第十一章第三节 诱发突变ppt课件

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第十一章 抗病虫育种PPT课件

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2.作物的抗虫性: 寄主植物所具有的能抵御或减轻某些虫 害侵袭或危害的能力。 即某一作物品种在相同虫口密度下,比 其它品种获得高产优质的能力。
二、抗病虫育种意义与作用
• 1.作物病、虫害具有普遍性和极大的为害性。 1) 1840年爱尔兰发生马铃薯晚疫病大流行 2)1970年美国发生玉米小斑病大流行(T-小种) 3)1950年中国小麦条锈病大流行,减产60亿千克。 4)1985年四川水稻发生稻瘟病大流行,减产几十亿千克。 5)水稻二化螟、三化螟,玉米螟,棉铃虫、棉红蜘蛛等。
二、抗病育种方法
❖ 1、引种:如早期从意大利引进的抗锈病小麦品 种阿夫、阿勃….
❖ 2、选择育种: ❖ 对引进品种的异生态筛选优良变异 ❖ 3、杂交育种: ❖ 抗*感、抗*抗、垂直抗性*水平抗性…… ❖ 4、回交育种:单基因显性抗性基因
❖ 5、远缘杂交:小麦的抗秆锈、叶锈和白粉病基 因大多来自近源物种
水平抗病性(小种非特异性、非专化性抗病 性):对不同生理小种没有专化反应或特异反 应,对各种生理小种的反应大体在一个水平上 波动。
(2)抗性的表现形式
垂直抗病性:往往是过敏性坏死型,反应表现明 显,易于识别。
水平抗病性:过敏性坏死以外的多种抗性,表现 不突出,大多为中度水平。
(3)抗性的作用
垂直抗病性:使病原菌无法寄生或发展。 水平抗病性:减缓病害发展速度,推迟发病高峰 来临的时间。





❖ 小种 基因型 r1r1r2r2 R1R1r2r2 r1r1R2R2 R1R1R2R2
❖ 0 A1A1A2A2 感



❖ 1 a1a1A2A2




❖ 2 A1A1a2a2

基因突变的原因-精品PPT课件

基因突变的原因-精品PPT课件
(2)内因 自发产生基因突变。DNA分子复制偶尔发 生错误或者碱基组成发生变化。
基因突变的原因
3、基因突变的原因分析
(野生型基因) 诱 变 因 素野 生 型(野生型基)(突突
变 型 基
变 型


(内部结构发生变化)
下节预告
基因突变的特点及意义
基因突变的原因
基因突变的原因
1、基因突变发生的时期
主要发生在DNA在进行复制
时 分裂间期
有丝分裂间期
体细胞
(一般不能传给后代)
减数第一次分裂间期 生殖细胞 (可以通过受精作用直接传给后代)
基因突变的原因
2、基因突变的原因 (1)外因 物理因素 X射线、紫外线、激光等
诱发因素 化学因素 亚硝酸和碱基类似物等 生物因素 病毒和某些细菌等

Chap11 基因突变

Chap11 基因突变

5-溴尿嘧啶
正常状态: 5Bu类似于T,与A 配对 稀有状态: 5Bu类似于C,与G 配对 造成转换AT → GC(多) GC → AT(少)
在有性生殖的生物中,突变率通常用一定数 目配子中有多少突变型配子来表示。

在无性繁殖的细菌中则用一定数目的细菌 在分裂一次过程中发生突变的次数表示。
人类突变率的估计方法:显性突变
例:家系中出现显性性状患儿的数目估算. 软骨发育不全, 由常染色体显性基因(AD) 引起. 据调查, 在94,075活产儿中, 有10例 患者, 其中2例的一方亲体也是本病患者, 其余8例的双亲正常. 突变率为: (102)/2(940752) = 4.3 105
第十一章 基因突变
第一节 基因突变的概说 第二节 基因突变的检出 第三节 突变的分子机理及诱变因素
第一节 基因突变概说
一、概念
基因突变(gene mutation):由于基因内部 化学结构发生改变,又称点突变(point mutation)。由于基因突变而表现突变性状的 细胞或个体,称为突变体(mutant)或突变 型。 与突变型相对的概念是野生型(wild type)
m-
回 复
m+
野生型表型
突变型表型
× m+
野生型
m- su+
突变型表型
回复
m- su- ×
野生型表型
m+ su+
野生型
m+
m- su+
全部野生型表型
若干突变型子代 (重组子)
回复突变的有无是区别基因突变与染色体缺 失或重复的标志。
(三)突变的多方向性: 基因的突变可以向多个方向进行,一个基因 A可以突变为a1、a2、a3……an等而构成所 谓的复等位基因。

