1、2012届高考生物二轮复习课件：专题四 第二讲 生物的变异与育种1基因突变形式：碱基对的增添、缺失或替换结果：基因结构改变，但性状不一定改变特点：普遍性、随机性、不定向性、低频性等2自然状态下，基因重组发生于减数分裂过程中，包括自由组合型和交叉互换型两种类型。3染色体结构变异类型有缺失、重复、倒位和易位。4单倍体、二倍体和多倍体单倍体：由配子直接发育而来的个体，无论体细胞中含有多少个染色体组，都是单倍体。二倍体和多倍体：由受精卵发育而来的个体，体细胞中含有几个染色体组，就称为几倍体。5秋水仙素诱导染色体加倍的原理是抑制纺锤体形成。6生物育种的原理：诱变育种基因突变；单倍体育种染色体数目变异；多
2、倍体育种染色体数目变异；杂交育种基因重组；基因工程育种基因重组。7单倍体育种的优点是能明显缩短育种年限。8现代生物进化理论的主要内容：种群是生物进化的基本单位。突变和基因重组是产生进化的原材料。自然选择导致种群基因频率发生定向改变，决定生物进化的方向。隔离导致物种的形成。9生物进化的实质是种群基因频率的改变。10共同进化是不同物种之间、生物与环境之间在相互影响中不断进化和发展。备考方向要明了高频考点 考题例证 1.基因突变的产生、结果和特点 2011安徽卷T4,2010江苏卷T6等。2.基因重组的类型与杂交育种 2011江苏卷T22等。3.染色体变异与育种 2011海南卷T19、江苏卷T32、
3、四川卷T31等。1基因突变与生物性状的关系 重点(1)基因突变对性状的影响：突变间接引起密码子改变，决定的氨基酸可能改变，最终表现为蛋白质功能可能改变，影响生物性状。(2)基因片段上碱基对的种类发生改变不一定会导致生物性状的改变，原因可能有三个：突变部位可能在非编码部位(内含子和非编码区)。基因突变后形成的密码子与原密码子决定的是同一种氨基酸。基因突变若为隐性突变，如AAAa，也不会导致性状的改变。(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。基因突变发生在精子或卵细胞形成的减数分裂过程中，则突变可能通过有性生殖传给
4、后代。生殖细胞的突变率一般比体细胞的突变率高，这是因为生殖细胞在减数分裂时对外界环境变化更加敏感。2动植物杂交育种的区别 难点(1)方法：植物杂交育种中纯合子的获得只能通过逐代自交的方法获得，不能通过测交方法获取；而动物杂交育种纯合子的获得一般通过测交的方法获取。(2)实例：培育基因型为AAbb的个体。3有关疑难问题辨析 易混点(1)DNA分子中碱基对的增添、缺失和改变不一定都是基因突变。基因是有遗传效应的DNA片段，不携带遗传信息的DNA序列的碱基对的改变不会引起基因结构的改变。(2)基因突变不一定都发生在分裂间期，基因突变不都与DNA复制有关。(3)基因突变的结果并非都能产生等位基因，如原
5、核细胞和病毒不存在等位基因，其突变后产生的是一个新基因。(4)基因重组并非只发生在减数分裂中，在人工操作条件下，也可实现基因重组，如DNA重组技术。1(2010新课标全国卷)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：基因突变产生新的基因，不同的基因其碱基(或脱氧核苷酸)的排列顺序不同，故通过比较花色基因的DNA序列能确定是否通过基因突变产生了等位基因。答案：B1常见的几种育种方法的比较(重难点)
