专题43变异育种和进化.docx

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专题43变异育种和进化

第3讲　变异、育种和进化

1．四组概念辨析

（1）染色体变异与基因突变

项目

染色体变异

基因突变

镜检结果

显微镜下能（填“能”或“不能”）观察到

显微镜下不能（填“能”或“不能”）观察到

是否能产生新基因

不产生

产生

变异的实质

基因数目或排列顺序改变

碱基对的替换、增添和缺失

（2）染色体结构变异与基因突变

①～④的变异类型分别是：

缺失、重复、倒位、基因突变。

（3）易位与交叉互换

项目

染色体易位

交叉互换

图解

发生范围

发生于非同源染色体之间

发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间

变异类型

属于染色体结构变异

属于基因重组

（4）单倍体、二倍体与多倍体

2．不同需求的育种方法选择与分析

（1）若要求培育隐性性状的个体，可用自交或杂交，只要出现该性状即可。

（2）若要求快速育种，则应用单倍体育种。

（3）若要求大幅度改良某一品种，使之出现前所未有的性状，则可利用诱变育种的方法。

（4）若要求提高品种产量，提高营养物质含量，可运用多倍体育种。

（5）若要求将两亲本的两个不同优良性状集中于同一生物体上，可用杂交育种，亦可利用单倍体育种。

（6）若实验植物为营养繁殖，则只要出现所需性状即可，不需要培育出纯种。

（7）若要求克服远缘杂交不亲和的障碍，定向改变现有性状，则可以选择基因工程育种。

（8）若要培育原核生物，因其不能进行减数分裂，则一般采用诱变育种。

3．达尔文自然选择学说与现代生物进化理论的关系

4．隔离、物种形成与进化的关系

（1）生物进化≠物种的形成

①生物进化的实质是种群基因频率的改变，物种形成的标志是产生了生殖隔离。

②生物发生进化，并不一定形成新物种，但是新物种的形成要经过生物进化，即生物进化是物种形成的基础。

（2）物种形成与隔离的关系：

物种的形成不一定要经过地理隔离，但必须要经过生殖隔离。

（3）共同进化并不只包括生物与生物之间共同进化，还包括生物与环境之间共同进化。

命题点1　以示意图为载体剖析生物变异的类型及特点

　图一为某基因编码蛋白质的氨基酸序列示意图，①②③为该基因三种变异类型。

图二为某植株的一条染色体发生缺失突变，获得该缺失染色体的花粉不育，缺失染色体上具有红色显性基因B，正常染色体上具有白色隐性基因b。

图三为在某基因型为AA的二倍体水稻根尖中发现的一个细胞（图中Ⅰ、Ⅱ表示该细胞中部分染色体，其他染色体均正常）。

请回答以下问题：

（1）若图一中②处碱基对A—T替换为G—C，则编码的蛋白质第100位赖氨酸变为____________。

若③处碱基对G—C替换为A—T，则生物的性状未改变，由于密码子编码氨基酸具有________性。

若①处插入碱基对G—C，②处缺失碱基对A—T，③处碱基对G—C被替换，其中对生物性状影响最小的是____处。

（2）若以图二所示植株为父本，测交后代中部分表现为红色性状。

应是减数第一次分裂时__________________________________________________。

（3）图三中该细胞一定发生了________________________________，一定没有发生____________。

[易错展台]

（1）观察下图，分别属于哪种变异类型？

（2）若图三中Ⅱ染色体上的基因为Bbb，该植株与正常的植株（bb）杂交，则该三体植株产生的配子种类及比例是Bb∶b∶B∶bb＝2∶2∶1∶1。

子代中正常植株与三体植株的比例是1∶1。

1．三种可遗传变异中的相关问题

（1）关于“互换”问题

同源染色体的非姐妹染色单体间的互换属于基因重组；非同源染色体间的互换属于染色体变异中的易位。

（2）关于“缺失”问题

DNA分子中碱基的缺失属于基因突变；DNA分子中基因的缺失属于染色体结构变异中的缺失。

2．染色体变异与基因突变的判别

（1）判别依据：

光学显微镜下能观察到的是染色体变异，不能观察到的是基因突变。

（2）具体操作：

制作正常个体与待测变异个体的有丝分裂临时装片，找到中期图进行染色体结构与数目的比较可以判断是否发生了染色体变异。

3．显性突变与隐性突变的判定

（1）理论基础：

受到物理、化学和生物因素的影响，AA个体如果突变成Aa个体，则突变性状在当代不会表现出来，只有Aa个体自交后代才会有aa变异个体出现，因此这种变异个体一旦出现即是纯合子；相反，如果aa个体突变成Aa个体，则当代就会表现出突变性状。

