高中生物 第四章 遺傳的分子基礎(chǔ) 第四節(jié) 第1課時(shí) 基因突變課件 蘇教版必修2

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1、第第四四章章理解理解教材教材新知新知把握把握熱點(diǎn)熱點(diǎn)考向考向知識點(diǎn)一知識點(diǎn)一知識點(diǎn)二知識點(diǎn)二考向一考向一考向二考向二 應(yīng)用創(chuàng)新演練應(yīng)用創(chuàng)新演練隨堂基隨堂基礎(chǔ)鞏固礎(chǔ)鞏固課時(shí)跟課時(shí)跟蹤訓(xùn)練蹤訓(xùn)練第四節(jié)考向三考向三 第1課時(shí)第第1課時(shí)基因突變課時(shí)基因突變1生物的變異有的僅僅是由于生物的變異有的僅僅是由于環(huán)境因素影響而造成的，稱不環(huán)境因素影響而造成的，稱不可遺傳的變異；有的則是由于可遺傳的變異；有的則是由于生殖細(xì)胞內(nèi)遺傳物質(zhì)發(fā)生改變生殖細(xì)胞內(nèi)遺傳物質(zhì)發(fā)生改變而引起的稱可遺傳變異。而引起的稱可遺傳變異。2基因突變是指基因突變是指DNA分子中堿分子中堿基對的增添、缺失或改變等，基對的增添、缺失或改變等，基

2、因突變可導(dǎo)致基因結(jié)構(gòu)的改基因突變可導(dǎo)致基因結(jié)構(gòu)的改變，從而產(chǎn)生新基因。變，從而產(chǎn)生新基因。3在沒有人為因素的干預(yù)下，基在沒有人為因素的干預(yù)下，基因產(chǎn)生的變異，稱為自發(fā)突變；因產(chǎn)生的變異，稱為自發(fā)突變；在人為因素的干預(yù)下基因產(chǎn)生的在人為因素的干預(yù)下基因產(chǎn)生的變異稱為人工誘變。變異稱為人工誘變。4用物理因素、化學(xué)因素以及生用物理因素、化學(xué)因素以及生物因素來處理生物，會(huì)使生物發(fā)物因素來處理生物，會(huì)使生物發(fā)生突變的頻率大為提高。生突變的頻率大為提高。5基因突變一般具有發(fā)生頻率低、基因突變一般具有發(fā)生頻率低、方向不確定和隨機(jī)發(fā)生等特征。方向不確定和隨機(jī)發(fā)生等特征。6基因突變的隨機(jī)性不僅表現(xiàn)在基因突變的隨

3、機(jī)性不僅表現(xiàn)在突變可發(fā)生于生物個(gè)體發(fā)育的任突變可發(fā)生于生物個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期，而且還表現(xiàn)在其可發(fā)生何時(shí)期，而且還表現(xiàn)在其可發(fā)生于細(xì)胞內(nèi)不同于細(xì)胞內(nèi)不同DNA分子上或分子上或同同DNA分子的不同部位上。分子的不同部位上。自讀教材自讀教材夯基礎(chǔ)夯基礎(chǔ)1鐮刀型細(xì)胞貧血癥的病因和特點(diǎn)鐮刀型細(xì)胞貧血癥的病因和特點(diǎn) 填空填空 (1)病因圖解：病因圖解：(2)鐮刀型細(xì)胞貧血癥的成因：鐮刀型細(xì)胞貧血癥的成因：直接原因：血紅蛋白分子中的一個(gè)直接原因：血紅蛋白分子中的一個(gè) 被替換。被替換。根本原因：控制血紅蛋白合成的基因中一個(gè)根本原因：控制血紅蛋白合成的基因中一個(gè) 的替換。的替換。氨基酸氨基酸堿基對堿基對 2基因

4、突變的概念基因突變的概念 判斷正誤判斷正誤 (1)基因突變是指基因突變是指DNA分子中堿基對的增添、缺失或改變。分子中堿基對的增添、缺失或改變。 ( ) (2)基因突變可引起基因結(jié)構(gòu)及數(shù)量的改變?；蛲蛔兛梢鸹蚪Y(jié)構(gòu)及數(shù)量的改變。 ( ) (3)基因突變都是在人為因素干預(yù)下產(chǎn)生的?；蛲蛔兌际窃谌藶橐蛩馗深A(yù)下產(chǎn)生的。 ( ) (4)基因突變一定會(huì)引起基因結(jié)構(gòu)的改變，但未必會(huì)引起性基因突變一定會(huì)引起基因結(jié)構(gòu)的改變，但未必會(huì)引起性狀的改變。狀的改變。 ( ) 2基因突變的實(shí)質(zhì)是什么？它是否改變了基因在基因突變的實(shí)質(zhì)是什么？它是否改變了基因在DNA分子或染色體上的位置？分子或染色體上的位置？ 提示

