2015届高考生物二轮复习讲义 变异、育种与进化

变异、育种与进化一、生物变异的问题汇总1基因突变、基因重组和染色体变异的适用范围及产生机理：(1)基因突变(2)基因重组2染色体结构变异与基因突变的区别：(1)判断的变异类型。缺失，增添，倒位，基因突变。(2)比较与变异的差异：3.交叉互换与染色体易位的比较：4.判定单倍体、二倍体和多倍体：1 / 12二、不同需求的育种方法的选择1将两个或多个品种的优良性状集中在一起，要用杂交育种方法。2若要快速获得纯种，则用单倍体育种方法。3若要培育原来没有的性状，则可用诱变育种方法。4若要提高品种质量，提高营养物质含量，可用多倍体育种方法。5若要克服远缘杂交不亲和的障碍，则可以选择基因工程育种。6若要培育隐性性状个体，则可用自交或杂交，只要出现该性状即可。三、图解法理解生物进化1比较达尔文自然选择学说和现代生物进化理论：2新物种形成的基本环节：(1)补充图中字母代表的内容。A：突变与基因重组，B：地理隔离，C：生殖隔离。(2)生物进化的判断标准是种群基因频率的改变。(3)新物种的形成不一定经过B过程的原因：新物种的形成还有爆发式和人工创造新物种。3新物种形成的标志：生殖隔离。1某种极具观赏价值的兰科珍稀花卉很难获得成熟种子。为尽快推广种植，可采用花粉粒组织培养获得单倍体苗。 ()【答案】分析：花粉粒是减数分裂产生的，经过了基因重组，且组织培养形成的单倍体往往比较弱小且高度不育，不能保存该种珍稀花卉的优良性状。2科学家用人工合成的染色体片段，成功替代了酵母菌的第6号和第9号染色体的部分片段，得到的重组酵母菌能存活，从而改变了酵母菌的进化方向。 ()【答案】分析：生物变异是随机的、不定向的，酵母菌导入人工合成的染色体片段，增加了遗传多样性，但不能改变进化方向，其进化方向由自然选择决定。3外来物种入侵能改变生物进化的速度和方向。 ()【答案】分析：外来物种入侵会导致本地生物多样性的锐减，因此会影响生物进化的速度和方向。4突变的可遗传性阻碍生物进化。 ()【答案】分析：突变可为生物进化提供原材料。5积聚在细胞内的131I可能直接诱发甲状腺滤泡上皮细胞基因突变并遗传给下一代。()【答案】分析：放射性同位素131I能诱发甲状腺滤泡上皮细胞发生基因突变，但由于是体细胞的基因突变，因此不能遗传给下一代。6染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化。 ()【答案】分析：染色体片段的缺失和重复属于染色体变异，只能改变基因的数目，不会导致基因种类的变化，基因突变会导致基因种类的变化。7染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺序的变化。 ()【答案】分析：染色体主要是由DNA和蛋白质组成的，染色体的倒位和易位必然导致基因排列顺序的变化。8在有丝分裂和减数分裂的过程中均可产生非同源染色体之间发生自由组合，导致基因重组。 ()【答案】分析：自然情况下，基因重组发生在减数第一次分裂前、后期，有丝分裂过程中不会发生基因重组。9生物进化的实质是种群基因型频率的改变。 ()【答案】分析：生物进化的实质是种群基因频率的改变。生物变异的类型及特点【典例1】(2014烟台模拟)权威遗传机构确认，济南发现的一例染色体异常核型即46，XY，t(6；8)为世界首例，该例异常核型属于染色体平衡易位携带者。