专题10生物的变异与育种.ppt

专 题 10 晨背关键语句 导练感悟高考 热 点 透 析 高 考 考点一 考点二 拾遗自主补给 冲刺直击高考 考点三 5染色体结构变异类型有缺失、重复、倒位和易位。 6单倍体、二倍体和多倍体 单倍体：由配子直接发育而来的个体，无论体细胞中 含有多少个染色体组，都是单倍体。 二倍体和多倍体：由受精卵发育而来的个体，体细胞 中含有几个染色体组，就称为几倍体。 7单倍体体细胞中不一定含有一个染色体组，体细胞中 含有一个染色体组的个体一定是单倍体。 8秋水仙素和低温诱导染色体加倍的原理都是抑制纺锤 体形成。 9生物育种的原理： 诱变育种基因突变； 单倍体育种染色体数目变异； 多倍体育种染色体数目变异； 杂交育种基因重组； 基因工程育种基因重组。 10单倍体育种的优点是能明显缩短育种年限。 11体细胞中染色体组为奇数的单倍体与多倍体高度不 育的原因：进行减数分裂形成配子时，同源染色体无法正常 联会或联会紊乱，不能产生正常配子。 1(2012江苏高考)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(见右图)。如以该植 株为父本，测交后代中部分表现为红色性状。下列解释最 合理的是( ) A减数分裂时染色单体1或2上的基因b突变为B B减数第二次分裂时姐妹染色单体3与4自由分离 C减数第二次分裂时非姐妹染色单体之间自由组合 D减数第一次分裂时非姐妹染色单体之间交叉互换 命题立意 本题主要考查减数分裂过程中基因随染色体的行为变 化及遗传定律等基本知识。 知识依托 减数分裂过程中等位基因随同源染色体分离而分开 的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。在减数第一次 分裂前期，同源染色体的非姐妹染色单体之间可发生交叉互换而 产生基因重组。减数第二次分裂时发生染色体着丝点分裂。 解析 选 由于“缺失染色体的花粉不育”，所以以该植株为 父本，理论上测交后代应该全部表现为白色性状。后代中出现部 分红色性状，可能是图示染色单体1或2上的基因b突变为B，但这 种可能性很小，故A项不是最合理的；也有可能是减数第一次分 裂的四分体时期非姐妹染色单体之间发生了交叉互换，B基因转移 到染色单体1或2上，这种情况最为常见，D项解释最合理。 D 学车问答 学车问题回答 驾驶员模拟考试2016 科目一 科 目二 科目三 科目四 2(2011安徽高考)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 命题立意 主要考查放射性物质对人体细胞内遗传物质 DNA及染色体的影响。 知识依托 基因突变的实质是DNA分子中碱基对增添、 缺失或替换。基因突变发生在体细胞中，突变性状一般不 能遗传给下一代，发生在生殖细胞中则遗传给下一代。染 色体结构变异包括缺失、重复、倒位、易位等。 解析 选 本题以放射性同位素131I为素材考查生物的变 异，意在渗透辐射污染对人类的影响，引导关注社会热点和 人类健康。131I不能插入DNA分子中，也不能替换DNA分子中 的碱基，故A、B项错误；大剂量的放射性同位素131I会导致基 因突变或染色体结构的变异。上皮细胞属于体细胞，发生基 因突变后不会遗传给下一代，故C项正确，D项错误。 C 3(2012广东高考)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，未见明显异常。关于该重组酵母菌的叙述，错 误的是( ) A还可能发生变异 B表现型仍受环境的影响 C增加了酵母菌的遗传多样性 D改变了酵母菌的进化方向 命题立意 主要考查生物变异和进化知识。 知识依托 非同源染色体之间交叉互换片段属于染色体 结构变异的易位。表现型基因型环境条件。生物进 化方向由自然选择决定。 