高三生物二轮专项复习 专题五 第1讲 生物变异与育种课件 新人教版

生物的变异包括可遗传的变异和不可遗传的变异，现代生物进化理论包括现代生物进化理论的由来和现代生物进化理论的内容。其中生物变异的来源及其在育种上的应用是高考的重点内容之一，试题往往通过新的背景材料，综合考查多种育种知识，对能力要求很高。预期对本部分知识考查的内容及考查方式为：(1)结合基因控制蛋白质的合成过程，考查基因突变的产生机理、结果分析和特性的理解；(2)结合生物变异的来源，通过创设新情境考查生物育种相关知识；(3) 结合基因突变、遗传的基因定律，考查种群基因频率和基因频率的计算；(4)结合自然选择学说和现代生物进化理论解释生物的进化和物种的形成。另外，需要特别注意染色体结构变异的类型，以及个别染色体数目的增减所涉及减数分裂过程中异常的判断。复习中，关于染色体结构变异与基因突变、基因重组的区别要采取对比的方式在理解的基础上归纳记忆；有关现代生物进化理论的内容，要理解和掌握相关的概念，如基因频率、基因型频率、种群、基因库、物种、隔离等，理解新物种形成的基本观点，并能够应用有关理论，举例说明某种生物的进化过程。 一、基因突变的特点和原因、基因重组及其意义： 1基因变突 A特点： (1)普遍性(突变的范围) 突变发生于所有生物中，是一种最广泛的可遗传变异来源，不论病毒、原核生物还是真核生物，不论是无性生殖还是有性生殖，只要进行遗传物质复制即可以在遗传物质复制时发生基因突变。以RNA为遗传物质的病毒，由于RNA是一条单链，更不稳定，因而突变频率更高，出现的变异也更多，这给研制疫苗带来困难，如SARS病毒、艾滋病病毒、禽流感病毒等。 (2)变异“随机性”的剖析 时间上的随机：它可发生于生物个体发育的任何时期，甚至在趋于衰老的个体中也很容易发生，如老年人易得皮肤癌等。 部位上的随机：基因突变既可发生于体细胞中，又可发生于生殖细胞中，若为前者，一般不传递给后代，若为后者，则可产生携带突变基因的生殖细胞，进而通过生殖传向子代。 (3)基因突变为何一般有害？ 在长期的进化过程中，生物无论在形态、结构还是生理上都已经协调统一并能够适应环境，即遗传基础是均衡的。基因突变打破了原有遗传基础的均衡性，从而引起不同程度的有害后果，表现为生活力和可育性的降低、寿命缩短甚至死亡。但并非所有的基因突变都是有害的，有些突变也会产生有利的或既无利也无害的变异。 (4)突变的不定向性(多方向性) 一个基因可以向不同的方向发生突变。产生一个以上的等位基因如控制小鼠毛色的灰色基因(Ay)可突变成为黄色基因(AY)，也可以变成黑色基因(a)，这就是复等位基因产生的原因。 B与性状的关系： (1)基因片段上碱基对的种类发生改变不一定会导致生物性状的改变，原因可有三： 突变部位可能在非编码部位(内含子和非编码区)。 基因变突后形成的密码子与原密码子决定的是同一种氨基酸。 基因突变若为隐性突变，如AAAa，也不会导致性状的改变。 (2)基因突变对后代性状的影响 基因突变发生在体细胞有丝分裂过程中，突变可通过无性生殖传给后代，但不会通过有性生殖传给后代。 基因突变发生在精子或卵细胞形成的减数分裂过程中，突变可能通过有性生殖传给后代。 生殖细胞的突变率一般比体细胞的突变率高，这是因为生殖细胞在减数分裂时对外界环境变化更加敏感。 (3)基因突变引起性状的改变，具有突变性状的个体能否把突变基因传给后代，要看这种突变性状是否有很强的适应环境的能力。若有，则为有利突变，可通过繁殖传给后代；否则为有害突变，被淘汰掉。 2基因重组： (1)能发生重组的基因是：.非同源染色体上的非等位基因(自由组合)；.同源染色体上的非等位基因(交叉交换)；.不同物种的基因(基因工程导入)。 (2)传统意义上的基因重组 传统意义上的基因重组只能发生在进行有性生殖的同种生物之间。 传统意义上的基因重组是在减数分裂过程中实现的，而不是精子与卵细胞的结合过程中实现的。 减数分裂过程中实现的基因重组要在后代性状中体现出来必须通过精子与卵细胞结合产生新个体来实现，因此对通过减数分裂而实现基因重组使生物体性状发生改变这一现象来说，减数分裂形成不同类型配子是因，而受精作用产生不同性状的个体则是果。 (3)基因重组分类 分子水平的基因重组，如通过对DNA的剪切、拼接而实施的基因工程。 特点：可克服远缘杂交不亲和的障碍。 