【全国百强校】山西省忻州市第一中学高三生物第二轮复习预习案：专题五-变异与育种-

专题五变异与育种编写人武佳佳审核人师锦绣一．高考要求(1)基因突变的特征和缘由(2)基因重组及其意义(3)染色体结构变异和数目变异(4)生物变异在育种上的应用ⅡⅡⅠⅡ二．学问结构三．考点解析考点1基因突变与基因重组1.基因突变是DNA分子水平上某一个基因内部碱基对种类和数目的变化，基因的数目和位置并未转变。基因突变发生在有丝分裂过程中，一般不遗传，但有些植物可以通过无性生殖传递给后代。假如发生在减数分裂过程中，可以通过配子传递给后代。2.基因重组产生了新的基因型，但未转变基因的“质”和“量”。基因工程也属于把握不同性状的基因重新组合，属于非自然的基因重组，可以发生在不同种生物之间，能够定向转变生物性状。肺炎双球菌的转化也属于基因重组。3.留意染色体变异中易位与基因重组的交叉互换的区分：易位发生在非同源染色体之间，而交叉互换发生在同源染色体之间。染色体结构变异中的缺失、重复是把原来的基因丢失了或增加了一份，而基因突变不转变原来基因的数目，只是使原来位置上的基因，突变为它的等位基因。考点2比较基因重组、基因突变和染色体变异基因重组基因突变染色体数量变异（整倍性）多倍体单倍体发生时期减数第一次分裂细胞分裂间期可能性最大细胞分裂期某些生物进行单性生殖时产生气理非同源染色体上非等位基因的自由组合；交叉互换DNA上发生碱基对的增加、缺失、转变，从而引起DNA碱基序列即遗传信息的转变由于细胞分裂受阻，体细胞中染色体组成倍的增加直接由生物的配子，如未受精卵细胞、花粉粒发育而来，使染色体组数成倍削减是否有新基因产生没有产生新基因，但产生了新的基因组合类型产生了新基因没有产生新基因，但增加了某一基因的数量没有产生新基因在生物进化中地位对生物进化有确定意义生物变异的主要来源，供应生物进化的原始材料对生物进化有确定意义对生物进化的意义不大实践应用杂交育种诱变育种多倍体育种单倍体育种考点3染色体组与染色体数目的推断（1）要确定某生物体细胞中染色体组的数目，可从以下几个方面考虑：①细胞中同种形态的染色体有几条，细胞内就含有几个染色体组。（如图一）②依据基因型推断细胞中的染色体数目，依据细胞的基因型确定把握每一性状的基因毁灭的次数，该次数就等于染色体组数（如图二）。如基因型AAaaBBbb的细胞生物体含有4个染色体组。③依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。（2）单倍体与二倍体、多倍体的判定由受精卵发育而成的个体，含有几个染色体组，就叫几倍体。由配子发育而成的个体，不论含几个染色体组，都称为单倍体。如八倍体生物的单倍体含有4个染色体组。单倍体个体的体细胞染色体组数一般为奇数，当其进行减数分裂形成配子时，由于同源染色体无法正常联会或联会紊乱，不能产生正常的配子。考点4几种育种方法的比较1．诱变育种（1）原理：基因突变（2）方法：用物理因素（如X射线、γ射线、紫外线、中子、激光、电离辐射等）或化学因素（如亚硝酸、碱基类似物、硫酸二乙脂、秋水仙素等各种化学药剂）或空间诱变育种（用宇宙强辐射、微重力等条件）来处理生物。（3）发生时期：有丝分裂间期或减数分裂第一次分裂间期（4）优点：能提高变异频率，加速育种进程，可大幅度改良某些性状，制造人类需要的变异类型，从中选择培育出优良的生物品种；变异范围广。（5）缺点：有利变异少，须大量处理材料；诱变的方向和性质不能把握。改良数量性状效果较差，具有盲目性。（6）举例：青霉素高产菌株、太空椒、高产小麦、“彩色小麦”等2．杂交育种（1）原理：基因重组（2）方法：连续自交，不断选种。（不同个体间杂交产生后代，然后连续自交，筛选所需纯合子，杂交育种和单倍体育种首先操作都是杂交，但其他操作不同。杂交育种在育种上运用广泛，依据基因重组原理，浆分散在不同品种中的多个优良性状集中于一个个体上。）（3）发生时期：有性生殖的减数分裂第一次分裂后期或四分体时期（4）优点：使同种生物的不同优良性状集中于同一个个体，具有预见性。（5）缺点：育种年限长，需连续自交才能选育出需要的优良性状。（6）举例：矮茎抗锈病小麦等3．多倍体育种（1）原理：染色体变异（2）方法：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。（3）优点：可培育出自然界中没有的新品种，培育出的植物器官大，产量高，养分丰富。（4）缺点：坚固率低，发育延迟。（5）举例：三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦4．单倍体育种（1）原理：染色体变异（2）方法：花药离体培育获得单倍体植株，再人工诱导染色体数目加倍。（3）优点：自交后代不发生性状分别，能明显缩短育种年限，加速育种进程。（4）缺点：技术相当简洁，需与杂交育种结合，其中的花药离体培育过程需要组织培育技术手段的支持，多限于植物。（5）举例：“京花一号”小麦5．基因工程育种（转基因育种）（1）原理：基因重组（2）方法：基因操作（提取目的基因→装入载体→导入受体细胞→基因表达→筛选出符合要求的新品种）（3）优点：目的性强，可以依据人们的意愿定向改造生物；育种周期短。（4）缺点：可能会引起生态危机，技术难度大。（5）举例：抗虫棉、固氮水稻、转基因动物等。常见育种方式比较名称原理方法优点缺点应用杂交育种基因重组杂交→自交→筛选出符合要求的表型，通过自交至不再发生性状分别为止。使分散在同一物种不同品种间的多个优良性状集中于同一个体上，即“集优”。