高考生物大一轮复习教案第七章遗传变异和进化含解析

第1讲基因突变与基因重组[最新考纲]1．基因重组及其意义(Ⅱ)2.基因突变的特征和原因(Ⅱ)eq\o(\s\up14(),\s\do14([对应学生用书P124]))考点一基因突变1．基因突变的实例——镰刀型细胞贫血症(1)图解：(2)直接原因：组成血红蛋白分子的一个谷氨酸被替换成了缬氨酸，从而引起蛋白质结构的改变。(3)根本原因：由于eq\o(=,\s\up14(T),\s\do14(A))碱基对被替换成了eq\o(=,\s\up14(A),\s\do14(T))碱基对。(4)结论：镰刀型细胞贫血症是基因突变引发的一种遗传病，是基因结构发生改变而产生的。2．概念由于DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变。3．时间主要发生在有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期。4．诱发因素5．突变特点(1)普遍性：一切生物都可以发生。(2)随机性：生物个体发育的任何时期和部位。(3)低频性：自然状态下，突变频率很低。(4)不定向性：一个基因可以向不同方向发生突变，产生一个以上的等位基因。(5)多害少利性：可能破坏生物体与现有环境的协调关系。6．意义(1)新基因产生的途径；(2)生物变异的根本来源；(3)生物进化的原始材料。[深度思考](1)分析基因突变的外因和内因。提示：(2)确定基因突变对蛋白质结构的影响。提示：碱基对影响范围对氨基酸的影响替换小只改变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(3)分析基因突变不引起生物性状改变的原因。提示：①突变发生在基因的非编码区域。②密码子具有简并性，有可能翻译出相同的氨基酸。③纯合子的显性基因突变为杂合子的隐性基因。(4)分析基因突变对子代性状的影响。提示：①基因突变发生在体细胞有丝分裂过程中，突变可通过无性生殖传给后代，但不会通过有性生殖传给后代。②基因突变发生在精子或卵细胞形成的减数分裂过程中，突变可通过有性生殖传给后代。题组一考点诊断人类镰刀型细胞贫血症发生的根本原因是基因突变。()答案：(√)题组二基因突变的本质分析1．(2016·北京北师特学校月考)下列大肠杆菌某基因的碱基序列的变化，对其所控制合成的多肽的氨基酸序列影响最大的是(不考虑终止密码子)()—ATGGGCCTGCTGA…………GAGTTCTAA—1471013100103106A．第6位的C被替换为TB．第9位与第10位之间插入1个TC．第100、101、102位被替换为TTTD．第103至105位被替换为1个T解析：选B。第6位的C被替换为T，可能影响一个氨基酸；第9位与第10位之间插入1个T，从第9位以后的氨基酸可能都发生变化；第100、101、102位被替换为TTT，氨基酸序列中可能改变一个氨基酸；第103至105位被替换为1个T，第103位以后的氨基酸可能都发生变化。2．5－溴尿嘧啶(5－BU)是胸腺嘧啶的类似物，可取代胸腺嘧啶。5－BU能产生两种互变异构体，一种是酮式，一种是烯醇式。酮式可与A互补配对，烯醇式可与G互补配对。在含有5－BU的培养基中培养大肠杆菌，得到少数突变型大肠杆菌，突变型大肠杆菌中的碱基数目不变，但(A＋T)/(C＋G)的碱基比例不同于原大肠杆菌。下列说法错误的是()A．5－BU诱发突变的机制是诱发DNA链发生碱基对替换B．5－BU诱发突变的机制是阻止碱基配对C．培养过程中可导致A/T碱基对变成G/C碱基对D．5－BU诱发突变发生在DNA分子复制过程中解析：选B。基因突变指基因分子结构的改变，包括组成DNA的碱基对的增添、缺失和替换。用含5－BU的培养基培养大肠杆菌，在DNA分子复制时A与T配对变成A与5－BU配对，改变了基因碱基对的排列顺序，改变了DNA分子的结构，即发生了基因突变。5－BU诱发突变的机制并不是阻止碱基配对，而是让DNA分子进行了错误的配对。题组三基因突变的特点3．下图所示为结肠癌发病过程中细胞形态和部分染色体上基因的变化。下列表述正确的是()A．图示中与结肠癌有关的基因互为等位基因B．结肠癌的发生是多个基因突变累积的结果C．图中染色体上基因的变化说明基因突变是随机和定向的D．上述基因突变一定可以传给子代个体解析：选B。等位基因是指位于同源染色体的同一位置上，控制相对性状的基因，故图示中与结肠癌有关的基因不能称为等位基因；由图可知，结肠癌的发生是多个基因突变累积的结果；基因突变具有随机性和不定向性；图示中的基因突变发生在体细胞中，不可能传给下一代个体。题组四是否为基因突变的判断4．在白花豌豆品种栽培园中，偶然发现了一株开红花的豌豆植株，推测该红花表现型的出现是花色基因突变的结果。为了确定该推测是否正确，应检测和比较红花植株与白花植株中()A．花色基因的碱基组成 B．花色基因的DNA序列C．细胞的DNA含量 D．细胞的RNA含量解析：选B。基因是DNA分子上有遗传效应的片段，基因突变是指基因结构的改变，包括DNA上碱基对的增添、缺失和替换，不是碱基的组成发生改变，也不是细胞中的DNA含量变化和RNA含量变化，故A、C、D项都是错误的。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。下列叙述正确的是()A．这种现象是由显性基因突变成隐性基因引起的B．该变异株自交可产生这种变异性状的纯合个体C．观察细胞有丝分裂中期染色体形态可判断基因突变发生的位置D．将该株水稻的花粉离体培养后即可获得稳定遗传的高产品系解析：选B。因突变性状在当代显现，若该突变为隐性基因变为显性基因引起的，突变株为杂合子，故该变异植株自交可产生有“一秆双穗”这种变异性状的纯合子；因显微镜下不能观察到基因，故观察细胞有丝分裂中期细胞染色体，无法判断基因突变发生的位置；将该株水稻的花粉离体培养后还需诱导染色体加倍，再筛选获得稳定遗传的高产品系。判断变异是否属于基因突变的方法1．基因内部结构发生变化——是基因突变。2．基因数目发生变化——不是基因突变。3．基因位置发生改变——不是基因突变。4．光学显微镜可观察到——不是基因突变。5．产生新基因——是基因突变。题组五突变体类型的判断6．(2015·高考江苏卷)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解析：选A。A项，变异具有不定向性，环境起选择作用不存在主动适应。B项，X射线可导致生物体发生基因突变或染色体变异。C项，白花植株与原紫花品种杂交，若后代都是紫花植株，则白花植株是隐性突变的结果，若后代都是白花或既有白花又有紫花，则是显性突变的结果。D项，白花植株的自交后代中若出现白花植株，则是可遗传变异；若全是紫花植株，则是不遗传变异。7．(2014·高考浙江卷)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解析：选A。A项，突变体若为1条染色体的片段缺失所致，缺失后表现为抗性突变体，则可推测出除草剂敏感型的大豆是杂合子，缺失片段中含有显性基因，缺失后即表现了隐性基因控制的性状。B项，突变体若为1对同源染色体相同位置的片段缺失所致，则会导致控制该性状的一对基因都丢失，经诱变后不可能使基因从无到有。C项，突变体若为基因突变所致，由于基因突变具有不定向性，所以经诱变可能恢复为敏感型。D项，抗性基因若为敏感基因中的单个碱基对替换所致，若该碱基对不在基因的前端(对应起始密码子)就能编码肽链，肽链的长短变化需要根据突变后对应的密码子是否为终止密码子来判断。显性突变和隐性突变的判定1．类型eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(显性突变：aa→Aa当代表现,隐性突变：AA→Aa当代不表现，一旦表现,即为纯合体))2．判定方法：(1)选取突变体与其他已知未突变体杂交，据子代性状表现判断。