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第7单元 变异、育种与进化第20讲基因突变和基因重组考试说明 1.基因重组及其意义()。2.基因突变的特征和原因()。考点一基因突变 1.基因突变的实例:镰刀型细胞贫血症图7-20-1(1)图示中a、b、c过程分别代表、和。突变发生在(填字母)过程中。(2)患者贫血的直接原因是异常,根本原因是发生了,碱基对由突变成了。 2.基因突变要点归纳图7-20-2理性思维1.归纳与概括 基因突变为什么常发生于DNA复制时?一个人是否患镰刀型细胞贫血症能否通过光学显微镜观察到?2.归纳与概括 就“插入”“缺失”“替换”而言,哪类碱基序列改变导致的变异幅度更大?有无例外?科学探究 一只突变型的雌果蝇与一只野生型雄果蝇交配后,产生的F1中野生型与突变型之比为21,且雌、雄个体之比也为21,请依据这个结果从遗传学角度作出合理解释:。 1.基因突变机理图7-20-32.基因突变与性状的关系(1)基因突变对蛋白质结构的影响碱基对影响范围对氨基酸的影响替换小通常只改变1个氨基酸或不改变增添大不影响插入位置前的序列,而影响插入位置后的序列缺失大不影响缺失位置前的序列,而影响缺失位置后的序列(2)基因突变不引起生物性状改变的原因突变发生在基因的不具有遗传效应的DNA片段中。密码子具有简并性,不同密码子有可能翻译出相同的氨基酸。纯合子的显性基因突变为杂合子的隐性基因,如AA突变成Aa ,不会引起性状的改变。某些突变虽然改变了蛋白质中个别氨基酸的位置,但并不影响该蛋白质的功能。 3.基因突变对子代的影响(1)基因突变发生在减数分裂过程中(配子形成时),将遵循遗传规律随配子传递给后代。(2)若基因突变发生在体细胞的有丝分裂过程中,则一般不能遗传给后代,但有些植物体细胞中的突变可以通过无性繁殖传递给后代。角度1考查基因突变的实质、特点1.2017安徽江南十校二模 基因突变是生物变异的根本来源,在生物进化过程中有着极为重要的作用。下列有关基因突变的叙述,正确的是()A.体内DNA在复制时偶然出现碱基配对错误而导致基因突变B.亚硝酸、碱基类似物等物质能改变DNA的结构而导致基因突变C.基因突变产生的是等位基因,因此不会改变种群的基因频率D.基因突变的方向与环境无关,因此不同种群发生的基因突变相同2.某二倍体植株染色体上控制花色的基因A2是由其等位基因A1突变产生的,且A1、A2基因均能合成特定的蛋白质来控制花色。下列叙述正确的是()A.基因A2是基因A1中碱基对的增添或缺失造成的B.基因A1、A2合成蛋白质时共用一套遗传密码C.基因A1、A2同时存在于同一个配子中D.基因A1、A2不能同时存在于同一个体细胞中易错提醒有关基因突变的七个易错点(1)无丝分裂、原核生物的二分裂及病毒DNA复制时均可发生基因突变。(2)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。(3)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。(4)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。(5)基因突变的利害性取决于生物生存的环境条件。如昆虫突变产生的残翅性状若在陆地上则为不利变异,而在多风的岛屿上则为有利变异。(6)基因突变是DNA中碱基对的增添、缺失和替换导致的。(7)基因突变不只发生在分裂间期。角度2考查基因突变对生物性状的影响3.用人工诱变的方法使黄色短杆菌的某基因模板链的部分脱氧核苷酸序列发生如下变化:CCGCTAACGCCGCGAACG,那么黄色短杆菌将发生的变化和结果是(可能用到的密码子:天冬氨酸GAU、GAC;丙氨酸GCA、GCU、GCC、GCG)()A.基因突变,性状改变B.基因突变,性状没有改变C.染色体结构改变,性状没有改变D.染色体数目改变,性状改变4.如图7-20-4为人体某基因的部分碱基序列及其编码蛋白质的氨基酸序列示意图。已知该基因发生一种突变,导致正常蛋白质中的第100位赖氨酸变为谷氨酸。该基因发生的变化是()图7-20-4A.处插入碱基对GCB.处碱基对AT替换为GCC.处缺失碱基对ATD.处碱基对GC替换为AT技法提炼基因突变类问题的解题方法(1)确定突变的形式:若只是一个氨基酸发生改变,则一般为碱基对的替换;若氨基酸序列发生大的变化,则一般为碱基对的增添或缺失。(2)确定替换的碱基对:一般根据突变前后转录形成的mRNA的碱基序列判断,若只有一个碱基存在差异,则该碱基所对应的基因中的碱基就为替换的碱基。角度3考查基因突变的判断及实验设计5.2015江苏卷 经X射线照射的紫花香豌豆品种,其后代中出现了几株开白花植株,下列叙述错误的是()A.白花植株的出现是对环境主动适应的结果,有利于香豌豆的生存B.X 射线不仅可引起基因突变,也会引起染色体变异C.