解析 选 生物的变异包括可遗传的变异(基因突变、基因 重组和染色体变异)和不可遗传的变异，该重组酵母菌在生长 繁殖的过程中，随着DNA的复制可能会发生基因突变等变异 ；生物的表现型是由基因型和环境条件共同决定的，环境可以 影响生物的表现型；人工合成的染色体片段成功替代第6号和 第9号染色体部分片段后，导致酵母菌具有原本没有的遗传物 质，增加了遗传多样性；自然选择决定生物进化的方向，变异 为进化提供原材料。 D 4(2012天津高考)芥酸会降低菜籽油的品质。油菜有两对独 立遗传的等位基因(H和h，G和g)控制菜籽的芥酸含量，下 图是获得低芥酸油菜新品种(HHGG)的技术路线。已知油 菜单个花药由花药壁(2n)及大量花粉(n)等组分组成，这些 组分的细胞都具有全能性。 据图分析，下列叙述错误的是( ) A、两过程均需要植物激素来诱导细胞脱分化 B与过程相比，过程可能会产生二倍体再生植株 C图中三种途径中，利用花粉培养筛选低芥酸植株 (HHGG)的效率最高 DF1减数分裂时，H基因所在染色体会与G基因所在染色体 发生联会 命题立意 主要考查杂交育种、单倍体育种及减数分裂的 特点等知识。 知识依托 植物组织培养的培养基中需要添加植物激素 。减数分裂过程中同源染色体发生联会。单倍体育种能 大大缩短育种年限，且所得个体一般为纯合子。 解析 选 选项A，为脱分化，均需要植物激素来诱 导。选项B，过程形成的再生植株如果是由花药壁(2n)细胞 发育而来的，则为二倍体；如果是由花粉(n)细胞发育而来的 ，则为单倍体。选项C，过程属于单倍体育种，能明显缩 短育种年限，并且通过该途径得到的低芥酸新品种(HHGG)全 部能稳定遗传，故与其他两种途径相比，其育种效率最高。 选项D，在减数分裂过程中，同源染色体之间发生联会；H基 因和G基因所在的染色体为非同源染色体，减数分裂过程中不 会发生联会。 D 5(2012广东高考)子叶黄色(Y，野生型)和绿色(y，突变型)是 孟德尔研究的豌豆相对性状之一。野生型豌豆成熟后，子叶 由绿色变为黄色。 (1)在黑暗条件下，野生型和突变型豌豆的叶片总叶绿素含量的变 化见上图1。其中，反映突变型豌豆叶片总叶绿素含量变化的曲 线是_。 (2)Y基因和y基因的翻译产物分别是SGRY蛋白和SGRy蛋白，其部 分氨基酸序列见上图2。据图2推测，Y基因突变为y基因的原因是 发生了碱基对的_和_。进一步研究发现，SGRY蛋 白和SGRy蛋白都能进入叶绿体。可推测，位点_的突变导 致了该蛋白的功能异常，从而使该蛋白调控叶绿素降解的能力减 弱，最终使突变型豌豆子叶和叶片维持“常绿”。 (3)水稻Y基因发生突变，也出现了类似的“常绿”突变植株y2，其 叶片衰老后仍为绿色。为验证水稻Y基因的功能，设计了以下实 验。请完善。 (一)培育转转基因植株： .植株甲：用含有空载载体的农农杆菌感染 的细细 胞，培育并获获得纯纯合植株。 植株乙： ，培育并获获得含有目的基因 的纯纯合植株。 (二)预测转预测转 基因植株的表现现型： 植株甲： 维维持“常绿绿”；植株 乙： 。 (三)推测结论测结论 ：_。 命题立意 考查基因的功能及突变基因对生物性状的影响。 知识依托 生物体颜色决定于所含色素种类及比例。当发 生碱基对的替换时，只引起个别氨基酸改变或不改变(由于密码子 的简并性)。当发生碱基对的增添或缺失时，会使发生碱基改变位 点之后的所有碱基的排列顺序可能都发生改变。实验设计时遵 循对照性、单一变量原则。 解析 (1)野生型豌豆成熟后子叶由绿色变为黄色，叶绿素含量 减少，故图1中曲线B表示野生型豌豆，曲线A表示突变型豌豆。 (2)处氨基酸的种类发生了改变，是碱基对替换造成的；处 增加了氨基酸，是碱基对的增添造成的。SGRY蛋白和SGRy蛋白 均能进入叶绿体，说明处发生的突变不影响其转运功能，故 调控叶绿素降解的能力减弱应是位点的突变导致的。