染色体平衡易位是造成流产和畸形儿的重要因素，由于没有遗传物质丢失，患者表现及智力均与正常人一样。某女性患者的1和5号染色体易位，染色体异常核型可表示为46，XX，t(1；5)。下列说法错误的是 ()A经染色后，在光学显微镜下可观察到染色体易位B46，XY，t(6；8)表示某男性患者6和8号染色体易位C只有缺失和重复这两类染色体结构变异才能导致某条染色体基因数量的改变D染色体易位不属于基因重组，这种变异是可遗传的【解析】染色体变异在光学显微镜下可以观察到。由题中信息“某女性患者的1和5号染色体易位，染色体异常核型可表示为46，XX，t(1；5)”，可知46，XY，t(6；8)表示某男性患者6和8号染色体易位。就一条染色体来说，缺失、重复、易位都可导致基因数量的改变。染色体易位是染色体结构的改变，属于染色体变异，其基因的排列顺序发生了变化，即遗传物质发生了改变，属于可遗传的变异。【答案】C(1)探究某一变异性状是否是可遗传变异的方法思路。若是染色体变异，可直接借助_观察_是否改变。与原来类型在相同环境下生长，观察_是否消失，若不消失，则为_，反之为_。设计_实验，根据实验结果确定变异性状的_是否改变。(2)涉及基因种类和数量的变化：基因突变基因重组染色体变异种类_不改变_数量不改变_【答案】(1)提示：显微镜染色体的形态、结构和数目变异性状可遗传的变异不可遗传的变异杂交基因型(2)提示：改变不改变不改变改变【总结提升】基因突变、基因重组和染色体变异的相关问题辨析(1)关于“互换”问题。 同源染色体上非姐妹染色单体的交叉互换，属于基因重组；非同源染色体之间的互换，属于染色体结构变异中的易位。(2)关于“缺失”问题。DNA分子上若干基因的缺失属于染色体变异；DNA分子上若干碱基对的缺失，属于基因突变。(3)关于变异的水平问题。 基因突变、基因重组属于分子水平的变化，光学显微镜下观察不到；染色体变异属于细胞水平的变化，光学显微镜下可以观察到。(4)不同生物可遗传变异的类型分析。病毒的可遗传变异唯一来源是基因突变；细菌等原核生物不含染色体，所以不存在染色体变异。【变式训练】普通果蝇的3号染色体上的3个基因，按猩红眼桃色眼三角翅脉的顺序排列(StPDI)；同时，这3个基因在另一种果蝇中的顺序是StDIP，我们把这种染色体结构变异方式称为倒位。仅仅这一倒位的差异便构成了两个物种之间的差别。据此，下列说法正确的是()A倒位和发生在同源染色体之间的交叉互换一样，属于基因重组B倒位后的染色体与其同源染色体完全不能发生联会C自然情况下，这两种果蝇之间不能产生可育子代D由于倒位没有改变基因的种类，发生倒位的果蝇性状不变【答案】C生物变异在育种上的应用【典例2】(2013浙江高考)在玉米中，控制某种除草剂抗性(简称抗性，T)与除草剂敏感(简称非抗，t)、非糯性(G)与糯性(g)的基因分别位于两对同源染色体上。有人以纯合的非抗非糯性玉米(甲)为材料，经过EMS诱变处理获得抗性非糯性个体(乙)；甲的花粉经EMS诱变处理并培养等，获得可育的非抗糯性个体(丙)。请回答：(1)获得丙的过程中，运用了诱变育种和_育种技术。(2)若要培育抗性糯性的新品种，采用乙与丙杂交，F1只出现抗性非糯性和非抗非糯性的个体；从F1中选择表现型为_的个体自交，F2中有抗性糯性个体，其比例是_。(3)采用自交法鉴定F2中抗性糯性个体是否为纯合子。若自交后代中没有表现型为_的个体，则被鉴定个体为纯合子；反之则为杂合子。