《植物育种和种子生产指导倍性育种和诱变育种遗传规律》由会员分享，可在线阅读，更多相关《植物育种和种子生产指导倍性育种和诱变育种遗传规律（131页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 情境3 育种方法与遗传规律 3 1 指导杂交育种的遗传规律 3 2 指导选择育种的遗传规律 3 3 指导倍性育种和诱变育种的遗传规律 3 4 指导优势育种的遗传规律 3 5 指导生物技术育种的遗传规律 3 3 指导倍性育种和 诱变育种的遗传规律 7 基因突变与染色体变异 7 1 基因突变 7 2 染色体结构变异 7 3 染色体数目变异 生物的变异 不遗传的变异 可遗传的变异 基因重组 基因突变 染色体变异 染色体结构变异 染色体数目变异 基因突变是摩尔根于1910年首先肯定的 他在大量的红 眼果绳中发现了一只白眼突变果绳 后来的大量研究表明 在动 植物以及细菌 病毒中广泛存在基因突变的现象
2、7 1 基因突变 一 基因突变的概念和类别 基因突变的概念 是指染色体上某一基因位点内部发 生的可遗传的分子结构的改变 如DNA碱基对的置换 增添 或缺失 这些变化一般多发生在染色体上某一位点内 所以 又叫点突变 基因突变总是从原来基因变成它的等位基因 如 高秆 基因D 突变为矮秆基因d 从而产生一种新的基因型上的差 异 并引起一定的表现性变异 如果突变是在自然状态下发生的称为自然突变 如果突变 是人类诱发产生的 则称为诱发突变 诱发突变现在已广泛 用于育种 诱变育种 基因突变的类别 基因突变引起的表现型变异 根据改变的特性可分为四类 1 形态突变型 造成外形改变的突变型 如 豌豆植株的高 矮
3、 子叶颜色的黄 绿 籽粒形状的圆 皱 白老鼠眼睛黑 红眼 黄种人 白化人 出现频率约5 10万分之一 小麦 红粒 白粒 水稻矮生性 棉花短果枝 玉米的糯性胚乳等性 状 2 致死突变型 指引起个体死亡或生活力明显下降的突 变型 如显性基因突变成隐性基因的植物正常绿C 白化的c 一旦纯合将导致死亡 3 条件致死突变型 指在一定条件下表现致死效应 在另 外的条件下可以存活的类型 如T4噬菌体的温度敏感突变型 在25 时能在宿主上正常生活 而在42 时是致死的 4 生化突变型 指没有形态效应 但导致某种特定生化功能 改变的突变型 最常见的是营养缺陷型 如 某微生物原来可 以在某种培养基上生活 变成了必
4、须补加某种物质才能生存 例如生物界的许多突变现象 不同皮色的老鼠 不同肤色的蛇 不同翅形的果蝇 不同眼色的果蝇 孔雀翅膀羽色的变化 蜜蜂绿眼突变 白化变异 瓜的形状 不同颜色的金鱼草花朵 月季的红花和白花 水稻粒色变异 株高突变 小麦耐盐突变 大麦抗性突变 彩色棉 玉米叶色变异 玉米雄穗颜色变异 熟期变异 多穗玉米 苹果熟色变异柑橘无籽变异 玉米马齿种玉米硬粒种 玉米甜质种 玉米不同类型 亚种 玉米糯质种 玉米粉质种 玉米爆裂种 玉米有稃种 玉米籽粒颜色突变玉米甜与非甜分离 大豆皮色变异 二 基因突变的时期和部位 1 突变可以发生生物个体发育的任何时期 任何部位 即体细胞和性细胞均能发生突变
5、2 性细胞的突变率高于体细胞 因为性细胞对外界环境 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 其特点是 性细胞发生了显性突变 发现的早而稳定的慢 例如 M1 M2 M3 aa Aa 1 4AA 2 4Aa 1 4aa AA 即显性突变在M1就表现出来了 M2可以纯合 但要鉴定出 纯合体必须将M2选择出的显性单株在M3种成株系 其中不分离 的株系才可肯定 M代表诱变后代 性细胞发生了隐性突变 发现的晚而稳定的快 AA Aa AA Aa aa 隐性突变当代不表现 而在M2 M1 M2 一旦表现出来就已经纯合了 体细胞的突变 体细胞的突变是以细胞为单位独立发生的 如果某个细胞