(3)该实验 是验证性实验，推测的结论应与实验目的相符。 答案 (1)A (2)替换 增添 (3)突变植株y2 用含Y基因的农杆菌感染突变植株y2的细胞 叶片衰老后 叶片衰老后由绿变黄 水稻Y基因通过调控叶 绿素降解，使叶片衰老后由绿变黄 1从考查内容上看，主要集中分布在基因突变的特点、应 用；染色体变异类型及农作物育种等知识点上。 2从考查角度上看，结合细胞分裂、DNA复制、遗传的基 本规律，综合考查基因突变类型、特点及对性状的影响；借助科 学研究热点材料或结合减数分裂考查染色体变异的类型及其判断 等相关知识；以二倍体、多倍体、单倍体的区别及其在生物育种 上的应用为载体进行命题或结合实验探究进行考查。 3从命题趋势上看，预计2013年高考命题，基因突变、染 色体变异、生物育种仍是考查重点，多结合减数分裂、DNA复制 、遗传基本规律、不同育种方式进行综合命题考查。 例1 (2012安徽皖北协作一模)央视一则报道称，孕妇 防辐射服不仅不能防辐射，反而会聚集辐射。辐射对人体危害 很大，可能导致基因突变。下列相关叙述正确的是 ( ) A碱基对的替换、增添和缺失都是由辐射引起的 B环境所引发的变异可能为可遗传变异 C辐射能导致人体遗传物质发生定向改变 D基因突变可能造成某个基因的缺失 基因突变 解析 引起碱基对的替换、增添和缺失的因素有物理因 素、化学因素和生物因素；如果环境引发了细胞中遗传物质的 改变，就成了可遗传的变异；变异是不定向的；基因突变会导 致基因内部分子结构的改变，不会导致某个基因的缺失。 答案 B (2)辨图解： 突变原理图： 突变结果图： (基因M突变成其等位基因m) (3)善联系：“突变和基因重组产生进化的原材料”中的“突 变”指基因突变和染色体变异。 2基因突变应注意的几个问题 (1)基因突变容易发生于DNA分子复制过程中，即有丝分 裂的间期或减数第一次分裂前的间期。 (2)基因突变在普通光学显微镜下无法看到，但染色体变异 一般可以镜检出来。 (3)基因突变的随机性体现在两个方面： 时间上的随机：即基因突变可发生于生物个体发育的任何阶 段，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，也可发生于生 殖细胞。若为前者，一般不传递给后代，若为后者，则可通过生殖 细胞，进而通过生殖传向子代。另外，基因突变可以发生在细胞内 不同的DNA分子上，也可发生在同一DNA分子的不同部位。 (4)基因突变的结果：基因突变引起基因“质”的改变，产生了 原基因的等位基因，改变了基因的碱基序列，如由Aa(隐性突变) 或aA(显性突变)，但并未改变染色体上基因的数量和位置。 (5)基因突变的频率比较：生殖细胞体细胞；分裂旺盛的细 胞停止分裂的细胞。 1下图为人WNK4基因部分碱基序列及其编码蛋白质的部分 氨基酸序列示意图。已知WNK4基因发生一种突变，导致1 169位赖氨酸变为谷氨酸。该基因发生的突变是 ( ) A处插入碱基对G C B处碱基对AT替换为GC C处缺失碱基对AT D处碱基对G C替换为AT 解析：选 根据图中1 168位的甘氨酸的密码子GGG，可知 WNK4基因是以其DNA分子下方的一条脱氧核苷酸链为模板 转录形成mRNA的，那么1 169位的赖氨酸的密码子是AAG， 因此取代赖氨酸的谷氨酸的密码子最可能是GAG，由此可推 知该基因发生的突变是处碱基对AT被替换为GC。 B 2野生型链孢霉能在基本培养基上生长，而用X射线照射后 的链孢霉却不能在基本培养基上生长。在基本培养基中添 加某种维生素后，经过X射线照射的链孢霉又能生长了。 由此说明( ) A这种维生素是基本培养基的一种成分 B自然状态下野生型链孢霉不会发生基因突变 C野生型链孢霉发生了定向的基因突变 D可能是基因突变导致了链孢霉不能合成该维生素 解析：选 用X射线照射后的链孢霉不能在基本培养基上 生长，在基本培养基中添加某种维生素后，经过X射线照射的 链孢霉又能生长了，说明基因突变导致了链孢霉不能合成该 维生素；基因突变是不定向的；在自然状态下和人工条件下 都可以发生突变。 