1、专题十四 生物的变异与育种第六单元 变异、育种与进化目 录考点1 基因突变与基因重组 考点帮 必备知识通关 考法帮 解题能力提升 考法1 基因突变和基因重组的分析和判断 考点2 染色体变异考点帮 必备知识通关 考法帮 解题能力提升 考法2 染色体变异类型的分析与判断 考法3 辨析基因突变、基因重组和染色体结构变异 目 录考点3 变异在育种中的应用 考点帮 必备知识通关 考法帮 解题能力提升 考法4 育种方法的比较与选择 易 错 认不清基因突变的本质 考情解读 课标要求 1.概述碱基的替换、插入或缺失会引发基因中碱基序列的改变;2.阐明基因中碱基序列的改变有可能导致它所编码的蛋白质及相应的细胞功
2、能发生变化,甚至带来致命的后果;3.描述细胞在某些化学物质、射线以及病毒的作用下,基因突变概率可能提高,而某些基因突变能导致细胞分裂失控,甚至发生癌变；4.阐明进行有性生殖的生物在减数分裂过程中,染色体所发生的自由组合和交叉互换,会导致控制不同性状的基因重组,从而使子代出现变异;5.举例说明染色体结构和数量的变异都可能导致生物性状的改变甚至死亡。考情解读 核心考点 核心命题角度 考题取样 命题情境 素养能力 基因突变与基因重组 基因突变及其与生物性状的关系 2020江苏,T9 学习探索情境 生命观念、科学思维,理解能力 显性突变和隐性突变的判断 2016全国卷,T32(3)学习探索情境 科学思
3、维,理解能力 细胞的癌变 2018全国卷,T6 学习归纳情境 生命观念、科学思维,理解能力 2018北京理综,T29(1)学习归纳情境 生命观念、科学思维,理解能力 基因重组的实质和类型 2017天津理综,T4 图像分析情境 科学思维,解决问题能力 染色体变异 染色体变异类型的判断 2020山东,T6 图像分析情境 科学思维,理解能力、解决问题能力 变异在育种中的应用 育种方式的选择与判断 2019天津理综,T10 图像分析情境 科学思维,理解能力 育种方案的设计 2020全国卷,T32 图像分析情境 科学思维、科学探究、社会责任,理解能力、实验探究能力 考情解读 高考怎么考 1.高考对本专题
4、的考查主要集中在可遗传变异及其应用,对可遗传变异三大来源的概念辨析、识图判断、实验设计与分析等也有考查,多以新情境、图形或文字信息为载体,命题形式既有选择题也有非选择题。选择题的考查点一般较为单一,集中在概念辨析或图表分析方面;而非选择题的考点主要涉及变异类型的判断、与育种方法的应用有关的实验设计和分析等。2.预测2022年高考仍会保持上述考查特点,但不要忽视染色体数目变异,高考可能会将其与遗传和减数分裂相联系进行综合考查。若出现育种相关的试题,则会以生产生活中的实例或研究为背景,进行原理、操作步骤等内容的考查。考点 1 基因突变与基因重组 考点帮 必备知识通关 一、基因突变 1.基因突变的实
5、例分析(以镰刀型细胞贫血症为例)(1)直接原因:血红蛋白分子的一条多肽链上一个氨基酸发生了改变。(2)根本原因:控制血红蛋白合成的DNA分子中的碱基序列由正常 突变为 ,所以转录后相应mRNA中的密码子由GAA(谷氨酸)变成了GUA(缬氨酸)。说明 基因突变是分子水平上的,基因突变不会改变基因数目及其在染色体上的位置。2.基因突变的概念、原因、特点、主要时期、结果、意义 误区警示 基因突变的四点提醒 1.DNA分子中发生碱基对的增添、缺失、替换不一定是基因突变,只有引起了基因结构的改变,才是基因突变。2.基因突变不一定都产生等位基因,如原核生物和病毒的基因突变产生的是新基因。3.基因突变的有利