（2）判断方法

①选择突变体与其他已知未突变体杂交，通过观察后代变异性状的比例来判断基因突变的类型。

②植物还可以利用突变体自交观察后代有无性状分离来进行显性突变与隐性突变的判定。

1．（2015·甘肃兰州市高三实战，T3）下列有关生物变异的叙述，正确的是（　　）

A．三倍体植物不能由受精卵发育而来

B．低温会抑制着丝点的分裂从而导致染色体数目加倍

C．可遗传变异中，只有基因突变才能产生新的基因

D．染色体变异一定会改变基因的数量

2．（2015·吉林长春市高三监测，T5）二倍体动物缺失一条染色体称为单体。

果蝇只缺失一条Ⅳ号染色体可以存活，而且能够繁殖后代，若缺失两条Ⅳ号染色体，则不能成活。

下列有关叙述错误的是（　　）

A．从变异类型来看，果蝇的单体属于染色体数目变异

B．该种单体果蝇产生的配子中染色体数为3条或4条

C．果蝇基因组计划测定的是5条染色体上DNA的碱基序列

D．若该种单体果蝇的雌雄个体交配，其存活后代中单体的概率为1/2

“三看法”判断可遗传变异的类型

（1）DNA分子内的变异

一看基因种类：

即看染色体上的基因种类是否发生改变，若发生改变则为基因突变，由基因中碱基对的增添、缺失或替换所致。

二看基因位置：

若基因的种类和数目未变，但其在染色体上的位置改变，则为染色体结构变异中的“倒位”或“易位”。

三看基因数目：

若基因的种类和位置未变，但基因的数目改变，则为染色体结构变异中的“重复”或“缺失”。

（2）DNA分子间的变异

一看染色体数目：

若染色体的数目发生改变，可根据染色体的数目变化情况，确定是染色体数目的“整倍变异”还是“非整倍变异”。

二看基因位置：

若染色体的数目和基因数目均未改变，但基因所处的染色体位于非同源染色体上，则应为染色体结构变异中的“易位”。

三看基因数目：

若染色体上的基因数目不变，则为减数分裂过程中同源染色体上的非姐妹染色单体交叉互换的结果，属于基因重组。

命题点2　结合图例特点考查生物育种方法

　现有味甘汁多、消暑解渴、稳定遗传的绿皮（G）、红瓤（R）、小子（e）西瓜品种甲与白皮（g）、黄瓤（r）、大子（E）西瓜品种乙，三对基因自由组合。

请根据下面提供的西瓜育种流程图回答有关问题：

（1）图中①过程所用的试剂为______________，通过②途径培育无子西瓜的方法叫做______________，所结西瓜果实的表现型为______________。

（2）通过③途径培育无子西瓜时所用的试剂为____________。

方法________（填②或③）产生的无子性状可以遗传给后代。

（3）过程⑤育种方法的原理是__________，图中F1可以产生__________种基因型的配子。

F1逐代自交产生Fn的过程中，若不经过筛选淘汰，则该种群是否发生进化__________，原因是________________________________________________________________________。

1．动、植物杂交育种的区别

方法：

植物杂交育种中纯合子的获得只能通过逐代自交的方法，不能通过测交方法，子代留种；而动物杂交育种中纯合子的获得一般通过测交的方法，亲代留种。

2．分清“可遗传”与“可育”

（1）确认是否为可遗传变异的唯一依据是看“遗传物质是否发生变化”。

（2）“可遗传”≠“可育”。

①三倍体无子西瓜、骡子、单倍体等均表现“不育”，但它们均属于可遗传的变异——其遗传物质已发生变化，若将其体细胞培养为个体，则可保持其变异性状——这与仅由环境引起的不可遗传变异有着本质区别。

②无子番茄“无子”的原因是植株未受粉，生长素促进了果实发育，这种“无子”性状是不可保留到子代的，将无子番茄进行组织培养时，若能正常受粉，则可结“有子果实”，其遗传物质未发生改变。

