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《可遗传变异与育种》相关知识解读及实例分析
基因突变 基因重组 染色体变异
适用 范围
观察
实质
发生 时间
结果
联系 一、基因突变、基因重组、染色体变异的比较
所有生物均可发生(普遍性)
真核生物有性生殖核基因、部分原核生物 人工：基因工程
真核生物核基因
结构变异、数目变异
光学显微镜下可以观察
基因的重新组合（自由组合、互换）
碱基替换、增添、缺失
主要是有丝分裂间期或减数分裂前的间期
减数分裂Ⅰ前期、
减数分裂Ⅰ后期
产生新基因、新基因型、不一定产生新性状
产生新的基因型，
新性状组合
引起基因数目或排列顺序变化，导致性状改变
都是随机的、不定向的，都属于可遗传变异，为生物进化提供了原材料；基因突变产生新基因，为基因重组提供最初原料，是生物变异的根本来源，是基因重组的基础；基因重组变异频率高，为进化提供了广泛的选择材料，是形成生物多样性的重要原因之一。
光学显微镜下无法观察
细胞分裂期
例析1、下列有关生物变异的说法，正确的是( )
A.某生物体内某条染色体上多了几个或少了几个基因，这种变化属于染色体数目的变异
B.黄圆豌豆×绿皱豌豆→绿圆豌豆，这种变异来源于基因突变
C.DNA分子中碱基的增添、缺失或替换不一定都是基因突变
D.亲代与子代之间，子代与子代之间出现了各种差异，是因为受精过程中进行了基因重组
C
点评：某生物体内某条染色体上多了几个或少了几个基因，这种变化属于染色体结构的变异；黄圆豌豆×绿皱豌豆→绿圆豌豆，这种变异来源于基因重组；DNA分子中碱基的增添、缺失或替换不一定导致基因结构改变，所以不一定是基因突变；亲代与子代之间，子代与子代之间出现了各种差异，亲代在减数分裂产生配子的过程中进行了基因重组。
二、变异在育种中的应用
1.所需的某种优良性状在已有品种中是否具备？优良性状能否稳定遗传？
2.培育的品种具备的是某一优良性状还是多种优良性状集于一体？将不同的品种的优良性状集于一品种时要考虑这些品种之间是否有生殖隔离？没有生殖隔离时最简便方法是什么？有生殖隔离时有哪些方法？
3.育种时有哪些能较快的缩短育种年限的方法？
4.当某一品种已具备有稳定遗传的优良性状，如何利用这一品种培育出加强这一优良性状的品种？
（一）育种方案的选择考虑事项
根据育种目标的不同而培育新品种的方法，总结如下：
1、欲集中不同亲本的优良性状（集优）——杂交育种；
2、欲既集中优良性状，又缩短育种年限——单倍体育种；
3、欲获得较大果实或大型植株或提高营养物质含量（强优）——多倍体育种；
4、欲提高变异频率，“改良”或“改造”或直接改变现有性状，获得当前 不存在的基因或性状（创优）——诱变育种；
5、欲实现定向改变现有性状——基因工程育种
6、欲打破物种界限，可用基因工程育种、细胞工程育种
7、动物杂交育种中理想个体的获得不能通过逐代自交，可改为测交。
（二）育种方法的选择
（三）育种过程分析及合理书写育种方案
1、先根据题意明确育种目标
2、再合理选择育种方法
3、准确书写育种步骤
（四）不同育种方法的原理、步骤、优缺点归纳
（1）原理：基因突变
（2）方法：利用物理因素（如X射线，紫外线，激光等）或化学因素（如亚硝酸等）处理生物，使生物发生基因突变。从中筛选有利变异。
（3）优点：
①提高突变率，加速育种进程。
②大幅度改良某些性状，创造人们所需要的优良变异类型。
（4）缺点：
①有利变异少，需大量处理实验材料；
②诱变的方向和性质不能控制，具有盲目性。
1、诱变育种
（1）原理：基因重组
（2）方法：符合要求的双亲杂交获得F1，F1相互交配（自交），从F2中选出表现型符合要求的。①植物培育显性纯合子：连续自交选种；②动物培育显性纯合子：选测交后代不发生性状分离的亲本。
