《步步高》高考生物通用版大二轮专题复习与增分策略讲义专题9生物的变异育种与进化.docx

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《步步高》高考生物通用版大二轮专题复习与增分策略讲义专题9生物的变异育种与进化

[重温考纲要求]　1.基因重组及其意义（Ⅱ）。

2.基因突变的特征和原因（Ⅱ）。

3.染色体结构变异和数目变异（Ⅰ）。

4.生物变异在育种上的应用（Ⅱ）。

5.转基因食品的安全（Ⅰ）。

6.现代生物进化理论的主要内容（Ⅱ）。

7.生物进化与生物多样性的形成（Ⅱ）。

1.有关生物变异的正误判断

（1）A基因突变为a基因，a基因还可能再突变为A基因（　√　）

（2）染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化（　×　）

（3）低温可抑制染色体着丝点分裂，使子染色体不能分别移向两极导致染色体加倍（　×　）

（4）多倍体形成过程增加了非同源染色体重组的机会（　×　）

（5）在有丝分裂和减数分裂过程中，非同源染色体之间交换一部分片段，导致染色体结构变异（　√　）

2.有关生物育种的正误判断

（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（　×　）

（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）用秋水仙素处理细胞群体，M（分裂）期细胞的比例会减少（　×　）

（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（　√　）

3.有关生物进化的正误判断

（1）长舌蝠为长筒花的唯一传粉者，两者相互适应，共同（协同）进化（　√　）

（2）生殖隔离是物种朝不同方向发展的决定性因素（　×　）

（3）生物的种间竞争是一种选择过程（　√　）

（4）自然选择决定了生物变异和进化的方向（　×　）

（5）外来物种入侵能改变生物进化的速度和方向（　√　）

（6）一般来说，频率高的基因所控制的性状更适应环境（　√　）

（7）物种的形成可以不经过隔离（　×　）

（8）生物进化过程的实质在于有利变异的保存（　×　）

（9）人工培育的新物种只能生活在人工环境中（　×　）

一、“千变万化”的生物变异

1.（2015·海南，19）关于等位基因B和b发生突变的叙述，错误的是（　　）

A.等位基因B和b都可以突变成为不同的等位基因

B.X射线的照射不会影响基因B和基因b的突变率

C.基因B中的碱基对G－C被碱基对A－T替换可导致基因突变

D.在基因b的ATGCC序列中插入碱基C可导致基因b的突变

答案　B

解析　根据基因突变的不定向性，突变可以产生多种等位基因，A正确；X射线属于物理诱变因素，可以提高基因突变率，B错误；基因突变包括碱基对的替换、增添和缺失三种情况，C选项属于替换，D选项属于增添，C、D正确。

2.（2015·全国Ⅱ，6）下列关于人类猫叫综合征的叙述，正确的是（　　）

A.该病是由于特定的染色体片段缺失造成的

B.该病是由于特定染色体的数目增加造成的

C.该病是由于染色体组数目成倍增加造成的

D.该病是由于染色体中增加某一片段引起的

答案　A

解析　人类猫叫综合征是人的第5号染色体部分缺失引起的，A正确，B、C、D错误。

3.（2016·全国丙，32）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到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）。

若某种自花受粉植物的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子；最早在子______________代中能分离得到隐性突变纯合子。

答案　

（1）少　

（2）染色体　（3）一　二　三　二

解析　

（1）基因突变是指DNA分子中发生的碱基对的替换、增添或缺失，而染色体变异往往会改变基因的数目和排列顺序，所以与基因突变相比，后者所涉及的碱基对数目更多。

（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，也可发生以个别染色体为单位的变异。

（3）AA植株发生隐性突变后基因型变为Aa，而aa植株发生显性突变后基因型也变为Aa，该种植物自花受粉，所以不论是显性突变还是隐性突变，子一代为Aa时在子二代中的基因型都有AA、Aa和aa三种，故最早可在子一代观察到该显性突变的性状（A_）；最早在子二代中观察到该隐性突变的性状（aa）；显性纯合子和隐性纯合子均出现于子二代，且隐性纯合子一旦出现，即可确认为纯合，从而可直接分离出来，而显性纯合子的分离，却需再令其自交一代至子三代，若不发生性状分离方可认定为纯合子，进而分离出来。

