1、考点11 生物的变异及育种一、选择题1.(2013安徽高考T4)下列现象中,与减数分裂同源染色体联会行为均有关的是()人类的47,XYY综合征个体的形成线粒体DNA突变会导致在培养大菌落酵母菌时出现少数小菌落三倍体西瓜植株的高度不育一对等位基因杂合子的自交后代出现31的性状分离比卵裂时个别细胞染色体异常分离,可形成人类的21三体综合征个体A.B.C.D.【解题指南】解答本题需要明确以下两点:(1)正确理解联会发生的时间、场所及意义。(2)正确分析减数分裂过程异常可能导致染色体变异的各种类型。选C。本题主要考查减数分裂与生物变异之间的联系,重点考查对减数分裂过程的理解。联会发生在减数第一次分裂的
2、前期,是同源染色体两两配对的现象。人类47,XYY综合征是由于精子异常导致的,卵细胞不可能提供Y染色体,因此YY染色体来自于精子,是减数第二次分裂姐妹染色单体分开形成的两个Y染色体进入了同一个精细胞所致,与联会无关;线粒体DNA突变发生在细胞质内,与联会无关;三倍体西瓜植株的高度不育是由于联会发生紊乱,难以形成正常配子所导致的,与联会有关;等位基因位于同源染色体上,配子形成时同源染色体发生联会,减数第一次分裂后期时发生分离,自交后代才会出现31的性状分离比,与联会有关;卵裂属于有丝分裂,个别细胞21号染色体异常分离形成人类的21三体综合征个体,与联会无关。故C项正确。2.(2013福建高考T5
3、)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【解题指南】准确快速解答本题需要弄清以下两点:(1)一条染色体的片段移接到另一条非同源染色体上属于染色体变异。(2)根据题干提供信息,画简图展示图乙细胞减数分裂后子细胞染色体组成。选D。本题考查染色体
4、变异及减数分裂等知识。A项,一条染色体的片段移接到另一条非同源染色体上属于染色体结构变异,故错误。B项,处于分裂间期的细胞中染色体呈染色质状态,观察异常的染色体应选择分裂中期的细胞,故错误。C项,将图乙中的染色体从左向右编号为1、2、3,不考虑其他染色体,如图所示。在不考虑其他染色体的情况下,若1、2分离,3随机移向任一极,则精细胞中含染色体组成为1、3或2或2、3或1四种类型;若2、3分离,1随机移向任一极,精细胞中含染色体组成为1、2或3或1、3或2四种类型,因此精子类型理论上有6种,故错误。D项,根据C项的分析,该男子能够产生含有1、3(即分别含一条14号和一条21号)染色体组合的正常精
5、子,因此可能生育正常染色体组成的后代。3.(2013四川高考T5)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【解题指南】解答本题需要关注以下两点:(1)含有控制生物生长发育的全套遗传信息的植物细胞都具有全能性。(2)杂合子自交多代,纯合子(显性和隐性各占一
6、半)占的比例越来越高,无限接近于1;杂合子占的比例越来越小,无限接近于0。选A。本题以单倍体为素材,考查了花药离体培养的原理、有丝分裂中染色体数目变化、杂合子自交后代基因型的判断等,意在考查学生综合分析能力。A项,植物细胞具有全能性,与它是否为单倍体无关,只要其细胞具有该生物体的全套遗传信息即可,故正确;B项,有丝分裂后期着丝点分裂,细胞内染色体暂时加倍,应为40条,故错误;C项,由题可知该突变植株为杂合子,但是表现为抗病,所以该突变为显性突变,连续自交后,杂合子占的比例不断下降,显性纯合子所占比例不断上升且无限趋近于50%,故错误;D项,基因突变只能提供进化的原材料,不能决定进化方向,自然选