6、或有害取决于生物生存的环境条件。如昆虫基因突变产生的残翅性状若在陆地上则为不利变异,而在多风的岛屿上则为有利变异。4.基因突变并非只发生在细胞分裂间期。基因突变主要发生在细胞分裂间期,但也能发生在其他时期,只是突变频率更低。二、细胞的癌变 1.癌细胞的概念:有的细胞受到致癌因子的作用,细胞中遗传物质发生变化,就变成不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞。2.细胞癌变的机理 名师提醒 致癌因子大致分为三类:物理致癌因子、化学致癌因子和病毒致癌因子。环境中的致癌因子会损伤细胞中的DNA分子,导致细胞癌变。3.主要特征 三、基因重组 1.基因重组的概念剖析 2.基因重组的两种类型 重组类型 交叉
7、互换型 自由组合型 发生时期 减数第一次分裂前期 减数第一次分裂后期 发生机制 同源染色体上的等位基因随非姐妹染色单体的交叉互换而交换 非同源染色体自由组合,导致非同源染色体上的非等位基因自由组合 图像示意 结果 只产生新基因型,并未产生新基因 意义(1)生物变异的来源之一;(2)为生物进化提供材料;(3)形成生物多样性的原因之一 名师提醒 1.真核生物在受精作用过程中不存在基因重组。基因重组发生在减数第一次分裂过程中,即配子的形成过程中。2.一对等位基因之间不存在基因重组。因为基因重组中的基因指的是非等位基因。3.含一对等位基因的杂合子自交,后代发生性状分离,根本原因是等位基因的分离,而不是
8、基因重组。4.肺炎双球菌的转化实验、转基因技术等属于广义的基因重组。考法帮 解题能力提升 考法1 基因突变和基因重组的分析和判断 1.基因突变对蛋白质与性状的影响(1)基因突变对蛋白质的影响 碱基对 对蛋白质中氨基酸序列的影响 替换 只改变1个氨基酸或不改变或提前终止 增添 不影响插入位置前的序列,影响插入位置后的序列 缺失 不影响缺失位置前的序列,影响缺失位置后的序列(2)基因突变不一定改变生物性状的原因 由于密码子具有简并性,基因突变后形成的密码子与原密码子决定同一种氨基酸。若基因突变为隐性突变,如AA中的一个A突变为a,此时生物性状也不改变。若基因突变发生在非编码部位(内含子和非编码区)
9、,生物的性状也可能不会发生改变。(3)基因突变对后代性状的影响 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。基因突变发生在减数分裂形成精子或卵细胞过程中,突变可能通过有性生殖传给后代。2.显隐性突变的分析和判断(1)若突变性状是由一个基因发生突变所引起的,则相关判断如下:(2)实验法判断 选取突变体与其他已知未突变个体杂交,据子代性状表现判断。让突变体自交,观察子代有无性状分离而判断。命题角度1 基因突变及其与生物性状的关系 考情回顾 判断正误:1.2019天津理综,T4A红叶杨染色体上的基因突变位点可用普通光学显微镜观察识别。()2.2018江
10、苏,T15改编黄瓜开花阶段用2,4-D诱导产生更多雌花,提高产量,这不涉及基因突变。()3.2017江苏,T6A(人类)遗传病是指基因结构改变而引发的疾病。()4.2016海南,T25C(题干信息:依据中心法则,若原核生物中的DNA编码序列发生变化后,相应蛋白质的氨基酸序列不变,则该DNA序列的变化是)DNA分子发生碱基替换。()答案1.2.3.(提示:人类遗传病是指由遗传物质改变而引发的疾病,不全是由基因结构改变引起的)4.示例1 2019海南,11,2分下列有关基因突变的叙述,正确的是 A.高等生物中基因突变只发生在生殖细胞中 B.基因突变必然引起个体表现型发生改变 C.环境中的某些物理因
11、素可引起基因突变 D.根细胞的基因突变是通过有性生殖传递的 解析高等生物中基因突变可以发生在体细胞或生殖细胞中,A错误。由于密码子的简并性,基因突变不一定引起个体表现型发生改变;显性纯合子中只有一个基因发生隐性突变,表现型也不发生改变,B错误。环境中的某些物理因素如射线可引起基因突变,C正确。根细胞不是生殖细胞,其基因突变只能通过无性生殖传递,D错误。答案C 示例2 2020江苏,9,2分某膜蛋白基因在其编码区的5端含有重复序列CTCTT CTCTT CTCTT,下列叙述正确的是 A.CTCTT重复次数改变不会引起基因突变 B.CTCTT重复次数增加提高了该基因中嘧啶碱基的比例 C.若CTCT