通过杂交实验,可以确定是显性突变还是隐性突变D.观察白花植株自交后代的性状,可确定是否是可遗传变异6.某生物小组种植的纯种高茎豌豆,自然状态下却出现了矮茎后代。小组成员有的认为是基因突变的结果,有的认为是由环境引起的。为检验是何种原因导致矮茎豌豆出现,该小组成员设计了如下几种实验方案,其中最简便的方案是()A.分析种子中的基因序列B.将矮茎种子在良好的环境条件下种植(让其自交),再观察后代的性状表现C.将得到的矮茎豌豆与纯合高茎豌豆杂交,观察后代的性状表现D.以上方案都不合理技法提炼1.探究某一变异性状是否为可遗传变异的方法(1)两类变异的本质区别是遗传物质是否改变,改变则能遗传给后代,环境引起性状改变但遗传物质未变则不能遗传。是否发生了遗传物质的改变是实验假设的切入点,新性状能否遗传是实验设计的出发点。(2)实验设计的方法:与原来类型在特定的相同环境下种植,观察变异性状是否消失,若不消失则为可遗传变异,反之则为不可遗传变异。某些情况下也可以通过自交观察后代是否发生性状分离。2.基因突变的类型与判断方法(1)类型显性突变:如aA,该突变一旦发生即可表现出相应性状。隐性突变:如Aa,突变性状一旦在生物个体中表现出来,即可稳定遗传。(2)判定方法方法一:选取突变体与其他已知未突变体(即野生型)杂交,据子代性状表现进行判断。方法二:让突变体自交,观察子代有无性状分离而判断。考点二基因重组 1.概念:图7-20-5 2.发生时间及类型图7-20-6(1)a细胞的基因重组发生在减数分裂形成的时期,位于上的等位基因有时会随着的交换而发生交换,导致同源染色体上的重组。(2)b细胞的基因重组发生在减数第一次分裂的期,上的非等位基因自由组合。 3.结果:产生新的,导致出现。 4.意义:有性生殖的基因重组能够产生的子代,是的来源之一,为提供丰富的原材料,对生物的进化具有重要的意义。正误辨析1.受精过程中可进行基因重组。()2.基因重组只能产生新基因型和重组性状,不能产生新基因和新性状。()3.减数分裂四分体时期,姐妹染色单体的局部交换可导致基因重组。() 4.基因型为Aa的个体自交,因基因重组导致子代发生性状分离。()5.抗虫小麦与矮秆小麦杂交,通过基因重组获得抗虫矮秆小麦。()理性思维模型与建模 如图7-20-7中甲、乙为细胞内染色体状态示意图。这种染色体状态分别表示甲、乙已发生了什么变异?图7-20-7 1.三种基因重组方式的比较重组类型交叉互换型自由组合型基因工程重组型发生时间减数第一次分裂四分体时期减数第一次分裂后期目的基因导入受体细胞后发生机制同源染色体的非姐妹染色单体之间交叉互换导致染色单体上的基因重新组合同源染色体分开,等位基因分离,非同源染色体自由组合,导致非同源染色体上非等位基因间的重新组合目的基因经运载体导入受体细胞,导致受体细胞中发生基因重组图像示意或 2.比较基因突变和基因重组项目基因突变基因重组变异本质基因分子结构发生改变原有基因的重新组合发生时期一般发生于细胞分裂间期减数第一次分裂四分体时期和减数第一次分裂后期适用范围所有生物(包括病毒)进行有性生殖的真核生物和基因工程中的原核生物结果产生新基因(等位基因),控制新性状产生新基因型,不产生新基因意义是生物变异的根本来源,是生物进化的原始材料生物变异的重要来源,有利于生物进化应用人工诱变育种杂交育种联系通过基因突变产生新基因,为基因重组提供了自由组合的新基因角度1考查基因重组的类型及意义 1.2017长春模拟 下列关于基因重组的叙述中,正确的是()A.基因型为XAXa的个体自交,因基因重组导致其子代发生性状分离B.葛莱弗德氏综合征(47,XXY)患者发生的变异是因三条性染色体上基因重组所致C.非姐妹染色单体间的基因互换势必导致基因重组D.控制一对相对性状的基因在遗传时也可能发生基因重组2.2017重庆一中模拟 下列关于基因重组的叙述,正确的是()A.杂交后代出现31的性状分离比,不可能是基因重组导致的B.联会时的交叉互换实现了同源染色体上等位基因的重新组合C.“肺炎双球菌转化实验”中R型菌转变为S型菌的原理是基因重组D.基因重组导致生物性状多样性,为生物进化提供了最基本的原材料易错提醒基因重组的三点提醒(1)多种精子和多种卵细胞之间有多种结合方式,导致后代性状多种多样,但不属于基因重组。(2)一对等位基因的杂合子自交,后代发生性状分离,其根本原因是等位基因的分离,而不是基因重组。(3)“肺炎双球菌的转化实验”、转基因技术等属于广义的基因重组。角度2考查细胞分裂图中基因突变和基因重组的判断3.2017福州八县联考 如图7-20-8是基因型为Aa的个体不同分裂时期的图像,根据图像判断每个细胞发生的变异类型,下列选项中正确的是()图7-20-8A.基因突变基因突变基因突变B.基因突变或基因重组基因突变基因重组C.基因突变基因突变基因突变或基因重组D.基因突变或基因重组基因突变或基因重组基因重组4.