7、择决定进化方向,故错误。4.(2013大纲版T5)下列实践活动包含基因工程技术的是()A.水稻F1花药经培养和染色体加倍,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,经组织培养获得抗病植株D.用射线照射大豆使其基因结构发生改变,获得种子性状发生变异的大豆【解题指南】解答本题应注意“基因工程”和“诱变育种”的区别:二者虽然都涉及“基因”,但前者是把外源基因导入另一种生物的细胞内,而后者指自身基因内部碱基对的增添、缺失或替换。选C。本题考查基因工程和育种等知识。单倍体育种的原理是染色体变异,获得的基因型纯合新品种未涉及基因工
8、程,A错误;杂交育种的原理是基因重组,也未涉及基因工程,B错误;抗病基因是外源基因,属于目的基因,其导入玉米细胞的过程属于基因工程,C正确;诱变育种的原理是基因突变,其改变的是自身基因,而不是外源基因,D错误。5.(2013江苏高考T11)某种极具观赏价值的兰科珍稀花卉很难获得成熟种子。为尽快推广种植,可应用多种技术获得大量优质苗,下列技术中不能选用的是()A.利用茎段扦插诱导生根技术快速育苗B.采用花粉粒组织培养获得单倍体苗C.采集幼芽嫁接到合适的其他种类植物体上D.采用幼叶、茎尖等部位的组织进行组织培养【解题指南】解答本题,需要注意以下两点:(1)明确保持植物优良特性的方法是无性繁殖。(2
9、)明确单倍体一般是高度不育的。选B。本题考查个体克隆无性繁殖。A项中,利用茎段扦插诱导生根技术不存在基因重组,可以保存该种珍稀花卉的优良性状,故正确。B项中,花粉粒是减数分裂产生的,经过组织培养形成的单倍体往往比较弱小且高度不育,不能保存该种珍稀花卉的优良性状,故错误。C项中,幼芽嫁接属于无性繁殖,可以保存该种珍稀花卉的优良性状,故正确。D项中,采用幼叶、茎尖等部位的组织进行组织培养,属于无性繁殖,可以保存该种珍稀花卉的优良性状,故正确。6.(多选)(2013江苏高考T25)现有小麦种质资源包括:高产、感病;低产、抗病;高产、晚熟等品种。为满足不同地区及不同环境条件下的栽培需求,育种专家要培育
10、3类品种:a.高产、抗病;b.高产、早熟;c.高产、抗旱。下述育种方法可行的是()A.利用品种间杂交筛选获得aB.对品种进行染色体加倍处理筛选获得bC.a、b和c的培育均可采用诱变育种方法D.用转基因技术将外源抗旱基因导入中获得c【解题指南】解答本题,需要注意以下两点:(1)明确杂交育种要求双方必须具有相应的优良性状。(2)多倍体育种不能产生新的基因。选C、D。本题考查育种的相关知识。A项中,不具有抗病基因,二者杂交不能获得a,故错误。B项中,是高产、晚熟品种,染色体加倍之后,不能获得早熟性状,故错误。C项中,诱变育种具有不定向性,能获得大量变异性状,a、b和c的培育均可采用诱变育种方法,故正
11、确。D项中,转基因技术可以定向改变生物的性状,将外源抗旱基因导入中能获得c,故正确。二、非选择题7.(14分)(2013山东高考T27)某二倍体植物宽叶(M)对窄叶(m)为显性,高茎(H)对矮茎(h)为显性,红花(R)对白花(r)为显性。基因M、m与基因R、r在2号染色体上,基因H、h在4号染色体上。(1)基因M、R编码各自蛋白质前3个氨基酸的DNA序列如上图,起始密码子均为AUG。若基因M的b链中箭头所指碱基C突变为A,其对应的密码子由 变为。正常情况下,基因R在细胞中最多有个,其转录时的模板位于(填“a”或“b”)链中。(2)用基因型为MMHH和mmhh的植株为亲本杂交获得F1,F1自交获
