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第二章
生物的遗传与变异
第五节 生物的变异
学习目标
1.认识到生物的变异是普遍存在的。
2.明确生物的性状既受遗传物质的控制，又受环境的影响。
3.以花生果实大小变异为例，提出问题、作出假设、制订计划并实施、得出结论并交流，培养实验探究能力。
4.通过学习遗传育种的几种方法，培养运用所学知识分析、解释问题的能力。
看看这幅猫妈妈与猫宝宝的合照，让人不得不惑叹猫妈妈遗传基因的“强大”。但是，猫宝宝与猫妈妈之间，以及猫宝宝的不同个体之间仍然存在些许差异。
猫的品种很多，外观和性情差异也很大。你知道猫的不同品种是怎样形成的吗
猫的品种多样，可能是人类根据自己的喜好长期选育的特定性状，也可能是在自然繁殖下因基因变化而出现不同品种。
自然界中不存在两个完全相同的生物个体，不同种类的生物之间千差万别，同种生物的不同个体之间也存在各种各样的差异，这都源于生物的变异。
不同品种的鸡(左)和菊花(右)
你肯定还能举出许多生物变异的例子。你对某一性状的变异做过比较深入的探究吗
探究一种变异现象
实验·探究
花生果实大小的变异
康康邀请好朋友来家里玩，他拿出好吃的花生招待大家，花生有大小两种。大家一边吃着，一边讨论了起来。
怎样区分大花生和小花生 大花生里也有个儿小的，小花生里也有个儿大的呀!
花生果实的大小不同，是因为品种不同。
大花生和小花生是就它们果实大小的平均值而言的。
要是栽培条件好，我想小花生也会长成大花生。
其实，这确实是两个品种的花生。花生果实大小存在变异，建议用取样、测量、整理数据、画曲线图等方法进行探究。
提出问题
你们小组的问题是________________________________________
作出假设
你们小组的假设是________________________________________
制订计划并实施
提示
要做到随机取样。
样品要有足够的数量，建议不要少于30枚。
建议测量果实长轴的长度，长度以毫米计。
用表格记录测量数据，并用曲线图或柱状图直观表现测量结果。
得出结论并交流
把本小组绘制的结果图贴在下方左侧，在右侧写上本小组的结论。
认真听取各小组代表的发言。
讨论
用语言描述两个品种的花生果实在不同长度范围内的数量分布状况，你能得出什么结论
分别计算并比较两个品种的花生果实长度的平均值，你能得出什么结论？
把大花生的种子种在贫瘠的土壤中，把小花生的种子种在肥沃的土壤中，它们结出的果实会是怎样的 你作出推测的依据是什么
大、小花生果实的长度分别处于一定范围内；大花生果实在长度值较大的范围内的数量要明显多于小花生果实的数量。
在相同条件下种植的大、小花生，正常情况下，大花生果实长度的平均值应大于小花生果实长度的平均值。这种差异主要是由基因不同引起的。
把大花生的种子种在贫瘠的土壤中，其果实长度通常会变小；把小花生的种子种在肥沃的土壤中，其果实长度通常会变大，这是因为环境的变化会影响生物性状的表现。
讨论
从大花生中选择一粒饱满粒大的种子种下去，所收获的种子一定都是大的吗 为什么
不一定。要根据控制花生种子大小这对相对性状的基因组成来确定。假设A为显性基因，控制性状“大”；a为隐性基因，控制性状“小”。大花生的基因组成可能是AA或Aa。如果是AA，其后代均表现为大；如果是Aa，其后代就可能有大和小两种。或答：不一定。若大花生的大小是一种数量性状，则把大花生中一粒饱满粒大的种子种下去，所收获的种子有大有小，但平均值仍和原大花生品种相近(在不考虑环境因素的情况下)。
通过以上学习，你会认识到，生物性状的变异是普遍存在的，引起变异的原因也是多种多样的。不同品种之间、不同个体之间的差异，首先取决于遗传物质的不同，其次与环境也有关系。由遗传物质的变化引起的变异是可遗传的变异。单纯由环境引起的变异，如果没有影响遗传物质，一般就不会遗传给后代，是不遗传的变异。对此，你还能举出一些实例吗
生物生存的环境是复杂多变的，有的变异有利于生物适应变化的环境。正是因为有了可遗传的变异，才会出现新的生物类型。
古话今议
我国古代农学家贾思勰在《齐民要术》中写道:“凡谷：成熟有早晚，苗秆有高下，收实有多少，质性有强弱，米味有美恶，粒实有息耗。”这里所说的“谷”是什么农作物 这段话描述了谷在哪些性状上的差异
文中说的“谷”指的是粟(即小米)。原文列举了谷(粟)在以下6个性状上的差异：
①成熟有早晚——早熟或晚熟;
②苗秆有高下——高秆或矮秆;
③收实有多少——产量高或低;
④质性有强弱——抗逆性强或弱;
⑤米味有美恶——口感好或坏;
⑥粒实有息耗——出米率、损耗率高或低。
人类应用遗传和变异原理培育新品种
千百年来，人类不断探索利用生物的变异来培育生物新品种的方法。世界上栽培植物和家养动物的优良品种中，有许多都源自我国，如大豆和家猪的一些品种等。我国杰出的育种学家袁隆平院士和他的杂交水稻更是享誉世界。
下面列举一些育种实例，请你尝试说出其中蕴含的科学道理。
