第1部分 专题7 变异育种和进化.docx

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第1部分专题7变异育种和进化

专题七

　变异、育种和进化

构建知识体系·串联主干知识

■核心要点清误····························································

三种可遗传的变异

1．基因突变一定导致生物性状改变，但不一定遗传给后代。

（×）

提示：

由于密码子的简并性、隐性突变等原因，基因突变不一定导致生物性状改变；基因突变发生在体细胞中时一般不遗传给后代，发生在配子中时，随配子遗传给后代。

2．自然突变是不定向的，人工诱变是定向的。

（×）

提示：

基因突变都是不定向的。

3．染色体上某个基因的丢失属于基因突变。

（×）

提示：

基因突变不改变基因的数目，染色体上某个基因的丢失属于染色体变异。

4．DNA分子中发生一个碱基对的缺失会导致染色体结构变异。

（×）

提示：

染色体结构变异是染色体片段的改变，DNA分子中发生一个碱基对的缺失一般属于基因突变。

5．淀粉分支酶基因中插入一段外来DNA序列属于基因突变。

（√）

6．二倍体生物的单倍体都是高度不育的。

（×）

提示：

蜂王是二倍体，其卵细胞发育成的雄蜂是单倍体，可育。

7．常用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗使单倍体加倍为正常的纯合子。

（×）

提示：

花药离体培养形成单倍体幼苗，因此用秋水仙素处理的是幼苗，而不是萌发的种子。

8．基因重组发生在受精作用过程中。

（×）

提示：

基因重组发生在减数第一次分裂过程中。

9．染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺序的变化。

（√）

10．同胞兄妹的遗传差异与父母基因重组有关。

（√）

生物变异在育种上的应用

1．抗病植株连续自交若干代，纯合抗病植株的比例逐代降低。

（×）

提示：

抗病植株自交若干代，纯合抗病植株的比例逐代增大。

2．某种极具观赏价值的兰科珍稀花卉很难获得成熟种子。

为尽快推广种植，可采用幼叶、茎尖等部位的组织进行组织培养。

（√）

3．用射线照射大豆使其基因结构发生定向改变，获得种子性状发生变异的大豆属于诱变育种。

（×）

提示：

基因突变是不定向的。

4．三倍体西瓜植株的高度不育与减数分裂同源染色体联会行为有关。

（√）

5．通过诱导多倍体的方法可克服远缘杂交不育，培育出作物新类型。

（√）

生物进化

1．为了适应冬季寒冷环境，植物会产生抗寒性变异。

（×）

提示：

变异是不定向的，环境只是对不同变异类型进行选择。

2．一般来说，频率高的基因所控制的性状更适应环境。

（√）

3．生物进化过程的实质在于有利变异的保存。

（×）

提示：

生物进化过程的实质是基因频率的改变。

4．自然选择通过作用于个体而影响种群的基因频率。

（√）

5．生物进化时基因频率总是变化的。

（√）

6．害虫抗药性增强，是因为杀虫剂刺激害虫产生抗药性，并在后代中不断积累。

（×）

提示：

害虫的变异是不定向的，个体中本来就存在抗药性个体。

7．捕食关系会降低物种的多样性。

（×）

提示：

捕食关系会增加物种的多样性。

8．物种的形成可以不经过地理隔离。

（√）

9．物种之间的共同进化都是通过种间竞争实现的。

（×）

提示：

生物之间也可以通过种间互助实现共同进化。

10．共同进化是指生物和生物之间相互选择、共同进化。

（×）

提示：

共同进化包括物种和物种之间，还包括生物与无机环境之间的相互影响、共同进化。

考点1　三种可遗传的变异

（对应学生用书第56页）

■核心整合——知识内化　融会贯通··································

1．基因突变相关知识间的关系

（1）明确基因突变的原因及基因突变与进化的关系

（2）有关基因突变的“一定”和“不一定”