第11章 基因突变

第11章 基因突变

2、真核生物的转座因子
玉米籽粒色斑的产生、果蝇复眼颜色的变异、啤酒
酵母接合的转换等现象都与转座因子在染色体上的
转座有关。
三、转座因子的应用
转座因子在细胞遗传、分子生物学和遗传工程 等方面有许多用途。 利用转座子的插入突变效应,研究基因的结构 与功能区。 利用 Tn 进行基因定位。 利用IR作为基因转移载体。 利用转座子分离和克隆基因。 利用玉米转座因子已先后克隆出雄性不育、抗 病等重要基因。
一、基因突变的时期
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。 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。 4、许多植物的芽变就是体细胞突变的结果。 5、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。
二、化学因素诱变
一些主要诱变剂的诱变机制及其作用特异性: 妨碍DNA某一成分合成引起的DNA结构变化:如 妨碍合成嘧啶:5-氨基尿嘧啶、8-乙氧基咖啡碱; 妨碍嘌呤合成:6-巯基嘌呤。 碱基类似物替换DNA分子中不同碱基引起的碱基 对改变:如5-溴尿嘧啶(5-BU)、5-溴去氧尿核苷(5BudR)、2-氨基嘌吟(2-AP) 。 直接改变DNA某些特定的结构:如亚硝酸、烷化 剂、羟胺。 引起DNA复制的错误:如2-氨基吖啶、吖啶橙、 ICR-170等。
Emerson A(1914)在研究玉米果皮色素遗传时, 发现一种特殊的突变类型—花斑果皮,产生宽窄 不同,红白相间的花斑。 Rhoades M M(1938)在研究玉米糊粉层色素遗 传时,首次报道一个基因的遗传不稳定性受到一 个独立基因的控制。Rhoades把引起遗传不稳定 的基因称为斑点产生基因。 20世纪40年代初, McClintock研究玉米花斑糊粉 层和植株色素产生的遗传基础,发现色素变化与 一系列染色体重组有关。

第十一章第三节 诱发突变

第十一章第三节 诱发突变

四、化学诱变
最早知道的化学诱变剂是秋水仙素,可以诱发多倍体。之后陆 续发现芥子气(二氯二乙硫醚)等也可诱发突变。化学诱变的发 现开拓了人工诱变的新途径。化学诱变剂的应用,可大大提高突 变率,而且处理比较方便。
1. 诱变剂及其种类与作用机制: 烷化剂:使碱基烷基化、改变碱基形成氢键的能 力,从而改变碱基配对关系; 碱基类似物:在复制过程中取代碱基渗入DNA分子, 但形成氢键的类型不同,改变碱基配对关系; 抗生素:阻碍碱基合成或破坏DNA分子结构。 2. 作用特点: 具有一定的碱基特异性
电离辐射的遗传学效应
电离辐射可诱发基因突 变和染色体断裂;他们的 频率跟辐射剂量成正比。 在相当大的一个剂量范围 内,辐射剂量和突变率之 间都存在着线性关系(如 图11-8); 辐射效应是积累的。处 理果蝇精子,诱发的突变 数跟接受的照射量成正比, 而跟照射的发生无关。
三、紫外线照射
紫外线可诱发突变,但不及电离辐射有 效; 紫外线是电磁辐射,但穿透性很差; 最有效波长是270nm,这个波长相当于核 酸的吸收峰; 紫外线很少用作高等生物诱变剂,而多 用在微生物,生殖细胞,花粉粒以及体外 培养的细胞等。
化学诱变剂 乙烯亚胺及其衍生物
主要用途 纺织工业(染色,防皱防 水);农业(杀虫剂和土 壤团粒机构促进剂);石 油工业 纺织工业(染色,防火防 水) 应用于塑料工业 石油工业,线虫防治,火 箭燃料,增塑剂;存在于 很多食品和烟草中 促进色香的保持,广泛应 用于食品工业 农业和园艺上的杀真菌剂 抗生素,癌化疗剂 食品添加剂
1985由年加拿大的Michael Smith建立,并于1993 年获得了诺贝尔化学奖。
具体方法有三种: 寡核苷酸介导的基因突变:指用含有突变碱 基的寡聚核苷酸片断作为引物,在聚合酶的 作用下启动DNA分子进行复制。 盒式突变:是利用一段人工合成的含基因突 变序列的寡核苷酸片段,取代野生型基因中 的相应序列。 PCR介导的基因突变

