遗传结构变异

遗传结构变异（精选5篇）

遗传结构变异 篇1

0 引言

遗传算法于1969年由美国Michigan大学的Holland教授提出后, 在保持其基本框架的基础上, 许多学者提出了不同的改进方法, 如自适应遗传算法、混沌遗传算法、量子遗传算法、混合遗传算法等。但算法的改进和问题本身相关, 并且遗传算法的基础理论仍未根本解决, 在进行算法改进时缺少理论的指导, 所以改进的算法没有普遍的适用性。虽然遗传算法有自身的不足, 但因其具有较强的鲁棒性, 在如金融, 自动控制, 模式识别, 组合优化, 故障诊断等领域都有成功的应用。

在遗传算法中, 变异算子通过模拟生物遗传和进化过程中的变异环节对个体进行变异, 虽然发生变异的可能性比较的小, 但也是产生新物种的一个不可忽视的原因[1]。通过变异不断在交叉算子产生的新个体的基础上进行微调、增加种群的多样性、使遗传算法在交叉算子决定的全局搜索能力的基础上还具有一定的局部搜索能力。变异算子被认为是必不可少的产生新个体的辅助方法, 文献[2]认为变异算子能够成为一个重要的遗传算子, 特别体现在维持种群的多样性问题上。正是变异算子在遗传算法中的不可或缺性, 本文在总结相关文献资料的基础上, 从不同角度对变异算子的改进进行讨论, 并展望其发展方向, 为遗传算法中变异算子的进一步发展提供参考。

1 变异算子的发展

简单遗传以初始种群为基点, 经过选择、交叉、变异操作生成新的种群, 如此更新种群直到满足终止条件。遗传算法中变异算子的具体操作是以变异概率Pm用新的基因值替代原有的基因值, 产生新的个体。变异算子对个体编码串的基因做了局部的改变, 维持种群的多样性, 这样有利于防止出现早熟现象。

1.1 传统的变异算子

用遗传算法求解问题时, 对于变异算子的选择首先会考虑已有的成熟的变异算子。几种常用的变异算子主要有基本位变异、均匀变异和高斯变异等。

1.1.1基本位变异是指对个体的每一个基因座, 依变异概率Pm指定其为变异点, 对变异点的基因值进行反转或用其他等位基因值来代替。

1.1.2均匀变异操作是指分别用符合某一范围内均匀分布的随机数, 以某一较小的概率替换个体编码串中各个基因座上的原有基因值。

1.1.3高斯变异操作是指进行变异操作时, 用符合均值为μ、方差为σ的正态分布的一个随机数来替换原有基因值。

还有如边界变异、非均匀变异等等, 这里不赘述了。可以看出变异算子的设计会涉及变异点位置的确定和基因值的替换两个方面。这两个问题的解决与编码及所解决的问题是密切联系的。上述的变异算子对多值编码都适用, 但考虑问题的特殊性, 变异算子又不能一概简单进行操作。如对TSP问题, 若用数字代表城市, 如用52134编码串表示5个城市的一种旅行路线。因问题本身要求城市不能重复出现, 这使得变异时不能通过对基因座上的基因值进行替换来实现。出现了如倒位变异和交换变异等变异算子。倒位变异是指将随机选取的两个基因座之间的基因进行逆序排序。变换变异是指对于随机选取的基因座之间的基因值进行交换。

1.2 改进的变异算子

在成熟的传统变异算子的基础上不少学者做了大量的研究和探索, 从理论, 克服早熟现象和应用等方面提出了许多改进方法, 有效提高遗传算法的性能。

1.2.1 变异算子在理论方面的研究

变异算子在理论方面的深入研究不多, 文献[3]给出了基于模式定理的变异概率上限确定公式, 由公式可知, 可以通过选择适当的变异概率, 使得某模式所含个体数目经过选择、交叉和单点变异等操作后得到增长。文献[4]提出了基于位变异的模式遗传算法。直接把模式作为个体, 使用的编码策略本质上比SGA的编码策略更加直接。并对其收敛性进行了分析。

