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1、第二课时基因重组课件展示：(1)以图片结合文字信息的形式呈示小麦的高秆(D)、矮秆(d)一对相对性状；小麦的抗锈病(T)与不抗锈病(t)的另一对相对性状。然后设计下列问题：(2)小麦秆的高矮与是否抗锈病是由位于两对非同源染色体上的非等位基因控制的，这两对基因在遗传中相互独立遗传。(3)现有高秆不抗病、高秆抗病、矮秆不抗病的三种纯合小麦品种。请从中选择合理的亲本，以培育矮秆抗病的小麦新品种，并说明理由。(4)请写出遗传图解，反映育种的过程。学生活动：阅读以上信息，自主设计育种方案，画出遗传图解。生甲：在高秆不抗病、高秆抗病、矮秆不抗病三种小麦品种中，我选择高秆抗病、矮秆不抗病作为亲本。因为高秆不
2、抗病小麦品种的两个性状均不是优良的目标性状；而高秆抗病、矮秆不抗病小麦均具有一对优良的表现性状，可以培育出性状优良的矮秆抗病的小麦新品种。生乙：遗传图解如下，师：F2中出现了矮秆抗病植株后，为何不直接使用，而需让其植株连续自交，选育出自交后代性状不分离的个体再培育？生：因为F2中的矮秆抗病植株不一定是纯合子。师：你能描述其基因型及其在F2中所占的比例吗？生：F2中的矮秆抗病植株的基因型是ddTt(1/8)、ddTT(1/16)。师：假如要缩短育种年限，我们可以采用什么方法？生：可以采用单倍体育种技术。师：你能否简单叙述其育种过程？生：在F2 中，选取矮秆抗病植株，取其花粉离体培养得到单倍体植株
3、，用秋水仙素处理单倍体植株的幼苗的茎尖，使其染色体数目加倍，得到纯合子。选育出其中的矮秆抗病植株培育，即可。师：由此可见，通过有性生殖过程，可以培育出与亲本性状不同的新型个体。也就是通过有性生殖，可以达到变异的效果。师：我们一般把像这种通过有性生殖过程而出现的变异的类型称为什么？板书：二、基因重组1基因重组的概念学生活动：阅读文本P70，完成问题。生：基因重组。师：什么叫基因重组？生：是指生物体在有性生殖过程中，控制不同性状的基因重新组合的过程。师：由于基因重组导致的染色体变异在生物界较为普遍。这是因为有性生殖是大多数生物的生殖方式。你能简单叙述有性生殖的优点吗？生：有性生殖的后代同时具有两个
4、亲本的遗传物质，可能具有两个亲本的优良的遗传性状，因此，有性生殖的后代具有更大的生活力与更强的变异性。有性生殖的方式能更好地推动生物的进化。师：那么，哪些生物会发生基因重组呢？生：所有进行有性生殖的生物。如动物、植物、真菌等。师：细菌等原核生物变异的主要来源是什么？生：基因突变。师：为什么染色体变异与基因重组不是细菌等原核生物的变异的主要来源？生：细菌等原核生物生殖的方式主要为无性生殖，因此一般不出现基因重组；由于细菌等原核生物的DNA不与蛋白质结合形成染色体，因此，细菌等原核生物的变异不出现染色体变异。师：基因重组导致的生物的变异现象广泛发生于生物界，下面，我们一起来研究一个鸡冠遗传中的变异
5、现象。课件展示：(1)鸡冠的形态是受到两对等位基因控制的，这两对等位基因位于两对同源染色体上。(2)这两对等位基因在遗传过程中遵循基因的自由组合定律。(3)以图片结合文字的形式来反映鸡的四种冠的形态。(4)结合你对于文本信息以及媒体信息的阅读，提出你对文本中鸡冠的遗传现象的合理解释，并与你的伙伴交流。师：(1)亲本中具有玫瑰冠与豆冠两种性状，为何在F1中消失了，却出现了一种胡桃冠的新性状。你观察了文本中提供的对应每一种性状的基因组成的特点了吗？(2)在文本中，F2出现了四种性状，其中单冠是亲本与子一代都未曾出现的新性状。你认为这种性状的基因组成是如何的？(3)你能否根据基因的自由组合定律，推测