(2)让突变体自交，观察子代有无性状分离而判断。考点二基因重组及其与基因突变的比较1．实质控制不同性状的基因重新组合。2．类型(1)自由组合型：位于非同源染色体上的非等位基因自由组合(2)交叉互换型：四分体的非姐妹染色单体的交叉互换。(3)人工重组型：转基因技术，即基因工程。3．结果产生新的基因型，导致重组性状出现。4．意义形成生物多样性的重要原因之一。[深度思考](1)根据A、B图中的细胞分裂图来确定变异的类型。提示：比较项目A图B图分裂类型有丝分裂减数分裂变异类型基因突变基因突变或基因重组(2)基因突变和基因重组在变异、进化及生物多样性上的不同点。提示：比较项目基因突变基因重组生物变异生物变异的根本来源生物变异的重要来源生物进化为生物进化提供原始材料是生物进化的源泉生物多样性形成生物多样性的根本原因形成生物多样性的重要原因之一(3)观察：下面的四个图示，确定存在基因重组的图示。提示：甲。题组一考点诊断(1)生物体进行有性生殖的过程中控制不同性状的基因的重新组合属于基因重组。()(2)减数分裂过程中，同源染色体的姐妹染色单体之间的局部交换，可导致基因重组。()(3)减数分裂过程中，非同源染色体上的基因自由组合可导致基因重组。()(4)一般情况下，水稻雄蕊内可发生基因重组，而根尖中则不能。()答案：(1)(√)(2)(×)(3)(√)(4)(√)题组二基因重组的判断1．(2016·保定调研)下列过程中没有发生基因重组的是()解析：选D。R型菌转化为S型菌，实质上是S型菌的DNA片段与R型菌的DNA发生了基因重组，将荧光蛋白基因导入小鼠受精卵是应用基因工程进行不同生物间的基因重组；初级精母细胞形成次级精母细胞时，同源染色体分开，非同源染色体自由组合，此过程发生了基因重组；高产菌株的筛选是利用基因突变和通过人为的定向选择实现的，不涉及基因重组。2．下图是某种高等动物的几个细胞分裂示意图(数字代表染色体，字母代表染色体上带有的基因)。图中不可能反映的是()A．图甲细胞表明该动物发生了基因重组B．图乙细胞由于完成DNA复制解开双螺旋容易发生基因突变C．图丙细胞中1与2的片段部分交换属于基因重组D．图丙细胞表示发生非同源染色体的自由组合解析：选A。根据题干知，图甲、图乙、图丙分别是同一种动物的细胞分裂示意图。图甲细胞中着丝点已分开，而且有同源染色体，是有丝分裂；造成相同两条染色体上基因不同是基因突变。图乙细胞处于分裂间期；图丙细胞中同源染色体正在分开，是减数第一次分裂。基因重组通常发生在减数分裂过程中，所以甲不能进行基因重组；1与2的片段部分交换，属于同源染色体的非姐妹染色单体间发生交叉互换，属于基因重组；图丙细胞中同源染色体分离，非同源染色体自由组合。1.精卵结合并没有发生基因重组。来自父方、母方的染色体为同源染色体，每一对同源染色体上都有控制相同性状的基因。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.基因重组在人工操作下也可以实现，如基因工程、肺炎双球菌转化中都发生了基因重组。题组三基因突变与基因重组的判断3.(2016·安徽巢湖质检)如图是某二倍体动物细胞分裂示意图，其中字母表示基因。据图判断()A．此细胞含有4个染色体组，8个DNA分子B．此动物体细胞基因型一定是AaBbCcDdC．此细胞发生的一定是显性突变D．此细胞既发生了基因突变又发生了基因重组解析：选D。图示细胞有2个染色体组，8个DNA分子；细胞中正在发生同源染色体的分离，非同源染色体上非等位基因的自由组合，即基因重组；其中一条染色体的姐妹染色单体相同位置的基因为D和d，其对应的同源染色体上含有d、d，但不能确定的是D突变成d，还是d突变成D，故可能发生的是隐性突变，也可能发生的是显性突变。4.右图为高等动物细胞分裂示意图。图中反映的是()①该细胞一定发生了基因突变②该细胞一定发生了基因重组③该细胞可能发生了基因突变④该细胞可能发生了基因重组A．①② B．③④C．①③ D．②④解析：选B。由图中没有同源染色体，同时着丝点分开，可以确定该图表示减数第二次分裂后期。同时注意到该细胞中，由两条姐妹染色单体形成的子染色体中所含的基因不完全相同，分别是B、b。其原因可能是减数第一次分裂间期染色体复制出现错误，发生了基因突变，也可能是减数第一次分裂的四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单体间发生了交叉互换，使得两姐妹染色单体的基因不完全相同。5.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BB．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解析：选D。从题中信息可知，突变植株为父本，减数分裂产生的雄配子为和，后者花粉不育。正常情况下，测交后代表现型应都为白色性状，而题中已知测交后代中部分为红色性状，推知父本减数分裂过程中产生了含B基因的可育花粉，而产生这种花粉最可能的原因是减Ⅰ前期同源染色体联会时非姐妹染色单体之间发生了交叉互换，故D最符合题意。四看法判断基因突变与基因重组1．一看亲子代基因型(1)如果亲代基因型为BB或bb，则引起姐妹染色单体B与b不同的原因是基因突变。(2)如果亲代基因型为Bb，则引起姐妹染色单体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(1)如果是有丝分裂中染色单体上基因不同，则为基因突变的结果。(2)如果是减数分裂过程中染色单体上基因不同，可能发生了基因突变或交叉互换。3．三看细胞分裂图(1)如果是有丝分裂后期图像，两条子染色体上的两基因不同，则为基因突变的结果，如图甲。(2)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)上的两基因不同，则为基因突变的结果，如图乙。(3)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)上的两基因不同，则为交叉互换(基因重组)的结果，如图丙。4．四看变异个体数量eq\o(\s\up14(),\s\do14([对应学生用书P127]))1．(2015·高考海南卷)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的突变解析：选B。基因突变具有不定向性，A项正确；物理因素如X射线等可提高突变率，B项错误；基因中碱基对的替换、增添或缺失均可引起基因突变，C项、D项正确。2．(2010·高考福建卷)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基因发生了一种突变，导致1169位的赖氨酸变为谷氨酸。该基因发生的突变是()A．①处插入碱基对G—CB．②处碱基对A—T替换为G—CC．③处缺失碱基对A—TD．④处碱基对G—C替换为A—T解析：选B。根据图中1168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1169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②处碱基对A—T替换为G—C。3．(2014·高考江苏卷)下图是高产糖化酶菌株的育种过程，有关叙述错误的是()出发菌株eq\o(→,\s\up14(X射线处理))eq\a\vs4\al(挑取200个,单细胞菌株)eq\o(→,\s\up14(初筛))选出50株eq\o(→,\s\up14(复筛))选出5株eq\o(→,\s\up14(X射线处理))多轮重复筛选A．通过上图筛选过程获得的高产菌株未必能作为生产菌株B．X射线处理既可以引起基因突变也可能导致染色体变异C．上图筛选高产菌株的过程是定向选择过程D．每轮诱变相关基因的突变率都会明显提高解析：选D。