1.2.2 变异算子在克服早熟现象上的改进

对变异算子的改进主要是针对遗传算法的局部搜索能力较弱及存在早熟现象, 许多研究者提出了许多改进的方法, 下面对此做个总结。

文献[5]提出基于细分变异算子的遗传算法。将变异算子细分为最优调教算子和大步前进算子两种算子的形式。文献[6]提出了一种新的改进遗传算法双变异算子遗传算法。通过将所有产生的子代个体与父代个体混合作为下一代种群, 在种群选择前对适应度值较低的个体进行一次变异, 然后通过选择、交叉, 再一次变异产生新种群, 再利用自适应算法改变交叉和变异率及最优保存策略保护历代最优个体, 双变异算子的遗传算法能够最大限度使种群多样性, 这样最有可能得到最优解, 也易突破局部收敛的局限而达到全局最优。文献[7]提出了一种双变异率的改进遗传算法。在进化过程中, 引入广义海明距离这个概念, 当由广义海明距离控制的交叉操作产生个体数不足种群规模时, 对原种群进行局部小变异, 这样在避免近亲繁殖的同时又可扩大搜索空间, 增加种群多样性, 有效地抑制了早熟收敛;随后进行的全局大变异保证整个过程全局收敛。文献[8]提出了一种基于位变异的防止遗传算法过早收敛的算法。该算法通过种群熵来判断过早收敛的发生。当发生过早收敛时, 在单调系数的指导下进行有针对性的位变异, 从局部最优解的范围内摆脱出来, 算法重新具有进化能力。文献[9]提出一种采用新的解码方案的动态变异遗传算法。文献[10]根据个体适应度不同对变异概率进行自适应调整, 使群体中的优良模式不易被破坏, 同时又保证了种群个体的多样性, 从而提高了算法的搜索效率。算法中改变了交叉与变异的操作顺序, 避免了个体适应度的重复计算, 提高运行速度。文献[11]提出了一种将强制变异、最佳解保留和自适应交叉变异参数调整相结合的改进遗传算法。这种方法将进化过程中群体的平均适应度与最大适应度进行比较, 以确定是否需要对群体实施强制变异或采用自适应交叉、变异概率调整。这种方法可有效地克服早熟现象, 提高全局优化能力。

1.2.3 变异算子在TSP的改进

组合优化问题是遗传算法通常解决的应用问题, TSP是典型的组合优化问题, 属于NP难问题。其变异算子的设计有其特殊性, 有学者在这方面也做了相应的研究。

文献[12]通过分析TSP问题的特征, 结合以减少周游路线中交叉边为启发式信息, 引入了一个遗传算法中新的变异策略用于TSP求解。该变异策略能够引导算法通过有指导性的变异更快地收敛到更好的解。文献[13]也在遗传算法解决tsp问题中进行了改进。提出多步强化变异, 其是在单步强化变异策略的基础上进行了改进, 通过向前考察几步个体进化效果, 将该信息向回传递, 影响个体变异策略。

2 遗传算法中变异算子的未来研究方向展望

通过与遗传算法中变异算子相关的文献的整理, 我们知道变异算子的改进有助于遗传算法性能的提高, 在总结已有研究的基础上, 提出以下几点未来研究方向:

2.1 加强遗传算法基础理论的研究

几乎对遗传算法中变异算子的改变都是从处理的实际问题出发的, 这种改进对于处理其他问题的遗传算法是否有效值得商榷。这种改进还是受到遗传算法基础理论的薄弱的限制。从遗传算法的收敛性, 早熟机理等方面从数学角度进行分析, 剖析变异算子的作用机理, 更好地改进变异算子。

2.2 变异算子与其他技术的结合

从上述的研究看, 变异算子的改进还是集中在对算子本身的直接改进, 可以借鉴其他算法特别是优化算法, 与变异算子进行结合, 提高变异算子对算法搜索性能的作用。

2.3 相关应用问题的拓宽

遗传算法应用领域比较广泛, 对变异算子的改进主要应用于函数优化问题, 今后可以探讨变异算子在不同问题中的改进方法。

3 结束语

遗传算法提供解决问题的基本框架, 确实带来一定优势, 但基本遗传算法的性能有待提高。可以从不同的角度进行遗传算法的改进, 其改进的切入点不仅和所解决的问题相关, 也和所使用的编码, 遗传算子及相关的参数相关。本文从变异算子的角度介绍了对遗传算法的改进方法, 加强了变异算子对传统遗传算法的作用, 改善了算法的搜索效率, 克服过早收敛的缺点, 为今后的遗传算法的发展提供借鉴。

摘要：遗传算法中的变异算子是必不可少的产生新个体的辅助方法。本文首先简单介绍传统的变异算子, 既而结合文献分析和讨论改进的变异算子, 并展望其未来研究方向, 为遗传算法中变异算子的进一步发展提供参考。

关键词：遗传算法,变异算子,早熟

遗传结构变异 篇2

借助孟德尔的故事，了解遗传和变异的秘密——借助袁隆平的故事，了解遗传和变异的应用——搜集有关遗传和变异最新进展的资料，制作小报——针对变异的利弊召开科学辩论会

环节一：阅读孟德尔的研究与发现，为了让学生读有所获，可以让学生读后汇报：孟德尔研究的什么问题？他有什么发现？待学生了解之后小组讨论，试着对孟德尔的实验做出自己的解释，学生的解释只要符合所学的遗传知识即可，对于子一代都表现出显性性状，因此都只是一种颜色，而子二代发生显性性状和隐性性状的分离，并同时表现出来，所以会出现两种颜色，教师清楚就可以，不必给学生细讲。阅读后续者的研究与发现，了解产生这种现象的原因也是变异现象，除了因父母的结合出现变异外，个体自身也会产生变异，认识到后人在孟德尔的基础上进行着坚持不懈的研究，对遗传和变异的认识不断深入。