①基因突变一定会引起基因结构的改变，即基因中碱基排列顺序的改变。

②基因突变不一定会引起生物性状的改变。

③基因突变不一定都产生等位基因：

真核生物染色体上的基因突变可产生它的等位基因，而原核生物和病毒基因突变产生的是一个新基因。

④基因突变不一定都能遗传给后代：

a．基因突变如果发生在体细胞的有丝分裂过程中，一般不遗传给后代，但有些植物可通过无性生殖传递给后代。

b．如果发生在减数分裂过程中，可以通过配子传递给后代。

2．变异种类的区分

（1）关于“互换”问题

①同源染色体上非姐妹染色单体之间的交叉互换：

属于基因重组。

②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

①DNA分子上若干“基因”的缺失：

属于染色体结构变异。

②基因内部若干“碱基对”的缺失：

属于基因突变。

（3）关于变异水平的问题

①分子水平：

基因突变、基因重组属于分子水平的变异，在光学显微镜下不能直接观察到。

②细胞水平：

染色体变异是细胞水平的变异，一般在光学显微镜下可以观察到。

（4）可遗传变异对基因种类和基因数量的影响

①基因突变——改变基因的种类（基因结构改变，成为新基因），不改变基因的数量。

②基因重组——不改变基因的种类和数量，但改变基因间的组合方式。

③染色体变异——改变基因的数量或排列顺序。

3．识图区别变异类型

（1）写出①②③④分别表示的变异类型

①缺失；②重复；③倒位；④基因突变。

（2）图①②③④中可以在显微镜下观察到的是①②③。

（3）填写①②③④变异的实质

①基因数目减少；②基因数目增加；③基因排列顺序改变；④基因中碱基对替换、增添或缺失。

■素养提升——规范表述　严谨准确··································

1．已知某植物的宽叶对窄叶是显性，纯种宽叶植株与窄叶植株杂交的后代中，偶然发现一株窄叶个体，你如何解释这一现象？

提示：

可能是纯种宽叶个体在产生配子时发生了基因突变，也可能是纯种宽叶个体产生的配子中含宽叶基因的染色体片段缺失。

2．淀粉酶可以通过微生物发酵生产。

为了提高酶的产量，请你设计一个实验，利用诱变育种方法，获得产生淀粉酶较多的菌株。

请写出主要实验步骤，根据诱发突变率低和诱发突变不定向性的特点预期实验结果。

（提示：

生产菌株在含有淀粉的固体培养基上，随着生长可释放淀粉酶分解培养基中的淀粉，在菌落周围形成透明圈。

）

提示：

将培养好的生产菌株分为两组，一组用一定剂量的诱变剂处理，另一组不处理作对照；把诱变组的大量菌株接种于多个含淀粉的固体培养基上，同时接种对照组，相同条件下培养；比较两组菌株菌落周围透明圈的大小，选出透明圈变大的菌株。

因为诱发突变率低，诱变组中绝大多数菌落周围的透明圈大小与对照组相同；因为诱发突变不定向性，诱变组中极少数菌落周围的透明圈与对照组相比变大或变小。

3．有人选取豌豆的高茎与矮茎杂交得子一代，子一代全为高茎。

子一代自交得子二代，子二代出现了性状分离，但分离比并不是预期的3∶1，而是出现了高茎∶矮茎＝35∶1。

试分析产生这一现象的可能原因，并设计一个实验方案加以证明。

提示：

子一代自交后代出现高∶矮＝35∶1的原因可能是染色体加倍形成了四倍体DDdd，DDdd减数分裂产生三种配子，且这三种配子的比例为DD∶Dd∶dd＝1∶4∶1。

让子一代与矮茎豌豆测交，若后代出现高茎∶矮茎＝5∶1，则说明子一代是四倍体DDdd。

■真题再做——思悟方法　体验感悟·································

1．（2019·海南高考）下列有关基因突变的叙述，正确的是（　　）

A．高等生物中基因突变只发生在生殖细胞中

B．基因突变必然引起个体表现型发生改变

C．环境中的某些物理因素可引起基因突变

D．根细胞的基因突变是通过有性生殖传递的

C　[高等生物中基因突变可以发生在体细胞或生殖细胞中，A错误；由于密码子的简并性，基因突变不一定引起个体表现型发生改变；显性纯合子中只有一个基因发生隐性突变，表现型也不发生改变，B错误；环境中的某些物理因素如射线可引起基因突变，C正确；根细胞不是生殖细胞，其基因突变只能通过无性生殖传递，D错误。

故选C。

]

