【全國百強校】山西省忻州市第一中學(xué)高三生物第二輪復(fù)習(xí)預(yù)習(xí)案：專題五-變異與育種-

專題五變異與育種編寫人武佳佳審核人師錦繡一．高考要求(1)基因突變的特征和緣由(2)基因重組及其意義(3)染色體結(jié)構(gòu)變異和數(shù)目變異(4)生物變異在育種上的應(yīng)用ⅡⅡⅠⅡ二．學(xué)問結(jié)構(gòu)三．考點解析考點1基因突變與基因重組1.基因突變是DNA分子水平上某一個基因內(nèi)部堿基對種類和數(shù)目的變化，基因的數(shù)目和位置并未轉(zhuǎn)變?；蛲蛔儼l(fā)生在有絲分裂過程中，一般不遺傳，但有些植物可以通過無性生殖傳遞給后代。假如發(fā)生在減數(shù)分裂過程中，可以通過配子傳遞給后代。2.基因重組產(chǎn)生了新的基因型，但未轉(zhuǎn)變基因的“質(zhì)”和“量”。基因工程也屬于把握不同性狀的基因重新組合，屬于非自然的基因重組，可以發(fā)生在不同種生物之間，能夠定向轉(zhuǎn)變生物性狀。肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化也屬于基因重組。3.留意染色體變異中易位與基因重組的交叉互換的區(qū)分：易位發(fā)生在非同源染色體之間，而交叉互換發(fā)生在同源染色體之間。染色體結(jié)構(gòu)變異中的缺失、重復(fù)是把原來的基因丟失了或增加了一份，而基因突變不轉(zhuǎn)變原來基因的數(shù)目，只是使原來位置上的基因，突變?yōu)樗牡任换颉？键c2比較基因重組、基因突變和染色體變異基因重組基因突變?nèi)旧w數(shù)量變異（整倍性）多倍體單倍體發(fā)生時期減數(shù)第一次分裂細(xì)胞分裂間期可能性最大細(xì)胞分裂期某些生物進行單性生殖時產(chǎn)生氣理非同源染色體上非等位基因的自由組合；交叉互換DNA上發(fā)生堿基對的增加、缺失、轉(zhuǎn)變，從而引起DNA堿基序列即遺傳信息的轉(zhuǎn)變由于細(xì)胞分裂受阻，體細(xì)胞中染色體組成倍的增加直接由生物的配子，如未受精卵細(xì)胞、花粉粒發(fā)育而來，使染色體組數(shù)成倍削減是否有新基因產(chǎn)生沒有產(chǎn)生新基因，但產(chǎn)生了新的基因組合類型產(chǎn)生了新基因沒有產(chǎn)生新基因，但增加了某一基因的數(shù)量沒有產(chǎn)生新基因在生物進化中地位對生物進化有確定意義生物變異的主要來源，供應(yīng)生物進化的原始材料對生物進化有確定意義對生物進化的意義不大實踐應(yīng)用雜交育種誘變育種多倍體育種單倍體育種考點3染色體組與染色體數(shù)目的推斷（1）要確定某生物體細(xì)胞中染色體組的數(shù)目，可從以下幾個方面考慮：①細(xì)胞中同種形態(tài)的染色體有幾條，細(xì)胞內(nèi)就含有幾個染色體組。（如圖一）②依據(jù)基因型推斷細(xì)胞中的染色體數(shù)目，依據(jù)細(xì)胞的基因型確定把握每一性狀的基因毀滅的次數(shù)，該次數(shù)就等于染色體組數(shù)（如圖二）。如基因型AAaaBBbb的細(xì)胞生物體含有4個染色體組。③依據(jù)染色體的數(shù)目和染色體的形態(tài)數(shù)來推算，染色體組的數(shù)目=染色體數(shù)／染色體形態(tài)數(shù)。（2）單倍體與二倍體、多倍體的判定由受精卵發(fā)育而成的個體，含有幾個染色體組，就叫幾倍體。由配子發(fā)育而成的個體，不論含幾個染色體組，都稱為單倍體。如八倍體生物的單倍體含有4個染色體組。單倍體個體的體細(xì)胞染色體組數(shù)一般為奇數(shù)，當(dāng)其進行減數(shù)分裂形成配子時，由于同源染色體無法正常聯(lián)會或聯(lián)會紊亂，不能產(chǎn)生正常的配子?？键c4幾種育種方法的比較1．誘變育種（1）原理：基因突變（2）方法：用物理因素（如X射線、γ射線、紫外線、中子、激光、電離輻射等）或化學(xué)因素（如亞硝酸、堿基類似物、硫酸二乙脂、秋水仙素等各種化學(xué)藥劑）或空間誘變育種（用宇宙強輻射、微重力等條件）來處理生物。（3）發(fā)生時期：有絲分裂間期或減數(shù)分裂第一次分裂間期（4）優(yōu)點：能提高變異頻率，加速育種進程，可大幅度改良某些性狀，制造人類需要的變異類型，從中選擇培育出優(yōu)良的生物品種；變異范圍廣。