(1)育种时间长；(2)局限于同种或亲缘关系较近的个体用纯种高秆抗病与矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦诱变育种基因突变(1)物理：紫外线、射线、激光等；(2)化学：秋水仙素、硫酸二乙酯等。提高变异频率；加快育种进程；大幅度改良性状。有利变异少，工作量大，需大量的供试材料。高产青霉素菌株单倍体育种染色体变异二倍体单倍体EMBEDEquation.3错误！不能通过编辑域代码创建对象。纯合体大大缩短育种年限；子代均为纯合体。技术简洁用纯种高秆抗病与矮秆不抗病小麦快速培育矮秆抗病小麦多倍体育种染色体变异用确定浓度秋水仙素处理萌发的种子或幼苗植株茎秆粗大，果实、种子都比较大，养分物质含量提高。技术简洁；发育延迟，坚固率低，一般只适合于植物三倍体无籽西瓜、八倍体小黑麦转基因育种异源DNA重组提取目的基因→与运载体结合→导入受体细胞→目的基因的检测与表达→筛选出符合要求的新品种目的性强；育种周期短；克服远缘杂交不亲和的障碍技术简洁；生态平安问题多转基因抗虫棉考点5、育种方法的选择依据不同育种要求和供应的不同材料，综合分析选择不同的育种方法，设计相应育种程序。具体分析如下：1.若要求培育隐性性状个体，可用自交或杂交，只要毁灭该性状即可。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，使之毁灭前所未有的性状，则可利用诱变育种的方法。4．若要求提高品种产量，提高养分物质含量，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．若试验植物为养分繁殖，如土豆、地瓜等，则只要毁灭所需性状即可，不需要培育出纯种。7．若要求克服远缘杂交不亲和的障碍，则可以选择基因工程育种。四．典型例题1．野生型大肠杆菌能在基本培育基上生长，用射线照射野生型大肠杆菌得到一突变株，该突变株在基本培育基上培育时必需添加氨基酸甲后才能生长。对这一试验结果的解释，不合理的是（）A．野生型大肠杆菌可以合成氨基酸甲B．野生型大肠杆菌代谢可能不需要氨基酸甲C．该突变株可能无法产生氨基酸甲合成所需的酶D．该突变株中合成氨基酸甲所需酶的功能可能丢失2．下列有关单倍体的叙述中不正确的是()①未经受精的卵细胞发育成的植物，确定是单倍体②含有两个染色体组的生物体，确定不是单倍体③生物的精子或卵细胞确定都是单倍体④基因型是aaaBBBCcc的植株确定是单倍体⑤基因型是Abcd的生物体一般是单倍体A．③④⑤ B．②③④C．①③⑤ D．②④⑤3.下列实践活动包含基因工程技术的是（）A．水稻F1花药经培育和染色体加倍，获得基因型纯合新品种B．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C．将含抗病基因的重组DNA导入玉米细胞，经组织培育获得抗病植株D．用射线照射大豆使其基因结构发生转变，获得种子性状发生变异的大豆4．苹果的红果皮(A)和绿果皮(a)为一对相对性状，圆形果(R)和扁形果(r)是另一对相对性状，两对性状遗传遵循基因的自由组合定律。假如现有红圆、红扁、绿圆三个纯系品种，请设计一个培育绿色扁形果的杂交试验。(1)选择杂交的两个亲本P1，P2，应是和。(2)P1×P2→F1，然后如何处理?。这种处理得到的后代表现型有。(3)能否直接从F2中选出所培育的品种?请说明理由。5．在玉米中，把握某种除草剂抗性（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诱变处理并培育等，获得可育的非抗糯性个体（丙）。请回答：（1）获得丙的过程中，运用了诱变育种和____________育种技术。（2）若要培育抗性糯性的新品种，接受乙与丙杂交，F1只毁灭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）接受自交法鉴定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。（4）拟接受转基因技术改良上述抗性糯性玉米的抗虫性。通常从其它物种获得_______，将其和农杆菌的_______用合适的限制性核酸内切酶分别切割，然后借助_______连接，形成重组DNA分子，再转移到该玉米的培育细胞中，经筛选和培育等获得转基因抗虫植株。6．下图为水稻的几种不同育种方法示意图，据图回答下列问题：(1)B过程常用的方法是____________，用到秋水仙素的过程有____________(用图中字母表示)。(2)打破物种界限的育种方法是____________(用图中的字母表示)，该方法所运用的原理是_____________________________________________________________________。(3)假设你想培育一个稳定遗传的水稻品种，它的性状都是由隐性基因把握的，最简洁的育种方法是______________；假如都是由显性基因把握的，为缩短育种时间常接受的方法是____________(用图中的字母表示)。(4)现有三个水稻品种，①的基因型为aaBBDD，②的基因型为AAbbDD，③的基因型为AABBdd，三对等位基因分别位于三对同源染色体上。现运用杂交育种方法，利用以上三个品种获得基因型为aabbdd的植株：____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(用文字简要描述获得过程即可)。参考答案：1.B2.B3.