环节

二、课前让学生搜集袁隆平的故事，课上讲述，要培养学生认真倾听的习惯，听后交流：袁隆平的研究应用了什么原理？有什么重要意义？认识到遗传和变异现象可以改善人类的生活；向学生介绍用人工的方法可以使遗传物质发生变异，如：用x射线照射种子，用太空环境作为人工变异的方法，了解变异的成果，观察图片中的优良品种，并说说它们与我们平时所见的有什么不同，进而让学生体验学科学、用科学给生活水平带来的提高；让学生列举农作物的新品种，感受科学给社会带来的进步。

环节

三、拓展延伸，课下收集有关生物遗传与变异最新进展的一些资料，自由组合编制小报；在教室内设立专角张贴小报，相互浏览，开阔视野。

环节

四、针对“生物变异现象有什么利弊”这一主题召开科学辩论会，提前布置，充分准备，在第二课时召开辩论会，科学辩论会进行中，教师要掌控好纪律，教育学生有礼有节的进行辩论，用道理说服人。此处正反两方面的观点没有谁对谁错的问题，关键是通过科学辩论让学生认识到：只有合理利用科学技术，才能更好的为人类服务。教学目标: 过程与方法

●会查阅和收集有关遗传和变异的图片和资料，并筛选出有价值的信息； ●能引用资料编制科学小报。知识与技能

●知道人类利用遗传学知识，改善了人类生活并促进了生产； ●知道生活中很多的农作物也是变异的结果。情感、态度与价值观

●提供自己获得的资料，表达自己的想法，分享他人的智慧，体验合作的快乐； ●感受科技的神奇和美妙；

●知道科学家为了研究遗传和变异，进行了艰苦不懈的探索。教学重难点

5、重点： 对于“遗传和变异”的探索过程

6、难点： 采用人工进行变异的好与坏 教学准备：

相关图片、材料，孟德尔的故事，袁隆平的故事，学生准备小报资料 课时安排: 1课时

预习活动设计

收集有关生物遗传与变异的资料，了解相关信息。可以抄在下面，也可以贴在下面。教学过程:

一、调动学生已有经验，导入新课

1．我们已经学习了生物的遗传和变异现象，究竟是什么原因让后代长的既像父母，又稍有不同呢？我们一起来探索遗传和变异的秘密吧！（板书课题）

二、了解孟德尔的故事

1．你知道现在遗传学之父是谁吗？ 2．学生讲故事。

3．你听了孟德尔的故事有什么想法呢？试着对实验结果作出你的解释 4．学生小组交流后再全班讨论。

5．但是后来的研究者又发现，用孟德尔的研究理论不能解释另一些现象，究竟是什么现象呢？请一个同学继续讲故事。6．你对这个现象有什么解释？

7．教师小结：孟德尔的研究理论只解释了生物间的遗传现象，并没有提到生物自己也可能会产生变异的现象。

三、了解袁隆平的故事 1．我们国家有一位水稻专家，他解决了世界农业科研难题，他就是我国著名的水稻专家袁隆平。

2．谁知道袁隆平的故事？请同学给大家说说。

3．袁隆平在他的实验中求的是遗传还是变异？为什么说他解决了世界农业科研的难题？

4．学生观看多媒体课件或者阅读教材49页的资料——这些食物跟我们平时吃的有什么不同？ 5．学生回答

6．这些都是经过改良的品种，你还了解哪些农作物的新品种？

四、小课堂大辩论

1．讲解要求：本次的辩论会辩题是食用人工变异的食物是否合理，正方观点是合理，反方观点是不合理。辩论双方各3人，准备时间是5分钟，观点陈述为1分钟，自由辩论时间是10分钟，最后陈述时间为1分钟。下面所有的学生都是评委，要投票选出获胜方。有理不在声高，要以理服人。2．分组辩论赛