悟规律

各种变异的基本概念与特征、各种变异的图形分析与判断、区分各种变异的杂交实验设计与分析等是考查的核心。

1.突破生物变异的4大问题

（1）关于“互换”问题：

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，参与互换的基因为等位基因；非同源染色体之间的互换，属于染色体结构变异中的易位，参与互换的基因为非等位基因。

（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；基因内部若干“碱基对”的缺失属于基因突变。

（3）关于变异的水平问题

①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。

②染色体变异是细胞水平的变异，涉及染色体的“某片段”的改变，这一片段可能含有若干个基因，在光学显微镜下可以观察到，故常用分生组织制片观察的方法确认是否发生了染色体变异。

（4）涉及基因“质”和“量”的变化问题

①基因突变——改变基因的质（基因结构改变，成为新基因），不改变基因的量。

②基因重组——不改变基因的质，也不改变基因的量，但改变基因间的组合搭配方式及改变基因型（注：

转基因技术可改变基因的量）。

③染色体变异——不改变基因的质，但会改变基因的量或改变基因的排列顺序。

2.“两看”法界定二倍体、多倍体、单倍体

题型一　由细胞分裂图判断变异类型

1.在细胞分裂过程中出现了甲、乙2种变异，甲图中英文字母表示染色体片段。

下列有关叙述正确的是（　　）

①甲图中发生了染色体结构变异，增加了生物变异的多样性　②乙图中出现的这种变异属于染色体变异　③甲、乙两图中的变化只会出现在有丝分裂中　④甲、乙两图中的变异类型都可以用显微镜观察检验

A.①②③B.②③④

C.①②④D.①③④

答案　C

解析　甲图中发生的是染色体变异，属于染色体中某一片段位置颠倒，属于染色体结构的变异；乙图中在着丝点分裂时，两条姐妹染色单体移向了同一极，使子细胞中染色体数目多或少了一条，也属于染色体数目变异。

染色体变异可以用显微镜观察到。

甲图可出现在减数分裂中，也可出现在有丝分裂中，故③错误，因此选C。

2.如图是某个二倍体动物的几个细胞分裂示意图（数字代表染色体，字母代表染色体上带有的基因）。

据图判断不正确的是（　　）

A.该动物的性别是雄性

B.乙细胞表明该动物发生了基因突变或基因重组

C.1与2或1与4的片段交换，前者属于基因重组，后者属于染色体结构变异

D.丙细胞不能发生基因重组

答案　B

解析　根据题干，图中细胞是同一生物个体的细胞。

由甲图可知，该动物的性别为雄性。

乙图为有丝分裂图像，乙图所示的细胞中两条子染色体分别含有A和a基因，其原因是发生了基因突变。

1与2片段交换属于同源染色体间的交叉互换，属于基因重组；1与4片段交换属于染色体结构变异。

丙细胞处于减数第二次分裂后期，基因重组发生在减数第一次分裂四分体时期和后期。

技法提炼

根据染色体图示判定变异类型

（1）如果是有丝分裂后期图，若两条子染色体上的两基因不同，则为基因突变的结果。

（2）如果是减数第二次分裂后期图，若两条子染色体（同白或同黑）上的两基因不同，则为基因突变的结果。

（3）如果是减数第二次分裂后期图，若两条子染色体（颜色不一致）上的两基因不同，则为交叉互换（基因重组）的结果。

题型二　生物变异类型的分析

3.如图①②③④分别表示不同的变异类型，其中图③中的基因2由基因1变异而来。

有关说法正确的是（　　）

A.图①②都表示易位，发生在减数分裂的四分体时期

B.图③中的变异属于染色体结构变异中的缺失

C.图④中的变异属于染色体结构变异中的缺失或重复

D.图中4种变异能够遗传的是①③

答案　C

解析　图①是发生在减数分裂的四分体时期的交叉互换，图②表示易位，可发生在有丝分裂和减数分裂的过程中；图③中的变异是基因突变；图④中的变异若上链是正常链，则属于染色体结构变异中的缺失，若下链是正常链，则属于染色体结构变异中的重复；图中4种变异都是可遗传的变异，都能够遗传。