6、项目 杂交育种 诱变育种单倍体育种多倍体育种原理 基因重组 基因突变染色体变异染色体变异项目杂交育种诱变育种单倍体育种多倍体育种常用方法杂交自交选优自交；杂交杂种；杂交选择纯种辐射诱变、化学诱变等花药离体培养，然后用秋水仙素处理使其加倍，得到纯合体秋水仙素处理萌发的种子或幼苗项目杂交育种诱变育种单倍体育种多倍体育种优点使位于不同个体的优良性状集中在一个个体上可提高变异频率或出现新的性状，加速育种进程明显缩短育种年限器官巨大，提高产量和营养成分缺点时间长，需及时发现优良性状有利变异少，需大量处理实验材料，具有不定向性技术复杂；需与杂交育种相结合适用于植物，在动物中难于开展2.基因突变、基因重组和
7、染色体变异的相关问题辨析 易混点(1)关于“互换”问题。同源染色体上非姐妹染色单体的交叉互换，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)关于不同生物可遗传变异的类型问题。病毒的可遗传变异唯一来源是基因突变；细菌等原核生物不含染色体，所以不存在染色体变异。在真核生物中，上述三种类型都存在。(5)单倍体、二倍体和多倍体的
8、区分：2(2011海南高考)关于植物染色体变异的叙述，正确的是()A染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加B染色体组非整倍性变化必然导致新基因的产生C染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化D染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺序的变化解析：染色体变异不会产生新基因，基因种类不会改变，但会改变基因的数量或排列顺序。答案：D命题热点(1)基因突变的类型、结构及特点(2)染色体变异的类型及在育种中的应用 命题角度 此类问题是高考的重点，在高考中既可以选择题形式考查基因突变的产生、结果及特点，又可结合遗传规律以简答题和实验分析题形式考查。基因突变与生物性状改变的关系及染色体变异是各地高考的
9、热点 例1 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基因发生一种突变，导致1 169位赖氨酸变为谷氨酸。该基因发生的突变是()A处插入碱基对 GCB处碱基对AT替换为GCC处缺失碱基对ATD处碱基对GC替换为AT解析 根据图中1 168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1 169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处碱基对AT被替换为GC，故正确选项为B。答案 B例2(2011四川高考)小麦的染色体数为42条。下
10、图表示小麦的三个纯种品系的部分染色体及基因组成：、表示染色体，A为矮秆基因，B为抗矮黄病基因，E为抗条斑病基因，均为显性。乙品系和丙品系由普通小麦与近缘种偃麦草杂交后，经多代选育而来(图中黑色部分是来自偃麦草的染色体片段)。(1)乙、丙品系在培育过程中发生了染色体的_变异。该现象如在自然条件下发生，可为_提供原材料。(2)甲与乙杂交所得到的F1自交，所有染色体正常联会，则基因A与a可随_的分开而分离。F1自交所得F2中有_种基因型，其中仅表现抗矮黄病的基因型有_种。(3)甲与丙杂交所得到的F1自交，减数分裂中I甲与I丙因差异较大不能正常配对，而其他染色体正常配对，可观察到_个四分体；该减数分裂