A项，图示育种过程为诱变育种，由于基因突变是不定向的，故该过程获得的高产菌株不一定符合生产要求。B项，X射线等物理因素既可能引起基因突变，也可能引起染色体变异。C项，筛选高产菌株的过程是定向选择符合人类特定需求的菌株的过程，属于人工选择。D项，人工诱变的突变率高于自发突变，但不一定每轮诱变都是与高产相关的基因发生突变。4．(2011·高考安徽卷)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解析：选C。DNA分子的组成元素为C、H、O、N、P，不含碘元素，故碘不能插入DNA分子中或替换某一碱基，A、B项错误；大剂量的放射性同位素131Ⅰ积聚在甲状腺滤泡上皮细胞可诱发基因突变，但基因突变发生在体细胞而不是生殖细胞，故不能遗传给下一代，D项错误；大剂量131Ⅰ可能造成染色体断裂、缺失或易位等染色体结构变异，C项正确。5．(2013·高考海南卷)某二倍体植物染色体上的基因B2是由其等位基因B1突变而来的，如不考虑染色体变异，下列叙述错误的是()A．该突变可能是碱基对替换或碱基对插入造成的B．基因B1和B2编码的蛋白质可以相同，也可以不同C．基因B1和B2指导蛋白质合成时使用同一套遗传密码D．基因B1和B2可同时存在于同一个体细胞中或同一个配子中解析：选D。A正确，新基因的产生依靠基因突变，基因突变包括碱基对的缺失、增添或替换；B正确，B1、B2基因的碱基排列顺序不同，其转录的mRNA碱基序列也不同，但是mRNA可能出现不同的密码子决定同一种氨基酸的情况，所以可能出现合成相同蛋白质的情况；而碱基排列顺序不同，也可能导致合成蛋白质不同的情况；C正确，生物指导蛋白质合成的过程中，都是使用同一套密码子，这也是证明生物共同起源的有力证据；D错误，B1与B2为等位基因，在同一个细胞中时，存在于同源染色体上，故而可以存在于同一个细胞中。但是二倍体生物的配子遗传物质减半，在不考虑染色体变异的情况下，配子中只含有一个染色体组，不可能含有两个等位基因，故而不可以存在于同一个配子中。6．(2012·高考北京卷)在一个常规饲养的实验小鼠封闭种群中，偶然发现几只小鼠在出生第二周后开始脱毛，以后终生保持无毛状态。为了解该性状的遗传方式，研究者设置了6组小鼠交配组合，统计相同时间段内的繁殖结果如下。组合编号ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ交配组合●××■×●×■●×□○×■产仔次数6617466子代小鼠总数(只)脱毛920291100有毛122711001340注：●纯合脱毛♀，■纯合脱毛♂，○纯合有毛♀，□纯合有毛♂，杂合♀，杂合♂。(1)已知Ⅰ、Ⅱ组子代中脱毛、有毛性状均不存在性别差异，说明相关基因位于____________染色体上。(2)Ⅲ组的繁殖结果表明脱毛、有毛性状是由____________基因控制的，相关基因的遗传符合____________定律。(3)Ⅳ组的繁殖结果说明，小鼠表现出的脱毛性状不是____________影响的结果。(4)在封闭小种群中，偶然出现的基因突变属于____________。此种群中同时出现几只脱毛小鼠的条件是____________。(5)测序结果表明，突变基因序列模板链中的1个G突变为A，推测密码子发生的变化是____________(填选项前的符号)。a．由GGA变为AGA B．由CGA变为GGAc．由AGA变为UGA D．由CGA变为UGA(6)研究发现，突变基因表达的蛋白质相对分子质量明显小于突变前基因表达的蛋白质，推测出现此现象的原因是蛋白质合成____________。进一步研究发现，该蛋白质会使甲状腺激素受体的功能下降，据此推测脱毛小鼠细胞的____________下降，这就可以解释表中数据显示的雌性脱毛小鼠____________的原因。解析：本题综合考查了基因的遗传、表达和变异的相关知识。(1)由于脱毛和有毛性状的遗传与性别无关联，说明相关基因位于常染色体上。(2)Ⅲ组实验中杂合子与杂合子的杂交后代中性状分离比约为3∶1，说明该相对性状的遗传遵循基因的分离定律，该相对性状是由一对等位基因控制的。(3)Ⅳ组实验中脱毛的后代均为脱毛，说明实验小鼠的脱毛性状的出现是由于遗传物质改变引起的，不是环境因素影响的结果。(4)在自然状态下，偶然出现的基因突变属于自发突变；由于脱毛为隐性性状，脱毛小鼠的亲代均应携带该突变基因，所以种群中若同时出现几只脱毛小鼠，说明突变基因的频率足够高。(5)由于突变基因序列模板链中的1个G突变为A，所以该基因转录成的mRNA密码子中相对应碱基由C变为U，分析各选项可确定d选项符合题意。(6)突变基因表达的蛋白质相对分子质量明显小于突变前基因表达的蛋白质，说明基因突变后相应密码子变为终止密码子，使翻译过程提前终止。由甲状腺激素的生理作用可推测，突变后基因表达的蛋白质会使甲状腺激素受体的功能下降，会引起细胞代谢速率下降。分析实验数据中Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ等组合可以看出，脱毛雌鼠作亲本时后代数量明显减少，说明细胞代谢速率下降影响了雌鼠的产仔率。答案：(1)常(2)一对等位孟德尔分离(3)环境因素(4)自发/自然突变突变基因的频率足够高(5)d(6)提前终止代谢速率产仔率低课时规范训练1．(2016·辽宁沈阳二中期中考试)下列有关基因突变的叙述，错误的是()A．只有进行有性生殖的生物才能发生基因突变B．基因突变可发生于生物体发育的任何时期C．基因突变是生物进化的重要因素之一D．基因碱基序列改变不一定导致性状改变解析：选A。基因突变是指DNA分子的碱基对的增添、缺失和改变，进行有性生殖和无性生殖的生物都有可能发生基因突变，A错误。2．(2016·福建福州质检)对一株玉米白化苗研究发现，控制叶绿素合成的基因缺失了一段碱基序列，导致该基因不能正常表达，无法合成叶绿素，该白化苗发生的变异类型属于()A．染色体数目变异 B．基因突变C．染色体结构变异 D．基因重组解析：选B。基因缺失了一段碱基序列，基因结构改变，为基因突变，B正确。3．链霉素能与原核生物核糖体上的S蛋白结合，从而阻止了基因表达中的翻译过程。现有一种细菌，其S蛋白上有一个氨基酸种类发生改变，导致S蛋白不能与链霉素结合。以下叙述正确的是()A．链霉素是抗此种细菌的特效药B．链霉素能诱导细菌S蛋白基因发生相应的突变C．该细菌内S蛋白的空间结构可能发生了改变D．该细菌S蛋白基因可能缺失一个或两个碱基解析：选C。链霉素不能与此种细菌的S蛋白结合，使链霉素失去作用，A错误；链霉素不能定向诱导基因突变，B错误；蛋白质的功能与空间结构密切相关，C正确；该细菌S蛋白仅一个氨基酸发生改变，最可能是发生了碱基替换，D错误。4．下列关于基因重组的叙述错误的是()A．基因重组通常发生在有性生殖过程中B．基因重组产生的变异能为生物进化提供原材料C．同源染色体上的非等位基因可以发生重组D．非同源染色体上的非等位基因不可以发生重组解析：选D。同源染色体上的非等位基因可以通过交叉互换发生重组，非同源染色体上的非等位基因通过非同源染色体自由组合发生重组，D错误。5．下列各项中属于基因重组的是()A．基因型为Dd的个体自交后代发生性状分离B．雌雄配子随机结合产生不同类型的子代个体C．YyRr自交后代出现不同于亲本的新类型D．杂合高茎与矮茎豌豆测交的后代有高茎和矮茎解析：选C。杂合子Dd个体自交后代发生性状分离过程中只涉及一对等位基因的分离，基因重组涉及两对及两对以上等位基因，A错误；基因重组发生在减数分裂产生配子时，不是受精过程中，B错误；YyRr产生四种类型配子过程中存在基因重组，C正确；杂合高茎与矮茎豌豆测交过程中只涉及一对等位基因的分离，D错误。6．利用月季花的枝条扦插所产生的后代与利用月季花的种子播种所产生的后代相比，关于其变异来源的叙述正确的是()A．前者不会发生变异，后者有很大的变异性B．前者一定不会发生基因重组，后者可能发生基因重组C．