3．花药离体培养≠单倍体育种

（1）花药离体培养仅能获得单倍体。

（2）单倍体育种包括花药离体培养和诱导单倍体染色体数目加倍。

1．（2015·新疆乌鲁木齐市一模，T6）下列关于生物育种的叙述，正确的是（　　）

A．单倍体育种与多倍体育种均涉及植物组织培养技术

B．杂交育种利用基因重组的原理，从而产生新的物种

C．秋水仙素可应用于诱变育种和多倍体育种，且作用的细胞分裂时期相同

D．单倍体育种可缩短育种年限，杂交育种可获得杂种优势的个体

2．（组合题）如图为利用玉米（2N＝20）的幼苗芽尖细胞（基因型为BbTt）进行实验的流程示意图。

请分析并回答：

（1）植株A的体细胞内最多时有________个染色体组，过程③中能够在显微镜下看到染色单体的时期是________________________。

（2）秋水仙素用于培育多倍体的原理是其能够抑制____________的形成。

（3）基因重组发生在图中______（填编号）过程。

（4）利用幼苗2培育出植株B的育种过程的最大优点是________________，植株B纯合的概率为______。

（5）植株C属于单倍体是因为______________________________________________，其培育成功说明花药细胞具有________________________。

命题点3　借助概念图、坐标图解读生物进化与生物多样性

　图一表示蒙古冰草和沙生冰草两物种形成的进化机制。

图二表示用基因型为Aa的小麦分别进行连续自交、随机交配、连续自交并逐代淘汰隐性个体、随机交配并逐代淘汰隐性个体，根据各代Aa基因型频率绘制的曲线图。

请据图分析回答：

图一

图二

（1）内蒙古乌海沙地地区的蒙古冰草的总和称为____________。

结合现代生物进化理论分析可知，图一中c表示的是蒙古冰草和沙生冰草之间存在____________。

其过程经历的生物进化环节是突变和基因重组、________、隔离。

b的实质变化是_________________________________________________。

（2）图二曲线________是随机交配的相应曲线。

曲线Ⅳ的Fn中Aa的基因型频率是________。

曲线Ⅲ的F6中AA基因型频率为__________。

曲线Ⅱ的F3中Aa基因型频率为__________。

四个不同条件下发生了进化的种群是曲线________。

1．物种和进化

（1）物种形成的标志：

出现生殖隔离。

（2）进化的实质：

基因频率的改变。

2．不定向与定向

（1）不定向：

变异。

其利害关系取决于生物所生存的环境。

（2）定向：

自然选择。

其决定生物进化的方向。

3．共同进化的层次

（1）生物与生物之间：

包括种内关系和种间关系。

（2）生物与环境之间：

无机环境的选择作用可定向改变种群基因频率，导致生物朝着一定方向进化，生物进化反过来又会影响环境。

4．物种形成中突变和基因重组、自然选择和隔离三个环节的关系图，如下：

5．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。

1．（2015·云南昆明市高三质检，T4）下列有关生物进化的叙述，错误的是（　　）

A．基因突变会导致种群基因频率发生定向改变

B．遗传可使有利变异逐代积累，对生物进化具有重要意义

C．物种的形成必须经过种群间的隔离

D．不同物种之间、生物与无机环境之间存在共同进化

2.（2015·甘肃兰州市高三实战，T4）在某动物种群中，基因型AA、Aa和aa的个体所占比例分别为20%、60%和20%。

在长期的选择过程中A基因和a基因之间的比例变化如图，则各基因型个体在此环境中竞争能力的大小关系最可能为（　　）

A．AAaa

C．AA＝Aa

3．（2015·广西桂林综合模拟）下图表示某群岛上蝉的物种演化示意图，其中甲、乙、丙、丁、戊分别代表不同种的蝉。

下列叙述不正确的是（　　）

A．由乙形成丙和丁的过程说明变异是不定向的

B．物种戊的形成是基因频率不定向改变的结果

C．由甲形成乙和戊的过程是自然选择的结果

D．群岛上各种蝉的进化与无机环境的变化相互影响

（建议用时：

