变异与育种
生物的变异与育种
辐射诱变，花药离体培 用秋水仙 激光诱变，养，再秋水 素处理萌 空间育种 仙素处理使 发的种子 染色体加倍
或幼苗 提高突变频 率，加速育 种过程，或 大幅度改良 某些品种
优点
将不同个体 的优良性状 集中于一个 个体上 后代易出现 分离现象， 育种时间长、 过程复杂
明显缩 短育种 年限
果实大， 物的性状，克 营养物质 服了种间杂交 的障碍 含量高
4、比植物杂交育种所需年限短。
结合上述几个实例，小结如下： 概念：
杂交育种
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。
依据原理： 常用方法： 优点： 缺点：
基因重组 杂交 自交 选优 自交
操作简单，目的性强，能使同种生物的不同 优良性状集中于同一个体，具有预见性。 育种年限长，杂交后代会出现性状分离， 需连续自交才能选育出所需要的优良性 状。而且 只适用于有性生殖的生物，存 在远缘杂交不亲和的障碍。
生物的变异与育种
变 异
不 可 遗 传 的 变 异 可 遗 传 变 异
基因突变 基因重组 染色体变异
缺失 重复 染色体结构变异 倒位
易位
个别染色体 染色体数目变异 的增加减少 染色体组 增加减少
镰刀型红细胞
缺 失
比野生草莓大的变异类型
基因突变 基因重组 染色体结构变异 染色体数目变异
白化症状
重复
中 国 荷 斯 坦 牛 后代毛色各不相同
罕 见 的 白 皮 毛 牛 犊
复习目标： 1、了解生物变异在育种上应用的实例；尝 试将生物学原理用于生产和生活实际。 2、归纳整理比较多种育种方法(杂交育种、 诱变育种、单倍体育种、多倍体育种、基因 工程育种）的原理、常用方法、优缺点及意 义。
遗传变异和育种下课件
基因工程育种
总结词
基于基因技术的育种方法 。
描述1
基因工程育种是利用基因 重组、基因编辑等基因技 术对生物体进行精确的遗 传改良，以创造具有优良 性状的新品种的方法。
描述2
该方法可以实现跨物种基 因转移、目标基因的高效 表达、基因功能的精确调 控等。
3
应用前景
转基因技术在作物育种上有广阔的应用前景，可 以培育出抗病、抗虫、抗旱等性能更强的作物。
畜禽育种在食品安全中的地位
育种目标
畜禽育种以提高肉质、增加产量、改善疾病抗性等为目标，以确 保食品的安全和有效供给。
食品安全
通过育种技术可以减少畜禽疾病的发生，降低兽药使用量，从而提 高食品安全水平。
经济效益
遗传变异和育种课件
CONTENTS
目 录
• 遗传变异和育种概述 • 遗传变异原理与方法 • 育种技术与方法 • 各类作物的育种实践 • 育种技术前沿与展望 • 案例分析与讨论
01 遗传变异和育种概述
CHAPTER
遗传变异定义与类型
定义：遗传变异是指基因型或表型在种群中个体间存在的 差异，是生物进化的原材料。
速育种进程。
分子标记辅助育种在作物品 质改良、抗逆性育种以及畜 禽生产性能改良等方面具有
广泛应用。
04 各类作物的育种实践
CHAPTER
谷物育种
01
02
03
选育高产优质品种
利用遗传变异原理，选育 出产量高、品质优、抗逆 性强的谷物品种，满足日 益增长的食品需求。
改良抗病抗虫性状
通过基因编辑等技术手段 ，将抗病抗虫基因导入谷 物品种中，提高其对生物 胁迫的抗性。
生物变异与育种
2、基因重组的原理
发生在减数分裂形成配子时四分体时期或减Ⅰ前期
8、基因突变与基因重组的区别
基因突变
基因重组
操作方法：
