專題10生物的變異與育種課件

專題10晨背關(guān)鍵語(yǔ)句導(dǎo)練感悟高考熱點(diǎn)透析高考考點(diǎn)一考點(diǎn)二拾遺自主補(bǔ)給沖刺直擊高考考點(diǎn)三9．生物育種的原理：誘變育種——基因突變；單倍體育種——染色體數(shù)目變異；多倍體育種——染色體數(shù)目變異；雜交育種——基因重組；基因工程育種—基因重組。

10．單倍體育種的優(yōu)點(diǎn)是能明顯縮短育種年限。

11．體細(xì)胞中染色體組為奇數(shù)的單倍體與多倍體高度不育的原因：進(jìn)行減數(shù)分裂形成配子時(shí)，同源染色體無(wú)法正常聯(lián)會(huì)或聯(lián)會(huì)紊亂，不能產(chǎn)生正常配子。1．(2012·江蘇高考)某植株的一條染色體發(fā)生缺失突變，獲得該缺失染色體的花粉不育，缺失染色體上具有紅色顯性基因B，正常染色體上具有白色隱性基因b(見(jiàn)右圖)。如以該植株為父本，測(cè)交后代中部分表現(xiàn)為紅色性狀。下列解釋最合理的是 (

)A．減數(shù)分裂時(shí)染色單體1或2上的基因b突變?yōu)锽B．減數(shù)第二次分裂時(shí)姐妹染色單體3與4自由分離C．減數(shù)第二次分裂時(shí)非姐妹染色單體之間自由組合D．減數(shù)第一次分裂時(shí)非姐妹染色單體之間交叉互換[命題立意]

本題主要考查減數(shù)分裂過(guò)程中基因隨染色體的行為變化及遺傳定律等基本知識(shí)。[知識(shí)依托]

①減數(shù)分裂過(guò)程中等位基因隨同源染色體分離而分開(kāi)的同時(shí)，非同源染色體上的非等位基因自由組合。在減數(shù)第一次分裂前期，同源染色體的非姐妹染色單體之間可發(fā)生交叉互換而產(chǎn)生基因重組。②減數(shù)第二次分裂時(shí)發(fā)生染色體著絲點(diǎn)分裂。[解析]選由于“缺失染色體的花粉不育”，所以以該植株為父本，理論上測(cè)交后代應(yīng)該全部表現(xiàn)為白色性狀。后代中出現(xiàn)部分紅色性狀，可能是圖示染色單體1或2上的基因b突變?yōu)锽，但這種可能性很小，故A項(xiàng)不是最合理的；也有可能是減數(shù)第一次分裂的四分體時(shí)期非姐妹染色單體之間發(fā)生了交叉互換，B基因轉(zhuǎn)移到染色單體1或2上，這種情況最為常見(jiàn)，D項(xiàng)解釋最合理。D2．(2011·安徽高考)人體甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞具有很強(qiáng)的攝碘能力。臨床上常用小劑量的放射性同位素131I治療某些甲狀腺疾病。但大劑量的131I對(duì)人體會(huì)產(chǎn)生有害影響。積聚在細(xì)胞內(nèi)的131I可能直接 (

)A．插入DNA分子引起插入點(diǎn)后的堿基序列改變B．替換DNA分子中的某一堿基引起基因突變C．造成染色體斷裂、缺失或易位等染色體結(jié)構(gòu)變異D．誘發(fā)甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞基因突變并遺傳給下一代[命題立意]主要考查放射性物質(zhì)對(duì)人體細(xì)胞內(nèi)遺傳物質(zhì)DNA及染色體的影響。[知識(shí)依托]①基因突變的實(shí)質(zhì)是DNA分子中堿基對(duì)增添、缺失或替換。②基因突變發(fā)生在體細(xì)胞中，突變性狀一般不能遺傳給下一代，發(fā)生在生殖細(xì)胞中則遺傳給下一代。③染色體結(jié)構(gòu)變異包括缺失、重復(fù)、倒位、易位等。[解析]選本題以放射性同位素131I為素材考查生物的變異，意在滲透輻射污染對(duì)人類的影響，引導(dǎo)關(guān)注社會(huì)熱點(diǎn)和人類健康。131I不能插入DNA分子中，也不能替換DNA分子中的堿基，故A、B項(xiàng)錯(cuò)誤；大劑量的放射性同位素131I會(huì)導(dǎo)致基因突變或染色體結(jié)構(gòu)的變異。上皮細(xì)胞屬于體細(xì)胞，發(fā)生基因突變后不會(huì)遺傳給下一代，故C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。C3．(2012·廣東高考)科學(xué)家用人工合成的染色體片段，成功替代了酵母菌的第6號(hào)和第9號(hào)染色體的部分片段，得到的重組酵母菌能存活，未見(jiàn)明顯異常。關(guān)于該重組酵母菌的敘述，錯(cuò)誤的是 (

