届高三生物二轮复习 专题突破四 第3讲 变异育种和进化强化训练.docx

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届高三生物二轮复习专题突破四第3讲变异育种和进化强化训练

第3讲　变异、育种和进化

　2016高考导航——适用于全国卷Ⅱ

考纲要求

高考印证

备考策略

2013

2014

2015

1．基因重组及其意义（Ⅱ）

1.命题趋势：

命题以图表形式考查基因重组、基因突变、染色体变异及其相关关联。

以生产实际为背景信息，以当前热点为材料综合各种育种方式的原理及应用。

以图像为知识载体，以生物进化及物种形成为背景信息综合考查生物进化。

2．备考指南：

（1）联系细胞分裂图或太空育种等实例，区别基因重组与基因突变。

（2）从发生时间、产生机理、结果、细胞分裂、与今后关系等几个层面比较几种突变类型。

（3）从原理、过程、优点、缺点等几个层面对比几种育种方式的方法与应用。

（4）运用对比法理解现代生物进化理论与达尔文自然选择学说的区别。

（5）运用数学方法对基因频率的变化进行讨论和计算。

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）

T6

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）

8．实验：

低温诱导染色体加倍

[高考回放]

（2015·高考全国卷Ⅱ，T6,6分）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

解析：

选A。

猫叫综合征是人的第5号染色体部分缺失引起的遗传病，是常见的染色体异常遗传病，因为患病儿童哭声轻、音调高，很像猫叫而得名，A项正确。

[学生用书P46]

1．四组概念辨析

（1）染色体变异与基因突变

项目

染色体变异

基因突变

镜检结果

显微镜下能（填“能”或“不能”）观察到

显微镜下不能（填“能”或“不能”）观察到

是否能产生新基因

不产生

产生

变异的实质

基因数目或排列顺序改变

碱基对的替换、增添和缺失

（2）染色体结构变异与基因突变

①～④的变异类型分别是：

缺失、重复、倒位、基因突变。

（3）易位与交叉互换

项目

染色体易位

交叉互换

图解

发生范围

发生于非同源染色体之间

发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间

变异类型

属于染色体结构变异

属于基因重组

（4）单倍体、二倍体与多倍体

2．不同需求的育种方法选择与分析

（1）若要求培育隐性性状的个体，可用自交或杂交，只要出现该性状即可。

（2）若要求快速育种，则应用单倍体育种。

（3）若要求大幅度改良某一品种，使之出现前所未有的性状，则可利用诱变育种的方法。

（4）若要求提高品种产量，提高营养物质含量，可运用多倍体育种。

（5）若要求将两亲本的两个不同优良性状集中于同一生物体上，可用杂交育种，亦可利用单倍体育种。

（6）若实验植物为营养繁殖，则只要出现所需性状即可，不需要培育出纯种。

（7）若要求克服远缘杂交不亲和的障碍，定向改变现有性状，则可以选择基因工程育种。

（8）若要培育原核生物，因其不能进行减数分裂，则一般采用诱变育种。

3．达尔文自然选择学说与现代生物进化理论的关系

4．隔离、物种形成与进化的关系

（1）生物进化≠物种的形成

①生物进化的实质是种群基因频率的改变，物种形成的标志是产生了生殖隔离。

②生物发生进化，并不一定形成新物种，但是新物种的形成要经过生物进化，即生物进化是物种形成的基础。

（2）物种形成与隔离的关系：

物种的形成不一定要经过地理隔离，但必须要经过生殖隔离。

（3）共同进化并不只包括生物与生物之间共同进化，还包括生物与环境之间共同进化。

命题点1　以示意图为载体剖析生物变异的类型及特点

[学生用书P47]

　图一为某基因编码蛋白质的氨基酸序列示意图，①②③为该基因三种变异类型。

图二为某植株的一条染色体发生缺失突变，获得该缺失染色体的花粉不育，缺失染色体上具有红色显性基因B，正常染色体上具有白色隐性基因b。

图三为在某基因型为AA的二倍体水稻根尖中发现的一个细胞（图中Ⅰ、Ⅱ表示该细胞中部分染色体，其他染色体均正常）。

请回答以下问题：

（1）若图一中②处碱基对A—T替换为G—C，则编码的蛋白质第100位赖氨酸变为____________。

若③处碱基对G—C替换为A—T，则生物的性状未改变，由于密码子编码氨基酸具有________性。

若①处插入碱基对G—C，②处缺失碱基对A—T，③处碱基对G—C被替换，其中对生物性状影响最小的是____处。

（2）若以图二所示植株为父本，测交后代中部分表现为红色性状。

应是减数第一次分裂时________________________________________________________________________。

（3）图三中该细胞一定发生了____________，一定没有发生____________。

[解析]　