如图7-20-9为某雄性动物个体(基因型为AaBb,两对等位基因位于不同对常染色体上)细胞分裂某一时期示意图,下列说法错误的是()图7-20-9A.与该细胞活动关系最密切的激素是雄性激素B.3和4上对应位置基因不同是因为该细胞在间期发生了基因突变C.若该细胞以后正常进行减数分裂可产生3种或4种不同基因组成的配子(3与4未发生交换)D.1上a的出现可能属于交叉互换,也可能是发生了基因突变技法提炼“三看法”判断基因突变与基因重组(1)一看亲子代基因型如果亲代基因型为BB或bb,则引起姐妹染色单体上B与b不同的原因是基因突变。如果亲代基因型为Bb,则引起姐妹染色单体上B与b不同的原因是基因突变或交叉互换。(2)二看细胞分裂方式如果是有丝分裂过程中染色单体上的基因不同,则为基因突变的结果。如果是减数分裂过程中染色单体上的基因不同,则可能发生了基因突变或交叉互换。(3)三看细胞分裂图图7-20-10如果是有丝分裂后期图像,两条子染色体上的基因不同,则为基因突变的结果,如图甲。如果是减数第二次分裂后期图像,两条子染色体(同白或同黑)上的基因不同,则为基因突变或基因重组的结果,如图乙。如果是减数第二次分裂后期图像,两条子染色体(颜色不一致如图丙中标有b、B的两条子染色体)上的基因不同,则为交叉互换(基因重组)的结果,如图丙。历年真题明考向1.2015四川卷 M基因编码含63个氨基酸的肽链。该基因发生插入突变,使mRNA增加了一个三碱基序列AAG,表达的肽链含64个氨基酸。以下说法正确的是()A.M基因突变后,参与基因复制的嘌呤核苷酸比例增加B.在M基因转录时,核糖核苷酸之间通过碱基配对连接C.突变前后编码的两条肽链,最多有2个氨基酸不同D.在突变基因的表达过程中,最多需要64种tRNA参与2.2015海南卷 关于等位基因B和b发生突变的叙述,错误的是()A.等位基因B和b都可以突变成为不同的等位基因B.X射线的照射不会影响基因B和基因b的突变率C.基因B中的碱基对G-C被碱基对A-T替换可导致基因突变D.在基因b的ATGCC序列中插入碱基C可导致基因b的突变3.2014浙江卷 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完成课时作业(二十)第21讲染色体变异与生物育种考试说明 1.染色体结构变异和数目变异()。2.生物变异在育种上的应用()。3.转基因食品的安全()。4.低温诱导染色体加倍(实验)。考点一染色体结构变异 1.染色体结构变异(1)类型(连线)缺失()A.基因数目没有变化,基因排列顺序发生改变重复()B.发生在非同源染色体之间易位()C.同一条染色体上存在了等位基因或相同基因倒位()D.染色体上的基因数目减少(2)结果:使排列在染色体上的基因或发生改变,从而导致性状的变异。举例:猫叫综合征,是由于人的第5号染色体部分引起的遗传病。 2.染色体结构变异与基因突变的判断图7-21-1(1)上图中可在光学显微镜下观察到的是。(2)基因结构发生改变的是。(3)染色体中基因数目和排列顺序均未发生变化的是。 3.易位与交叉互换项目染色体易位交叉互换图解区别位置发生于非同源染色体之间发生于原理属于属于观察可在显微镜下观察到在显微镜下观察不到角度1考查染色体结构变异的原因及类型1.如图7-21-2是蝗虫细胞中同源染色体(A1和A2)的配对情况。下列判断错误的是()图7-21-2A.若A1正常,则A2可能发生了染色体片段的缺失B.若A2正常,则A1可能发生了染色体片段的增加C.图中的变异可以通过光学显微镜观察到D.该变异不能通过有性生殖遗传给下一代2.2017河南周口一模 如图7-21-3表示果蝇体细胞内一条染色体发生了变异,代表染色体,下列说法中正确的是()图7-21-3A.果蝇的缺刻翅是基因b丢失造成的B.和构成一对同源染色体C.该变异能导致新基因的形成D.和都能被龙胆紫溶液染色角度2考查染色体结构变异与基因突变、基因重组的比较3.2017华中师范大学附属中学质检 下列关于基因突变和染色体变异比较的描述,正确的是()A.两种变异都发生在基因的内部B.两种变异的结果都导致基因数目的改变C.两种变异都是可遗传的变异且可能传给后代D.两种变异都可以发生在除病毒以外的所有生物中4.2017岳阳一模 在细胞分裂过程中出现了甲、乙、丙、丁4种变异类型,图甲中的英文字母表示染色体片段。下列有关叙述正确的是()图7-21-4A.图示中的生物变异都是染色体变异B.图中所示的变异类型在减数分裂过程中均可能发生C.如果图乙为一个精原细胞,则它一定不能产生正常的配子D.图示中的变异类型都能用光学显微镜观察检验技法提炼基因突变、基因重组和染色体变异的相关问题(1)关于“互换”问题。同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换,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;染色体变异属于亚细胞水平的变化,光学显微镜下可以观察到。