3．总结：这次的小课堂大辩论的获胜方是*方。在现实生活中，合理利用科学技术才能更好地为人类服务。

五、编辑有关遗传与变异的小报

1、要求：小组为单位，分工合理，时间为一星期，在全班评出最优秀奖给予表扬。并且利用墙报进行展示。

限时作业设计

一.我会填：

1、（）和（）是生命最基本的特征。2、2001年著名水稻专家（）荣获首届“国家最高科学技术奖”。

3、人类可以利用（），极大地改善了自己的生活。

4、（）被人们称为现代遗传学之父。二.我会判：

1、我们不可能既有像爸爸的地方，又有像妈妈的地方。（）

2、动植物的后代与亲代之间存在着不同的特征，叫做变异。（）三.列举

谈谈生物变异现象有什么利弊？

板书设计：

3．寻找遗传和变异的秘密

现代遗传学之父 孟德尔杂交水稻之父 袁隆平本次辩论题：

鸭流感病毒HA基因遗传变异分析 篇3

1 材料与方法

1.1 基因来源见表1。

注:CY098790由中国疾病预防与控制中心分离[1], JN646713由杭州某医院分离[2], GU596984由扬州大学分离[3]。

1.2 同源性比较与进化树分析

将表1中病毒序列从GENBANK上下载, 利用DNAStar软件比较同源性、制作进化树。

2 结果

2.1 鸭流感病毒HA基因同源性比较

近年我国来分离的鸭流感病毒与其他流感病毒HA基因同源性比较, 见表2。

由表2可以看出2009年分离的CY098790与Re-5的HA基因的同源性为97.3%;2011年分离的JN646713与Re-5的同源性为94%。

2.2 鸭流感病毒HA基因遗传进化树

近年我国来分离的鸭流感病毒与其他鸭流感病毒HA进化关系, 见图1。

由图1可以看出, 2009年分离的CY098790与Re-5和2008年分离的GU596984可聚为同一支, 2011年分离的JN935004与CY098751为另一支, Re-1和Re-4与上述毒株相距更远。

3 讨论

近年来, 国内兽医领域鲜有鸭高致病性禽流感病毒的研究报告。我国目前使用的H5N1 Re-4、H5N1 Re-5疫苗原始毒株都是2006年分离的[4], 距今已6年, 本文证明在此期间我国流行的H5N1已发生了一定程度的变异。

根据遗传进化树图可知, 2009年以前分离的鸭流感病毒可与Re-5分为一支, 2011年分离的鸭流感病毒与目前使用的三株疫苗毒株H5N1 Re-1, Re-4, Re-5亲缘关系都有一定距离, 虽然与Re-5亲缘关系相对较近, 但是已不属于同一家族。有鉴于此, 我国疫苗研发部门应尽快推出新的鸭用流感 (H5N1) 疫苗。

摘要：本文根据近年来中国医学机构发表的分离自我国鸭群的流感病毒HA基因, 与我国正在使用的流感疫苗等毒株的HA基因进行了遗传进化分析。结果显示, 目前我国流行的鸭流感病毒与H5N1 Re-5最接近, 但是也有一定程度的变异。

关键词：鸭流感病毒,血凝素基因,遗传变异

参考文献

[1]Xiu-Feng Wan, Libo Dong, Yu Lan, et al.Indications that Live PoultryMarkets Are a Major Source of Human H5N1Influenza Virus Infection in China.J Virol.2011, 85 (24) :13432–13438

[2]Hai-Bo, W., Chao-Tan, G., Ru-Feng, L., et al.Characterization of a highly pathogenic H5N1avian influenza virus isolated from ducks in Eastern China in2011.Arch.Virol.2012, 157 (6) :1131-1136

[3]顾敏, 刘文博, 曹军平等.1株含H9N2内部基因的H5N1亚型基因重配禽流感病毒的全基因测序及遗传进化分析[J].病毒学报, 2010, 26 (4) :298-304.

生物的遗传与变异教案 篇4

基因控制生物的性状

知识与技能：1.举例说出生物的性状，以及亲子代间在性状上的延续现象。

2.举例说出性状和相对性状之间的区别。教学重点：。举例说出生物的不同性状和相对性状之间的区别。教学难点：理解生物性状与相对性状的区别

教学方法：创设情景---观察思考----分析讨论---归纳总结----得出结论 教学过程：

一课堂导入：

第一章我们讨论了生物的生殖和发育，了解了植物、昆虫、两栖动物以及鸟类的的生殖方式和发育过程。了解到通过生殖和发育生物圈中的生命才能得以不断地延续。我们在座的各位都是经由母亲十月怀胎来到这个世上的，想一想自己有哪些特征像父亲，哪些特征像母亲，哪些特征与父母都不像？为什么会同父母既像又不像呢？再看图，这是一个猫家庭，它们彼此之间各有相同和不同的特征；而我国首例子用成年牛体细胞克隆出的五头牛，它们几乎一模一样，这又是为什么？现在我们已进入了遗传和变异现象的探究了。

二、合作探究：

1、通俗地说，遗传是指亲子代间的相似性，变异是指亲子间和子代个体间的差异。生物的遗传和变异是通过生殖和发育而实现的。而人们对遗传和变异的认识，最初是从性状开始的。观察书本P25上的几种生物性状。

小组成员间相互观察人体的下列性状：（1）耳朵有没有耳垂（2）眼睛是单眼皮还是双眼皮？（3）能否把舌头由两侧向中央卷曲？（4）能否使大拇指向背侧弯曲

讨论：（1）仅凭肉眼的观察或简单的测量，就能知道自己所有的性状吗？ 试着概括什么是生物的性状。

通过观察，结合自己的生活经验，举例说出同种生物的同一性状常有哪些不同的表现形式。（4）任选上述一种人体性状，看看你与父亲或母亲是否相同，如果不同，再看看你与父母的父母是否相同，这说明什么？[（5）生物体的所有性状都是能遗传的吗？如果不是，请举例子说明。（6）在观察和讨论过程中，你还有哪些问题、思考：父母的许多性状为什么会在我们的身上出现呢？我们知道精子和卵细胞都没出携带任何性状，那么，父母究竟是把什么东西传给了合代，才使子女像父母呢？