说明： ①该方法一般适用于植物。 ②该种育种方法有时须与杂交育种配合，其中的花药离体 培养过程需要组织培养技术手段的支持。
年限 第一年 第二年
第三年 第四年
第五年
杂交育种
单倍体育种
亲本杂交得F1代
亲本杂交得F1代
F1自交得F2代种子， 取F1代的花药进行离 并将F2代中符合要求 体培养，得单倍体植 的种子进行单独收藏。株后再进行加倍，选
单倍体育种
原理：染色体变异(染色体组成倍地减少) 方法：花药离体培养,再用秋水仙素处理 优点： 明显缩短育种年限
原理
染色体数目变异
选择亲本→有性杂交→F1产生的花粉
3、 单 倍
方法
离体培养获得单倍体植株→诱导染色 体加倍获得可育纯合子→选择所需要 的类型。
体
明显缩短育种年限，加速育种进程。
育 种
解析：X射线、紫外线等是十分剧烈的外界条件，在射线处理下大部 分微生物会死亡，但有个别的生存下来。这些生存下来的微生物会 发生基因突变，青霉素产量有的提高，有的减少，变异的方向是不 定向的。经过人工培养并进行选择，就会得到高产菌株。
多倍体育种
原理： 染色体变异(染色体组成倍地增加) 方法: 用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 .
果将A→a，叫做正突变，那么将a→A叫做反突变。
变异原理在育种中的应用
变异原理在育种中的应用1. 引言育种是通过选择和培育具有理想性状的植物或动物品种，以满足人类需求的一种重要农业活动。
而变异原理作为育种中的重要手段之一，广泛应用于育种过程中。
本文将重点介绍变异原理在育种中的应用，包括自然变异和人工诱变两个方面。
2. 自然变异的应用自然变异是指植物或动物在自然条件下发生的基因突变或基因组重组的现象。
以下是自然变异在育种中的应用：•优势品种的选育：通过对自然变异的观察和筛选，可以发现具有某种优势性状的个体，进而培育出更为优良的品种。
例如，通过对自然变异中抗病性强的植株进行选育，可以获得更健壮、抗病能力更强的作物品种。
•新基因的引入：自然变异中可能会产生新的基因型和表型，这些新基因可以用于引入品种间的基因交换，从而增加遗传多样性，提高品种的适应性和抗逆性。
•基因资源的保护：自然变异中存在大量的遗传多样性，对这些变异的保护和利用有助于维持种间和种内的遗传多样性，避免基因的丢失，保护物种的基因库。
3. 人工诱变的应用人工诱变是指通过人为手段诱导基因的突变或重组，以产生新的遗传变异。
以下是人工诱变在育种中的应用：•作物品种改良：通过人工诱变可以改变作物的某些性状，例如增加作物的耐病性、抗逆性或提高产量等。
人工诱变可以通过化学物质诱变剂、辐射诱变等多种方法实现。
•花卉品种培育：人工诱变在花卉品种培育中得到广泛应用。
通过诱变，可以产生更多的花色、形态和花期变异，为花卉品种的培育提供了更多的选择。
•畜禽品种改良：人工诱变在畜禽品种改良中也有着重要作用。
通过人工诱变可以改变畜禽的生长速度、繁殖力和抗病性等性状，从而提高畜禽品种的经济效益和抗逆能力。
4. 变异原理的潜在挑战与风险尽管变异原理在育种中具有很大的潜力和应用前景，但也存在一些潜在挑战和风险：•变异效果不稳定：遗传变异产生的效果通常是随机的，同一诱变剂对不同个体或种群的作用效果可能不同，导致育种过程的不稳定性。
•不良变异的产生：在诱变过程中，可能会出现不良变异，如生长发育异常、生殖能力下降等，这对育种工作造成一定的困扰。
生物的变异、育种与进化
生物的变异、育种与进化
标题：生物的变异、育种与进化：塑造生命的无穷多样性
生命以其无限多样性给人们留下了深刻的印象。
