2012高三生物总复习教案第24讲基因突变与基因重组 教学案 【考纲要求】 【考点分析】 【考点预测】 本考点是现实生活与实践生产比较密切的问题，所以也是考察的重点问题，主要考察的是基因突变的类型以及基因重组的时间关系，主要是以选择题的形式出现，另外一个重要的考点就是育种问题，主要是以大题或者是实验设计的试题出现。 【知识梳理】 一、基因突变 1、概念 2、方式 3、原因 （1）内因 （2）外因
①物理因素 ②化学因素 ③生物因素 4、基因突变的特点 ①普遍性 ②随机性 ③低频性 ④不定向性 二、基因重组 1、概念 2、发生时期 3、形式 【重点解析】 可遗传的变异形式比较 1．基因突变的类型 根据基因结构的改变方式不同，可将基因突变分为四种类型： (1)点突变：由某位点一对碱基改变造成的。其包括两种形式：转换和颠换。点突变的不同效应为：①同义突变；②错义突变；③无义突变；④终止密码突变。 (2)移码突变：某位点增添或减少1～2对碱基造成的。 (3)缺失突变：基因内部缺失某个DNA小段造成的。 (4)插入突变：基因内部增添一小段外源DNA造成的。 2．突变体的表型特性 突变对表型的最明显的效应，可分为： (1)形态突变。 (2)生化突变。 (3)致死突变。 (4)条件致死突变。 3．突变发生的时期 突变可在个体发育的任何时期发生。突变发生在生殖细胞中，通过有性生殖必然引起后代遗传变化；突变发生在体细胞中，可引起某些体细胞遗传结构上的改变。突变发生的时期
越迟，则生物表现出突变性状的部分越少。 4．基因突变的原因 基因突变是基因在诱变因素作用下，内部分子结构改变的结果。基因突变的分子机制可以概括如下表所示： 5．基因突变的特征 (1)普遍性。 (2)随机性。 (3)稀有性。 (4)多方向性：一个基因可突变为一系列异质性的等位基因----复等位基因。但每一个基因突变的方向不是漫无限制的，如毛色基因，突变一般在色素的范围内。 (5)可逆性。 (6)多害少利性：但有害的突变在一定条件下可能转化 6.基因突变与基因重组的比较 基因突变基因重组 本质基因结构改变，产生新的基因， 出现新的性状基因重新组合，产生新的基因型，使性状重新组合 发生时期细胞分裂间期DNA复制时，由于 碱基互补配对的差错(碱基对增减数第一次分裂前期，四分体的非姐妹染色体单体的交叉互换和
实验一主要农作物有性杂交技术 适用对象——本科农学专业 实验学时——3学时 实验类型：技术验证性实验 一、实验目的 l.以水稻为练习材料，熟悉水稻的花器构造和开花习性 2. 通过练习，掌握水稻有性杂交的方法与技术 3. 熟悉水稻杂交育种的一般程序 4.了解玉米、小麦、花生、大豆等作物的开花生物学特性和有性杂交关键技术 二、实验原理 1.花器构造 水稻(Oryza sativa，L．)属禾本科(Gramineae)稻属(Oryza)，是雌雄同花的自花授粉作物。稻穗属复总状圆锥花序，由主轴、枝梗、小枝粳组成。在小枝梗上着生小穗，每个小穗由基部的两片退化颖片（通常称为副护颖）、小穗轴和3朵小花构成。3朵小花中，顶端一朵为完全花，其下两朵均退化，仅见两片不孕外稃(通称为护颖)。可育小花有外稃（通称外颖），内稃(通称内颖)，2个浆片(通称鳞被)、6枚雄蕊和1枚雌蕊。雌蕊位于颖花基部的中央，子房一室，内藏一个胚珠；花柱先端分开成羽毛状柱头。雄蕊6枚，花丝从子房的基部生出，花药四室，长形，每个花药内约有1000粒花粉。子房与外颖间有两个小鳞片，鳞片呈圆形、白色、肉质，起着调控颖花开放的作用。 玉米（Zea mays L.）属禾本科（Gramineae）、玉米属（Zea），雌雄同株异花授粉作物。雄穗由植株顶端的的生长锥分化而成，为圆锥花序，由主轴和侧枝组成。主轴上着生4～11行成对排列的小穗，侧枝仅有2行成对小穗。每对小穗中，有柄小穗位于上方，无柄小穗位于下方。每个小穗有2枚成对护颖，护颖间着生2朵雄花，每朵雄花含有内外颖、鳞被各2枚，雄蕊3枚，雌蕊退化。 雌穗一般由从上向下的第6～7节的腋芽发育而成，为肉状花序。雌穗外被苞叶，中部为一肉质穗轴，在穗轴上着生成对的无柄雌小穗，一般有14～18行，每小穗有2枚颖片，颖片内有2朵雌花，基部的1朵不育，另1朵含雌蕊1枚，花柱丝状细长，伸出苞叶之外，先端二裂，整条花柱（俗称花丝）长满茸毛，有接受花粉能力。 小麦(T. aestivum L.)属禾本科（Gramineae）、小麦属（Triticum），是雌雄同花的自花授粉作物。麦穗属复穗状花序，由许多互生的小穗组成，小穗基部着生两个护颖和3-9朵小花，但正常发育的都是基部的2-5朵小花，小穗上部的小花往往退化。每朵小花自外向里有外颖、内颖各1片；鳞片2个；雄蕊（花丝、花药）3个；雌蕊（子房、柱头、花柱）1个，呈羽毛状分裂。外颖顶端有芒或无芒。 花生（Arachis hypogaea）属豆科（Fabaceae），蝶形花亚科（Faboideae），落花生属(Arachis)，落花生（ A. hypogaea），自花授粉作物。花生的花是两性完全花，总状花序，着生在主茎或侧枝叶
第21讲基因突变和基因重组 考点1基因突变 一、可遗传变异和不可遗传变异 在光学显微镜下可见的可遗传变异为染色体变异， 的变异为基因突变、基因重组，只在减数分裂过程发生的变异为基因重组，真、原核生物和病毒共有的变异类型为基因突变。 二、基因突变 1．基因突变的实例：镰刀型细胞贫血症