12、T重复6次,则重复序列之后编码的氨基酸序列不变 D.CTCTT重复次数越多,该基因编码的蛋白质相对分子质量越大 解析由题意可知该膜蛋白基因含有重复序列,若CTCTT重复次数改变,则由于碱基对的增添或缺失,基因结构发生改变,即会发生基因突变,A错误;CTCTT重复次数增加,该基因中嘧啶碱基的比例不变,B错误;CTCTT重复6次,碱基对增加数量是3的整数倍,重复序列之后的密码子没有变化,所以编码的氨基酸序列不变,C正确;CTCTT重复次数增多,可能会影响该基因的功能,该基因编码的蛋白质相对分子质量可能变大,也可能变小,D错误。答案C 命题角度2 显性突变和隐性突变的判断 示例3 (1)2016全国
13、卷节选,32(3),8分基因突变既可由显性基因突变为隐性基因(隐性突变),也可由隐性基因突变为显性基因(显性突变)。若某种自花受粉植物的AA和aa植株分别发生隐性突变和显性突变,且在子一代中都得到了基因型为Aa的个体,则最早在子 代中能观察到该显性突变的性状;最早在子 代中能观察到该隐性突变的性状;最早在子 代中能分离得到显性突变纯合体;最早在子 代中能分离得到隐性突变纯合体。(2)2016北京理综节选,30(1),6分研究植物激素作用机制常使用突变体作为实验材料。通过化学方法处理萌动的拟南芥种子可获得大量突变体。若诱变后某植株出现一个新性状,可通过 交判断该性状是否可以遗传。如果子代仍出现该
14、突变性状,则说明该植株可能携带 性突变基因,根据子代 ,可判断该突变是否为单基因突变。解析(1)根据题干信息“AA和aa植株分别发生隐性突变和显性突变,且在子一代中都得到了基因型为Aa的个体”可知,AA和aa植株突变后的基因型都为Aa。若AA植株发生隐性突变,F1(Aa)自交,子二代(F2)的基因型为AA、Aa、aa,则最早在子二代中能观察到该隐性突变的性状,且最早在子二代中能分离得到隐性突变的纯合体。若aa植株发生显性突变,则最早在子一代中可观察到该显性突变的性状,F1(Aa)自交,子二代(F2)的基因型为AA、Aa、aa,由于基因型为AA和Aa的个体都表现显性性状,故欲分离出显性突变纯合体
15、,需让F2自交,基因型为AA的个体的后代(F3)不发生性状分离,则最早在子三代中能分离得到显性突变的纯合体。(2)判断突变体是否发生了可遗传变异,可让该突变体自交,若子代仍出现该突变性状,说明该突变为可遗传变异,且可能携带了显性突变基因。根据分离定律可知,若自交子代出现3:1的性状分离比,则可判断该突变为单基因突变。答案(1)一 二 三 二(2)自 显 表现型的分离比 命题角度3 细胞的癌变 考情回顾 判断正误(T2T5):1.2018北京理综,T29(1)癌细胞具有无限 的特点。2.2018浙江4月选考,T7A、B、C癌细胞的分裂失去控制,但其增殖是有限的;()癌细胞表面粘连蛋白的增加,使其
16、易扩散转移;()有些物理射线可诱发基因突变,导致细胞癌变。()3.2017全国卷,T2C癌细胞是动物体内具有自养能力并快速增殖的细胞。()4.2016江苏,T3B恶性肿瘤细胞有无限增殖的特性,所以不易被化疗药物杀死。()5.2016四川理综,T7A肿瘤干细胞与癌细胞中基因的执行情况不同。()答案1.增殖 2.(提示:癌细胞表面粘连蛋白减少)3.(提示:癌细胞不具有自养能力)4.5.示例4 2018全国卷,6,6分在致癌因子的作用下,正常动物细胞可转变为癌细胞。有关癌细胞特点的叙述错误的是 A.细胞中可能发生单一基因突变,细胞间黏着性增加 B.细胞中可能发生多个基因突变,细胞的形态发生变化 C.