染色体水平的基因重组：减数分裂过程中非姐妹染色单体交叉互换，以及非同源杂色体自由组合而导致的基因重组。 特点：难以突破远缘杂交不亲和的障碍，可产生新的基因型、表现型，但不能产生新的基因。 细胞水平的基因重组，如动物细胞融合技术以及植物体细胞杂交技术下的大规模的基因重组。 特点：可克服远缘杂交不亲和的障碍。 二、染色体变异及变异方式在育种上的应用： 1三种可遗传变异的比较类型类型项目项目基因突变基因突变基因重组基因重组染色体变异染色体变异适适用用范范围围生物生物种类种类所有生物所有生物(包括包括病毒病毒)均可发生均可发生自然状态下只发自然状态下只发生于真核生物有生于真核生物有性生殖过程中，性生殖过程中，为核遗传为核遗传真核生物细胞真核生物细胞增殖过程中均增殖过程中均可发生可发生生殖生殖无性生殖、有无性生殖、有性生殖性生殖有性生殖有性生殖无性生殖、有无性生殖、有性生殖性生殖类型类型自然突变自然突变诱发突变诱发突变交叉互换交叉互换自由组合自由组合染色体结构变染色体结构变异、染色体数异、染色体数目变异目变异类型类型项目项目基因突变基因突变基因重组基因重组染色体变异染色体变异发生时期发生时期DNA复制时复制时(有丝有丝分裂间期、减数分裂间期、减数第一次分裂前的第一次分裂前的间期间期)减数分裂四分减数分裂四分体时期及第一体时期及第一次分裂过程中次分裂过程中细胞分裂期细胞分裂期产生结果产生结果产生新的基因产生新的基因只产生新的基只产生新的基因型，不产生因型，不产生新的基因新的基因不产生新的基不产生新的基因，但可引起因，但可引起基因数目或顺基因数目或顺序的变化序的变化镜检镜检光镜下均无法检出，可根据是否光镜下均无法检出，可根据是否有新性状或新性状组合确定有新性状或新性状组合确定光镜下可检出光镜下可检出育种应用育种应用诱变育种诱变育种杂交育种杂交育种单倍体育种多单倍体育种多倍体育种倍体育种 说明：三种可遗传的变异都为生物的进化提供了原材料。 基因突变可产生新的基因，为进化提供了最初的原材料，是生物变异的根本来源。 基因重组的变异频率高，为进化提供了广泛的选择材料，是形成生物多样性的重要原因之一。 2常见育种方式比较：杂交育杂交育种种人工诱人工诱变育种变育种单倍体单倍体育种育种多倍体多倍体育种育种基因工程基因工程育种育种细胞融细胞融合技术合技术依据依据原理原理基因重基因重组组基因突基因突变变染色体染色体变异变异染色体染色体变异变异基因重组基因重组基因重基因重组、染组、染色体变色体变异异常用常用方法方法杂交杂交自交自交选种选种自交自交辐射诱辐射诱变、激变、激光诱变、光诱变、作物太作物太空育种空育种花药离花药离体培养，体培养，然后再然后再诱导，诱导，使染色使染色数目加数目加倍倍秋水仙秋水仙素处理素处理萌发的萌发的种子或种子或幼苗幼苗转基因转基因(DNA重组重组)技术将目技术将目的基因引的基因引入生物体入生物体内，培育内，培育新品种新品种让不同让不同生物细生物细胞原生胞原生质融合质融合杂交育种杂交育种人工诱变人工诱变育种育种单倍体育单倍体育种种多倍体育多倍体育种种基因工程基因工程育种育种细胞融合技细胞融合技术术优点优点操作简单，操作简单，目标性强目标性强可以提高可以提高变异的频变异的频率，大幅率，大幅度地改良度地改良某些品种某些品种可以明显可以明显地缩短育地缩短育种年限种年限操作简单，操作简单，能较快获能较快获得新类型得新类型打破物种打破物种界限，定界限，定向改变生向改变生物的性状物的性状按照人们的按照人们的意愿改变细意愿改变细胞内遗传物胞内遗传物质或获得了质或获得了细胞产品且细胞产品且克服了远缘克服了远缘杂交不亲和杂交不亲和障碍障碍缺点缺点时间长，时间长，需及时发需及时发现优良品现优良品种种有利变异有利变异少，需大少，需大量处理实量处理实验材料验材料技术复杂技术复杂且需与杂且需与杂交育种配交育种配合合所得品种所得品种发育延迟，发育延迟，结实率低结实率低有可能引有可能引起生态危起生态危机机技术难度大技术难度大举例举例矮秆抗锈矮秆抗锈病小麦病小麦青霉素高青霉素高产菌株、产菌株、太空椒太空椒单倍体育单倍体育种获得的种获得的矮秆抗锈矮秆抗锈病小麦病小麦三倍体无三倍体无子西瓜、子西瓜、八倍体小八倍体小黑麦黑麦产生人胰产生人胰岛素的大岛素的大肠杆菌、肠杆菌、抗虫棉抗虫棉白菜白菜甘蓝、甘蓝、番茄番茄马铃马铃薯薯 3.