请用遗传图解表示杂合子的鉴定过程。(4)拟采用转基因技术改良上述抗性糯性玉米的抗虫性。通常从其他物种获得_，将其和农杆菌的_用合适的限制性内切酶分别切割，然后借助_连接，形成重组DNA分子，再转移到该玉米的培养细胞中，经筛选和培养等获得转基因抗虫植株。【解析】本题综合考查了单倍体育种、诱变育种、杂交育种和基因工程育种等相关内容。(1)甲ttGG产生的花粉为tG，在EMS的诱变下，通过花药离体培养获得单倍体tg，再由单倍体tg获得可育的丙(非抗糯性ttgg)，需要秋水仙素处理使染色体加倍，这个过程属于单倍体育种。(2)甲ttGG通过诱变产生乙TtGG，乙和丙ttgg杂交，可以获得TtGg和ttGg，从中选出表现型为抗性非糯性TtGg的个体自交，F2中有抗性糯性T_gg的个体，其比例为3/16。(3)采用自交法，纯合子不会发生性状分离，杂合子出现性状分离。F2中抗性糯性T_gg的个体有可能为TTgg，其自交结果不会发生性状分离。如果出现性状分离且抗性糯性非抗糯性31，则为杂合子Ttgg。(4)转基因技术的第一步是获取目的基因，可以从其他生物直接获取抗虫基因，用同一种限制性内切酶分别切割目的基因和质粒，然后在DNA连接酶的作用下将其拼接到运载体质粒上构建基因表达载体(农杆菌转化法中是将目的基因插入Ti质粒的TDNA中)，然后通过农杆菌转化法导入受体细胞玉米细胞中，通过组织培养获得抗虫植株，最后鉴定和筛选。【答案】(1)单倍体(2)抗性非糯性3/16(3)非抗糯性P抗性糯性TtggF1抗性糯性非抗糯性31(4)抗虫基因(或目的基因)Ti质粒DNA连接酶(1)四种基本育种方法的比较：项目杂交育种诱变育种多倍体育种单倍体育种原理基因重组_方法_激光、射线或化学药品处理秋水仙素处理_花药离体培养后加倍优点可集中优良性状时间短器官大和营养物质含量高缩短育种年限缺点_只适用于_(2)明确单倍体育种和多倍体育种方式有关的问题。一倍体一定是单倍体吗？单倍体一定是一倍体吗？二倍体物种所形成的单倍体中，其体细胞中只含有一个染色体组，这种说法对吗？为什么？如果是四倍体、六倍体物种形成的单倍体，其体细胞中就含有两个或三个染色体组，可以称它为二倍体或三倍体，这种说法对吗？单倍体中可以只有一个染色体组，但也可以有多个染色体组，对吗？【答案】(1)提示：基因突变染色体变异染色体变异杂交萌发的种子或幼苗育种年限长盲目性大及突变频率较低植物(2)提示：一倍体一定是单倍体，单倍体不一定是一倍体。提示：对，因为在进行减数分裂形成配子时，同源染色体分开，导致染色体数目减半。提示：不对，尽管其体细胞中含有两个或三个染色体组，但因为是由配子发育成的个体，因此，只能称为单倍体。提示：对，如果本物种是二倍体，则其配子所形成的单倍体中含有一个染色体组；如果本物种是四倍体等，则其配子所形成的单倍体含有两个染色体组等。【总结提升】多倍体和单倍体的比较及应用(1)多倍体和单倍体的比较：项目多倍体单倍体自然成因外界环境条件剧变单性生殖的结果人工诱导秋水仙素处理萌发的种子或幼苗花药离体培养发育起点受精卵或合子配子植株特点植株茎秆粗壮，营养物质含量增加，生长发育延迟植株弱小，生长发育快可育性可育(奇数倍体不育)高度不育(2)多倍体和单倍体的应用。多倍体育种方法：【变式训练】(2014徐州模拟)普通小麦有高秆抗病(TTRR)和矮秆易感病(ttrr)两个品种，控制两对性状的基因分别位于两对同源染色体上。