(1)图示中a 、b 、c 过程分别代表DNA 复制、转录和翻译。突变发生在a(填字母)过程中。 (2)患者贫血的直接原因是血红蛋白异常，根本原因是发生了基 因突变，碱基对由=====A T 突变成=====T A 。 2．基因突变的概念 DNA 分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变。 3．发生时间 主要发生于有丝分裂间期或减Ⅰ分裂前的间期。 4．诱发基因突变的因素(连线) 类型 举例 引发突变原因 ①物理因素 a ．亚硝酸、碱基类似物 Ⅰ.影响宿主细胞DNA ②化学因素 b ．某些病毒的遗传物质 Ⅱ.损伤细胞内DNA ③生物因素 c ．紫外线、X 射线 Ⅲ.改变核酸碱基 答案： 5．基因突变的特点 (1)普遍性：一切生物都可以发生。 (2)随机性：生物个体发育的任何时期和部位。 (3)低频性：自然状态下，突变频率很低。 (4)不定向性：一个基因可以向不同的方向发生突变。
(5)多害少利性：大多数基因突变对生物体是有害的，但有些基因突变，可使生物获得新性状，适应改变的环境。 6．基因突变的结果 产生一个以上的等位基因。 7．意义 (1)新基因产生的途径； (2)生物变异的根本来源； (3)提供生物进化的原始材料。 判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) 1．观察细胞有丝分裂中期染色体形态可判断基因突变发生的位置。(×) 2．有丝分裂前期不会发生基因突变。(×) 提示：基因突变不只发生在分裂间期。引起基因突变的因素分为外部因素和内部因素，外部因素对DNA的损伤不仅发生在间期，而是在各个时期都有；另外，外部因素还可直接损伤DNA分子或改变碱基序列，并不是通过DNA的复制来改变碱基对，所以基因突变不只发生在间期。 3．基因突变不一定会引起生物性状的改变。(√) 4．基因突变不一定都产生等位基因。(√) 提示：病毒和原核细胞的基因组结构简单，基因数目少，而且一般是单个存在的，不存在等位基因。因此，真核生物基因突变可产生它的等位基因，而原核生物和病毒基因突变产生的是一个新基因。 5．基因突变不一定都能遗传给后代。(√) 提示：基因突变如果发生在有丝分裂过程中，一般不遗传，但有些植物可能通过无性生殖传递给后代。如果发生在减数分裂过程中，可以通过配子传递给后代。 6．由基因B1突变的等位基因B2可能是由于碱基对替换或碱基
现代分子植物育种与粮食安全研讨会论文集 1 Pi-ta、Pi-b基因在江苏粳稻穗颈瘟抗性育种中的价值分析王军，杨杰，范方军，朱金燕，杨金欢，仲维功《华北农学报》, 2012, 27(6):141-145 2 利用CSIL改良新疆陆地棉品系纤维品质的研究曹志斌，郭旺珍，张天真 3 转基因高油酸甘蓝型油菜新种质研究陈松，张洁夫，浦惠明，申爱娟，陈峰，龙卫华，胡茂龙，周晓婴 4 优质高产早熟糯玉米杂交种选育方法研究陈艳萍，袁建华，孟庆长，赵文明，孔令杰，郑飞 5 应用亲缘系数分析江苏花生品种的遗传多样性陈志德，沈一，刘永惠 6 水稻重组自交系分子遗传图谱构建及分蘖角的QTL检测董少玲，张颖慧，张亚东，陈涛，赵庆勇，朱镇，周丽慧，姚姝，王《江苏农业学报》2012年02期 7 水稻条纹叶枯病和黑条矮缩病的抗性与籼粳分化的关系范方军，杨杰，王军，朱金燕，杨金欢，仲维功，《中国水稻科学》2013年05期 8 小麦-加州野大麦异染色体的选育和鉴定方宇辉，袁静娅，王海燕，曹爱忠，赵彦，陈佩度，王秀娥， 9 油菜β-CT亚基编码基因accD的SNPs分析及其分子进化付三雄，张洁夫，陈锋，顾慧，陈松，浦惠明，龙卫华，胡茂龙，高 10 玉米功能性insertion/deletion(Indel)分子标记的挖掘及其在杂交种纯度鉴定中的应用葛敏，张体付，韦玉才，赵涵 11 SRAP标记预测甘蓝型油菜常规品种间杂种优势顾慧，付三雄，戚存扣，张洁夫，浦惠明，陈松 12 小麦黄花叶病抗性QTLQYm.nau-2D的精细定位郭娇，吴真真，朱晓彪，王海燕，曹爱忠，肖进，游明安，别同德 13 油菜2个谷胱甘肽过氧化物酶基因的克隆及其在非生物胁迫下的表达胡茂龙，龙卫华，高建芹，陈新军，张洁夫，陈松，浦惠明，戚存扣 14 利用水稻花药培养技术创新种质资源胡婷婷，刘超，王健康，丁成伟，郭荣良，吴玉玲，徐家安，王友霜 15 甘薯AFLP分析改进的PAGE银染方法靳容，后猛，闫会，李强，马代夫 16 玉米转录因子基因ZmWRKY33的克隆及功能分析黎华，高勇，张娟，张媛，陈建民
第八章被子植物习题 一、名词解释 1、合蕊柱：兰科植物花中1或2枚雄蕊和花柱(包括柱头)完全愈合而成一柱体，称合蕊柱。 2、单体雄蕊：雄蕊多数，花药分离，花丝彼此连台成一束或管状，这样的雄蕊群称单体雄蕊。 3、蝶形花冠：蝶形花冠即为由旗瓣、翼瓣和龙骨瓣按下降覆瓦状排列的两侧以称的离瓣 花冠，是蝶形花科的主要特征之一。 4、双悬果：双悬果由二心皮二室有棱或有翅的子房发育而来，成熟时沿两个心皮合生面 分离成两个分果片，顶部悬挂于细长丝状的心皮柄上，称为双悬果，也称双瘦果。 5、舌状花：舌状花是菊科头状花序中一种花冠成舌状、两侧对称的小花。 二、判断题 1、配子体进二步退化是被子植物的一个进化特征。( √) 2、裸子植物和被子植物的胚乳都具有相同的功能和来源。( ×)- } 3、被子植物大多为草本、灌木，而裸子植物大多为高大乔木。所以裸子植物孢子体更为发达，被子植物的进化趋势是孢子体逐渐退化。 (×)- 4、植物的各种性状中，辐射对称的花是原始的，两侧对称及不对的花是次生的；常绿比落叶原始。