D 例2普通果蝇的第3号染色体上的三个基因，按猩红眼桃色 眼三角翅脉的顺序排列(StPDI)；同时，这三个基因在另一种 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 染色体变异 解析 倒位发生在非同源染色体之间，属于染色体的结 构变异，同源染色体之间的交叉互换发生在同源染色体之间， 属于基因重组；倒位后的染色体与其同源染色体也可能发生联 会；这两种果蝇属于两个物种，它们之间存在生殖隔离，因此 两种果蝇之间不能产生可育子代；倒位虽然没有改变基因的种 类，但也可以使果蝇性状发生改变。 答案 C 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；染色体变异属于亚细胞水 平的变化，光学显微镜下可以观察到。 (4)关于不同生物可遗传变异的类型问题。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。在真核生物中，上述三种类型都存在 。 (5)单倍体、二倍体和多倍体的区分： 3关于植物染色体变异的叙述，正确的是( ) A染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加 B染色体组非整倍性变化必然导致新基因的产生 C染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化 D染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺序的变化 解析：选 染色体变异不会产生新基因，基因种类不会改 变，但会改变基因的数量或排列顺序。 D 4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 。某女性患者的第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)表示某男性患者第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：选 染色体变异在光学显微镜下可以观察到。由题中 信息“某女性患者的第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 患者第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。 C 例3 青枯病是茄子的主要病害，抗青枯病(T)对易感青 枯病(t)为显性，基因T、t与控制开花期的基因A、a自由组合。 若采用二倍体早开花、易感青枯病茄子(aatt)与四倍体晚开花 、抗青枯病茄子(AAAATTTT)为育种材料，运用杂交和花药离 体培养的方法，培育纯合的二倍体早开花、抗青枯病茄子，则 主要步骤为： 第一步：_。 第二步：以基因型为_的茄子为亲本杂交，得到 F1(AaTt)。 第三步：_(用遗传图解或文字简要描述)。 生物育种 解析 梳理题意可知，本次育种的目标是培育纯合的二 倍体早开花、抗青枯病茄子(aaTT)，现有的材料是二倍体aatt 和四倍体AAAATTTT，采用的育种方法是杂交和花药离体培 养的方法。据此并结合试题已给的实验步骤，可先将四倍体材 料AAAATTTT进行花药离体培养以获得基因型为AATT的二 倍体植株，然后将该二倍体植株与二倍体植株aatt杂交，这样 即可将所需基因“a”与“T”集中于同一个个体AaTt，继而采取 连续自交、逐代淘汰的方法或花药离体培养、秋水仙素诱导染 色体加倍的方法，即可选育到所需的纯合的二倍体早开花、抗 青枯病茄子(aaTT)。 