)A．還可能發(fā)生變異B．表現(xiàn)型仍受環(huán)境的影響C．增加了酵母菌的遺傳多樣性D．改變了酵母菌的進(jìn)化方向[命題立意]

主要考查生物變異和進(jìn)化知識(shí)。[知識(shí)依托]①非同源染色體之間交叉互換片段屬于染色體結(jié)構(gòu)變異的易位。②表現(xiàn)型＝基因型＋環(huán)境條件。③生物進(jìn)化方向由自然選擇決定。4．(2012·天津高考)芥酸會(huì)降低菜籽油的品質(zhì)。油菜有兩對(duì)獨(dú)立遺傳的等位基因(H和h，G和g)控制菜籽的芥酸含量，下圖是獲得低芥酸油菜新品種(HHGG)的技術(shù)路線。已知油菜單個(gè)花藥由花藥壁(2n)及大量花粉(n)等組分組成，這些組分的細(xì)胞都具有全能性。據(jù)圖分析，下列敘述錯(cuò)誤的是 (

)A．①、②兩過(guò)程均需要植物激素來(lái)誘導(dǎo)細(xì)胞脫分化B．與④過(guò)程相比，③過(guò)程可能會(huì)產(chǎn)生二倍體再生植株C．圖中三種途徑中，利用花粉培養(yǎng)篩選低芥酸植株

(HHGG)的效率最高D．F1減數(shù)分裂時(shí)，H基因所在染色體會(huì)與G基因所在染色體

發(fā)生聯(lián)會(huì)[命題立意]主要考查雜交育種、單倍體育種及減數(shù)分裂的特點(diǎn)等知識(shí)。[知識(shí)依托]

①植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基中需要添加植物激素。②減數(shù)分裂過(guò)程中同源染色體發(fā)生聯(lián)會(huì)。③單倍體育種能大大縮短育種年限，且所得個(gè)體一般為純合子。[解析]選選項(xiàng)A，①②為脫分化，均需要植物激素來(lái)誘導(dǎo)。選項(xiàng)B，③過(guò)程形成的再生植株如果是由花藥壁(2n)細(xì)胞發(fā)育而來(lái)的，則為二倍體；如果是由花粉(n)細(xì)胞發(fā)育而來(lái)的，則為單倍體。選項(xiàng)C，②④過(guò)程屬于單倍體育種，能明顯縮短育種年限，并且通過(guò)該途徑得到的低芥酸新品種(HHGG)全部能穩(wěn)定遺傳，故與其他兩種途徑相比，其育種效率最高。選項(xiàng)D，在減數(shù)分裂過(guò)程中，同源染色體之間發(fā)生聯(lián)會(huì)；H基因和G基因所在的染色體為非同源染色體，減數(shù)分裂過(guò)程中不會(huì)發(fā)生聯(lián)會(huì)。D(1)在黑暗條件下，野生型和突變型豌豆的葉片總?cè)~綠素含量的變化見(jiàn)上圖1。其中，反映突變型豌豆葉片總?cè)~綠素含量變化的曲線是________。(2)Y基因和y基因的翻譯產(chǎn)物分別是SGRY蛋白和SGRy蛋白，其部分氨基酸序列見(jiàn)上圖2。據(jù)圖2推測(cè)，Y基因突變?yōu)閥基因的原因是發(fā)生了堿基對(duì)的______和________。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，SGRY蛋白和SGRy蛋白都能進(jìn)入葉綠體。可推測(cè)，位點(diǎn)________的突變導(dǎo)致了該蛋白的功能異常，從而使該蛋白調(diào)控葉綠素降解的能力減弱，最終使突變型豌豆子葉和葉片維持“常綠”。(3)水稻Y基因發(fā)生突變，也出現(xiàn)了類似的“常綠”突變植株y2，其葉片衰老后仍為綠色。為驗(yàn)證水稻Y基因的功能，設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)完善。(一)培育轉(zhuǎn)基因植株：Ⅰ.植株甲：用含有空載體的農(nóng)桿菌感染