12、得F2,F2中自交性状不分离植株所占的比例为,用隐性亲本与F2中宽叶高茎植株测交,后代中宽叶高茎与窄叶矮茎植株的比例为。(3)基因型为Hh的植株减数分裂时,出现了一部分处于减数第二次分裂中期的Hh型细胞,最可能的原因是。缺失一条4号染色体的高茎植株减数分裂时,偶然出现一个HH型配子,最可能的原因是。(4)现有一宽叶红花突变体,推测其体细胞内与该表现型相对应的基因组成为图甲、乙、丙中的一种,其他同源染色体数目及结构正常。现只有各种缺失一条染色体的植株可供选择,请设计一步杂交实验,确定该突变体的基因组成是哪一种。(注:各型配子活力相同;控制某一性状的基因都缺失时,幼胚死亡)实验步骤: ;观察、统计
13、后代表现型及比例。结果预测:.若 ,则为图甲所示的基因组成;.若 ,则为图乙所示的基因组成;.若 ,则为图丙所示的基因组成。【解题指南】解答本题时,需要注意以下三点:(1)根据起始密码子,转化成其对应的转录模板中的碱基序列,明确图中箭头处碱基变化的后果。(2)甲、乙、丙一条染色体上的M、R基因在减数分裂时作为一个整体,二者不遵循基因的自由组合定律。(3)注意题干要求设计杂交实验,排除了自交实验的可能。本题考查基因突变、细胞分裂(有丝分裂、减数分裂)、基因的自由组合定律、染色体变异。(1)由起始密码子(mRNA上)为AUG可知,基因M和基因R转录的模板分别为b链和a链。对M基因来说,箭头处C突变
14、为A,对应的mRNA上的即是G变成U,所以密码子由GUC变成UUC;正常情况下,基因成对出现,若此植株的基因型为RR,则DNA复制后,R基因最多可以有4个。(2)F1为双杂合子,这两对基因又在非同源染色体上,所以符合孟德尔的自由组合定律,F2中自交后性状不分离的指的是纯合子,F2的四种表现型中各有一种纯合子,且比例各占F2的1/16,故四种纯合子所占F2的比例为(1/16)4=1/4;F2中宽叶高茎植株有四种基因型MMHHMmHHMMHhMmHh=1224,它们分别与mmhh测交,后代宽叶高茎窄叶矮茎=41。(3)减数第二次分裂应发生姐妹染色单体的分离,而现在出现了Hh,说明最可能的原因是基因
15、型为Hh的个体减数分裂过程联会时同源染色体的非姐妹染色单体间发生交叉互换,形成了基因型为Hh的次级性母细胞。缺失一条4号染色体的高茎植株产生的配子中应只含一个基因H,出现HH型配子,说明错误是发生在减数第二次分裂时姐妹染色单体形成的染色体移向了细胞的同一极。(4)杂交实验一:用该突变体与缺失一条2号染色体的窄叶白花植株杂交。如果突变体是图甲所示,亲本杂交类型是MMRrmoro(染色体缺失,缺失的基因用o表示,下同),子代的基因型比例:1MmRr1Mmrr1MoRo1Moro,宽叶红花与宽叶白花植株的比例为11。如果突变体是图乙所示,亲本杂交类型是MMRomoro,子代的基因型比例:1MmRr1
16、Mmro1MoRo1Mooo(死亡),宽叶红花与宽叶白花植株的比例为21。如果突变体是图丙所示,亲本杂交类型是MoRomoro,子代的基因型比例:1MmRr1MoRo1moro1oooo(死亡),宽叶红花与窄叶白花植株的比例为21。杂交实验二:用该突变体与缺失一条2号染色体的窄叶红花植株杂交,用和上述相同的方法分析。答案:(1)GUCUUC4a (2)1/441(3)(减数第一次分裂时)交叉互换减数第二次分裂时染色体未分离(4)答案一:用该突变体与缺失一条2号染色体的窄叶白花植株杂交宽叶红花与宽叶白花植株的比例为11宽叶红花与宽叶白花植株的比例为21宽叶红花与窄叶白花植株的比例为21答案二:用
17、该突变体与缺失一条2号染色体的窄叶红花植株杂交宽叶红花与宽叶白花植株的比例为31后代全为宽叶红花植株宽叶红花与窄叶红花植株的比例为218.(2013浙江高考T32)(18分)在玉米中,控制某种除草剂抗性(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诱变处理并培养等,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,采用乙与丙杂交,F1只出现抗性非糯性和非抗非糯性的个体;从F