考点二染色体数目变异 1.染色体数目变异(1)类型:一类是细胞内的增加或减少,另一类是细胞内染色体数目以的形式成倍地增加或减少。(2)染色体组图7-21-5概念:细胞中的一组染色体,在形态和功能上各不相同,携带着控制生物生长发育的。组成:如图7-21-5所示为一雄果蝇的染色体组成,其染色体组可表示为或。 2.单倍体、二倍体和多倍体的比较(1)区别项目单倍体二倍体多倍体概念由发育而来,体细胞中含有本物种染色体数目的个体由发育而来,体细胞中含有两个的个体由发育而来,体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体体细胞染色体组数目本物种中配子的染色体组数两个发育起点配子受精卵受精卵特点单倍体植株弱小,且一般正常发育多倍体植株常常表现为茎秆,叶片、果实和种子都比较大,等营养物质含量丰富(2)人工诱导方法图7-21-6a.图中和操作分别是,其作用原理是。b.图中过程是。理性思维1.归纳与概括 二倍体西瓜与四倍体西瓜是同一物种吗?说明理由。2.归纳与概括 单倍体一定不育吗?科学探究 在某野生型窄叶芦笋种群中偶见几株阔叶芦笋幼苗,雌、雄株都有。有人对阔叶芦笋幼苗的出现进行分析,认为可能有两种原因:一是因为基因突变,二是染色体加倍成为多倍体。请设计一个简单的实验鉴定阔叶芦笋出现的原因。 1.染色体组(1)构成一个染色体组,应具备以下条件:从染色体来源看,一个染色体组中不含同源染色体,没有等位基因。从形态、大小和功能看,一个染色体组中所含的染色体各不相同。从所含基因看,一个染色体组中含有控制本物种生物性状的一整套基因,但不能重复,也不能缺少。(2)染色体组数量的判断方法根据染色体形态判定细胞中形态、大小完全相同的染色体有几条,则有几个染色体组。如图7-21-7的图A中形态、大小完全相同的染色体为1条,所以有1个染色体组,图B中彼此相同的(比如点状的)有3条,故有3个染色体组。同理,图C中有1个染色体组,图D中有两个染色体组。图7-21-7根据基因型判定在细胞或生物体的基因型中,控制同一性状的基因(包括同一字母的大、小写)出现几次,则含有几个染色体组。如图甲所示基因型为ABC,所以有1个染色体组。图乙所示基因型为AAa,A、a基因有3个,即含有三个染色体组。同理,图丙中有两个染色体组,图丁中有三个染色体组。图7-21-8注意:判定染色体组的数目时只需参考其中任意一对等位基因的数量即可。根据染色体数和染色体的形态数推算 染色体组数=染色体数/染色体形态数。如果蝇体细胞中有8条染色体,分为4种形态,则染色体组的数目为2。 2.判断单倍体、二倍体和多倍体图7-21-9角度1考查染色体组与生物体倍性的判断1.2017苏北四市一模 如图7-21-10表示体细胞中所含的染色体,下列叙述不正确的是()图7-21-10A.代表的生物可能是二倍体,其每个染色体组含4条染色体B.代表的生物可能是二倍体,其每个染色体组含3条染色体C.代表的生物可能是单倍体,其每个染色体组含2条染色体D.代表的生物是单倍体,其每个染色体组含4条染色体2.如图7-21-11分别表示四个生物的体细胞,下列有关描述正确的是() 图7-21-11 A.图中是单倍体的细胞有三个B.图中的一定是单倍体的体细胞C.每个染色体组中含有三条染色体的是D.与相对应的基因型可以是aaa、abc、AaaBBBcccDDd、aabbcc等角度2考查单倍体、二倍体和多倍体的成因及特点3.2017湖南永州一模 下列有关单倍体、二倍体及染色体组的叙述,错误的是()A.有的单倍体生物的体细胞内存在同源染色体B.蜜蜂的蜂王是二倍体,由其卵细胞直接发育成的雄蜂是单倍体C.人的初级卵母细胞中的一个染色体组中可能存在等位基因D.21三体综合征患者的体细胞中有三个染色体组4.2017辽宁锦州质检 以白菜(2N=20)为母本,甘蓝(2N=18)为父本,经人工杂交后得到二倍体“白菜甘蓝”,再通过人工诱导产生四倍体“白菜甘蓝”。下列相关叙述不正确的是()A.四倍体“白菜甘蓝”与白菜存在生殖隔离B.二倍体“白菜甘蓝”植株可育C.可用秋水仙素或低温诱导二倍体“白菜甘蓝”产生四倍体“白菜甘蓝”D.观察“白菜甘蓝”染色体的数目和形态,通常取幼苗的茎尖制作临时装片易错提醒(1)由合子发育来的个体,细胞中含有几个染色体组,就叫几倍体。(2)由配子直接发育来的个体,不管含有几个染色体组,都只能叫单倍体。角度3结合染色体变异考查遗传规律5.一只突变型的雌果蝇与一只野生型雄果蝇交配后,产生的F1中野生型与突变型之比为21,且雌、雄个体之比也为21,这个结果从遗传学角度可作出的合理解释是()A.该突变为X染色体显性突变,且含该突变基因的雌、雄配子致死B.该突变为X染色体显性突变,且含该突变基因的雄性个体致死C.该突变为X染色体隐性突变,且含该突变基因的雄性个体致死D.X染色体片段发生缺失可导致突变型的产生,且缺失会导致雌配子致死6.