分析·讨论
几个育种实例
奶牛的产奶量本身存在差异。人们对产奶量不同的奶牛进行多代选择、繁育，获得了高产奶牛新品种。
选择、繁育
选择、繁育
产奶量不同的奶牛
高产奶牛
将低产抗倒伏小麦与高产易倒伏小麦杂交，选择培育出高产抗倒伏小麦。
将普通甜椒的种子经卫星搭载送入太空，使种子的基因发生突变，从中选择培育出品质、产量都明显提高的太空椒。
棉铃虫危害棉花，造成减产。科学家将苏云金杆菌抗虫蛋白基因转入普通棉花，培育出能够抵抗棉铃虫的转基因抗虫棉。
太空椒
低产抗倒伏小麦
高产易倒伏小麦
高产抗倒伏小麦
×
杂交
普通棉花
转基因抗虫棉
讨论
选择、繁育在培育高产奶牛新品种中起什么作用
为什么通过杂交能培育出既高产又抗倒伏的小麦新品种
太空椒与普通甜椒相比，性状发生变化的原因是什么
选择、繁育具有优良性状(如高产)的个体进行繁殖，逐步积累目标性状，从而培育出符合需求的新品种。在培育高产奶牛新品种的例子中，选择、繁育帮助从杂交后代中筛选出具有高产特性的奶牛。
杂交可将不同亲本的优良基因(如高产基因和抗倒伏基因)组合到子代中。通过基因重新组合，可能产生同时具备双亲优点的个体，再通过选择育种固定这些性状。
太空椒与普通甜椒相比，性状发生变化的原因是其基因发生了改变。
同杂交育种相比，转基因抗虫棉的育种有哪些明显优势
以上培育新品种的方法有哪些相同之处
与杂交育种相比，转基因抗虫棉的育种有以下特点：
(1)精准性：直接导入特定抗虫基因，目标明确。
(2)高效性：无需多代杂交，缩短育种周期。
(3)跨物种优势：可引入其他生物的基因(如苏云金杆菌的抗虫蛋白基因)，突破物种限制。
均以改良作物性状(如产量、抗性)为目的；依赖人类技术(杂交、诱变、转基因)加速育种过程；最终均需通过筛选保留具有理想性状的个体。
在生产实践中，人们根据自身的需要，通过选育、杂交、诱变、基因工程等方法获得生物新品种。
很多蔬菜、畜禽品种是经过选育而来的。例如，野甘蓝经过长期的选育，形成了多种蔬菜，丰富了人们的餐桌。
利用杂交育种方法，人们培育了大量的农作物和畜禽优良品种。我国现在广为栽培的水稻、小麦、油菜等，大量饲养的奶牛、羊、鸡、鸭等，很多都是通过杂交育种培育的。此外，许多花卉品种也是通过杂交育种得到的。
苤蓝
甘蓝
花椰菜
紫甘蓝
西蓝花
抱子甘蓝
利用基因工程技术，科研人员将特定基因转入某种农作物的遗传物质中，或者将某种农作物的不良基因去除，从而培育出具有特定性状的优良新品种，如产量更高，抗旱、抗寒、抗虫或抗病的品种等。现在，世界范围内栽培的转基因农作物有转基因抗虫棉、转基因抗病毒番木瓜、转基因抗除草剂大豆等。
人类应用遗传和变异原理培育出新品种，极大地促进了农业的发展。
航天育种(又称太空育种)是指通过航天器等载体携带种子到太空，利用太空中特殊的辐射、失重等环境因素诱导种子产生变异，待种子返回地球后，再经过精心选育，从而培育出具有优良性状的植物新品种。航天育种不仅“飞天”难，“入地”也难。上过太空的种子下地之后，要经过科研人员专业的培育和艰辛的筛选，才有可能成为优良新品种。
“飞天”种子“入地”后萌发
1.遗传物质或环境发生改变，都可引起生物变异。判断下列说法是否正确。
(1)同卵双生兄弟，哥哥在地质考察队工作，皮肤黝黑；弟弟在工厂车间工作，皮肤白净。他们的肤色都能够遗传给各自的后代。 ( )
(2)一对毛色正常的孟加拉虎生下了一只白色的幼虎，这一定是幼虎的基因发生突变的结果。 ( )
(3)凡是由外界环境引起的变异都是不遗传的。 ( )
×
×
×
孟加拉虎(右侧为白化个体)
2.育种工作者使用射线处理农作物的种子，再从中选育出优质高产的新品种。这种方法能够成功，是因为从根本上改变了农作物的( )
A.形态特征 B.生理特征
C.遗传物质 D.生活环境
C
3.神舟飞船在进行太空之旅时，常会搭载一些种子。对于从太空返回的种子，下列分析正确的是( )
A.性状一定发生了变化
B.产生的变异都是有利的
C.遗传物质可能发生了变化
D.发生的变化属于不遗传的变异
C
4.用一种化学药剂处理甜菜(右图)的幼苗后，幼苗细胞内的染色体数目加倍，长成的甜菜含糖量升高。你认为这种变异能遗传吗 为什么
能遗传。理由：染色体数目加倍属于染色体变异，遗传物质已发生改变，这种变异是可遗传的。
甜菜
5.人类已经进入了基因时代”。你已经知道，利用基因工程技术能够培育出高产、优质、抗病的新品种。你能举出一两个实例吗 举例时请说明信息的来源。
举例：(1)转基因大豆可以抵抗除草剂——草甘膦，草甘膦会把普通大豆植株与杂草一起杀死；
(2)高产优质转基因奶山羊新品种——将人乳铁蛋白基因转入克隆奶山羊的基因组中。
生物的变异
探究一种变异现象
变异
花生果实大小的变异
变异的类型
人类应用遗传和变异原理培育新品种
我国在培育优良品种中的重要贡献
利用遗传和变异原理培育新品种的实例

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