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(共37张PPT)
第五节 生物的变异
第二章
01
举例说出生物的变异现象，知道变异是普遍存在的。
02
区别可遗传的变异和不遗传的变异，说明引起变异的原因。
03
尝试探究一种变异现象（花生果实大小的变异）。
学 习 目 标
04
举例说出遗传育种的主要方法及其在生产中的应用。
情境导入：猫妈妈和它的孩子们
看看这幅猫妈妈与猫宝宝的合照，让人不得不感叹猫妈妈遗传基因的"强大"。但是，猫宝宝与猫妈妈之间，以
想一想：
猫宝宝之间为什么长得不完全一样？
你知道猫的不同品种是怎样形成的吗？
激 趣 导 入
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。
知识点一：变异现象在自然界中普遍存在
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。
不同品种的鸡
芦花鸡：羽毛有黑白相间的斑纹
来航鸡：羽毛纯白色，产蛋量高
九斤黄：体型大，羽毛黄色
泰和鸡：白毛、乌骨、红冠
不同品种的菊花
菊花的花色有红、黄、白、紫等
花型有扁形、球形、松针形等
植株高度从十几厘米到一米多
花期从秋季到冬季各不相同
知 识 探 究
什么是生物的变异？
变异：亲子代间或子代个体间的性状差异
两个层面的差异：
① 亲子代间的差异：孩子与父母长得不完全一样
② 子代个体间的差异：同一窝小猫长得各不相同
注意：
变异是同种生物个体之间的性状差异，不是不同物种之间的差异。
知 识 探 究
知识点二：探究一种变异现象
康康邀请好朋友来家里玩，拿出好吃的花生招待大家。花生有大小两种。大家一边吃一边讨论：花生果实的大小不同，是因为品种不同吗？大花生和小花生是就它们果实大小的平均值而言的吗？
同学们的疑问：
怎样区分大花生和小花生？
大花生里也有个小的呀？
要是栽培条件好，小花生也会长成大花生？
科学探究方法：
建议用取样、测量、整理数据、画图表等方法进行探究。
知 识 探 究
探究步骤一：提出问题
不同品种花生果实的大小存在变异吗？这种变异是由什么原因引起的？
提出问题是科学探究的第一步。问题要具体、可探究，能够通过实验或观察来回答。
你们小组的问题是什么？请写在课本上。
知 识 探 究
探究步骤二：作出假设
假设：大花生和小花生是两个不同的品种，它们果实大小的差异主要是由遗传物质不同引起的。
作出假设的依据：
大花生里有小的，小花生里也有大的，说明同种花生内部也存在变异
大花生的平均长度比小花生的平均长度要大
栽培条件（土壤、肥料、水分）也会影响果实的大小
假设不是随意猜测，而是根据已有知识和生活经验作出的尝试性解释。
知 识 探 究
探究步骤三：制订计划
实验设计的四个关键要点：
① 随机取样
不能挑大的或挑小的，要随机抽取，避免主观偏差。
② 足够数量
建议不少于30枚。样本太少，结果容易受偶然因素影响。
③ 测量方法
测量果实长轴的长度，以毫米计。用刻度尺测量。
④ 数据呈现
用表格记录数据，用折线图或直方图直观呈现结果。
知 识 探 究
探究步骤四：实施计划与数据记录
数据记录表（参考）：
序号 大花生长度(mm) 小花生长度(mm) 序号 大花生长度(mm) 小花生长度(mm)
1 32 20 16 35 22
2 30 18 ... ... ...
... ... ... 30 33 19
平均值 约 33 mm 约 20 mm
数据为示例，实际数据以各组测量结果为准。测量时注意：每个花生都要测量长轴，从一端到另一端的最大长度。
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探究步骤五：得出结论
大花生果实长度的平均值 > 小花生果实长度的平均值
结论：
1. 大花生和小花生是两个不同的品种，它们果实大小的差异主要是由遗传物质不同引起的。
2. 同种花生果实之间也存在大小差异，这是因为变异是普遍存在的。
3. 花生果实的大小既受遗传物质控制，也受环境因素的影响。
大花生和小花生是就它们果实大小的平均值而言的，不是指单个果实。
知 识 探 究
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？
观察结果：
大花生果实长度大多集中在 30～38 mm 范围内
小花生果实长度大多集中在 18～24 mm 范围内
两个品种的花生果实长度分布有重叠区域（如 25～30 mm）
但从整体趋势看，大花生的长度分布曲线整体偏向更长的一端
结论：两个品种的花生果实大小存在明显差异，但也有重叠。
知 识 探 究
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？
大花生平均值
≈ 33 mm
>
小花生平均值
≈ 20 mm
结论：大花生果实长度的平均值明显大于小花生。这种平均值的差异主要是由遗传物质的不同决定的，说明两个品种的花生在大小这一性状上存在可遗传的变异。
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环境对花生果实大小的影响
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？
大花生种在贫瘠土壤
推测：结出的果实会比原来的小。
依据：土壤贫瘠，营养不足，影响果实发育。
小花生种在肥沃土壤
推测：结出的果实会比原来的大。
依据：土壤肥沃，营养充足，促进果实发育。