(√) 5、毛莨科植物多为有毒植物和药用植物，因其含有多种生物碱。 ( √) 6、毛莨属花瓣基部有一蜜腺穴，为虫媒传粉的标志之—。( √) 7、木兰目花被多3基数，显示了与单子叶植物的联系。( √) 8、木兰科植物花各部均螺旋旋状排列。( ×)- 9、三出脉是樟科植物共有的一种特征。( ×) – 10、有无乳汁是判断是否为桑科植物的一个关键性特征。( ×) - 11、胡萝卜属于十字花科，为一种蔬菜。( ×) － 12、扶桑不属桑科，玉竹不属禾本科竹亚科，巴豆不属豆目。( √) [ 13、木瓜不属葫芦科，罗汉果不属罗汉松科。( √) 14、合欢花的观赏价值在于其花丝长而呈淡红色。( √) 15、绣线菊亚科植物多具蔷荚果，少为蒴果，菩英果由离生心皮发育而来，是初生性状(或原始性状)，蒴果由合生心皮(复雌蕊)发育而来，是次生性状(或称进化性状)。( √) 16、两体雄蕊就是10枚雄蕊中9枚合生，1枚单独着生。( ×) -- 17、荚果由单心皮子房发育而来，而角果是由二心皮子房发育而来。( √) 18、龙眼、荔枝为无患子科的著名水果。( √)
植物激素的作用机理 专业班级：园艺教育201302 姓名：王强学号：20135133 摘要：植物激素（plant hormone，phytohormone）是指植物细胞接受特定环境信号诱导产生的、低浓度时可调节植物生理反应的活性物质。它们在细胞分裂与伸长、组织与器官分化、开花与结实、成熟与衰老、休眠与萌发以及离体组织培养等方面，分别或相互协调地调控植物的生长、发育与分化。这种调节的灵活性和多样性，可通过使用外源激素或人工合成植物生长调节剂的浓度与配比变化，进而改变内源激素水平与平衡来实现。植物激素包括生长素（auxin）、赤霉素（GA）、细胞分裂素（CTK）、脱落酸（abscisic acid，ABA）、乙烯（ethyne，ETH）等。它们都是些简单的小分子有机化合物，但它们的生理效应却非常复杂、多样。例如从影响细胞的分裂、伸长、分化到影响植物发芽、生根、开花、结实、性别的决定、休眠和脱落等。所以，植物激素对植物的生长发育有重要的调节控制作用。关键字：植物激素，调节，生理效应 1 植物激素的作用机理 1.1 与受体结合的作用 植物激素的生物效应是多种多样的，它可以调节和控制植物的生命活动，例如：细胞的生长和分化、器官的生长、开花和结实、休眠和脱落等。激素一定要与细胞内的某些受体(大分子物质)结合以后，才能发挥作用。所谓“激素受体”是指能与激素特异结合的物质。这种受体能和相应的激素结合，识别激素的信号，并将信号转化为细胞内一系列的生物化学反应，最后表现出不同的效应。植物激素和它的受体结合是植物激素在细胞中发挥作用的第一幕。 1.2 对转录和翻译的控制 植物激素调节细胞的代谢，而代谢过程大都是在酶的参与下进行的，酶分子又都是蛋白质。所以，激素调节蛋白质的合成，也就是调节酶的合成，最终调节代谢过程。根据中心法则认为，蛋白质的生物合成是由DNA作主导，把信息转录到RNA上，RNA又将信息翻译为多肽的氮基酸顺序，形成蛋白质。 1.3 对于某些生理作用的影响 1.3.1 生长素对细胞伸长的影响
两个水稻颖壳颜色突变体的遗传分析与基因定位水稻色素不仅对其自身生长发育有重要生理作用,而且在育种上及景观园艺应用等均比较广泛。在EMS诱变粳稻长粒粳(CLG)的突变体库内筛选到一个金黄色颖壳与节间突变体gh881。 与野生型相比,突变体的颖壳与节间均呈金黄色;除单株有效穗数外,gh881突变体的株高、每穗总粒数及实粒数、结实率和千粒重等主要性状均极显著降低。遗传分析和基因定位结果表明,gh881的表型受1对隐性核基因控制,位于第2号染色体短臂,并最终将该基因精细定位于标记FH-13和RH-25之间,物理距离约33.2Kb,该区域中包含四个开放阅读框(ORFs)。 序列分析结果表明,发现其中一个编码肉桂醇脱氢酶(CAD)的基因 OsCAD2(Os02g0187800)的第3563bp处发生了一个单碱基突变(G转换为A),导致该基因编码区的第297位氨基酸由甘氨酸突变为天冬氨酸,由此认为该突变体表型为OsCAD2基因单碱基突变所致。qRT-PCR结果表明,突变体的节间中OsCAD2相对表达量极显著下调,而在剑叶叶鞘及穗部则基本极显著增加,其他相关基因也发生显著变化,证实OsCAD2是木质素代谢中的重要基因,且可能与其他相关基因存在反馈调节。 同时在该突变体库筛选出一个颖壳褐色与胚乳垩白突变体clg-642。与野生型相比,突变体颖壳颜色呈褐色,胚乳垩白度明显增大;胚乳扫描电镜图片及直链淀粉含量定量分析表明,突变体胚乳中淀粉颗粒排列疏松且呈圆形,直链淀粉含量较之野生型降低了17.5%;除单株有效穗数和株高与野生型没有显著差异外, 突变体clg-642的结实率、每穗总粒数、每穗实粒数和千粒重等主要农艺性状均 极显著降低。