（5）缺點：有利變異少，須大量處理材料；誘變的方向和性質(zhì)不能把握。改良數(shù)量性狀效果較差，具有盲目性。（6）舉例：青霉素高產(chǎn)菌株、太空椒、高產(chǎn)小麥、“彩色小麥”等2．雜交育種（1）原理：基因重組（2）方法：連續(xù)自交，不斷選種。（不同個體間雜交產(chǎn)生后代，然后連續(xù)自交，篩選所需純合子，雜交育種和單倍體育種首先操作都是雜交，但其他操作不同。雜交育種在育種上運用廣泛，依據(jù)基因重組原理，漿分散在不同品種中的多個優(yōu)良性狀集中于一個個體上。）（3）發(fā)生時期：有性生殖的減數(shù)分裂第一次分裂后期或四分體時期（4）優(yōu)點：使同種生物的不同優(yōu)良性狀集中于同一個個體，具有預(yù)見性。（5）缺點：育種年限長，需連續(xù)自交才能選育出需要的優(yōu)良性狀。（6）舉例：矮莖抗銹病小麥等3．多倍體育種（1）原理：染色體變異（2）方法：秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗。（3）優(yōu)點：可培育出自然界中沒有的新品種，培育出的植物器官大，產(chǎn)量高，養(yǎng)分豐富。（4）缺點：堅固率低，發(fā)育延遲。（5）舉例：三倍體無子西瓜、八倍體小黑麥4．單倍體育種（1）原理：染色體變異（2）方法：花藥離體培育獲得單倍體植株，再人工誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍。（3）優(yōu)點：自交后代不發(fā)生性狀分別，能明顯縮短育種年限，加速育種進程。（4）缺點：技術(shù)相當(dāng)簡潔，需與雜交育種結(jié)合，其中的花藥離體培育過程需要組織培育技術(shù)手段的支持，多限于植物。（5）舉例：“京花一號”小麥5．基因工程育種（轉(zhuǎn)基因育種）（1）原理：基因重組（2）方法：基因操作（提取目的基因→裝入載體→導(dǎo)入受體細(xì)胞→基因表達→篩選出符合要求的新品種）（3）優(yōu)點：目的性強，可以依據(jù)人們的意愿定向改造生物；育種周期短。（4）缺點：可能會引起生態(tài)危機，技術(shù)難度大。（5）舉例：抗蟲棉、固氮水稻、轉(zhuǎn)基因動物等。常見育種方式比較名稱原理方法優(yōu)點缺點應(yīng)用雜交育種基因重組雜交→自交→篩選出符合要求的表型，通過自交至不再發(fā)生性狀分別為止。使分散在同一物種不同品種間的多個優(yōu)良性狀集中于同一個體上，即“集優(yōu)”。(1)育種時間長；(2)局限于同種或親緣關(guān)系較近的個體用純種高稈抗病與矮稈不抗病小麥培育矮稈抗病小麥誘變育種基因突變(1)物理：紫外線、射線、激光等；(2)化學(xué)：秋水仙素、硫酸二乙酯等。提高變異頻率；加快育種進程；大幅度改良性狀。有利變異少，工作量大，需大量的供試材料。高產(chǎn)青霉素菌株單倍體育種染色體變異二倍體單倍體EMBEDEquation.3錯誤！不能通過編輯域代碼創(chuàng)建對象。純合體大大縮短育種年限；子代均為純合體。技術(shù)簡潔用純種高稈抗病與矮稈不抗病小麥快速培育矮稈抗病小麥多倍體育種染色體變異用確定濃度秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗植株莖稈粗大，果實、種子都比較大，養(yǎng)分物質(zhì)含量提高。技術(shù)簡潔；發(fā)育延遲，堅固率低，一般只適合于植物三倍體無籽西瓜、八倍體小黑麥轉(zhuǎn)基因育種異源DNA重組提取目的基因→與運載體結(jié)合→導(dǎo)入受體細(xì)胞→目的基因的檢測與表達→篩選出符合要求的新品種目的性強；育種周期短；克服遠緣雜交不親和的障礙技術(shù)簡潔；生態(tài)平安問題多轉(zhuǎn)基因抗蟲棉考點5、育種方法的選擇依據(jù)不同育種要求和供應(yīng)的不同材料，綜合分析選擇不同的育種方法，設(shè)計相應(yīng)育種程序。具體分析如下：1.若要求培育隱性性狀個體，可用自交或雜交，只要毀滅該性狀即可。2．若要求快速育種，則應(yīng)用單倍體育種。3．若要求大幅度改良某一品種，使之毀滅前所未有的性狀，則可利用誘變育種的方法。4．若要求提高品種產(chǎn)量，提高養(yǎng)分物質(zhì)含量，可運用多倍體育種。5．若要求將兩親本的兩個不同優(yōu)良性狀集中于同一生物體上，可用雜交育種，亦可利用單倍體育種。