45分钟）

1．下列关于可遗传变异的叙述，正确的是（　　）

A．A基因可自发突变为a1或a2基因，但a1基因不可回复突变为A基因

B．有性生殖的生物，非同源染色体上的非等位基因间可以发生基因重组

C．将目的基因整合到土壤农杆菌的DNA上，属于染色体变异

D．杀虫剂作为化学因素诱导害虫产生抗药性突变，导致害虫抗药性增强

2．如图是某细胞中一对同源染色体形态示意图（a～f、a＋～f＋代表基因）。

下列有关叙述不正确的是（　　）

A．该对染色体构成一个四分体，含4个DNA分子

B．该细胞中染色体发生了结构变异

C．该细胞中染色体的变化导致缺失部分基因

D．该细胞可能产生基因组成为adc＋bef的配子

3．下列关于染色体变异的说法，正确的是（　　）

A．染色体DNA中某个碱基的丢失引起的变异属于染色体结构变异

B．21三体综合征患者21号染色体增加了1条，会对个体性状产生很大影响

C．染色体以染色体组的形式成倍增加，一定会导致基因种类的增加

D．利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗可人工诱导产生所需的多倍体，说明变异是定向的

4．（2015·广西柳州高三期末）如图所示是一个基因型为AaBb（两对基因独立遗传）的精原细胞在一次减数分裂过程中产生的两个次级精母细胞，则该过程发生了（　　）

A．交叉互换、同源染色体未分离

B．交叉互换、姐妹染色单体未分离

C．基因突变、同源染色体分开形成的染色体移向同一极

D．基因突变、姐妹染色单体分开形成的染色体移向同一极

5．下图为某种生物的部分染色体的示意图，图中①和②，③和④互为同源染色体，图a和图b中的部分染色体转移造成了生物变异，下列说法正确的是（　　）

A．图a和图b均为染色体结构变异

B．图a为基因重组，图b为染色体结构变异

C．如果图a交换部位正好是一对等位基因B和b，且该过程发生在一个细胞的一次有丝分裂过程中，则形成的子细胞的基因型为Bb和Bb

D．若图b现象发生在一个精原细胞中，则该精原细胞不可能产生正常的生殖细胞

6．玉米糯性与非糯性、甜粒与非甜粒为两对相对性状。

一般情况下，用纯合非糯非甜粒与糯性甜粒两种亲本进行杂交时，F1表现为非糯非甜粒，F2有4种表现型，其数量比为9∶3∶3∶1。

若重复该杂交实验时，偶然发现一个杂交组合，其F1仍表现为非糯非甜粒，但某一F1植株自交，产生的F2只有非糯非甜粒和糯性甜粒2种表现型。

对这一杂交结果的解释，理论上最合理的是（　　）

A．发生了染色体易位B．染色体组数目整倍增加

C．基因中碱基对发生了替换D．基因中碱基对发生了增减

7．利用基因型为aabb与AABB的水稻作为亲本培育基因型为AAbb的新品种，有关叙述不正确的是（　　）

A．操作最简便的是杂交育种，能明显缩短育种年限的是单倍体育种

B．利用F1的花药进行离体培养可获得该新品种

C．诱变育种不能定向获得该新品种

D．若通过多倍体育种获得AAAAbbbb个体，和该新品种存在生殖隔离

8．将①②两个植株杂交得到③种子，再进一步做如图所示处理，则下列有关叙述中错误的是（　　）

A．由③至④过程中产生的变异多数是不利的

B．由③到⑦的过程涉及减数分裂和细胞全能性的表现

C．若③的基因型为AaBbDd，则⑩植株中能稳定遗传的个体占总数的1/4

D．由③到⑨过程可能发生突变和基因重组，可为生物进化提供原材料

9．下列有关现代生物进化理论的叙述，正确的是（　　）

A．自然选择直接作用于个体的基因型，并决定了生物进化的方向

B．生物进化的实质在于保存对环境更适应的性状

C．无法进行基因交流的生物之间一定存在生殖隔离

D．自然选择通过选择个体使种群基因频率发生定向改变

10．下图表示生物新物种形成的基本环节，对图示分析正确的是（　　）

A．a表示基因突变，可改变种群基因频率

B．b表示地理隔离，新物种形成一定需要地理隔离

C．c表示新物种形成，新物种与生活环境共同进化

D．d表示生殖隔离，生殖隔离是生物进化的标志

11．（2015·云南昆明二模）假设某动物种群中，最初一对等位基因B、b的频率B＝0.75，b＝0.25，若环境的选择作用使B基因的频率不断降低，若干代后B、b的频率B＝0.25，b＝0.75。