5、：提示：基因突變是一個(gè)基因內(nèi)部發(fā)生的堿基對的變化。基因突變是一個(gè)基因內(nèi)部發(fā)生的堿基對的變化。它只改變了基因中堿基的排列順序，并未改變基因在它只改變了基因中堿基的排列順序，并未改變基因在DNA分子和染色體上的位置。分子和染色體上的位置。 3當(dāng)基因突變發(fā)生了堿基對改變當(dāng)基因突變發(fā)生了堿基對改變(替換替換)，與堿基對增，與堿基對增添和缺失相比哪一個(gè)對肽鏈合成的影響大，為什么？添和缺失相比哪一個(gè)對肽鏈合成的影響大，為什么？ 提示：提示：堿基對的增添和缺失影響大，發(fā)生堿基對替換堿基對的增添和缺失影響大，發(fā)生堿基對替換時(shí)，只改變一個(gè)氨基酸或不變時(shí)，只改變一個(gè)氨基酸或不變(因多個(gè)密碼子可能對應(yīng)同一因多個(gè)密碼

6、子可能對應(yīng)同一種氨基酸種氨基酸)，而增添和缺失堿基對時(shí)，可能從此位置以后所，而增添和缺失堿基對時(shí)，可能從此位置以后所有氨基酸均變。有氨基酸均變。跟隨名師跟隨名師解疑難解疑難 1基因突變發(fā)生的過程及時(shí)間基因突變發(fā)生的過程及時(shí)間 基因突變主要發(fā)生在細(xì)胞分裂間期基因突變主要發(fā)生在細(xì)胞分裂間期DNA分子復(fù)制過程分子復(fù)制過程中。由于這時(shí)穩(wěn)定的雙螺旋結(jié)構(gòu)解旋形成單鏈中。由于這時(shí)穩(wěn)定的雙螺旋結(jié)構(gòu)解旋形成單鏈DNA，穩(wěn)定，穩(wěn)定性大大下降，極易受到外界因素干擾使原來的堿基序列發(fā)生性大大下降，極易受到外界因素干擾使原來的堿基序列發(fā)生變化，導(dǎo)致基因發(fā)生突變。變化，導(dǎo)致基因發(fā)生突變。 2基因突變的原因分析基因突變的原

7、因分析 3基因突變對生物性狀的影響基因突變對生物性狀的影響 (1)有些基因突變并不引起生物性狀的改變：有些基因突變并不引起生物性狀的改變： 由于多種密碼子可以決定同一種氨基酸，因此某些由于多種密碼子可以決定同一種氨基酸，因此某些基因突變不引起生物性狀的改變。基因突變不引起生物性狀的改變。例如：例如：UUC和和UUU都是苯丙氨酸的密碼子，當(dāng)都是苯丙氨酸的密碼子，當(dāng)C改變?yōu)楦淖優(yōu)閁時(shí)，不會(huì)改變密碼子的功能。時(shí)，不會(huì)改變密碼子的功能。 某些突變雖改變了蛋白質(zhì)中個(gè)別氨基酸的位置和種某些突變雖改變了蛋白質(zhì)中個(gè)別氨基酸的位置和種類，但并不影響該蛋白質(zhì)的功能。類，但并不影響該蛋白質(zhì)的功能。 例如，酵母菌的細(xì)

8、胞色素例如，酵母菌的細(xì)胞色素C其肽鏈的第十七位上是亮氨其肽鏈的第十七位上是亮氨酸，而小麥?zhǔn)钱惲涟彼幔M管有這樣的差異，但它們的細(xì)胞酸，而小麥?zhǔn)钱惲涟彼?，盡管有這樣的差異，但它們的細(xì)胞色素色素C的功能都是相同的。的功能都是相同的。 隱性基因的突變在雜合狀態(tài)下不會(huì)引起性狀的改變。隱性基因的突變在雜合狀態(tài)下不會(huì)引起性狀的改變。 (2)有些基因突變可引起生物性狀的改變：有些基因突變可引起生物性狀的改變： 基因突變可能會(huì)導(dǎo)致肽鏈延長基因突變可能會(huì)導(dǎo)致肽鏈延長(推后終止推后終止)； 基因突變可能會(huì)導(dǎo)致肽鏈縮短基因突變可能會(huì)導(dǎo)致肽鏈縮短(提前終止提前終止)； 基因突變可能會(huì)導(dǎo)致肽鏈無法合成基因突變可能會(huì)導(dǎo)致

9、肽鏈無法合成(如如RNA聚合酶結(jié)合聚合酶結(jié)合位點(diǎn)被破壞，轉(zhuǎn)錄不能發(fā)生，肽鏈無法合成位點(diǎn)被破壞，轉(zhuǎn)錄不能發(fā)生，肽鏈無法合成)； 基因突變可能會(huì)導(dǎo)致合成的蛋白質(zhì)種類改變基因突變可能會(huì)導(dǎo)致合成的蛋白質(zhì)種類改變(氨基酸種氨基酸種類或排列次序改變類或排列次序改變)。 特別提醒特別提醒 (1)基因突變在顯微鏡下是看不見的，但是基因突變可基因突變在顯微鏡下是看不見的，但是基因突變可能會(huì)引起生物性狀的變化，所以通過觀察性狀的改變可推能會(huì)引起生物性狀的變化，所以通過觀察性狀的改變可推測基因的改變。測基因的改變。 (2)一般來說，在生物個(gè)體發(fā)育中，基因突變發(fā)生的時(shí)一般來說，在生物個(gè)體發(fā)育中，基因突變發(fā)生的時(shí)期越遲

