第五节 生物的变异
1、概念：生物的子代和亲代之间，以及不同的子代之间在性状上(形态、结构、生理等)存在或多或少的差异叫变异。
2、特点：和遗传一样，是生物界普遍存在的生命现象，是生物的基本特征之一。
一、变异
千姿百态的菊花
“一母生九子，连母十个样。”
不同品种的玉米果穗
花生果实大小的讨论(P44-P45)
3、变异可分为两类

表现型 ＝ 基因型 ＋ 环境条件
可遗传的变异
不能遗传的变异
基因突变
染色体变异
基因重组
来源
（改变）
（改变）
（改变）
可遗传变异和不可遗传变异的区别
遗传物质改变
不能遗传给后代
能遗传给后代
环境条件改变
镰刀型细胞贫血症：
可遗传的变异
上图左所示的是正常人的红细胞形态；图右是镰刀型细胞贫血症患者的红细胞形态。
南方的橘子移栽到北方之后其味道、色泽等品质都发生变化，不能称为橘，只能称为枳的现象。
南橘北枳
原因：二者基因型虽然相同，但环境条件的改变可使性状发生改变。
不可遗传变异
不可遗传的变异
双胞胎兄弟俩一个长时间在室外工作导致皮肤较黑，一个长时间在室内工作导致皮肤较白。
单纯由环境引起的变异，如果没有影响到遗传物质基础，就不会遗传给后一代。
正是由于生物的遗传和变异，才使生物由简单到复杂，由低等到高等不断地进化发展。
4、变异是不定向的
绝大多数变异对生物来说是不利的；少数是有利的，还有一些既无害也无利。
有利变异
不利变异
有利于生物自身的生存
不利于生物自身的生存
感冒病毒不断产生新的变异，抗药性不断增强
玉米苗的“白化病”
有利的变异
抗倒伏的小麦
不抗倒伏的小麦
不利的变异
正常苗
白化苗
不能进行光合作用，会过早死亡，这一变异对植物的生存是不利的。
奶牛产奶量不同是由遗传物质控制的。人工选择可以将产奶量高的奶牛选择出来，通过繁育遗传下去。后代还会出现产奶量更高的变异，再从中选择、繁育，数代后可获得高产奶牛。
二、人类应用遗传变异原理培育新品种
实例1：良种选育
实例2：杂交育种
通过杂交，在后代中抗倒伏基因与高产基因组合到一起。
通过杂交，低产抗倒伏小麦把抗倒伏的基因传给了高产不抗倒伏的小麦，抗倒伏基因与高产基因组合到一起，可以产生高产抗倒伏小麦。
袁隆平当选为美国科学院外籍院士
北京时间2006年4月25日晚9时许，刚刚结束的美国科学院外籍院士评选揭晓，世界著名杂交水稻专家、中国工程院院士袁隆平当选，成为我国农业科学界首位入选美国科学院的外籍院士。
袁隆平与杂交水稻
2001年袁隆平获得国家科学技术奖
太空椒是在太空条件下，引起基因发生改变而培育成的新品种。
实例3：诱变育种
用辐射或化学诱变剂等手段影响生物的配子，使遗传物质发生改变，诱导产生新品种。
实例4：
普通甜菜（2n）
化学药剂
高糖甜菜 （4n）
多倍体育种（染色体变异）
通过化学药剂诱导染色体数目加倍，而培育出的新品种
香蕉的培育
香蕉的祖先为野生芭蕉，个小而多种子，无法食用。香蕉的培育过程如下：
多倍体育种
以三倍体无子西瓜为例，介绍多倍体的培育过程。人们平常食用的西瓜是二倍体。在二倍体西瓜的幼苗期，用秋水仙素处理，可以得到四倍体植株。然后，用四倍体植株作母本，用二倍体植株作父本，进行杂交，得到含有三个染色体组的种子。把这些种子种下去，就会长出三倍体植株。由于三倍体植株在减数分裂的过程中，染色体的联会发生紊乱，因而不能形成正常的生殖细胞。当三倍体植株开花时，需要授给普通西瓜(二倍体)成熟的花粉，刺激子房发育而成为果实(西瓜)。因为胚珠并不发育成为种子，所以这种西瓜叫做无子西瓜。
无子西瓜的培育
用人工诱导的方法，使细胞中的染色体数量加倍，产生新品种。
1、变异的意义：
好的一面：物种进化产生新的生物类型，为生物进化提供了原材料；培育生物新品种，造福人类；
坏的一面：生物患病；害虫进化；出现畸形生物或畸形器官，给人类带来危害。
2、在农业上的应用：培育优良的家作物和家畜、家禽品种、造福人类。
变异在生物在进化上的意义及其在农业生产上的应用
遗传与变异的联系
没有变异，生物界就失去进化的素材，遗传只能是简单的复制。没有遗传，变异不能积累，变异失去意义，生物也不能进化。
练习
选择题
1、“一母生九子，连母十个样。”这句俗语说明生物界普遍存在（ ）
A、变异现象 B、繁殖现象
C、遗传现象 D、进化现象
2、下列变异中，不可遗传的是（ ）
A、视觉正常的夫妇生下患色盲的儿子
B、家兔的毛色有白色、黑色、灰色
C、玉米地中常出现的白化苗
D、暑假后同学们在军训一段时间后肤色变黑
A
D
3、遗传的变异是由于下列引起的（ ）
A、生存环境发生了变化 B、遗传物质发生了改变
C、营养状况的不同 D、人为因素使生物个体不同
4、有利变异是指 （ ）
A、对人类有益的变异 B、对生物自身生存有益的变异
C、可以提高产量的变异 D、可以遗传给后代的变异
B
B
6、有关变异形成的叙述有误的是（ ）
