第四节　生物的变异

一、基因重组

1.概念

基因重组是指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。

2.类型

见表2-11。

3.结果

产生新基因型，导致重组性状出现。

4.意义

基因重组是生物变异的来源之一，是形成生物多样性的重要原因，对生物的进化也具有重要意义。

二、基因突变

1.概念

DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变。

2.时间

主要发生在有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期。

3.诱发因素

物理因素、化学因素和生物因素，其中亚硝酸、碱基类似物属于化学因素。

4.突变特点

①普遍性：一切生物都可以发生。

②随机性：生物个体发育的任何时期和部位。

③低频性：自然状态下，突变频率很低。在没有诱发因素的作用下，基因突变也会自发产生。

④不定向性：一个基因可以向不同的方向发生突变。

⑤多害少利性：有些基因突变，可使生物获得新性状，适应改变的环境。基因突变的利害性取决于生物生存的环境条件。

5.意义

①新基因产生的途径。

②生物变异的根本来源。

③生物进化的原始材料。

6.机理

见表2-12。

7.基因突变与基因重组的区别和联系

见表2-13。

三、染色体变异

（一）染色体结构变异

1.类型

①缺失：染色体中某一片段的缺失。染色体上的基因数目减少。

②重复：染色体中增加了某一片段。片段和原来某片段相同，同一条染色体上存在了等位基因或相同基因。

③倒位：染色体某一片段的位置颠倒了180°。基因数目没有变化，基因排列顺序发生改变。

④易位：染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上。发生在非同源染色体之间。

2.结果

使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，从而导致性状的变异。

3.染色体易位与交叉互换的不同点

见表2-14。

（二）染色体数目变异

1.染色体组

①概念：染色体组是指细胞中的一组非同源染色体，它们在形态和功能上各不相同，但是携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部遗传信息。

②染色体组数判断方法：根据染色体的形态、基因型判断以及染色体的数目和染色体的形态数来推算。

2.单倍体、二倍体及多倍体

①单倍体：体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。植株长得弱小，高度不育。

②二倍体：由受精卵发育而成的，体细胞中含有两个染色体组的个体。

③多倍体：由受精卵发育而成的，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体，茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加。

注意：如果生物体是由生殖细胞——卵细胞或花粉直接发育而成，则无论体细胞中含有几个染色体组，都称为单倍体。如果生物体由受精卵（或合子）发育而成，其体细胞中含有几个染色体组，该生物就称为几倍体。

四、生物变异在育种上的应用

1.杂交育种

①概念：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。

②原理：基因重组。

③过程：选择具有不同优良性状的亲本→杂交，获得F1→F1自交→获得F2→鉴别、选择需要的类型，优良品种。

④优点：可以把多个品种的优良性状集中在一起。

⑤应用：培育性状重组型优良品种。通过将高杆抗病小麦和矮杆易感病小麦杂交，从而获得矮杆抗病小麦的新品种。

2.诱变育种

①概念：利用物理因素（如X射线、γ射线、紫外线、激光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处理生物，使生物发生基因突变，从而获得优良变异类型新品种的育种方法。

②原理：基因突变。

③过程：选择生物→诱发基因突变→选择理想类型→培育。

④优点：

a.可以提高突变频率，在较短时间内获得更多的优良变异类型。

b.大幅度地改良某些性状。

c.能产生前所未有的新基因，创造变异新类型。

⑤应用：培育具有新性状的品种。

3.基因工程

①概念：基因工程，又叫基因拼接技术或DNA重组技术。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。

②转基因生物和转基因食品的安全性。对转基因生物和转基因食品的两种态度：

a.转基因生物和转基因食品不安全，要严格控制。

b.转基因生物和转基因食品是安全的，应该大范围推广。

4.几种应用的比较

见表2-15。

典型考题

例　某男子表现型正常，但其一条14号和一条21号染色体相互连接形成一条异常染色体，如图2-27（a）。减数分裂时异常染色体的联会如图2-27（b），配对的三条染色体中，任意配对的两条染色体分离时，另一条染色体随机移向细胞任一极。下列叙述正确的是（　）。

A.图（a）所示的变异属于基因重组

B.观察异常染色体应选择处于分裂间期的细胞

C.如不考虑其他染色体，理论上该男子产生的精子类型有8种

D.该男子与正常女子婚配能生育染色体组成正常的后代

【答案】D。解析：图（a）所示的变异属于染色体变异，A项错误；观察异常染色体应选择处于分裂中期的细胞，因为此时染色体的形态固定、数目清晰，B项错误；若不考虑其他染色体，根据“配对的三条染色体中，任意配对的两条染色体分离时，另一条染色体随机移向细胞任一极”可知，理论上该男子产生的精子类型有“只含有14号染色体”“只含有21号染色体”“含有14号染色体和21号染色体”“含有异常染色体和14号染色体”“含有异常染色体和21号染色体”“只含有异常染色体”，共计6种，C项错误；当异常染色体与14号染色体分离时，21号染色体有可能与14号染色体一起移向一极，含有14号染色体和21号染色体的精子与正常卵子结合，可以发育为染色体组成正常的后代，D项正确。