10、，生物體表現(xiàn)突變的部分就越少。期越遲，生物體表現(xiàn)突變的部分就越少。自讀教材自讀教材夯基礎(chǔ)夯基礎(chǔ) 1基因突變的特點(diǎn)基因突變的特點(diǎn) 填空填空 (1) 突變的頻率很低，但突變的頻率很低，但 能極大地提高突變頻能極大地提高突變頻率。率。 (2)基因突變的方向是不確定的。一個(gè)基因可以向不同方向基因突變的方向是不確定的。一個(gè)基因可以向不同方向發(fā)生變異，從而產(chǎn)生多個(gè)發(fā)生變異，從而產(chǎn)生多個(gè) 。 (3)基因突變是隨機(jī)發(fā)生的。突變可以發(fā)生在生物基因突變是隨機(jī)發(fā)生的。突變可以發(fā)生在生物 的任何時(shí)期；突變可以發(fā)生在的任何時(shí)期；突變可以發(fā)生在 不同的不同的DNA分分子上或同一子上或同一DNA分子的分子的 上。上。自發(fā)自

11、發(fā)人工誘變?nèi)斯ふT變等位基因等位基因個(gè)體發(fā)育個(gè)體發(fā)育細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞內(nèi)不同部位不同部位 2基因突變的意義基因突變的意義 判斷正誤判斷正誤 (1)基因通過突變成為它的等位基因，這一定能導(dǎo)致產(chǎn)生基因通過突變成為它的等位基因，這一定能導(dǎo)致產(chǎn)生一種新的表現(xiàn)型差異。一種新的表現(xiàn)型差異。 ( ) (2)基因突變是生物變異的根本來源，它為生物進(jìn)化提基因突變是生物變異的根本來源，它為生物進(jìn)化提供了原始材料。供了原始材料。 ( ) (3)基因突變揭示了生物性狀遺傳變異的規(guī)律，從而成基因突變揭示了生物性狀遺傳變異的規(guī)律，從而成為進(jìn)行動(dòng)植物遺傳改良的基礎(chǔ)。為進(jìn)行動(dòng)植物遺傳改良的基礎(chǔ)。 ( ) (4)基因突變增加了基因存在形

12、式的多樣性，從而有利于基因突變增加了基因存在形式的多樣性，從而有利于生物適應(yīng)新的環(huán)境變化。生物適應(yīng)新的環(huán)境變化。 ( ) 1生物發(fā)生基因突變的頻率很低，那么我們利用基因突生物發(fā)生基因突變的頻率很低，那么我們利用基因突變原理進(jìn)行動(dòng)植物遺傳改良時(shí)該怎么做？在材料選擇上應(yīng)注變原理進(jìn)行動(dòng)植物遺傳改良時(shí)該怎么做？在材料選擇上應(yīng)注意什么？用干種子是否可行？意什么？用干種子是否可行？ 提示：提示：可以人為用物理、化學(xué)或生物因素處理，提高生可以人為用物理、化學(xué)或生物因素處理，提高生物的突變率。由于基因突變往往發(fā)生于細(xì)胞分裂過程中，故物的突變率。由于基因突變往往發(fā)生于細(xì)胞分裂過程中，故人工誘變時(shí)宜選擇分裂旺盛的

13、材料如萌發(fā)的種子或幼苗等。人工誘變時(shí)宜選擇分裂旺盛的材料如萌發(fā)的種子或幼苗等。干種子不進(jìn)行細(xì)胞分裂，不宜選作人工誘變材料。干種子不進(jìn)行細(xì)胞分裂，不宜選作人工誘變材料。 2突變后的性狀一定能滿足我們的需要嗎？為什么？突變后的性狀一定能滿足我們的需要嗎？為什么？ 提示：提示：不一定。因?yàn)榛蛲蛔兊姆较虿淮_定。不一定。因?yàn)榛蛲蛔兊姆较虿淮_定。 3基因突變產(chǎn)生的性狀對生物有害時(shí)，對人類也有害，基因突變產(chǎn)生的性狀對生物有害時(shí)，對人類也有害，對生物有利時(shí)，對人類也有利，對嗎？對生物有利時(shí)，對人類也有利，對嗎？ 提示：提示：不對?；蛲蛔儺a(chǎn)生的性狀對生物有害時(shí)可能不對?；蛲蛔儺a(chǎn)生的性狀對生物有害時(shí)可能對