18、1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)采用自交法鉴定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)拟采用转基因技术改良上述抗性糯性玉米的抗虫性。通常从其他物种获得,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养细胞中,经筛选和培养等获得转基因抗虫植株。【解题指南】解答本题需注意以下几点:(1)单倍体育种过程:取花药进行花药离体培养,如取AaBb的花药AB培养,得到单倍体幼苗(从幼苗看不出性状),再用秋水仙素处理幼苗,
19、得到纯合正常植株。(2)基因工程的过程:提取目的基因、目的基因与运载体结合、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测和表达。本题综合考查了单倍体育种、诱变育种、杂交育种和基因工程育种等相关内容。(1)甲ttGG产生的花粉为tG,在EMS的诱变下,通过花药离体培养获得单倍体tg,再由单倍体tg获得可育的丙(非抗糯性ttgg),需要秋水仙素处理使染色体加倍,这个过程属于单倍体育种。(2)甲ttGG通过诱变产生乙TtGG,乙和丙ttgg杂交,可以获得TtGg和ttGg,从中选出表现型为抗性非糯性TtGg的个体自交,F2中有抗性糯性T_gg的个体,其比例为3/16。(3)采用自交法,纯合子不会发生性状分
20、离,杂合子出现性状分离。F2中抗性糯性T_gg的个体有可能为TTgg,其自交结果不会发生性状分离。如果出现性状分离且抗性糯性非抗糯性=31,则为杂合子Ttgg。(4)转基因技术的第一步是获取目的基因,可以从其他生物直接获取抗虫基因,用同一种限制性核酸内切酶分别切割目的基因和质粒,然后在DNA连接酶的作用下将其拼接到运载体质粒上构建基因表达载体(农杆菌转化法中是将目的基因插入Ti质粒的T-DNA中),然后通过农杆菌转化法导入受体细胞玉米细胞中,通过组织培养获得抗虫植株,最后鉴定和筛选。答案:(1)单倍体 (2)抗性非糯性3/16 (3)非抗糯性P抗性糯性TtggF1雌配子雄配子 TgtgTgTT
21、gg抗性糯性Ttgg抗性糯性tgTtgg抗性糯性ttgg非抗糯性抗性糯性非抗糯性=31(4)抗虫基因(或目的基因)Ti质粒DNA连接酶知识点11 生物的变异及育种1.(2014江苏高考T13)下图是高产糖化酶菌株的育种过程,有关叙述错误的是()出发菌株挑取200个单细胞菌株选出50株选出5株多轮重复筛选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【解题指南】隐含知识:该菌株能形成糖化酶,则一定是真核生物,因为蛋白质的糖化是在内质网中完成的,所以该菌株能发生
22、染色体变异。选D。本题考查基因突变的特点和诱变育种过程。图示育种过程为诱变育种,由于基因突变是不定向的,该过程获得的高产菌株不一定符合生产的要求,A正确;X射线处理既可以引起基因突变,也可能导致染色体变异,B正确;上图筛选高产菌株的过程是定向选择符合人类特定要求菌株的过程,C正确;相同的射线每轮诱变相关基因的突变率不会明显提高,因为每轮诱变的不一定是相同基因,故D错误。2.(2014江苏高考T7)下列关于染色体变异的叙述,正确的是()A.染色体增加某一片段可提高基因表达水平,是有利变异B.染色体缺失有利于隐性基因表达,可提高个体的生存能力C.染色体易位不改变基因数量,对个体性状不会产生影响D.