6、在F2中出现的四种性状的分离比呢？学生活动：阅读文本P71，结合观察多媒体信息，思考鸡冠遗传中出现这种变异的原因，并试图通过遗传图解来分析该问题。生甲：鸡冠遗传中的遗传图解分析：师：在鸡冠的性状遗传中，这两对基因对鸡冠的性状究竟具有怎样的影响？板书：2基因重组的应用学生活动：小组讨论，代表回答。生：鸡冠的性状遗传中，当这两对基因为双显性时，表现为胡桃冠；当这两对基因为单显性时，表现为玫瑰冠与豆冠，其中，单显性为R时，是玫瑰冠，单显性为P时，为豆冠；这两对基因为双隐性时，表现为单冠。师：(1)通常而言，基因位于染色体上，而基因重组通常是指在有性生殖过程中的不同基因之间的重新组合。那么，基因重组过
7、程，是否有新的基因产生？基因重组的本质是什么？(2)你能谈谈你对“基因突变是生物变异的根本来源”这句话的认识吗？学生活动：根据所学知识，组织小组展开讨论，并整理形成本小组的意见，由小组代表发言。第一组：基因重组过程，并没有新的基因产生，只是通过不同基因之间的重新组合，出现了新的基因型，并可能伴随着出现新的性状。第二组：我们同样认为基因重组的本质是不同基因之间的重新组合导致出现新的基因。第三组：生物通过基因突变，使一个基因突变形成它的等位基因，甚至复等位基因。而通过基因重组，可以使非等位基因之间重组，从而产生新的性状。据此，我们可以认为，基因突变可以为基因重组提供遗传材料，基因突变在本身为进化提
8、供原始材料的基础上，还可以通过突变基因的重组为生物进化提供更多的材料。所以，我们可以认为“基因突变是生物变异的根本来源”。师：那么，基因重组的细胞学基础是什么？生：减数分裂。师：基因重组的染色体基础是什么？生：(1)在减数分裂过程中，同源染色体上的等位基因分离的同时，非同源染色体上的非等位基因之间可以自由组合，即基因的自由组合定律。(2)或者同源染色体上的等位基因分离的同时，同源染色体上的非等位基因之间连锁互换，即基因的连锁互换定律。师：同源染色体上的等位基因分离发生于什么时期？非同源染色体上的非等位基因的自由组合发生于什么时期？同源染色体上的非等位基因之间连锁互换发生于什么时期？生：同源染色
9、体上的等位基因分离发生于减数第一次分裂的后期；非同源染色体上的非等位基因的自由组合发生于减数第一次分裂的后期；同源染色体上的非等位基因之间连锁互换发生于减数第一次分裂的四分体时期。师：假如一对等位基因的杂合子自交，在完全显性的条件下，F1中出现的新性状种类占F1总数的多少？在不完全显性条件下呢？生：在完全显性的条件下，F1中出现的新性状种类占F1总数的比例为0；在不完全显性的条件下，F1中出现的新性状种类占F1总数的50%。师：假如两对相对性状的纯合子杂交，在自由组合的条件下，F2中出现的新性状种类有几种？占F2总数的多少？生：种类有2种；3/8或5/8。师：假如两对相对性状的纯合子杂交，设控
10、制这两对相对性状的基因位于两对同源染色体上，若个体的性状与组成该个体的显性基因成正比关系，则F2中出现的新性状种类有几种？学生活动：图解该遗传过程，自主计算。生：新性状种类有3种。师：根据上述两个由于基因重组导致的生物变异的事例，你是否能简单叙述基因重组在生物进化方面的价值呢？生：通过有性生殖过程实现的基因重组与基因突变、染色体变异一样，既是生物进化的源泉，也是形成生物多样性的重要原因之一。上节课我们学习了基因突变，大家能对比一下基因突变和基因重组的区别吗？课下请完成下面表格：基因突变和基因重组的区别基因突变基因重组本质发生时间及原因条件意义发生可能二、基因重组基因重组的概念基因重组的应用1基