交流展示：指导学生阅读分析书本资料 学生阅读分析书本资料，并讨论[来1． 研究中，被研究的性状是什么？控制这个性状的基因是什么基因？

2．转基因超级鼠的获得，说明性状与基因之间是什么关系？ 由此推论，在生物传种接代的过程中，传下去的是性状还是控制性状的基因？ 三：归纳小结：

把一种生物的某个基因，用生物技术的方法转入到另一种生物的基因组中，培育出的转基因生物，就有可能表现出转入基因所控制的性状。目前，已有多种正在栽培的转基因作物和饲养的转基因动物，市场上有转基因食品，医院里有转基因药品。想一想，你还知道哪些转基因生物？对于基因控制生物的性状，遗传下去的不是性状本身，而是控制性状的基因，你还有怀疑吗？

第二节

基因在亲子代间的传递

教学目标 ：

1、描述染色体、DNA和基因之间的关系；

2、描述生殖过程中染色

体的变化、基因经生殖细胞在亲子代间的传递 教学重点：。描述染色体、DNA和基因之间的关系；

教学难点：描述生殖过程中染色体的变化、基因经生殖细胞在亲子代间的传递

教学过程：

一课堂导入：

问题

1、生物要将自己的性状遗传给后代，要通过一定的结构，以前我们学过遗传物质在细胞的哪个结构中？是不是细胞核中的所有物质都与遗传有关？染色体中与遗传有关的结构是什么呢？

学生回答：细胞核

；不是的，细胞核中那些能够被碱性染料染成深色的物质——染色体才与遗传有关。染色体是由蛋白质和DNA组成的，与遗传有关的物质是DNA。

DNA是遗传物质的载体，我们通过上节课的学习知道了控制性状的小单位是基因，基因并不是杂乱无章存在的，它大多是有规律的集中在DNA上的一个一个小片段。

二、合作探究：

1、议一议：看书、讨论 归纳 p29...32 细胞核、染色体、DNA、基因都是与遗传有关的结构，但是这四者之间的范围关系是逐渐减小的。

生物的体细胞中染色体是成对存在的，基因又位于染色体上，请你推测基因在体细胞中是怎样存在的？

据科学家的研究发现，不同生物的体细胞中染色体数目是各不相同的，但是同种生物的染色体数量是相对稳定的。

人类的体细胞中染色体数量是23对，人的体细胞中的这23对染色体就包含有46条染色体，上有46个DNA分子，包含有数万对基因，决定着人体的可遗传的所有性状。

子代个体是通过父母双方通过生殖细胞的结合形成受精卵发育而来的，请你推测基因是通过什么在亲代与子代之间传递的？

基因是经过精子和卵细胞传递的，但是在精子和卵细胞这些生殖细胞中，人类的染色体可不可能也是成对存在的？

如果在生殖细胞中染色体也是成对存在的，形成的受精卵的染色体数就会增长一倍，但是人类的染色体虽代代相传，但是每个正常人的体细胞中染色体数都只是23对，所以在生殖细胞中染色体数是减半的，即人类的性细胞的染色体数是23条。

请你结合本节课所学的知识想一想，我们用A表示一个相对性状，用a表示另一个相对性状，父亲的体细胞中基因组合是AA，母亲的体细胞中的基因组合是aa，那么产生的精子以及卵细胞中的基因各是什么情况？产生的受精卵的基因组合又是怎样的？

三、交流展示：

1、学生归纳：基因是染色体上具有控制生物性状的DNA片段。

2、学生讨论得出结论：精子的基因是A，卵细胞的基因是a，受精卵的基因组合是Aa。

四、归纳小结：

1、细胞核、染色体、DNA、基因之间的关系是怎样的？

2、人类的体细胞和性细胞中的染色体的数量是多少？

3、人类的染色体在体细胞中与性细胞中是否有区别？有怎样的区别？

4、如果在人类的性细胞中染色体也是成对存在的会出现什么后果？

教学反思：

本节知识与以前所学的知识有所联系，教师在教学过程中，应尽量挖掘这种联系，复习旧知识。通过本节课的学习教师应让学生能够利用所学的知识解决实际生活中的问题，比如能够在已知