14、人類有利，反之亦然，如由于基因突變導(dǎo)致某些害蟲雄對人類有利，反之亦然，如由于基因突變導(dǎo)致某些害蟲雄性不育，這對害蟲不利，但卻對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有利。性不育，這對害蟲不利，但卻對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有利。跟隨名師跟隨名師解疑難解疑難1基因突變的原因、結(jié)果、特點(diǎn)基因突變的原因、結(jié)果、特點(diǎn)原原因因外因外因核酸的堿基改變：如亞硝酸鹽、堿基類核酸的堿基改變：如亞硝酸鹽、堿基類似物處理等似物處理等宿主細(xì)胞的宿主細(xì)胞的DNA受影響：如某些病毒的受影響：如某些病毒的遺傳物質(zhì)遺傳物質(zhì)DNA損傷：如射線等損傷：如射線等內(nèi)因內(nèi)因DNA復(fù)制出錯(cuò)復(fù)制出錯(cuò)原原因因外因外因核酸的堿基改變：如亞硝酸鹽、堿基類似核酸的堿基改變：如亞硝酸鹽、堿基類

15、似物處理等物處理等宿主細(xì)胞的宿主細(xì)胞的DNA受影響：如某些病毒的遺受影響：如某些病毒的遺傳物質(zhì)傳物質(zhì)DNA損傷：如射線等損傷：如射線等內(nèi)因內(nèi)因DNA復(fù)制出錯(cuò)復(fù)制出錯(cuò)結(jié)結(jié)果果DNA堿基對增添、缺失、改變，可形成等位基因堿基對增添、缺失、改變，可形成等位基因mRN A局部密碼子改變局部密碼子改變蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)可能形成異常蛋白可能形成異常蛋白(性狀改變性狀改變)，也可能不發(fā)，也可能不發(fā)生蛋白質(zhì)或性狀改變生蛋白質(zhì)或性狀改變特特點(diǎn)點(diǎn)普遍性：所有生物均可能發(fā)生基因突變普遍性：所有生物均可能發(fā)生基因突變隨機(jī)性：生物個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期均可發(fā)生基因突隨機(jī)性：生物個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期均可發(fā)生基因突變；不同變；不同DN

16、A分子或同一分子或同一DNA的不同片段均可發(fā)生基的不同片段均可發(fā)生基因突變因突變低頻性：在高等生物中，突變頻率是低頻性：在高等生物中，突變頻率是108105不定向性：可產(chǎn)生復(fù)等位基因：不定向性：可產(chǎn)生復(fù)等位基因： 2基因突變對后代性狀的影響基因突變對后代性狀的影響 (1)基因突變?nèi)舭l(fā)生在體細(xì)胞有絲分裂過程中，突變可基因突變?nèi)舭l(fā)生在體細(xì)胞有絲分裂過程中，突變可通過無性生殖傳給后代，但不會(huì)通過有性生殖傳給后代。通過無性生殖傳給后代，但不會(huì)通過有性生殖傳給后代。 (2)基因突變?nèi)舭l(fā)生在精子或卵細(xì)胞形成的減數(shù)分裂過基因突變?nèi)舭l(fā)生在精子或卵細(xì)胞形成的減數(shù)分裂過程中，突變可能通過有性生殖傳給后代。程中，突

17、變可能通過有性生殖傳給后代。 (3)生殖細(xì)胞的突變頻率一般比體細(xì)胞的突變頻率高，生殖細(xì)胞的突變頻率一般比體細(xì)胞的突變頻率高，這是因?yàn)樯臣?xì)胞在減數(shù)分裂時(shí)對外界環(huán)境變化更加敏感。這是因?yàn)樯臣?xì)胞在減數(shù)分裂時(shí)對外界環(huán)境變化更加敏感。 特別提醒特別提醒基因突變的有害或有利是相對的，這取基因突變的有害或有利是相對的，這取決于自然選擇，如因突變導(dǎo)致某昆蟲殘翅這對于昆蟲是不決于自然選擇，如因突變導(dǎo)致某昆蟲殘翅這對于昆蟲是不利的，但當(dāng)該昆蟲處于常刮大風(fēng)的海島上時(shí)，殘翅反而有利的，但當(dāng)該昆蟲處于常刮大風(fēng)的海島上時(shí)，殘翅反而有利于其生存。利于其生存。 例例1下圖為人下圖為人WNK4基因部分堿基序列及其編碼基因部

18、分堿基序列及其編碼蛋白質(zhì)的部分氨基酸序列示意圖。已知蛋白質(zhì)的部分氨基酸序列示意圖。已知WNK4基因發(fā)生基因發(fā)生一種突變，導(dǎo)致一種突變，導(dǎo)致1 169位賴氨酸變?yōu)楣劝彼帷Ｔ摶虬l(fā)生位賴氨酸變?yōu)楣劝彼?。該基因發(fā)生的突變是的突變是 ()A處插入堿基對處插入堿基對GCB處堿基對處堿基對AT替換為替換為GCC處缺失堿基對處缺失堿基對ATD處堿基對處堿基對GC替換為替換為AT思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥 精講精析精講精析根據(jù)圖中根據(jù)圖中1 168位的甘氨酸的密碼子位的甘氨酸的密碼子GGG，可知，可知WNK4基因是以其基因是以其DNA分子下方的一條脫氧核分子下方的一條脫氧核苷酸鏈為模板轉(zhuǎn)錄形成苷酸鏈為模板轉(zhuǎn)錄形成mRN