实验小组利用不同的方法进行了如下图所示三组实验：A组P高秆抗病矮秆易感病 F1高秆抗病 F2矮秆抗病B组P高秆抗病矮秆易感病 F1高秆抗病 花药离体培养矮秆抗病C组P高秆抗病射线矮秆抗病下列关于该实验的说法，不正确的是()AA组、B组和C组运用的育种方法分别是杂交育种、单倍体育种和诱变育种BA组和B组都利用杂交的方法，目的是一致的CF2中的矮秆抗病植株可以用于生产DC组射线要处理萌发的种子【答案】C生物进化与生物多样性【典例3】(2014嘉兴模拟)图中地雀A与地雀B可以交配产生可育后代，地雀C与地雀A、B之间不能互相交配。图1、2、3是关于地雀的进化、发展过程示意图。(1)上述地雀之间的关系能体现遗传多样性的类型是_，能体现物种多样性的类型是_。(2)若干年后，小岛上出现了地雀C。在这一变化过程中，起选择作用的主要因素是_。这种新物种的形成方式实质上是由于种群内的_发生改变。(3)若图2时期，小岛和大陆的两个地雀种群的相关基因型种类和个体数如下表所示。甲种群的全部个体所含的全部基因是这个种群的_。甲种群的基因A的频率为_。已知表中乙种群每个个体有2104个基因，每个基因的突变几率都是105，则该种群中出现突变的基因数是_个。【解析】(1)地雀A与地雀B可以交配且产生的后代可育，这表明地雀A与地雀B属于同一物种，地雀C与地雀A、B之间不能互相交配，表明地雀C与地雀A、B产生了生殖隔离，它们并非同一物种，因此能体现遗传多样性的类型是地雀A和B，能体现物种多样性的类型是地雀A、B与C。(2)若干年后，小岛上出现了地雀C，在这一变化中起选择作用的主要因素是海洋环境的变化。这种新物种的形成方式实质是种群内的基因频率发生改变。(3)种群的基因库指的是某种群中全部个体所含的全部基因。甲种群中基因A的频率(2022220212928)/200100%70%。乙种群中出现突变的基因数400 210410580个。【答案】(1)地雀A和B地雀A、B与C(2)海洋环境的变化基因频率(3)基因库70%80(1)物种形成和生物进化的区别和联系：(2)计算基因频率的解题思路：对于自由交配的群体中基因频率的计算，需要注意的条件有_、_、_、_、_。对于自交后代基因频率的计算，一般先写出_，再计算。【答案】(1)提示：生殖隔离种群基因频率进化新物种新物种进化(2)提示：种群足够大个体间随机交配没有突变没有迁入、迁出自然选择不起作用遗传图解【总结提升】生物进化与生物多样性(1)现代生物进化理论图解：(2)物种形成的方式。渐变式物种形成：爆发式物种形成：人工创造新物种：通过植物体细胞杂交(如番茄马铃薯)、多倍体育种(如八倍体小黑麦)等方式也可以创造新物种。(3)生物多样性之间的关系：由图可以看出：生物多样性的成因是生物与环境共同作用的结果。【变式训练】(2014四川理综)油菜物种甲(2n20)与乙(2n16)通过人工授粉杂交，获得的幼胚经离体培养形成幼苗丙，用秋水仙素处理丙的顶芽形成幼苗丁，待丁开花后自交获得后代戊若干。下列叙述正确的是 ()A秋水仙素通过促进着丝点分裂，使染色体数目加倍B幼苗丁细胞分裂后期，可观察到36或72条染色体C丙到丁发生的染色体变化，决定了生物进化的方向D形成戊的过程未经过地理隔离，因而戊不是新物种【解析】A项，在有丝分裂过程中，秋水仙素的作用是在分裂前期抑制纺锤体的形成，从而达到使染色体数目加倍的目的。