这种多样性是如何产生的呢？其实，这主要源于生物的变异、育种与进化。
这三个过程共同作用，塑造了丰富多彩的生命世界。
首先，变异为生物多样性提供了原料。
这是一种随机过程，在生物繁殖过程中经常发生。
由于各种环境因素，如辐射、温度变化等，以及内在因素，如基因重组、基因突变等，生物个体间会出现各种形态和生理特征的差异。
这些差异为自然选择提供了丰富的素材，为生物进化奠定了基础。
其次，育种是人工干预生物进化的过程。
人们通过有意识地选择具有特定特征的个体，进行培育和繁殖，以实现物种特性的定向改变。
例如，农业中的作物育种，利用基因突变和基因重组等变异手段，培育出抗逆性更强、产量更高、营养价值更高的新品种。
这种定向育种有效地提高了作物的适应性和产量，满足了人类的需求。
最后，进化是生命适应环境、持续发展的过程。
在自然选择的作用下，具有有利特征的个体更易生存和繁殖，从而将有利特征遗传给下一代。
随着环境和生存需求的改变，下一代个体又会产生新的变异和选择，进一步改变物种的遗传特性。
这个过程不断循环，推动了生物的持续进化。
总的来说，生物的变异、育种与进化共同作用，使得生命得以繁衍生息，并在适应环境的过程中不断发展变化。
这三个过程对于理解生物多样性的起源和维持机制具有重要意义，也为我们提供了保护和利用生物资源的有效手段。
因此，我们应该更加关注和研究生物的变异、育种与进化，以更好地认识生命、保护生命和利用生命。
染色体变异与育种
如CRISPR-Cas9等，可用于精确地编辑基因组，纠正或引入染色体 变异。
表观遗传学研究技术
如DNA甲基化、组蛋白修饰等研究手段，有助于深入了解染色体 变异与表型之间的关联。
染色体变异研究对育种的影响与展望
影响
染色体变异研究对育种工作具有重要影响，有助于深入了解作物和动物中的遗传变异，提高育种效率和品质。
02
染色体变异对生物体的影响来自染色体变异对生物性状的影响
染色体变异可以导致生物性状的改变，如体形、毛色、生长 速度等。这些变异可能对生物的生存和繁衍产生影响，如适 应新的环境或提高繁殖能力。
染色体变异也可能导致生殖障碍，如不孕不育、流产等，影 响生物的生殖能力。
染色体变异与遗传性疾病
染色体变异可能导致遗传性疾病的发生，如唐氏综合征、威廉姆斯综合征等。这 些疾病通常会导致智力障碍、生长发育异常等症状，影响患者的生存质量。
展望
随着染色体变异研究的深入，未来育种工作将更加精准和高效，能够更好地满足人类对农业和畜牧业的需求。同 时，染色体变异研究也将为生物多样性保护和生态平衡提供科学依据。
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03
染色体变异与育种
染色体变异在育种中的应用
80%
增加遗传多样性
染色体变异可以产生新的基因组 合，为育种提供丰富的遗传资源 ，增加作物的遗传多样性。
100%
改良作物性状
通过染色体变异，可以获得具有 优良性状的变异体，如抗病、抗 虫、抗逆等，为育种提供有利条 件。
80%
加速育种进程
利用染色体变异，可以缩短育种 周期，提高育种效率，加速新品 种的培育进程。
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染色体变异在育种中的应用
21 变异在育种上的应用 (一轮复习新教材)
太空育种
一.变异在育种中的应用 5.诱变育种
（4）优点： ①提高基因突变频率,加速育种进程 ②产生新基因,大幅度地改良某些性。
一.变异在育种中的应用 2.杂交育种