（3）优点：①操作简单，技术要求不高。②可把多个品种的优良性状集中于一个个体上。
（4）缺点：①育种所需时间较长。②只能利用已有的基因重组，不能创造新的基因。
2、杂交育种
杂交
自交
选优
自交
选优
短毛折耳猫
bbee
长毛立耳猫
BBEE
×
长毛立耳猫
BbEe
♀、♂互交
B_E_
B_ee
bbE_
bbee
与bbee测交
选择后代不发生性状分离的亲本即为
BBee（长毛折耳猫）
P 抗倒易病　 易倒抗病
F1 抗倒易病
F2
DDTT
ddtt
DdTt
抗倒易病 易倒易病
抗倒抗病 易倒抗病
D＿tt
Fn
连续自交，直至不出现性状分离为止。
抗倒抗病 DDtt
P
F1
长立
短折
短立
长折
F2
例析、动物杂交育种与植物杂交育种的比较
（1）原理：基因重组
（2）过程
提取目的基因→基因表达载体的构建→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定
（3）优点：
①定向地改变生物遗传性状,目的性强；
②育种周期短；
③克服远缘杂交不亲和的障碍。
（4）缺点：技术复杂，安全性问题多。
3、基因工程育种
生物育种
生物变异的实验探究
生物育种及生物变异的实验探究
生物育种及生物变异的实验探究
多倍体育种
原理
方法
处理材料
过程
三倍体无子西瓜
（1）原理：染色体(数目)变异
（2）方法：
（3）优点：
①明显缩短育种时间
②所得个体均为纯合二倍体
（4）技术复杂操作困难
（高杆，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
花药离体培养
秋水仙素处理
DDTT（♀）× ddtt（♂）
第一年
第二年
筛选
DdTt
（高杆，抗病）
（矮杆，感病）
二倍体生物纯合子
DdTt植株
DT Dt dT dt
拥有正常染色体数目
4、单倍体育种
（2）方法：秋水仙素处理或低温诱导
（1）原理：染色体(数目)变异
（3）优点：多倍体的果实大、营养丰富等
（4）实例：三倍体无籽西瓜
3N
果皮____
母本
父本
2N
3N
杂交获得三倍体种子
两次传粉
第一次传粉目的：
第二次传粉目的：
刺激子房产生生长素，促进子房发育为果实。
注意：单倍体育种中是用秋水仙素处理单倍体幼苗，而多倍体育种中是用秋水仙素处理正常植株萌发的种子或幼苗。
5、多倍体育种----获得新物种
实例1：普通小麦的形成过程
（1）异源二倍体：两个染色体组来自不同物种，联会紊乱，不可育。
（2）用秋水仙素处理异源二倍体幼苗使其染色体加倍恢复其育性。
这里的A、B、D代表的是染色体组，而不是基因。
6、异源多倍体育种----获得新物种
（3）植物体细胞杂交技术可用于多倍体育种。
育种目标 育种方案
集中双亲优良性状
对原品系实施“定向”改造
让原品系产生新性状
使原品系营养器官“增大”或“加强”
单倍体育种
杂交育种
基因工程及
植物细胞工程
诱变育种
多倍体育种
（五）育种方法小结
原理 常用方式 优点 缺点 举例
杂交育种 基因重组 杂交自交
选种自交 ①使不同个体优良性状集中在一个个体上；
②操作简便 ①育种时间长；②局限于亲缘关系较近的个体 矮秆抗病小麦
诱变育种 基因突变 辐射、激光、空间诱变等 提高变异频率，加速育种进程，大幅度改良性状 有很大盲目性，有利变异少，需大量处理实验材料 青霉素高产菌株
单倍体育种 染色体变异 花药离体培养，用秋水仙素处理 ①明显缩短育种年限；
②子代均为纯合子 技术复杂，需与杂交育种配合 单倍体
育种获得矮秆抗病小麦
多倍体育种 染色体变异 用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 器官大，提高营养物质含量 只适用于植物，发育延迟，结实率低 三倍体无子西瓜