第九章基因突变与疾病 基因（gene)是DNA分子上一段具有遗传功能的核苷酸序列，是细胞内遗传物质的主要结构和功能单位。基因具有如下特征：①基因能自我复制。一个基因随DNA的复制而成为两个相同的基因。②基因决定性状。DNA上某一结构基因经转录和翻译，决定某种酶和蛋白质的合成，从而表现出某一性状。③基因能发生突变。在生物进化过程中，由于多种因素的影响，基因可发生突变，基因突变是生物进化、分化的分子基础，也是某些疾病的基础，是生物界普遍存在的现象。 第一节基因突变的概念和原因 基因突变(gene mutation)是指DNA分子上核苷酸序列或数目发生改变。由一个或一对碱基发生改变引起核苷酸序列改变所致的突变，称为点突变（point mutation)；把核苷酸数目改变的基因突变称为缺失性或插入性突变(deletional and insertionar mutation)。基因突变后在原有位置上出现的新基因，称为突变基因（mutant gene)。基因突变后变为和原来基因不同的等位基因，从而导致了基因结构和功能的改变，且能自我复制，代代相传。 基因突变可以发生在生殖细胞，也可发生在体细胞。发生在生殖细胞的基因突变可通过受精卵将突变的遗传信息传给下一代，并在子代所有细胞中都存在这种改变。由于子代生殖细胞的遗传性状也发生了相应的改变，故可代代相传。发生于有性生殖生物体细胞的基因突变不会传递给子代，但可传给由突变细胞分裂所形成的各代子细胞群，在局部形成突变细胞群体。通常认为肿瘤就是体细胞突变的结果。 基因突变的原因很多，目前认为与下列因素有关：
一、自发性损伤 大量的突变属于自发突变，可能与DNA复制过程中碱基配对出现误差有关。通常DNA复制时碱基配对总有一定的误配率，但一般均可通过DNA损伤的修复酶快速修正。如果少数误配碱基未被纠正或诸多修复酶某一种发生偏差，则碱基误配率就会增高，导致DNA分子的自发性损伤。 二、诱变剂的作用 诱变剂(mutagen）是外源诱发突变的因素，它们的种类繁多，主要有： （一）物理因素 如紫外线、电离辐射等。大剂量紫外线照射可引起DNA主链上相邻的两个嘧啶碱以共价键相结合。生成嘧啶二聚体，相邻两个T、相邻两个C或C与T 之间均可形成二聚体，但最容易形成的二聚体是胸苷酸二聚体（thyminedimerTT )。由于紫外线对体细胞DNA的损伤，从而可以诱发许多皮肤细胞突变导致皮肤癌。电离辐射对DNA的损伤有直接效应和间接效应。前者系电离辐射穿透生物组织时，其辐射能量向组织传递，引起细胞内大分子物质吸收能量而激发电离，导致DNA理化性质的改变或损伤；后者系电离辐射通过扩散的离子及自由基使能量被生物分子所吸收导致DNA损伤。生物组织中的水 经辐射电离后可产生大量稳定的、高活性的自由基及H 2O 2 等。这些自由基与活 性氧与生物大分子作用不但可引起DNA损伤，而且也能引起脂质和生物膜的损伤及蛋白质和酶结构与功能的异常。电离辐射使DNA损伤的作用机制主要表现在三个方面：①碱基破坏脱落与脱氧戊糖分解。②DNA链断裂。③DNA交联或DNA-蛋白质交联。 （二）化学因素 如某些化工原料和产品、工业排放物、汽车尾气、农药、食品防腐剂和添加剂等均具有致突变作用。目前已检出的致突变化合物已达6万余种。现择下列常见化学诱变剂说明对DNA损伤的机制。
药用植物学试题 一、单项选择题(本大题共20小题，每小题1分，共20分)在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1．光学显微镜的有效放大倍数一般不超过( D ) A．100倍 B．500倍 C．1000倍 D．1200倍 2．输导组织中，横壁上有穿孔的属于( B ) A．管胞 B．导管 C．筛管 D．伴胞 3．具有不均匀加厚的初生壁的细胞是( A ) A．厚角细胞 B．厚壁细胞 C．薄壁细胞 D．导管细胞 4．叶的细胞中含有大量叶绿体的是( B ) A．上表皮 B．栅栏组织 C．海绵组织 D．下表皮 5．维管束进入胚囊的通道称( B ) A．珠心 B．珠孔 C．合点 D．主脉 6．无胚乳种子通常具有发达的( D ) A．胚根 B．胚茎 C．胚芽 D．子叶
7．李时珍的《本草纲目》的分类方法属于( B ) A．自然分类系统 B．人为分类系统 C．药用部位分类系统 D．主要功效分类系统 8．藻体的内部分化成表皮、皮层和髓三部分的藻类是( C ) A．水绵 B．海带 C．紫菜 D．石莼 9．啤酒酵母菌、麦角菌、冬虫夏草菌为_______植物。( B ) A．担子菌亚门 B．半知菌亚门 C．子囊菌亚门 D．藻状菌亚门 10．苔藓植物的孢子体_______在配子体上。( B ) A．腐生 B．寄生 C．共生 D．借生来源:考试大-自考 11．隐头花序是_______的特征之一。( A ) A．桑科 B．胡桃科 C．三白草科 D．蓼科 12．葫芦科植物的雌蕊由_______个心皮构成。( D ) A．1 B．2 C．3 D．4 13．唇形科的雄蕊类型为( C ) A．单体雄蕊 B．聚药雄蕊 C．二强雄蕊 D．四强雄蕊 14．金毛狗脊属于( C ) A．石松亚门 B．水韭亚门 C．真蕨亚门
植物遗传资源学报2012,13(6):1018-1022Journal of Plant Genetic Resources 水稻幼穗-颖花发育的研究进展 姜树坤1,2,3,张喜娟1,2,3,王嘉宇4,张凤鸣1,3 (1黑龙江省农业科学院耕作栽培研究所,哈尔滨150086;2黑龙江省农业科学院博士后科研工作站,哈尔滨150086; 3 中国科学院北方粳稻分子育种联合研究中心,哈尔滨150086;4沈阳农业大学农业部作物生理生态遗传育种重点开放实验室,沈阳110866) 一一摘要:水稻是世界上最重要的粮食作物之一,也是单子叶植物发育生物学研究的理想模式植物,水稻幼穗和颖花的发育 还是最终产量赖以依托的基础三对水稻幼穗和颖花发育的研究已成为植物分子遗传学和作物科学共同的研究焦点三近年来,有关水稻幼穗和颖花发育的研究取得了长足的进展,文章从幼穗和颖花的发育过程二栽培措施和环境因子对幼穗和颖花发育的影响以及幼穗和颖花发育的相关基因等方面的国内外进展进行综述,同时指出了目前研究中存在的问题及相应的研究对策三 