前者一定不会发生染色体变异，后者可能发生染色体变异D．前者一定不会因环境影响发生变异，后者可能因环境影响发生变异解析：选B。扦插为无性繁殖，细胞进行有丝分裂，可能发生和染色体变异，故A错；无性生殖和有性生殖过程中都能发生基因突变和染色体变异和因环境影响产生的不可遗传的变异有性生殖还可发生基因重现，C、D错误。7．DNA聚合酶分子结构的某些变化能使突变的DNA聚合酶(突变酶)比正常的DNA聚合酶精确度更高，从而在进行DNA复制时出现更少的错误。则该突变酶()A．具有解旋酶的活性B．基本单位是脱氧核苷酸C．减少了基因突变的发生不利于进化D．大大提高了DNA复制的速度解析：选C。突变的DNA聚合酶(突变酶)还是聚合酶，酶的性质并没有改变，A错误；DNA聚合酶的化学本质是蛋白质，其基本单位是氨基酸，B错误；突变的DNA聚合酶(突变酶)比正常的DNA聚合酶精确度更高，从而在进行DNA复制时出现更少的错误，并没有改变DNA复制的速度，C正确、D错误。8．(2016·河北唐山二模)下列关于生物变异的叙述正确的是()A．肺炎双球菌R型转化为S型的实质是基因突变B．高茎豌豆后代出现高茎和矮茎发生了基因重组C．染色体之间发生的片段交换属于染色体结构变异D．基因分子结构发生改变后可能产生新基因解析：选D。肺炎双球菌R型转化为S型的实质是基因重组，A错误；高茎豌豆后代出现高茎和矮茎是发生了性状分离现象，B错误；非同源染色体之间发生的片段交换属于染色体结构变异，同源染色体的非姐妹染色单体之间发生的片段交换属于基因重组，C错误；基因分子结构发生改变属于基因突变，可能产生新基因，D正确。9．(2016·河北邯郸摸底)下列变异的原理一般认为属于基因重组的是()A．将转基因的四倍体与正常的二倍体杂交，生产出不育的转基因三倍体鱼苗B．血红蛋白氨基酸排列顺序发生改变，导致某些血红蛋白病C．一对表现型正常的夫妇，生下了一个既白化又色盲的儿子D．高产青霉素的菌株、太空椒等的培育解析：选C。将转基因的四倍体与正常的二倍体杂交，生产出不育的转基因三倍体鱼苗属于染色体变异，A错误；血红蛋白氨基酸排列顺序发生改变，导致某些血红蛋白病属于基因突变，B错误；一对表现型正常的夫妇，生下了一个既白化又色盲的儿子属于基因重组，C正确；高产青霉素的菌株、太空椒等的培育属于基因突变，D错误。10．下表描述一个控制A酶合成的基因的相关情况，当其碱基序列中的某一个碱基被另外一个碱基取代后其控制合成的蛋白质产物(以甲、乙、丙、丁表示)的特性发生了变化，据表分析下列说法中不正确的是()相对于A酶的催化活性相对于A酶的氨基酸数目甲100%不变乙50%不变丙0%减少丁150%不变A.无法判断蛋白质丁的氨基酸序列是否有改变B．蛋白质乙的氨基酸序列一定有改变C．单一碱基取代现象可以解释蛋白质丙的产生D．蛋白质甲的氨基酸序列不一定改变解析：选A。基因碱基序列中的某一个碱基被另外一个碱基取代，说明发生了基因突变。由于蛋白质丁的催化活性提高了，因此其氨基酸序列一定有改变，故A错误；由于蛋白质乙的催化活性降低，因此其氨基酸序列也一定有改变，故B正确；单一碱基取代也可能导致对应密码子变成了终止密码子，因此可以解释蛋白质丙的出现，故C正确；由于蛋白质甲的催化活性没有改变，可能发生了中性突变，因此无法推断蛋白质甲的氨基酸序列是否改变，故D正确。11．(2016·广东东莞期末)一种α链异常的血红蛋白叫做Hbwa，其137位以后的氨基酸序列及对应的密码子与正常血红蛋白(HbA)的差异如下，请据图回答：血红蛋白部分α链血红蛋白的密码子及其氨基酸的顺序137138139140141142143144145HbAACC苏氨酸UCC丝氨酸AAA赖氨酸UAC酪氨酸CGU精氨酸UAA终止HbwaACC苏氨酸UCA丝氨酸AAU天冬酰胺ACC苏氨酸GUU缬氨酸AAG赖氨酸CCU脯氨酸CGU精氨酸UAG终止(1)Hbwa异常的直接原因是α链第____________位的氨基酸对应的密码子由____________变成____________。(2)Hbwa的α链发生变化的根本原因是控制其合成的基因中____________了一个碱基对，引起基因结构改变，这种变异是____________，一般发生在____________期，该变异之所以是生物变异的根本来源，是由于____________。解析：(1)由表格可知Hbwa异常的直接原因是α链的第138位氨基酸对应的密码子由UCC变成了UCA。(2)由题表可知α链发生变化的根本原因是控制其合成的基因中缺失了C－G这个碱基对，这种变异属于基因突变，一般发生在细胞分裂间期。基因突变能产生新基因，是生物变异的根本来源。答案：(1)138UCCUCA(2)缺失基因突变细胞分裂间基因突变产生了新基因12．100年来，果蝇作为经典模式生物在遗传学研究中备受重视。请根据以下信息回答问题：假设某隐性致死突变基因有纯合致死效应(胚胎致死)，无其他性状效应。根据隐性纯合子的死亡率，隐性致死突变分为完全致死突变和不完全致死突变。有一只雄果蝇偶然受到了X射线辐射，为了探究这只果蝇X染色体上是否发生了上述隐性致死突变，请设计杂交实验并预测最终实验结果。实验步骤：①_______________________________________________；②_______________________________________________；③_______________________________________________。结果预测：Ⅰ.如果_______________________________________________，则X染色体上发生了完全致死突变；Ⅱ.如果_______________________________________________，则X染色体上发生了不完全致死突变；Ⅲ.如果_______________________________________________，则X染色体上没有发生隐性致死突变。解析：为了探究该果蝇的致死突变情况，可以选择该果蝇与多只正常雌果蝇交配，产生数目较多的F1，再用F1中多只雌果蝇与正常雄果蝇杂交，根据后代雌雄果蝇比例，作出推断。答案：实验步骤：①让这只雄果蝇与多只正常雌果蝇杂交②F1互交(或：F1雌果蝇与正常雄果蝇杂交)③统计F2中雄果蝇所占比例(或：统计F2中雌雄果蝇比例)结果预测：Ⅰ.F2中雄果蝇占1/3(或F2中雌∶雄＝2∶1)Ⅱ.F2中雄果蝇占的比例介于1/3与1/2之间(或F2中雌∶雄在1∶1～2∶1之间)Ⅲ.F2中雄果蝇占1/2(或F2中雌∶雄＝1∶1)13．(2016·山西省高三四校联考)(1)非洲刺毛鼠(2n＝16)背上有硬棘毛，体色为浅灰色或沙色，张教授在一个封闭饲养的刺毛鼠繁殖群体中，偶然发现一只无棘雄鼠(浅灰色)，全身无棘毛，并终身保留无棘状态。张教授为了研究无棘毛鼠的遗传特性，让这只无棘雄鼠与雌性刺毛鼠交配，结果F1全是刺毛鼠；再让F1刺毛鼠雌雄交配，生出8只无棘刺毛鼠和25只刺毛鼠，其中无棘小鼠全为雄性。张教授初步判断：①该雄鼠无棘是种群中基因突变造成的，而不是营养不良或其他环境因素造成的；②控制无棘性状的基因位于性染色体上。写出张教授作出上述两项判断的理由：判断①的理由：_______________________________________________；判断②的理由：_______________________________________________。(2)小鼠毛色的黄与灰、尾形的弯曲与正常各为一对相对性状(均为完全显性)，分别由等位基因R、r和T、t控制。在毛色遗传中，具有某种纯合基因型的合子不能完成胚胎发育。从鼠群中选择多只基因型相同的雌鼠作母本，多只基因型相同的雄鼠作父本，杂交所得F1的表现型及比例如下表所示，请分析回答问题。