19、A的，那么的，那么1 169位的賴氨酸的密位的賴氨酸的密碼子是碼子是AAG，因此取代賴氨酸的谷氨酸的密碼子最可能是，因此取代賴氨酸的谷氨酸的密碼子最可能是GAG，由此可推知該基因發(fā)生的突變是對堿基對，由此可推知該基因發(fā)生的突變是對堿基對AT被被替換為替換為GC，故正確選項(xiàng)為，故正確選項(xiàng)為B。 答案答案B 例例2(2012江蘇高考江蘇高考)某植株的一某植株的一條染色體發(fā)生缺失突變，獲得該缺失染條染色體發(fā)生缺失突變，獲得該缺失染色體的花粉不育，缺失染色體上具有紅色體的花粉不育，缺失染色體上具有紅色顯性基因色顯性基因B，正常染色體上具有白色隱性基因，正常染色體上具有白色隱性基因b(見右圖見右圖)。如

20、以該植株為父本，測交后代中部分表現(xiàn)為紅色性狀。下列如以該植株為父本，測交后代中部分表現(xiàn)為紅色性狀。下列解釋最合理的是解釋最合理的是 ()A減數(shù)分裂時(shí)染色單體減數(shù)分裂時(shí)染色單體1或或2上的基因上的基因b突變?yōu)橥蛔優(yōu)锽B減數(shù)第二次分裂時(shí)姐妹染色單體減數(shù)第二次分裂時(shí)姐妹染色單體3與與4自由分離自由分離C減數(shù)第二次分裂時(shí)非姐妹染色單體之間自由組合減數(shù)第二次分裂時(shí)非姐妹染色單體之間自由組合D減數(shù)第一次分裂時(shí)非姐妹染色單體之間交叉互換減數(shù)第一次分裂時(shí)非姐妹染色單體之間交叉互換思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥 精講精析精講精析由于由于“缺失染色體的花粉不育缺失染色體的花粉不育”，所以以該，所以以該植株為父本，理論上測交后代

21、應(yīng)該全部表現(xiàn)為白色性狀。若植株為父本，理論上測交后代應(yīng)該全部表現(xiàn)為白色性狀。若后代中出現(xiàn)紅色性狀，可能是圖示染色單體后代中出現(xiàn)紅色性狀，可能是圖示染色單體1或或2上的基因上的基因b突變?yōu)橥蛔優(yōu)锽，也可能是減數(shù)第一次分裂的四分體時(shí)期非姐妹染，也可能是減數(shù)第一次分裂的四分體時(shí)期非姐妹染色單體之間發(fā)生了交叉互換，色單體之間發(fā)生了交叉互換，B基因轉(zhuǎn)移到染色單體基因轉(zhuǎn)移到染色單體1或或2上，上，由于題干信息中顯示由于題干信息中顯示“部分部分”(而不是而不是“個(gè)別個(gè)別”)測交子代顯示紅測交子代顯示紅色，故該狀況的出現(xiàn)應(yīng)來自交叉互換，而不是發(fā)生頻率極低色，故該狀況的出現(xiàn)應(yīng)來自交叉互換，而不是發(fā)生頻率極低的基

22、因突變。的基因突變。 答案答案D 例例3如下圖所示，科研小組用如下圖所示，科研小組用60Co照射棉花種子，誘照射棉花種子，誘變當(dāng)代獲得棕色變當(dāng)代獲得棕色(纖維顏色纖維顏色)新性狀，誘變新性狀，誘變1代獲得低酚代獲得低酚(棉酚棉酚含量含量)新性狀。已知棉花的纖維顏色由一對基因新性狀。已知棉花的纖維顏色由一對基因(A、a)控制，控制，棉酚含量由另一對基因棉酚含量由另一對基因(B、b)控制，兩對基因獨(dú)立遺傳?？刂疲瑑蓪颡?dú)立遺傳。 (1)兩個(gè)新性狀中，棕色是兩個(gè)新性狀中，棕色是_性狀，低酚是性狀，低酚是_性狀。性狀。 (2)誘變當(dāng)代中，棕色、高酚的棉花植株基因型是誘變當(dāng)代中，棕色、高酚的棉花植株基

23、因型是_，白色、高酚的棉花植株基因型是白色、高酚的棉花植株基因型是_。 (3)棕色棉抗蟲能力強(qiáng)，低酚棉產(chǎn)量高。為獲得抗蟲高產(chǎn)棉棕色棉抗蟲能力強(qiáng)，低酚棉產(chǎn)量高。為獲得抗蟲高產(chǎn)棉花新品種，研究人員將誘變花新品種，研究人員將誘變1代中棕色、高酚植株自交，每株自代中棕色、高酚植株自交，每株自交后代種植在一個(gè)單獨(dú)的區(qū)域，從交后代種植在一個(gè)單獨(dú)的區(qū)域，從_的區(qū)域中得到純合的區(qū)域中得到純合棕色、高酚植株。請你利用該純合體作為一個(gè)親本，再從誘變棕色、高酚植株。請你利用該純合體作為一個(gè)親本，再從誘變1代中選擇另一個(gè)親本，設(shè)計(jì)一個(gè)方案，盡快選育出抗蟲高產(chǎn)代中選擇另一個(gè)親本，設(shè)計(jì)一個(gè)方案，盡快選育出抗蟲高產(chǎn)(棕棕色

