《优化设计》高考生物一轮复习讲义生物变异比较与育种方案选择

1、优化设计高考生物一轮复习讲义生物变异比较与育种方案选择突破点突破点1三种可遗传变异的比较三种可遗传变异的比较知识精讲知识精讲基因突变、基因重组和染色体变异的相关问题基因突变、基因重组和染色体变异的相关问题(1)关关于于“互换互换”问题。同源染色体上的非姐妹染色单体之间问题。同源染色体上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。于染色体结构变异中的易位。(2)关于关于“缺失缺失”问题。问题。DNA分子上若干分子上若干“基因基因”的缺失属的缺失属于染色体变异，于染色体变异，DNA分子上若干分

2、子上若干“碱基对碱基对”的缺失属于基因的缺失属于基因突变。突变。(3)关于变异的水平问题。基因突变、基因重组属于关于变异的水平问题。基因突变、基因重组属于“分子分子”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。胞水平的变化，光学显微镜下可以观察到。(4)关于变异的关于变异的“质质”和和“量量”问题。基因突变改变基因的质，问题。基因突变改变基因的质，不改变基因的量；基因重组不改变基因的质，一般也不改变不改变基因的量；基因重组不改变基因的质，一般也不改变基因的量，但转基因技术会改变基因的量；染色体变异

3、不改基因的量，但转基因技术会改变基因的量；染色体变异不改变基因的质，但会改变基因的量或改变基因的排列顺序。变基因的质，但会改变基因的量或改变基因的排列顺序。 考题示例考题示例【示例示例1】 (2014安徽合肥二模，安徽合肥二模，3)在在某基因型为某基因型为AA的二倍的二倍体水稻根尖中，发现一个如图所示的细胞体水稻根尖中，发现一个如图所示的细胞(图中图中、表表示该细胞中部分染色体，其他染色体均正常示该细胞中部分染色体，其他染色体均正常)，以下分析，以下分析合理的是合理的是()Aa基因产生的原因可能是其亲代产生配子时发生了基因突变基因产生的原因可能是其亲代产生配子时发生了基因突变B该细胞一定发生了

4、染色体变异，一定没有发生基因自由组合该细胞一定发生了染色体变异，一定没有发生基因自由组合C该细胞产生的各项变异均可在光学显微镜下直接进行观察该细胞产生的各项变异均可在光学显微镜下直接进行观察D该细胞的变异均为可遗传变异，都可通过有性生殖传给后代该细胞的变异均为可遗传变异，都可通过有性生殖传给后代解析解析水稻根尖细胞进行有丝分裂，水稻根尖细胞进行有丝分裂，a基因产生的原因可能基因产生的原因可能是有丝分裂过程中发生了基因突变，是有丝分裂过程中发生了基因突变，A错误；细胞中错误；细胞中号染号染色体是色体是3条，一定发生了染色体变异，基因的自由组合发生条，一定发生了染色体变异，基因的自由组合发生在减数

5、分裂过程中，在减数分裂过程中，B正确；基因突变不能在光学显微镜下正确；基因突变不能在光学显微镜下直接进行观察，直接进行观察，C错误；水稻根尖细胞是体细胞，发生的变错误；水稻根尖细胞是体细胞，发生的变异不能通过有性生殖传给后代，异不能通过有性生殖传给后代，D错误。错误。答案答案B【示例示例2】 如如图所示是一个基因型为图所示是一个基因型为AaBb(两对基因独立遗两对基因独立遗传传)的精原细胞在一次减数分裂过程中产生的两个次级精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，则该过程发生了母细胞，则该过程发生了()A交叉互换与同源染色体未分离交叉互换与同源染色体未分离B交叉互换与姐妹染色单体

