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第14讲 生物变异的来源及变异 在育种上的应用,考试标准,1.生物变异的来源：(1)基因重组(a)；(2)基因突变(b)；(3)染色体畸变(a)；(4)染色体组(a)；(5)二倍体、多倍体和单倍体(a)。2.生物变异在生产上的应用：(1)杂交育种、诱变育种、单倍体育种和多倍体育种(a)；(2)杂交育种和诱变育种在农业生产中的应用(b)；(3)转基因技术(a)；(4)生物变异在生产上的应用；(5)转基因生物和转基因食品的安全性。,考点一 基因突变和基因重组(a、b/a、b),知识梳理,1.变异的类型,(1)不遗传的变异： 引起的变异，遗传物质没有改变，不能进一步遗传给后代。 (2)可遗传的变异： 所引起的变异。 (3)可遗传的变异来源： 、 、 。,环境因素,遗传物质改变,基因突变,基因重组,染色体畸变,2.基因重组(a/a),(1)含义：具有不同遗传性状的雌、雄个体进行 时，控制不同性状的基因 ，导致后代 的现象或过程。 (2)发生时期和原因,有性生殖,重新组合,不同于亲本类型,后期,非等位基因,四分体时期,等位基因,3.基因突变(b/b),(3)意义：基因重组的结果导致 ，为动植物 和生物 提供丰富的物质基础。 (1)概念：由于基因内部核酸分子上的特定核苷酸序列发生改变的现象或过程。 DNA分子上碱基对的 、 或 引起基因结构的改变。 (2)意义：生物变异的 ，对生物进化和选育新品种具有非常重要的意义。,生物性状的多样性,育种,进化,缺失,增加,替换,根本来源,生化突变,诱发突变,(5)诱发因素： 因素(如各种射线)、 因素(如亚硝酸盐等)、 因素(如麻疹病毒等)。,普遍,多方向,稀有,可逆,有害,物理,化学,生物,mRNA,蛋白质,遗传性状,替换,(1)自然条件下基因重组发生的时间是M后期和四分体时期，而不是受精作用发生时。 (2)自然条件下基因重组只发生在真核生物中，病毒和原核生物中不发生基因重组。 (3)在没有诱发因素的作用下，基因突变也会自发产生，其自发突变率很低。 (4)基因突变是DNA分子水平上基因内部碱基对种类和数目的改变，基因的数目和位置并未改变。,(5)基因突变一定会导致基因结构的改变，但却不一定引起生物性状的改变。 (6)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。 (7)基因突变的有害性是相对的，这取决于生物生存的环境条件，如昆虫基因突变产生的残翅性状，若在陆地上，则为不利变异，而在多风的岛屿上，反而对生存有利。,1.基因重组可以发生在( ),细胞有丝分裂后期 四分体时期 减数第一次分裂后期 细胞分裂间期 A. B. C. D. 解析 基因重组包括四分体时期发生的交叉互换及减后期发生的非等位基因的自由组合，故选C。 答案 C,对点小练,2.(2015浙江杭州检测)下面有关基因重组的说法不正确的是( ),A.基因重组发生在减数分裂过程中 B.基因重组产生原来没有的新基因 C.基因重组是生物变异的重要来源 D.基因重组能产生原来没有的重组性状 解析 基因重组只会产生新的基因型，不会产生新基因。 答案 B,3.(2015浙江宁波检测)洋葱根尖分生区细胞中由一个着丝粒相连的两条染色单体所携带的基因不完全相同，其原因是( ),A.复制出现差错 B.发生过交叉互换 C.同源染色体相互配对发生紊乱 D.