17、细胞中的染色体可能受到损伤,细胞的增殖失去控制 D.细胞中遗传物质可能受到损伤,细胞表面的糖蛋白减少 解析根据大量的病例分析,癌症的发生并不是单一基因突变的结果,至少在一个细胞中发生56个基因突变,才能赋予癌细胞所有的特征,这是一种累积效应;癌细胞中遗传物质可能受到损伤,细胞表面的糖蛋白减少使得癌细胞之间的黏着性显著降低,A项错误、D项正确。癌细胞的形态结构发生显著变化,细胞中可能发生多个基因突变,B项正确。癌细胞中的染色体可能受到损伤,癌细胞具有无限增殖能力,C项正确。答案A 命题角度4 基因重组的实质和类型 示例5 2017天津理综,4改编,6分基因型为AaBbDd的二倍体生物,其体内某精
18、原细胞减数分裂时同源染色体变化示意图如图所示。下列相关叙述正确的是 A.三对等位基因的分离均发生在次级精母细胞中 B.该细胞能产生AbD、ABD、abd、aBd四种精子 C.B(b)与D(d)间发生重组,遵循基因自由组合定律 D.非姐妹染色单体发生交换导致了染色体结构变异 解析A与a、D与d位于一对同源染色体上,这两对等位基因的分离都发生在减数第一次分裂时,即初级精母细胞中,而交叉互换后的B与b分布在一条染色体的两条姐妹染色单体上,这对基因的分离可发生在减数第二次分裂时,即次级精母细胞中,A项错误;该细胞能产生ABD、abd、AbD、aBd四种精子,B项正确;B(b)与D(d)间的基因重组是同
19、源染色体的非姐妹染色单体交叉互换导致的,不遵循自由组合定律,C项错误;同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换属于基因重组,不属于染色体结构变异,D项错误。答案B 母题变式探究核心素养新命题 1.科学思维分析与综合本题中由于交叉互换产生了四种精子,这和两对非同源染色体自由组合产生的精子相比有何区别?提示:二者产生的精子数一样,但同源染色体之间发生交叉互换产生的精子比例不相等,两对非同源染色体自由组合产生的精子比例相等。2.科学探究设计实验方案如果已知A(a)和B(b)两对基因控制两对相对性状,欲验证其是否遵循自由组合定律,请设计杂交实验并写出预期实验结果。提示:让基因型为AaBb的个体相互交配
20、,如果结果出现9:3:3:1的比例,则证明两对基因独立遗传,遵循自由组合定律,否则可能需要进一步分析验证。考点 2 染色体变异 考点帮 必备知识通关 一、染色体结构的变异 项目 变化 图解 实例 缺失 缺失某一片段 猫叫综合征 重复 增加某一片段 果蝇的棒状眼 项目 变化 图解 实例 倒位 某一片段位置颠倒 人类9号染色体长臂倒位可导致习惯性流产 易位 某一片段移接到另一条非同源染色体上 某种夜来香的染色体经常发生易位 结果 使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变,从而导致性状的变异 续表 二、染色体数目的变异 核心素养科学思维 1.归纳与概括二倍体西瓜与四倍体西瓜是同一物种吗?说明理
21、由。提示:不是。因为二者杂交的后代不可育。2.归纳与概括单倍体一定不育吗?提示:不一定,若单倍体体细胞中含奇数个染色体组一般不可育,有偶数个染色体组一般可育。辨析比较 区分染色体组与基因组 1.染色体组:二倍体生物配子中的染色体即一个染色体组。2.基因组:对于有性染色体的生物(二倍体),其基因组由常染色体/2+所有性染色体组成;对于无性染色体的生物,其基因组与染色体组相同。三、低温诱导植物染色体数目的变化 1.实验过程 试剂 使用方法 作用 卡诺氏液 将根尖放入卡诺氏液中浸泡0.51 h 固定细胞形态 体积分数为95%的酒精 冲洗用卡诺氏液处理的根尖 洗去卡诺氏液 与质量分数为15%的盐酸等体
22、积混合,浸泡经固定的根尖 解离根尖细胞 质量分数为15%的盐酸 与体积分数为95%的酒精等体积混合,作为解离液 解离根尖细胞 蒸馏水 浸泡解离后的根尖约10 min 漂洗根尖,去除解离液 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35 min 使染色体着色 误区警示 与低温诱导植物染色体数目的变化有关的3个易错点 1.显微镜下观察到的细胞是死细胞:植物细胞经卡诺氏液固定后死亡。2.应选用能进行分裂的分生组织细胞,否则不会出现染色体数目加倍的情况。3.低温处理的时间不是越长越好。低温处理的目的是抑制纺锤体的形成。如果低温持续时间过长,会影响细胞的各项功能,甚至导致细