6．若試驗植物為養(yǎng)分繁殖，如土豆、地瓜等，則只要毀滅所需性狀即可，不需要培育出純種。7．若要求克服遠緣雜交不親和的障礙，則可以選擇基因工程育種。四．典型例題1．野生型大腸桿菌能在基本培育基上生長，用射線照射野生型大腸桿菌得到一突變株，該突變株在基本培育基上培育時必需添加氨基酸甲后才能生長。對這一試驗結(jié)果的解釋，不合理的是（）A．野生型大腸桿菌可以合成氨基酸甲B．野生型大腸桿菌代謝可能不需要氨基酸甲C．該突變株可能無法產(chǎn)生氨基酸甲合成所需的酶D．該突變株中合成氨基酸甲所需酶的功能可能丟失2．下列有關(guān)單倍體的敘述中不正確的是()①未經(jīng)受精的卵細(xì)胞發(fā)育成的植物，確定是單倍體②含有兩個染色體組的生物體，確定不是單倍體③生物的精子或卵細(xì)胞確定都是單倍體④基因型是aaaBBBCcc的植株確定是單倍體⑤基因型是Abcd的生物體一般是單倍體A．③④⑤ B．②③④C．①③⑤ D．②④⑤3.下列實踐活動包含基因工程技術(shù)的是（）A．水稻F1花藥經(jīng)培育和染色體加倍，獲得基因型純合新品種B．抗蟲小麥與矮稈小麥雜交，通過基因重組獲得抗蟲矮稈小麥C．將含抗病基因的重組DNA導(dǎo)入玉米細(xì)胞，經(jīng)組織培育獲得抗病植株D．用射線照射大豆使其基因結(jié)構(gòu)發(fā)生轉(zhuǎn)變，獲得種子性狀發(fā)生變異的大豆4．蘋果的紅果皮(A)和綠果皮(a)為一對相對性狀，圓形果(R)和扁形果(r)是另一對相對性狀，兩對性狀遺傳遵循基因的自由組合定律。假如現(xiàn)有紅圓、紅扁、綠圓三個純系品種，請設(shè)計一個培育綠色扁形果的雜交試驗。(1)選擇雜交的兩個親本P1，P2，應(yīng)是和。(2)P1×P2→F1，然后如何處理?。這種處理得到的后代表現(xiàn)型有。(3)能否直接從F2中選出所培育的品種?請說明理由。5．在玉米中，把握某種除草劑抗性（簡稱抗性，T）與除草劑敏感（簡稱非抗，t）、非糯性（G）與糯性（g）的基因分別位于兩對同源染色體上。有人以純合的非抗非糯性玉米（甲）為材料，經(jīng)過EMS誘變處理獲得抗性非糯性個體（乙）；甲的花粉經(jīng)EMS誘變處理并培育等，獲得可育的非抗糯性個體（丙）。請回答：（1）獲得丙的過程中，運用了誘變育種和____________育種技術(shù)。（2）若要培育抗性糯性的新品種，接受乙與丙雜交，F(xiàn)1只毀滅抗性非糯性和非抗非糯性的個體；從F1中選擇表現(xiàn)型為_____的個體自交，F(xiàn)2中有抗性糯性個體，其比例是_____。（3）接受自交法鑒定F2中抗性糯性個體是否為純合子。若自交后代中沒有表現(xiàn)型為__________的個體，則被鑒定個體為純合子；反之則為雜合子。請用遺傳圖解表示雜合子的鑒定過程。（4）擬接受轉(zhuǎn)基因技術(shù)改良上述抗性糯性玉米的抗蟲性。通常從其它物種獲得_______，將其和農(nóng)桿菌的_______用合適的限制性核酸內(nèi)切酶分別切割，然后借助_______連接，形成重組DNA分子，再轉(zhuǎn)移到該玉米的培育細(xì)胞中，經(jīng)篩選和培育等獲得轉(zhuǎn)基因抗蟲植株。6．下圖為水稻的幾種不同育種方法示意圖，據(jù)圖回答下列問題：(1)B過程常用的方法是____________，用到秋水仙素的過程有____________(用圖中字母表示)。(2)打破物種界限的育種方法是____________(用圖中的字母表示)，該方法所運用的原理是_____________________________________________________________________。(3)假設(shè)你想培育一個穩(wěn)定遺傳的水稻品種，它的性狀都是由隱性基因把握的，最簡潔的育種方法是______________；假如都是由顯性基因把握的，為縮短育種時間常接受的方法是____________(用圖中的字母表示)。(4)現(xiàn)有三個水稻品種，①的基因型為aaBBDD，②的基因型為AAbbDD，③的基因型為AABBdd，三對等位基因分別位于三對同源染色體上?，F(xiàn)運用雜交育種方法，利用以上三個品種獲得基因型為aabbdd的植株：____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(用文字簡要描述獲得過程即可)。參考答案：1.B2.B3.