下列有关叙述不正确的是（　　）

A．在整个过程中，群体中基因型Bb的频率变化规律可能是先增加后减少

B．该动物群体发生了进化

C．等位基因B、b的产生最初来自基因突变

D．该动物群体所处的环境没有发生变化

12．（2015·甘肃兰州质检）根据现代生物进化理论，下列关于共同进化的叙述中，不正确的是（　　）

A．不同物种之间、生物与环境之间都能共同进化从而导致生物多样性

B．在自然选择过程中，黑色桦尺蠖与灰色桦尺蠖之间表现为共同进化

C．非洲野牛与狮之间可通过种间竞争、捕食等实现共同进化

D．4亿年前光合生物产生了氧气，而氧气也为生物登陆创造了有利条件，属于生物与环境之间共同进化

13．玉米子粒的黄色（A）对白色（a）为显性，非糯性（B）对糯性（b）为显性，两对性状自由组合。

请回答下列问题：

（1）已知玉米非糯性子粒及花粉遇碘液变蓝色，糯性子粒及花粉遇碘液变棕色。

若用碘液处理杂合的非糯性植株的花粉，则显微镜下观察到的花粉颜色及比例为________________。

（2）取基因型双杂合的黄色非糯性植株的花粉进行离体培养，获得单倍体幼苗，其基因型为________________；对获得的幼苗用________处理，得到一批可育的植株，这些植株均自交，所得子粒性状在同一植株上表现________（填“一致”或“不一致”）。

（3）已知基因A、a位于9号染色体上，且无正常9号染色体的花粉不能参与受精作用。

现有基因型为Aa的植株甲，其细胞中9号染色体如图一所示：

①植株甲的变异类型属于染色体结构变异中的______。

②为了确定植株甲的A基因是位于正常染色体上还是位于异常染色体上，让其进行自交产生F1，F1的表现型及其比例为__________，证明A基因位于异常染色体上。

③以植株甲为父本，以正常的白色子粒植株为母本，杂交产生的F1中，发现了一株黄色子粒植株乙，其染色体及其基因组成如图二所示。

该植株形成的可能原因是父本在减数分裂过程中________________未分离。

④若植株乙在减数第一次分裂过程中，3条9号染色体随机移向细胞两极，并最终形成含1条和2条9号染色体的配子，那么以植株乙为父本，以正常的白色子粒植株为母本进行测交，后代的表现型及比例是________。

14．袁隆平院士因培育出超级杂交水稻而闻名于世。

如图是以二倍体水稻（2N＝24）为亲本的几种不同育种方法示意图，请据图回答：

（1）A→D表示的育种方法称为____________，与A→B→C表示的育种方法相比，后者的优点表现在____________________。

（2）B常用的方法是____________，其原理是____________________。

（3）E表示的育种方法是____________，该过程的原理是____________。

（4）如果培育一个能够稳定遗传的隐性性状个体，则最快捷的育种方法是____________；如果培育一个能够稳定遗传的显性性状个体，则最快捷的育种方法是____________。

（用图中字母与箭头表示）

（5）科学家培育出了抗旱的水稻新品种，而海岛水稻从来没有出现过抗旱类型，有人打算也培养出抗旱的海岛水稻新品种，但是用海岛水稻与抗旱的陆地水稻进行了多次杂交，始终得不到子代，原因是____________________________________。

15．（2015·广西桂林质检）果蝇是遗传学研究的材料，其以便于培养、繁殖较快、相对性状明显等特点成为遗传学家研究的模式生物。

已知果蝇的红眼（B）和白眼（b）性状为单基因遗传，请回答以下问题：

（1）摩尔根最初在研究果蝇时发现纯系红眼果蝇中出现了一只白眼雄果蝇。

从变异来源上看，该现象可能属于环境影响、基因突变或________。

单纯受环境影响而遗传物质不改变的变异属于________变异。

（2）若要通过杂交实验来区分该变异是环境影响的还是由基因突变引起的，可选择与之杂交的个体表现型为________，杂交后能否仅观察F1的表现型得出结论？

____________，原因是___________________________________________________________________________________________________________________________________。

若要在杂交过程中同时看出该遗传是属于伴X染色体遗传还是属于常染色体遗传，可根据________________中性别为____（雌/雄）性的个体中是否出现白眼来判断。

（3）若已经确认该果蝇遗传物质发生了变化，且能通过显微镜观察到是复眼细胞中X染色体的异常所致，则该白眼雄果蝇的变异应属于____________。