的細(xì)胞，培育并獲得純合植株。Ⅱ植株乙：

，培育并獲得含有目的基因的純合植株。

(二)預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)基因植株的表現(xiàn)型：植株甲：

維持“常綠”；植株乙：

。(三)推測(cè)結(jié)論：____________________________。[命題立意]考查基因的功能及突變基因?qū)ι镄誀畹挠绊?。[知識(shí)依托]

①生物體顏色決定于所含色素種類及比例。②當(dāng)發(fā)生堿基對(duì)的替換時(shí)，只引起個(gè)別氨基酸改變或不改變(由于密碼子的簡(jiǎn)并性)。當(dāng)發(fā)生堿基對(duì)的增添或缺失時(shí)，會(huì)使發(fā)生堿基改變位點(diǎn)之后的所有堿基的排列順序可能都發(fā)生改變。③實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)遵循對(duì)照性、單一變量原則。[解析]

(1)野生型豌豆成熟后子葉由綠色變?yōu)辄S色，葉綠素含量減少，故圖1中曲線B表示野生型豌豆，曲線A表示突變型豌豆。(2)①②處氨基酸的種類發(fā)生了改變，是堿基對(duì)替換造成的；③處增加了氨基酸，是堿基對(duì)的增添造成的。SGRY蛋白和SGRy蛋白均能進(jìn)入葉綠體，說(shuō)明①②處發(fā)生的突變不影響其轉(zhuǎn)運(yùn)功能，故調(diào)控葉綠素降解的能力減弱應(yīng)是位點(diǎn)③的突變導(dǎo)致的。(3)該實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，推測(cè)的結(jié)論應(yīng)與實(shí)驗(yàn)?zāi)康南喾?．從考查內(nèi)容上看，主要集中分布在基因突變的特點(diǎn)、應(yīng)用；染色體變異類型及農(nóng)作物育種等知識(shí)點(diǎn)上。

2．從考查角度上看，結(jié)合細(xì)胞分裂、DNA復(fù)制、遺傳的基本規(guī)律，綜合考查基因突變類型、特點(diǎn)及對(duì)性狀的影響；借助科學(xué)研究熱點(diǎn)材料或結(jié)合減數(shù)分裂考查染色體變異的類型及其判斷等相關(guān)知識(shí)；以二倍體、多倍體、單倍體的區(qū)別及其在生物育種上的應(yīng)用為載體進(jìn)行命題或結(jié)合實(shí)驗(yàn)探究進(jìn)行考查。

3．從命題趨勢(shì)上看，預(yù)計(jì)2013年高考命題，基因突變、染色體變異、生物育種仍是考查重點(diǎn)，多結(jié)合減數(shù)分裂、DNA復(fù)制、遺傳基本規(guī)律、不同育種方式進(jìn)行綜合命題考查。[例1]

(2012·安徽皖北協(xié)作一模)央視一則報(bào)道稱，孕婦防輻射服不僅不能防輻射，反而會(huì)聚集輻射。輻射對(duì)人體危害很大，可能導(dǎo)致基因突變。下列相關(guān)敘述正確的是(