一一关键词:水稻;穗;颖花;发育;栽培措施;生态因子 Research Advancement on Young Panicle and Spikelet Development in Rice (Oryza sativa L.) JIANG Shu-kun 1,2,3,ZHANG Xi-juan 1,2,3,WANG Jia-yu 4,Zhang Feng-ming 1,3 (1Cultivation and Farming Research Institute ,Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences ,Harbin 150086; 2 Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences ,Postdoctoral Scientific Research Station ,Harbin 150086; 3 Northern Japonica Rice Molecular Breeding Joint Research Center ,Chinese Academy of Sciences ,Harbin 150086; 4 Key Laboratory of Crop Physiology ,Ecology ,Genetics and Breeding ,Shenyang Agricultural University ,Shenyang 110866) Abstract :Rice,one of the world s most important food crops,is a model plant for developmental biology re- search of the grasses.Development status of rice young panicle and spikelet determines final yield.So,the research on developmental biology of young panicle and spikelet has been the same focus in plant molecular genetics and crop science.The developmental biology related to young panicle and spikelet has achieved a series of great ad- vances in recent years.The present paper reviewed their developmental process,effects of cultural practices and en-vironmental factors and related genes.And the problems and countermeasures in present research were also been discussed. Key words :Rice;Panicle;Spikelet;Development;Cultivation;Ecological factors 收稿日期:2011-10-23一一修回日期:2011-12-28 基金项目:国家自然科学基金(31100881);中国博士后科学基金(2011M501077);黑龙江省博士后资助经费(LBH-Z11030)作者简介:姜树坤,助理研究员,博士三研究方向:水稻产量生理和遗传基础三E-mail:sk_jiang@https://www.doczj.com/doc/9615008423.html, 一一水稻产量由单位面积穗数二每穗实粒数和千粒 重3个因素构成三由于生态条件等原因,北方粳稻 穗数水平相对较高,在此基础上进一步增加的潜力较小,提高每穗粒重是实现超高产的主要途径[1-2]三每穗粒重由每穗粒数和千粒重决定,在长期自然选择和人工选择下,生产应用的品种间千粒重差异不大,对高产的作用相对较小,因此提高每穗粒数是增加每穗粒重的主攻方向三每穗实粒数由每穗颖花数 和结实率共同决定,然而结实率极易受环境因素影响,改良难度较大三因而,增加穗粒数是目前国内外水稻育种者的共识[2-5]三成熟时每穗颖花数的多少与水稻幼穗的发育状况息息相关三 1一水稻幼穗和颖花的发育过程 稻穗为圆锥花序,由穗轴二一次(一级)枝梗二二次(二级)枝梗二小穗梗和小穗(颖花)组成(图1A)三