A、变异是由于环境变化而引起的
B、变异可由遗传物质的变化引发
C、变异在亲子代之间才能发生
D、子代的个体间可能会发生变异
7、下列方法中，不能得到可遗传变异的是（ ）
A、加强水肥管理，使农作物健壮
B、进行品种杂交，之后进行选育
C、用射线和药物处理种子后进行选育
D、挑选牛群中的肉质较佳的进行繁殖
C
A
５、下列现象中属于可遗传的变异是（　　）
Ａ、同卵双生姐妹，姐姐比妹妹略胖
Ｂ、种在肥沃土壤中的水稻颗粒饱满
Ｃ、不同人种的肤色不同
Ｄ、某人用眼不当导致近视
Ｃ
8、同卵双生的兄弟俩胖瘦相差很大，其原因是（ ）
A、显性基因发生了作用
B、隐性基因发生了作用
C、染色体数目发生了变化
D、生活环境和条件有所不同
9、下列哪种性状是可以遗传的（ ）
A、营养性夜盲症
B、色盲
C、高山缺氧反应
D、运动员强健的肌肉
D
B
10、下列哪项不能作为变异的实例（ ）
A、奶牛产奶量高、畜用牛产奶量低
B、菊花的颜色有红的、白的等
C、人的视力有正常、近视与远视
D、羊有角，马没有角
D
11. 感冒病毒不断产生新的变异，对感冒药的抗性不断增强，这种变异是( )。
A. 不利变异 B. 有利变异C. 退化 D. 由于用药引起的
12. 下列方法中不能使生物发生变异的是( )。
A. 化学药剂使细胞内染色体加倍 B. 利用转基因方法获得转基因超级鼠
C. 把蟹爪兰嫁接到仙人掌上 D. 利用卫星培育太空椒
13.不能遗传给后代的变异往往是由什么因素引起的?( )
A. 两个品种杂交 B. 基因变化C. 染色体发生变化 D. 环境影响
14. 遗传物质发生变化引起的变异的特点是( )。
A. 都是有利的 B. 都是有害的C. 能遗传给后代 D. 不能遗传给后代
B
C
D
C
15、 实验分析题： 科学工作者将一种普通(产量不高)的矮杆(抗倒伏能力强)小麦与一种高产的高杆(抗倒伏能力差)小麦作亲本进行杂交。在后代植株中出现了普通、高杆，普通、矮杆，高产、高杆，高产、矮杆4种类型的小麦。选出其中的高产、矮杆植株进行繁殖培育，再经过若干代的选择培育后便得到高产、矮杆的新品种小麦。据此回答：
(1) 题中涉及到小麦的性状有哪些? ______________________________。
(2) 性状从亲代传给后代的现象叫____________________。
(3) 杂交后代中出现了普通、高杆和高产、矮杆类型，这种现象叫______________。
(4) 科学工作者从后代选出对人有益的变异类型进行培育，这种方法叫__________。
高杆、矮杆、普通、高产
遗传
变异
杂交育种
（一）、基因突变
1、概念：
由于DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或 改
变，而引起的基因结构的改变，就叫基因突变
2、意义：
是生物变异的根本来源，为生物进化提供了最初的原材料
基因突变的特点：
（1）、普遍性 自然突变 、诱发突变
（2）、随机性
（3）、突变频率低
（4）、多数有害
（5）、不定向性
（二）、基因重组
1、概念：指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：
基因自由组合
基因交叉互换
3、特点：非常丰富
4、意义：
（1）、为生物变异提供了极其丰富的来源
（2）、是形成生物多样性的重要原因之一
（3）、对于生物进化具有十分重要的意义
不可遗传的变异
双胞胎兄弟俩一个长时间在室外工作导致皮肤较黑，一个长时间在室内工作导致皮肤较白。
单纯由环境引起的变异，如果没有影响到遗传物质基础，就不会遗传给后一代。
镰刀型细胞贫血症：
可遗传的变异
上图左所示的是正常人的红细胞形态；图右是镰刀型细胞贫血症患者的红细胞形态。
2、引起红细胞形态发生变化的最可能的原因
是什么？（从物质组成分析）
1、正常红细胞是什么形状？有什么功能？镰刀
型细胞贫血症的红细胞呈镰刀状，对功能的
完成有无影响？
这种病在缺氧时，红细胞由正常的圆饼状变成镰刀形，严重时镰刀状的红细胞破裂，造成溶血性贫血。
DNA
mRNA
C A T
G T A
蛋白质
1）直接原因：血红蛋白分子的多肽链上，
一个谷氨酸被一个缬氨酸替换。
2）根本原因：控制血红蛋白分子的DNA的
碱基序列发生了改变，
变成了 。
（单个碱基替换）
无子西瓜的培育
该植株的西瓜的果肉细胞，种子的种皮和胚其染色体数目各是多少？
单倍体育种
方法：花药的离体培养，再经人工诱导使 染色体数目加倍，成为纯合子。
优点：明显缩短育种年限。
单倍体育种
F1花粉
单倍体
二倍体（或多倍体）纯系
组织培养
人工诱导 染色体加倍
利用单倍体植株培育新品种，只需要两年时间，就可以得到一个稳定的纯系品种。与常规的杂交育种方法相比，明显缩短了育种年限。
常见生物育种方法的比较