第二章生物的遺傳與變異第五節(jié)生物的變異學(xué)習(xí)目標(biāo)1.認(rèn)識(shí)到生物的變異是普遍存在的。2.明確生物的性狀既受遺傳物質(zhì)的控制，又受環(huán)境的影響。3.以花生果實(shí)大小變異為例，提出問(wèn)題、作出假設(shè)、制訂計(jì)劃并實(shí)施、得出結(jié)論并交流，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)探究能力。4.通過(guò)學(xué)習(xí)遺傳育種的幾種方法，培養(yǎng)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析、解釋問(wèn)題的能力?？纯催@幅貓媽媽與貓寶寶的合照，讓人不得不惑嘆貓媽媽遺傳基因的“強(qiáng)大”。但是，貓寶寶與貓媽媽之間，以及貓寶寶的不同個(gè)體之間仍然存在些許差異。貓的品種很多，外觀和性情差異也很大。你知道貓的不同品種是怎樣形成的嗎?貓的品種多樣，可能是人類(lèi)根據(jù)自己的喜好長(zhǎng)期選育的特定性狀，也可能是在自然繁殖下因基因變化而出現(xiàn)不同品種。自然界中不存在兩個(gè)完全相同的生物個(gè)體，不同種類(lèi)的生物之間千差萬(wàn)別，同種生物的不同個(gè)體之間也存在各種各樣的差異，這都源于生物的變異。不同品種的雞(左)和菊花(右)你肯定還能舉出許多生物變異的例子。你對(duì)某一性狀的變異做過(guò)比較深入的探究嗎?探究一種變異現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)·探究花生果實(shí)大小的變異康康邀請(qǐng)好朋友來(lái)家里玩，他拿出好吃的花生招待大家，花生有大小兩種。大家一邊吃著，一邊討論了起來(lái)。怎樣區(qū)分大花生和小花生?大花生里也有個(gè)兒小的，小花生里也有個(gè)兒大的呀!花生果實(shí)的大小不同，是因?yàn)槠贩N不同。大花生和小花生是就它們果實(shí)大小的平均值而言的。要是栽培條件好，我想小花生也會(huì)長(zhǎng)成大花生。其實(shí)，這確實(shí)是兩個(gè)品種的花生。花生果實(shí)大小存在變異，建議用取樣、測(cè)量、整理數(shù)據(jù)、畫(huà)曲線圖等方法進(jìn)行探究。提出問(wèn)題你們小組的問(wèn)題是________________________________________作出假設(shè)你們小組的假設(shè)是________________________________________制訂計(jì)劃并實(shí)施提示?要做到隨機(jī)取樣。?樣品要有足夠的數(shù)量，建議不要少于30枚。?建議測(cè)量果實(shí)長(zhǎng)軸的長(zhǎng)度，長(zhǎng)度以毫米計(jì)。?用表格記錄測(cè)量數(shù)據(jù)，并用曲線圖或柱狀圖直觀表現(xiàn)測(cè)量結(jié)果。得出結(jié)論并交流把本小組繪制的結(jié)果圖貼在下方左側(cè)，在右側(cè)寫(xiě)上本小組的結(jié)論。認(rèn)真聽(tīng)取各小組代表的發(fā)言。討論?用語(yǔ)言描述兩個(gè)品種的花生果實(shí)在不同長(zhǎng)度范圍內(nèi)的數(shù)量分布狀況，你能得出什么結(jié)論??分別計(jì)算并比較兩個(gè)品種的花生果實(shí)長(zhǎng)度的平均值，你能得出什么結(jié)論？?把大花生的種子種在貧瘠的土壤中，把小花生的種子種在肥沃的土壤中，它們結(jié)出的果實(shí)會(huì)是怎樣的?你作出推測(cè)的依據(jù)是什么?大、小花生果實(shí)的長(zhǎng)度分別處于一定范圍內(nèi)；大花生果實(shí)在長(zhǎng)度值較大的范圍內(nèi)的數(shù)量要明顯多于小花生果實(shí)的數(shù)量。在相同條件下種植的大、小花生，正常情況下，大花生果實(shí)長(zhǎng)度的平均值應(yīng)大于小花生果實(shí)長(zhǎng)度的平均值。這種差異主要是由基因不同引起的。把大花生的種子種在貧瘠的土壤中，其果實(shí)長(zhǎng)度通常會(huì)變??；把小花生的種子種在肥沃的土壤中，其果實(shí)長(zhǎng)度通常會(huì)變大，這是因?yàn)榄h(huán)境的變化會(huì)影響生物性狀的表現(xiàn)。討論?從大花生中選擇一粒飽滿粒大的種子種下去，所收獲的種子一定都是大的嗎?為什么?不一定。要根據(jù)控制花生種子大小這對(duì)相對(duì)性狀的基因組成來(lái)確定。