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(共26张PPT)
第二节 基因重组使子代出现变异
第四章 生物的变异
素养目标
组织学生讨论非同源染色体的自由组合和同源染色体上非姐妹染色单体的交叉互换分别导致非等位基因的自由重组和交换重组，进一步造成有性生殖后代遗传物质组成的多样性。
01
生命观念
组织学生讨论杂交育种的应用。
02
科学思维
教学重难点
01
02
基因重组的原理
杂交育种的应用
非同源染色体间的自由组合导致基因重组
基因重组
02
两对及以上等位基因
条件
04
杂交育种、基因工程育种
应用
01
具有不同遗传性状的雌、雄个体进行有性生殖时，控制不同性状的基因重新组合，导致后代出现不同于亲本类型的现象或过程。
概念
03
非同源染色体间的自由组合导致基因重组；
同源染色体的非姐妹染色单体之间交叉互换导致基因重组
方式
自由组合型——非同源染色体上的非等位基因自由组合
非同源染色体间的自由组合导致基因重组
自由组合型——非同源染色体上的非等位基因自由组合
非同源染色体间的自由组合导致基因重组
自由组合型
非同源染色体间的自由组合导致基因重组
若每对等位基因都位于不同的同源染色体上：
Aa产生的配子种类有 种
AaBb产生的配子种类有 种：
AaBbCc产生的配子种类有 种
n对等位基因产生的配子种类有 种
4
2
8
2n
AB：Ab：aB：ab=1：1：1：1
A:a=1:1
没有发生基因重组
至少两对等位基因的杂合子才能发生基因重组
生物多样性的重要原因之一
A
A
a
a
B
B
b
b
a
a
B
B
b
b
A
A
A
B
a
b
A
b
a
B
同源染色体的非姐妹染色单体之间交叉互换导致基因重组
发生时期：前期Ⅰ
交叉互换不一定基因重组
在减数第一次分裂的前期，位于同源染色体上的非等位基因有时会随非姐妹染色单体的交换而交换，导致同源染色体上的非等位基因重组。
在减数分裂中，同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换的位点和次数有诸多变化，这样能够通过基因重组产生的配子种类变得异常多样，从而极大地增加了有性生殖后代的变异性。
判断
同源染色体的非姐妹染色单体之间交叉互换导致基因重组
（1）基因重组能否产生新的基因？
（2）基因重组能否产生新的基因型？
（3）基因重组能否产生新的性状？
（4）基因重组能否产生新的性状组合？
意义：基因重组是通过有性生殖过程实现的，基因重组的结果是导致生物性状的多样性，为动物、植物育种和生物进化提供丰富的物质基础。
×
√
×
√
基因突变与基因重组的比较
基因突变 基因重组
产生原因
结果
发生时间
适用范围
基因内部碱基对的替换、增添或缺失
①自由组合型 ②交叉互换型
产生等位基因
产生新的基因型
任何时期，最易发生在复制、转录时
减数第一次分裂前期、后期
所有生物
进行有性生殖的生物
同源染色体的非姐妹染色单体之间交叉互换导致基因重组
杂交育种
基因重组可应用于杂交育种
利用基因重组的原理，有目的的将两个或多个品种的优良性状组合在一起，培育出更优良的新品种的方法。
抗病、黄果肉
（ssrr）
（SSRR）
易感病、红果肉
如何培育出一个既抗病又是红果肉的新品种，并且新品种的性状能稳定遗传？
基因重组可应用于杂交育种
ssrr
×
抗病、黄果肉
SSRR
易感病、红果肉
×
P
F1
F2
SsRr
易感病、红果肉
S_R_
S_rr
ssR_
抗病、黄果肉
易感病、红果肉
易感病、黄果肉
抗病、红果肉
ssrr
×
抗病、红果肉
aaRR
×
……
9/16
3/16
3/16
1/16
稳定遗传的纯合子占
不稳定遗传的杂合子占
1/3
2/3
杂交育种的过程
基因重组可应用于杂交育种
选择具有不同优良性状的亲本通过杂交获得F1，F1自交获得F2，从中筛选具有优良性状的个体进行连续自交，最终获得需要的类型。
缺点：育种周期长
过程：杂交→自交→选择→ 纯合化
原理：基因重组
优点：使位于不同个体上的多个优良性状集中于一个个体上——即“集优”
杂交育种
基因重组可应用于杂交育种
A优良植株
B优良植株
×
F1植株
F2植株
选择
纯合A、B优良植株
自交
具A、B优良植株
连续自交
选择
杂交
一般可以通过杂交、选择、纯合化等手段培育出新品种
杂交：亲本杂交得F1
选择：人工选择，从F2开始，因为在F2中 出现性状重组的个体。
纯合化手段：连续自交，可以提高子代纯合子比例。
基因重组发生在自交过程中。
基因重组可应用于杂交育种
杂交水稻之父 · 袁隆平
1964-1965年，袁隆平及其助手在几十万个稻穗中寻找到了6株雄性不育植株，通过人工授粉，结出种子，接着不断播种，一代一代地筛选，挑出最好的种子，直到1975年的时候已经完全攻克了种植的难关，开始正式批量种植杂交水稻。此后十年内中国杂交水稻累计增产超亿吨，每年增产的大米可以多养活6000万人。