4.在某基因型为AA的二倍体水稻根尖中，发现一个如图所示的细胞（图中Ⅰ、Ⅱ表示该细胞中部分染色体，其他染色体均正常），以下分析合理的是（　　）

A.a基因产生的原因可能是其亲代产生配子时发生了基因突变

B.该细胞一定发生了染色体变异，一定没有发生基因自由组合

C.该细胞产生的各项变异均可在光学显微镜下直接进行观察

D.该细胞变异均为可遗传变异，都可通过有性生殖传给后代

答案　B

解析　植物的根尖分生区细胞不能进行减数分裂，只能进行有丝分裂，所以a基因的出现是有丝分裂过程中发生了基因突变，A错误；由受精卵发育而来，体细胞中含有两个染色体组的生物是二倍体，而Ⅱ号染色体在细胞中有三条，说明发生了染色体数目变异；同时基因的自由组合发生在减数过程中，而根尖细胞中只能发生有丝分

裂，不能发生减数分裂，B正确；基因突变在显微镜下看不见，C错误；可遗传变异的来源有基因突变、基因重组和染色体变异，体细胞中发生的变异不能通过有性生殖传给后代，D错误。

5.脆性X染色体是由于染色体上的FMR1基因出现过量的CGG//GCC重复序列，导致DNA与蛋白质结合异常，从而出现“缢沟”，染色体易于从“缢沟”处断裂。

下列分析错误的是（　　）

A.脆性X染色体出现的根本原因是基因突变

B.脆性X染色体更易发生染色体的结构变异

C.男性与女性体细胞中出现X染色体“缢沟”的概率不同

D.由于存在较多的GC重复序列，脆性X染色体结构更稳定

答案　D

解析　脆性X染色体是因为基因中出现过量的CGG//GCC重复序列，即基因中插入一定碱基序列，基因的结构发生改变，即基因突变，A正确；脆性X染色体易于从“缢沟”处断裂，说明易于发生染色体结构变异，B正确，男性细胞中只有一条X染色体，女性细胞中有两条X染色体，女性出现X染色体“缢沟”的概率更大些，C正确；由于“缢沟”的存在，染色体结构不稳定，D错误。

二、“学以致用”的遗传育种

1.（2014·新课标全国Ⅰ，32）现有两个纯合的某作物品种：

抗病高秆（易倒伏）和感病矮秆（抗倒状）品种，已知抗病对感病为显性，高秆对矮秆为显性，但对于控制这两对相对性状的基因所知甚少。

回答下列问题：

（1）在育种实践中，若利用这两个品种进行杂交育种，一般来说，育种目的是获得具有________________优良性状的新品种。

（2）杂交育种前，为了确定F2代的种植规模，需要正确预测杂交结果。

若按照孟德尔遗传定律来预测杂交结果，需要满足3个条件：

条件之一是抗病与感病这对相对性状受一对等位基因控制，且符合分离定律；其余两个条件是______________________________________。

（3）为了确定控制上述这两对性状的基因是否满足上述3个条件，可用测交实验来进行检验，请简要写出该测交实验的过程。

________________________________________________________________________。

答案　

（1）抗病矮秆　

（2）高秆与矮秆这对相对性状受一对等位基因控制，且符合分离定律；控制这两对相对性状的基因位于非同源染色体上　（3）将纯合的抗病高秆植株与感病矮秆植株杂交，产生F1，让F1与感病矮秆植株杂交