23、胞死亡。考法帮 解题能力提升 考法2 染色体变异类型的分析与判断 1.易位与交叉互换的辨析 2.两看法判断单倍体、二倍体和多倍体 注意 单倍体是生物个体,而不是配子,精子和卵细胞属于配子,但不是单倍体。3.染色体组数的判定方法(1)染色体形态法:同一形态的染色体 有几条就有几个染色体组。如图甲所示细胞中有4个染色体组。(2)等位基因个数法:控制同一性状的基因 有几个就有几个染色体组。如图乙所示基因型为AAaBBb的细胞含有3个染色体组。(3)公式法:染色体组数=染色体数/形态数,如图乙所示细胞中染色体组数=6/2=3。(4)细胞分裂图像分析法:以生殖细胞中的染色体数为标准,判断所给细胞分裂图像
24、中染色体组的数目(以二倍体生物为例)。a.表示减数第一次分裂前期细胞,染色体4条,生殖细胞中染色体2条,42=2,故该细胞中有2个染色体组。b.表示减数第二次分裂前期细胞,染色体2条,生殖细胞中染色体2条,22=1,故该细胞中有1个染色体组。c.表示减数第一次分裂后期细胞,染色体4条,生殖细胞中染色体2条,42=2,故该细胞中有2个染色体组。d.表示有丝分裂后期细胞,染色体8条,生殖细胞中染色体2条,82=4,故该细胞中有4个染色体组。命题角度5 染色体变异类型的判断 考情回顾 1.2017江苏,T19B某条染色体经处理后,其结构发生了如图所示的变化。这种染色体结构的变异属于 。2.2016全
25、国卷,T32(2)在染色体数目变异中,既可发生以染色体组为单位的变异,也可发生以 为单位的变异。答案1.倒位 2.染色体 示例6 2016江苏,14,2分图中甲、乙两个体的一对同源染色体中各有一条发生变异(字母表示基因)。下列叙述正确的是 A.个体甲的变异对表型无影响 B.个体乙细胞减数分裂形成的四分体异常 C.个体甲自交的后代,性状分离比为31 D.个体乙染色体没有基因缺失,表型无异常 解析个体甲发生了染色体结构变异中的缺失,基因数目减少,可能对表型有影响,A项错误;个体乙发生的是染色体结构变异中的倒位,变异后染色体联会形成的四分体异常,B项正确;若基因与性状不是一一对应的,则个体甲自交的后
26、代性状分离比不是31,且染色体缺失突变对性状的影响也不确定,C项错误;个体乙染色体上基因没有缺失,但染色体上基因的排列顺序发生改变,也可能引起性状的改变,D项错误。答案B 命题角度6 染色体组、单倍体和多倍体的判断 示例7 如图所示为细胞中所含的染色体,下列叙述正确的是 A.图a所示细胞含有2个染色体组,图b所示细胞含有3个染色体组 B.若图b表示体细胞,则图b代表的生物一定是三倍体 C.若图c代表由受精卵发育成的生物的体细胞,则该生物一定是二倍体 D.图d代表的生物一定是由卵细胞发育而成的,是单倍体 解析图a所示细胞处于有丝分裂后期,含有4个染色体组;图b所示细胞有同源染色体,含有3个染色体
27、组,A错误。若图b代表的生物是由配子发育而成的,则其是单倍体;若图b代表的生物是由受精卵发育而成的,则其是三倍体,B错误。图c所示细胞中有同源染色体,含有2个染色体组,若是由受精卵发育而成的,则该细胞所代表的生物一定是二倍体,C正确。图d所示细胞中只含1个染色体组,一定是单倍体,可能是由雄配子或雌配子发育而成的,D错误。答案C 考法3 辨析基因突变、基因重组和染色体结构变异 1.抓住“三个关键”确定生物变异的类型 项目 基因突变 基因重组(基因工程除外)染色体结构变异 变异实质 基因结构的改变 基因的重新组合 基因数目或排列顺序改变等 适用范围 生物种类 所有生物 自然状态下,真核生物 真核生