杂交育种和诱变育种的比较
基因重组可应用于杂交育种
项目 杂交育种 诱变育种
原理 基因重组 基因突变、染色体畸变
方法 杂交→自交→选优 辐射诱变、化学诱变
优点 不同个体的优良性状可集中到同一个体上 提高变异频率，大幅度改良某些性状，加速育种进程
缺点 时间长、需要及时发现优良性状 有利变异少，需要处理大量实验材料，具有不确定性
转基因技术可以实现物种间的基因重组
转基因技术：利用分子生物学和基因工程的手段，将某种生物的基因（外源基因）转移到其他生物物种中，使其出现原物种不具有的新性状的技术。
转基因生物：由于外源基因的导入而引起原有遗传物质组成发生改变的生物。
01
02
转基因
过程
转基因技术可以实现物种间的基因重组
农杆菌
质粒
外源基因插入位点
T-DNA
含目的基因的DNA片段
重组质粒
植物受体细胞
具有新性状的植物
成果
转基因技术可以实现物种间的基因重组
生长快、肉质好的转基因鱼
（中国）
乳汁中含有人生长激素的转基因牛
（阿根廷）
成果
转基因技术可以实现物种间的基因重组
转黄瓜抗青枯病基因的甜椒
转鱼抗冻基因的番茄
转基因技术
转基因技术可以实现物种间的基因重组
优点：定向改造生物性状，实现种间遗传物质的交换（克服远缘杂交不亲和）；针对性更强，效率更高，经济效益更明显；高产、优质、抗病虫害和减少环境污染
缺点：技术难度大；可能破坏生态环境、威胁人类健康，尤其是转 基因食品的安全性。
课堂练习
解析：本题考查基因重组的有关内容。只有进行有性生殖的生物，在减数分裂过程中才会发生基因重组；基因重组可以发生在精子和卵细胞的形成过程中；同源染色体的非姐妹染色单体之间发生的交叉互换，属于基因重组；基因重组可以增加配子的多样性，使同一双亲的后代具有更丰富的变异。
1.下列关于基因重组的叙述中，错误的是（ ）
A.只要有细胞结构的生物都进行基因重组
B.基因重组可以发生在有性生殖细胞形成的过程中
C.同源染色体的非姐妹染色单体之间可以发生基因重组
D.基因重组可以增加配子的多样性，使同一双亲的后代具有更丰富的变异
A
课堂练习
2.下列有关基因突变和基因重组的叙述，正确的是（ ）
A.自然发生的基因突变是不定向的，而诱发的基因突变是定向的
B.四分体中同源染色体上非姐妹染色单体之间交换相应的片段属于基因重组
C.基因重组能产生新的基因型，而基因突变不能产生新的基因型
D.基因突变和基因重组均可使染色体上出现新基因
解析：基因突变具有不定向性，自然突变和人工诱变都具有这个特性，A项错误。基因重组包括减数第一次分裂四分体时期同源染色体上非姐妹染色单体之间交换相应片段和减数第一次分裂后期非同源染色体的自由组合，B项正确。基因重组能产生新的基因型，而基因突变能产生新基因，也能产生新的基因型，C项错误。基因突变会产生新基因，但基因重组不能产生新基因，D项错误。
B
课堂练习
3.下列有关杂交育种的叙述，错误的是（ ）
A.杂交育种的原理是基因重组，可以集合两个或多个亲本的优良性状
B.杂交育种的目的可能是获得纯种，也可能是获得杂合子以利用其杂种优势
C.与诱变育种相比，杂交育种的操作过程简单，育种时间较短
D.杂交育种中出现的优良性状个体不一定需要连续自交来获得纯合体
解析：杂交育种的原理是基因重组，可以将两个或多个亲本的优良性状集中在一起，A项正确。杂交育种的目的可能是获得纯种，也可能是获得杂合子以利用其杂种优势，B项正确。与诱变育种相比，杂交育种的操作过程烦琐，育种时间较长，C项错误。杂交育种中出现的优良性状个体若是隐性性状个体，则不需要连续自交获得纯合体，若是显性性状个体，则可能需要连续自交来获得纯合体，D项正确。
C
课堂练习
4.下列有关生物变异的说法中，正确的是（ ）
A.基因重组可以产生多对等位基因
B.发生在生物体内的基因重组都能遗传给后代
C.基因重组所产生的新基因型不一定会表达为新的表现型
D.基因重组会改变基因中的遗传信息
解析：杂交育种的原理是基因重组，可以将两个或多个亲本的优良性状集中在一起，A项正确。杂交育种的目的可能是获得纯种，也可能是获得杂合子以利用其杂种优势，B项正确。与诱变育种相比，杂交育种的操作过程烦琐，育种时间较长，C项错误。杂交育种中出现的优良性状个体若是隐性性状个体，则不需要连续自交获得纯合体，若是显性性状个体，则可能需要连续自交来获得纯合体，D项正确。
C
总结归纳
基因重组
类型
自由组合
交叉互换
转基因技术
时间
时间
后期 Ⅰ
前期 Ⅰ
范围
有性生殖
同种生物
范围
人工条件异种生物
结果
不产生新的基因，但是会产生新的基因型
不产生新的性状，但会产生新的性状组合
意义
导致生物性状的多样性
为动植物育种和生物进化提供丰富的物质基础

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