2．（2011·山东高考）基因型为AaXBY小鼠仅因为减数分裂过程中染色体未正常分离，而产生一个不含性染色体的AA型配子。

等位基因A、a位于2号染色体。

下列关于染色体未分离时期的分析，正确的是（　　）

①2号染色体一定在减数第二次分裂时未分离　②2号染色体可能在减数第一次分裂时未分离　③性染色体可能在减数第二次分裂时未分离　④性染色体一定在减数第一次分裂时未分离

A．①③　　　　B．①④

C．②③　D．②④

A　[如果性染色体减数第一次分裂未分离，会产生一个不含性染色体和一个含有两个性染色体的次级性母细胞；再经过减数第二次分裂，就会产生两个不含性染色体的配子和两个有两条性染色体的配子；如果减数第一次分裂正常，在减数第二次分裂时姐妹单体没分开，也可以产生没有性染色体的配子，故③正确④错误；2号染色体在减数第一次分裂时正常分裂，在减数第二次分裂时姐妹单体没分开，产生AA型配子。

故①正确②错误；答案选A。

]

3．（2016·全国卷Ⅲ）基因突变和染色体变异是真核生物可遗传变异的两种来源。

回答下列问题：

（1）基因突变和染色体变异所涉及的碱基对的数目不同，前者所涉及的数目比后者________。

（2）在染色体数目变异中，既可发生以染色体组为单位的变异，也可发生以________为单位的变异。

（3）基因突变既可由显性基因突变为隐性基因（隐性突变），也可由隐性基因突变为显性基因（显性突变）。

若某种自花授粉植物的AA和aa植株分别发生隐性突变和显性突变，且在子一代中都得到了基因型为Aa的个体，则最早在子________代中能观察到该显性突变的性状；最早在子________代中能观察到该隐性突变的性状；最早在子________代中能分离得到显性突变纯合体；最早在子________代中能分离得到隐性突变纯合体。

解析：

（1）基因突变是指基因中碱基对的替换、增添和缺失；染色体变异包括染色体结构变异和染色体数目变异，通常染色体变异涉及许多基因的变化。

故基因突变涉及的碱基对数目比染色体变异涉及的少。

（2）在染色体数目变异中，既可发生以染色体组为单位的变异，也可发生以染色体为单位的变异。

（3）显性突变是aa突变为Aa，在子一代中能观察到该显性突变的性状，子一代自交，子二代的基因型为AA、Aa和aa，子二代再自交，子三代不发生性状分离才算得到显性突变纯合体；隐性突变是AA突变为Aa，在子一代还是表现为显性性状，子一代自交，子二代的基因型为AA、Aa和aa，即能观察到该隐性突变的性状，也就是隐性突变纯合体。

答案：

（1）少　

（2）染色体　（3）一　二　三　二

■考向专练——题点研练　触类旁通·································

　生物变异的类型和特点

1．（2019·潍坊期中）下列有关生物变异的叙述，错误的是（　　）

A．基因突变的随机性表现为一个基因能突变为多种等位基因

B．基因重组可发生在同种生物之间，也可发生在不同种生物之间

C．DNA分子中碱基对的增添、缺失或替换，不一定导致基因突变

D．染色体结构变异会使染色体上的基因数目或排列顺序发生改变

A　[基因突变的不定向性表现一个基因能突变为多种等位基因；基因突变的随机性表现为基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期，可以发生在细胞内的不同DNA分子上或同一DNA分子的不同部位。

]

2．（2019·青海师大附中期末）已知某DNA片段上有基因A、无效片段和基因B，其分布如图所示。

现将某外来DNA片段（m）插入位点a或b，下列关于变异类型的说法正确的是（　　）

A．若m为无效片段且插入位点a，则发生了基因突变

B．若m为无效片段且插入位点b，则发生了染色体变异

C．若m为有效片段且插入位点a，则发生了基因重组

D．若m为有效片段且插入位点b，则发生了染色体变异

C　[若m为无效片段且插入位点a，由于位点a也位于无效片段，所以没有发生基因突变，A错误；若m为无效片段且插入位点b，由于位点b位于基因B中，说明外来无效片段插入原基因内部，导致原基因结构被破坏，原基因不表达，这属于基因突变，B错误；若m为有效片段且插入位点a，由于位点a也位于无效片段，所以原基因无影响，原基因表达，插入基因也表达，这属于基因重组，C正确；若m为有效片段且插入位点b，由于位点b位于基因B中，说明外来有效片段插入原基因内部，导致基因结构被破坏，原基因不表达，但插入基因表达，则发生了基因重组与基因突变，D错误。