28、物 生殖类型 无性生殖、有性生殖 有性生殖 无性生殖、有性生殖 变异结果 产生新基因但基因数目不变 产生新基因型,无新基因 无新基因,基因数目或排列顺序发生变化 2.三看法辨析基因突变和染色体结构变异 3.三看法判断基因突变与基因重组(1)一看亲子代基因型 如果亲代基因型为BB或bb,则引起姐妹染色单体上B与b不同的原因是基因突变。如果亲代基因型为Bb,则引起姐妹染色单体上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 如果是有丝分裂过程中姐妹染色单体上基因不同,则一般认为是基因突变的结果。如果是减数分裂过程中姐妹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
29、裂图像 如果是有丝分裂后期的图像,两条子染色体上的两基因不同,则为基因突变的结果,如图甲所示。如果是减数第二次分裂后期的图像,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,如图乙所示。如果是减数第二次分裂后期的图像,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,如图丙所示。命题角度7 辨析基因突变、基因重组和染色体变异 示例8 2021河南第二次联考如图表示不同个体或细胞中的部分基因或染色体的结构、数目、形态等的变化图,根据相关知识辨析生物变异类型:(1)从基因角度分析生物的变异,图中能表示生物个体中基因种类增多的图有 ,能表示基因数目增加或减少的图
30、有 ,能表示基因排列顺序改变的图有 。(2)从染色体变异的角度分析,若上图中b、c、f由受精卵发育而来,g由配子发育而来,它们都属于染色体 的变异,它们分别叫 ;e表示染色体结构的 。(3)一头母猪生了9头形态各异的后代,上图中 与该变异属于同一种变异类型。解析(1)a表示基因重组中同源染色体交叉互换,b表示三倍体,c表示三体,d表示基因突变,e可以表示染色体结构的重复或缺失,f表示单体,g表示单倍体,h表示易位。d图能表示生物个体中基因种类增多,缺失或重复e、单体f、三体c、单倍体g和三倍体b会导致基因数目出现增加或减少;缺失或重复染色体的易位和倒位能使基因排列顺序改变。(2)从染色体变异的
31、角度分析,若上图中b、c、f由受精卵发育而来,g由配子发育而来,则它们都属于染色体数目变异,分别叫三倍体、三体、单体和单倍体;e中依据两条染色体的形态可判断其发生了染色体结构的缺失或重复。(3)一头母猪生了9头形态各异的后代是基因重组导致的,所以对应图a。答案(1)d bcefg eh(2)数目 三倍体、三体、单体和单倍体 缺失或重复(3)a 命题角度8 基因突变、基因重组和染色体变异的相关实验设计与分析 示例9 某二倍体植物宽叶(M)对窄叶(m)为显性,红花(R)对白花(r)为显性。基因m、r的位置如图所示。一批纯合窄叶白花植株经诱导产生突变,培育出甲、乙、丙植株,基因型分别如图甲、乙、丙所
32、示。现有一株由纯合宽叶红花植株诱导得到的突变体,推测其变异与基因M无关,且为图甲、乙、丙所示变异类型中的一种,其他同源染色体数目及结构正常。现只有甲、乙、丙植株可供选择,请设计一代杂交实验确定该宽叶红花植株诱导得到的突变体的变异类型是图甲、乙、丙所示类型中的哪一种(注:各种基因型的配子活力相同,控制某一性状的基因都缺失时,幼胚死亡)。(1)图甲、乙、丙所示的变异类型依次是 、(请具体表述)。(2)实验步骤:。观察、统计后代表现型及比例。(3)结果预测:若 ,则该突变体为图甲所示变异类型;若 ,则该突变体为图乙所示变异类型;若 ,则该突变体为图丙所示变异类型。解析(1)据图分析,纯合窄叶白花植株
33、的基因型为mmrr,且两对基因位于一对同源染色体上。图甲中一条染色体上的r变成了R,发生了基因突变,属于显性突变;图乙中一条染色体上r所在的片段缺失,属于染色体结构变异中的缺失;图丙中一条染色体缺失,属于染色体数目变异的个别染色体数目减少。(2)要通过一代杂交实验确定该宽叶红花植株诱导得到的突变体的变异类型是图甲、乙、丙所示类型中的哪一种,可以让该突变体与乙植株杂交,然后通过观察、统计后代表现型及比例进行判断。(3)若后代的宽叶红花植株与宽叶白花植株之比为1:1,说明该突变体为图甲所示变异类型;若后代的宽叶红花植株与宽叶白花植株之比为2:1(控制某一性状的基因都缺失时,幼胚死亡),说明该突变体