黄毛弯曲尾黄毛正常尾灰毛弯曲尾灰毛正常尾♂2/122/121/121/12♀4/1202/120①控制毛色的基因在__________染色体上，不能完成胚胎发育的合子的基因型是________。②亲代雄鼠和雌鼠的基因型分别是________和__________。③让F1的全部黄毛正常尾雄鼠与黄毛弯曲尾雌鼠杂交，F2中灰毛弯曲尾雌鼠占的比例为________。④若F1出现了一只正常尾雌鼠，如何通过杂交实验探究这只雌鼠的正常尾是基因突变的结果还是由环境因素引起的？写出能达到这一目的的杂交亲本，并作出相应的实验结果预期。亲本组合：_______________________________________________。预期实验结果及相应结论。i．若________________________________，则为基因突变的结果；ⅱ.若________________________________，则由环境因素引起。解析：(1)可遗传的变异与不可遗传的变异的区别在于这种变异是否能够遗传。若性状与性别无关，则该性状是由常染色体基因控制的，若性状与性别相关联，则该性状由性染色体基因控制。(2)由表格信息知F1中，雌雄鼠毛色表现完全相同，都是黄毛∶灰毛＝2∶1。由此，可以判断控制毛色的基因位于常染色体上，黄毛是杂合子，灰毛是隐性纯合子，显性纯合致死。根据上面分析可知，亲代鼠都是杂合子。因为后代尾形表现与性别有关，且雌鼠只有弯曲尾，雄鼠两种类型都有，可以判断出亲代雄鼠基因型为RrXTY，雌鼠基因型为RrXTXt。子一代黄毛正常尾雄性个体的基因型是RrXtY，黄毛弯曲尾雌性个体的基因型是1/2RrXTXT,1/2RrXTXt。所以RrXtY与1/2RrXTXT杂交后代灰毛弯曲尾雌鼠的比例是1/2×1/3×1/2＝1/12(因为纯合的基因型RR致死所以灰色占的比例由1/4变为1/3)，RrXtY与1/2RrXTXt杂交后代灰毛弯曲尾雌鼠的比例是1/2×1/3×1/4＝1/24，所以总共占的比例为1/12＋1/24＝1/8。基因突变产生的性状可以遗传给后代，而环境因素引起的性状改变不会遗传给后代，因此要判断正常尾雌鼠是基因突变产生的还是环境因素引起的，可用正常尾雌鼠×弯曲尾雄鼠杂交，若后代雌鼠全为弯曲尾，雄鼠全为正常尾，则为基因突变的结果；若后代雄鼠出现弯曲尾，则是由环境因素引起的。也可以用正常尾雌鼠×正常尾雄鼠，若后代全为正常尾，则为基因突变的结果；若后代出现弯曲尾，则是由环境因素引起的。答案：(1)①无棘的性状可遗传给后代，是可遗传的变异，种群中常见种为刺毛鼠，出现无棘性状最可能是基因突变的结果②F1刺毛鼠雌雄交配后代无棘性状和性别相关连，故该基因位于性染色体上(2)①常RR②RrXTYRrXTXt③1/8④有两种方案，答任何一种均可，但前后要对应。方案一：正常尾雌鼠×弯曲尾雄鼠i．后代雌鼠全为弯曲尾，雄鼠全为正常尾ⅱ.后代雄鼠出现弯曲尾方案二：正常尾雌鼠×正常尾雄鼠i．后代全为正常尾ⅱ.后代出现弯曲尾第2讲染色体变异与育种[最新考纲]1．染色体结构变异和数目变异(Ⅰ)2.生物变异在育种上的应用(Ⅱ)3.实验：低温诱导染色体加倍eq\o(\s\up14(),\s\do14([对应学生用书P128]))考点一染色体结构与数目的变异1．染色体结构的变异(1)类型(2)遗传效应：染色体(基因载体)结构改变→基因的数目或排列顺序改变eq\o(→,\s\up14(导致))性状的变异。2．染色体数目的变异(1)类型①细胞内个别染色体的增加或减少，如21三体综合征。②细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少，如多倍体、单倍体。(2)染色体组①概念：细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同，但又互相协调，共同控制生物的生长、发育、遗传和变异，这样的一组染色体叫做一个染色体组。②组成：如图为一雄果蝇的染色体组成，其染色体组可表示为：Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y。(3)二倍体、多倍体和单倍体的比较二倍体多倍体单倍体概念体细胞中含有两个染色体组的个体体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体染色体组两个三个或三个以上一至多个发育起点受精卵受精卵配子[深度思考](1)区分染色体结构变异与基因突变。提示：①可在显微镜下观察到的是A、B、C(填字母)。②基因数目和排列顺序均未变化的是D。(2)区分易位与交叉互换。提示：①图1是易位，图2是交叉互换。②发生对象：图1发生于非同源染色体之间，图2发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间。③变异类型：图1属于染色体结构变异，图2属于基因重组。④可在光学显微镜下观察到的是图1，观察不到的是图2。(3)变异类型与细胞分裂的关系。提示：变异类型可发生的细胞分裂方式基因突变二分裂、无丝分裂、有丝分裂、减数分裂基因重组减数分裂染色体变异有丝分裂、减数分裂(4)单倍体的体细胞中只含一个染色体组吗？提示：单倍体的体细胞中并不一定只有一个染色体组。因为大部分的生物是二倍体，所以有时认为单倍体的体细胞中只含有一个染色体组，但是多倍体的配子形成的单倍体的体细胞中含有不只一个染色体组。(5)单倍体都不育吗？提示：单倍体并非都不育。二倍体的配子发育成的单倍体，表现为高度不育；多倍体的配子如含有偶数个染色体组，则发育成的单倍体含有同源染色体及等位基因，可育并能产生后代。题组一考点诊断(1)染色体增加某一片段可提高基因表达水平，是有利变异。(2014·高考江苏卷)()(2)染色体缺失有利于隐性基因表达，可提高个体的生存能力。(2014·高考江苏卷)()(3)染色体易位不改变基因数量，对个体性状不会产生影响。(2014·高考江苏卷)()(4)染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加。(2011·高考海南卷)()(5)染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化。(2011·高考海南卷)()(6)显微镜下可以看到低温诱导生物体的大多数染色体数目发生变化。(2010·高考福建卷)()答案：(1)(×)(2)(×)(3)(×)(4)(×)(5)(×)(6)(×)题组二生物可遗传变异的判断1．(2015·高考海南卷)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解析：选C。基因突变不会导致染色体结构变异，A项错误；基因突变与染色体结构变异都有可能导致个体表现型改变，B项错误；基因突变与染色体结构变异都导致碱基序列的改变，C项正确；基因突变在光学显微镜下是观察不到的，染色体结构变异可用光学显微镜观察到，D项错误。2．(2012·高考海南卷)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解析：选A。由纯合非糯非甜粒与糯性甜粒玉米杂交，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可知，玉米非糯性对糯性为显性，非甜粒对甜粒为显性，且控制这两对相对性状的基因位于两对同源染色体上，遵循自由组合定律，F1的基因组成如图1。在偶然发现的一个杂交组合中，由某一F1植株自交后代只有非糯非甜粒和糯性甜粒2种表现型可知，控制两对相对性状的两对等位基因不遵循自由组合定律，可能的原因是控制该两对相对性状的基因所在染色体发生了染色体易位。其F1的基因组成如图2或图3。故A选项较为合理，而B、C、D选项均不能对该遗传现象作出合理的解释。题组三通过图示判断生物变异的类型3．(2016·盐城模拟)如图表示某生物细胞中两条染色体及其部分基因。下列四种情况的产生不属于该细胞染色体结构变异的是()A．