第二节基因突变和诱变育种

第二章基因突变及其机制1．突变（Mutation）：遗传物质核酸（DNA或病毒中的RNA）中的核苷酸序列突然发生了稳定的可遗传的变化。

2．突变型：由于突变体中DNA碱基序列的改变，所产生的新的等位基因及新的表现型称为突变型。

3．染色体畸变：染色体结构的改变，多数是染色体或染色单体遭到巨大损伤产生断裂，而断裂的数目、位置、断裂端连接方式等造成不同的突变。

包括染色体缺失、重复、倒位和易位等。

涉及到DNA分子上较大范围的变化，往往会涉及到多个基因。

4．基因突变；是指一个基因内部遗传结构或DNA序列的任何改变，包括一对或少数几对核苷酸的缺失、插入或置换，分为碱基置换（转换和颠换）和移码突变。

转换transition：DNA链中一个嘌呤（嘧啶）被另一个嘌呤（嘧啶）所置换。

颠换transversion：DNA链中一个嘌呤（嘧啶）被一个嘧啶（嘌呤）所置换。

5．错义突变missense mutation：由于突变后的密码子代表另一种氨基酸，从而造成个别碱基的改变导致多肽链上某个氨基酸为另一种氨基酸所取代。

6．同义突变：由于遗传密码的简并性，突变后的密码子编码的仍是同一种氨基酸。

碱基序列发生改变而氨基酸序列未发生改变的隐蔽突变。

7．无义突变：突变后的密码子变成终止密码子，是一类是引起遗传性状改变的突变。

8．移码突变frameshift mutation：在DNA序列中由于一对或少数几对核苷酸的插入或缺失，而使其后全部遗传密码的阅读框架发生移动，进而引起转录和转译错误的突变叫移码突变。

一般只引起一个基因的表达出现错误。

9．条件致死突变型：在某一条件下具有致死效应，而在另一条件下没有致死效应的突变型。

如：温度敏感突变型。

10．回复突变：突变基因通过再次突变回复到野生型基因的表型性状。

11．沉默突变：表型不发生改变的基因突变，包括同义突变和氨基酸序列发生改变而不影响蛋白质功能的错义突变。

12．突变率（mutation rate）：每个细胞每一世代中发生突变的概率。

高中生物常见的七种育种方法和原理1诱变育种(1)原理：基因突变(2)方法：用物理因素(如X射线、γ射线、紫外线、中子、激光、电离辐射等)或化学因素(如亚硝酸、碱基类似物、硫酸二乙酯、秋水仙素等各种化学药剂)或空间诱变育种(用宇宙强辐射、微重力等条件)来处理生物。

（马上点标题下“高中生物”关注可获得更多知识干货，每天更新哟！）(3)发生时期：有丝分裂间期或减数分裂第一次分裂间期(4)优点：能提高变异频率，加速育种进程，可大幅度改良某些性状，创造人类需要的变异类型，从中选择培育出优良的生物品种；变异范围广。

(5)缺点：有利变异少，须大量处理材料；诱变的方向和性质不能控制。

改良数量性状效果较差，具有盲目性。

(6)举例：青霉素高产菌株、太空椒、高产小麦、“彩色小麦”等2杂交育种(1)原理：基因重组(2)方法：连续自交，不断选种。

(不同个体间杂交产生后代，然后连续自交，筛选所需纯合子)(3)发生时期：有性生殖的减数分裂第一次分裂后期或四分体时期(4)优点：使同种生物的不同优良性状集中于同一个个体，具有预见性。

(5)缺点：育种年限长，需连续自交才能选育出需要的优良性状。

(6)举例：矮茎抗锈病小麦等3多倍体育种(1)原理：染色体变异(2)方法：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。

(3)优点：可培育出自然界中没有的新品种，且培育出的植物器官大，产量高，营养丰富。

(4)缺点：结实率低，发育延迟。

(5)举例：三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦4单倍体育种(1)原理：染色体变异(2)方法：花药离体培养获得单倍体植株，再人工诱导染色体数目加倍。

(3)优点：自交后代不发生性状分离，能明显缩短育种年限，加速育种进程。

(4)缺点：技术相当复杂，需与杂交育种结合，其中的花药离体培养过程需要组织培养技术手段的支持，多限于植物。

(5)举例：“京花一号”小麦5基因工程育种(转基因育种)(1)原理：基因重组(2)方法：基因操作(目的基因的获取→基因表达载体的构建→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定)(3)优点：目的性强，可以按照人们的意愿定向改造生物；育种周期短。

食品营养与检测《突变与育种诱变育种的几个原则》突变育种是一种利用诱变剂诱发植物基因突变，进而筛选出具有优良性状的变异体，并通过杂交、选择、筛选等手段进行育种的方法。