23、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【解题指南】关键知识:染色体结构变异、多倍体育种。选D。本题考查染色体结构和数目变异。染色体变异导致生物性状的改变包括有利和不利变异,是否有利取决于能否更好地适应环境,与基因表达水平的提高无直接联系,所以A选项错误。染色体缺失也有可能导致隐性基因丢失,不利于隐性基因的表达,所以B选项错误。染色体易位不改变基因的数量,但有可能会影响基因的表达,从而导致生物的性状发生改变,所以C选项错误。远缘杂交获得杂种,其染色体可能无法联会而导致不育,经秋水仙素等诱导成可育的异源多倍体从而培育出作物新品种类型,故D选项正确。3.(2014江苏高考T25)羟
24、胺可使胞嘧啶分子转变为羟化胞嘧啶,导致DNA复制时发生错配(如下图)。若一个DNA片段的两个胞嘧啶分子转变为羟化胞嘧啶,下列相关叙述正确的是(多选)()A.该片段复制后的子代DNA分子上的碱基序列都发生改变B.该片段复制后的子代DNA分子中G-C碱基对与总碱基对的比下降C.这种变化一定会引起编码的蛋白质结构改变D.在细胞核与细胞质中均可发生如图所示的错配【解题指南】(1)图示信息:胞嘧啶转化为羟化胞嘧啶后不再与鸟嘌呤配对,而是与腺嘌呤配对。(2)关键知识:基因发生突变后,不一定引起其控制的蛋白质结构改变,因为不同的密码子可能决定相同的氨基酸。选B、D。本题考查DNA复制和基因突变。该片段复制后
25、的子代DNA分子上的碱基序列不一定都发生改变,如果发生转变的两个胞嘧啶在DNA分子的同一条链上,那么,另一条互补的正常链复制后子代DNA分子中碱基序列不发生改变,A错误;因羟化胞嘧啶不再与鸟嘌呤配对,故复制后的子代DNA分子中G-C对在总碱基对中所占的比例下降,B正确;这种变化为基因突变,由于密码子的简并性等原因,不一定引起编码的蛋白质结构改变,C错误;细胞核与细胞质中都含DNA,复制过程中都可能发生图示的错配,D正确。4.(2014广东高考T3)某种兰花有细长的花矩(如图),花矩顶端贮存着花蜜,这种兰花的传粉需借助具有细长口器的蛾在吸食花蜜的过程中完成,下列叙述正确的是()A.蛾口器的特征决
26、定兰花花矩变异的方向B.花矩变长是兰花新种形成的必要条件C.口器与花矩的相互适应是共同进化的结果D.蛾的口器会因吸食花蜜而越变越长【解题指南】(1)题干关键信息:兰花传粉、蛾的细长口器。(2)关键知识:共同进化是指不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展;变异在环境变化之前已经产生,环境只起选择作用,并不影响变异的方向。选C。本题考查现代生物进化理论的有关知识。变异是不定向的,故A项错误。生殖隔离是新物种形成的必要条件,故B项错误。根据题干信息可知,口器与花矩的相互适应是相互选择、共同进化的结果,符合现代生物进化理论的有关知识,故C项正确。口器变长是自然选择的结果,不是因为吸
27、食花蜜而发生变化,故D项错误。5.(2014浙江高考T6)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一对等位基因。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【解题指南】(1)题干关键词:“抗性突变体”“敏感基因与抗性基因是一对等位基因”。(2)隐含信息:基因突变的原因、染色体变异的类型。选A。本题主要考查基因突变及染色体变异的相关知识。A项中,由于敏感基因与抗性基因是1对等位基因,所以经诱变后,显性的敏感基因随染色体片段的缺失而消失,剩下的是隐性的抗性基因,故正确。B项中,1对同源染色体的片段都缺失属于染色体变异,其概率极低,已经缺失的片段不可能再恢复,故错误。C项中,突变体若为基因突变所致,因突变具有不定向性,再经诱变具有恢复的可能,故错误。D项中,敏感基因中的单个碱基对发生替换,导致该基因发生突变,可能使控制的肽链提前终止或者延长,不一定是不能编码蛋白质,故D项错误。