34、为图乙所示变异类型;若后代的宽叶红花植株与窄叶白花植株之比为2:1,则该突变体为图丙所示变异类型。答案(1)基因突变(染色体结构变异中的)缺失 染色体数目个别减少(2)用该突变体与乙植株杂交(3)后代的宽叶红花与宽叶白花植株之比为1:1 后代的宽叶红花与宽叶白花植株之比为2:1 后代宽叶红花与窄叶白花植株之比为2:1 考点 3 变异在育种中的应用 考点帮 必备知识通关 杂交育种 诱变育种 单倍体育种 多倍体育种 基因工程育种 原理 基因重组 基因突变 染色体数目变异 染色体数目变异 基因重组 常用方法 杂交、自交 利用物理因素或化学因素诱导 花药离体培养,再用秋水仙素处理单倍体幼苗 用一定浓度
35、的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 导入目的基因 优点 操作简单,目标性强,集中优良性状 提高突变率,加快育种进程;大幅度地改良某些性状 缩短育种年限,加快育种进程 植株茎秆粗壮,器官大,营养物质含量丰富 目的性强,定向改变生物的遗传性状 杂交育种 诱变育种 单倍体育种 多倍体育种 基因工程育种 缺点 育种年限长;局限于亲缘关系较近的个体 处理材料较多,突变后有利性状少 技术复杂,成活率较低 发育延迟,结实率较低,只适用于植物 技术要求较高,有可能引发生态危机 实例 培育杂交小麦、水稻等 培育高产青霉素菌株 水稻的单倍体育种 培育三倍体无子西瓜 培育抗虫棉 续表 名师提醒 1.若经多倍体育种培育的
36、个体是新物种,则这种新物种的产生是在短时间内实现的,没有经过地理隔离就与原物种之间产生了生殖隔离。2.多倍体是否可育的判别:一看染色体组的来源,同源四倍体、同源八倍体都是可育的;异源四倍体有的不育,如普通小麦(六倍体)和黑麦(二倍体)杂交,得到的异源四倍体是不育的。二看染色体组的数量,若染色体组数是奇数,则是不育的。考法帮 解题能力提升 考法4 育种方法的比较与选择 1.从育种目的、方法特点和实验材料确定育种方案 说明 不同育种方法需注意的问题(1)杂交育种不一定需要连续自交。若选育显性优良纯种,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,则只要出现该性状个体即可。(2)设计育
37、种方案时,应该注意是“动物育种”还是“植物育种”。植物育种时,一般用连续自交的方法获得纯合子,这是由于植物中雌雄同体的物种较多。动物只能选相同性状的个体相互交配,待性状出现分离后进行筛选,然后用测交法检测出纯合子,这是由于动物大多是雌雄异体,不能“自交”。(3)不要看到“染色体数目加倍”就认为是多倍体育种。若操作对象是单倍体植株,则属于单倍体育种;若操作对象为正常植株,则属于多倍体育种。(4)单倍体育种一般应用于二倍体植物,因为若为四倍体植物,通过单倍体育种获得的个体不一定是纯合子。(5)花药离体培养只是单倍体育种中的一个程序,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加倍。2
38、.根据基因型的改变确定育种方法 对于某些图解,可根据基因型的改变进行育种方法的判别。如图所示:命题角度9 育种方式的选择与判断 示例10 2017江苏,27,8分研究人员在柑橘中发现一棵具有明显早熟特性的变异株,决定以此为基础培育早熟柑橘新品种。请回答下列问题:(1)要判断该变异株的育种价值,首先要确定它的 物质是否发生了变化。(2)在选择育种方法时,需要判断该变异株的变异类型。如果变异株是个别基因的突变体,则可采用育种方法,使早熟基因逐渐 ,培育成新品种1。为了加快这一进程,还可以采集变异株的 进行处理,获得高度纯合的后代,选育成新品种2,这种方法称 育种。(3)如果该早熟植株属于染色体组变
39、异株,可以推测该变异株减数分裂中染色体有多种联会方式,由此造成不规则的 ,产生染色体数目不等、生活力很低的 ,因而得不到足量的种子。即使得到少量后代,早熟性状也很难稳定遗传。这种情况下,可考虑选择育种方法,其不足之处是需要不断制备 ,成本较高。(4)新品种1与新品种3均具有早熟性状,但其他性状有差异,这是因为新品种1选育过程中基因发生了多次 ,产生的多种基因型中只有一部分在选育过程中保留下来。解析(1)生物的可遗传性状是由基因控制的,培育得到的新品种,与原种控制相关性状的遗传物质(基因)可能有所差异,因而可根据变异株中的遗传物质是否发生变化来判断变异株是否具有育种价值。(2)连续自交过程中早熟