第九章基因突变 基因突变（gene mutation）是指染色体上的某一位点发生了化学变化，也称为点突变（point mutation），它通常可引起一定的表型变化。广义的突变包括染色体畸变和基因突变，狭义的突变专指点基因突变。实际上微小的染色体崎变和点突变界限并不明确。基因突变的发生和DNA复制、DNA损伤修复、癌变和衰老都有关系，它也是生物进化的重要途径。 第一节基因突变的概述 一、基因突变的概念和形成的原因 1．基因突变的概念 基因突变首先由T. H. Mangan（1910）等在果蝇中发现并肯定的，到1927年H. J. Mu1ler和1928年L. J. Stadler分别用X射线照射果蝇和玉米，最先诱发了突变。 基因突变是DNA分子上微小的改变，它是由于碱基的替换、增添、缺失造成的。基因突变既可在自然界自发产生，即自发突变（spontaneous mutation），也可人为地施加物理或化学因素诱发产生，即诱发突变（induced mutation）。 一般情况下，染色体结构变异可用细胞学方法进行鉴定（如缺失环、重复环等），而且难以发生回复突变；基因突变不能在光学显微镜下观察，只能借助子代的分离比检测出来，而且具有可逆性，能发生回复突变，即基因可发生A→a，也可发生a→A。 2．自发突变的机制 现已知引起自发突变原因主要有： （1）外界环境的影响：自然界中的各种射线（如宇宙中短波幅射、土壤中放射性元素等）都会引起基因突变。但由于宇宙射线在到达地球前被大气层基本消耗了，因此作用不大。 温度的剧烈变化是另一种诱变因素。有人曾认为温度骤变是还阳参Crepis自发突变的原因。一般情况下，突变率随温度的升高而增加。 （2）生物自身产生的诱变物质的作用：在用H 2O 2 处理生物时，加入过氧化氢酶可以降低诱变作用，如果同时再加 入氰化钾（KCN）则诱变作用大幅度提高，这是因为KCN是过氧化氢酶的抑制剂。而生物体内在代谢的过程中，经常要产生一些中间产物，如过氧化物。 在长久储藏的洋葱和烟草等种子中也曾经得到具有诱变作用的抽提物。原因是长久贮存的种子细胞内发生了化学变化，积累了许多有害物质，它们都可作为诱变剂发挥作用。 （3）碱基的异构互变效应：天然碱基结构类似物（如5-溴尿嘧啶）能错误地参入DNA，然后，酮式和烯醇式之间的异构互变可导致基因突变。而生物体的其他物质也有此种情况，如氨基和亚氨基之间的异构互变同样能引起自发突变。 二、基因突变的表现类型 基因突变后可引起各种表型发生改变，从其特征上分析，它大致可分为以下几类： 1．形态突变（shape mutation） 它是指由于基因突变使生物体的某些形态发生了改变，或称为可见突变。如果蝇的白眼、残翅突变，正常腿的绵羊变成短腿的安康羊（Ancon Sheep）等。 2．生化突变（biochemistry mutation） 它是指基因突变后没有明显的形态效应，但可导致某种特定生化功能的改变。最常见的是营养缺陷型，如赖氨酸缺陷型（lys－）、甲硫氨酸缺陷型（met－）等。 3．致死突变（lethal mutation） 它是指基因突变后，使生物体死亡或生活力明显下降。隐性致死突变，如植物的白化苗（cc）；显性致死突变如人的神经胶症等。 4．条件致死突变（condition lethal mutation） 它是指基因突变后，在一定条件下表现致死效应，但在改变环境条件后，带有这种致死基因的个体能够成活。如噬菌体T 4 的温度敏感突变型，在25℃时能感染E.coli，在40℃时却使个体死亡。 5．渗漏突变（leaky mutation） 若基因突变的产物仍然有部分活性，使表现型介于完全的突变型和野生型之间的某种中间类型，则称之。 6．中性突变(neutral mutation) 当基因突变后不影响或基本上不影响蛋白质的活性，在表现型上无明显的变化，或基因突变后，使表现型既不显示有利性，也不显示有害性。 7．无声突变（silent mutation） 当基因突变后，在表现型上难以见到变化，又叫沉默突变。它是中性突变的一种类型。 三、基因突变的特性 1．突变的随机性 它是指基因突变可在个体发育的各个时期、各种细胞、各类基因内随机地发生。在高等动植物中，性细胞的基因可以突变，体细胞的基因也可以突变。 一般情况下，性细胞的基因突变可遗传给子代。如水稻的优良品种“矮脚南特”就是利用了一个自发突变的矮化基因经选择培育成的。而体细胞基因突变难以遗传给子代，它只在当代显示显性突变（a→A）的性状。但对无性繁殖的植物非常重要，很多果树新品种就是利用了芽变再经嫁接培育成的。
基因突变和基因重组
基因突变和基因重组 【课前复习】 在学习新课程前必须复习有关DNA的复制、基因控制蛋白质的合成、表现型与基因型的关系等知识，这样既有利于掌握新知识，又便于将新知识纳入知识系统中。 温故——会做了，学习新课才能有保障1．DNA分子的特异性决定于 A．核糖的种类B．碱基的种类 C．碱基的比例D．碱基对的排列顺序答案：D 2．基因对性状控制的实现是通过A．DNA的自我复制 B．DNA控制蛋白质的合成 C．一个DNA上的多种基因 D．转运RNA携带氨基酸 答案：B 3．下列关于基因型与表现型关系的叙述中，错误的是 A．表现型相同，基因型不一定相同B．基因型相同，表现型一定相同C．在相同生活环境中，基因型相同，表现型一定相同
D．在相同生活环境中，表现型相同，基因型不一定相同 答案：B 4．实现或体现遗传信息的最后阶段是在细胞的哪一部分中进行的 A．线粒体中B．核糖体中C．染色质中D．细胞质中 答案：B 知新——先看书，再来做一做 1．变异的类型有_________和_________两种。后者有三个来源_________、___________、___________。2．基因突变 (1)概念：由于DNA分子中发生碱基对的___________、___________或___________，而引起的基因结构的改变，就叫做基因突变。 (2)实例：镰刀型细胞贫血症 ①根本原因：控制合成血红蛋白的DNA 分子的一个___________发生改变。 ②直接原因：血红蛋白多肽链中___________被___________代替。(3)结果：基因突变使一个基因变成它的___________基因，并且通常会引起—定的___________型的变化。
