色体数目改变 变异方式 染色体片段的缺失.重复.倒位.易位 个别染色体数目增 减.染色体组倍性增减 变异结果 染色体上的基因的数目.排列顺序发生改变 基因数目增减.产生多倍体.单倍体等 性状表现 生物性状发生较大改变 生物性状发生较大改变 变异的检测 光学显微镜下可观察比较染色体形态 光学显微镜下可观察染色体数目 特别提醒:真核生物的有丝分裂和减数分裂.有性生殖和无性生殖中都可发生染色体变异. 2. 细胞分裂.生物变异.生物进化 在细胞分裂间期.DNA复制过程中可能会受到内部或外界因素的干扰.导致DNA复制发生差错.发生基因突变而产生新基因.从而大幅度改变生物性状.减数第一次分裂过程中发生基因重组.虽然没有产生新基因.但产生了新的基因型.染色体变异可能会导致基因数目大幅度增减.使生物性状发生较大改变.甚至出现新的物种.所以生物的变异来源与细胞分裂密切相关. 生物各种变异的利弊取决于生物生存的环境条件.被环境选择保留的生物变异是有利变异.在生物逐代繁殖过程中得到积累和加强.从而使生物体内控制这一性状的基因得到保留.经过长期的自然选择作用.生物种群基因频率发生定向改变.使生物不断向前进化发展.当种群基因频率改变到突破种的界限而达到生殖隔离时.就进化为一个新的物种.因此生物种内进化是基因频率改变未达到生殖隔离的程度.而新物种形成则是基因频率改变达到了生殖隔离程度.生殖隔离是新物种形成的标志. 特别注意:生物进化的实质是种群基因频率的改变.因此.可认为生物基因频率发生了改变就意味着生物发生了进化.但生物进化不等于新物种形成.物种形成的必要条件是隔离.使基因频率改变发展到不能进行基因交流的程度. 3. 不同育种方法的归纳与比较 杂交育种 人工诱变育种 单倍体育种 多倍体育种 基因工程育种 细胞融合技术 细胞核移植技术 原理 基因重组 基因突变 染色体变异 染色体变异 DNA 重组 基因重组 染色体变异 动物细胞核的全能性 常用方式 杂交 ↓ 自交 ↓ 选种 ↓ 自交 (1)物理:紫外线.微重力.激光等,(2)化学:秋水仙索.硫酸二乙酯处理.诱导基因发生突变.需筛选. 花药离体培养.然后再用秋水仙素处理单倍体植株幼苗.使染色体加倍 秋水仙家处理萌发的种子或幼苗 转基因技术将目的基因引入生物体内.培育新品种 让不同生物细胞原生质体融合.同种生物细胞可融合为多倍体 将具备所需性状的体细胞核移植到去核卵细胞中 优点 将不同个体的优良性状集中于同一个体上 可以提高变异的频率.加速育种进程.大幅度地改良某些性状 可以明显地缩短育种年限 器官巨大.提高产量和营养成分 目的性强.育种周期短.克服了远源杂交不亲和的障碍.定向改变生物的性状 按照人们的意愿改变细胞内遗传物质或获得细胞产品且克服了远缘杂交不亲的障碍 克服了某些动物繁殖率低的问题.可改良动物品或保护濒危物种 缺点 时间长.须及时发现优良品种 有利变异少.须大量处理实验材料 技术复杂 发育延迟.结实率低.一般只适合植物 技术复杂.有可能引起生态危机 技术复杂.存在安全性问题 技术要求高 应用举例 矮秆抗锈病小麦 青霉素高产菌株.太空椒 单倍体育种获得的矮秆抗锈病小麦 三倍体无子西瓜.八倍体小黑麦 产生人胰岛素的大肠杆菌.抗虫棉 白菜甘蓝.番茄马铃薯 克隆羊“多莉 .鲤鲫移核鱼

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