11、正常完成，可产生_种基因型的配子，配子中最多含有_条染色体。(4)让(2)中F1与(3)中F1杂交，若各种配子的形成机会和可育性相等，产生的种子均发育正常，则后代植株同时表现三种性状的几率为_。解析 本题考查基因的分离定律和自由组合定律的应用，意在考查对遗传定律的理解和应用及获取信息的能力。(1)根据题干信息及图形分析，乙、丙品种小麦的染色体都含有偃麦草的染色体片段，可知其发生的是染色体结构的变异，可为生物进化提供原材料。(2)A和a是等位基因，其随同源染色体的分开而分离；F1的基因型为AaB0。F1自交，F2有3(AA、Aa、aa)3(BB、B0、00)9种基因型(0表示该染色体上无相应的基
12、因)；不考虑A、a控制的性状，其中仅表现为抗矮黄病的基因型有2种(BB、B0)。(3)根据题干信息，小麦有42条染色体，共21对，甲、丙杂交后，I染色体不能正常配对，因此四分体有20个，减数分裂正常完成，则产生四种基因型的配子，配子中最多含有22条染色体。(4)(2)中F1与(3)中F1杂交产生后代植株中同时具有三种性状的概率为3/41/21/23/16。答案(1)结构 生物进化(2)同源染色体 9 2(3)20 4 22(4)3/16基因突变类问题解题技巧(1)确定突变的形式：若只是一个氨基酸发生改变，则一般为碱基对的替换；若氨基酸序列发生大的变化，则一般为碱基对的增添或缺失。(2)确定替换
13、的碱基对：一般根据突变前后所合成氨基酸的密码子，若密码子只相差一个碱基，则该碱基所对应的基因中的碱基即为替换碱基。命题热点(1)各种育种方法的原理、特点(2)生物育种的实验设计 命题角度 从近几年高考生物试题来看，考查角度主要有：一是通过给定条件，要求选出合理的育种方法；二是综合分析各种育种程序；三是通过新的背景材料，结合遗传规律的知识综合考查生物育种设计与分析 例3 下列有关育种的说法，正确的是()A用杂交的方法进行育种，从F1自交后代中可筛选出符合人类需要的优良品种B用辐射的方法进行诱变育种，诱变后的植株一定比诱变前的具备更多的优良性状C用基因型为DdTt的植株进行单倍体育种，所育的新种自
14、交后代约有1/4为纯合子D用基因型为DdTt的植株进行多倍体育种，所育的新种和原品种杂交一定能产生可育后代解析 用杂交的方法进行育种，所得F1自交后代会发生性状分离，可筛选出符合人类需要的优良品种。诱变育种虽可提高变异频率，但诱变后的植株中有利变异少，盲目性高，需处理较多的供试材料，且突变具有不定向性，诱变后的植株不一定比诱变前的具备更多的优良性状。用基因型为DdTt的植株进行单倍体育种后有4种基因型(DDTT、DDtt、ddtt、ddTT)的个体，所育的新种自交后代全部为纯合子。用基因型为DdTt的植株进行多倍体育种后获得基因型为DDddTTtt的个体，此个体和原品种杂交所得三倍体植株高度不
15、育。答案 A例4(2011青岛模拟)中国是世界上最大的茄子生产国，为培育优良品种，育种工作者应用了多种育种方法。请回答：(1)茄子的早期栽培品种为二倍体，有人利用秋水仙素处理二倍体茄子的幼苗，选出四倍体茄子。其原理是：秋水仙素作用于正在分裂的植物细胞，会抑制_的形成，导致_加倍。(2)青枯病是茄子的主要病害，抗青枯病(T)对易感青枯病(t)为显性，基因T、t与控制开花期的基因A、a自由组合。若采用二倍体早开花易感青枯病茄子(aatt)与四倍体晚开花抗青枯病茄子(AAAATTTT)为育种材料，运用杂交和花药离体培养的方法，培育出纯合的二倍体早开花抗青枯病茄子，由主要步骤为：第一步：_。第二步：_
16、。第三步：_。解析 为了培育出纯合的二倍体早开花抗青枯病茄子(aaTT)，根据花药离体培养的方法，需要获得基因型为aT的配子，故可先培育出基因型为AaTt的植株，因此利用四倍体晚开花抗青枯病茄子(AAAATTTT)的花药培养获得基因型为AATT的单倍体晚开花抗青枯病茄子，然后将其与二倍体早开花易感青枯病茄子(aatt)杂交得到基因型为AaTt的植株，取AaTt植株的花药进行离体培养，并用秋水仙素处理单倍体幼苗，最后筛选出纯合的二倍体早开花抗青枯病茄子(aaTT)即可。答案(1)纺锤体(纺锤丝)染色体数目(2)第一步：取四倍体晚开花抗青枯病茄子(AAAATTTT)的花药培养获得单倍体晚开花抗青枯