近年来，随着分子生物学、遗传学等学科的不断发展，突变育种在食品营养与检测中的应用越来越广泛。

突变育种在食品营养与检测中的应用主要有以下几个方面。

首先，突变育种可以提高食品中有益营养物质的含量。

通过诱导植物基因突变，可以获得含有更多维生素、矿物质、蛋白质等营养物质的新品种。

例如，通过突变育种获得的玉米品种，其维生素A的含量提高了2倍以上。

这对解决人类日益增长的营养需求具有重要意义。

其次，突变育种可以改善食品品质。

通过诱导植物基因突变，可以获得具有更好的口感、色泽、香味等品质特点的新品种。

例如，通过突变育种获得的苹果品种，其果肉更加鲜嫩多汁，口感更好。

这对提高食品的市场竞争力和消费者满意度具有重要作用。

再次，突变育种可以增强食品的抗性和适应性。

通过诱导植物基因突变，可以获得对病虫害、逆境条件等具有较高抗性和适应性的新品种。

例如，通过突变育种获得的水稻品种，在干旱条件下仍能保持较高的产量。

这对解决全球气候变化和粮食安全问题具有重要意义。

最后，突变育种可以研究食品中有害物质的产生机制。

通过诱导植物基因突变，可以获得突变体，进一步研究对特定物质的合成、积累和降解等关键基因的功能。

从而揭示食品中有害物质的产生机制，为食品安全评估和食品加工提供科学依据。

在进行突变育种时，需要遵循一些基本原则。

首先，选择合适的诱变剂和诱变方法。

诱变剂的选择应根据目标物质的性质和突变效果的需求来确定，同时要考虑对植物的毒性和突变后代的生存能力。

诱变方法应根据植物的生物学特性和繁殖方式来选择，如辐射诱变、化学诱变等。

其次，进行合理的突变剂量和处理时间。

突变剂量和处理时间的选择应根据目标物质的突变效果和突变率的需求来确定，过高的突变剂量和处理时间可能导致植株的突变频率过高或突变的不稳定性。

第５章基因突变及其她变异★第一节基因突变与基因重组一、生物变异得类型●不可遗传得变异（仅由环境变化引起)●可遗传得变异（由遗传物质得变化引起)基因重组染色体变异二、可遗传得变异（一）基因突变1、概念:DＮA分子中发生碱基对得替换、增添与缺失，而引起得基因结构得改变,叫做基因突变。

类型：自然突变与诱发突变发生时期:主要就是细胞分裂间期DNA分子复制时。

2、原因：外因物理因素:Ｘ射线、紫外线、r射线等;化学因素:亚硝酸盐，碱基类似物等；生物因素：病毒、细菌等。

内因：ＤNA复制过程中,基因中碱基对得种类、数量与排列顺序发生改变，从而改变了基因得结构。

3、特点：ａ、普遍性ｂ、随机性（基因突变可以发生在生物个体发育得任何时期;基因突变可以发生在细胞内得不同得DNA分子上或同一DNA分子得不同部位上)；c、低频性d、多数有害性e、不定向性注：体细胞得突变不能直接传给后代，生殖细胞得则可能4、意义:它就是新基因产生得途径;就是生物变异得根本来源;就是生物进化得原始材料.(二)基因重组１、概念：就是指在生物体进行有性生殖得过程中,控制不同性状得基因得重新组合。

2、类型:a、非同源染色体上得非等位基因自由组合b、四分体时期非姐妹染色单体得交叉互换c、人为导致基因重组(DNA重组）如目得基因导入质粒3、意义：形成生物多样性得重要原因之一;为生物变异提供了极其丰富得来源,对生物进化具有重要意义基因重组不能产生新得基因，但能产生新得基因型。

基因突变既能产生新得基因，又能产生新得基因型.有性生殖后代性状多样性得主要原因就是基因重组。

传统意义上得基因重组就是在减数分裂过程中实现得，但精子与卵细胞得结合过程不存在基因重组。

人工控制下得基因重组（１）分子水平得基因重组,如通过对ＤNA得剪切、拼接而实施得基因工程.（2)细胞水平得基因重组，如动物细胞融合技术以及植物体细胞杂交技术下得大规模得基因重组。