)A．堿基對(duì)的替換、增添和缺失都是由輻射引起的

B．環(huán)境所引發(fā)的變異可能為可遺傳變異

C．輻射能導(dǎo)致人體遺傳物質(zhì)發(fā)生定向改變

D．基因突變可能造成某個(gè)基因的缺失基因突變(2)辨圖解：①突變?cè)韴D：②突變結(jié)果圖：

(基因M突變成其等位基因m)(3)善聯(lián)系：“突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料”中的“突變”指基因突變和染色體變異。

2．基因突變應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題

(1)基因突變?nèi)菀装l(fā)生于DNA分子復(fù)制過(guò)程中，即有絲分裂的間期或減數(shù)第一次分裂前的間期。

(2)基因突變?cè)谄胀ü鈱W(xué)顯微鏡下無(wú)法看到，但染色體變異一般可以鏡檢出來(lái)。

A．①處插入堿基對(duì)G－CB．②處堿基對(duì)A－T替換為G－-CC．③處缺失堿基對(duì)A－TD．④處堿基對(duì)G－C替換為A－T解析：選根據(jù)圖中1168位的甘氨酸的密碼子GGG，可知WNK4基因是以其DNA分子下方的一條脫氧核苷酸鏈為模板轉(zhuǎn)錄形成mRNA的，那么1169位的賴氨酸的密碼子是AAG，因此取代賴氨酸的谷氨酸的密碼子最可能是GAG，由此可推知該基因發(fā)生的突變是②處堿基對(duì)A－T被替換為G－C。B2．野生型鏈孢霉能在基本培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，而用X射線照射后的鏈孢霉卻不能在基本培養(yǎng)基上生長(zhǎng)。在基本培養(yǎng)基中添加某種維生素后，經(jīng)過(guò)X射線照射的鏈孢霉又能生長(zhǎng)了。由此說(shuō)明 (

)A．這種維生素是基本培養(yǎng)基的一種成分B．自然狀態(tài)下野生型鏈孢霉不會(huì)發(fā)生基因突變C．野生型鏈孢霉發(fā)生了定向的基因突變D．可能是基因突變導(dǎo)致了鏈孢霉不能合成該維生素解析：選用X射線照射后的鏈孢霉不能在基本培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，在基本培養(yǎng)基中添加某種維生素后，經(jīng)過(guò)X射線照射的鏈孢霉又能生長(zhǎng)了，說(shuō)明基因突變導(dǎo)致了鏈孢霉不能合成該維生素；基因突變是不定向的；在自然狀態(tài)下和人工條件下都可以發(fā)生突變。D

[例2]普通果蠅的第3號(hào)染色體上的三個(gè)基因，按猩紅眼—桃色眼—三角翅脈的順序排列(St—P—DI)；同時(shí)，這三個(gè)基因在另一種果蠅中的順序是St—DI—P，我們把這種染色體結(jié)構(gòu)變異方式稱為倒位。僅僅這一倒位的差異便構(gòu)成了兩個(gè)物種之間的差別。據(jù)此，下列說(shuō)法正確的是 (

)A．倒位和發(fā)生在同源染色體之間的交叉互換一樣，屬于基因重組

B．倒位后的染色體與其同源染色體完全不能發(fā)生聯(lián)會(huì)

C．自然情況下，這兩種果蠅之間不能產(chǎn)生可育子代

D．由于倒位沒(méi)有改變基因的種類，發(fā)生倒位的果蠅性狀不變?nèi)旧w變異[解析]

倒位發(fā)生在非同源染色體之間，屬于染色體的結(jié)構(gòu)變異，同源染色體之間的交叉互換發(fā)生在同源染色體之間，屬于基因重組；倒位后的染色體與其同源染色體也可能發(fā)生聯(lián)會(huì)；這兩種果蠅屬于兩個(gè)物種，它們之間存在生殖隔離，因此兩種果蠅之間不能產(chǎn)生可育子代；倒位雖然沒(méi)有改變基因的種類，但也可以使果蠅性狀發(fā)生改變。

[答案]

