第二節(jié)

基因重組使子代出現(xiàn)變異第四章

生物的變異素養(yǎng)目標(biāo)組織學(xué)生討論非同源染色體的自由組合和同源染色體上非姐妹染色單體的交叉互換分別導(dǎo)致非等位基因的自由重組和交換重組，進(jìn)一步造成有性生殖后代遺傳物質(zhì)組成的多樣性。01生命觀(guān)念組織學(xué)生討論雜交育種的應(yīng)用。02科學(xué)思維教學(xué)重難點(diǎn)0102基因重組的原理雜交育種的應(yīng)用非同源染色體間的自由組合導(dǎo)致基因重組基因重組02兩對(duì)及以上等位基因條件04雜交育種、基因工程育種應(yīng)用01具有不同遺傳性狀的雌、雄個(gè)體進(jìn)行有性生殖時(shí)，控制不同性狀的基因重新組合，導(dǎo)致后代出現(xiàn)不同于親本類(lèi)型的現(xiàn)象或過(guò)程。概念03非同源染色體間的自由組合導(dǎo)致基因重組；同源染色體的非姐妹染色單體之間交叉互換導(dǎo)致基因重組方式自由組合型——非同源染色體上的非等位基因自由組合非同源染色體間的自由組合導(dǎo)致基因重組自由組合型——非同源染色體上的非等位基因自由組合非同源染色體間的自由組合導(dǎo)致基因重組自由組合型非同源染色體間的自由組合導(dǎo)致基因重組若每對(duì)等位基因都位于不同的同源染色體上：Aa產(chǎn)生的配子種類(lèi)有

種AaBb產(chǎn)生的配子種類(lèi)有

種：AaBbCc產(chǎn)生的配子種類(lèi)有

種n對(duì)等位基因產(chǎn)生的配子種類(lèi)有

種4282nAB：Ab：aB：ab=1：1：1：1A:a=1:1沒(méi)有發(fā)生基因重組至少兩對(duì)等位基因的雜合子才能發(fā)生基因重組

生物多樣性的重要原因之一AAaaBBbbaaBBbbAAABabAbaB同源染色體的非姐妹染色單體之間交叉互換導(dǎo)致基因重組發(fā)生時(shí)期：前期Ⅰ交叉互換不一定基因重組在減數(shù)第一次分裂的前期，位于同源染色體上的非等位基因有時(shí)會(huì)隨非姐妹染色單體的交換而交換，導(dǎo)致同源染色體上的非等位基因重組。在減數(shù)分裂中，同源染色體的非姐妹染色單體交叉互換的位點(diǎn)和次數(shù)有諸多變化，這樣能夠通過(guò)基因重組產(chǎn)生的配子種類(lèi)變得異常多樣，從而極大地增加了有性生殖后代的變異性。判斷同源染色體的非姐妹染色單體之間交叉互換導(dǎo)致基因重組（1）基因重組能否產(chǎn)生新的基因？（2）基因重組能否產(chǎn)生新的基因型？（3）基因重組能否產(chǎn)生新的性狀？（4）基因重組能否產(chǎn)生新的性狀組合？意義：基因重組是通過(guò)有性生殖過(guò)程實(shí)現(xiàn)的，基因重組的結(jié)果是導(dǎo)致生物性狀的多樣性，為動(dòng)物、植物育種和生物進(jìn)化提供豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)。×√×√基因突變與基因重組的比較基因突變基因重組產(chǎn)生原因結(jié)果發(fā)生時(shí)間適用范圍基因內(nèi)部堿基對(duì)的替換、增添或缺失①自由組合型