父母基因性的前提下正确推测出精子、卵细胞以及受精卵的基因型。能够真正理解和运用这些知识。

第三节

基因的显性和隐性

教学目标：（1）、举例说出相对性状与基因的关系；

（2）、描述控制相对性状的一对基因的传递特点；（3）、说明近亲结婚的危害。

教学重点：1）、掌握相对性状与基因的关系；2）、控制相对性状的一对基因的传递特点；

3）、禁止近亲结婚的道理。

教学难点：（1）、显性基因和隐性基因；（2）、控制相对性状的一对基因的传递特点。

教学过程：

一课堂导入：

问题

1、展示教材P31“生殖过程中染色体的变化”图片，从学生已经学习过的这个图片逐步引导学生过度至P32“生殖过程中基因的传递过程”。在以上基础上提问：若AA控制卷舌、aa控制不卷舌，后代的性状会是怎样呢？

2、若AA控制卷舌、aa控制不卷舌，后代的性状会是怎样呢？

这类问题，不能靠推测，早在十九世纪类似问题就已给修道士孟德尔通过实验解决。

二、合作探究：

1、议一议： 孟德尔和他的豌豆杂交实验

1、看书、讨论 归纳 p33...34

分析：

①纯种高、矮豌豆杂交，为什么子一代只表现高的性状？

②子一代基因型分析（完成填空）。此处需要教师教具引导。

2、问题：子一代高豌豆Dd中的d还会遗传下去吗？如何证明？

3、杂种高豌豆Dd（子一代）自交实验分析：

① 学生小组活动:模拟自然条件下传粉受精形成子二代可能的基因组成和性状并记录；

②小组代表分享本小组活动记录数据；

③引导学生从各小组的记录数据中发现规律：子二代中高茎豌豆比矮茎豌豆多。

④小组活动:思考并讨论“遗传学奠基人”当年分析的一个问题：为什么子二代中总是高的 多，矮的少？⑤展示孟德尔有关豌豆其他相对性状自交结果，证实推理正确。

4、与学生一起总结“孟德尔豌豆杂交实验”结果；

5、借助孟德尔成功经验，渗透情感教育。

2、分析卷舌和不卷舌的问题

（1）让学生利用刚学的知识来分析课前引入时“卷舌和不卷舌”的问题；

（2）通过教学，逐步引导至“同时卷舌的父母也会生出不卷舌的孩子”。

过度：卷舌与不卷舌并不重要，但如果此处的隐性基因a控制的不是不卷舌，而是某种致病的性状（如：白化病）该怎么办呢？

三、交流展示：

3、禁止近亲结婚

（1）、引出近亲：承上：两种隐性致病基因引起的遗传病简单介绍： ① 白化病（播放视频）；② 红绿色盲（图片检测）；

提问：哪些人群携带相同隐性致病基因的可能性更大？（学生回答——近亲）

（2）、解释近亲，分析近亲携带相同隐性致病基因可能性大的原因；

（3）、近亲结婚的危害——使后代患遗传病的机会增加；

（4）、通过一调查表中的数据，进一步证实刚刚得出的结论；

提问：怎么样防止这样的情况发生呢？

我国婚姻法规定：直系血亲和三代以内旁系血亲之间禁止结。近亲结婚使父母双方 携带相同隐性致病基因的机会增大，后代患遗传病的机会也就增加。

四、归纳小结：

1、孟德尔和他的豌豆杂交实验

2、卷舌和不卷舌的问题

3、禁止近亲结婚

第四节 人的性别遗传

教学目标：说明人的性别差异是由性染色体决定的；解释生男生女的道理，理解生男生女机会均等的原因。教学重点： 1.性别遗传的特点。教学难点：2.生男生女机会均等。教学过程：

一课堂导入：

问题

1、播放小品《超生游击队》片段。通过小品演员的精彩幽默的表演，激发学生的学习兴趣，并提出相关问题。

教师：小品中这对夫妻为生下一个儿子，而东躲西藏，打起了游击。妻子也因生下三个女儿备受婆婆和丈夫的责难，而妻子却为自己辩解说生男生女在男性。生男生女到底怎么回事?这与遗传有关系吗？让我们一起通过今天这节课的学习找到问题的答案。

二、合作探究：

1、议一议： 同学们想一想：男女染色体的差别看书、讨论 归纳 p39...40 1.幻灯二通过背景图片，对人体染色体相关问题做一复习，旨在使学生建立一个完整的知识体系，不会断章取义，做到温故知新。回答下列问题：

看图片这是什么？人体体细胞中有多少对染色体？人的性别也是人表现的性状，生物的性状由什么决定？ 2.观察男女体细胞中的染色体有哪些异同：看看男女染色体有什么差别？

男女体细胞中有23对染色体，其中1-22对染色体形态大小基本相同，只有最后对与其他染色体显著不同，由此，可以判断这对染色体与什么有关?这对与决定性别有关的染色体称为性染色体，与决定性别无关的染色体称为常染色体。

提问：问题1 这两幅图哪张是男性的染色体，哪张是女性的染色体？

问题2 男性的性染色体中，哪条是Y染色体呢？

问题3 Y染色体与X染色体形态大小有什么区别？

问题

4、在研究性别时，只考虑性染色体就可以了。那男性可以产生几种精子，女性可以产生几种卵细胞呢?