6、的显性基因发生了隐性突变AA Aa 当代为 杂合体 但不表现 呈潜伏状态 要选出纯合体 需有性繁殖 自交一代等到突变基因处于纯合状态时才能表现出来 如果隐性基因发生了显性突变aa Aa 则当代就会以嵌合 体的形式表现出来 突变性状与原来性状并存 产生镶嵌现象 或称作嵌合体 镶嵌范围的大小取决于突变发生时期的早晚 突变发生的 越早 镶嵌范围越大 发生越晚 镶嵌范围越小 例如 果树 花卉的腋芽若在早期发生突变 则由这个芽可以长成一个变 异的枝条 如果在花芽分化时发生突变 那么可能只在单一花 絮或在一朵花上表现 甚至变异只出现在一朵花或一个果的某 一部分 象半红半白的花 半红半黄的果实等 就是这样的
7、嵌 合体 要从中选出纯合体 需要有性繁殖自交两代 体细胞的突变后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 保存 许多植物的 芽变 就是体细胞突变的结果 当发现性 状优良的芽变后 要及时扦插 压条 嫁接或组织培养等 方法法繁殖 进而培育成新品种 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 设法产生性细胞 有性繁殖传递给后代 苹果熟期变异 牛舌草白色突变 花色体细胞突变 不同颜色的牵牛花 柑桔体细胞突变 马铃薯薯块颜色变异 苹果体细胞突变 三 基因突变的特征 基因突变的重演
8、性 同一种生物的不同个体独立地发生相同的基因突变 称为突 变的重演性 在多次试验中发现有很多性状都出现类似的突变 而且突变的频率先后也极相似 即重演性 如 玉米子粒7 个基因中前6个 在多次试验中都出现过类似的突变 且其突 变率也极为相似 基因突变的可逆性 基因突变与许多化学反应一样是可逆的 A a 其中 由显性基因突变成隐性基因叫正突变 如A a 相反 由隐性基因突变成显性基因叫反突变 如 a A 自然突变大 多为正突变 基因突变的可逆性足以说明 基因突变是基因内 分子结构的改变 而不是遗传物质的缺失 否则将不会发生恢 复突变 自然突变多为隐性突变 而隐性突变多为有害突变 如A a 可以A
9、a1 a2 a3 都是隐性基因 a1 a2 a3 对A来说都是对性关系 但它们之间 的生理功能与性状表现各不相同 遗传试验表明 AA a1a1 F2呈3 1 或1 2 1 a1a1 a2a2 F2呈3 1 或1 2 1 说明它们位于同一基因位点上 即为复等位基因 突变的多方向性 1 基因突变的方向不定 可多方向发生 2 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的不同个体上 对 于一个具体的个体或细胞而言 仅可能有其中的两 个 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
10、们在分 子水平上进一步了解基因内部结构 3 复等位基因广泛存在于生物界 1 烟草 栽培的普通烟草为自花授粉植物 但烟草属中有两个 野生种表现为自交不亲和性 已发现有15个自交不亲和的 复等位基因S1 S2 S15 控制自花授粉不结实性 2 人类的血型 由三个复等位基因IA IB和i 决定 其中IA IB对i基 因均为显性 IA与IB间无显隐性关系 共显性 这三个复 等位基因可组成6种基因型和4种表现型 表6 1 人类血型的基因型和表现性 基因型IA IA 或 IA i IB IB 或 IB i IA IB i i 表现性 A型 B型 AB型O型 突变的有害性和有利性 1 突变的有害性 多数突变
11、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 植物 最常见的为隐性白化突变 这种白化苗不能正常形成叶绿素 当子叶或胚乳中养料耗尽时 3 4片真叶 幼苗死亡 遗传表现如下 白化苗现象在大麦中最易发现 2n 14 水稻中也较多 小麦 2n 42 为异源六倍体AABBDD 白化苗 大突变 育种工作中要特别注意微突变的分析和选择 在 注 意大 突变时 也应注意微突变 3 大突变和微突变 基因突变率的测定 测定基因突变率的方法很多 最简单的是
