(十九) 生物的变异与进化

(十九) 生物的变异与进化

《知识结构》

《重点、难点解析及知识扩展》

本单元的重点内容有：基因突变的概念、特征、意义，人工诱变在育种上的应用。染色体组的概念，单倍体和多倍体及其特点，染色体倍性变化在育种上的应用。现代生物进化的基本理论。一、生物的变异

（一）基因突变

⒈基因突变的概念

⑴某个基因内部可遗传结构(外元)的改变

⑵实质是DNA分子片段中碱基对的置换、缺失或增添

⑶广义上包括染色体畸变；狭义上专指点突变。

⑷按照基因结构改变的类型分类如下2、基因突变的特征

⑴随机性：发生突变的个体、部位、基因、时间都是随机的

⑵稀有性：自然突变率极低，但相当稳定；不同基因的突变率差异大基因

表型效应

测定配子数

突变配子数

突变率1/1000

R

I

Pr

Su

粒色

抑制颜色形成紫色

非甜粒

554 786

265 391

647 102

1 678 736 273

28

7

4

492

106

11

2.4

⑶多方向性：形成一系列异质性等位基因

⑷可逆性：正向突变与回复突变

⑸多害性：往往打破生物对环境形成的适应性3、基因突变的意义

⑴基因突变是生物变异的主要来源

⑵基因突变是生物进化的重要原因之一4、人工诱变及育种

⑴人工诱变指利用物理或化学因素处理生物，诱发其基因突变

⑵诱发突变主要是通过碱基置换和移码突变方式实现的

⑶诱变育种的特点是：提高突变率，扩大变异幅度；大幅度改良某些性状；缩短育种年限；育种规模大。（二）染色体变异

1、染色体组的概念

⑴真核细胞内一套完整的非同源染色体。全部染色体源于同一个祖先种；染色体大小和形状各异；携带本物种的一套基因；功能上协调一致。

⑵以n表示一个染色体组，2n和n分别代表体细胞和

配子染色体组

⑶一个染色体组的染色体数目叫做染色体基数

⑷复合物种的染色体组来源于若干个祖先种，每个祖先种的基本染色体组以x表示，如普通小麦

2n=2(x1+x2+x3)=2(3x)=42 数目变异类型类别

名称

符号

整倍体

单倍体*

二倍体

三倍体

同源四倍体

异源四倍体

n

2n

3n

4n

2(2x)

非整倍体

单体

缺体

三体

双三体

四体

2n-1

2n-2(1)

2n+1

2n+1+1

2n+2(1) 2、多倍体

⑴体细胞中具有3个或3个以上染色体组的个体或细胞

⑵多倍体植株的特点：器官增大趋势；代谢增强(特别是合成代谢)；

发育稍有延迟；结实率降低；抗逆性增强。

⑶常见类型及实例三倍体

同源四倍体

异源四倍体

异源六倍体

异源八倍体

香蕉(33)

黄花菜(33)

无籽西瓜(33)

唐菖蒲(45)

桑(45)

水稻(24 48)

洋葱(16 32)

唐菖蒲(60)

槐(46 92)

桑(30 60)

陆地棉(52)

烟草(48)

萝卜-甘蓝(36)

普通小麦(42)

燕麦(42)

小黑麦(56)

3、单倍体

⑴通常指含有本物种配子中染色体数目的细胞或个体

⑵单倍体与一倍体的内涵不完全相同

⑶单倍体植株瘦小，高度不育，没有经济价值，但有科学研究价值4、染色体倍性变化原因

⑴单倍体来源于单性生殖

⑵同源多倍体来源于体细胞染色体加倍

⑶异源多倍体来源于杂种体细胞染色体加倍

⑷异常配子融合形成多倍体5、倍性育种

⑴单倍体育种

⑵多倍体育种

⑶人工诱导染色体加倍的方法

⑷单倍体育种技术简介

从花药培养单倍体植株需要经过三个步骤：

（1）诱导花粉产生愈伤组织；

（2）诱导愈伤组织分化，长出根、茎、叶；

（3）使幼苗生长健壮。每个步骤需要更换不同的培养基，直至长成单倍体幼苗。

据报道，单倍体植株一般在培养过程中往往能自然加倍。如不能自然加倍，就应用0.1％～0．2％的秋水仙素水溶液

处理植株分蘖，进行人工加倍，从而获得染色体加倍的纯合体植株。二、生物的进化

㈠达尔文的自然选择学说

⒈主要内容

⑴过度繁殖——生物繁殖能力超越环境承受力

⑵遗传变异——生物繁殖后代有微小的不定向变异；微小有利变异通过遗传得到逐代积累和加强。

⑶生存斗争——导致生物个体大量死亡和少量生存。

⑷适者生存——在生存斗争中，适者生存，不适者淘汰（自然选择）⒉生物进化的原因

⑴遗传和变异是生物进化的内因

⑵生存斗争是生物进化的动力

⑶定向选择作用决定进化的方向

⑷多样性和适应性是自然选择的结果㈡现代生物

进化理论的基本观点

⒈种群是生物进化单位

⑴种群基因库代代相传⑵基因频率和基因型频率

的恒定的条件

基因频率 A + a = 1 p + q = 1

基因型频率AA + 2Aa + aa = 1 p2 + 2pq + q2 = 1

在有性生殖的自然种群中，在符合以下五个条件的情况下。各等位基因的频率和基因型频率在一代代遗传中是稳定不变的，或者说是保持基因平衡的，这5个条件是：种群足够大；种群中个体间的交配是随机的；没有突变发生；没有新基因的加入；没有自然选择（哈迪——温伯格定律），事实上，这5个条件是永远不能满足的，因为基因频率总要变化。