40、基因逐渐纯合,培育成新品种1。可先通过花药离体培养,再用秋水仙素处理单倍体幼苗,从而获得高度纯合的后代,这种方法属于单倍体育种。(3)若是染色体组数目改变引起的变异,则在减数分裂过程中同源染色体配对会发生紊乱,不规则的染色体分离导致产生染色体数目不等、生活力低的异常配子,只有极少数配子正常,故只得到极少量的种子。育种方法需首先经植物组织培养获得柑橘苗,而植物组织培养技术操作复杂,成本较高。(4)育种方法需连续自交,每次减数分裂时与早熟性状相关的基因和与其他性状相关的基因都会发生基因重组,产生多种基因型,经选育只有一部分基因型保留下来。植物组织培养过程中不进行减数分裂,无基因重组发生。答案(1)
41、遗传(2)纯合 花药 单倍体(3)染色体分离 配子 组培苗(4)重组 命题角度10 育种方案的设计 示例11 2020全国卷,32,10分普通小麦是目前世界各地栽培的重要粮食作物。普通小麦的形成包括不同物种杂交和染色体加倍过程,如图所示(其中A、B、D分别代表不同物种的一个染色体组,每个染色体组均含7条染色体)。在此基础上,人们又通过杂交育种培育出许多优良品种。回答下列问题:(1)在普通小麦的形成过程中,杂种一是高度不育的,原因是 。已知普通小麦是杂种二染色体加倍形成的多倍体,普通小麦体细胞中有 条染色体。一般来说,与二倍体相比,多倍体的优点是 (答出2点即可)。(2)若要用人工方法使植物细胞
42、染色体加倍,可采用的方法有 (答出1点即可)。(3)现有甲、乙两个普通小麦品种(纯合体),甲的表现型是抗病易倒伏,乙的表现型是易感病抗倒伏。若要以甲、乙为实验材料设计实验获得抗病抗倒伏且稳定遗传的新品种,请简要写出实验思路。解析(1)杂种一(AB)含有一粒小麦的一个染色体组(A)和斯氏麦草的一个染色体组(B),由于杂种一无同源染色体,不能进行正常的减数分裂,故其高度不育。普通小麦(AABBDD)有6个染色体组,结合题干信息“A、B、D分别代表不同物种的一个染色体组,每个染色体组均含7条染色体”可知,普通小麦体细胞中有42条染色体。一般来说,与二倍体植株相比,多倍体植株茎秆粗壮,叶片、果实和种子
43、都比较大,糖类和蛋白质等营养物质的含量增加。(2)人工诱导多倍体的方法有:用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,低温处理等。(3)若要以甲(抗病易倒伏)和乙(易感病抗倒伏)小麦纯种为实验材料,获得抗病抗倒伏且稳定遗传的新品种,可通过杂交育种或单倍体育种的方法来实现。答案(1)无同源染色体,不能进行正常的减数分裂 42 营养物质含量高、茎秆粗壮(2)秋水仙素处理(3)甲、乙两个品种杂交,F1自交,选取F2中既抗病又抗倒伏、且自交后代不发生性状分离的植株。(合理即可)易错 认不清基因突变的本质 示例12 如图为某哺乳动物某个DNA分子中控制毛色的a、b、c三个基因的分布状况,其中、为没有遗传效应的DNA
44、片段,下列叙述正确的是 A.该DNA分子上基因b的缺失属于基因突变 B.、也可能发生碱基对的增添、缺失和替换,但不属于基因突变 C.基因突变主要发生在分裂间期,分裂期不能发生基因突变 D.c中发生碱基对的改变,会影响该生物的性状 正解展示DNA分子上某基因的缺失,不是基因内部碱基对的变化,而是基因数目的减少,属于染色体结构变异,A错误;由题意可知,、是DNA分子中没有遗传效应的DNA片段,它们的结构中发生碱基对的增添、缺失和替换都不属于基因突变,B正确;基因突变主要发生在DNA分子复制时期,极少数情况下分裂期也可发生,C错误;由于密码子的简并性,c中发生碱基对的改变,可能不会影响该生物的性状,D错误。答案B 错因分析本题错选A的原因是没有认清缺失片段的位置及大小。基因内部碱基对的缺失导致基因结构的改变属于基因突变,而一个或多个基因的缺失,属于染色体结构变异。不能正确选B的原因是对基因突变的本质理解有误。基因突变是基因序列中发生碱基对的增添、缺失和替换,而发生在非编码序列中的碱基对的替换、增添和缺失不能称为基因突变。