24、、低酚色、低酚)的純合棉花新品種的純合棉花新品種(用遺傳圖解和必要的文字表示用遺傳圖解和必要的文字表示)。思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥 精講精析精講精析(1)因?yàn)檎T變當(dāng)代中的棕色、高酚性狀個(gè)體因?yàn)檎T變當(dāng)代中的棕色、高酚性狀個(gè)體自交發(fā)生性狀分離，出現(xiàn)白色、高酚性狀，故棕色為顯性性自交發(fā)生性狀分離，出現(xiàn)白色、高酚性狀，故棕色為顯性性狀，白色為隱性性狀；白色、高酚性狀個(gè)體自交也發(fā)生性狀狀，白色為隱性性狀；白色、高酚性狀個(gè)體自交也發(fā)生性狀分離，出現(xiàn)白色、低酚性狀，故高酚為顯性性狀，低酚為隱分離，出現(xiàn)白色、低酚性狀，故高酚為顯性性狀，低酚為隱性性狀。性性狀。 (2)根據(jù)顯隱性關(guān)系以及誘變根據(jù)顯隱性關(guān)系以及誘變1代的

25、性狀表現(xiàn)，可以推斷代的性狀表現(xiàn)，可以推斷誘變當(dāng)代中的棕色、高酚的棉花植株基因型為誘變當(dāng)代中的棕色、高酚的棉花植株基因型為AaBB，而白，而白色、高酚的棉花植株基因型為色、高酚的棉花植株基因型為aaBb。 (3)由題意知，純合棕色、高酚植株的基因型是由題意知，純合棕色、高酚植株的基因型是AABB，需要培育的類型是棕色、低酚植株，其基因型是需要培育的類型是棕色、低酚植株，其基因型是AAbb，則另一個(gè)親本的基因型是則另一個(gè)親本的基因型是aabb，最快的育種方法是單倍體，最快的育種方法是單倍體育種。即由以上兩個(gè)親本雜交得到育種。即由以上兩個(gè)親本雜交得到F1，取，取F1的花粉進(jìn)行花的花粉進(jìn)行花藥離體培養(yǎng)

26、得到單倍體幼苗，再用秋水仙素處理單倍體幼藥離體培養(yǎng)得到單倍體幼苗，再用秋水仙素處理單倍體幼苗，從其后代中選出棕色、低酚性狀的植株就是所要選育苗，從其后代中選出棕色、低酚性狀的植株就是所要選育的新品種。的新品種。 答案答案(1)顯性隱性顯性隱性(2)AaBBaaBb(3)不發(fā)生不發(fā)生性狀分離性狀分離(或全為棕色棉，或沒有出現(xiàn)白色棉或全為棕色棉，或沒有出現(xiàn)白色棉) 誘變育種是指人們利用物理因素誘變育種是指人們利用物理因素(如如X射線、紫外線、射線、紫外線、激光等激光等)或化學(xué)因素或化學(xué)因素(如亞硝酸鹽、硫酸二乙酯等如亞硝酸鹽、硫酸二乙酯等)來處理生來處理生物，使生物發(fā)生基因突變，這種育種方法叫誘變

27、育種。物，使生物發(fā)生基因突變，這種育種方法叫誘變育種。原理原理基因突變基因突變方法方法輻射誘變輻射誘變各種射線如各種射線如X射線、射線、射線、紫外線等的照射射線、紫外線等的照射都可以使都可以使DNA分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變化學(xué)誘變化學(xué)誘變許多化學(xué)物質(zhì)能夠在許多化學(xué)物質(zhì)能夠在DNA復(fù)制時(shí)，誘使復(fù)制時(shí)，誘使DNA分子復(fù)制發(fā)生差異，從而導(dǎo)致基因突變分子復(fù)制發(fā)生差異，從而導(dǎo)致基因突變優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)提高變異頻率，在較短的時(shí)間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類提高變異頻率，在較短的時(shí)間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類型；大幅度改良某些性狀型；大幅度改良某些性狀缺點(diǎn)缺點(diǎn) 誘變產(chǎn)生的個(gè)體有利的不多，需處理大量材料以供選擇誘變產(chǎn)生

28、的個(gè)體有利的不多，需處理大量材料以供選擇1設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)確認(rèn)某突變屬顯性突變還是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)確認(rèn)某突變屬顯性突變還是隱性突變。隱性突變。2依據(jù)育種目標(biāo)，利用誘變育種技術(shù)設(shè)依據(jù)育種目標(biāo)，利用誘變育種技術(shù)設(shè)計(jì)育種方案培育新品種。計(jì)育種方案培育新品種。典例剖析典例剖析 石刁柏石刁柏(嫩莖俗稱蘆筍嫩莖俗稱蘆筍)是一種名貴蔬菜，為是一種名貴蔬菜，為XY型性別決型性別決定的雌、雄異株植物。野生型石刁柏葉窄，產(chǎn)量低。在某野定的雌、雄異株植物。野生型石刁柏葉窄，產(chǎn)量低。在某野生種群中，發(fā)現(xiàn)生長著少數(shù)幾株闊葉石刁柏生種群中，發(fā)現(xiàn)生長著少數(shù)幾株闊葉石刁柏(突變型突變型)，雌株、，雌株、雄株均有，雄株的產(chǎn)量高于雌株。雄株均有