问题

5、那生男生女是什么时候决定的？

2、生男生女机会均等看书、讨论 归纳 p40...41

问题

6、男女比例是多少？男女比例是１：１。

问题

7、含X的精子、含Y的精子与卵细胞结合的机会是均等的，所以生男生女的机会均等。好，同学们回想小品中的妻子所言有科学道理吗？生男生女取决于男性。

三、交流展示：

问题

8、同学们说的不错。现在我们一起模拟随机受精，看看是不是和理论结果一致。

学生分组，明确分工，准备好实验器材，进行实验。教师巡视，及时指导。

调查的人数越多，范围越大，男女比例越接近1：1。我们国家现在男性略多于 性，哪些因素导致了这样的结果呢？这对社会会产生什么影响呢？

在一些人的观念里确实存在着重男轻女的思想，从而导致性别的比例发生偏差这还需要我们加强宣传，男女平等是我们国家的一项基本国策，在任何地方不应该存在性别歧视，以保证我们的社会能良性发展。

四、归纳小结：男女染色体的差别

生男生女机会均等

教学反思：本节课，我想尽量给学生机会，所以这节课的两个重点都分别设置了学生活动，使学生在活动中，体验知识的获得过程，学习探究问题的方法，作为一个生物教师队伍中的新手，在授课时还有很多不足之处。今后改正

第五节

生物的变异

教学目标：举例说出可遗传的变异和不遗传的变异，并能说出引起两种变异的原因。举例说出生物的性状既受遗传物质的控制，又受环境因素的影响。初步体验调查生物变异的方法，提高处理调查数据和分析数据的能力，以及应用所学知识解释调查结果的能力。运用所学知识解释调查结果的能力。教学重点： 生物的变异的普遍性： 教学难点：探究变异现象 教学过程：

一课堂导入：

问题

1、俗语说：如“一母生九子，连母十个样”，反应了生物遗传现象的什么问题？ 遗传现象的变异的现象，在自然界中也是普遍存在的二、合作探究：

1、议一议：变异的普遍性： 看书、讨论 归纳 p43...44

得出生物的变异是普遍存在的结论。注意要强调变异应是同种生物之间的差异，而不同种生物之间的差异不能叫变异。

四幅图的参考分析如下：

菊花和玉米是植物，安康羊和果蝇是动物，分别代表了自然界的两类牛物：四种菊花同属一个物种，但花瓣、颜色等性状各异；五种玉米也属于—个物种，玉米粒的颜色的性状不同；三只安康羊同属一个物种，但—只有角，另两只无角；二只果蝇同属—个物种，但复眼的颜色性状有差异。这种同种生物之间存在的各种各样的差异，就是生物的变异。

2、提问：“生物的变异是什么原因造成的?”“为什么生物的变异是普遍存在的?”，引入探究活动。探究大小花生的变异现象：[ A．提出问题：各小组可以提出自己的问题进行探究。如：同是花生这个物种，它们之间也存在着差异吗? B．作出假设：根据自己的问题进行假设。如：同是花生这个物种，大花生和小花生的大小这个性状存在着差异。

C．制定并实施探究计划：根据自己的假设设计方案。参考方案如下：(一)目的要求

1．探究生物性状的变异。

2．认识可遗传变异和不可遗传变异。

3．理解生物的变异和环境的关系。(二)材料准备

包括大小花生，数量不少于30粒。圆规、直尺等。

三、交流展示：

2．所测结果填人表格中。[来你能得出什么结论?

分组探究

小组讨论 归纳总结

遗传结构变异 篇5

关键词：沙棘,杂交后代,主要性状,遗传变异

沙棘属胡颓子科(Elaegnaceae)沙棘属(Hippophae)植物,为落叶灌木、小乔木或乔木。沙棘生态适应性很强,具有防风固沙作用,是优良的生态树种;同时,沙棘果实、根、茎和叶中含有多种生化成分,是加工食品和医药保健品的优良原料。在沙棘应用方面,近些年来国内学者大多从沙棘生态功能、化学成分、加工特性等方面进行研究;就沙棘育种而言,仅对沙棘资源选优、实生选种和引种开展了一些工作,并取得了可喜的成果。有关沙棘杂交育种以及遗传变异的研究尚处于起步阶段。我们从事多年沙棘育种工作,并选育出了多个沙棘品种及优良单株,本文就大果沙棘杂交组合后代主要遗传变异性状倾向进行初步探讨,以期为沙棘良种选育提供理论依据。