6、未分离交叉互换与姐妹染色单体未分离C基因突变与同源染色体未分离基因突变与同源染色体未分离D基因突变与姐妹染色单体未分离基因突变与姐妹染色单体未分离解析解析根据两个次级精母细胞中染色体与基因的位置关系可根据两个次级精母细胞中染色体与基因的位置关系可以看出第一对同源染色体上发生了基因突变，因为有一个以看出第一对同源染色体上发生了基因突变，因为有一个A基因突变成了基因突变成了a基因，若发生交叉互换，则每个次级精母细基因，若发生交叉互换，则每个次级精母细胞中都应含胞中都应含A和和a基因各一个；基因各一个；B与与b基因分别在两个次级精基因分别在两个次级精母细胞中，说明同源染色体正常分离，而含有母细胞中，

7、说明同源染色体正常分离，而含有b基因的两条基因的两条染色体移向细胞的一极，说明减数第二次分裂后期姐妹染色染色体移向细胞的一极，说明减数第二次分裂后期姐妹染色单体形成的两条染色体未正常分离。单体形成的两条染色体未正常分离。答案答案D(1)准确界定下图准确界定下图所示染色体上基因的来源所示染色体上基因的来源(亲代细胞亲代细胞基因型均为基因型均为AaBB)左下方染色体的姐妹染色单体上，左下方染色体的姐妹染色单体上，a来自来自“基因突变基因突变”(因因上面那条染色体的姐妹染色单体均含上面那条染色体的姐妹染色单体均含“a”表明未发生交叉互表明未发生交叉互换换)；右上方染色体上右上方染色体上A应来自应来自

8、“交叉互换交叉互换”(因该染色体呈现互因该染色体呈现互换来的换来的“白斑块白斑块”)；左下方染色体上的左下方染色体上的a应来自应来自“基因突变基因突变”(因该细胞为有丝因该细胞为有丝分裂后期图分裂后期图有丝分裂不发生交叉互换有丝分裂不发生交叉互换)；右上方右上方“b”应来自基因突变应来自基因突变(因亲代细胞基因型为因亲代细胞基因型为BB，无，无“b”供互换供互换)；左侧染色体上左侧染色体上B应来自应来自“染色体结构变异染色体结构变异”(如易位如易位)(姐妹姐妹染色单体及同源染色体同一位置上，不应出现染色单体及同源染色体同一位置上，不应出现“控制不同性控制不同性状状”的基因的基因)。(2)根据根

9、据“题意题意”确定图中变异的类型确定图中变异的类型若为有丝分裂若为有丝分裂(如根尖分生区细胞、受精卵等如根尖分生区细胞、受精卵等)，则只能是基因突变造成的。则只能是基因突变造成的。若为减数分裂，则原因是基因突变若为减数分裂，则原因是基因突变(间期间期)或基因或基因重组重组(减数第一次分裂减数第一次分裂)。若题目中问造成若题目中问造成B、b不同的根本原因，应考虑可遗传变异不同的根本原因，应考虑可遗传变异中的最根本来源中的最根本来源基因突变。基因突变。若题目中有若题目中有分裂分裂时期提示，如减时期提示，如减前期造成的则前期造成的则考虑交叉互换，间期造成的则考虑基因突变。考虑交叉互换，间期造成的则考

10、虑基因突变。若图中若图中B或或b处颜色与其他处不同如处颜色与其他处不同如b处为处为“黑色黑色”，则来，则来自交叉互换。自交叉互换。 名师点睛名师点睛1关注可遗传变异的三个关注可遗传变异的三个“唯一唯一”2姐妹染色单体上不同基因来源归纳姐妹染色单体上不同基因来源归纳(1)只来自基因突变只来自基因突变有丝分裂过程中姐妹染色单体含不同基因。有丝分裂过程中姐妹染色单体含不同基因。虽为减数分裂，但四分体的另一染色体上不含互换基虽为减数分裂，但四分体的另一染色体上不含互换基因，如图因，如图1、图、图2。题目已知的相关基因型中不含等位基因题目已知的相关基因型中不含等位基因(如如AA)，但姐，但姐妹染色单体却