某二倍体植物的花色受相关基因控制的原理如图甲所示(其中A、a,B、b和D、d三对基因分别位于5、9、10号染色体上),研究发现体细胞中的d基因数多于D基因数时,D基因不能表达,且A基因对B基因的表达有抑制作用。某突变体的基因型及其可能的染色体组成如图乙所示(其他染色体与基因均正常,假定产生的各种配子均能正常存活)。分析回答下列问题:图7-21-12(1)图乙中,突变体的变异类型属于。(2)分析图甲可知,正常情况下,开白花植株的基因型有种。(3)基因型为AAbbdd的白花植株和纯合黄花植株杂交获得F1,F1自交产生的F2植株的表现型及其比例为,F2白花中纯合子所占的比例为。(4)为了确定基因型为aaBbDdd的植株属于图乙中的哪一种突变体,有人设计了以下实验,请补充完整实验步骤和结果预测。实验步骤:让该突变体与基因型为aaBBdd的正常植株杂交,观察并统计子代的表现型及其比例。结果预测:.若子代中黄色橙红色=31,则其为突变体;.若子代中,则其为突变体;.若子代中,则其为突变体。考点三生物育种 1.单倍体育种(1)育种原理:。(2)育种流程:图7-21-13写出图中代表的步骤:;。 2.多倍体育种(1)处理方法:用或低温处理。(2)育种原理:秋水仙素或低温处理能够抑制的形成,导致染色体不能移向细胞两极,引起细胞内。 3.杂交育种(1)概念:将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起,再经过,获得新品种的方法。(2)原理:。(3)过程:选择具有不同优良性状的亲本,获得F1F1获得F2鉴别、选择需要的类型优良品种。 4.诱变育种(1)概念:利用物理因素或化学因素来处理生物,使生物发生,从而获得优良变异类型的育种方法。(2)原理:。(3)过程:选择生物诱发选择理想类型培育。正误辨析1.通过诱导多倍体的方法可解决远缘杂交的子代不育问题,培育出作物新类型。()2.抗虫小麦与矮秆小麦杂交,通过基因重组获得抗虫矮秆小麦,此育种方式包含基因工程技术。()3.将大豆种子用60Co处理后,筛选出一株杂合抗病植株连续自交若干代,则其纯合抗病植株的比例逐代下降。()4.通过诱变育种可获得青霉素高产菌株。()5.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,将该株水稻的花粉经离体培养后即可获得稳定遗传的高产品系。()理性思维归纳与概括 培育具有优良性状的新品种一定要得到纯合子吗? 1.育种的类型、原理及优缺点比较育种方法原理常用方法优点缺点杂交育种基因重组杂交、自交集中优良性状,操作简便育种时间长,局限于亲缘关系较近的个体诱变育种基因突变用物理因素和化学因素诱导提高变异频率,加速育种进程,大幅度改良性状具有盲目性,有利变异少,需大量实验材料单倍体育种染色体变异花药离体培养后,用秋水仙素处理明显缩短育种年限技术较复杂多倍体育种染色体变异秋水仙素处理萌发的种子或幼苗器官大,营养成分含量高,产量增加发育迟缓,结实率较低基因工程育种基因重组导入目的基因定向改造生物的性状技术复杂,可能存在安全性问题 2.杂交育种的一般步骤(1)培育显性纯合子品种选取双亲(P)杂交()F1F2选出表现型符合要求的个体F3选出稳定遗传的个体推广种植。动物:选择具有不同优良性状的亲本杂交,获得F1F1雌、雄个体交配获得F2鉴别、选择需要的类型与隐性类型测交,选择后代不发生性状分离的F2个体。(2)培育隐性纯合子品种选取双亲(P)杂交()F1F2选出表现型符合要求的个体推广种植。 3.单倍体育种的基本步骤 4.多倍体育种的一般步骤正在萌发的种子或幼苗抑制纺锤体形成着丝点分裂后的子染色体不分离细胞中染色体数目加倍多倍体植物。角度1考查各种育种方法的比较1.有关生物育种方法的叙述,错误的是()A.通过基因工程方法可生产的药物有干扰素、白细胞介素、溶血栓剂等B.诱变育种可以提高突变率,在短时间内获得更多的优良变异类型C.获得无子西瓜和无子番茄的方法和原理相同D.杂交育种是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起2.现用高秆抗病(AABB)品系和矮秆不抗病(aabb)品系培育矮秆抗病(aaBB)品系,对其过程分析正确的是()A.F1中虽未表现出矮秆抗病的性状组合,但已经集中了相关基因B.F2中出现重组性状的原因是F1雌、雄配子随机结合导致的基因重组C.选种一般从F3开始,因为F3才有能稳定遗传的矮秆抗病品系D.通常利用F2的花粉进行单倍体育种,可以明显缩短育种年限角度2考查育种过程分析及应用3.2017广东汕头二模 杂交育种是植物育种的常规方法,其选育纯合新品种的一般方法是()A.从子一代中即可选出B.从子三代中选出,因为子三代才出现纯合子C.隐性品种可从子二代中选出;经隔离选育后,显性品种从子三代中选出D.只能从子四代中选出能稳定遗传的新品种4.