1 试验区自然概况

本试验在黑龙江省农业科学院绥棱浆果研究所进行。该所位于北纬47°14′,东经127°06′,海拔202.7m,属大陆性季风气候,年平均气温1.4℃,1月份平均气温-22.6℃,7月平均气温21.8℃。极端最低温度-42.4℃,极端最高温度37.3℃,年日照时数2821.9h,有效积温2400℃~2600℃,年降水量551.5mm,无霜期118.2d,年蒸发量1242.5mm,冬季积温0~11cm,土壤为淋溶黑钙土,较粘重,pH值6.8~7.3,有机质含量4.04%~4.61%。

2 材料与方法

2.1 试验材料

选择大果沙棘的8个杂交组合,每个组合随机选取30株,并挂牌标记。在沙棘生长期内,对毎株的果重、果实密度、果柄长、棘刺、株高等主要性状进行跟踪观测调查,然后做分析评价。并在8月中旬果实成熟时,采摘雌株的果实迅速带回实验室,冰箱冷冻保存,做沙棘果实生化成分遗传变异倾向的研究。[1]所选试验材料见表1。

2.2 试验方法

2.2.1 测量方法

果实重量:随机取100粒鲜果,称其重量,单位:g;

果柄长度:随机取100粒鲜果,测其果柄长度,单位:cm;

果实密度:每个组合随机选取10个结果枝,测量结果枝中部10cm间的果粒数,取其平均值,单位:个/10cm;

棘刺密度:每个组合选择有代表性的1年生枝条10个,测量枝条中部10cm间棘刺数,取其平均值,单位:个/10cm。

株高:对所选试材进行实地实测,单位:cm;

2.2.2 数据统计方法

变异系数的计算:CVundefined——标准差)

3 结果与分析

3.1 沙棘果实重量的遗传变异

8个杂交组合后代果实重量的遗传变异情况见表2。从表中可以看出,楚伊×蒙优(从蒙古沙棘实生选育而来)系列杂交组合后代果实重量均明显低于亲本,而HS-21×蒙优1、绥1×蒙优7、HS-22×阿列伊和HS-20×阿列伊4个杂交组合后代果实重量接近亲本,从HS-21×蒙优1杂交后代的变异范围看,果实重量还有超亲的单株,但总体来看,果实重量的遗传变异呈低亲的倾向。说明沙棘杂交后代果实重量的遗传变异倾向与大多果树、农作物相似,超亲几率很低。

3.2 沙棘果柄长度的遗传变异

8个杂交组合后代果柄长度遗传变异情况见表3。从杂交后代果柄长度的均值来看,除楚伊×蒙优3、HS-22×阿列伊2个组合外,其它组合后代的果柄长度均低于亲本;从杂交后代果柄长度的变异范围来看,除绥1×蒙优7、HS-20×阿列伊2个组合外,其它6个杂交组合后代果柄长度均有超亲的单株,这利于长果柄这一性状优良单株的选择。仅从本研究来看,有75%杂交组合后代果柄长度遗传变异呈低亲倾向,25%杂交组合后代果柄长度遗传变异呈高亲倾向。

续表

3.3 沙棘果实密度的遗传变异

8个杂交组合后代果实密度遗传变异情况见表4。从表中看出,所有杂交组合后代果实密度均值低于亲本,遗传变异呈低亲倾向;但从楚伊×蒙优1、楚伊×蒙优2、楚伊×蒙优3、绥1×蒙优7、HS-20×阿列伊5个杂交组合后代果实密度变异范围看,又都有超亲的个体出现,这对选择丰产性较好的个体是有利的,占杂交组合总数的62.0%。

3.4 沙棘棘刺密度的遗传变异

8个杂交组合后代棘刺密度遗传变异情况见表5。从表中可以看出,除了楚伊×蒙优1、楚伊×蒙优2、绥1×蒙优7杂交组合外,其它5个杂交组合后代的棘刺密度均低于亲本,遗传变异呈低亲倾向,占杂交组合数的62.0%;从杂交后代变异范围看,8个杂交组合后代棘刺密度变异范围较大,均有部分超亲的个体;从变异系数来看,棘刺密度的变异系数较大,变异范围广,选择余地大,有利于少刺个体的选择。

3.5 沙棘株高的遗传变异

8个杂交组合后代棘刺密度遗传变异情况见表6。表中显示,除了楚伊×蒙优3、HS-21×蒙优1杂交组合外,其它6个杂交组合后代的株高均值均高于亲本,总体呈现出其遗传变异的高亲倾向,占杂交组合总数的75%。从杂交后代的变异范围看,占杂交组合总数88%的组合,其后代都有超亲的个体。

4 小结

从8个大果沙棘杂交组合后代遗传变异情况来看,杂交后代果实密度、棘刺密度、果实重量、果柄长度遗传变异呈低亲倾向,株高遗传变异呈高亲倾向,但果柄长度、棘刺密度都有部分超亲的组合,分别占组合的25%和38%;从变异范围看,果柄长度、果实密度、棘刺密度又有不同比例的高亲个体,株高也有部分低亲的个体,为综合性状优良的单株选择提供了机会。

参考文献