第十一章 基因的本质

第十一章 基因的本质

(2)基因是位于染色体上的决定遗传性状的基本 功能单位(1910-1940)
1903年,Sutton和Boveri提出遗传的染色体学说; 1909年,丹麦遗传学家 W.Johansen 提出“基因”的概念, 代替了遗传因子。
1906-1910年,摩尔根和他的学生们Sturtevant、Bridges 从事果蝇杂交实验,发现果蝇的性连锁现象,提出遗传的染 色体理论。 1913年, Sturtevant绘制出第一张果蝇连锁图。
突变的有害性有利性是相对的
在一定的条件下,突变的效应可以转化:高杆作物群体中 出现矮杆的突变体
有的突变对生物本身有害,却对人类有利:玉米、水稻、 高粱等作物的雄性不育性,是人们利用杂种优势的好材料。
有些突变对生物本身有利,却对人类不利:谷类作物的落 粒性
四、基因突变的类型
(1)形态突变(morphological mutations)
自发突变( spontaneous mutation)是在无人工
干预条件下,自然发生的基因突变。
由各种诱变剂诱发产生的突变称为诱发突变
( induced mutation) 。
诱发突变
由各种诱变剂诱发产生的突变称为诱发突变。 Muller因对诱发突变的研究而获1946年度诺贝尔奖
1、化学诱变:利用化学诱变剂对生物体进行诱变的
三、基因突变的一般特性
(1)突变的随机性 基因突变的发生在时间上,在发生突变的个体上,在 发生突变的基因上都是随机的。 (2)突变的稀有性 在正常的生长条件和环境中,突变率是极低的,说明 了物种的稳定性。 (3)突变的可逆性
A
正向突变 回复突变
a
回复突变和正向突变的频率一般是不同的,回复突 变的频率更低。突变的可逆性是区别点突变和染色体缺 失的重要标志。

基因突变及其他变异ppt课件演示文稿

基因突变及其他变异ppt课件演示文稿
考纲要求展示
知识内容
基因突变及其意义 基因突变的特征及其原因
要求
Ⅱ Ⅱ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
染色体结构变异和数目变异
生物变异在育种上的应用 转基因食物的安全

Ⅱ Ⅰ
低温诱导染色体数目加倍
调查常见的人类遗传病
实验
实验
知识网络构建
第1节
基因突变和基因重组
一、基因突变 1. 基因突变的实例:镰刀型细胞贫血症
症状 病因 根本 原因
基因突变三种情况,对蛋白质结构的影响大小的比较
碱基对
替换
对氨基酸的影 影响范围 响 小 只改变1个氨 基酸或不改变
减小对蛋白质结 构的影响的措施
增添

缺失

若开始增添1个碱基 增添位置前不 对,可再增添2个、5 影响,影响增 个即3n+2或减少1个、 添后的序列 4个即3n+1 若开始缺失1个碱基 缺失位置前不 对,可再减少2个、5 影响,影响缺 个即3n+2或增添1个、 失后的序列 4个即3n+1
二、基因突变对后代性状的影响 1. 基因突变影响后代性状
原因:突变引起密码子改变,最终表现为蛋白质功能改变,
影响生物性状。例如镰刀型细胞贫血症。 2. 基因突变不影响后代性状 原因:(1)若基因突变发生后,引起了信使RNA上的密码 子改变,但由于一种氨基酸可对应多个密码子,若该改变
了的密码子与原密码子仍对应同一种氨基酸,此时突变基
过程
意义
提高变异频率,创造动物、植物和微生物 新品种
1. 发生在体细胞有丝分裂过程中的基因突变一般随个体死 亡而消失,发生在生殖细胞有丝分裂或减数分裂过程中的 基因突变可以传递给后代。 2. 无丝分裂、原核生物的二分裂及病毒DNA复制时均可发 生基因突变。