如图7-21-14表示培育高品质小麦的几种方法,下列叙述错误的是()图7-21-14A.a过程可用秋水仙素处理幼苗而快速获得纯合子B.b过程需要不断进行自交来提高纯合子的比例C.YYyyRRrr通过花药离体培养获得的植株为二倍体D.图中的育种方法有单倍体育种、杂交育种和多倍体育种易错提醒不同育种方法需注意的问题(1)原核生物不能进行减数分裂,所以不能运用杂交的方法进行育种,如细菌的育种一般采用的方法是诱变育种。(2)杂交育种不一定需要连续自交。若选育显性优良纯种,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,则只要出现该性状个体即可。(3)设计育种方案时,应该注意是“动物育种”还是“植物育种”。植物育种时,可以用连续自交的方法获得纯合子,这是由于植物中雌雄同体的物种较多。动物只能选相同性状的个体相互交配,待性状出现分离后进行筛选,然后用测交方法检测纯合子,这是由于动物大多是雌雄异体,不能“自交”。(4)花药离体培养只是单倍体育种中的一个程序,要想得到可育的品种,一般还需要用秋水仙素处理单倍体使染色体加倍。考点四低温诱导植物染色体数目的变化 1.原理、步骤和现象图7-21-15 2.实验中的试剂及其作用试剂使用方法作用卡诺氏液将根尖放入卡诺氏液中浸泡0.51 h固定细胞形态体积分数为95%的酒精冲洗用卡诺氏液处理过的根尖洗去卡诺氏液与质量分数为15%的盐酸等体积混合,浸泡经过固定的根尖解离根尖细胞质量分数为15%的盐酸与体积分数为95%的酒精等体积混合,作为解离液解离根尖细胞蒸馏水浸泡解离后的根尖细胞约10 min漂洗根尖,去掉解离液改良苯酚品红染液把漂洗干净的根尖放进盛有改良苯酚品红染液的玻璃皿中染色35 min使染色体着色 3.实验注意事项(1)选材:选材应选用能进行分裂的分生组织细胞,否则不会出现染色体数目加倍的情况;常用的观察材料有蚕豆(染色体较洋葱少,故首选)、洋葱、大蒜等。(2)根尖培养培养不定根:要使材料湿润以利于生根;低温诱导:应设常温、4 、0 三种,以作为对照,否则实验设计不严密。(3)在用显微镜观察时,先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂期,再换上高倍镜并调节细准焦螺旋和反光镜,使物像清晰,仔细观察,辨认哪些细胞发生染色体数目变化,找出处于细胞分裂中期的细胞,进行染色体计数。(4)为了能观察到细胞在生活状态下的内部结构,必须先将细胞固定;显微镜下观察到的细胞是已被盐酸杀死的细胞;实验原理中低温处理会抑制纺锤体的形成;染色体不能被拉向两极不等同于“着丝点不分裂”。1.下列关于“低温诱导植物染色体数目的变化”实验的叙述中,正确的是()A.低温处理洋葱根尖后会引起成熟区细胞染色体数目的变化B.在观察低温处理的洋葱根尖装片时,通过一个细胞可以看到染色体的变化情况C.低温处理和利用秋水仙素处理材料的原理是相同的D.观察洋葱根尖装片时要先在低倍镜下找到所要观察的细胞,将所要观察的细胞移到视野的中央,调节视野的亮度,再转动粗准焦螺旋直至物像清晰2.2017西宁一检 某科研小组的工作人员通过用不同浓度的秋水仙素对大蒜(二倍体)鳞茎生长点进行不同时间的处理,研究了不同处理对大蒜根尖细胞染色体加倍率(某一分裂组织或细胞群中染色体数目加倍的细胞所占的百分数)的影响,其实验结果如图7-21-16所示,据图判断,下列叙述中正确的是()图7-21-16A.秋水仙素处理后的根尖细胞均为四倍体细胞B.染色体加倍率与秋水仙素浓度和处理时间长短有关C.当秋水仙素浓度为0.03%时,处理时间越长加倍率越高 D.本实验中的自变量为秋水仙素浓度,无关变量为处理时间历年真题明考向1.2017天津卷 基因型为AaBbDd的二倍体生物,其体内某精原细胞减数分裂时同源染色体变化示意图如图7-21-17。叙述正确的是()图7-21-17A.三对等位基因的分离均发生在次级精母细胞中B.该细胞能产生AbD、ABD、abd、aBd四种精子C.B(b)与D(d)间发生重组,遵循基因自由组合定律D.非姐妹染色单体发生交换导致了染色体结构变异2.2017江苏卷 一株同源四倍体玉米的基因型为Aaaa,其异常联会形成的部分配子也可受精形成子代。下列相关叙述正确的是() 图7-21-18A.题图表示的过程发生在减数第一次分裂后期B.自交后代会出现染色体数目变异的个体C.该玉米单穗上的籽粒基因型相同D.该植株花药培养加倍后的个体均为纯合子3.2016江苏卷 图7-21-19中甲、乙两个体的一对同源染色体中各有一条发生变异(字母表示基因)。下列叙述正确的是()A.个体甲的变异对表型无影响B.个体乙细胞减数分裂形成的四分体异常图7-21-19C.个体甲自交的后代,性状分离比为31D.个体乙染色体没有基因缺失,表型无异常4.2015海南卷 关于基因突变和染色体结构变异的叙述,正确的是()A.基因突变都会导致染色体结构变异B.基因突变与染色体结构变异都导致个体表现型改变C.