水稻突变体Shuanglimi的光合特性 摘要：以水稻突变体shuanglimi为试验材料，对其幼穗处于减数分裂期时剑叶的净光合速率（pn）、蒸腾速率（tr）、叶片气孔导度（gs）、胞间co2浓度（ci）、水分利用率（wue）和羧化效率（ce）、叶绿素含量及剑叶中维管束数目进行了测定和观察。结果表明，shuanglimi 的pn、wue和ce较ck分别降低了（71.18±2.08）%，（72.00±2.51）%和（79.33±3.27）%（p2.2 shuanglimi 叶绿素含量的变化 shuanglimi的叶绿素含量显著低于ck（表2），shuanglimi 的叶绿素a、叶绿素b以及总叶绿素分别较ck降低了（12.39±1.47）%（p<0.05），（95.56±2.64）%（p<0.01）和（42.13±1.83）%（p<0.05），表明shuanglimi 的叶绿素总体降低，尤其是叶绿素b最为缺乏。然而shuanglimi 的chla/chlb却极显著地高于ck（p<0.01），表明shuanglimi中叶绿素主要是以叶绿素a为主，这可能是造成shuanglimi中叶片颜色较ck明显变浅和光合效率降低的一个主要原因。 2.3 shuanglimi剑叶中维管束的变化 shuanglimi剑叶横切面中维管束的特征与ck之间有较大的差异。从图2可以看出，在整个剑叶的横切面中存在着大维管束和小维管束，大维管束分布在小维管束之间。在shuanglimi中，维管束染色较浅，不易观察，而ck中的维管束染色较深，容易观察（图2a、图2b）。在剑叶的中脉由多个维管束和一些薄壁细胞组成，中间有
水稻寡分蘖突变体近等基因系的构建及全基因组表达谱分析 生物化学与分子生物学王颖姮指导教师：李平教授分蘖通过影响水稻的穗数而成为影响单产的重要农艺性状之一；分蘖又是单子叶植物的一种特殊的分枝现象，水稻是世界上超过半数的人口的主食，对水稻分蘖的研究具有重要的应用价值和发育生物学意义。水稻分蘖的分子生物学机理研究己经取得突破性的进展，但对分蘖的信号传导途径等方面仍然知之甚少，还需要大量深入研究和证实, 探索控制水稻分蘖的分子机理将有助于生产上遗传调控分蘖并促进植物分枝的分子机理研究。本研究构建了水稻寡分蘖突变体和02428的近等基因系，从细胞学水平上观察了它们的侧芽分生组织，并利用基因芯片技术对寡分蘖植株和正常植株进行了基因表达谱分析，获得到了以下主要研究结果： 1. 从籼粳交（02428/圭630）花培后代中分离鉴定出一份寡分蘖突变体G069，并以02428作为轮回亲本进行连续回交和自交，建立了寡分蘖性状与02428的近等基因系02428-ft1。与02428相比，02428-ft1表现出最高分蘖少、分蘖速度慢、苗期和分蘖期叶尖黄化但后期逐渐恢复正常、成穗率高、穗顶部有颖花退化现象、再生能力强、植株矮化等特征。 2. 通过制作石蜡切片进行细胞学观察，发现突变体中，侧芽分生组织比正常植株的数量少，外观上也比正常植株的小；突变体侧芽分生组织的发生减少，且产生的速度较慢，因此，Ft1基因部分抑制了水稻侧芽分生组织的起始。 3. 利用Rice 57K GeneChip（Affymetrix）寡核苷酸芯片从全基因组水平上对02428-ft1和02428的基因表达谱进行比较分析，发现了136个差异表达基因， 02428-ft1上升表达的基因有61个，下降表达的基因有75个。其中，仅在02428-ft1中表达（激活）的基因有27个，仅在02428中表达（沉默）的基因有30个。 4. 利用Affymetrix的在线分析系统NETAFFX，以及NCBI和TIGR，对差异表达基因进行了基因功能注释。这些差异表达基因涉及的功能范围较广，包括转录因子、激酶、功能蛋白、运输蛋白、调节蛋白等，但还有一部分功能未知。其中，LOB基因、含F-box结构域的基因、NAM基因等都是已知与侧枝形成相关的基因，另外还有叶绿体基因和线粒体基因组分别发生了下调和上升表达，显示了水稻分蘖是由多基因控制的复杂的生命活动。 5. 利用PLEXDB中的GO对差异表达基因进行分子功能、生物过程和细胞结构三个层
基因突变 基因突变发生的时期： 1．生物个体发育的任何时期中均可发生突变，即体细胞和性细胞均能发生突变。 2．性细胞的突变率高于体细胞：性细胞在减数分裂末期对外界环境条件的敏感性较大；性细胞发生的突变可以通过受精过程直接传递给后代。 3．突变后的体细胞常竞争不过正常细胞，会受到抑制或最终消失 需及时与母体分离 无性繁殖 经有性繁殖传递给后代。 许多植物的“芽变”就是体细胞突变的结果：发现性状优良的芽变 及时扦插、压条、嫁接或组织培养 繁殖和保留。 芽变在农业生产上有着重要意义，不少果树新品种就是由芽变选育成功的，如：温州密桔 温州早桔。 但芽变一般只涉及某一性状，很少同时涉及很多性状。 4．基因突变通常独立发生：某一基因位点的一个等位基因发生突变时，不影响另一个等位基因，即等位基因中两个基因不会同时发生突变(AA，aa)。 三、基因突变的一般特征： ㈠、突变的重演性和可逆性: 1.重演性：同一生物不同个体间可以多次发生同样的突变。 2.可逆性：显性基因A通过正突变(u) 形成的隐性基因a 又可经过反突变 (v) 又形成显性基因A。 3．多方向性：基因突变的方向不定，可多方向发生： 如A
