1、第三讲变异、育种与进化主干知识回扣一、生物的变异1生物变异的类型和来源2基因重组的类型(1)减数分裂形成配子时，上的非等位基因的。(2)减数分裂形成时期，同源染色体上的非姐妹染色单体上的的交换。(3)DNA重组技术。3可遗传变异的实践意义生物育种基因突变基因重组、基因工程育种染色体变异单倍体育种、非同源染色体自由组合四分体等位基因诱变育种杂交育种多倍体育种二、生物的进化1现代生物进化理论的主要内容(1)种群是和的基本单位。(2)产生进化的原材料。(3)导致种群基因频率的改变，决定。(4)导致新物种的形成。(5)导致生物多样性的形成。2生物进化的实质是；而生物多样性形成的过程实际上是、共同进化的
2、过程。3生物多样性的层次：、物种多样性、。生物进化繁殖突变和基因重组自然选择定向生物进化的方向隔离共同进化种群基因频率的定向改变生物与生物生物与无机环境基因(遗传)多样性生态系统多样性核心要点突破一、三种可遗传变异的比较核心整合要点突破1变异原因的探究性状基因型环境条件，所以某生物的变异原因应从外因和内因两个方面加以分析。如果是因为遗传物质(或基因)的改变引起的，此变异可在其自交后代或与其他个体的杂交后代中再次出现(即能遗传)，如果仅仅是环境条件的改变引起，则不能遗传给自交后代或杂交后代，所以，可以用自交或杂交的方法确定变异的原因；或者将变异个体和正常个体培养在相同的条件下，两者没有出现明显差
3、异，则原来的变异性状是由环境引起的。2染色体变异与基因突变的判别基因突变是分子水平的变异，在光学显微镜下是观察不到的，而染色体变异是细胞水平的变异，在光学显微镜下一般可以观察到。因此制作正常亲本与待测变异亲本的有丝分裂临时装片，找到中期图进行结构与数目的比较可以区分染色体变异与基因突变。3显性突变与隐性突变的判定受到物理、化学因素的影响，AA个体如果突变成Aa个体，则在当代不会表现出来，只有Aa个体自交后代才会有aa变异个体出现，因此这种变异个体一旦出现即是纯合体。相反，如果aa个体突变成Aa个体，则当代就会表现出性状。因此我们可以选择突变体与其他已知未突变体杂交，通过观察后代变异性状的比例来
4、判断基因突变的类型。对于植物还可以利用突变体自交观察后代有无性状分离来进行显性突变与隐性突变的判定。二、常见育种方式的比较核心整合要点突破1可遗传变异与不可遗传变异的区别2.可遗传变异与不可遗传变异的联系3澄清“可遗传”与“可育”(1)确认是否为可遗传变异的唯一依据是看“遗传物质是否发生变化”。(2)“可遗传”“可育”三倍体无子西瓜、骡子、单倍体等均表现“不育”，但它们均属可遗传变异其遗传物质已发生变化，若将其体细胞培养为个体，则可保持其变异性状这与仅由环境引起的不可遗传变异有着本质区别。无子番茄的“无子”原因是植株未受粉，生长素促进了果实发育，这种“无子”性状是不可保留到子代的，将无子番茄进
5、行组织培养时，若能正常受粉，则可结“有子果实”。4不同育种方法的选择育种的根本目的是培育具有优良性状(抗逆性好、生活力强、产量高、品质优良)的新品种，以便更好地为人类服务。从基因组成上看，目标基因可能是纯合体，可防止后代发生性状分离，便于制种和推广；也有可能是杂合体，即利用杂种优势的原理，如杂交水稻的培育、玉米的制种等。(1)若要培育隐性性状个体，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如土豆、地瓜等，则只要出现所需性状即可，不需要培育出纯种。(5)若要培育原