遗传学基因突变课件.ppt

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(3)无义突变(nonsense mutation)编码区的单碱 基突变导致终止密码子(UAG/UGA/UAA)的形成, 使 mRNA的翻译提前终止, 形成不完全的肽链.
遗传学基因突变
表 21-2 点 突 变 的 类 型 (以 Tyr的 密 码 子 为 例 ) 无 义 突 变 同 义 突 变 错 义 突 变
1.体细胞突变( somatic mutation )
• 一个祖先细胞由无性繁殖而产生的相同细胞群体叫 做一个克隆(clone) 。
• 体细胞突变常形成一个“突变体区”,体细胞突变 发生愈早, “突变体区”愈大。
• 体细胞突变不能遗传给后代,可通过有性途径传递。
2.生殖细胞突变( germinal mutation )
遗传学基因突变
遗传学基因突变
GC →→ → G-U→→→ A-U→→→A-U ↘→G-C ↘→A-T
AT →→ → H-T→→→ H-C→→→ H-C ↘→A-T ↘→G-C
遗传学基因突变
(3)氧化性损伤碱基(oxidatively damaged bases) • 活泼氧化物如超氧基(O2-),过氧化氢 (H2O2),氢氧基(-OH)对DNA本身的氧化 损伤,也能引起突变。
遗传学基因突变
5.致死突变(lethal mutation): 是指能造成个体死亡的突变
• 显性致死突变:在杂合状态就有致死作用 • 隐性致死突变:在纯合时方有致死作用
6.条件致死突变(conditional lethal mutation): 指在某些条件下能存活,而在某些条件下
表现致死效应。
遗传学基因突变
• 例如:玉米有高、矮秆变异类型,其它物种如水稻、 • 大麦、高粱、玉米等同样存在着这些变异类型。
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表型效应改变
反向遗传学是在获得生物体基因组全部序 列的基础上,通过对靶基因进行必要的加工 和修饰,如定点突变、基因插入\缺失、基 因置换等,再按组成顺序构建含生物体必需 元件的修饰基因组,让其装配出具有生命活 性的个体,研究生物体基因组的结构与功能, 以及这些修饰可能对生物体的表型、性状 有何种影响等方面的内容。与之相关的研 究技术称为反向遗传学技术。
缺失和重复
脱嘌呤depurination 自发损伤
脱氨基deamination
氧化性损伤碱基oxidatively damaged bases
转座因子(transposable element) : 又叫可移动因子,一类在很多后生动物 中(包括线虫、昆虫和人)发现的可移 动的遗传因子。 一段DNA顺序可以从原 位上单独复制或断裂下来,环化后插入 另一位点,并对其后的基因起调控作用, 此过程称为转座(transposition)。这 段序列称跳跃基因或转座子,可分插入 序列(Is因子),转座(Tn),转座phage。
第十一章第三节 诱发突变
一、自发突变
Spontaneous mutation
定义: 未经人为诱变剂处理或杂交等工程手段而在自然 状态下发生的突变。 产生原因: DNA复制错误和自发损伤 宇宙射线 转座因子 理化因素
碱基替换base subtitution 转换transitions 颠换transversions DNA复制错误 移码突变frameshift mutation
电离辐射的遗传学效应
电离辐射可诱发基因突 变和染色体断裂;他们的 频率跟辐都存在着线性关系(如 图11-8); 辐射效应是积累的。处 理果蝇精子,诱发的突变 数跟接受的照射量成正比, 而跟照射的发生无关。
三、紫外线照射
紫外线可诱发突变,但不及电离辐射有 效; 紫外线是电磁辐射,但穿透性很差; 最有效波长是270nm,这个波长相当于核 酸的吸收峰; 紫外线很少用作高等生物诱变剂,而多 用在微生物,生殖细胞,花粉粒以及体外 培养的细胞等。
三乙撑硫代磷酰胺 芥子气 亚硝胺
