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第5章 基因突变及其他变异
第1节 基因突变和基因重组（第2课时）
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学习目标与任务
通过资料分析，举例说明基因突变的原因和特点。
运用批判性思维，阐明基因突变的意义，关注诱变 育种在生产实践中的应用。
解释基因重组的实质和类型，阐明杂交育种的原理。
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复习回顾
基因突变的概念：
，
而引起的基因碱基序列的改变。
DNA分子中发生 碱基的替换、增添和缺失
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一、基因突变的原因
（1）2012年，日本福岛第一核电站发生核泄漏事故。研究发现， 核电站附近12%的蝴蝶发生基因突变，导致翅膀变小、眼睛受损。
研究表明：甲醛具有强烈的致癌和促进癌变作用。大剂量的 甲醛可致畸、诱发癌症。
近年来的研究已证明：某些病毒的遗传物质能影响宿主细胞 的DNA。
基因突变的诱发因素有哪些？
【暂停】
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一、基因突变的原因
物理因素 化学因素 生物因素
提高 突变 频率
紫外线、X射线、其他辐射等 亚硝酸盐、碱基类似物等
病毒等
诱发突变
自发突变
自然条件下DNA偶尔复制错误。例如，果蝇的白眼，水稻的 矮秆等。
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二、基因突变的特点
比较分析以下图片，你能归纳出基因突变的特点吗？
白化苗
短腿的安康羊
白色皮毛牛犊
人类白化病
普遍性：发生对象很普遍
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二、基因突变的特点
低频性：突变的频率很低
自然状态下，高等生物的自发突变率约为10-8~10-5，即十万至一 亿个配子中只有一个配子发生基因突变。在低等生物中比如细菌， 基因突变的频率是10-10~10-4。
基因 表现的性状 测定配子数 观察到的突变数 每百万个配子中平均突变 率
R 籽粒色 554 786 273 492.0
I 抑制色素的形成 265 391 28 106.0
Pr 紫色 647 103 7 11.0
Su 非甜粒 1 678 736 4 2.4
Y 黄胚乳 1 745 280 4 2.2
Sh 玉 饱满粒6个基 米籽粒 因2 469 285 变 的自发突 率（引自3 德强、汪 席 1.2
立春《迷人的生物学》）
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开花结果的 植株
具根茎叶的 植株
分化出花芽 的植株
基因突变发生在生物个体发育的什么时期？任何时期
① ② ③
胚 幼苗
受精卵
④
⑤
二、基因突变的特点
随机性：生物发育的任何时期
基因突变可发生在个体发育的任何时期，可以发生在细胞内的不同DNA分子 上、同一DNA分子的不同部位。
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二、基因突变的特点
果蝇眼色基因突变产生等位基因示意图
不定向性：
一个基因可以发生不同的突变，产生一个以上的等位基因
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粉玫瑰
红玫瑰
黄玫瑰
蓝玫瑰
一个基因突变后 产生的是它的 等位基因
基因突变的结果
思考：突变后的基因会遗传给后代么？
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*有丝分裂前的间期
*减数分裂Ⅰ前的间期
体细胞
生殖细胞
DNA在复制的时候，才可能因错误的配对导致发生序 列改变，而DNA的复制主要发生在分裂间期。
想一想:基 因突变一般 会发生在什 么时侯呢？
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三、基因突变的意义
有人认为，任何一种生物都是长期进 化过程的产物，他们与环境取得了高 度的协调。因此，基因突变对生物体 都是有害的。你认为这样的看法正确 吗？为什么？
白化苗
白化病
基因突变中，有利突变多，还是有害 突变多？
【暂停】
必修2
白化玉米苗
畸形的雏鸭
有害的基因突变
人类的多指
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三、基因突变的意义
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三、基因突变的意义
大南瓜
高产青霉菌株
太空椒（左）
有利的基因突变
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是新基因产生的途 径，是生物变异的根 本来源，为生物进化 提供了丰富的原材料。
生物变异的根本来源 生物进化的原始材料
形成新性状
三、基因突变的意义
基因突变 产生新基因（等位基因）
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黑龙江农科院用辐 射方法处理大豆，培育 成“黑农五号”大豆品 种，含油量比原来的品 种提高了2.5 ，大豆产 量提高了16 。
四、基因突变的应用
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1943年，青霉素刚刚开 始量产，每毫升发酵液只生 产约20单位的青霉素。后来
人们对青霉菌多次进行X射线、 紫外线照射以及综合处理，
培育成了青霉素高产菌株。 1977年时，产量已能达到5万 单位/mL。有数据表明，目前 每毫升发酵液青霉素含量已 接近10万单位。
青霉素高产菌株的选育
四、基因突变的应用
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四、基因突变的应用
太空中各种辐射、失重、宇宙粒子、弱地磁，高真空等综合 作用，产生地面上难以实现的变异。
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四、基因突变的应用
①提高基因突变频率，加速育种进程。产生新基 因，大幅度地改良某些性状。获得前所未有的新 性状。
②难以控制突变方向，具有一定的盲目性，有利个 体少；需大量处理实验材料 ，工作量大 。
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“一母生九仔，连母十个样”这种差异怎么造成的？
五、基因重组
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① 非同源染色体上的非等位基因的自由组合
② 同源染色体上的非姐妹染色体之间发生互换
3.发生时期：
有性生殖的生物在减数分裂形成配子时
五、基因重组
概念: 在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
类型:
减数分裂Ⅰ后期
减数分裂Ⅰ前期
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aabb 卷发单眼皮
显性：直发A，双眼皮B
卷发双眼皮
aaBb
减数分裂，基因重组
aB,ab
五、基因重组
直发单眼皮
Aabb
减数分裂，基因重组
Ab,ab
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非同源染色体上的非等位基因自由组合
B
a
A
b
a
B
A
b
五、基因重组
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同源染色体的非姐妹染色单体之间的互换
A
a
A
a
B
b
A
a
b
B
A
a
B
b
五、基因重组
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五、基因重组
【问题】基因重组能否产生新的基因？
控制不同性状的基因重新组合，不产生新基因，可形成新的基因型。
4.意义
*有性生殖过程中的基因重组使产生的配子种类多样化，进而产生基因组 合多样化的子代。
*基因重组也是生物变异的来源之一，对生物的进化具有重要意义。
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五、基因重组
5.应用
在杂交育种中，人们有目的地将具有不同优良性状的两个亲本 杂交，使两个亲本的优良性状组合在一起，再筛选出所需要的优 良品种。
如：小麦的抗倒伏（D）对易倒伏（d）为显性，易染条 锈病（T）对抗条锈病（t）为显性。现有纯合的抗倒伏但 易染条锈病的小麦（DDTT）和易倒伏但能抗条锈病的小 麦（ddtt）。如果你是育种工作者，你应该怎样操作才能 得到既抗倒伏又抗（条锈）病（DDtt）的优良品种
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DDTT
ddtt
DdTt
Ddtt
DDtt
DDtt
Ddtt
DDtt
DDtt Ddtt
假如从播种到收获种 子要一年，那么培育 出一个能稳定遗传的 纯种既抗倒伏又抗病 小麦至少要7~8年
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五、基因重组
5.应用
杂交育种
①目的性强，通过杂交使位于不同个体上的 优良性状集中于一个个体上（“集优”）；
②可表现“杂种优势”;
③育种所需时间较长（一般需7~8年）；
④只能利用已有的基因重组，不能创造新的基因。

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