11、因重组基因重组是所有生物都可能发生的基本的遗传现象。无论在高等生物体内，还是在细菌、病毒中，都存在基因重组。不仅在减数分裂过程中会发生基因重组，在高等生物的体细胞中也会发生基因重组。基因重组不仅可以发生在细胞核内的基因之间，也可以发生在线粒体和叶绿体的基因之间。可以说，只要有DNA，就可能发生重组。从广义上讲，任何造成基因型变化的基因交流过程，都叫做基因重组。而狭义的基因重组仅指涉及DNA分子内断裂复合的基因交流。真核生物在减数分裂时，通过非同源染色体的自由组合形成各种不同的配子，雌雄配子结合产生基因型各不相同的后代，这种重组过程虽然也导致基因型的变化，但是由于它不涉及DNA分子内的断裂复合，
12、因此，不包括在狭义的基因重组的范围之内。根据重组的机制和对蛋白质因子的要求不同，可以将狭义的基因重组分为三种类型，即同源重组、位点特异性重组和异常重组。同源重组的发生依赖于大范围的DNA同源序列的联会，在重组过程中，两条染色体或DNA分子相互交换对等的部分。真核生物的非姊妹染色单体的交换、细菌以及某些低等真核生物的转化、细菌的转导接合、噬菌体的重组等都属于这种类型。大肠杆菌的同源重组需要RecA蛋白，类似的蛋白质也存在于其他细菌中。位点特异性重组发生在两个DNA分子的特异位点上。它的发生依赖于小范围的DNA同源序列的联会，重组也只限于这个小范围。两个DNA分子并不交换对等的部分，有时是一个DN
13、A分子整合到另一个DNA分子中。这种重组不需要RecA蛋白的参与。异常重组发生在顺序不相同的DNA分子间，在形成重组分子时往往依赖于DNA的复制而完成重组过程。例如，在转座过程中，转座因子从染色体的一个区段转移到另一个区段，或从一条染色体转移到另一条染色体。这种类型的重组也不需要RecA蛋白的参与。2多基因遗传与数量遗传多基因遗传(polygenic inheritance)是指生物和人类的许多表型性状由不同座位的较多基因协同决定，而非单一基因的作用，因而呈现数量变化的特征，故又称为数量性状遗传。多基因遗传时，每对基因的性状效应是微小的，故称微效基因(minor gene)，但不同微效基因又称
14、为累加基因(additive gene)。多基因遗传性状除受微效累加基因作用外，还受环境因素的影响，因而是两因素结合形成的一种性状，因此，这种遗传方式又称多因子遗传(multifactorical inheritance)。多基因遗传的数量性状(quantitative character)为连续变异的性状，可以正态分布曲线表示。人的身高、血压和智力都是多基因性状，而单基因的质量性状(qujalitatie character)则呈不连续变异。下图1表示单基因的侏儒症身高的变异分布。该病患者的平均身高仅130 cm。这类人的家系成员身高决定于基因型AA、Aa和aa，变异的分布呈不连续的特点，即
15、变异个体可明显区分为几个群(即曲线的几个峰)，这个人的身高表现为一种质量性状，群体间差异显著。而正常人的身高是基因性状，身高平均为165 cm，变异在群体中是连续的，曲线只有一个峰即平均值。人身高由矮到高是逐渐过渡，很矮和很高的两种极端的人只是极少数，大多数人身高接近平均值，这种变异的曲线呈正态分布。图1侏儒症身高的变异分布图(1.完全显性；2.不完全显性)图2正常人群身高的变异分布图由此可见，侏儒症患者的身高是一种单基因遗传病的表型性状，而正常人身高则是既受多基因遗传控制，又受环境因素影响。对大多数人来讲，控制身高的基因是微效的和累加的。而极少数遗传病(如Klinefelter综合征、生长激素缺乏症等)对身高的影响是小的，在整个群体的分布曲线中几乎没有作用。分析身高遗传表明子代平均身高更加接近群体的身高平均值，而不是双亲的身高的平均值。统计学应用于遗传学中时，数量性状遗传在子代中出现少量极端表型个体是正常的。因此，从遗传基础来看，一级亲属平均有50%相同的基因，二级亲属平均有1/4的基因相同，三级亲属有1/8的基因相同。多基因遗传具有3个特点：(1)两个极端变异(纯种)个体杂交后，子1代大部分为中间型，具有一定变异范围，是环境影响。(2)两个中间型子1