再如肺炎双球菌得转化。

第二节染色体变异一、染色体结构变异：实例：猫叫综合征（5号染色体部分缺失)类型：缺失、重复、倒位、易位(瞧书并理解)1●●细胞中得在形态与功能上各不相同，携带着控制生物生长发育得全部遗传信息得形态与功能各不相同；一个染色体组携带着控制生物生长得全部遗传信息（3)染色体组数得判断：★染色体组数＝细胞中形态相同得染色体有几条，则含几个染色体组例1:以下各图中,各有几个染色体组？答案:32 5 １ 4★ 染色体组数= 基因型中控制同一性状得基因个数例2：以下基因型，所代表得生物染色体组数分别就是多少？（1）Aａ__＿＿__ (2)AaBb __＿___＿(3)ＡAa _＿____＿（４）AaaBbb ＿_＿_＿_＿(5)AＡAａBＢｂｂ ___＿_＿_（6）AＢCＤ＿_＿___答案：3、单倍体、二倍体与多倍体由配子发育成得个体叫单倍体.有受精卵发育成得个体，体细胞中含几个染色体组就叫几倍体,如含两个染色体组就叫二倍体，含三个染色体组就叫三倍体,以此类推。

高中生物几种育种原理及方法分析1诱变育种(1)原理：基因突变(2)方法：用物理因素(如X射线、γ射线、紫外线、中子、激光、电离辐射等)或化学因素(如亚硝酸、碱基类似物、硫酸二乙酯、秋水仙素等各种化学药剂)或空间诱变育种(用宇宙强辐射、微重力等条件)来处理生物。

操作：射线或化学药品处理（萌发的种子或幼苗）、从大量变异个体中选择所需类型(3)发生时期：有丝分裂间期或减数分裂第一次分裂间期(4)优点：能提高变异频率，加速育种进程，可大幅度改良某些性状，创造人类需要的变异类型，从中选择培育出优良的生物品种;变异范围广。

(5)缺点：有利变异少，须大量处理材料;诱变的方向和性质不能控制，具有盲目性。

(6)举例：青霉素高产菌株、太空椒、高产小麦、“彩色小麦”等备注：太空育种简介太空育种主要是利用返回式卫星和高空气球所能达到的空间环境，通过强辐射、微重力和高真空等条件诱发植物种子的基因发生变异的作物育种新技术。

经历过太空遨游的农作物种子返回地面后再进行种植，不仅植株明显增高增粗，果型增大，而且品质也得到提高。

我国从1987年开始太空育种。

1987年8月5日我国发射的第9颗返回式卫星首次搭载了青椒、小麦、水稻等一批种子，开始了我国太空育种的尝试。

至今，我国已先后8次进行了太空育种试验。

经过太空育种的青椒、番茄、黄瓜、水稻等作物，高产优质、抗病性强。

美国曾进行过玫瑰的太空育种，希望获得玫瑰油产量高的突变体；俄罗斯曾经进行过圣诞树的太空育种，现在大面积种植在西伯利亚和哈萨克斯坦地区，从太空回来的圣诞树长得非常高大。

2杂交育种(1)原理：基因重组(2)方法：连续自交，不断选种。

(不同个体间杂交产生后代，然后连续自交，筛选所需纯合子)操作：选亲本杂交，杂交得F1、F1自交得F2、选择自交(3)发生时期：有性生殖的减数分裂第一次分裂后期或四分体时期(4)优点：使同种生物的不同优良性状集中于同一个个体，具有预见性。

(5)缺点：育种年限长，需连续自交才能选育出需要的优良性状。

课时23 第一节杂交育种和诱变育种、第二节基因工程及其应用一、杂交育种与诱变育种1.杂交育种(1)概念：将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。

(2)原理：基因自由组合，产生新的基因型，从而控制相应新的表现型。

(3)过程：选择具有不同优良性状的亲本通过杂交获得F1,F1连续自交或杂交，从中筛选获得需要的类型。

(4)优点：可将不同优良性状集中在一起。

(5)缺点：杂交育种只能利用已有基因的重组，按需选择，并不能创造新基因。

杂交后代会出现性状分离，育种进程缓慢，过程繁琐。

(6)应用：改良作物品质，提高农作物单位面积产量；培育优良的家畜，家禽。

2.诱变育种(1)概念：利用物理因素或化学因素处理生物，使生物发生基因突变，从而获得优良变异类型的育种方法。

(2)原理：基因突变，产生新基因。

(3)优点：可以提高突变率，在较短时间内获得更多的优良变异类型。

(4)缺点：因为基因突变具有不定向性所以诱变育种有一定的盲目性，需处理大量的生物材料，再进行选择培育。

(5)应用：在农业生产上可培育出抗病力强、产量高、品质好的新品种；在微生物育种方面也发挥重要作用。

二、基因工程及应用1、基因工程的定义（1）、基因工程又叫__________。

它是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因__________出来，加以饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，__________生物的遗传性状。