① B．②C．③ D．④解析：选C。根据图示可知，①属于染色体结构变异中的缺失；②属于易位；③中基因数目、排列顺序未改变，而是由原来隐性基因b变成了显性基因B，属于基因突变；④属于倒位。4．(2013·高考福建卷)某男子表现型正常，但其一条14号和一条21号染色体相互连接形成一条异常染色体，如图甲。减数分裂时异常染色体的联会如图乙，配对的三条染色体中，任意配对的两条染色体分离时，另一条染色体随机移向细胞任一极。下列叙述正确的是()A．图甲所示的变异属于基因重组B．观察异常染色体应选择处于分裂间期的细胞C．如不考虑其他染色体，理论上该男子产生的精子类型有8种D．该男子与正常女子婚配能生育染色体组成正常的后代解析：选D。本题主要考查变异及减数分裂的相关知识。图甲所示的变异为染色体变异，自然状态下，基因重组只发生在减Ⅰ四分体时期和减Ⅰ后期；观察异常染色体应选择处于分裂中期的细胞；如不考虑其他染色体，理论上该男子可产生含14号和21号，含14号＋21号，只含14号，含21号和14号＋21号，只含21号，含14号和14号＋21号共6种精子；由于该男子可以产生含正常染色体的配子，所以其与正常女子婚配能生育染色体组成正常的后代。故D项正确。5．某些类型的染色体结构和数目的变异，可通过对细胞有丝分裂中期或减数第一次分裂时期的观察来识别。a、b、c、d为某些生物减数第一次分裂时期染色体变异的模式图，它们依次属于()A．三倍体、染色体片段增加、三体、染色体片段缺失B．三倍体、染色体片段缺失、三体、染色体片段增加C．三体、染色体片段增加、三倍体、染色体片段缺失D．染色体片段缺失、三体、染色体片段增加、三倍体解析：选C。染色体数目的变异包括两种类型：一类是细胞内个别染色体的增加或减少，另一类是细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少，a图属于前者变异类型，c图属于后者变异类型；染色体结构变异包括缺失、重复、倒位、易位，b图属于染色体片段的增加造成重复、d图属于染色体片段的缺失。“三看法”判断可遗传变异的类型一看基因种类：即看染色体上的基因种类是否发生改变，若发生改变即为基因突变，由基因中碱基对的替换、增添或缺失所致。二看基因位置：若基因种类和基因数目未变，但染色体上的基因位置改变，应为染色体结构变异中的“易位”或“倒位”。三看基因数目：若基因的种类和位置均未改变，但基因的数目改变则为染色体结构变异中的“重复”或“缺失”。题组四染色体数目变异的分析6．下图表示细胞中所含的染色体，下列叙述中不正确的是()A．甲代表的生物可能是二倍体，其每个染色体组含1条染色体B．乙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．丙代表的生物可能是二倍体，其每个染色体组含3条染色体D．丁代表的生物可能是单倍体，其每个染色体组含4条染色体解析：选B。乙中形态相同的染色体有三条，即含有三个染色体组，因此乙代表的生物可能是三倍体，每个染色体组中含2条染色体。7.二倍体生物如果某一对同源染色体多出一条染色体，则称之为“三体”。三体在减数第一次分裂联会时，3条同源染色体中的任意2条随意配对联会正常分离，另1条同源染色体不能配对，随机地移向细胞的一极。某基因型为AaBb的二倍体番茄(A、a位于5号染色体，B、b位于6号染色体)，自交后代中出现一株基因型为AaBbb的三体(如图所示)。下列关于此三体的描述不正确的是()A．可以确定该三体是其亲本减数第一次分裂时6号染色体出错，产生了ABb基因型配子而形成的B．该三体减数分裂产生花粉的基因型为AB、Ab、Abb、ABb、aB、abb、ab、aBb，共8种C．三体的出现丰富了生物的遗传多样性，但它还不是一个新的物种D．三体的形成属于染色体变异，可用显微镜观察其根尖细胞有丝分裂装片进行辨别解析：选A。亲本为二倍体，子代中出现三体，可能是精子或卵细胞形成过程中减数第一次分裂或减数第二次分裂出错，产生了基因型为ABb或aBb或Abb或abb的配子。三体不是一个新的物种，其形成属于染色体变异的染色体数目变异。1．判断染色体组数的三种方法(1)根据染色体的形态判断：细胞内同一形态的染色体共有几条，则该细胞中含有几个染色体组。如图甲中与1号(或2号)相同的染色体共有4条，此细胞有4个染色体组。(2)根据基因型判断：控制同一性状的基因(读音相同的大、小写字母)出现几次，则含有几个染色体组。如图乙中基因型为AaaaBbbb，任一种基因有4个，则该细胞中含有4个染色体组。(3)根据染色体的数目和染色体的形态数来推算：染色体组的数目＝染色体数/染色体形态数。如雌果蝇体细胞中有8条染色体，分为4种形态，则染色体组的数目为2个。2．“二看法”判断单倍体、二倍体与多倍体考点二生物变异在育种上的应用1．单倍体育种和多倍体育种eq\x(四倍体)eq\o(→,\s\up14(①))eq\x(二倍体)eq\o(→,\s\up14(②))eq\x(单倍体)eq\o(→,\s\up14(③))eq\x(纯合二倍体)(1)图中①和③的操作是秋水仙素处理，其作用原理是抑制纺锤体的形成。(2)图中②过程是花药离体培养。(3)单倍体育种的优点是明显缩短育种年限。2．杂交育种和诱变育种(1)杂交育种：①含义：将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。②育种原理：基因重组。③方法：杂交→自交→选种→自交。(2)诱变育种：①概念：利用物理因素或化学因素来处理生物，使生物发生基因突变，从而获得优良变异类型的育种方法②原理：基因突变。③特点：可以提高突变率，在较短时间内获得更多优良变异类型。④应用：主要用于农作物育种和微生物育种。[深度思考](1)五种育种方法的比较。提示：原理常用方式优点缺点举例杂交育种基因重组杂交↓自交↓选种↓自交①使不同个体优良性状集中在一个个体上②操作简便①育种时间长②局限于亲缘关系较近的个体矮秆抗病小麦诱变育种基因突变物理因素、化学因素等提高变异频率，加速育种进程，大幅度改良性状有很大盲目性，有利变异少，需大量处理实验材料青霉素高产菌株单倍体育种染色体变异花药离体培养→用秋水仙素处理明显缩短育种年限技术复杂，需与杂交育种配合单倍体育种获得矮秆抗病小麦多倍体育种染色体变异用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗器官大，提高营养物质含量只适用于植物，发育延迟、结实率低三倍体无籽西瓜基因工程育种基因重组将一种生物的特定基因转移到另一种生物细胞中打破物种界限，定向改造生物的遗传性状技术复杂，生态安全问题较多转基因抗虫棉的培育(2)杂交育种一定需要连续自交吗？提示：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。(3)花药离体培养与单倍体育种是一回事吗？提示：不是，花药离体培养只是其中的一个程序，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数目加倍。(4)单倍体育种与多倍体育种的操作对象有什么不同？提示：两种育种方式都出现了染色体加倍情况，但操作对象不同。单倍体育种操作的对象是单倍体幼苗，通过组织培养得到纯合子植株；多倍体育种操作的对象是正常萌发的种子或幼苗。题组一考点诊断(1)通过诱导多倍体的方法可克服远缘杂交不育，培育出作物新类型。(2014·高考江苏卷)()(2)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。(2013·高考新课标全国Ⅱ卷)()(3)花药离体培养技术也能培育获得抗锈高产小麦新品种。(2009·高考上海卷)()(4)培育高产、抗逆性强的杂交水稻属于诱变育种。()(5)改良缺乏某种抗病性的水稻品种常采用单倍体育种。()(6)培育无籽西瓜过程中可用一定浓度的秋水仙素处理二倍体幼苗。