B项，油菜物种甲、乙杂交，子代丙是异源二倍体，其染色体数为10818，用秋水仙素处理其顶芽后，发育成的幼苗丁中部分细胞染色体加倍为36条，该类细胞到有丝分裂后期可观察到72条染色体，其他时期可观察到36条染色体。C项，决定生物进行方向的是自然选择，不是丙到丁发生的染色体变化(染色体变异)。D项，虽然形成戊的过程没有经过地理隔离，但是其体细胞中染色体组成为物种甲(2n20)物种乙(2n16)，为异源四倍体，与二倍体物种甲、二倍体物种乙都存在生殖隔离，因而戊是新物种。【答案】B1(2014浙江理综)除草剂敏感型的大豆经辐射获得抗性突变体，且敏感基因与抗性基因是1对等位基因。下列叙述正确的是()A突变体若为1条染色体的片段缺失所致，则该抗性基因一定为隐性基因B突变体若为1对同源染色体相同位置的片段缺失所致，则再经诱变可恢复为敏感型C突变体若为基因突变所致，则再经诱变不可能恢复为敏感型D抗性基因若为敏感基因中的单个碱基对替换所致，则该抗性基因一定不能编码肽链【解析】假设敏感和抗性由基因A、a控制，若突变体为1条染色体的片段缺失所致，则原敏感型大豆基因型为Aa，缺失了A基因所在染色体片段导致抗性突变体出现，则抗性基因一定是隐性基因；突变体若为1对同源染色体相同位置的片段缺失所致，则该个体没有控制这对性状的基因，再经诱变也不可能恢复为敏感型；基因突变是可逆的，再经诱变可能恢复为敏感型；抗性基因若为敏感基因中的单个碱基对替换所致，则此情况属于基因突变，抗性基因可能编码肽链，也可能不编码肽链。【答案】A2(2014南京模拟)下图表示人类镰刀型细胞贫血症的病因，已知谷氨酸的密码子是GAA，由此分析正确的是()A控制血红蛋白合成的一段基因任意一个碱基发生替换都会引起贫血症B过程是以链作模板，以脱氧核苷酸为原料，由ATP供能，在酶的作用下完成的C转运缬氨酸的tRNA一端裸露的三个碱基可能是CAUD人发生此贫血症的根本原因在于蛋白质中的一个谷氨酸被缬氨酸取代【解析】如果基因突变后形成的密码子与原密码子决定的是同一种氨基酸，则血红蛋白基因中一个碱基的替换不一定引起贫血症；过程为转录过程，该过程是以链作模板，但合成的是mRNA，所以原料是核糖核苷酸；根据缬氨酸的密码子GUA，可知对应的tRNA上的反密码子上碱基为CAU；人类镰刀型细胞贫血症的根本原因是基因上的碱基对被替换。【答案】C3(2013四川高考)大豆植株的体细胞含40条染色体。用放射性60Co处理大豆种子后，筛选出一株抗花叶病的植株X，取其花粉经离体培养得到若干单倍体植株，其中抗病植株占50%。下列叙述正确的是()A用花粉离体培养获得的抗病植株，其细胞仍具有全能性B单倍体植株的细胞在有丝分裂后期，共含有20条染色体C植株X连续自交若干代，纯合抗病植株的比例逐代降低D放射性60Co诱发的基因突变，可以决定大豆的进化方向【解析】A项，植物细胞具有全能性，与它是否为单倍体无关，只要其细胞具有该生物体的全套遗传信息即可；B项，有丝分裂后期着丝点分裂，细胞内染色体暂时加倍，应为40条；C项，由题可知该突变植株为杂合子，但是表现为抗病，所以该突变为显性突变，连续自交后，杂合子占的比例不断下降，显性纯合子所占比例不断上升且无限趋近于50%；D项，基因突变只能提供进化的原材料，不能决定进化方向，自然选择决定进化方向。【答案】A4(2013南京模拟)普氏野马是目前地球上唯一存活的野生马。据兰州晨报报道，甘肃濒危动物研究中心精心挑选出了两个家族的25匹普氏野马，将其放归到保护区中。