这是在DNA上进行的__________水平的设计施工。

基因工程需要的基本工具有“__________”、“__________”、“__________。

（2）、基因工程的优点是：可以按照人们的意愿直接__________改变生物的性状，培育出新品种。

2、基因工程的基本工具（1）、基因的“剪刀”——限制性核酸内切酶（简称限制酶）①存在：主要在微生物体内。

②特性：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。

基因突变和诱变育种1. 内容1.基因突变（1）基因突变的定义：一个基因内部遗传结构或DNA序列的任何改变，包括一对或少数几对碱基的缺失、插入或置换，而导致的遗传变化称为基因突变(gene mutation)，其发生变化的范围很小，所以又称点突变(point mutati on)或狭义的突变。

广义的突变又称染色体畸变(chromosomal aberration)，包括大段染色体的缺失、重复、倒位。

（2）基因突变的特点：自发性、不对应性、稀有性、独立性、可诱变性、稳定性（3）基因突变的类型⏹按发生方式：自发、诱发；⏹按突变表型：营养缺陷型、抗药性突变型、条件致死突变型、形态突变型；⏹按遗传物质的结构改变：染色体畸变、基因突变；⏹按碱基变化与遗传信息的改变：同义突变、错义突变、无义突变、移码突变。

（4）基因突变自发性和不对应性的证明实验：Luria的变量实验、Newcombe的涂布实验、Lederberg等的影印平板实验。

（5）紫外线对DNA损伤及修复紫外线对DNA损伤：嘧啶对紫外线比嘌呤敏感得多，其光化学反应产物主要是嘧啶二聚体和水合物，相邻嘧啶形成二聚体后，造成局部DNA分子无法配对，从而引起微生物的死亡或突变。

紫外线对DNA损伤的修复：光复活作用、切除修复。

2.诱变育种⏹诱变育种原则：简便有效诱变剂、优良出发菌株、单孢处理、最适诱变量、利用复合处理的协同效应、注意形态生理和产量的相关指标、设计高产筛选方案、运用高效筛选方法。

突变株筛选方法：产量突变株筛选、抗药突变株筛选、营养缺陷型筛选。

2. 练习一、选择1. 已知DNA的碱基序列为CATCATCAT，什么类型的突变可产生如下碱基序列的改变：CACCATCAT？（）A.缺失B.插入C.颠换D.转换答案：D2. 以下碱基序列中哪个最易受紫外线破坏？（）A.AGGCAAB.CTTTGAC.GUAAAUD.CGGAGA答案：B二、填空1. DNA分子中一种嘧啶被另一种嘌呤取代称为______________。

高三生物基因突变和基因重组；染色体变异；杂交育种与诱变育种人教实验版【本讲教育信息】一. 教学内容：基因突变和基因重组染色体变异杂交育种与诱变育种二. 教学重点：（1）基因突变的概念及特点。

（2）基因突变的原因。

（3）染色体数目的变异（4）遗传和变异规律在改良农作物和培育家畜品种等方面的应用。

三. 教学难点：（1）基因突变和基因重组的意义。

（2）染色体组的概念。

（3）二倍体、多倍体和单倍体的概念及其联系。

（4）各种育种方法的比较四. 具体内容（一）基因突变和基因重组1. 基因突变（1）基因突变的定义：由于DNA分子中发生碱基对的增添，缺失或改变而引起的基因结构的改变叫基因突变。

（2）基因突变的结果：使一个基因变成它的等位基因（产生新的基因）可以引起一定的表现型变化（3）基因突变的时间：主要发生在DNA复制时。

（4）基因突变的意义：提供了新的基因（有可能产生前所未有的新性状）为生物进化提供了最初的原材料，是变异的根本来源（5）基因突变如何产生的？（诱因）（6）基因突变的主要特点：①普遍性：只要内因（基因变化）和外因（诱导因素）同时存在控制任何性状的基因都可以发生突变②随机性：只要是在DNA复制时，在生物个体发育中的任何时期任何细胞都可以发生基因突变。

③突变率很低：（低频性）原因：自然状态下DNA分子结构相对稳定，具有严格的复制机制。

如生殖细胞的突变率为10—5—10—8④有害性：由于生物是长期进化的产物，已与环境取得了高度的协调，因此基因突变往往是有害的，如人类的遗传病，植物的白化苗，但也有少数突变是有利的，如植物的抗病性耐旱性突变，微生物的抗药性突变等。

另外，突变的有害和有利，有时可以针对不同个体而言，如微生物的抗药性对人类有害，但对生物生存有利，同时突变的有利和有害还与环境因素有关，在一种环境条件下的有利突变可能会由于环境的改变而成为有害突变。

⑤不定向性：一个基因可以向不同的方向发生突变，产生一个以上的等位基因，但基因突变只能在控制同一性状的范围突变A1A2AA3aa12. 基因重组（1）概念：生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。