()(7)把两个小麦品种的优良性状结合在一起，常采用植物体细胞杂交技术。()答案：(1)(√)(2)(√)(3)(×)(4)(×)(5)(×)(6)(√)(7)(×)题组二不同育种方法的选择与应用1．(2013·高考四川卷)大豆植株的体细胞含40条染色体。用放射性60Co处理大豆种子后，筛选出一株抗花叶病的植株X，取其花粉经离体培养得到若干单倍体植株，其中抗病植株占50%。下列叙述正确的是()A．用花粉离体培养获得的抗病植株，其细胞仍具有全能性B．单倍体植株的细胞在有丝分裂后期，共含有20条染色体C．植株X连续自交若干代，纯合抗病植株的比例逐代降低D．放射性60Co诱发的基因突变，可以决定大豆的进化方向解析：选A。花药离体培养获得的植株，仍含有全套的遗传物质，故细胞仍具有全能性，A项正确；单倍体植株细胞内含20条染色体，有丝分裂后期含40条染色体，B项错误；根据花药离体培养获得的单倍体植株，其中抗病植株占50%可知，植株X是杂合子，连续自交若干代，纯合抗病植株的比例是(1－1/2n)/2＝1/2－1/2n＋1，其比例逐代升高，C项错误；自然选择决定生物的进化方向，D项错误。2．(2016·四川泸州诊断)假设a、B为玉米的优良基因，现有AABB、aabb两个品种，控制两对相对性状的基因位于两对同源染色体上，实验小组用不同方法进行了实验(见图)，下列说法不正确的是()A．过程①⑧育种方法运用的原理是基因突变，最大优点是能提高突变率，在短时间内获得更多的优良变异类型B．过程⑤使用的试剂是秋水仙素，它可作用于正在分裂的细胞，抑制纺锤体的形成C．过程②③④育种方法运用的原理是基因重组，基因型为aaB_的类型经④后，子代中aaBB所占比例是5/6D．过程②⑥⑦应用了单倍体育种的方法，最大的优点是明显缩短育种年限解析：选C。①⑧是诱变育种。②③④是杂交育种，原理是基因重组，基因型为aaB_的类型中aaBB占1/3，aaBb占2/3，经过自交后，子代中aaBB所占比例是1/2，故C错误。育种方案的选取原则育种目标育种方案集中双亲优良性状单倍体育种(明显缩短育种年限)杂交育种(耗时较长，但简便易行)使原品系实施“定向”改造基因工程及植物细胞工程(植物体细胞杂交)育种让原品系产生新性状(无中生有)诱变育种(可提高变异频率，期望获得理想性状)使原品系营养器官“增大”或“加强”多倍体育种题组三育种程序的设计与分析3．(2015·高考浙江卷)某自花且闭花授粉植物，抗病性和茎的高度是独立遗传的性状。抗病和感病由基因R和r控制，抗病为显性；茎的高度由两对独立遗传的基因(D、d，E、e)控制，同时含有D和E表现为矮茎，只含有D或E表现为中茎，其他表现为高茎。现有感病矮茎和抗病高茎两品种的纯合种子，欲培育纯合的抗病矮茎品种。请回答：(1)自然状态下该植物一般都是________合子。(2)若采用诱变育种，在γ射线处理时，需要处理大量种子，其原因是基因突变具有________和有害性这三个特点。(3)若采用杂交育种，可通过将上述两个亲本杂交，在F2等分离世代中________抗病矮茎个体，再经连续自交等________手段，最后得到稳定遗传的抗病矮茎品种。据此推测，一般情况下，控制性状的基因数越多，其育种过程所需的________。若只考虑茎的高度，亲本杂交所得的F1在自然状态下繁殖，则理论上F2的表现型及其比例为________。(4)若采用单倍体育种，该过程涉及的原理有________。请用遗传图解表示其过程(说明：选育结果只需写出所选育品种的基因型、表现型及其比例)。解析：(1)自然状态下自花且闭花授粉的植物一般都是纯合子。(2)基因突变有频率很低、不定向性和有害性等特点，这决定了诱变育种需处理大量的材料。(3)杂交育种一般通过杂交、选择、纯合化手段培育新品种，控制性状的基因数越多，通过自交进行纯合化的时间会越长。根据题干信息可知，两个亲本感病矮茎和抗病高茎的基因型分别为rrDDEE和RRddee，若只考虑茎的高度，杂交得到的F1的基因型为DdEe，在自然状态下繁殖即F1自交后代F2有3种表现型：矮茎、中茎、高茎，其比例为9(D－E－)：6(3D－ee、3ddE－)：1(1ddee)。(4)单倍体育种的过程包括花药离体培养和染色体加倍两个过程，其中涉及细胞的全能性、染色体变异等原理。单倍体育种的遗传图解见答案。答案：(1)纯(2)频率很低、不定向性(3)选择纯合化年限越长高茎∶中茎∶矮茎＝1∶6∶9(4)染色体变异、细胞的全能性4．(2012·高考浙江卷)玉米的抗病和不抗病(基因为A、a)、高秆和矮秆(基因为B、b)是两对独立遗传的相对性状。现有不抗病矮秆玉米种子(甲)，研究人员欲培育抗病高秆玉米，进行以下实验：取适量的甲，用合适剂量的γ射线照射后种植，在后代中观察到白化苗4株、抗病矮秆1株(乙)和不抗病高秆3株(丙)。将乙与丙杂交，F1中出现抗病高秆、抗病矮秆、不抗病高秆和不抗病矮秆，选取F1中抗病高秆植株上的花药进行离体培养获得幼苗，经秋水仙素处理后选出纯合二倍体的抗病高秆植株(丁)。另一个实验表明：以甲和丁为亲本进行杂交，子一代均为抗病高秆。请回答：(1)对上述l株白化苗的研究发现，控制其叶绿素合成的基因缺失了一段DNA，因此该基因不能正常____________，功能丧失，无法合成叶绿素，表明该白化苗的变异具有____________的特点，该变异类型属于____________。(2)上述培育抗病高秆玉米的实验运用了____________、单倍体育种和杂交育种技术，其中杂交育种技术依据的原理是____________。花药离体培养中，可通过诱导愈伤组织分化出芽、根获得再生植株，也可通过诱导分化成____________获得再生植株。(3)从基因组成看，乙与丙植株杂交的F1中抗病高秆植株能产生____________种配子。(4)请用遗传图解表示乙与丙植株杂交得到F1的过程。解析：(1)γ射线照射玉米种子，可能会导致叶绿素合成基因发生突变，产生白化苗，该种变异对幼苗本身是有害的。(2)本实验中运用了多种育种方法。γ射线照射种子是运用了诱变育种方法；抗病矮秆(乙)和不抗病高秆(丙)杂交得到F1，运用了杂交育种方法；最后选取F1中抗病高秆植株的花药进行离体培养获得幼苗，再用秋水仙素处理后得到纯合二倍体的抗病高秆植株，这是单倍体育种方法。花药离体培养过程中，可通过诱导愈伤组织分化成胚状体获得再生植株，也可直接诱导愈伤组织分化出根、芽，获得再生植株。(3)不抗病矮秆(甲)和抗病高秆(丁)杂交，子一代均为抗病高秆，这说明抗病、高秆均为显性，故甲、丁基因型分别为aabb、AABB。由甲突变来的乙、丙植株基因型分别为Aabb、aaBb。乙与丙杂交得到的F1中抗病高秆植株基因型为AaBb，AaBb植株可产生Ab、AB、aB、ab四种配子。(4)乙、丙植株基因型分别为Aabb、aaBb。书写遗传图解时注意不要漏写P、配子、F1及各种表现型的比例等。答案：(1)表达有害性基因突变(2)诱变育种基因重组胚状体(3)4(4)单倍体育种与杂交育种的关系考点三(实验)低温诱导植物染色体数目的变化一、实验原理1．正常进行有丝分裂的组织细胞，在分裂后期着丝点分裂后，子染色体在纺锤体的作用下分别移向两极，进而平均分配到两个子细胞中去。2．低温可抑制纺锤体形成，阻止细胞分裂，导致细胞染色体数目加倍。二、实验步骤根尖培养：将洋葱等材料放在装满清水的广口瓶上，底部接触水面，置于适宜条件下，使之生根低温诱导：待不定根长至1cm时，将整个装置放入冰箱的低温室内(4℃)，诱导培养36h材料固定：剪取根尖约0.5～1cm放入卡诺氏液中浸泡0.5～1h，固定其形态，然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次制作装片：解离→漂洗→染色→制片(同观察植物细胞的有丝分裂)观察：先用低倍镜观察，找到变异细胞，再换用高倍镜观察三、实验归纳1．实验材料的选择(1)选用的实验材料既要容易获得，又要便于观察。