6、先没有的性状，则可用诱变育种。三、生物的进化核心整合1达尔文进化理论图解2现代生物进化理论的图解要点突破1达尔文自然选择学说与现代生物进化理论的比较达尔文认为环境条件对生物变异不是诱导而是选择，生物产生了大量不定向变异后，由环境决定其生存与否；现代生物进化理论则认为无论是环境的选择还是种群内部发生突变、迁移等，一切改变基因频率的因素必将引起生物的进化。2生物进化不等于物种的形成。物种形成的必要条件是生殖隔离，是基因频率改变发展到不能实现基因交流的程度实现的。3生物多样性之间的关系基因突变与单倍体育种的应用热点考向探究(2010年高考江苏卷)育种专家在稻田中发现一株十分罕见的“一秆双穗”植株，经
7、鉴定该变异性状是由基因突变引起的。下列叙述正确的是()A这种现象是由显性基因突变成隐性基因引起的B该变异株自交可产生这种变异性状的纯合个体C观察细胞有丝分裂中期染色体形态可判断基因突变发生的位置D将该株水稻的花粉离体培养后即可获得稳定遗传的高产品系【解析】这种变异既可能是显性突变，也可能是隐性突变，A项错误；若是显性突变，则该个体是杂合子；若是隐性突变，则该个体是隐性纯合子，这两种情况下自交后代中均会产生这种变异性状的纯合个体，B项正确；观察细胞有丝分裂过程中染色体形态是用光学显微镜，在光学显微镜下不可能观察到基因突变发生的位置，C项错误；假设突变是显性突变，则该杂合子的花粉离体培养后将形成显
8、性单倍体和隐性单倍体两种单倍体，需经加倍和筛选后才能得到稳定遗传的高产品系，D项错误。【答案】B 现代生物进化理论的理解(2010年高考山东理综)下列符合现代生物进化理论的叙述是()A物种的形成可以不经过隔离B生物进化过程的实质在于有利变异的保存C基因突变产生的有利变异决定生物进化的方向D自然选择通过作用于个体而影响种群的基因频率【解析】新物种的形成一定要经过生殖隔离；现代生物进化理论从分子水平上解释了生物进化的实质是种群基因频率的改变；生物进化的方向是由自然选择决定的，而不是由基因突变产生的有利变异所决定的；通过自然选择，具有不利变异的个体被淘汰，具有有利变异的个体被保存下来，使基因频率发生
9、定向改变。【答案】D生物变异在育种方面的应用(2009年高考江苏卷)甲磺酸乙酯(EMS)能使鸟嘌岭(G)的N位置上带有乙基而成为7乙基鸟嘌呤，这种鸟嘌呤不与胞嘧啶(C)配对而与胸腺嘧啶(T)配对，从而使DNA序列中GC对转换成AT对。育种专家为获得更多的变异水稻亲本类型，常先将水稻种子用EMS溶液浸泡，再在大田种植，通常可获得株高、穗形、叶色等性状变异的多种植株。请回答下列问题。(1)经过处理后发现一株某种性状变异的水稻，其自交后代中出现两种表现型，说明这种变异为_突变。(2)用EMS浸泡种子是为了提高_，某一性状出现多种变异类型，说明变异具有_。(3)EMS诱导水稻细胞的DNA发生变化，而染
10、色体的_不变。(4)经EMS诱变处理后表现型优良的水稻植株也可能携带有害基因，为了确定是否携带有害基因，除基因工程方法外，可采用的方法有_、_。(5)诱变选育出的变异水稻植株还可通过PCR方法进行检测，通常该植株根、茎和叶都可作为检测材料，这是因为_。【解析】生物一旦发生基因突变，相应性状就在当代中出现，表明发生了显性突变。由题干知，EMS为化学诱变剂，可提高基因突变频率，发生基因突变时会出现多种变异类型，表明基因突变具有不定向性。当染色体上的基因发生突变时，染色体的结构和数目不会发生改变。变异水稻的体细胞都是通过有丝分裂形成的，基因型都相同。【答案】(1)显性(2)基因突变频率 不定向性(3
11、)结构和数目(4)自交 花药离体培养形成单倍体、秋水仙素诱导加倍形成二倍体(5)该水稻植株体细胞基因型相同高考真题体验1(2010年高考福建卷)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1169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：由题干分析得知，WNK4基因对应的正常蛋白质中赖氨酸的密码子为AAG，基因突变后仅仅导致了相应蛋白质中1169位氨基酸由赖氨酸变成了谷氨酸，即氨基酸的类型发生了改变，而其他氨基酸的种类和数目没有发生变化，因而只可