11、为妹染色单体却为Aa。(2)只来自交叉互换只来自交叉互换姐妹染色单体上可显示互换迹象，如图姐妹染色单体上可显示互换迹象，如图3、图、图4所示，图中显所示，图中显示携带有示携带有a基因的片段颜色与整体不同，为互换而来基因的片段颜色与整体不同，为互换而来(此时另此时另一条染色体上也应存在互换片段一条染色体上也应存在互换片段)(3)来自交叉互换或基因突变来自交叉互换或基因突变在减数分裂过程中，仅显示姐妹染色单体上具有不同基因，在减数分裂过程中，仅显示姐妹染色单体上具有不同基因，但未显示是否发生互换，如图但未显示是否发生互换，如图5所示。则所示。则Aa产生的原因应答产生的原因应答为为“基因突变或交叉互

12、换基因突变或交叉互换”。 图6(4)来自染色体易位来自染色体易位若姐妹染色体上含有控制不同性状的基因如若姐妹染色体上含有控制不同性状的基因如A(a)与与B(b)，则，则基因来源于染色体结构变异基因来源于染色体结构变异(如易位如易位)，如图，如图6所示。所示。跟进题组跟进题组1(2015东城区检测东城区检测)下下列有关可遗传变异的叙述，不正确列有关可遗传变异的叙述，不正确的是的是()A精子和卵细胞随机结合，导致基因重组精子和卵细胞随机结合，导致基因重组BDNA复制时碱基对的增添、缺失和改变，导致基因突复制时碱基对的增添、缺失和改变，导致基因突变变C非同源染色体之间交换一部分片段，导致染色体结构非

13、同源染色体之间交换一部分片段，导致染色体结构变异变异D着丝点分裂后，子染色体不能移向细胞两极，导致染着丝点分裂后，子染色体不能移向细胞两极，导致染色体数目变异色体数目变异 解析解析基因重组是由减数第一次分裂后期同源染色体分离，基因重组是由减数第一次分裂后期同源染色体分离，非同源染色体自由组合导致的非同源染色体上的非等位基因非同源染色体自由组合导致的非同源染色体上的非等位基因自由组合引起的，或者是由减数第一次分裂的四分体时期同自由组合引起的，或者是由减数第一次分裂的四分体时期同源染色体上非姐妹染色单体间的交叉互换引起的；基因突变源染色体上非姐妹染色单体间的交叉互换引起的；基因突变是由是由DNA碱

14、基对的增添、缺失和改变引起的；非同源染色体碱基对的增添、缺失和改变引起的；非同源染色体之间交换一部分片段，属于染色体结构变异中的易位；着丝之间交换一部分片段，属于染色体结构变异中的易位；着丝点分裂后，子染色体不能移向细胞两极，导致染色体数目变点分裂后，子染色体不能移向细胞两极，导致染色体数目变异。异。答案答案A2某雌性动物体细胞中有某雌性动物体细胞中有4条染色体，基因型为条染色体，基因型为MMNn。如。如图为该动物个体的细胞分裂示意图，下列相关叙述错误图为该动物个体的细胞分裂示意图，下列相关叙述错误的是的是()A图中含有两个染色体组的是图中含有两个染色体组的是细胞细胞B孟德尔遗传规律发生在孟德

15、尔遗传规律发生在细胞中细胞中C细胞表示次级卵母细胞或极体细胞表示次级卵母细胞或极体D.细胞在分裂之前发生了基因突变细胞在分裂之前发生了基因突变解析解析因细胞的细胞质均等分裂，且该动物为因细胞的细胞质均等分裂，且该动物为“雌性雌性”故故该细胞是极体，而不是次级卵母细胞。该动物体细胞基因型该细胞是极体，而不是次级卵母细胞。该动物体细胞基因型为为“MMNn”，无，无m，故，故m不可能来自交叉互换，应为突变不可能来自交叉互换，应为突变产生的新基因。产生的新基因。答案答案C3如图是基因型为如图是基因型为AAXBY的个体产生的一个异常精细胞，的个体产生的一个异常精细胞，下列相关叙述中，正确的是下列相关叙述