乙二胺四乙酸(EDTA) 克菌丹 链酶黑素 AF-II(呋喃糠酰胺)
五、诱变在育种上的应用
在微生物选种中,现在已经广泛应用诱 变因素来培育优良菌种; 在植物方面,应用诱变育种,以培育出 许多优良品种; 在家蚕中,利用诱变技术研究出“性连 锁平衡致死系”使得孵出来的都是雄蚕。
诱发突变 二、辐射和诱变
生物体接触的辐射线有X线,α线,β线, γ线,以及中子,质子等; 辐射所含的能量愈大,可使原子轨道上 的电子变化以及分子共振态的改变愈强, 因而诱变的频率更高; 诱发突变并不产生特别的突变型,只不 过增加突变的频率而已。
1、电离辐射引起遗传损伤的途径,大部分还未了解, 但是它们可能以两种方式改变染色体的结构: 直接方式,通过能量的量子击中染色体,好像子 弹击中靶子一样; 间接方式,通过电离化,使细胞内发生化学变化, 转而使染色体在复制时产生异常。 2、辐射剂量的表示方法: X射线、γ射线:伦琴(R); 中子:积分流量(n/cm2); β射线:微居里(μcu/g)。 突变率与辐射剂量: 突变率与辐射总剂量成正比; 突变率与剂量率(辐射强度的影响)无关。
一种简便快速的 定点突变的方法
Stratagen
公司研制的
Quickchange试
剂盒,可以双链 DNA质粒为模板, 只需一对引物, 进行一次PCR, 在1~2d内即可 完成点突变过 程。
七、反向遗传学
Reversed Genetics
经典遗传学 突变表型 反向遗传学(反求遗传学) DNA突变
突变基因型
1985由年加拿大的Michael Smith建立,并于1993 年获得了诺贝尔化学奖。
具体方法有三种: 寡核苷酸介导的基因突变:指用含有突变碱 基的寡聚核苷酸片断作为引物,在聚合酶的 作用下启动DNA分子进行复制。 盒式突变:是利用一段人工合成的含基因突 变序列的寡核苷酸片段,取代野生型基因中 的相应序列。 PCR介导的基因突变
四、化学诱变
最早知道的化学诱变剂是秋水仙素,可以诱发多倍体。之后陆 续发现芥子气(二氯二乙硫醚)等也可诱发突变。化学诱变的发 现开拓了人工诱变的新途径。化学诱变剂的应用,可大大提高突 变率,而且处理比较方便。
1. 诱变剂及其种类与作用机制: 烷化剂:使碱基烷基化、改变碱基形成氢键的能 力,从而改变碱基配对关系; 碱基类似物:在复制过程中取代碱基渗入DNA分子, 但形成氢键的类型不同,改变碱基配对关系; 抗生素:阻碍碱基合成或破坏DNA分子结构。 2. 作用特点: 具有一定的碱基特异性
有害效应 毒性和致癌剂;在多种生 物中诱发突变,诱发人细 胞的染色体畸变 诱发小鼠突变和人细胞的 染色体畸变 各种生物的畸胎剂、致癌 剂和诱变剂 在果蝇中有毒、致癌和突 变,但在细菌中不是,且 其可能要在酶作用下才有 活性 在高等生物中引起染色体 畸变 有毒,引起畸胎;大肠杆菌 诱变剂 致癌和诱变。引起高等生 物细胞的染色体畸变 在实验动物中有致癌,诱 变作用
化学诱变剂 乙烯亚胺及其衍生物
主要用途 纺织工业(染色,防皱防 水);农业(杀虫剂和土 壤团粒机构促进剂);石 油工业 纺织工业(染色,防火防 水) 应用于塑料工业 石油工业,线虫防治,火 箭燃料,增塑剂;存在于 很多食品和烟草中 促进色香的保持,广泛应 用于食品工业 农业和园艺上的杀真菌剂 抗生素,癌化疗剂 食品添加剂
家 蚕 性 连 锁 平 衡 致 死 系
根据实践,可能会有极少数雌蚕存活,这是 由于父本的两致死基因见发生重组,形成不 具有致死基因的雄配子(+ +),并于带有W 染色体的雌配子结合,就有可能出生有生活 力的雌蚕。
六、体外定点突变技术
定点突变是指通过聚合酶链式反应(PCR)等方法 向目的DNA片段(可以是基因组,也可以是质粒) 中引入所需变化(通常是表征有利方向的变化), 包括碱基的添加、删除、点突变等。定点突变能 迅速、高效的提高DNA所表达的目的蛋白的性状及 表征,是基因研究工作中一种非常有用的手段。
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