基因突变与染色体结构变异都导致碱基序列的改变D.基因突变与染色体结构变异通常都用光学显微镜观察5.2016全国卷 基因突变和染色体变异是真核生物可遗传变异的两种来源。回答下列问题:(1)基因突变和染色体变异所涉及的碱基对的数目不同,前者所涉及的数目比后者。(2)在染色体数目变异中,既可发生以染色体组为单位的变异,也可发生以为单位的变异。(3)基因突变既可由显性基因突变为隐性基因(隐性突变),也可由隐性基因突变为显性基因(显性突变)。若某种自花受粉植物的AA和aa植株分别发生隐性突变和显性突变,且在子一代中都得到了基因型为Aa的个体,则最早在子代中能观察到该显性突变的性状;最早在子代中能观察到该隐性突变的性状;最早在子代中能分离得到显性突变纯合体;最早在子代中能分离得到隐性突变纯合体。完成课时作业(二十一)拓展微课育种流程图的分析与设计难点一育种流程图分析图7-21-20 图解中各字母表示的处理方法:A表示杂交,D表示自交,B表示花药离体培养,C表示秋水仙素处理,E表示诱变处理,F表示秋水仙素处理,G表示转基因技术,H表示脱分化,I表示再分化,J表示包裹人工种皮。这是识别各种育种方法的主要依据。【典题示导】1.水稻的高秆、矮秆分别由A和a控制,抗病和不抗病分别由B和b控制。现有基因型为aabb与AABB的水稻品种,如图7-21-21为不同的育种方法培育矮秆抗病植株的过程,下列有关叙述正确的是()图7-21-21A.杂交育种包括过程,其原理是基因突变和基因重组B.人工诱变育种为过程,B可能来自b的基因突变C.单倍体育种包括过程,过程常用花药离体培养法D.多倍体育种包括过程,原理是染色体结构和数目变异难点二从育种材料和方法特点的角度确定育种方法图7-21-22【典题示导】2.现有小麦种子资源包括:高产、感病;低产、抗病;高产、晚熟等品种。为满足不同地区及不同环境条件下的栽培需求,育种专家要培育3类品种:a.高产、抗病;b.高产、早熟;c.高产、抗旱。下列育种方法可行的是()A.利用品种进行品种间杂交筛选获得aB.对品种进行染色体加倍处理筛选获得bC.a、b和c的培育均可采用诱变育种的方法D.利用品种和进行品种间杂交筛选获得c难点三生物育种方案设计题目的一般步骤【典题示导】3.小麦品种是纯合子,生产上用种子繁殖,现要选育矮秆(aa)、抗病(BB)的小麦新品种;马铃薯品种是杂合子(有一对基因杂合即可称为杂合子),生产上通常用块茎繁殖,现要选育黄肉(Yy)、抗病(Rr)的马铃薯新品种。请分别设计小麦品种间杂交育种程序,以及马铃薯品种间杂交育种程序。要求用遗传图解表示并加以简要说明。(写出包括亲本在内的前三代即可。) 4.现有甲、乙、丙、丁四个品系的纯种玉米,基因型分别为AABBGG、aaBBGG、 AAbbGG、AABBgg。若想培育出AaaBBbGGG新类型,试用遗传图解表示育种的过程。(要求写出配子。)5.如图7-21-23所示,科研小组用60Co照射棉花种子,诱变当代获得棕色(纤维颜色)新性状,诱变代获得低酚(棉酚含量)新性状。已知棉花的纤维颜色由一对基因(A、a)控制,棉酚含量由另一对基因(B、b)控制,两对基因独立遗传。图7-21-23(1)两个新性状中,棕色是性状,低酚是性状。(2)诱变当代中,棕色、高酚的棉花植株基因型是,白色、高酚的棉花植株基因型是。(3)棕色棉抗虫能力强,低酚棉产量高。为获得抗虫高产棉花新品种,研究人员将诱变代中棕色、高酚植株自交,每株自交后代种植在一个单独的区域,从的区域中得到纯合棕色、高酚植株。请你利用该纯合体作为一个亲本,再从诱变代中选择另一个亲本,设计一方案,尽快选育出抗虫高产(棕色、低酚)的纯合棉花新品种(用遗传图解和必要的文字表示)。难点四育种年限的要求及计算方法(1)若需要获得植株,则比获得种子多一年,因为获得种子后,第二年才能获得植株。(2)若需要获得跨年度的植物(如小麦),则比不跨年度的植物(如豌豆)要多一年。【典题示导】6.现有三个水稻品种,基因型分别为AABBdd、AabbDD和aaBBDD。如果从插秧(移栽幼苗)到获得种子(花粉)为一次栽培,运用单倍体育种技术,利用以上三个品种获得基因型为aabbdd的植株最少需要几次栽培()A.1 B.2 C.3 D.41.假设A、b代表玉米的优良基因,这两种基因是自由组合的。现有AABB、aabb两个品种,为培育出优良品种AAbb,可采用的方法如图7-21-24所示。请据图回答问题:图7-21-24(1)由品种AABB、aabb经过过程培育出新品种的育种方式称为,其原理是。(2)若经过过程产生的子代总数为1552株,则其中基因型为AAbb的植株在理论上有株。基因型为Aabb的植株经过过程,子代中AAbb与aabb数量比是。(3)过程常采用技术得到Ab个体。与过程的育种方法相比,过程的优势是。(4)与过程比较,过程的明显优势是。2.2017华中师范大学第一附属中学5月模拟 某一年生观赏植物的花色有红色、白色、紫色三种表现型。