16、中，正确的是()A与该细胞来源相同的另与该细胞来源相同的另3个精细胞的基因型分别为个精细胞的基因型分别为AY、aY、AB该细胞中该细胞中a基因可能来自基因突变，也可能来自基因重组基因可能来自基因突变，也可能来自基因重组C该异常精细胞可能是由次级精母细胞分裂异常所产生的该异常精细胞可能是由次级精母细胞分裂异常所产生的D和和可能是同源染色体或姐妹染色单体分开后的染色可能是同源染色体或姐妹染色单体分开后的染色体体解析解析根据图示，该异常精细胞的基因型为根据图示，该异常精细胞的基因型为aXBXB，则另外，则另外3个精细胞的基因型分别为个精细胞的基因型分别为AY、AY、a或或AY、AY、A；该；该细胞中

17、细胞中a基因只能来自基因突变；该异常细胞的产生是减数基因只能来自基因突变；该异常细胞的产生是减数第二次分裂后期第二次分裂后期X染色体上染色体上2条姐妹染色单体分开后移向同一条姐妹染色单体分开后移向同一极所致；极所致；和和是姐妹染色单体分开后的染色体。是姐妹染色单体分开后的染色体。答案答案C突破点突破点2育种方案的选择育种方案的选择考题示例考题示例育种方法的选择和设计育种方法的选择和设计育育种方法的选择要根据育种要求、材料特点、技术水平和经种方法的选择要根据育种要求、材料特点、技术水平和经济因素，进行综合考虑和科学决策。济因素，进行综合考虑和科学决策。(1)最简捷、最常规的育种方法是杂交育种。进

18、行杂交育种的最简捷、最常规的育种方法是杂交育种。进行杂交育种的个体一定是进行有性生殖的个体，只进行无性生殖的个体无个体一定是进行有性生殖的个体，只进行无性生殖的个体无法通过杂交育种培育新品种。法通过杂交育种培育新品种。(2)一般作物育种，要将两个亲本的不同优良性状集中于同一一般作物育种，要将两个亲本的不同优良性状集中于同一生物体，可选用杂交育种和单倍体育种相结合的方法。生物体，可选用杂交育种和单倍体育种相结合的方法。(3)要大幅度改良某一品种，使之产生从来没有的性状，可选要大幅度改良某一品种，使之产生从来没有的性状，可选用诱变育种用诱变育种(如太空育种如太空育种)和杂交育种相结合的方法。和杂交

19、育种相结合的方法。(4)要提高品种产量，提高其营养物质含量，可选用多倍体育要提高品种产量，提高其营养物质含量，可选用多倍体育种。种。(5)要快速发育，可选用单倍体育种。要快速发育，可选用单倍体育种。(6)若要将特殊性状组合到一起，还需克服不同物种的生殖隔若要将特殊性状组合到一起，还需克服不同物种的生殖隔离，可考虑基因工程育种，如抗虫棉的培育。离，可考虑基因工程育种，如抗虫棉的培育。 考题示例考题示例【示例示例1】 如如图表示以某种作物中的图表示以某种作物中的和和两个品种分别培两个品种分别培育出育出三个新品种的过程，有关说法正确的是三个新品种的过程，有关说法正确的是()A经经、过程培育出过程培育

20、出所依据的主要原理是基因重组所依据的主要原理是基因重组B用用培育出培育出常用的方法是花药离体培养法常用的方法是花药离体培养法C过程过程和和所采用的方法分别称为杂交和测交所采用的方法分别称为杂交和测交D只有培育品种只有培育品种的过程中需要用到秋水仙素的过程中需要用到秋水仙素解析解析经经、过程培育出过程培育出的主要原理为基因突变；的主要原理为基因突变；、为杂交、自交，图示为杂交、自交，图示、过程均需秋水仙素处理。过程均需秋水仙素处理。答案答案B【示例示例2】 下下图为图为6种不同的育种方法。种不同的育种方法。据图回答下列问题。据图回答下列问题。(1)图中图中A至至D方向所示的途径表示方向所示的途径