29、，雄株的產(chǎn)量高于雌株。 (1)要大面積擴(kuò)大種植突變型石刁柏，可用要大面積擴(kuò)大種植突變型石刁柏，可用_來來大量繁殖。有人認(rèn)為闊葉突變型植株是具有雜種優(yōu)勢或具有大量繁殖。有人認(rèn)為闊葉突變型植株是具有雜種優(yōu)勢或具有多倍體特點(diǎn)的緣故。請?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)簡單實(shí)驗(yàn)來鑒定突變型的出多倍體特點(diǎn)的緣故。請?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)簡單實(shí)驗(yàn)來鑒定突變型的出現(xiàn)是基因突變還是染色體組加倍所致？現(xiàn)是基因突變還是染色體組加倍所致？ (2)若已證實(shí)闊葉為基因突變所致，有兩種可能：一是顯若已證實(shí)闊葉為基因突變所致，有兩種可能：一是顯性突變、二是隱性突變，請?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)簡單實(shí)驗(yàn)方案加以判定。性突變、二是隱性突變，請?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)簡單實(shí)驗(yàn)方案加以判定。(要求寫出雜

30、交組合，雜交結(jié)果，得出結(jié)論要求寫出雜交組合，雜交結(jié)果，得出結(jié)論) (3)若已證實(shí)闊葉為顯性突變所致，突變基因可能位于常若已證實(shí)闊葉為顯性突變所致，突變基因可能位于常染色體上，還可能位于染色體上，還可能位于X染色體上。請?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)簡單實(shí)驗(yàn)方染色體上。請?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)簡單實(shí)驗(yàn)方案加以判定。案加以判定。(要求寫出雜交組合，雜交結(jié)果，得出結(jié)論要求寫出雜交組合，雜交結(jié)果，得出結(jié)論) (4)同為突變型的闊葉石刁柏，其雄株的產(chǎn)量與質(zhì)量都超同為突變型的闊葉石刁柏，其雄株的產(chǎn)量與質(zhì)量都超過雌株，請你從提高經(jīng)濟(jì)效益的角度考慮提出兩種合理的育過雌株，請你從提高經(jīng)濟(jì)效益的角度考慮提出兩種合理的育種方案。種方案。(用圖解表示用

31、圖解表示) 解析解析(1)通過植物組織培養(yǎng)的方式可以快速繁殖花卉通過植物組織培養(yǎng)的方式可以快速繁殖花卉和蔬菜等作物?；蛲蛔兣c染色體變異的區(qū)別是染色體變異和蔬菜等作物?；蛲蛔兣c染色體變異的區(qū)別是染色體變異在光學(xué)顯微鏡下可以觀察到，而基因突變則不行，可采用光在光學(xué)顯微鏡下可以觀察到，而基因突變則不行，可采用光學(xué)顯微鏡觀察有絲分裂中期細(xì)胞內(nèi)同源染色體數(shù)目的方法區(qū)學(xué)顯微鏡觀察有絲分裂中期細(xì)胞內(nèi)同源染色體數(shù)目的方法區(qū)分基因突變與染色體數(shù)目加倍。分基因突變與染色體數(shù)目加倍。(2)若是顯性突變則闊葉突變?nèi)羰秋@性突變則闊葉突變型具有雜合子和純合子之分，采用多株雌雄個(gè)體雜交后代會(huì)型具有雜合子和純合子之分，采

32、用多株雌雄個(gè)體雜交后代會(huì)出現(xiàn)性狀分離，若是隱性突變則不會(huì)發(fā)生性狀分離。出現(xiàn)性狀分離，若是隱性突變則不會(huì)發(fā)生性狀分離。(3)若顯若顯性基因突變位于性基因突變位于X染色體上，可選用多對野生型雌性植株染色體上，可選用多對野生型雌性植株與突變型雄性植株作為親本雜交，如果后代出現(xiàn)因性別與突變型雄性植株作為親本雜交，如果后代出現(xiàn)因性別的不同而表現(xiàn)型不同的現(xiàn)象則假設(shè)成立，否則顯性突變的不同而表現(xiàn)型不同的現(xiàn)象則假設(shè)成立，否則顯性突變基因位于常染色體上。基因位于常染色體上。(4)要提高產(chǎn)量可利用植物組織培要提高產(chǎn)量可利用植物組織培養(yǎng)的方法大規(guī)模培養(yǎng)雄株，也可利用單倍體育種獲得純養(yǎng)的方法大規(guī)模培養(yǎng)雄株，也可利用單