假設(shè)A為顯性基因，控制性狀“大”；a為隱性基因，控制性狀“小”。大花生的基因組成可能是AA或Aa。如果是AA，其后代均表現(xiàn)為大；如果是Aa，其后代就可能有大和小兩種。或答：不一定。若大花生的大小是一種數(shù)量性狀，則把大花生中一粒飽滿粒大的種子種下去，所收獲的種子有大有小，但平均值仍和原大花生品種相近(在不考慮環(huán)境因素的情況下)。通過(guò)以上學(xué)習(xí)，你會(huì)認(rèn)識(shí)到，生物性狀的變異是普遍存在的，引起變異的原因也是多種多樣的。不同品種之間、不同個(gè)體之間的差異，首先取決于遺傳物質(zhì)的不同，其次與環(huán)境也有關(guān)系。由遺傳物質(zhì)的變化引起的變異是可遺傳的變異。單純由環(huán)境引起的變異，如果沒(méi)有影響遺傳物質(zhì)，一般就不會(huì)遺傳給后代，是不遺傳的變異。對(duì)此，你還能舉出一些實(shí)例嗎?生物生存的環(huán)境是復(fù)雜多變的，有的變異有利于生物適應(yīng)變化的環(huán)境。正是因?yàn)橛辛丝蛇z傳的變異，才會(huì)出現(xiàn)新的生物類(lèi)型。古話今議我國(guó)古代農(nóng)學(xué)家賈思勰在《齊民要術(shù)》中寫(xiě)道:“凡谷：成熟有早晚，苗稈有高下，收實(shí)有多少，質(zhì)性有強(qiáng)弱，米味有美惡，粒實(shí)有息耗?！边@里所說(shuō)的“谷”是什么農(nóng)作物?這段話描述了谷在哪些性狀上的差異?文中說(shuō)的“谷”指的是粟(即小米)。原文列舉了谷(粟)在以下6個(gè)性狀上的差異：①成熟有早晚——早熟或晚熟;②苗稈有高下——高稈或矮稈;③收實(shí)有多少——產(chǎn)量高或低;④質(zhì)性有強(qiáng)弱——抗逆性強(qiáng)或弱;⑤米味有美惡——口感好或壞;⑥粒實(shí)有息耗——出米率、損耗率高或低。人類(lèi)應(yīng)用遺傳和變異原理培育新品種千百年來(lái)，人類(lèi)不斷探索利用生物的變異來(lái)培育生物新品種的方法。世界上栽培植物和家養(yǎng)動(dòng)物的優(yōu)良品種中，有許多都源自我國(guó)，如大豆和家豬的一些品種等。我國(guó)杰出的育種學(xué)家袁隆平院士和他的雜交水稻更是享譽(yù)世界。下面列舉一些育種實(shí)例，請(qǐng)你嘗試說(shuō)出其中蘊(yùn)含的科學(xué)道理。分析·討論幾個(gè)育種實(shí)例?奶牛的產(chǎn)奶量本身存在差異。人們對(duì)產(chǎn)奶量不同的奶牛進(jìn)行多代選擇、繁育，獲得了高產(chǎn)奶牛新品種。選擇、繁育選擇、繁育產(chǎn)奶量不同的奶牛高產(chǎn)奶牛?將低產(chǎn)抗倒伏小麥與高產(chǎn)易倒伏小麥雜交，選擇培育出高產(chǎn)抗倒伏小麥。?將普通甜椒的種子經(jīng)衛(wèi)星搭載送入太空，使種子的基因發(fā)生突變，從中選擇培育出品質(zhì)、產(chǎn)量都明顯提高的太空椒。?棉鈴蟲(chóng)危害棉花，造成減產(chǎn)?？茖W(xué)家將蘇云金桿菌抗蟲(chóng)蛋白基因轉(zhuǎn)入普通棉花，培育出能夠抵抗棉鈴蟲(chóng)的轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉。太空椒低產(chǎn)抗倒伏小麥高產(chǎn)易倒伏小麥高產(chǎn)抗倒伏小麥×雜交普通棉花轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉討論?選擇、繁育在培育高產(chǎn)奶牛新品種中起什么作用??為什么通過(guò)雜交能培育出既高產(chǎn)又抗倒伏的小麥新品種??太空椒與普通甜椒相比，性狀發(fā)生變化的原因是什么?選擇、繁育具有優(yōu)良性狀(如高產(chǎn))的個(gè)體進(jìn)行繁殖，逐步積累目標(biāo)性狀，從而培育出符合需求的新品種。在培育高產(chǎn)奶牛新品種的例子中，選擇、繁育幫助從雜交后代中篩選出具有高產(chǎn)特性的奶牛。雜交可將不同親本的優(yōu)良基因(如高產(chǎn)基因和抗倒伏基因)組合到子代中。通過(guò)基因重新組合，可能產(chǎn)生同時(shí)具備雙親優(yōu)點(diǎn)的個(gè)體，再通過(guò)選擇育種固定這些性狀。太空椒與普通甜椒相比，性狀發(fā)生變化的原因是其基因發(fā)生了改變。?同雜交育種相比，轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉的育種有哪些明顯優(yōu)勢(shì)??以上培育新品種的方法有哪些相同之處?