答案 种植四倍体晚开花、抗青枯病茄子 (AAAATTTT)，取花药离体培养，获得基因型为AATT的子代 (用图解方式作答亦可) aatt与AATT F1自交得F2，从F2 中选出表现型为早开花、抗青枯病的茄子，并连续自交，直至 不发生性状分离，即获得纯合的二倍体早开花、抗青枯病茄子 (aaTT)(或种植F1，取花药离体培养，并在幼苗期用秋水仙素处 理，获得纯合二倍体，从中选出表现型为早开花、抗青枯病的 茄子) 或用遗传图解表示如下： 常见生物育种方法比较 杂杂交育种 人工诱变诱变 育种 单单倍体育种 多倍体 育种 基因工 程育种 依据 原理 基因重组组基因突变变 染色体变变异 染色体 变变异 基因重组组 常用 方法 选选育纯纯种 ：杂杂交自 交选选种 自交选选育 杂杂种：杂杂交 杂杂交种 辐辐射、激 光、化学 药药品处处理 、生物处处 理、作物 空间间技术术 育种 花药药离体培 养后再用秋 水仙素(或低 温)处处理幼 苗，使染色 体数目加倍 秋水仙 素(或低 温)处处理 萌发发的 种子或 幼苗 转转基因 (DNA重组组) 技术术将目的 基因导导入生 物体内，培 育新品种 杂杂交育种人工诱变诱变 育种 单单倍体育种 多倍体 育种 基因工程 育种 育 种 程 序 甲品种 乙品种 F1 F2 性状稳稳定 遗传遗传 的新 品种 生物 多种变异 新品种 人工 选育 地面 理化 处理 太空 飞船 搭载 人工 选育 具有不同性状 的亲本杂交 F1 花药离 体培养 单倍体幼苗 人工诱 导染色 体加倍 若干植株 选育 新品种 正常 幼苗 秋水 仙素 染色体 加倍 人工 选育 新品种 杂杂交育种人工诱诱 变变育种 单单倍体 育种 多倍体育种基因工程育种 优优 点 操作简单简单 ，目标标性 强 可以提高变变 异的频频率， 大幅度地改 良某些品种 可以明显显 地缩缩短育 种年限 操作简单简单 ，能 较较快获获得新 类类型 能打破物种界限 ，定向改变变生 物的性状 缺 点 时间长时间长 ，需及时时 发现优发现优 良品种 有利变变异少 ，需大量处处 理实验实验 材料 技术术复杂杂 且需与杂杂 交育种配 合 所得品种发发育 延迟迟，结实结实 率低，在动动物 中难难以进进行 有可能引发发生 态态危机 举举 例 矮秆抗锈锈 病小麦 青霉素高产产 菌株、太空 椒 单单倍体育 种获获得的 矮秆抗锈锈 病小麦 三倍体无子西 瓜、八倍体小 黑麦 产产生人胰岛岛素 的大肠肠杆菌、 抗虫棉 5右图表示某种农作物品种和培育出 的几种方法，有关说法错误的是 ( ) A培育品种的最简捷途径是 B通过过程最不容易达到目的 C通过过程的原理是染色体变异 D过程常用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 解析：选 通过植物自交获得符合要求的种子是最简便的 方法；由属于基因突变，由于突变率很低，故通过 过程不易达到目的；过程是单倍体育种过程， 其原理是染色体变异；过程是通过花粉的离体培养获得单 倍体，不存在种子。 D 一、三种可遗传变异的比较 类类型 项项目 基因突变变基因重组组染色体变变异 实质实质碱基对对的替换换、 增添和缺失 控制不同性状的 基因的重新组组合 染色体数目或 结结构发发生变变化 适 用 范 围围 生物 种类类 所有生物(包括 病毒)均可发发生 自然状态态下只发发 生于真核生物有 性生殖过过程中， 为为核遗传遗传 真核生物细细胞 增殖过过程中均 可发发生 生殖无性生殖、有性 生殖 有性生殖 无性生殖、有 性生殖 类类型 项项目 基因突变变基因重组组染色体变变异 类类型 自然突变变、诱发诱发 突变变 交叉互换换、自由组组 合、人工DNA拼接 技术术 染色体结结构变变异 、染色体数目变变 异 发发生 时时期 主要在DNA复制 时时(有丝丝分裂新 时时