解析　

（1）杂交育种能将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，抗病与矮秆（抗倒伏）为优良性状。

（2）杂交育种依据的原理是基因重组，控制两对相对性状的基因位于非同源染色体上，遵循基因的自由组合定律，每对基因单独考虑时符合分离定律。

（3）测交是指用F1和隐性纯合子杂交，故应先用纯合的抗病高秆植株与感病矮秆植株杂交得到F1，然后再进行测交实验。

2.（2015·浙江，32）某自花且闭花受粉植物，抗病性和茎的高度是独立遗传的性状。

抗病和感病由基因R和r控制，抗病为显性；茎的高度由两对独立遗传的基因（D、d，E、e）控制，同时含有D和E表现为矮茎，只含有D或E表现为中茎，其他表现为高茎。

现有感病矮茎和抗病高茎两品种的纯合种子，欲培育纯合的抗病矮茎品种。

请回答：

（1）自然状态下该植物一般都是________合子。

（2）若采用诱变育种，在γ射线处理时，需要处理大量种子，其原因是基因突变具有________和有害性这三个特点。

（3）若采用杂交育种，可通过将上述两个亲本杂交，在F2等分离世代中____________抗病矮茎个体，再经连续自交等____________手段，最后得到稳定遗传的抗病矮茎品种。

据此推测，一般情况下，控制性状的基因数越多，其育种过程所需的____________。

若只考虑茎的高度，亲本杂交所得的F1在自然状态下繁殖，则理论上F2的表现型及其比例为____________。

（4）若采用单倍体育种，该过程涉及的原理有__________________________。

请用遗传图解表示其过程（说明：

选育结果只需写出所选育品种的基因型、表现型及其比例）。

答案　

（1）纯　

（2）稀有性、多方向性

（3）选择　纯合化　年限越长　矮茎∶中茎∶高茎＝9∶6∶1

（4）基因重组和染色体变异　遗传图解如图

解析　

（1）已知该植物为自花且闭花受粉的植物，所以在自然状态下发生的是自交过程，一般都是纯合子。

（2）诱变育种主要利用基因突变的原理，因为基因突变具有有害性、稀有性和多方向性，所以需要处理大量种子。

（3）杂交育种是利用基因重组的原理，有目的地将两个或多个品种的优良性状组合在同一个个体上，一般通过杂交、选择和纯合化等手段培养出新品种。

如果控制性状的基因数越多，则育种过程中所需要的时间越长。

若只考虑茎的高度，据题意可知亲本为纯合子，所以它们的基因型为DDEE（矮茎）和ddee（高茎），其F1的基因型为DdEe，表现型为矮茎，F1自交后F2的表现型及其比例分别为矮茎（D－E－）∶中茎（D－ee和ddE－）∶高茎（ddee）＝9∶6∶1。

（4）单倍体育种的原理是基因重组和染色体变异。

遗传图解见答案。

悟规律

生物变异在育种实践中的应用一向为高考热点，题型多为非选择题，考查内容多涉及育种方法的选择、育种方案的设计、育种过程分析等，备考时应加大针对性训练，并注重育种方法的归纳整合。

1.据图理清“5”种生物育种

（1）“亲本

新品种”为杂交育种。

（2）“亲本

新品种”为单倍体育种。

（3）“种子或幼苗

新品种”为诱变育种。

（4）“种子或幼苗

新品种”为多倍体育种。

（5）“植物细胞

新细胞

愈伤组织

胚状体

人工种子―→新品种”为基因工程育种。

2.根据不同的需求选择育种的方法

（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马铃薯、甘薯等，则只要出现所需性状即可，不需要培育出纯种。