总结： ①植物杂交育种中，优良性状的纯合子获得一般采用多次自交选种。
②动物杂交育种中，优良性状的纯合子获得一般采用测交，选择测 交后代不发生性状分离的亲本。
③如果优良性状是隐性，直接在F2中选出即为纯合体。
杂交育种是一种最简单的一种方法
一.变异在育种中的应用 3.单倍体育种
（4）多倍体的缺点：结实率,发育迟缓 （5）实例：三倍体无籽西瓜
一.变异在育种Байду номын сангаас的应用 4.多倍体育种
三倍体无籽西瓜培育过程 ①两次传粉 第一次传粉目的： 杂交获得三倍体种子
第二次传粉目的： 刺激子房发育为果实
②三倍体西瓜无子的原因 三倍体西瓜在减数分裂过程中，由于染 色体联会紊乱，不能产生正常配子。
一.变异在育种中的应用 5.诱变育种
（1）方法： 利用物理因素（如X射线，紫外线，激光等）或化学因素（如亚硝酸等）处 理生物，使生物发生基因突变。从中筛选有利变异。
（2）原理：基因突变
（3）实例： “黑农五号”大豆 “高产”青霉菌株 太空育种
一.变异在育种中的应用 5.诱变育种
黑龙江农科院用辐射方法处 理大豆，培育成“黑农五号” 大豆品种，含油量比原来的 品种提高了2.5%，大豆产量 提高了16%。
生物变异的来源及育种
的理想类型。
方案一：
（1）所用的育种方法为
。
（2）步骤：_____
方案二：
（1）所用的育种方法为
。
（2）步骤：_____
总结：两种方法相比较，哪种方法育种较快 ，为什
么？
。
杂交育种
P
高杆抗锈病x 矮杆不抗病
DDTT
ddtt
F1
高茎抗锈病 DdTt x
F2 高茎抗病 高茎不抗病 矮茎抗病 矮茎不抗病
符合要求的品种
ddTT
转基因育种
原理: DNA(基因)重组 [基因工程] 方法: 目的基因的提取，装入运载体，导入受体细胞，目的基因
的检测与表达，筛选出符合要求的新品种。
优点: 不受生物亲缘关系的限制，可按人的意愿改造生物，目的性
强，科技含量高，可以培育出高产、优质或具有特殊用途的 动植物品种
缺点: 技术复杂，操作要求精细,难度大。
9D_T_
3D_tt
3ddT_ 1ddtt
将F2矮茎抗病品种连续自交，分离淘汰提纯至 基本不分离为止。
单倍体育种
高杆抗锈病 x 矮杆染锈病
DDTT
ddtt
F1 花药离体培养
1DT : 1Dt : 1dT : 1dt
单倍体植株幼苗
DdTt
秋水仙素处理
正常植株
DDTT；DDtt；ddTT；ddtt 选择
细胞工程育种
二、动物细胞克隆育种 理论基础： 细胞的全能性 方 法： 核移植和胚胎移植 优 点： 培育繁殖优良生物品种，用于保存频危物种，有选
择地繁殖某性别动物 缺 点： 技术复杂，操作要求精细,难度大。 应 用： 鲤鲫移核鱼、克隆羊——“多莉”的培育
类型：叉互换
微生物 10-1第十章 微生物的遗传变异和育种
R100质粒 质粒(89kb)可使宿主对下列药物及重金属具有抗性： 可使宿主对下列药物及重金属具有抗性： 质粒 可使宿主对下列药物及重金属具有抗性 汞（mercuric ion ，mer）四环素（tetracycline，tet ）链霉素 ）四环素（ ， (Streptomycin, Str)、磺胺 、磺胺(Sulfonamide, Su)、氯霉素 、 (Chlorampenicol, Cm)、夫西地酸（fusidic acid，fus） 、夫西地酸（ ， ） 并且负责这些抗性的基因是成簇地存在于抗性质粒上。 并且负责这些抗性的基因是成簇地存在于抗性质粒上。
3、质粒的类型 、
