1、能力提升案8 生物变异的比较及育种方案的选择 突破点1 三种可遗传变异的比较知识精讲基因突变、基因重组和染色体变异的相关问题(1)关于“互换”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，属于染色体结构变异中的易位。(2)关于“缺失”问题。DNA分子上若干“基因”的缺失属于染色体变异，DNA分子上若干“碱基对”的缺失属于基因突变。(3)关于变异的水平问题。基因突变、基因重组属于“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胞水平的变化，光学显微镜下可以观察到。(4)关于变异的“质”和“量”问题。基因突变改变基因的质，不改变基因的量；基因重
2、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。考题示例【示例1】(2014安徽合肥二模，3)在某基因型为AA的二倍体水稻根尖中，发现一个如图所示的细胞(图中、表示该细胞中部分染色体，其他染色体均正常)，以下分析合理的是()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B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 解析 水稻根尖细胞进行有丝分裂，a基因产生的原因可能是有丝分裂过程中发生了基
3、因突变，A错误；细胞中号染色体是3条，一定发生了染色体变异，基因的自由组合发生在减数分裂过程中，B正确；基因突变不能在光学显微镜下直接进行观察，C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，D错误。答案 B【示例2】如图所示是一个基因型为AaBb(两对基因独立遗传)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()A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未分离C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a基因，若
4、发生交叉互换，则每个次级精母细胞中都应含A和a基因各一个；B与b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b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单体形成的两条染色体未正常分离。答案 D(1)准确界定下图所示染色体上基因的来源(亲代细胞基因型均为AaBB)左下方染色体的姐妹染色单体上，a来自“基因突变”(因上面那条染色体的姐妹染色单体均含“a”表明未发生交叉互换)；右上方染色体上A应来自“交叉互换”(因该染色体呈现互换来的“白斑块”)；左下方染色体上的a应来自“基因突变”(因该细胞为有丝分裂后期图有丝分裂不发生交叉互换)；右上方“b”应来自基因突变(因
5、亲代细胞基因型为BB，无“b”供互换)；左侧染色体上B应来自“染色体结构变异”(如易位)(姐妹染色单体及同源染色体同一位置上，不应出现“控制不同性状”的基因)。(2)根据“题意”确定图中变异的类型若为有丝分裂(如根尖分生区细胞、受精卵等)，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(间期)或基因重组(减数第一次分裂)。若题目中问造成B、b不同的根本原因，应考虑可遗传变异中的最根本来源基因突变。若题目中有分裂时期提示，如减前期造成的则考虑交叉互换，间期造成的则考虑基因突变。若图中B或b处颜色与其他处不同如b处为“黑色”，则来自交叉互换。名师点睛1关注可遗传变异的三个“唯一”2姐妹染色
6、单体上不同基因来源归纳(1)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。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1、图2。题目已知的相关基因型中不含等位基因(如AA)，但姐妹染色单体却为Aa。(2)只来自交叉互换姐妹染色单体上可显示互换迹象，如图3、图4所示，图中显示携带有a基因的片段颜色与整体不同，为互换而来(此时另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5所示。则Aa产生的原因应答为“基因突变或交叉互换”。(4)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A(a)与
7、B(b)，则基因来源于染色体结构变异(如易位)，如图6所示。图6跟进题组1(2015东城区检测)下列有关可遗传变异的叙述，不正确的是()A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，导致基因突变C非同源染色体之间交换一部分片段，导致染色体结构变异D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解析 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；基因突变是由DNA碱基对的增添、缺失和改变引起的；非同源染色体之
8、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，导致染色体数目变异。答案 A2某雌性动物体细胞中有4条染色体，基因型为MMNn。如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()A图中含有两个染色体组的是细胞B孟德尔遗传规律发生在细胞中C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解析 因细胞的细胞质均等分裂，且该动物为“雌性”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为“MMNn”，无m，故m不可能来自交叉互换，应为突变产生的新基因。答案 C3如图是基因型为AAXBY的个体产生的一个异常精细胞，下列相关叙述中，正确的是()