发生了自由组合 解析 洋葱根尖分生区细胞只能进行有丝分裂，不进行减数分裂，故不发生B、C、D状况，姐妹染色单体上基因不同的原因应为DNA复制发生差错。 答案 A,4.(2016金丽衢十二校联考)有科学家在人类遗传学的会议上提出，虽然同卵双胞胎可能共享他们全部的DNA，但他们的基因也不完全一样。下列与同卵双胞胎基因差异相关的分析中，合理的是( ),A.母亲形成次级卵母细胞时，非同源染色体发生自由组合 B.该双胞胎是由两个卵细胞分别与精子受精形成的受精卵发育而来的 C.个体发育的有丝分裂过程中，间期染色体上某一基因发生基因突变 D.父亲的精原细胞在产生精细胞过程中，同源染色体的非姐妹染色单体发生交换 解析 同卵双胞胎所含遗传物质理应相同，但在个体发育的有丝分裂中可发生基因突变，从而产生新基因。,C,5.(2016浙江金丽衢联考)人类镰刀形细胞贫血症的病因如图。下列叙述正确的是( ),A.过程需要DNA聚合酶的参与 B.过程一般在血浆中进行 C.与对应的tRNA由3个碱基组成 D.该基因的非模板链为图中GTA所在的链,解析 为转录过程，需要RNA聚合酶，A错误；为翻译过程，在细胞的核糖体进行，B错误；为mRNA上的密码子GUA，tRNA由核糖核苷酸构成，包括核糖、磷酸、碱基，C错误；此过程以CAT所在的链为模板链合成mRNA，GTA所在的链为非模板链，D正确。 答案 D,考点二 染色体畸变(a/a),知识梳理,1.染色体结构变异(a/a),(1)概念：是指染色体发生断裂后，在断裂处发生 而导致染色体结构不正常的变异。,错误连接,(2)类型(连一连),2.染色体数目变异(a/a),(1)含义：生物细胞中 的增加或减少。 (2)类型 整倍体变异：体细胞的染色体数目以 的形式成倍增加或减少。 非整倍体变异：体细胞中 的增加或减少。,染色体数目,染色体组,个别染色体,3.单倍体、二倍体和多倍体,(1)染色体组：一般将二倍体生物 中的全部染色体称为一个染色体组，其中包含了该种生物生长发育的 。 (2)单倍体：体细胞中含有 染色体数目的个体。 (3)二倍体：由 发育而来，体细胞中含有两个染色体组的个体。 (4)多倍体：由受精卵发育而来，体细胞中含有 染色体组的个体。,一个配子,一整套遗传物质,本物种配子,受精卵,三个或三个以上,特别提醒 (1)界定“交叉互换”型基因重组与易位 与同源染色体交叉互换不同，“易位”发生于非同源染色体之间。 (2)单倍体一倍体 单倍体是由配子发育形成的个体，可能含有多个染色体组。 一倍体只含有一个染色体组，一定属于单倍体。,(3)巧判二倍体、多倍体与单倍体,1.下列情况中与染色体变异无关的是( ),A.第5号染色体短臂缺失引起的遗传病 B.第21号染色体多一条的唐氏综合症 C.同源染色体之间交换了对应部分的结构 D.用花药培养出了单倍体植株 解析 同源染色体之间交换了对应部分的结构应属交叉互换，它可引发基因重组，与染色体变异无关。 答案 C,对点小练,2.下图是某染色体结构变异示意图，图中“17”表示染色体片段，“”表示着丝粒，则该变异类型为( ),A.易位 B.缺失 C.倒位 D.重复 解析 图示信息表明，与变异前相比该异常染色体多了“2、3”片段，应属染色体结构变异中的“重复”。 答案 D,3.(2016浙江金丽衢十二校联考)图中显示了染色体及其部分基因，对和过程最恰当的表述分别是( ),A.交换、缺失 B.倒位、缺失 C.倒位、易位 D.