基因工程育种 基因重组 将一种生物的特定基因转移到另一种生物细胞中 打破物种界限，定向改造生物的遗传性状 技术复杂，生态安全问题较多 转基因抗虫棉的培育
(六)易错辨析
1.抗虫小麦与矮秆小麦杂交，通过基因重组可获得抗虫矮秆小麦(　　)
2.通过花药离体培养可获得抗锈病高产小麦新品种(　　)
3.单倍体育种中，通过花药离体培养所得的植株均为纯合的二倍体(　　)
4.诱变育种可通过改变基因的结构达到育种目的(　　)
5.用二倍体西瓜给四倍体西瓜授粉，则四倍体植株上会结出三倍体无子西瓜(　　)
6.单倍体不一定不育(　　)
7.多倍体植株都可以用种子繁殖后代(　　)
√
×
×
×
√
√
×
(七)填空默写
4、当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，_____________________________ 。染色体数目加倍的细胞继续进行有丝分裂，就可能发育成多倍体植株。
1.三倍体不育的原因是__________________________________________
。
2.骡子不育的原因是 。
3.单倍体育种中的秋水仙素作用于　　期的　　　 植株，多倍体育种中的秋水仙素作用于　　　　　　　　 期的　　 植株。
三倍体个体在进行减数分裂时染色体联会紊乱，
不能形成可育的配子
骡子细胞内无同源染色体，不能进行正常的减数分裂
幼苗
单倍体
萌发的种子或幼苗
正常
能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞两极，从而引起细胞内染色体数目加倍
例析1、根据下图回答以下问题：
(1)图中哪种途径为单倍体育种 (填数字标号)。
（2)图中哪些标号处需用秋水仙素处理 (填数字标号)。
(3)④⑥的育种原理分别是 。
(4)图中最简便及最难以达到育种目标的育种途径分别是 (填数字标号)。
(5)杂交育种选育从F2开始的原因是 。
(6)原核生物常选哪种育种方式 (填名称),为什么 　　　　
　
　　　 、
　　　　　
①③⑤
⑤⑥
基因突变、染色体变异
①②④
从F2开始发生性状分离
诱变育种，因为原核生物可遗传变异来源只有基因突变。
三、实例应用
例析2、诱变育种、杂交育种、单倍体育种、多倍体育种都是传统的育种技术，转基因技术是育种的新技术。下列叙述不正确的是( )
A.杂交育种和单倍体育种过程中通常都涉及基因重组原理
B.采用上述技术的目的是获得具有所需性状的品种
C.上述技术中，通常仅多倍体育种会育出与原物种生殖隔离的个体
D.与传统育种比较，转基因的优势是能使生物出现自然界中没有的新基因和性状
D
点评：转基因技术的优势是实现基因在物种间的转移，不能产生新基因和新性状。
例析3、右图为某二倍体植物单倍体育种过程，下列叙述正确的是( )
A.①中发生了染色体数目变异
B.②一般采用花药离体培养的方法
C.③中秋水仙素抑制着丝粒分裂
D.④中选到的植株中1/4为纯合子
B
点评：③中秋水仙素抑制纺锤丝的形成，不是抑制着丝粒分裂。
例析4、研究人员在柑橘中发现一棵具有明显早熟特性的变异株，决定以此为基础培育早熟柑橘新品种。请回答下列问题：
（1）要判断该变异株的育种价值，首先要确定它的 （物质）是否发生了变化。
遗传物质
（2）在选择育种方法时，需要判断该变异株的变异类型．如果变异株是个别基因的突变体，则可采用育种方法1，使早熟基因逐渐 ，培育成新品种1。
纯合
（3）新品种1与新品种3均具早熟性状，但其他性状有差异，这是因新品种1选育过程中基因发生了多次 ，产生的多种基因型中只有一部分在选育过程中保留下来。
重组

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