12、能是WNK4基因中碱基对类型发生了替换，而非缺失或增添，经分析，处碱基对AT替换为GC。答案：B2(2010年高考江苏卷)根据现代生物进化理论，下列观点中正确的是()A人工培育的新物种只能生活在人工环境中B生物进化的方向与基因突变的方向一致C冬季来临时植物叶中可溶性糖含量增高是为了更好地防止冻害D受农药处理后种群中抗药性强的个体有更多机会将基因传递给后代解析：人工培育的新物种，只要能够适应自然环境的条件，便可以在自然环境中生存下去，A项错误。生物进化的方向是定向的，是自然选择的结果，基因突变的方向是不定向的，因此两者方向并不一致，B项错误。冬季植物体内可溶性糖含量升高能有效地抵御冻害，是对自然
13、环境的适应，是长期进化的结果，并非生物的定向变异。D项中抗药性强的个体具有对农药更强的抵抗力，因此这样的个体更容易在农药环境中存活下来，其抗药性基因也将遗传给后代。答案：D3(2010年高考课标全国卷)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：基因突变是指DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变。所以为了确定题干中的推测，最好应检测和比较红花植株与白花植株中的花色基因的D
14、NA序列。答案：B4(2009年高考福建理综)细胞的有丝分裂和减数分裂都可能产生可遗传的变异，其中仅发生在减数分裂过程的变异是()A染色体不分离或不能移向两极，导致染色体数目变异B非同源染色体自由组合，导致基因重组C染色体复制时受诱变因素影响，导致基因突变D非同源染色体某片段移接，导致染色体结构变异解析：本题借助有丝分裂和减数分裂综合考查各种变异的特点。有丝分裂和减数分裂均有染色体向两极移动，如果染色体不分离或不能移向两极，都会导致染色体数目变异。有丝分裂和减数第一次分裂在间期都会发生染色体的复制，如果受到诱变因素的影响都可能发生基因突变。有丝分裂和减数分裂的分裂过程中都可能发生非同源染色体某
15、片段移接，导致染色体结构变异。但是有丝分裂没有非同源染色体的自由组合，只有减数第一次分裂的后期才有非同源染色体的自由组合导致的基因重组。答案：B5(2010年高考安徽理综)如下图所示，科研小组用60Co照射棉花种子，诱变当代获得棕色(纤维颜色)新性状，诱变1代获得低酚(棉酚含量)新性状。已知棉花的纤维颜色由一对基因(A、a)控制，棉酚含量由另一对基因(B、b)控制，两对基因独立遗传。(1)两个新性状中，棕色是_性状，低酚是_性状。(2)诱变当代中，棕色、高酚的棉花植株基因型是_，白色、高酚的棉花植株基因型是_。(3)棕色棉抗虫能力强，低酚棉产量高。为获得抗虫高产棉花新品种，研究人员将诱变1代中
16、棕色、高酚植株自交，每株自交后代种植在一个单独的区域，从_的区域中得到纯合棕色、高酚植株。请你利用该纯合体作为一个亲本，再从诱变1代中选择另一个亲本，设计一方案，尽快选育出抗虫高产(棕色、低酚)的纯合棉花新品种(用遗传图解和必要的文字表示)。解析：(1)因为诱变当代中的棕色、高酚性状个体自交发生性状分离，出现白色、高酚性状，故棕色为显性性状，白色为隐性性状；白色、高酚性状个体自交也发生性状分离，出现白色、低酚性状，故高酚为显性性状，低酚为隐性性状。(2)根据显隐性关系以及诱变1代的性状表现，可以推断诱变当代中的棕色、高酚的棉花植株基因型为AaBB，而白色、高酚的棉花植株基因型为aaBb。(3)