12、用花粉直感现象 根据杂交后代出现的突变体占观察总个体数的比例进行估算 估算配子的突变率 例 测定玉米籽粒由非甜Su 甜粒su的突变率 P 甜susu 非甜SuSu 对父本花粉进行射线处理后再授粉 F1 大部分为非甜Susu 极少数为甜susu 这在当代籽粒上即可发现 理论上应全部为非甜Susu 如果2万粒种子中有2粒为甜粒 则 突变率 2 20000 1 10 000 本节小结 1 基因突变是染色体上点突变 是基因内部化学性 质的 变化 是可遗传的 2 基因突变频率很低 任何时期都可以发生 3 基因突变的特点 重演性 可逆性 多方向性 有害 有利 平行性 4 基因突变与性状表现的关系 显性和隐
13、性突变 大突变与微突变 5 基因突变的鉴定 是否发生基因突变 基因突变的性质 基因突变率的估算 重点 基因突变的概念 类别 特征 复习题 146页 1 2 3 4 5 染色体是遗传物质的载体 遗传现象和规律均依靠 A 染色体形态 结构 数目的稳定 但是 染色体结构稳定是相对的 在某些条件的作用下可 能发生结构的改变 即染色体结构变异 如各种射线 化学 药剂 温度剧变等环境条件的影响 或生物体内生理生化过 程不正常 代谢失调 衰老等原因的变化以及远缘杂交等 均有可能使染色体结构发生改变 引起染色体结构变异的原因 先断后接假设 染色体折断 重接错误 结构变异 新染色体 染色体折断是结构变异的前奏
14、染色体结构变异有四大类型 缺失 重复 倒位 易位 B 细胞分裂时染色体能够进行有规律的传递 7 2 染色体结构变异 2 缺失的类别 染色体缺失的区段有时很小 但有时会是一个整臂 从而形成顶端着丝点染色体 顶端缺失 染色体某臂的外端缺失 例如 一条染色体的端部发生折断后 没有重新接上 结果把没有着丝点的部分丢失了 丢了 ef 见图7 1的左部 最初细胞质内存在无着丝点的断片 无着丝点的断片因无纺锤丝的牵引 最终被丢失 中间缺失 染色体某臂的内段缺失 见图7 1的右部 缺失及其类别 一 缺失 1 缺失的概念 染色体上某一区段的丢失 缺失的细胞学鉴定 在一个个体的体细胞中 一对同源染色体中的一个发生
15、 了缺失 另一个正常叫缺失杂合体 一对同源染色体都缺失叫缺失纯合体 在细胞减数分裂的粗线期进行细胞学鉴定 缺失纯合体均可正常联会 所以难以鉴定 在顶端缺失的杂合体中 正常染色体多出一段 在中间缺失的杂合体中 联会时正常染色体形成环状 或瘤状突起 但易与重复相混淆 缺失的遗传效应 1 缺失破坏了正常的连锁群与交换值 丢失了一段染色体 也就丢失了相应的基因 破坏了正常 的连锁群 中间缺失还改变了交换值 2 缺失的纯合体很难存活 即缺失对生物体是有害的 3 缺失的杂合体生活力很低 其产生两种配子 其中有 1 2配子是带有缺失染色体的配子 含缺失染色体的配子一般 是不育的 缺失染色体主要是通过雌配子传
16、递 因为雌配子 对缺失的耐力比雄配子强 4 缺失的杂合体常表现假显性现象 由于带有显性基因的 一段染色体丢失了 同源染色体上的隐性基因就会得到表现 这种现象叫假显性 图6 3 玉米株色遗传的假显性现象 F1中的绿株即假显性 这种现象 如果不进行细胞学检查 往往被误认为是紫色的显性基因PL突变成了隐性基因pl了 重复及其类型 1 概念 重复是指染色体上多了与自己相同的某一区段 2 类别 顺接重复 重复区段基因的排列顺序与原顺序相同 反接重复 重复区段基因的排列顺序与原顺序相反 由于重复是发生在一对同源染色体之间的 因此可能在一 条染色体发生重复的同时 另一条染色体相应地发生了缺失 见图7 4 二 重复 图6 4 重复的形成 重复的细胞学鉴定 在减数分裂的偶线期或粗线期 重复区段较长时 重复区段很短时 重复区段可能紧缩一点 正 常染色体的相应区段可能伸长一 点 于是二价体可能不会有环或 瘤出现 在杂合体中 重复染色体的重复区段形成一个环状或瘤状 突起 不能同缺失杂合体的环或瘤相混淆 缺失是正常染色体长 拱起成环状 重复的遗传效应 一般情况下重复对生物体的影响比缺失的影响要小一些 1 破坏了