21、表示_育种方式，这育种方式，这种方法属常规育种，一般从种方法属常规育种，一般从F2代开始选种，这是因为代开始选种，这是因为_。ABC的途径表示的途径表示_育种方式，这两育种方式，这两种育种方式中后者的优越性主要表现在种育种方式中后者的优越性主要表现在_。(2)B常用的方法为常用的方法为_。(3)E方法所用的原理是方法所用的原理是_，所用的方法如，所用的方法如_、_。育种时所需处理的种子应是萌动的。育种时所需处理的种子应是萌动的(而非休眠的而非休眠的)种子，原因是种子，原因是_。(4)C、F过程最常用的药剂是过程最常用的药剂是_，其作用的原理是，其作用的原理是_。(5)由由G到到H过程中涉及的生

22、物技术有过程中涉及的生物技术有_和和_。(6)KLM这种育种方法的优越性表现在这种育种方法的优越性表现在_。答案答案(1)杂杂交交从从F2代开始发生性状分离代开始发生性状分离单倍体单倍体明显缩明显缩短育种年限短育种年限(2)花药离体培养花药离体培养(3)基因突变基因突变X射线、紫外线、激光射线、紫外线、激光亚硝酸、硫酸二乙酯、亚硝酸、硫酸二乙酯、秋水仙素秋水仙素(理化因素需各说出一项理化因素需各说出一项)种子萌动后进行细胞分种子萌动后进行细胞分裂，裂，DNA在复制过程中可能由于某种因素的影响发生基因突在复制过程中可能由于某种因素的影响发生基因突变变(4)秋水仙素秋水仙素在细胞分裂时，抑制纺锤体

23、形成，引起染色体在细胞分裂时，抑制纺锤体形成，引起染色体数目加倍数目加倍(5)基因工程基因工程(或或DNA拼接技术或拼接技术或DNA重组技术或转基因技术重组技术或转基因技术)植物组织培养植物组织培养(6)克服了远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了可用于杂交的克服了远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围亲本组合范围六类育种方法的优缺点六类育种方法的优缺点(1)“杂交育种杂交育种”：其优点是操作：其优点是操作“最简便最简便”可集中双亲的优可集中双亲的优良性状，但不能打破生殖隔离界限，且育种时间较长。良性状，但不能打破生殖隔离界限，且育种时间较长。(2)“单倍体育种单倍体育种”：其优点

24、是：其优点是“可明显缩短育种时间可明显缩短育种时间”，但，但“操作困难操作困难”。(3)“诱变育种诱变育种”：其优点是：其优点是“可产生新基因、新性状可产生新基因、新性状”，缺，缺点是点是“盲目盲目”，未必达到预期目标。，未必达到预期目标。 (4)“多倍体育种多倍体育种”：其优点是可：其优点是可“果实大型果实大型”或或“营养丰营养丰富富”，缺点是，缺点是“发育延迟，结子率低发育延迟，结子率低”。(5)基因工程育种：其优点是基因工程育种：其优点是“定向改造生物性状定向改造生物性状”，缺点是，缺点是“技术难度高技术难度高”难以成功。难以成功。(6)细胞工程育种：其优点是可克服细胞工程育种：其优点是

25、可克服“远缘杂交不亲和的障远缘杂交不亲和的障碍碍”，缺点表现为，缺点表现为“技术含量高技术含量高”难以成功。难以成功。 跟进题组跟进题组1现现有高秆不抗病有高秆不抗病(Bbcc)和矮秆抗病和矮秆抗病(bbCc)两作物品种，为两作物品种，为了达到长期培育高秆抗病了达到长期培育高秆抗病(BbCc)杂交种的目的，下列有杂交种的目的，下列有关快速育种方案的叙述中，正确的是关快速育种方案的叙述中，正确的是()A每年让高秆不抗病每年让高秆不抗病(Bbcc)和矮秆抗病和矮秆抗病(bbCc)杂交就可杂交就可 以达到目的以达到目的B利用诱变育种技术可以达到快速育种的目的利用诱变育种技术可以达到快速育种的目的C制备纯合的亲本对长期培育杂交种是必要的制备纯合的亲本对长期培育杂交种是必要的D只要使用单倍体育种技术就能实现快速育种的目的只要使用单倍体育种技术就能实现快速育种的目的 解析解析本题考查育种方案的设计能力。解答本题的关键是抓本题考查育种方案的设计