]

　考查染色体组、单倍体、二倍体和多倍体

1．下列关于染色体组和染色体变异的叙述，错误的是（　　）

A．不同物种的染色体组中可能含有相同的染色体

B.同种生物的细胞处于有丝分裂后期时的染色体组数最多

C．减数分裂过程中的染色体结构变异可导致异常配子的产生

D．细胞内染色体数目以染色体组形式成倍增加导致个体不育

D　[不同物种的染色体组中可能含有相同的染色体，如二倍体西瓜与四倍体西瓜染色体组内的染色体相同，A正确；同种生物的细胞处于有丝分裂后期时的染色体组数最多，是体细胞染色体组数目的两倍，B正确；减数分裂过程中的染色体结构变异可导致异常配子的产生，C正确；细胞内染色体数目以染色体组形式成倍增加后，如果细胞内含有偶数个染色体组，则不会导致个体不育，D错误。

]

2．（2019·潍坊期中）下列关于单倍体、二倍体和多倍体的叙述，错误的是（　　）

A．体细胞中含有两个染色体组的个体不一定是二倍体

B．四倍体与二倍体杂交后可以产生种子，但该种子不能正常发育成植株

C．在自然条件下，玉米和番茄等高等植物也会出现单倍体植株

D．与二倍体相比，多倍体的植株常常是茎秆粗壮、果实较大

B　[由配子发育成的个体，体细胞中含有两个染色体组叫单倍体，A项正确；四倍体和二倍体杂交后可以产生种子，种子为三倍体，且该种子可以正常发育，B项错误；在自然条件下，玉米和番茄等高等植物也会出现单倍体植株，C项正确；与二倍体相比，多倍体的植株常常是茎秆粗壮、果实较大，D项正确。

]

　关注单倍体的三个失分点

（1）单倍体的体细胞中并非只有1个染色体组：

由多倍体的配子形成的单倍体的体细胞中有2个或2个以上的染色体组。

（2）单倍体并非都不育：

若单倍体含有同源染色体，可能可育并能产生后代。

（3）单倍体可能含有等位基因。

　变异与细胞分裂的综合考查

1．（2019·河南九校联考）如图是某基因型为AABb的哺乳动物细胞分裂的示意图，下列有关叙述正确的是（　　）

A．基因B和b中脱氧核苷酸的数量一定不同

B．甲细胞中染色体①和②上的基因一定是等位基因

C．乙细胞中出现基因A和a的原因一定是基因突变

D．甲、乙细胞中一个染色体组中染色体数目一定不同

C　[基因B和b是等位基因，等位基因是由基因突变而来的，可能是碱基对的增添、缺失或替换，脱氧核苷酸数量不一定改变，A错误；甲细胞中染色体①和②上的基因可能是等位基因，也可能是相同基因，B错误；由题干信息可知，该哺乳动物的基因型为AABb，则乙细胞中出现基因A和a的原因一定是基因突变，不可能是交叉互换，C正确；甲、乙细胞中一个染色体组中染色体数目都是2条，D错误。

]

2．（2019·临沂期中）下图为某二倍体雄性动物细胞甲在有丝分裂和减数分裂过程中出现的三个细胞乙、丙、丁。

有关叙述正确的是（　　）

A．甲→乙可能发生基因突变和基因重组

B．乙细胞的子细胞含有4个染色体组

C．丙细胞正在发生染色体结构变异

D．丁细胞能产生两种类型的配子

D　[乙表示有丝分裂，甲→乙不可能发生基因重组，A项错误；乙细胞的子细胞含有2个染色体组，B项错误；丙细胞正在发生基因重组，C项错误；丁细胞能产生HAa和hBb两种类型的配子，D项正确。

]