可遗传变异与不可遗传变异的区别可遗传变异可遗传变异不可遗传变异不可遗传变异遗传物质是遗传物质是否变化否变化发生变化发生变化不发生变化不发生变化遗传情况遗传情况变异能在后代中重新出变异能在后代中重新出现现变异性状仅限于当代变异性状仅限于当代表现表现来源来源基因突变、基因重组、基因突变、基因重组、染色体变异染色体变异环境条件的影响环境条件的影响应用价值应用价值是育种的原始材料，生是育种的原始材料，生物进化的主要原因，能物进化的主要原因，能从中选育出符合人类需从中选育出符合人类需要的新类型或新品种要的新类型或新品种无育种价值，但在生无育种价值，但在生产上可应用优良环境产上可应用优良环境条件以影响性状的表条件以影响性状的表现获取高产优质产品现获取高产优质产品 例1人体甲状腺滤泡上皮细胞具有很强的摄碘能力。临床上常用小剂量的放射性同位素131I治疗某些甲状腺疾病，但大剂量的131I对人体会产生有害影响。积聚在细胞内的131I可能直接() A插入DNA分子引起插入点后的碱基序列改变 B替换DNA分子中的某一碱基引起基因突变 C造成染色体断裂、缺失或易位等染色体结构变异 D诱发甲状腺滤泡上皮细胞基因突变并遗传给下一代 解析本题考查诱发基因突变的因素及原理。131I是一种放射性物质，大剂量131I能产生大量放射性，诱发基因突变。I不是碱基类似物，不能插入DNA分子序列中，不能替换DNA分子中的碱基，其诱发的基因突变为体细胞变异，不能遗传给下一代，因此其原因可能是造成染色体断裂、缺失或易位等染色体结构变异。 答案C 育种专家在稻田中发现一株十分罕见的“一秆双穗”植株，经鉴定该变异性状是由基因突变引起的。下列叙述正确的是() A这种现象是由显性基因突变成隐性基因引起的 B该变异株自交可产生这种变异性状的纯合个体 C观察细胞有丝分裂中期染色体形态可判断基因突变发生的位置 D将该株水稻的花粉离体培养后即可获得稳定遗传的高产品系 答案B 解析本题考查基因突变的有关知识。尽管是“罕见” 突变，也不能说明该变异是隐性突变，只有通过试验鉴定，方能说明其突变类型；基因突变是DNA上某碱基对的增添、缺失或替换引起的，显微镜下不能观察的到；花药离体培养后，需用秋水仙素诱导加倍后，才能得到稳定遗传的高产品系。通过该变异植株自交，看后代是否发生性状分离，如果出现性状分离，则为杂合子，不出现性状分离则为纯合子，B正确。 例2雄家蚕的性染色体为ZZ，雌家蚕为ZW。已知幼蚕体色正常基因(T)与油质透明基因(t)是位于Z染色体上的一对等位基因，结天然绿色茧基因(G)与白色茧基因(g)是位于常染色体上的一对等位基因，T 对t，G对g为显性。 (1)现有一杂交组合：ggZTZTGGZtW，F1中结天然绿色茧的雄性个体所占比例为_，F2中幼蚕体色油质透明且结天然绿色茧的雌性个体所占比例为_。 (2)雄性蚕产丝多，天然绿色蚕丝销路好。现有下列基因型的雄、雌亲本：GGZtW、GgZtW、ggZtW、GGZTZt、ggZTZt、GgZtZt，请设计一个杂交组合，利用幼蚕体色油质透明易区别的特点，从F1中选择结天然绿色茧的雄蚕用于生产(用遗传图解和必要的文字表述)。 解析(1)遗传图解如下： 所以F2中体色油质透明且结天然绿色茧的雌性个体基因组成所占比例为G_ZtW，所占比例为3/41/43/16。 (2)见图解 从孵化出的F1幼蚕中，淘汰体色油质透明的雌家蚕，保留体色正常的雄家蚕用于生产或 P：基因型GgZtZtGGZTW F2：基因型GGZTZtGgZTZtGGZtWGgZtW P：基因型GgZtZtGGZTW F2：基因型GGZTZtGgZTZtGGZtWGgZtW 从孵化出的F1幼蚕中，淘汰体色油质透明的雌家蚕，保留体色正常的雄家蚕用于生产 下图中，甲、乙表示水稻两个品种，A、a和B、b表示分别位于两对同源染色体上的两对等位基因，表示培育水稻新品种的过程，则下列说法错误的是() A过程简便，但培育周期长 B和的变异都发生于有丝分裂间期 C过程常用的方法是花药离体培养 D过程与过程的育种原理相同 答案B 解析分析题图，过程和过程为杂交育种过程，但培养目标不同，前者是为了获得AAbb个体，后者是为了获得aaBB个体。杂交育种操作简便，但培育周期长；过程是多倍体育种过程，过程发生的染色体变异是由于秋水仙素抑制分裂前期纺锤体的形成而产生的；表示的单倍体育种过程，其中过程常用的方法是花药离体培养；单倍体育种与多倍体育种的原理都是染色体变异。