C基因突變、基因重組和染色體變異的相關(guān)問(wèn)題辨析

(1)關(guān)于“互換”問(wèn)題。同源染色體上非姐妹染色單體的交叉互換，屬于基因重組；非同源染色體之間的互換，屬于染色體結(jié)構(gòu)變異中的易位。

(2)關(guān)于“缺失”問(wèn)題。DNA分子上若干基因的缺失屬于染色體變異；DNA分子上若干堿基對(duì)的缺失，屬于基因突變。

(3)關(guān)于變異的水平問(wèn)題。基因突變、基因重組屬于分子水平的變化，光學(xué)顯微鏡下觀察不到；染色體變異屬于亞細(xì)胞水平的變化，光學(xué)顯微鏡下可以觀察到。(4)關(guān)于不同生物可遺傳變異的類型問(wèn)題。病毒的可遺傳變異唯一來(lái)源是基因突變；細(xì)菌等原核生物不含染色體，所以不存在染色體變異。在真核生物中，上述三種類型都存在。

(5)單倍體、二倍體和多倍體的區(qū)分：3．關(guān)于植物染色體變異的敘述，正確的是 (

)A．染色體組整倍性變化必然導(dǎo)致基因種類的增加B．染色體組非整倍性變化必然導(dǎo)致新基因的產(chǎn)生C．染色體片段的缺失和重復(fù)必然導(dǎo)致基因種類的變化D．染色體片段的倒位和易位必然導(dǎo)致基因排列順序的變化解析：選染色體變異不會(huì)產(chǎn)生新基因，基因種類不會(huì)改變，但會(huì)改變基因的數(shù)量或排列順序。D4．權(quán)威遺傳機(jī)構(gòu)確認(rèn)，濟(jì)南發(fā)現(xiàn)的一例染色體異常核型即46，XY，t(6；8)為世界首例，該例異常核型屬于染色體平衡易位攜帶者。染色體平衡易位是造成流產(chǎn)和畸形兒的重要因素，由于沒(méi)有遺傳物質(zhì)丟失，患者表現(xiàn)及智力均與正常人一樣。某女性患者的第1和5號(hào)染色體易位，染色體異常核型可表示為46，XX，t(1；5)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)A．經(jīng)染色后，在光學(xué)顯微鏡下可觀察到染色體易位B．46，XY，t(6；8)表示某男性患者第6和8號(hào)染色體易位C．只有缺失和重復(fù)這兩類染色體結(jié)構(gòu)變異才能導(dǎo)致某條

染色體基因數(shù)量的改變D．染色體易位不屬于基因重組，這種變異是可遺傳的解析：選染色體變異在光學(xué)顯微鏡下可以觀察到。由題中信息“某女性患者的第1和5號(hào)染色體易位，染色體異常核型可表示為46，XX，t(1；5)”，可知46，XY，t(6；8)表示某男性患者第6和8號(hào)染色體易位。就一條染色體來(lái)說(shuō)，缺失、重復(fù)、易位都可導(dǎo)致基因數(shù)量的改變。染色體易位是染色體結(jié)構(gòu)的改變，屬于染色體變異，其基因的排列順序發(fā)生了變化，即遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變，屬于可遺傳的變異。C[例3]

青枯病是茄子的主要病害，抗青枯病(T)對(duì)易感青枯病(t)為顯性，基因T、t與控制開(kāi)花期的基因A、a自由組合。若采用二倍體早開(kāi)花、易感青枯病茄子(aatt)與四倍體晚開(kāi)花、抗青枯病茄子(AAAATTTT)為育種材料，運(yùn)用雜交和花藥離體培養(yǎng)的方法，培育純合的二倍體早開(kāi)花、抗青枯病茄子，則主要步驟為：①第一步：________________________________。②第二步：以基因型為_(kāi)_______的茄子為親本雜交，得到F1(AaTt)。③第三步：__________(用遺傳圖解或文字簡(jiǎn)要描述)。生物育種[解析]