交换、易位 解析 过程中F与m位置相反，表示是染色体的倒位，过程只有F，没有m，但多出了一段原来没有过的染色体片段，表示是染色体的易位，故C正确。 答案 C,4.(2015浙江余姚质检)关于单倍体、二倍体、三倍体和八倍体的叙述，正确的是( ),A.体细胞中只有一个染色体组的个体才是单倍体 B.体细胞中含有两个染色体组的个体一定是二倍体 C.六倍体小麦花药离体培养所得个体是三倍体 D.八倍体小黑麦的单倍体有四个染色体组 解析 只要由单方配子发育而成，无论其含有几个染色体组，均应属于单倍体；体细胞中含有两个染色体组的个体若由受精卵发育而来，应为二倍体，若由配子发育而来则应属于单倍体；六倍体小麦花药离体培养所得个体是单倍体。 答案 D,5.(2016绍兴模拟)观察如图的ah所示的细胞图，关于它们所含的染色体组数的叙述，正确的是( ),A.细胞中含有一个染色体组的是h图 B.细胞中含有二个染色体组的是c、d、f图 C.细胞中含有三个染色体组的是a、b图 D.细胞中含有四个染色体组的是e图,解析 细胞中含有一个染色体组的是d、g图，A错误；细胞中含有二个染色体组的是c图，B错误；细胞中含有三个染色体组的是a、b图，C正确；细胞中含有四个染色体组的是e、f图，D错误。 答案 C,考点三 生物变异在生产上的应用,知识梳理,1.杂交育种(a/a),(1)含义：有目的地将两个或多个品种的优良性状组合在一起，培育出更优良的新品种的方法。一般可以通过 、选择、 等手段培养出新品种。 (2)育种原理： 。 (3)方法：杂交 选种 。,杂交,纯合化,基因重组,自交,自交,2.诱变育种(a/a),(1)含义：利用 因素或 因素诱导生物发生变异，并从变异后代中选育新品种的过程。 (2)育种原理： 。 (3)方法： 诱变、 诱变。,物理,化学,基因突变和染色体畸变,辐射,化学,突变频率,较短时间,抗逆性,3.单倍体育种(a/a),(1)含义：利用 作为中间环节产生具有优良性状的 的育种方法。 (2)原理： 。 (4)单倍体育种程序 获得杂种F1 F1花药离体培养形成 ，并诱导其分化成幼苗 用 处理幼苗，获得 植株,单倍体,可育纯合子,染色体数目变异,缩短育种年限,显隐性,常规方法,愈伤组织,秋水仙素,可育的纯合,4.多倍体育种(a/a),(1)方法：用 处理 的种子、幼苗等，使染色体 。 (2)诱导剂作用机理：抑制细胞分裂时 的形成，因此染色体虽已复制，但不能分离，最终导致 。 (3)实例：三倍体无籽西瓜的培育,秋水仙素,萌发,加倍,纺锤体,染色体数目加倍,秋水仙素,四倍体,三倍体,染色体配对紊乱,5.转基因技术,(1)概念：指利用分子生物学和基因工程的手段，将某种生物的 转移到其他生物物种中，使其出现原物种不具有的 的技术。 (2)原理： 。 (3)过程 用人工方法将 导入受体细胞 目的基因整合到受体细胞的染色体上 在受体细胞内得以表达，并能稳定遗传 (4)特点： 改变生物性状。,基因（外源基因）,新性状,基因重组,目的基因,目的基因,定向,(1)杂交育种不一定需要连续自交。若选育显性优良纯种，则需要连续自交筛选直至性状不再发生分离；若选育隐性优良纯种，则只要在子二代出现该性状个体即可。 (2)诱变育种与杂交育种相比，前者能产生前所未有的新基因，创造变异新类型；后者不能产生新基因，只是实现原有基因的重新组合。,(3)针对不同育种目标如何选择育种方案,1.将抗虫基因导入玉米的体细胞中，培育成抗虫玉米新品种，该育种方法属于( ),A.单倍体育种 B.转基因育种 C.杂交育种 D.