关键认识：环境的变化会影响生物性状的表现。但这种由环境引起的变异，如果遗传物质没有发生改变，就不会遗传给后代。
知 识 探 究
大花生的种子种下去，收获的一定都是大的吗？
答案：不一定！
原因分析：
① 从大花生中选择一粒饱满粒大的种子种下去，所收获的种子不一定都是大的。
② 因为花生果实的大小既受遗传物质控制，也受环境因素影响。
③ 如果种植条件好，果实可能更大；如果条件差，果实可能变小。
④ 而且即使遗传物质相同，子代个体之间也会存在变异。
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生物变异的原因是什么？
通过以上学习，我们认识到：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。
首先取决于
遗传物质的不同
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差异。
+
其次与
环境也有关系
环境因素（如土壤、温度、光照、食物等）也会影响生物性状的表现。
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可遗传的变异
由遗传物质发生变化引起的变异，是可遗传的变异。
实例：
不同品种的花生（大花生和小花生）——遗传物质不同
人的双眼皮和单眼皮——遗传物质不同
羊的白毛和黑毛——遗传物质不同
玉米的高茎和矮茎——遗传物质不同
特点：能够遗传给后代，是生物进化和育种的基础。
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不遗传的变异
单纯由环境引起的变异，如果没有影响到遗传物质，就不会遗传给后代，是不遗传的变异。
实例：
同品种的花生，种在肥沃土壤里结出的果实更大
长期在野外工作的人皮肤变黑
水肥充足的小麦比贫瘠土地上的小麦长得更高
整容后变成双眼皮（遗传物质没变）
特点：遗传物质没有改变，不能遗传给后代。
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两种变异的对比
比较项目 可遗传的变异 不遗传的变异
引起原因 遗传物质发生变化 环境因素影响
能否遗传 能遗传给后代 不能遗传给后代
意义 是生物进化和育种的基础 是生物对环境的适应表现
举例 双眼皮、不同品种的花生 晒黑的皮肤、肥沃土地上的大花生
判断标准：遗传物质是否发生了改变。
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练一练：判断下列变异属于哪种类型
① 同一块麦田里，水肥充足的小麦长得更高大
不遗传变异
② 一对双眼皮的夫妇生了一个单眼皮的孩子
可遗传变异
③ 野外工作者肤色较黑
不遗传变异
④ 抗病小麦与不抗病小麦品种的差异
可遗传变异
判断关键：看遗传物质是否发生了改变。环境引起的=不遗传；遗传物质变化引起的=可遗传。
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变异对生物生存的意义
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，有的则不利于。
有利变异
有利于生物生存的变异
如：小麦的抗倒伏、抗锈病
如：昆虫的保护色
如：人的抗病能力强
不利变异
不利于生物生存的变异
如：玉米的白化苗（不能光合作用）
如：水稻的易倒伏
如：人的某些遗传病
正是因为有了可遗传的变异，才会出现新的生物类型，生物才能不断进化。
知识点三：人类应用遗传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。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。
主要育种方法：
人工选择繁育
杂交育种
诱变育种
转基因技术
高产奶牛
高产抗倒伏小麦
太空椒
抗虫棉
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。
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方法一：人工选择繁育——高产奶牛
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。
原始奶牛群
产奶量有高有低
→
选择高产个体
逐代选择、繁育
→
高产奶牛
产奶量显著提高
科学道理：
奶牛产奶量的差异是可遗传的变异。人们选择产奶量高的个体进行繁殖，经过多代选择，高产性状就会不断积累和加强，最终培育出高产奶牛品种。
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方法二：杂交育种——高产抗倒伏小麦
低产抗倒伏小麦
优点：抗倒伏；缺点：产量低
×
高产易倒伏小麦
优点：产量高；缺点：易倒伏
↓
高产抗倒伏小麦（新品种）
既高产又抗倒伏，集合了两个亲本的优点
科学道理：通过杂交，把两个品种的优良性状（高产和抗倒伏）组合到一起，再经过选择和培育，就能获得同时具有两个亲本优点的新品种。这就是杂交育种。
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方法三：诱变育种——太空椒
将普通甜椒的种子经卫星搭载送入太空，利用太空特殊环境诱导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。
普通甜椒种子
搭载卫星进入太空
辐射、失重等环境
→
基因发生突变
遗传物质发生改变