　根据细胞分裂方式判定变异类型

（1）如果是有丝分裂过程中姐妹染色单体上的基因不同，则为基因突变所致。

（2）如果是减数分裂过程中姐妹染色单体上的基因不同，则可能是基因突变所致，也可能是交叉互换所致。

　考查对生物变异个体的利用

（2019·广西模拟）单体是染色体变异的一种特殊类型。

单体比正常个体少一条染色体，用（2n－1）表示（例如：

若1号染色体任意一条染色体缺少则称为该植物的1号单体，依次类推）。

某二倍体自花受粉植物有16条染色体。

请回答下列问题：

（1）该植物最多有________种单体。

（2）若该植物的所有单体都可以产生配子，并能用于杂交，则可用于基因的染色体定位。

某育种专家在该植物培育过程中偶然发现一个隐性纯合突变个体，请设计实验来判断该隐性突变基因位于第几号染色体上。

实验思路：

_____________________________________________。

解析：

根据题意分析，该植物有8对同源染色体，每一对染色体中少一条都可以成为单体，因此最多可以形成8种单体。

某育种专家在该植物培育过程中偶然发现一个隐性纯合突变个体，让该隐性突变个体分别与各种单体杂交，若某种单体的子代中出现隐性突变类型，则此基因在相应的染色体上。

答案：

（1）8　

（2）让该隐性突变个体分别与各种单体杂交，若某种单体的子代中出现隐性突变类型，则此基因在相应的染色体上

　考查对生物变异的分析和探究

1．（2019·衡水中学五调）豌豆植株的高茎（D）对矮茎（d）为显性，用γ射线处理若干基因型为Dd的豌豆种子，将这些种子种植后，出现了一株矮茎植株。

下列相关分析错误的是（　　）

A．该变异植株的矮茎性状不一定能遗传给子代

B．可能是基因D突变为基因d，导致矮茎植株出现

C．可能是基因D所在的染色体片段缺失，导致矮茎植株出现

D．可用该矮茎植株与正常矮茎植株杂交可确定该植株发生可遗传变异的类型

D　[据题意分析，该矮茎植株的变异有3种可能，即不可遗传的变异、染色体缺失和基因突变，用该矮茎植株与正常矮茎植株杂交，后两种变异的情况下，其子代均为矮茎植株，因此不能判断出变异类型是染色体变异或基因突变。

]

2．（2019·武汉模拟）果蝇刚毛和截毛这对相对性状由X和Y染色体同源区段上的一对等位基因控制，且刚毛（B）对截毛（b）为显性。

控制果蝇红眼的基因（R）只存在于X染色体上，如图所示。

（1）若只考虑刚毛和截毛这对相对性状，则果蝇种群中刚毛雄果蝇的基因组成除图示外，还有________种。

（2）科研人员发现，果蝇的灰身（H）对黑身（h）为显性，H、h位于常染色体上，纯合灰身果蝇与黑身果蝇杂交，后代中出现一只黑身果蝇（甲），甲的出现可能是因为亲本果蝇在产生配子的过程中发生了基因突变或染色体片段缺失。

研究人员利用基因型为HH的果蝇（乙）进行相关实验，弄清了原因。

试对实验结果进行预测（假定一对同源染色体缺失相同片段时胚胎致死，各基因组成配子活力相同）。

实验步骤：

①将甲和乙杂交，获得F1；

②F1自由交配，观察并统计F2的表现型及比例。

结果预测：

①若F2表现型及比例为________________，则甲的出现是基因突变导致的；

②若F2表现型及比例为________________，则甲的出现是染色体片段缺失导致的。

解析：

（1）刚毛雄果蝇的基因型有XBYB、XBYb、XbYB三种。

（2）纯合的灰身果蝇（HH）与黑身果蝇（hh）杂交后代出现一只黑身果蝇（甲）。

若亲本果蝇产生配子过程中发生基因突变，则果蝇甲的基因型是hh；若亲本果蝇产生配子过程中染色体缺失，则果蝇甲的基因型为h0。

若果蝇甲为hh，与果蝇乙（HH）杂交，F1自由交配，F2中灰身∶黑身＝3∶1。

若果蝇甲为h0，与果蝇乙（HH）杂交，F1中Hh∶H0＝1∶1，F1自由交配时产生雌配子和雄配子都为H∶h∶0＝2∶1∶1，雌雄配子随机结合，F2的表现型及比例为灰身∶黑身＝4∶1。