（5）若要培育原先没有的性状，则可用诱变育种。

（6）若要定向改变生物的性状，可利用基因工程育种。

题型一　育种的原理、过程及特点

1.染色体部分缺失在育种方面也有重要作用。

下图所示为育种专家对棉花品种的培育过程，相关叙述错误的是（　　）

A.太空育种依据的原理主要是基因突变

B.粉红棉M的出现是染色体缺失的结果

C.深红棉S与白色棉N杂交产生深红棉的概率为

D.粉红棉M自交产生白色棉N的概率为

答案　C

解析　太空育种的原理主要是基因突变，可以产生新的基因。

由图可知，粉红棉M是由于染色体缺失了一段形成的。

若用b－表示染色体缺失的基因，则bb×b－b－→bb－（全部为粉红棉）。

粉红棉bb－自交，得白色棉bb的概率为

。

2.如图为普通小麦的培育过程。

据图判断下列说法正确的是（　　）

A.普通小麦的单倍体中含有一个染色体组，共7条染色体

B.将配子直接培养成单倍体的过程称为单倍体育种

C.二粒小麦和普通小麦均能通过自交产生可育种子

D.染色体加倍只能通过秋水仙素处理萌发的种子实现

答案　C

解析　普通小麦是六倍体，其单倍体内含有21条染色体，每个染色体组中含有7条形状、大小不同的染色体；将配子直接培养成单倍体的过程只是单倍体育种的一个环节；二粒小麦和普通小麦细胞内均含有同源染色体，均能通过自交产生可育种子；使染色体加倍除可利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗外，还可以对其进行低温处理。

技法提炼

育种方案的选择

（1）欲获得从未有过的性状——诱变育种，如对从不抗旱的玉米诱变处理获得抗旱品种。

（2）欲将分散于不同品系的性状集中在一起（优势组合）——杂交育种，如利用抗倒伏不抗锈病的小麦和抗锈病不抗倒伏的小麦培育出既抗锈病、又抗倒伏的“双抗”品系。

（3）欲增大原品种效应（如增加产量、增加营养物质含量等）——多倍体育种，如用二倍体西瓜人工诱导染色体数目加倍获得“四倍体”，进而与二倍体杂交培育成“三倍体无子西瓜”。

题型二　育种方案的设计

3.为了快速培育抗某种除草剂的水稻，育种工作者综合应用了多种育种方法，过程如下。

请回答问题。

（1）从对该种除草剂敏感的二倍水稻植株上取花药离体培养，诱导成________________幼苗。

（2）用γ射线照射上述幼苗，目的是__________________________________________；

然后用该除草剂喷洒其幼叶，结果大部分叶片变黄，仅有个别幼叶的小片组织保持绿色，表明这部分组织具有______________________。

（3）取该部分绿色组织再进行组织培养，诱导植株再生后，用秋水仙素处理幼苗，使染色体__________，获得纯合__________，移栽到大田后，在苗期喷洒该除草剂鉴定其抗性。

（4）对抗性的遗传基础做进一步研究，可以选用抗性植株与________杂交，如果__________，表明抗性是隐性性状。

F1自交，若F2的性状分离比为15（敏感）∶1（抗性），初步推测____________________________________________________________。