现将一株开红花的植株和一株开白花的植株杂交,F1全为紫花,F1自交,所得F2中有81株紫花,27株红花和36株白花植株。(1)根据以上杂交实验结果判断,该种植物的花色至少受几对等位基因控制?。(2)F2紫花植株自交,所结种子长出的全部植株是否都表现为紫花?。为什么?。(3)要获得能稳定遗传的紫花植株品系,如何从上述材料中选育获得?用文字简要叙述杂交育种的方案:。3.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,运用了育种方式,育种原理是。由花粉获得可育的丙个体,除了用EMS诱变处理外,还需要的技术手段为。(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,则被鉴定的个体为纯合子;反之则为杂合子。请用遗传图解表示杂合子的鉴定过程。第22讲生物的进化考试说明 1.现代生物进化理论的主要内容()。2.生物进化与生物多样性的形成()。考点一现代生物进化理论 1.达尔文的自然选择学说项目自然选择学说主要观点过度繁殖;遗传变异;评价贡献论证了生物是不断进化的,对生物进化提出了合理的解释科学地解释了生物的形成不足对的本质不能作出科学的解释对生物进化的解释局限于水平强调物种形成都是过程,不能解释物种大爆发现象 2.现代生物进化理论的主要内容(1)种群是生物进化的基本单位种群:生活在一定区域的的全部个体。基因库:一个种群中全部个体所含有的。基因频率:在一个种群基因库中,某个基因占全部数的比率。生物进化的实质:种群的改变。(2)突变和基因重组产生生物进化的原材料可遗传变异的来源突变基因重组生物突变的有利和有害不是绝对的,往往取决于。生物的变异是的,只是产生了生物进化的,不能决定生物进化的。(3)自然选择决定生物进化的方向原因:不断淘汰的基因,积累的基因。实质:使种群的发生改变,从而决定生物进化的方向。(4)隔离导致物种的形成隔离物种形成三个环节:突变和基因重组、及隔离形成标志:理性思维1.归纳与概括 果蝇的卷翅突变体不能飞行,若将它们释放到自然环境中,它们的生存能力一定比正常翅野生型个体差吗?请说出你的理由。2.归纳与概括 物种与种群有怎样的联系? 1.比较达尔文自然选择学说与现代生物进化理论的异同点图7-22-12.物种形成的两种模式(1)渐变式经长期地理隔离产生图7-22-2(2)骤变式很短时间内即可形成,如自然界中多倍体的形成。图7-22-3 3.物种形成与生物进化的比较比较内容物种形成生物进化标志出现生殖隔离基因频率改变变化后生物与原生物关系属于不同物种可能属于同一物种二者关系生物进化的实质是种群基因频率的改变,这种改变可大可小,不一定会突破物种的界限,即生物进化不一定导致新物种的形成,进化是量变,物种形成是质变;新物种的形成是长期进化的结果角度1考查对现代生物进化理论的理解1.2017江苏三市三模 有关现代生物进化理论的叙述中,错误的是()A.种群是生物进化的基本单位,种群越大进化越快B.变异是生物进化的基础,但许多变异不会导致进化C.选择使种群基因频率定向改变,决定生物进化方向D.地理隔离和生殖隔离都会阻止生物之间的基因交流2.2017浙江嘉兴期中 如图7-22-4为抗青霉素细菌的产生过程,“”表示死亡的个体,a、b表示两个阶段。下列叙述正确的是()图7-22-4A.a阶段使用青霉素后少部分细菌产生抗药性存活下来B.b阶段存活细菌的抗药性均比a阶段细菌的抗药性强C.经过a阶段到b阶段的人工选择导致抗药细菌的比例增大D.b阶段存活的细菌可能是若干个突变累加在一起的产物易错提醒与生物进化有关的问题辨析(1)突变基因突变。“突变”不是基因突变的简称,而是包括基因突变和染色体变异。(2)变异先于环境选择。农田喷施农药杀灭害虫,在喷施农药之前,害虫中就存在抗农药的突变个体,喷施农药仅杀灭了不抗药的个体,抗药的个体存活下来。农药不能使害虫产生抗药性变异,只是对具有抗药性的个体进行了选择。(3)能产生后代同一物种。两个个体能够交配产生后代,有可能子代高度不育,如马和驴,虽然能够产生子代,但子代不育,因此马和驴是两个物种。(4)物种的形成不一定都需要经过地理隔离,如多倍体的产生。角度2考查对物种形成过程的理解3.2017江西师范大学附属中学三模 如图7-22-5表示一个亲代种群由于地理隔离(河流和山脉)形成了两个新的种群,进而进化为两个新物种的过程。下列相关叙述错误的是()图7-22-5A.种群1、2出现不同的突变和基因重组,相互间无影响B.地理隔离导致种群1、2与亲本种群之间基因交流受阻C.种群1、2基因库的差异是导致生殖隔离的根本原因D.种群1、2受不定向的选择,保留部分个体4.如图7-22-6是我国黄河两岸a、b、c、d 4个物种及其演化关系的模型,请据图分析,下列说法错误的是()图7-22-6A.a物种最终进化
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