答案：

（1）2　

（2）①灰身∶黑身＝3∶1　②灰身∶黑身＝4∶1

考点2　生物变异在育种上的应用

（对应学生用书第59页）

■核心整合——知识内化　融会贯通··································

1．据图厘清“5”种生物育种方法

（1）识别各字母表示的处理方法

A：

杂交，D：

自交，B：

花药离体培养，C：

用秋水仙素处理幼苗，E：

诱变处理，F：

秋水仙素处理，G：

转基因技术。

（2）判断育种方法及依据的原理

育种流程

育种方法

原理

亲本

新品种

杂交育种

基因重组

亲本

新品种

单倍体育种

染色体变异

种子或幼苗

新品种

诱变育种

基因突变

种子或幼苗

新品种

多倍体育种

染色体变异

植物细胞

新品种

基因工程育种

基因重组

2.育种方法的注意点

（1）动植物杂交育种的区别：

植物杂交育种中纯合子的获得只能通过逐代自交的方法，不能通过测交方法，子代留种；而动物杂交育种中纯合子的获得一般通过测交的方法，亲代留种。

（2）原核生物不能运用杂交育种，如细菌的育种一般采用诱变育种。

（3）花药离体培养只是单倍体育种中的一步程序，要想得到纯合子，还需用秋水仙素处理单倍体幼苗使其染色体数目加倍。

（4）多倍体育种中用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，而单倍体育种只能用秋水仙素处理幼苗，而不能处理萌发的种子。

■素养提升——规范表述　严谨准确··································

1．现有基因型为AABB和aabb某植物的种子，已知A基因和b基因控制的性状是优良性状，请写出快速培育具有两种优良性状新品种的育种方法和思路。

提示：

应采用单倍体育种的方法。

思路：

种植基因型为AABB和aabb植物的种子，让两个品种的植株杂交，得到F1的种子，种植F1的种子，采集F1植株的花药进行离体培养得到单倍体的幼苗，用秋水仙素（或低温）诱导染色体加倍，得到四种纯合的二倍体植株，选择具有所需两种优良性状的植物进行自交并收获种子即为优良品种。

2.已知西瓜果皮的深色（B）对浅色（b）是显性。

四倍体西瓜和二倍体西瓜间行种植时，四倍体植株上所结的西瓜中的种子将来发育成的既有四倍体植株（自花传粉），又有三倍体植株（杂交）。

现有深色果皮品种（BB）和浅色果皮品种（bb）西瓜。

请选择合适的品种间行种植，以便从子代果皮（其细胞的基因组成与母本体细胞一致）的颜色就可辨别出是四倍体西瓜还是三倍体西瓜。

写出你所选择的父本和母本品种的表现型，并用文字简要说明。

提示：

选择父本为深色果皮品种（BB），母本为浅色果皮品种（bb）。

用适宜浓度的秋水仙素处理基因型为bb的二倍体植株幼苗，获得基因型为bbbb的四倍体植株。

bbbb的四倍体植株和BB的二倍体间行种植。

如bbbb自交，则形成的种子的基因型为bbbb；若bbbb作母本，BB作父本杂交，则形成的种子的基因型为Bbb，第二年把上一年四倍体植株上结的种子种下，长成植株，所结西瓜深色果皮的为三倍体（无子）西瓜（Bbb），浅色果皮的为四倍体西瓜（bbbb）。

3．马铃薯是杂合子，生产中通常使用块茎繁殖，不同品种杂交后代往往表现出优于双亲的性状，即杂种优势。

现要尽快选育出抗病（Aa）抗盐（Bb）的马铃薯新品种并进行大面积推广。

（1）所选杂交育种的亲本的基因型是什么？

（2）请用遗传图解的形式，写出马铃薯品种间杂交育种的程序。

提示：

（1）aaBb、Aabb

（2）育种程序：

■真题再做——思悟方法　体验感悟·································

1．（2019·江苏高考）下列关于生物变异与育种的叙述，正确的是（　　）

A．基因重组只是基因间的重新组合，不会导致生物性状变异

B．基因突变使DNA序列发生的变化，都能引起生物性状变异

C．弱小且高度不育的单倍体植株，进行加倍处理后可用于育种

D．多倍体植株染色体组数加倍，产生的配子数加倍，有利于育种

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