33、倍體育種獲得純合的合的XX植株和植株和YY植株，再讓其雜交產(chǎn)生大量的雄株。植株，再讓其雜交產(chǎn)生大量的雄株。 答案答案(1)植物組織培養(yǎng)取根尖分生區(qū)制成裝片，顯微植物組織培養(yǎng)取根尖分生區(qū)制成裝片，顯微鏡下觀察有絲分裂中期細(xì)胞內(nèi)同源染色體的數(shù)目。若觀察到鏡下觀察有絲分裂中期細(xì)胞內(nèi)同源染色體的數(shù)目。若觀察到同源染色體增倍，則是染色體組加倍所致；否則為基因突變同源染色體增倍，則是染色體組加倍所致；否則為基因突變所致。所致。 (2)選用多株闊葉突變型石刁柏雌、雄相交。若雜交后代選用多株闊葉突變型石刁柏雌、雄相交。若雜交后代出現(xiàn)了野生型，則為顯性突變所致；若雜交后代僅出現(xiàn)突變出現(xiàn)了野生型，則為顯性突變所致

34、；若雜交后代僅出現(xiàn)突變型，則為隱性突變所致。型，則為隱性突變所致。 (3)選用多對野生型雌性植株與突變型雄性植株作為親本選用多對野生型雌性植株與突變型雄性植株作為親本雜交。若雜交后代野生型全為雄株，突變型全為雌株，則這雜交。若雜交后代野生型全為雄株，突變型全為雌株，則這對基因位于對基因位于X染色體上；若雜交后代野生型和突變型雌、雄均染色體上；若雜交后代野生型和突變型雌、雄均有，則這對基因位于常染色體上。有，則這對基因位于常染色體上。 (4)方案一：可利用植物細(xì)胞的全能性進(jìn)行植物組織方案一：可利用植物細(xì)胞的全能性進(jìn)行植物組織培養(yǎng)培養(yǎng)(可用以下圖解表示可用以下圖解表示) 方案二：可利用單倍體育種獲

35、得純合的方案二：可利用單倍體育種獲得純合的XX植株和植株和YY植株，再讓其雜交產(chǎn)生大量的雄株植株，再讓其雜交產(chǎn)生大量的雄株(可用以下圖解表示可用以下圖解表示)。 1顯性突變與隱性突變的確認(rèn)顯性突變與隱性突變的確認(rèn) AA個(gè)體如果突變成個(gè)體如果突變成Aa個(gè)體，則在當(dāng)代不會(huì)表現(xiàn)出來，只個(gè)體，則在當(dāng)代不會(huì)表現(xiàn)出來，只有有Aa個(gè)體自交后代才會(huì)有個(gè)體自交后代才會(huì)有aa變異個(gè)體出現(xiàn)，因此這種變異個(gè)變異個(gè)體出現(xiàn)，因此這種變異個(gè)體一旦出現(xiàn)即是純合體。相反，如要體一旦出現(xiàn)即是純合體。相反，如要aa個(gè)體突變成個(gè)體突變成Aa個(gè)體，個(gè)體，則當(dāng)代就會(huì)表現(xiàn)出性狀。因此可以選擇突變體與其他已知未突則當(dāng)代就會(huì)表現(xiàn)出性狀。因此可

36、以選擇突變體與其他已知未突變體雜交，通過觀察后代變異性狀的比例來判斷基因突變的類變體雜交，通過觀察后代變異性狀的比例來判斷基因突變的類型。對于植物還可以利用突變體自交觀察后代有無性狀分離來型。對于植物還可以利用突變體自交觀察后代有無性狀分離來進(jìn)行顯性突變與隱性突變的判定。進(jìn)行顯性突變與隱性突變的判定。2基因突變與染色體變異的確認(rèn)基因突變與染色體變異的確認(rèn)比較比較基因突變基因突變?nèi)旧w結(jié)構(gòu)變異染色體結(jié)構(gòu)變異變異變異水平水平DNA分子水平的變異分子水平的變異染色體結(jié)構(gòu)水平的變異染色體結(jié)構(gòu)水平的變異實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì)基因內(nèi)部脫氧核苷酸對的種基因內(nèi)部脫氧核苷酸對的種類、數(shù)量或排列次序發(fā)生改類、數(shù)量或排列次序發(fā)生改變，從而產(chǎn)生了新基因變，從而產(chǎn)生了新基因不改變基因內(nèi)部結(jié)構(gòu)，但不改變基因內(nèi)部結(jié)構(gòu)，但發(fā)生基因數(shù)量或排列次序發(fā)生基因數(shù)量或排列次序的改變的改變(未產(chǎn)生新基因未產(chǎn)生新基因)檢測檢測不可在光鏡下觀測，只能進(jìn)不可在光鏡下觀測，只能進(jìn)行基因檢測行基因檢測(DNA分子雜交分子雜交)可使用光學(xué)顯微鏡觀察、可使用光學(xué)顯微鏡觀察、檢測檢測 由此可見制作正常樣本與待測變異樣本的有絲分裂臨由此可見制作正常樣本與待測變異樣本的有絲分裂臨時(shí)裝片，找到中期圖進(jìn)行染色體結(jié)構(gòu)與數(shù)目的比較，可以時(shí)裝片，找到中期圖進(jìn)行染色體結(jié)構(gòu)與數(shù)目的比較，可以區(qū)分染色體變異與基因突變。區(qū)分染色體變異與基因突變。