17、病茄子(基因型为AATT)第二步：让单倍体晚开花抗青枯病茄子(基因型为AATT)与二倍体早开花易感青枯病茄子(aatt)杂交得到F1(AaTt)植株 第三步：种植F1(AaTt)，待开花后取其花药离体培养，用秋水仙素处理单倍体幼苗，获得纯合二倍体植株；待这些植株生长开花后进行筛选即可获得纯合二倍体早开花抗青枯病茄子(aaTT)不同需求的育种方法选择与分析(1)若要培育隐性性状个体，则可用自交或杂交，只要出现该性状即可。(2)有些植物如小麦、水稻等，杂交实验较难操作，则最简便的方法是自交。(3)若要快速获得纯种，则用单倍体育种方法。(4)若实验植物为营养繁殖类如土豆、地瓜等，则只要出现所需性状即
18、可，不需要培育出纯种。(5)若要培育原先没有的性状，则可用诱变育种。(6)若要定向改变生物性状的新品种，可利用基因工程育种。日本地震引发的海啸导致福岛核电站发生核物质泄漏。核辐射会增加癌症、畸变、遗传性病变发生率，影响几代人的健康。根据以上材料，可从以下角度命题：(1)核辐射与生物变异类型的关系。(2)核辐射与诱变育种。请回答下列问题：(1)核电站泄漏的高浓度放射性物质可能导致高等生物产生的变异类型是_，这些变异会通过_遗传给后代。(2)已知水稻的穗形受两对等位基因(Sd1和sd1、Sd2和sd2)共同控制，两对基因独立遗传，并表现为基因互作的累加效应，即：基因型为Sd1_Sd2_的植株表现为
19、大穗，基因型为sd1sd1Sd2_、Sd1_sd2sd2的植株均表现为中穗，而基因型为sd1sd1sd2sd2的植株则表现为小穗。某小穗水稻经放射性处理后，表现为大穗。为了获得稳定遗传的大穗品种，下一步应该采取的方法可以是_。(3)核辐射可引起染色体片段丢失，即缺失，若一对同源染色体中两条染色体在相同区域同时缺失叫缺失纯合子，若仅一条染色体发生缺失而另一条正常叫缺失杂合子。缺失杂合子的生活力降低但能存活，缺失纯合子常导致个体死亡。现有一红眼雄果蝇XAY与一白眼雌果蝇XaXa杂交，子代中出现一只白眼雌果蝇。请判断这只白眼雌果蝇的出现是由于缺失造成的，还是由于基因突变引起的？解析(1)放射性物质可
20、引起基因突变或染色体变异。(2)某小穗水稻种子经核辐射处理后，表现为大穗，则该大穗水稻可能为杂合体，因此可通过杂交育种来获得纯合的大穗水稻，即取大穗水稻品种连续自交，直至获得能稳定遗传的大穗品种；或通过单倍体育种来获得纯合的大穗水稻，即取该大穗水稻的花药离体培养，用秋水仙素处理幼苗获得纯合体，选取其中的大穗个体即可。(3)缺失纯合子导致个体死亡，可将该果蝇与红眼雄果蝇杂交，观察并统计子代雌雄个体数的比例来确定该变异的来源，若为基因突变，则子代雌雄比例为11；若为缺失，则子代雌雄比例为21。答案：(1)基因突变、染色体变异 减数分裂和受精作用(2)取大穗水稻品种连续自交，直至获得能稳定遗传的大穗品种(或取该大穗水稻的花药离体培养，用秋水仙素处理幼苗获得纯合体，选取其中的大穗个体即可)(3)方法一：取该果蝇有分裂能力的细胞制成装片，在显微镜下观察染色体结构，若染色体正常，可能是基因突变引起的；反之可能是染色体缺失造成的。方法二：选该白眼雌果蝇与红眼雄果蝇杂交，若杂交子代中雌果蝇数与雄果蝇数比为11，则这只白眼雌果蝇的出现是由于基因突变引起的；若杂交子代中雌果蝇数与雄果蝇数比为21，则这只白眼雌果蝇的出现是由于缺失造成的。