9、A与该细胞来源相同的另3个精细胞的基因型分别为AY、aY、AB该细胞中a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D和可能是同源染色体或姐妹染色单体分开后的染色体解析 根据图示，该异常精细胞的基因型为aXBXB，则另外3个精细胞的基因型分别为AY、AY、a或AY、AY、A；该细胞中a基因只能来自基因突变；该异常细胞的产生是减数第二次分裂后期X染色体上2条姐妹染色单体分开后移向同一极所致；和是姐妹染色单体分开后的染色体。答案 C突破点2 育种方案的选择 知识精讲育种方法的选择和设计育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
10、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，可选用诱变育种(如太空育种)和杂交育种相结合的方法。(4)要提高品种产量，提高其营养物质含量，可选用多倍体育种。(5)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离，可考虑基因工程育种，如抗虫棉的培育。考题示例【示例1】如图表示以某种作物中的和两个品种
11、分别培育出三个新品种的过程，有关说法正确的是()A经、过程培育出所依据的主要原理是基因重组B用培育出常用的方法是花药离体培养法C过程和所采用的方法分别称为杂交和测交D只有培育品种的过程中需要用到秋水仙素 解析 经、过程培育出的主要原理为基因突变；、为杂交、自交，图示、过程均需秋水仙素处理。答案 B【示例2】下图为6种不同的育种方法。据图回答下列问题。(1)图中A至D方向所示的途径表示_育种方式，这种方法属常规育种，一般从F2代开始选种，这是因为_。ABC的途径表示_育种方式，这两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_。(3)E方法所用的原理是_，所用的方法如_、_。育种时
12、所需处理的种子应是萌动的(而非休眠的)种子，原因是_。(4)C、F过程最常用的药剂是_，其作用的原理是_。(5)由G到H过程中涉及的生物技术有_。(6)KLM这种育种方法的优越性表现在_。答案(1)杂交 从F2代开始发生性状分离 单倍体 明显缩短育种年限(2)花药离体培养(3)基因突变 X射线、紫外线、激光 亚硝酸、硫酸二乙酯、秋水仙素(理化因素需各说出一项)种子萌动后进行细胞分裂，DNA在复制过程中可能由于某种因素的影响发生基因突变(4)秋水仙素 在细胞分裂时，抑制纺锤体形成，引起染色体数目加倍(5)基因工程(或DNA拼接技术或DNA重组技术或转基因技术)植物组织培养(6)克服了远缘杂交不亲
13、和的障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围六类育种方法的优缺点(1)“杂交育种”：其优点是操作“最简便”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。(2)“单倍体育种”：其优点是“可明显缩短育种时间”，但“操作困难”。(3)“诱变育种”：其优点是“可产生新基因、新性状”，缺点是“盲目”，未必达到预期目标。(4)“多倍体育种”：其优点是可“果实大型”或“营养丰富”，缺点是“发育延迟，结子率低”。(5)基因工程育种：其优点是“定向改造生物性状”，缺点是“技术难度高”难以成功。(6)细胞工程育种：其优点是可克服“远缘杂交不亲和的障碍”，缺点表现为“技术含量高”难以成功。跟进题组1
14、现有高秆不抗病(Bbcc)和矮秆抗病(bbCc)两作物品种，为了达到长期培育高秆抗病(BbCc)杂交种的目的，下列有关快速育种方案的叙述中，正确的是()A每年让高秆不抗病(Bbcc)和矮秆抗病(bbCc)杂交就可以达到目的B利用诱变育种技术可以达到快速育种的目的C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解析 本题考查育种方案的设计能力。解答本题的关键是抓住题干关键词“长期培育”。为了达到长期培育高秆抗病(BbCc)杂交种的目的，就必须先培育出BBcc和bbCC的纯合子，利用单倍体育种或连续自交的方法可以获得上述纯合子，因此本题应选C。答案 C2小麦品
15、种中高秆(A)对矮秆(a)为显性、抗病(B)对易感病(b)为显性，两对相对性状独立遗传。某生物兴趣小组利用基因型为AaBb的小麦来培育能够稳定遗传的矮秆抗病小麦新品种，培育方法如图所示，下列相关叙述中正确的是()A该生物兴趣小组培育小麦新品种的方法为诱变育种B图中过程一定出现同源染色体内部的交叉互换现象C图中过程的原理是植物细胞具有全能性D图中过程需用秋水仙素处理刚萌发的种子解析 题中生物兴趣小组用到的育种方法为单倍体育种，A错误；减数分裂过程中，同源染色体间的交叉互换不是一定要发生的，B错误；单倍体植株一般高度不育，不能获得种子，过程需用一定浓度的秋水仙素处理幼苗，D错误。答案 C3染色体部分缺失在育种方面也有重要作用。下图表示育种专家对棉花品种的培育过程。相关叙述错误的是()A太空育种依据的原理主要是基因突变B粉红棉M的出现是染色体缺失的结果C深红棉S与白色棉N杂交产生深红棉的概率为1/4D粉红棉M自交产生白色棉N的概率为1/4解析 A正确，太空育种的原理主要是基因突变，可以产生新的基因；B正确，由图可知，粉红棉M是染色体缺失了一段形成的；C错误，若用b表示相应的缺失基因，则bbbbbb(全部为粉红棉M)。答案 C