多倍体育种 解析 利用转基因技术培育新品种的育种方法应属于转基因育种。 答案 B,对点小练,2.(2016绍兴一中模拟)秋水仙素和低温都能诱导染色体数目加倍，其原理分别是( ),A.都能抑制纺锤体的形成 B.抑制纺锤体的形成、抑制姐妹染色单体的分离 C.都能抑制核糖体的形成 D.都能抑制中心体的形成 解析 秋水仙素诱导染色体数目加倍的原理是：秋水仙素能抑制纺锤体的形成，使子染色体不能移向细胞两极，从而引起细胞内染色体数目加倍。低温能诱导染色体数目加倍的原理是：低温能抑制纺锤体的形成，使子染色体不能移向细胞两极，从而引起细胞内染色体数目加倍。因此，秋水仙素和低温都能诱导染色体数目加倍的原理相同，都是抑制纺锤体的形成。,A,3.下列关于培育生物新品种的叙述，正确的是( ),A.诱变育种获得的新品种都能稳定遗传 B.单倍体育种是为了获得单倍体新品种 C.多倍体育种得到的新品种果实较小 D.杂交育种可获得集中双亲优良性状的新品种 解析 诱变育种获得的新品种不一定都是纯合子，故诱变育种获得的新品种不一定都能稳定遗传；进行单倍体育种是为了快速获得新品种。 答案 D,4.(2016温州十校联考)下列实践活动包含转基因技术的是( ),A.水稻F1花药经培养和秋水仙素处理，获得基因型纯合新品种 B.抗虫小麦与矮秆小麦杂交，获得抗虫矮秆小麦 C.将含抗病基因的重组DNA导入玉米细胞，经组织培养获得抗病植株 D.用射线照射大豆，获得种子性状发生变异的大豆,解析 水稻F1花药经培养和染色体加倍，获得基因型纯合新品种，这采用了单倍体育种的方法，并没有采用基因工程技术，A错误；抗虫小麦与矮秆小麦杂交，获得抗虫矮秆小麦，这采用了杂交育种的方法，并没有采用基因工程技术，B错误；将含抗病基因的重组DNA导入玉米细胞，经组织培养获得抗病植株，这采用了基因工程技术，C正确；用射线照射大豆使其基因结构发生改变，获得种子性状发生变异的大豆，这采用了可诱变育种的方法，并没有采用基因工程技术，D错误。 答案 C,1.基因重组是通过有性生殖过程实现的，其结果是导致生物性状的多样性，为动植物育种和生物进化提供丰富的物质基础。 2.基因突变是指由于基因内部核酸分子上的特定核苷酸序列发生改变的现象或过程。 3.DNA分子上碱基对的缺失、增加或替换都可以引起核苷酸序列的变化，因而引起基因结构的改变。 4.基因突变是生物变异的根本来源，对生物进化和选育新品种具有非常重要的意义。 5.基因突变的特点：普遍性；多方向性；稀有性；可逆性；有害性。,6.染色体畸变是指生物细胞中染色体在数目和结构上发生的变化。 7.染色体结构变异是指染色体发生断裂后，在断裂处发生错误连接而导致染色体结构不正常的变异，包括缺失、重复、倒位、易位。 8.染色体结构变异会使位于染色体上的基因的数目和排列顺序发生改变。 9.染色体数目变异是指生物细胞中染色体数目的增加或减少，可分为整倍体变异和非整倍体变异。,10.一般将二倍体生物一个配子中的全部染色体称为染色体组，其中包含了该种生物的一整套遗传物质，这组染色体的形态结构、功能各不相同，但却携带着能控制该生物生长发育的全部遗传信息。 11.杂交育种、诱变育种的原理分别是基因重组和基因突变，单倍体育种、多倍体育种的原理均是染色体畸变。 12.转基因技术是指利用分子生物学和基因工程的手段，将某种生物的基因转移到其他生物物种中，使其出现原物种不具有的新性状的技术。,
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