a，可以A a1、a2、a3、…都是隐性。 a1，a2，a3，… 对A来说都是对性关系，但其之间的生理功能与性状表现各不相同。 4．复等位基因：指位于同一基因位点上各个等位基因的总体。 复等位基因并不存在于同一个体中(同源多倍体除外)，而是存在于同一生物群内。如人类血型ABO系统。 复等位基因的出现 增加生物多样性 提高生物的适应性 提供育种工作更丰富的资源 使人们在分子水平上进一步了解基因内部结构。 1．突变的有害性： 多数突变对生物的生长和发育往往是有害的。 某一基因发生突变 长期自然选择进化形成的平衡关系就会被打破或削弱 进而打乱代谢关系 引起程度不同的有害后果 一般表现为生育反常或导致死亡。 2．致死突变：即导致个体死亡的突变。 致死基因（lethal alleles）：指可以导致个体死亡的基因，包括隐性致死基因（recessive lethal alleles）和显性致死基因（dominant lethal alleles）。 1)．植物：最常见的为隐性白化突变。 (2)．动物： ①. 纯合显性致死(小鼠毛色遗传)：黑色 黄色，但无黄色纯合体。 ②．杂合显性致死突变：显性致死突变在杂合状态时即可死亡。不会产生纯合体。
基因突变和基因重组测试题（附解析） 一、选择题 1．下列有关基因突变和基因重组的叙述，正确的是( ) A．基因突变对生物个体是利多于弊 B．基因突变所产生的基因都可以遗传给后代 C．基因重组能产生新的基因 D．在自然条件下，基因重组是进行有性生殖的生物才具有的一种可遗传变异方式 解析：选D 基因突变具有多害少利的特点；发生在体细胞中的基因突变一般不能遗传给后代；只有基因突变才可以产生新的基因，基因重组可以产生新的基因型；在自然条件下，只有进行有性生殖的生物才会发生基因重组。 2．下列关于遗传变异的说法正确的是( ) A．任何生物在遗传过程中都可以发生基因突变、基因重组和染色体变异 B．花药离体培养过程中发生的变异有基因重组和染色体变异 C．基因突变可发生在细胞内不同DNA分子上体现了其随机性 D．基因重组和染色体变异都可导致基因在染色体上的排列顺序发生改变 解析：选C 原核生物和病毒不含染色体，不会发生染色体变异，基因重组一般发生在真核生物的有性生殖过程中；花药离体培养成单倍体幼苗过程中发生的是有丝分裂，该过程可以发生基因突变和染色体变异，但不会发生基因重组；细胞的不同DNA分子上的基因都可能发生突变，体现了基因突变的随机性；基因重组和染色体数目变异不会导致染色体上基因的排列顺序发生改变。 3.(2019·巢湖质检)如图是某二倍体动物细胞分裂示意图，其中字母表 示基因。据图判断正确的是( ) A．此细胞含有4个染色体组，8个DNA分子 B．此动物体细胞基因型一定是AaBbCcDd C．此细胞发生的一定是显性突变 D．此细胞既发生了基因突变又发生了基因重组 解析：选D 图示细胞有2个染色体组，8个DNA分子；细胞中正在发生同源染色体的分离，非同源染色体上非等位基因的自由组合，即基因重组；图中一条染色体的姐妹染色单体相同位置的基因为D和d，其对应的同源染色体上含有d、d，但不能确定是D突变成d，还是d突变成D，故可能发生的是隐性突变，也可能发生的是显性突变。 4．(2018·齐齐哈尔三模)诺贝尔生理学或医学奖获得者克隆了果蝇的period基因，并发现该基因编码的mRNA和蛋白质含量随昼夜节律而变化。下列相关叙述正确的是( ) A．period基因的基本组成单位是核糖核苷酸
第一章 1.四大代谢：水分、矿质、有机物、能量 2.植物生理学：研究植物生命活动规律，揭示植物生命现象本质的科学。 3、植物的生命活动：生长发育与形态建成、物质与能量代谢、信息传递和信号转导。 4、植物生理活动的特性：自养型、营固定式生活、再生或更新能力强、体细胞具全能性。 5、植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程，被称为植物的水分代谢。 6、植物的水分代谢包括：水分的吸收———水分的运输———水分的利用———水分的散失 7、不同植物含水量不同 水生植物——鲜重的90％以上 地衣、藓类——仅占6％左右 草本植物——70％～85％ 木本植物——稍低于草本植物。 8、同一种植物，不同环境下有差异 荫蔽、潮湿> 向阳、干燥环境 9、同一植株中，不同器官、组织不同 根尖、幼苗和绿叶——60％～90％ 树干——40～50％休眠芽——40％
风干种子为10％～14％ 10、生命活动较旺盛的部分，水分含量较多。 11、束缚水——被原生质胶体吸附不易流动的水 特性：（1）不能自由移动，含量变化小，不易散失（2）冰点低，不起溶剂作用 （3）决定原生质胶体稳定性 （4）与植物抗逆性有关 12、自由水——距离原生质胶粒较远、可自由流动的水。 特性：（1）不被吸附或吸附很松，含量变化大 （2）冰点为零，起溶剂作用 （3）与代谢强度有关 自由水/束缚水：比值大，代谢强、抗性弱 比值小，代谢弱、抗性强 13、 14、自由水参与各种代谢作用，自由水占总含水量的百分比越大，则植物代谢越旺盛。束缚水不参与代谢作用，束缚水
含量与植物抗性大小有密切关系。 15、水的生理生态作用 1、水是细胞质的主要成分 2、水是代谢过程的反应物质 3、水是物质吸收和运输的良好溶剂 4、水维持细胞的紧张度 5、水的理化性质给植物生命活动提供各种有利条件 6、水能调节植物周围的小气候 以水调温以水调肥 以水调气以水调湿 16、生理需水--满足植物生理活动所需要的水分 17、生态需水--利用水的理化特性,调节植物周围的环境所需要的水分。 18、植物细胞吸收水分的三种主要形式： 19、植物水分移动的形式——扩散与集流。