严谨型质粒(stringent plasmid)：复制行为与核染色体的复制同步，低拷贝数 严谨型质粒 ：复制行为与核染色体的复制同步， 松弛型质粒(relaxed plasmid)：复制行为与核染色体的复制不同步，高拷贝数 松弛型质粒 ：复制行为与核染色体的复制不同步，
窄宿主范围质粒(narrow host range plasmid) 窄宿主范围质粒 只能在一种特定的宿主细胞中复制） （只能在一种特定的宿主细胞中复制） 广宿主范围质粒(broad host range plasmid) 广宿主范围质粒 可以在许多种细菌中复制） （可以在许多种细菌中复制）
因子） （2）抗性因子（Resistance factor，R因子） ）抗性因子（ ， 因子
包括抗药性和抗重金属二大类，简称 质粒 质粒。 包括抗药性和抗重金属二大类，简称R质粒。 抗性质粒在细菌间的传递是细菌产生抗药性的重要原因之一。 抗性质粒在细菌间的传递是细菌产生抗药性的重要原因之一。
抗性转移因子（ 抗性转移因子（RTF）：转移和复制基因 ） R质粒 质粒 抗性决定因子： 抗性决定因子：抗性基因
微生物的遗传变异和育种
第七章微生物的遗传变异和育种第一节微生物的遗传变异的概述遗传和变异是生物体最本质的属性之一。
所谓遗传，讲的是发生在亲子间的关系，即指生物的上一代将自己的一整套遗传因子稳定地传递给下一代的行为或功能，它具有极其稳定的特性。
而变异是指子代与亲代之间的不相似性。
遗传是相对的，变异是绝对的。
遗传保证了物种的存在和延续，而变异推动了物种的进化和发展。
在学习遗传、变异内容时，先应清楚掌握以下几个概念：（一）遗传型又称基因型，指某一生物个体所含有的全部遗传因子即基因组所携带的遗传信息。
遗传型是一种内在可能性或潜力，其实质是遗传物质上所负载的特定遗传信息。
具有某遗传型的生物只有在适当的环境条件下，通过自身的代谢和发育，才能将它具体化，即产生表型。
（二）表型指某一生物体所具有的一切外表特征及内在特性的总和，是其遗传型在合适环境下通过代谢和发育而得到的具体体现。
所以，它与遗传型不同，是一种现实性。
（三）变异指在某种外因或内因的作用下生物体遗传物质结构或数量的改变，亦即遗传型的改变。
变异的特点是在群体中以极低的概率(一般为10-5～10-10)出现，性状变化的幅度大，且变化后的新性状是稳定的、可遗传的。
（四）饰变指一种不涉及遗传物质结构改变而只发生在转录、翻译水平上的表型变化。
其特点是整个群体中的几乎每一个体都发生同样变化；性状变化的幅度小；因其遗传物质不变，故饰变是不遗传的。
例如，Serratia marcescens(粘质沙雷氏菌)在25℃下培养时，会产生深红色的灵杆菌素，它把菌落染成鲜血似的。
可是，当培养在37℃下时，群体中的一切个体都不产色素。
如果重新降温至25℃，所有个体又可恢复产色素能力。
所以，饰变是与变异有着本质差别的另一种现象。
上述的S.marcescens产色素能力也会因发生突变而消失，但其概率仅10-4，且这种消失是不可恢复的。
从遗传学研究的角度来看，微生物有着许多重要的生物学特性：微生物结构简单，个体易于变异；营养体一般都是单倍体；易于在成分简单的合成培养基上大量生长繁殖；繁殖速度快；易于累积不同的最终代谢产物及中间代谢物；菌落形态特征的可见性与多样性；环境条件对微生物群体中各个体作用的直接性和均一性；易于形成营养缺陷型；各种微生物一般都有相应的病毒；以及存在多种处于进化过程中的原始有性生殖方式等。