17、由题意知，纯合棕色、高酚植株的基因型是AABB，需要培育的类型是棕色、低酚植株，其基因型是AAbb，则另一个亲本的基因型是aabb，最快的育种方法是单倍体育种。即由以上两个亲本杂交得到F1，取F1的花粉进行花药离体培养得到的单倍体幼苗，再用秋水仙素处理单倍体幼苗，从其后代中选出棕色、低酚性状的植株就是所要选育的新品种。答案：(1)显性 隐性(2)AaBBaaBb(3)不发生性状分离(或全为棕色棉，或没有出现白色棉)6(2010年高考四川理综)回答下列、两个小题.为提高小麦的抗旱性，有人将大麦的抗旱基因(HVA)导入小麦，筛选出HVA基因成功整合到染色体上的高抗旱性T0植株(假定HVA基因都能正
18、常表达)。(1)某T0植株体细胞含一个HVA基因。让该植株自交，在所得种子，种皮含HVA基因的种子所占比例为_，胚含HVA基因的种子所占比例为_。(2)某些T0植株体细胞含两个HVA基因，这两个基因在染色体上的整合情况有下图所示的三种类型(黑点表示HVA基因的整合位点)。将T0植株与非转基因小麦杂交：若子代高抗旱性植株所占比例为50%，则两个HVA基因的整合位点属于图_类型；若子代高抗旱性植株所占的比例为100%，则两个HVA基因的整合位点属于图_类型。让图C所示类型的T0植株自交，子代中高抗旱性植株所占比例为_。.果蝇的繁殖能力强、相对性状明显，是常用的遗传实验材料。(1)果蝇对CO2的耐受
19、性有两个品系：敏感型(甲)和耐受型(乙)，有人做了以下两个实验。实验一：让甲品系雌蝇与乙品系雄蝇杂交，后代全为敏感型。实验二：将甲品系的卵细胞去核后，移入来自乙品系雌蝇的体细胞核，由此培育成的雌蝇再与乙品系雄蝇杂交，后代仍全为敏感型。此人设计实验二是为了验证_。若另设计一个杂交实验替代实验二，该杂交实验的亲本组合为_。(2)果蝇的某一对相对性状由等位基因(N、n)控制，其中一个基因在纯合时能使合子致死(注：NN、XnXn、XNY等均视为纯合子)。有人用一对果蝇杂交，得到F1代果蝇共185只，其中雄蝇63只。控制这一性状的基因位于_染色体上，成活果蝇的基因型共有_种。若F1代雌蝇仅有一种表现型，
20、则致死基因是_，F1代雌蝇基因型为_。若F1代雌蝇共有两种表现型，则致死基因是_。让F1代果蝇随机交配，理论上F2代成活个体构成的种群中基因N的频率为_。解析：.(1)体细胞中含有一个HVA基因的植株，其产生的配子中有一半含有该基因；种皮的基因型与其母本完全相同；胚是由受精卵发育而来，综合分析，得出答案。(2)从图示看，图A类型有一对同源染色体分别含有一个HVA基因，其产生的配子全部含有HVA基因；图B类型只有一条染色体上含有HVA基因，其配子只有一半含有该基因；图C类型有两条非同源染色体分别含有该基因，其配子有3/4含有该基因。再根据题干要求，得出答案。.(1)细胞质遗传的特点是母系遗传，应
21、通过正反交实验来验证，后代的性状应该都与母本性状相同。(2)由基因在纯合时能使合子致死，F1代果蝇中，雄果蝇约占1/3可知，控制这一性状的基因位于X染色体上。成活的果蝇有三种，若致死基因为显性，则成活果蝇的基因型为XNXn、XnXn、XnY；若致死基因为隐性，则成活果蝇的基因型为XNXN、XNXn、XNY。若F1代雌蝇仅有一种表现型，则基因型为XNXN、XNXn，故致死基因为隐性。若F1代雌蝇有两种表现型，则基因型为XNXn、XnXn，则致死基因为显性。F1代雌蝇基因型有两种，XNXn和XnXn，产生的雌配子中，1/4为XN,3/4为Xn；F1代雄蝇只有一种基因型XnY，产生的雄配子为1/2Xn、1/2Y；因此F2代果蝇基因型及比例为，1/8XNXn、1/8XnY、3/8XnXn、3/8XnY；又因基因型为XNY的个体不能成活，所以F2代果蝇基因型及比例为1/7XNXn、3/7XnXn、3/7XnY，故XN的基因频率为1/11。答案：.(1)100%75%(2)BA15/16.(1)控制CO2耐受性的基因位于细胞质 耐受型()敏感型()(2)X3nXNXN、XNXnN9.09%(或1/11)高效素能测评本小节结束请按ESC键返回