與雜交育種相比，轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉的育種有以下特點(diǎn)：(1)精準(zhǔn)性：直接導(dǎo)入特定抗蟲(chóng)基因，目標(biāo)明確。(2)高效性：無(wú)需多代雜交，縮短育種周期。(3)跨物種優(yōu)勢(shì)：可引入其他生物的基因(如蘇云金桿菌的抗蟲(chóng)蛋白基因)，突破物種限制。均以改良作物性狀(如產(chǎn)量、抗性)為目的；依賴(lài)人類(lèi)技術(shù)(雜交、誘變、轉(zhuǎn)基因)加速育種過(guò)程；最終均需通過(guò)篩選保留具有理想性狀的個(gè)體。在生產(chǎn)實(shí)踐中，人們根據(jù)自身的需要，通過(guò)選育、雜交、誘變、基因工程等方法獲得生物新品種。

很多蔬菜、畜禽品種是經(jīng)過(guò)選育而來(lái)的。例如，野甘藍(lán)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的選育，形成了多種蔬菜，豐富了人們的餐桌。利用雜交育種方法，人們培育了大量的農(nóng)作物和畜禽優(yōu)良品種。我國(guó)現(xiàn)在廣為栽培的水稻、小麥、油菜等，大量飼養(yǎng)的奶牛、羊、雞、鴨等，很多都是通過(guò)雜交育種培育的。此外，許多花卉品種也是通過(guò)雜交育種得到的。苤藍(lán)甘藍(lán)花椰菜紫甘藍(lán)西藍(lán)花抱子甘藍(lán)利用基因工程技術(shù)，科研人員將特定基因轉(zhuǎn)入某種農(nóng)作物的遺傳物質(zhì)中，或者將某種農(nóng)作物的不良基因去除，從而培育出具有特定性狀的優(yōu)良新品種，如產(chǎn)量更高，抗旱、抗寒、抗蟲(chóng)或抗病的品種等?，F(xiàn)在，世界范圍內(nèi)栽培的轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物有轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉、轉(zhuǎn)基因抗病毒番木瓜、轉(zhuǎn)基因抗除草劑大豆等。

人類(lèi)應(yīng)用遺傳和變異原理培育出新品種，極大地促進(jìn)了農(nóng)業(yè)的發(fā)展。航天育種(又稱(chēng)太空育種)是指通過(guò)航天器等載體攜帶種子到太空，利用太空中特殊的輻射、失重等環(huán)境因素誘導(dǎo)種子產(chǎn)生變異，待種子返回地球后，再經(jīng)過(guò)精心選育，從而培育出具有優(yōu)良性狀的植物新品種。航天育種不僅“飛天”難，“入地”也難。上過(guò)太空的種子下地之后，要經(jīng)過(guò)科研人員專(zhuān)業(yè)的培育和艱辛的篩選，才有可能成為優(yōu)良新品種。“飛天”種子“入地”后萌發(fā)1.遺傳物質(zhì)或環(huán)境發(fā)生改變，都可引起生物變異。判斷下列說(shuō)法是否正確。(1)同卵雙生兄弟，哥哥在地質(zhì)考察隊(duì)工作，皮膚黝黑；弟弟在工廠車(chē)間工作，皮膚白凈。他們的膚色都能夠遺傳給各自的后代。()(2)一對(duì)毛色正常的孟加拉虎生下了一只白色的幼虎，這一定是幼虎的基因發(fā)生突變的結(jié)果。

()(3)凡是由外界環(huán)境引起的變異都是不遺傳的。

()×××孟加拉虎(右側(cè)為白化個(gè)體)2.育種工作者使用射線處理農(nóng)作物的種子，再?gòu)闹羞x育出優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的新品種。這種方法能夠成功，是因?yàn)閺母旧细淖兞宿r(nóng)作物的()A.形態(tài)特征B.生理特征C.遺傳物質(zhì)D.生活環(huán)境C3.神舟飛船在進(jìn)行太空之旅時(shí)，常會(huì)搭載一些種子。對(duì)于從太空返回的種子，下列分析正確的是()A.性狀一定發(fā)生了變化B.產(chǎn)生的變異都是有利的C.遺傳物質(zhì)可能發(fā)生了變化D.發(fā)生的變化屬于不遺傳的變異C4.用一種化學(xué)藥劑處理甜菜(右圖)的幼苗后，幼苗細(xì)胞內(nèi)的染色體數(shù)目加倍，長(zhǎng)成的甜菜含糖量升高。你認(rèn)為這種變異能遺傳嗎?為什么?能遺傳。理由：染色體數(shù)目加倍屬于染色體變異，遺傳物質(zhì)已發(fā)生改變，這種變異是可遺傳的。甜菜5.人類(lèi)已經(jīng)進(jìn)入了基因時(shí)代”。你已經(jīng)知道，利用基因工程技術(shù)能