(2)常用的观察材料有蚕豆(染色体较洋葱少故首选)、豌豆、洋葱、大蒜等。2．实验中所用试剂的使用方法及作用：试剂使用方法作用卡诺氏液将根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5～1h固定细胞形态体积分数为95%的酒精溶液冲洗用卡诺氏液处理的根尖洗去卡诺氏液体积分数为95%的酒精溶液和质量分数为15%的盐酸溶液两种溶液等体积混合作为解离液解离根尖细胞，使细胞相互分离开来清水浸泡解离后的根尖约10min漂洗根尖，洗去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3～5min使染色体着色3.根尖培养(1)培养不定根：要使材料湿润以利生根。(2)低温诱导：应设常温、低温4℃、0℃三种，以作对照，否则实验设计不严密。四、实验题组1．下列有关低温诱导染色体数目加倍的实验，说法不正确的是()A．原理是作用于正在分裂的细胞，能够抑制纺锤体的形成，导致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B．该实验临时装片制作的程序为：选材→固定→解离→漂洗→染色→制片C．实验试剂及作用分别为：卡诺氏液→固定，质量浓度为0.02g/mL的龙胆紫溶液→染色，质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的乙醇混合液→解离D．如果以洋葱幼苗为实验材料，显微镜下观察到某细胞染色体数目加倍，则说明实验成功，该幼苗长成植物体之后所有细胞的染色体数目都实现了加倍解析：选D。D项中，只是部分细胞染色体数目加倍，多数细胞染色体数目没有加倍。2．(2016·南宁模拟)用质量分数为2%的秋水仙素处理植物分生组织5～6h，能够诱导细胞内染色体加倍。那么，用一定时间的低温(如4℃)处理水培的洋葱根尖(2N＝16条)时，是否也能诱导细胞内染色体加倍呢？请对这个问题进行实验探究。(1)针对以上问题，你作出的假设是______________________________________________________________________________________________。你提出此假设的依据是______________________________________________________________________________________________。(2)低温处理植物材料时，通常需要较长时间才能产生低温效应，根据这个提示将你设计的实验组合以表格的形式列出来。(3)按照你的设计思路，以_____________________________________________________________________________________________作为鉴别低温是否诱导细胞内染色体加倍的依据。为此，你要进行的具体操作是：第一步：剪取根尖0.5～1cm。第二步：按照____________→____________→____________的操作顺序对根尖进行处理。第三步：将洋葱根尖制成临时装片，在显微镜下用一个分裂期的细胞观察染色体加倍的动态变化过程。根据该同学的实验设计回答：该同学设计的实验步骤有一处明显的错误，请指出错误所在，并加以改正。______________________________________________________________________________________________。(4)解离所用的试剂是_______________________________________________，其作用是______________________________________________________________________________________________。(5)显微镜下观察到的细胞中染色体数可能为____________。答案：(1)用一定时间的低温处理水培的洋葱根尖，能够诱导细胞内染色体加倍低温能够影响酶的活性(或纺锤体的形成)，使细胞不能正常进行有丝分裂(2)培养时间培养温度5h10h15h20h常温4℃0℃注：设计的表格要达到两个要求：①至少做两个温度的对照；②间隔相等的培养时间进行取样。(3)在显微镜下观察和比较经过不同处理后根尖细胞内染色体的数目解离漂洗染色细胞已被杀死，在第三步中不会再观察到染色体加倍的动态变化(4)质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精1∶1混合液固定细胞的分裂相，以尽可能保持原来的结构供观察(5)16、32、64(加倍后的细胞有丝分裂后期)低温诱导染色体加倍实验中的误区分析1．细胞是死的而非活的：显微镜下观察到的细胞是已被盐酸杀死的细胞。2．材料不能随意选取：误将低温处理“分生组织细胞”等同于“任何细胞”。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加倍的情况。3．着丝点分裂与纺锤体无关：误将“抑制纺锤体形成”等同于“着丝点不分裂”。着丝点是自动分裂，无纺锤丝牵引，着丝点也分裂。eq\o(\s\up14(),\s\do14([对应学生用书P133]))1．(2015·高考全国Ⅱ卷)下列关于人类猫叫综合征的叙述，正确的是()A．该病是由于特定的染色体片段缺失造成的B．该病是由于特定染色体的数目增加造成的C．该病是由于染色体组数目成倍增加造成的D．该病是由于染色体中增加某一片段引起的解析：选A。猫叫综合征是人体5号染色体片段缺失导致，A项正确。2．(2015·高考江苏卷)甲、乙为两种果蝇(2n)，下图为这两种果蝇的各一个染色体组，下列叙述正确的是()A．甲、乙杂交产生的F1减数分裂都正常B．甲发生染色体交叉互换形成了乙C．甲、乙1号染色体上的基因排列顺序相同D．图示染色体结构变异可为生物进化提供原材料解析：选D。A项，根据题干信息可知，与图甲相比，图乙染色体1发生了倒位，所以甲、乙杂交产生的F1减数分裂过程中染色体1间不能正常联会，不能产生正常配子。B项，根据题图，甲中1号染色体发生倒位形成了乙中的1号染色体。C项，染色体中某一片段倒位会改变基因的排列顺序。D项，可遗传变异(包括基因突变、基因重组和染色体变异)都能为生物进化提供原材料。3．(2015·高考广东卷)用秋水仙素处理某二倍体植物的愈伤组织，从获得的再生植株中筛选四倍体植株。预实验结果如下表。正式实验时秋水仙素浓度设计最合理的是()秋水仙素浓度(g/L)再生植株(棵)四倍体植株(棵)0480244443786281181851092A.0、2、3、4、5、6 B．0、4、5、6、7、8C．0、6、7、8、9、10 D．0、3、6、9、12、15解析：选B。从表中数据可以看出再生植株及四倍体植株相对较多时所对应的秋水仙素浓度为4～8g/L，因此正式实验时应选用B项所列浓度。4．(2014·高考四川卷)油菜物种甲(2n＝20)与乙(2n＝16)通过人工授粉杂交，获得的幼胚经离体培养形成幼苗丙，用秋水仙素处理丙的顶芽形成幼苗丁，待丁开花后自交获得后代戊若干。下列叙述正确的是()A．秋水仙素通过促进着丝点分裂，使染色体数目加倍B．幼苗丁细胞分裂后期，可观察到36或72条染色体C．丙到丁发生的染色体变化，决定了生物进化的方向D．形成戊的过程未经过地理隔离，因而戊不是新物种解析：选B。本题综合考查生物遗传、变异、进化的相关知识。秋水仙素通过抑制纺锤体的形成，使染色体数目加倍，A项错误；幼苗丙细胞内的染色体为18条，用秋水仙素处理丙的顶芽得到幼苗丁，幼苗丁顶芽部位的细胞染色体数目加倍为36条，顶芽部位细胞处于有丝分裂后期时，由于着丝点分裂，可观察到细胞内有72条染色体；幼苗丁根尖部位的细胞内的染色体未加倍，此部位的细胞处于有丝分裂后期时，由于着