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非姐妹染色单体之间
之间
属于基因重组
属于染色体结构的变异
在显微镜下观察不到
可在显微镜下观察到
--精品--
三种可遗传变异的比较
比较项目 基因突变 基因重组 染色体变异
变异的 本质
基因的分子结 构发生改变
原有基因 的重新组 合
染色体结构或 数目发生改变
发生时间
有丝分裂间期 和减Ⅰ间期
减Ⅰ前期 和后期
细胞分裂期
育种 程序
秋水仙 素处理
--精品--
杂交育种
诱变育种 单倍体育种
多倍体育种
基因工程育种
原理 ①_________ 基因突变 染色体变异 ②__________
基因重组
常用 方式
优点 缺点 应用
a.选育纯种： 杂交―→自交 ―→选优―→ 自交 b．选育杂 种：杂交―→ 杂交种
加速
辐射诱变、 激光诱变、 空间诱变
单倍体
二倍体
多倍体
形成 过程
特点
植株弱小，高度不 育
——
果实、种子较大， 营养物质含量丰 富，生长发育⑯ _延__迟_，结实率低
举例 蜜蜂的雄蜂
几乎全部的动物和 过半数的高等植物
香蕉(三倍体)；马 铃薯(四倍体)；八 倍体小黑麦
--精品--
考点二 生物育种方式的相关知识整合
各种育种方式的比较
杂交育种 诱变育种 单倍体育种 多倍体育种 基因工程育种
光镜下 可检出
诱变育种
杂交育种
单倍体、多 倍体育种
①三者均属于可遗传的变异，都为生物的 进化提供了原材料； ②基因突变产生新的基因，是生物变异的 根本来源； ③基因突变是基因重组的基础； ④基因重组是形成生物多样性的重要原因 之一
--精品--
二、单倍体、二倍体和多倍体的比较 （染色体组的概念为重点）
器官巨大，提高产 打破物种界限，⑧
量和营养低成分
改变生物的性状
只适用于植物，发
育延迟，结实率 有可能引发生目态危的机基因
___
三倍体无籽西瓜、 转基因“向日葵豆”、转
八倍体小黑麦
基因抗虫棉
变异与育种
--精品--
知识网络
不可遗传
突变 染色体变异
原材料
种隔群离 自然选择
隔离
--精品--
考点一 可遗传变异的相关知识整合
一、基因突变的原因、特点等(见下图)
-换与染色体易位的区别(见下表) 交叉互换
图解
染色体易位
区别
发生于⑲ 同源染色体 的 发生于⑳_非_同__源__染__色__体__
③花__药__离体培
养，然后再加 倍
a.明显⑦____育 种年限 b．所得品种为 纯合子
技术复杂且需与 杂交育种配合
用纯种高秆抗病 小麦与矮秆不抗 病小麦快速培育 矮秆抗病--精小品麦--
缩短
秋水仙素处理萌 发的种子或幼苗
转基因(DNA重定组向)技
术将④________导入 生物体内，培育新品 种
染色体变异
长
a.使位基于因不重同个组
体的优良性状集 中到一个个体上 b．操作简便
可以提高变异 的频率、⑥ 育种进程或大 幅度地改良某 些性状
a.育种时间⑨
___ b．不能克服远 缘杂交不亲和的 障碍
有利变异少， 需大量处理实 验材料(有很大 盲目性)
用纯种高秆抗病
小麦与矮秆不抗 病小麦培育矮秆
高产青霉菌
抗病小麦
适 用
生物 所有生物均可 种类 发生
自然状态 下，真核 生物
真核生物细胞 增殖过程均可 发生
范
围
生殖 无性生殖、有 类型 性生殖
有性生殖
无性生殖、有 性生殖
--精品--
产生结果 鉴定方法
应用
联系
产生新的基因 、新的基因型
产生新基因 型，没产生 新基因
没产生新基 因，基因数 目或顺序发 生变化
光镜下均无法检出，可根据 是否有新性状或新性状组合 确定