②交叉互換型產(chǎn)生等位基因產(chǎn)生新的基因型任何時(shí)期，最易發(fā)生在復(fù)制、轉(zhuǎn)錄時(shí)減數(shù)第一次分裂前期、后期所有生物進(jìn)行有性生殖的生物同源染色體的非姐妹染色單體之間交叉互換導(dǎo)致基因重組雜交育種基因重組可應(yīng)用于雜交育種利用基因重組的原理，有目的的將兩個(gè)或多個(gè)品種的優(yōu)良性狀組合在一起，培育出更優(yōu)良的新品種的方法。抗病、黃果肉（ssrr）（SSRR）易感病、紅果肉如何培育出一個(gè)既抗病又是紅果肉的新品種，并且新品種的性狀能穩(wěn)定遺傳？基因重組可應(yīng)用于雜交育種ssrr×抗病、黃果肉SSRR易感病、紅果肉×PF1F2SsRr易感病、紅果肉S_R_S_rrssR_抗病、黃果肉易感病、紅果肉易感病、黃果肉抗病、紅果肉ssrr×抗病、紅果肉aaRR×……9/163/163/161/16穩(wěn)定遺傳的純合子占不穩(wěn)定遺傳的雜合子占1/32/3雜交育種的過(guò)程基因重組可應(yīng)用于雜交育種選擇具有不同優(yōu)良性狀的親本通過(guò)雜交獲得F1，F(xiàn)1自交獲得F2，從中篩選具有優(yōu)良性狀的個(gè)體進(jìn)行連續(xù)自交，最終獲得需要的類(lèi)型。缺點(diǎn)：育種周期長(zhǎng)過(guò)程：雜交→自交→選擇→純合化原理：基因重組優(yōu)點(diǎn)：使位于不同個(gè)體上的多個(gè)優(yōu)良性狀集中于一個(gè)個(gè)體上——即“集優(yōu)”雜交育種基因重組可應(yīng)用于雜交育種A優(yōu)良植株B優(yōu)良植株×F1植株F2植株選擇純合A、B優(yōu)良植株自交具A、B優(yōu)良植株連續(xù)自交選擇雜交一般可以通過(guò)雜交、選擇、純合化等手段培育出新品種雜交：親本雜交得F1選擇：人工選擇，從F2開(kāi)始，因?yàn)樵贔2中

出現(xiàn)性狀重組的個(gè)體。純合化手段：連續(xù)自交，可以提高子代純合子比例。基因重組發(fā)生在自交過(guò)程中。基因重組可應(yīng)用于雜交育種雜交水稻之父·袁隆平1964-1965年，袁隆平及其助手在幾十萬(wàn)個(gè)稻穗中尋找到了6株雄性不育植株，通過(guò)人工授粉，結(jié)出種子，接著不斷播種，一代一代地篩選，挑出最好的種子，直到1975年的時(shí)候已經(jīng)完全攻克了種植的難關(guān)，開(kāi)始正式批量種植雜交水稻。此后十年內(nèi)中國(guó)雜交水稻累計(jì)增產(chǎn)超億噸，每年增產(chǎn)的大米可以多養(yǎng)活6000萬(wàn)人。雜交育種和誘變育種的比較基因重組可應(yīng)用于雜交育種項(xiàng)目雜交育種誘變育種原理基因重組基因突變、染色體畸變方法雜交→自交→選優(yōu)輻射誘變、化學(xué)誘變優(yōu)點(diǎn)不同個(gè)體的優(yōu)良性狀可集中到同一個(gè)體上提高變異頻率，大幅度改良某些性狀，加速育種進(jìn)程缺點(diǎn)時(shí)間長(zhǎng)、需要及時(shí)發(fā)現(xiàn)優(yōu)良性狀有利變異少，需要處理大量實(shí)驗(yàn)材料，具有不確定性轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)物種間的基因重組轉(zhuǎn)基因技術(shù)：利用分子生物學(xué)和基因工程的手段，將某種生物的基因（外源基因）轉(zhuǎn)移到其他生物物種中，使其出現(xiàn)原物種不具有的新性狀的技術(shù)。轉(zhuǎn)基因生物：由于外源基因的導(dǎo)入而引起原有遺傳物質(zhì)組成發(fā)生改變的生物。0102轉(zhuǎn)基因過(guò)程轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)物種間的基因重組農(nóng)桿菌質(zhì)粒外源基因插入位點(diǎn)T-DNA含目的基因的DNA片段重組質(zhì)粒植物受體細(xì)胞具有新性狀的植物成果轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)物種間的基因重組生長(zhǎng)快、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚(yú)（中國(guó)）乳汁中含有人生長(zhǎng)激素的轉(zhuǎn)基因牛（阿根廷）成果轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)物種間的基因重組轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉(zhuǎn)魚(yú)抗凍基因的番茄轉(zhuǎn)基因技術(shù)轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)物種間的基因重組優(yōu)點(diǎn)：定向改造生物性狀，實(shí)現(xiàn)種間遺傳物質(zhì)的交換（克服遠(yuǎn)緣雜交不親和）；針對(duì)性更強(qiáng)，效率更高，經(jīng)濟(jì)效益更明顯；高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病蟲(chóng)害和減少環(huán)境污染缺點(diǎn)：技術(shù)難度大；可能破壞生態(tài)環(huán)境、威脅人類(lèi)健康，尤其是轉(zhuǎn)