答案　

（1）单倍体

（2）使幼苗产生突变　抗该除草剂能力

（3）数目加倍　抗性植株

（4）敏感型植株　F1个体全为敏感型植株　该抗性性状由两对基因共同控制，且两对基因均隐性纯合时，植株表现为抗性，其余表现为敏感型

解析　

（1）单倍体育种常用的方法是花药离体培养，其发育成的个体为单倍体。

（2）用γ射线照射上述幼苗，幼苗易发生基因突变，可能产生符合生产的新类型；然后用该除草剂喷洒其幼叶，个别幼叶的小片组织保持绿色，表明这部分组织抗除草剂。

（3）取该部分绿色组织再进行植物组织培养，诱导植株再生后，用秋水仙素处理幼苗，使染色体加倍，从而获得纯合的抗该除草剂植物。

（4）对抗性的遗传基础做进一步研究，可以选用抗性植株与敏感型植株杂交，如果后代全部为敏感型植株，表明抗性是隐性性状。

F1自交，若F2的性状分离比为15（敏感）∶1（抗性），表明抗性性状由两对基因控制，且两对基因均为隐性纯合时才表现为抗性，其他基因型表现为敏感型。

4.草鱼（2n＝48）是中国淡水养殖的四大家鱼之一，草鱼因其能迅速清除水体各种草类而被称为“拓荒者”。

多倍体鱼类与相同的二倍体鱼类相比，其个体大、生长速度快、抗病及耐寒性强，可以通过人工方法诱导多倍体鱼类形成。

多倍体鱼类的产生机制如图所示，a、b、c为成熟个体。

请回答下列问题：

（1）上述育种方法称为________，原理是______________________________________。

（2）通过上述方法，得到的成熟个体a为______________倍体；通过“方法三”获得的草鱼个体体细胞中含____________条染色体。

（3）秋水仙素诱导染色体加倍的原理是_________________________________________。

（4）草鱼虽可控制杂草生长，但其天然繁殖能力强，易对水生植物造成严重损坏，因此可以通过方法__________（填写图中方法的序号）培育不育的草鱼解决该问题。

答案　

（1）多倍体育种　染色体变异　

（2）三　96

（3）抑制细胞分裂前期纺锤体形成，使染色体数目加倍

（4）一、二

解析　

（1）上述育种方法称为多倍体育种，利用的原理是染色体变异。

（2）通过上述方法，得到的成熟个体a、b为三倍体，成熟个体c为四倍体；通过“方法三”获得的草鱼个体为四倍体，其体细胞中含24×4＝96条染色体。

（3）秋水仙素可抑制细胞分裂前期纺锤体形成，从而使染色体数目加倍。

（4）草鱼虽可控制杂草生长，但其天然繁殖能力强，易对水生植物造成严重损坏，因此可以通过方法一、二培育不育的草鱼（三倍体）解决该问题。

三、“拨开迷雾”的进化理论

1.（2014·四川，5）油菜物种甲（2n＝20）与乙（2n＝16）通过人工授粉杂交，获得的幼胚经离体培养形成幼苗丙，用秋水仙素处理丙的顶芽形成幼苗丁，待丁开花后自交获得后代戊若干。

下列叙述正确的是（　　）

A.秋水仙素通过促进着丝点分裂，使染色体数目加倍

B.幼苗丁细胞分裂后期，可观察到36或72条染色体

C.丙到丁发生的染色体变化，决定了生物进化的方向

D.形成戊的过程未经过地理隔离，因而戊不是新物种

答案　B

解析　A项，在有丝分裂过程中，秋水仙素的作用是在分裂前期抑制纺锤体的形成，从而达到使染色体数目加倍的目的。

B项，油菜物种甲、乙杂交，子代丙是异源二倍体，其染色体数为10＋8＝18条，用秋水仙素处理其顶芽后，发育成的幼苗丁中部分细胞染色体加倍为36条，该类细胞在有丝分裂后期可观察到72条染色体，还有一部分细胞染色体并未加倍，该类细胞在有丝分裂后期可观察到36条染色体。

C项，决定生物进化方向的是自然选择，不是丙到丁发生的染色体变化（染色体变异）。

D项，虽然形成戊的过程没有经过地理隔离，但是其体细胞中染色体组成为物种甲（2n＝20）＋物种乙（2n＝16），为异源四倍体，与二倍体物种甲、二倍体物种乙都存在生殖隔离，因而戊是新物种。

2.（2015·全国Ⅰ，32）假设某果蝇种群中雌雄个体数目相等，且对于A和a这对等位基因来说只有Aa一种基因型。

回答下列问题：

（1）若不考虑基因突变和染色体变异，则该果蝇种群中A基因频率∶a基因频率为_________。

理论上，该果蝇种群随机交配产生的第一代中AA、Aa和aa的数量比为________________，A的基因频率为________________。

（2）若该果蝇种群随机交配的实验结果是第一代中只有Aa和aa两种基因型，且比例为2∶1，则对该结果最合理的解释是________________________。

根据这一解释，第一代再随机交配，第二代中Aa和aa基因型个体数量的比例应为_