有人预计，数年后这些野马将发展成为一个野生种群。根据以上材料，下列叙述正确的是()A野外的普氏野马的基因突变频率将不断增加B野外的普氏野马有助于增强保护区的恢复力稳定性C野外的普氏野马在自然选择的压力下，种群中某些基因的频率可能会发生变化D野外的普氏野马与圈养的普氏野马因环境不同而产生了生殖隔离【解析】基因突变是在某些诱变因素的诱发下发生的，不能确定野外的普氏野马的基因突变频率是否将增加；放归普氏野马，增加了生物的种类，使保护区的抵抗力稳定性增强；在自然选择的情况下，不适应环境的普氏野马被淘汰，导致某些基因的频率发生改变；根据题干信息不能判断野外的普氏野马与圈养的普氏野马之间是否产生了生殖隔离。【答案】C5(2014广东理综)某种兰花有细长的花矩(如图)，花矩顶端贮存着花蜜，这种兰花的传粉需借助具有细长口器的蛾在吸食花蜜的过程中完成。下列叙述正确的是()A蛾口器的特征决定兰花花矩变异的方向B花矩变长是兰花新种形成的必要条件C口器与花矩的相互适应是共同进化的结果D蛾的口器会因吸食花蜜而越变越长【解析】变异是不定向的；新物种形成的必要条件是隔离；两种生物之间的种间互助是共同进化的结果；蛾的口器变长是花矩变长对其进行自然选择的结果。【答案】C6(2014安徽理综)香味性状是优质水稻品种的重要特性之一。(1)香稻品种甲的香味性状受隐性基因(a)控制，其香味性状的表现是因为_，导致香味物质积累。(2)水稻香味性状与抗病性状独立遗传。抗病(B)对感病(b)为显性。为选育抗病香稻新品种，进行了一系列杂交实验。其中，无香味感病与无香味抗病植株杂交的统计结果如下图所示，则两个亲代的基因型是_。上述杂交的子代自交，后代群体中能稳定遗传的有香味抗病植株所占比例为_。(3)用纯合无香味植株作母本与香稻品种甲进行杂交，在F1中偶尔发现某一植株具有香味性状。请对此现象给出两种合理的解释：_；_。(4)单倍体育种可缩短育种年限。离体培养的花粉经脱分化形成_，最终发育成单倍体植株，这表明花粉具有发育成完整植株所需的_。若要获得二倍体植株，应在_时期用秋水仙素进行诱导处理。【解析】(1)依题意，A基因存在则无香味物质，可能是由于A基因控制合成的酶促进了香味物质的分解，而基因a纯合时，参与香味物质的酶缺失，从而使香味积累。(2)依杂交结果，抗病感病11，无香味有香味31，可推知亲本的基因型为Aabb和AaBb，从而可知F1的基因型及比例为1/8AABb、1/8AAbb、1/4AaBb、1/4Aabb、1/8aaBb、1/8aabb，其中只有1/4AaBb、1/8aaBb自交后代才能获得稳定遗传的有香味抗病植株(aaBB)，其所占比例为1/41/41/41/811/43/64。(3)正常情况下AA与aa杂交，F1的基因型为Aa，是无香味的，F1中出现一株有香味的植株，原因可能是某一雌配子形成时发生了基因突变(即A变成a)，也可能是雌配子形成时A基因缺失，子代中只含有a基因。(4)离体花药经脱分化形成愈伤组织，最终形成单倍体植株，表明花粉具有发育成完整植株所需的全套遗传信息。秋水仙素作用于萌发的种子或幼苗。【答案】(1)a基因纯合，参与香味物质代谢的某种酶缺失(2)Aabb、AaBb(3)某一雌配子形成时，A基因突变为a基因某一雌配子形成时，含A基因的染色体片段缺失(4)愈伤组织全部遗传信息幼苗 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