基因食品的安全性。課堂練習(xí)解析：本題考查基因重組的有關(guān)內(nèi)容。只有進(jìn)行有性生殖的生物，在減數(shù)分裂過(guò)程中才會(huì)發(fā)生基因重組；基因重組可以發(fā)生在精子和卵細(xì)胞的形成過(guò)程中；同源染色體的非姐妹染色單體之間發(fā)生的交叉互換，屬于基因重組；基因重組可以增加配子的多樣性，使同一雙親的后代具有更豐富的變異。1.下列關(guān)于基因重組的敘述中，錯(cuò)誤的是（

）A.只要有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物都進(jìn)行基因重組B.基因重組可以發(fā)生在有性生殖細(xì)胞形成的過(guò)程中C.同源染色體的非姐妹染色單體之間可以發(fā)生基因重組D.基因重組可以增加配子的多樣性，使同一雙親的后代具有更豐富的變異A課堂練習(xí)2.下列有關(guān)基因突變和基因重組的敘述，正確的是（

）A.自然發(fā)生的基因突變是不定向的，而誘發(fā)的基因突變是定向的B.四分體中同源染色體上非姐妹染色單體之間交換相應(yīng)的片段屬于基因重組C.基因重組能產(chǎn)生新的基因型，而基因突變不能產(chǎn)生新的基因型D.基因突變和基因重組均可使染色體上出現(xiàn)新基因解析：基因突變具有不定向性，自然突變和人工誘變都具有這個(gè)特性，A項(xiàng)錯(cuò)誤?；蛑亟M包括減數(shù)第一次分裂四分體時(shí)期同源染色體上非姐妹染色單體之間交換相應(yīng)片段和減數(shù)第一次分裂后期非同源染色體的自由組合，B項(xiàng)正確。基因重組能產(chǎn)生新的基因型，而基因突變能產(chǎn)生新基因，也能產(chǎn)生新的基因型，C項(xiàng)錯(cuò)誤?；蛲蛔儠?huì)產(chǎn)生新基因，但基因重組不能產(chǎn)生新基因，D項(xiàng)錯(cuò)誤。B課堂練習(xí)3.下列有關(guān)雜交育種的敘述，錯(cuò)誤的是（

）A.雜交育種的原理是基因重組，可以集合兩個(gè)或多個(gè)親本的優(yōu)良性狀B.雜交育種的目的可能是獲得純種，也可能是獲得雜合子以利用其雜種優(yōu)勢(shì)C.與誘變育種相比，雜交育種的操作過(guò)程簡(jiǎn)單，育種時(shí)間較短D.雜交育種中出現(xiàn)的優(yōu)良性狀個(gè)體不一定需要連續(xù)自交來(lái)獲得純合體解析：雜交育種的原理是基因重組，可以將兩個(gè)或多個(gè)親本的優(yōu)良性狀集中在一起，A項(xiàng)正確。雜交育種的目的可能是獲得純種，也可能是獲得雜合子以利用其雜種優(yōu)勢(shì)，B項(xiàng)正確。與誘變育種相比，雜交育種的操作過(guò)程煩瑣，育種時(shí)間較長(zhǎng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤。雜交育種中出現(xiàn)的優(yōu)良性狀個(gè)體若是隱性性狀個(gè)體，則不需要連續(xù)自交獲得純合體，若是顯性性狀個(gè)體，則可能需要連續(xù)自交來(lái)獲得純合體，D項(xiàng)正確。C課堂練習(xí)4.下列有關(guān)生物變異的說(shuō)法中，正確的是（

）A.基因重組可以產(chǎn)生多對(duì)等位基因B.發(fā)生在生物體內(nèi)的基因重組都能遺傳給后代C.基因重組所產(chǎn)生的新基因型不一定會(huì)表達(dá)為新的表現(xiàn)型D.基因重組會(huì)改變基因中的遺傳信息解析：雜交育種的原理是基因重組，可以將兩個(gè)或多個(gè)親本的優(yōu)良性狀集中在一起，A項(xiàng)正確。雜交育種的目的可能是獲得純種，也可能是獲得雜合子以利用其雜種優(yōu)勢(shì)，B項(xiàng)正確。與誘變育種相比，雜交育種的操作過(guò)程煩瑣，育種時(shí)間較長(zhǎng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤。雜交育種