产生新的变异类型
→
太空椒（新品种）
果实更大、更甜
产量和品质提高
科学道理：
太空环境中的特殊辐射和失重等因素，可以诱导种子的遗传物质发生改变（基因突变），产生新的变异类型。从这些变异中选择有利的变异进行培育，就得到了太空椒等新品种。这就是诱变育种。
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方法四：转基因技术——抗虫棉
棉铃虫危害棉花，造成减产。科学家将苏云金杆菌的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。
普通棉花
容易受棉铃虫侵害，产量低
转入抗虫基因
转基因抗虫棉
能抵抗棉铃虫，产量提高
科学道理：
转基因技术是将一种生物的某个基因，转入到另一种生物的遗传物质中，使后者表现出新的性状。这种技术可以按照人们的意愿定向改变生物的性状，培育出具有特定优良性状的新品种。
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从野生甘蓝到多种蔬菜品种
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、畜禽品种是经过长期选育而来的。
野生甘蓝经过长期选育，形成了多种蔬菜：
结球甘蓝（卷心菜） · 花椰菜（菜花） · 紫甘蓝 · 西蓝花（西兰花） · 抱子甘蓝
思考：这些蔬菜都来自同一种野生甘蓝，为什么形态差异这么大？
答案：野生甘蓝本身就存在各种变异，人们根据不同的需要，选择不同方向的变异进行培育，经过长期的人工选择，就形成了形态各异的蔬菜品种。这就是人工选择的力量。
知 识 探 究
四种育种方法对比
方法 原理 实例 特点
人工选择 利用自然变异，逐代选择 高产奶牛、甘蓝各种蔬菜 历史悠久，见效慢
杂交育种 基因重组，组合优良性状 高产抗倒伏小麦、杂交水稻 集合双亲优点
诱变育种 诱导基因突变，产生新变异 太空椒、高产青霉菌 提高变异频率，创造新类型
转基因技术 转入特定基因，定向改造 抗虫棉、转基因大豆 定向、精准、效率高
共同点：都是利用生物的可遗传变异来培育新品种
知 识 探 究
科学家的故事：袁隆平与杂交水稻
袁隆平是中国工程院院士、"共和国勋章"获得者，我国研究与发展杂交水稻的开创者，被誉为"杂交水稻之父"。
主要成就：
世界上第一位成功利用水稻杂交优势的科学家
培育出多个高产优质的杂交水稻新品种
2018年，百亩连片杂交水稻平均亩产达1152.3千克，创世界纪录
获得首届"国家最高科学技术奖"、"世界粮食奖"等十几项国际大奖
杂交水稻的成功，对保障世界粮食安全作出了中国贡献
知 识 探 究
1. 下列现象中，属于生物变异现象的是（　 ）
A. 熊猫和家猫的尾巴在形态上有差异
B. 变色龙在草地上呈绿色，在树干上呈灰色
C. 蝗虫的体色夏季为绿色，秋季为褐色
D. 菊花有白色、黄色、粉色等不同颜色
提示：变异是指同种生物个体之间的性状差异。
课 堂 练 习
D
2. 下列变异中，属于不遗传的变异的是（　 ）
A. 人类的白化病
B. 玉米的白化苗
C. 晒黑的皮肤
D. 番茄的红果和黄果
提示：不遗传变异是由环境引起的，遗传物质没有发生改变。
课 堂 练 习
C
3. 育种工作者用射线处理农作物的种子，再从中选出优质高产的新品种。这种育种方法从根本上改变了农作物的（ 　）
A. 生活习性
B. 生活环境
C. 遗传物质
D. 性状
提示：射线处理属于诱变育种，原理是诱导基因突变。
课 堂 练 习
C
4. 下列关于花生果实大小变异的叙述，正确的是（ 　）
A. 大花生里有小的，说明变异不普遍
B. 大花生种在贫瘠土壤里变小，这是可遗传变异
C. 大小花生的平均值差异主要由遗传物质决定
D. 大花生种子种下去，收获的一定都是大花生
提示：结合探究实验的结论来判断。
课 堂 练 习
C
5. 我国科学家将苏云金杆菌的抗虫蛋白基因转入棉花细胞中，培育出了抗虫棉。这种育种方法属于（ 　）
A. 人工选择育种
B. 杂交育种
C. 诱变育种
D. 转基因技术
提示：将一种生物的基因转入另一种生物，属于转基因技术。
课 堂 练 习
D
课 堂 小 结
本节课我们认识到变异在生物界普遍存在；按照成因可以分为遗传物质改变引起的可遗传变异和仅由环境引起、遗传物质不变的不遗传变异，可遗传变异是生物进化的原材料。人类利用变异原理，通过选择繁育、杂交育种、诱变（航天）育种、转基因技术等方式培育农作物、畜禽新品种；同时了解了袁隆平院士在杂交水稻领域的伟大贡献，体会生物技术对农业发展的重要意义。
基础作业：①完成教材课后习题；②举出3个可遗传变异、2个不遗传变异的例子，并写明理由。
拓展作业（选做）：查阅资料，简单了解我国杂交水稻、航天育种最新进展，写一段50字左右感悟。
探究延伸：回家观察一种植物（绿萝、多肉），观察环境变化带来的性状变化，判断属于哪一类变异。
布 置 作 业
01
02
03
板 书 设 计
第五节生物的变异
1. 变异：同种生物亲子间、子代个体间性状差异 → 变异普遍存在
2. 花生探究：变异来源有两类
3. 变异分类（根本依据：遗传物质是否改变）
可遗传变异：遗传物质改变；不遗传变异：仅环境影响，遗传物质不变
4. 育种方法（都利用可遗传变异）
①人工选择繁育：高产奶牛；②杂交育种：高产抗倒伏小麦
③诱变育种：太空椒（航天育种）；④转基因育种：抗虫棉
5. 意义：可遗传变异→生物多样性、进化原材料
6. 袁隆平：杂交水稻

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