梳理題意可知，本次育種的目標(biāo)是培育純合的二倍體早開(kāi)花、抗青枯病茄子(aaTT)，現(xiàn)有的材料是二倍體aatt和四倍體AAAATTTT，采用的育種方法是雜交和花藥離體培養(yǎng)的方法。據(jù)此并結(jié)合試題已給的實(shí)驗(yàn)步驟，可先將四倍體材料AAAATTTT進(jìn)行花藥離體培養(yǎng)以獲得基因型為AATT的二倍體植株，然后將該二倍體植株與二倍體植株aatt雜交，這樣即可將所需基因“a”與“T”集中于同一個(gè)個(gè)體AaTt，繼而采取連續(xù)自交、逐代淘汰的方法或花藥離體培養(yǎng)、秋水仙素誘導(dǎo)染色體加倍的方法，即可選育到所需的純合的二倍體早開(kāi)花、抗青枯病茄子(aaTT)。[答案]

①種植四倍體晚開(kāi)花、抗青枯病茄子(AAAATTTT)，取花藥離體培養(yǎng)，獲得基因型為AATT的子代(用圖解方式作答亦可)②aatt與AATT③F1自交得F2，從F2中選出表現(xiàn)型為早開(kāi)花、抗青枯病的茄子，并連續(xù)自交，直至不發(fā)生性狀分離，即獲得純合的二倍體早開(kāi)花、抗青枯病茄子(aaTT)(或種植F1，取花藥離體培養(yǎng)，并在幼苗期用秋水仙素處理，獲得純合二倍體，從中選出表現(xiàn)型為早開(kāi)花、抗青枯病的茄子)或用遺傳圖解表示如下：常見(jiàn)生物育種方法比較雜交育種人工誘變育種單倍體育種多倍體育種基因工程育種依據(jù)原理基因重組基因突變?nèi)旧w變異染色體變異基因重組常用方法①選育純種：雜交→自交→選種→自交②選育雜種：雜交→雜交種輻射、激光、化學(xué)藥品處理、生物處理、作物空間技術(shù)育種花藥離體培養(yǎng)后再用秋水仙素(或低溫)處理幼苗，使染色體數(shù)目加倍秋水仙素(或低溫)處理萌發(fā)的種子或幼苗轉(zhuǎn)基因(DNA重組)技術(shù)將目的基因?qū)肷矬w內(nèi)，培育新品種雜交育種人工誘變育種單倍體育種多倍體育種基因工程育種育種程序甲品種×乙品種F1

F2性狀穩(wěn)定遺傳的新品種生物多種變異新品種人工選育地面理化處理太空飛船搭載人工選育具有不同性狀的親本雜交F1花藥離體培養(yǎng)單倍體幼苗人工誘導(dǎo)染色體加倍若干植株選育新品種正常幼苗秋水仙素染色體加倍人工選育新品種雜交育種人工誘變育種單倍體育種多倍體育種基因工程育種優(yōu)點(diǎn)操作簡(jiǎn)單，目標(biāo)性強(qiáng)可以提高變異的頻率，大幅度地改良某些品種可以明顯地縮短育種年限操作簡(jiǎn)單，能較快獲得新類型能打破物種界限，定向改變生物的性狀缺點(diǎn)時(shí)間長(zhǎng)，需及時(shí)發(fā)現(xiàn)優(yōu)良品種有利變異少，需大量處理實(shí)驗(yàn)材料技術(shù)復(fù)雜且需與雜交育種配合所得品種發(fā)育延遲，結(jié)實(shí)率低，在動(dòng)物中難以進(jìn)行有可能引發(fā)生態(tài)危機(jī)舉例矮稈抗銹病小麥青霉素高產(chǎn)菌株、太空椒單倍體育種獲得的矮稈抗銹病小麥三倍體無(wú)子西瓜、八倍體小黑麥產(chǎn)生人胰島素的大腸桿菌、抗蟲(chóng)棉5．右圖表示某種農(nóng)作物品種①和②培育出⑥的幾種方法，有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)A．培育品種⑥的最簡(jiǎn)捷途徑是Ⅰ→ⅤB．通過(guò)Ⅱ→Ⅳ過(guò)程最不容易達(dá)到目的C．通過(guò)