（1）图一考查对基因突变概念的理解，基因发生突变，生物的性状不一定发生改变。

（2）由题干信息知染色体缺失（涉及3、4）花粉不育，若不考虑变异，减数第一次分裂后，正常和缺失组成的这对同源染色体分离，分别进入两个次级精母细胞中，含有缺失（涉及3、4）染色体的次级精母细胞不管减数第二次分裂时非姐妹染色单体怎样分离和随机组合，花粉都不育，因此正常情况下该植株只能产生含白色隐性基因b的配子，测交后代不能出现红色性状；若考虑变异，如果出现基因突变b→B，则后代会出现红色性状，但在自然状态下基因突变频率是很低的，因而出现的数量极其少，而达不到题干信息中要求的“部分”表现为红色性状的要求。

根据基因重组——四分体时期非姐妹染色单体发生交叉互换可知，染色单体3或4上的红色显性基因B和染色单体1或2上的白色隐性基因b发生交换，因而能够产生含有红色显性基因B的配子，则部分后代会出现红色性状。

（3）Ⅱ号染色体为三体，说明细胞一定发生了染色体变异，由于该植株的基因型为AA，而图中含有基因a，所以该细胞一定发生了基因突变，而基因重组（基因自由组合）只发生在减数分裂过程，所以此细胞一定没有发生基因自由组合。

[答案]　

（1）谷氨酸　简并　③　

（2）非姐妹染色单体之间交叉互换　（3）染色体变异、基因突变　基因重组（基因自由组合）

[易错展台]

（1）上题所示的各种变异能在光学显微镜下观察到的有图二、图三Ⅱ，能产生新基因的是图一、图三Ⅰ。

（2）若图一中整个基因从DNA中缺失，则该变异类型为染色体结构变异。

（3）观察下图，分别属于哪种变异类型？

（4）若图三中Ⅱ染色体上的基因为Bbb，该植株与正常的植株（bb）杂交，则该三体植株产生的配子种类及比例是Bb∶b∶B∶bb＝2∶2∶1∶1。

子代中正常植株与三体植株的比例是1∶1。

（5）上题中可用制作根尖分生区细胞的有丝分裂装片，观察中期的染色体数目的简便方法区分出图三Ⅱ的类型。

（6）仔细分析下图，①所示植物细胞最多含6个染色体组。

②所示生物性状发生改变的原因是染色体结构变异。

③所示生物是单倍体。

（7）低温诱导植物染色体数目的变化实验与观察细胞的有丝分裂实验的操作步骤基本相同，但是存在3点差异，请分析比较。

项目

低温诱导植物染色体数目的变化

观察细胞的有丝分裂

培养

4_℃低温培养

适宜温度下培养

固定

解离前用卡诺氏液进行固定，然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次

不用固定

染色

用改良苯酚品红染液

用醋酸洋红液或龙胆紫溶液

1．三种可遗传变异中的相关问题

（1）关于“互换”问题

同源染色体的非姐妹染色单体间的互换属于基因重组；非同源染色体间的互换属于染色体变异中的易位。

（2）关于“缺失”问题

DNA分子中碱基的缺失属于基因突变；DNA分子中基因的缺失属于染色体结构变异中的缺失。

2．染色体变异与基因突变的判别

（1）判别依据：

光学显微镜下能观察到的是染色体变异，不能观察到的是基因突变。

（2）具体操作：

制作正常个体与待测变异个体的有丝分裂临时装片，找到中期图进行染色体结构与数目的比较可以判断是否发生了染色体变异。

3．显性突变与隐性突变的判定

（1）理论基础：

受到物理、化学和生物因素的影响，AA个体如果突变成Aa个体，则突变性状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子；相反，如果aa个体突变成Aa个体，则当代就会表现出突变性状。

（2）判断方法

①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判断基因突变的类型。

②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。

1．（2015·甘肃兰州市高三实战，T3）下列有关生物变异的叙述，正确的是（　　）

A．三倍体植物不能由受精卵发育而来

B．低温会抑制着丝点的分裂从而导致染色体数目加倍

C．可遗传变异中，只有基因突变才能产生新的基因

D．染色体变异一定会改变基因的数量

解析：

选C。

三倍体是由受精卵发育而来，体细胞中含有3个染色体组的个体，A错误；低温会抑制纺锤体的形成而导致染色体数目加倍，B错误；可遗传变异包括基因突变、基因重组、染色体变异，只有基因突变可产生新基因，C正确；染色体变异包括染色体结构变异和数目变异，染色体结构变异不一定会导致基因数量变化，如染色体结构变异中的倒位，D错误。

2．（2015·吉林长春市高三监测，T5）二倍体动物缺失一条染色体称为单体。

果蝇只缺失一条Ⅳ号染色体可以存活，而且能够繁殖后代，若缺失两条Ⅳ号染色体，则不能成活。

下列有关叙述错误的是（　　）

A．从变异类型来看，果蝇的单体属于染色体数目变异

B．该种单体果蝇产生的配子中染色体数为3条或4条

C．果蝇基因组计划测定的是5条染色体上DNA的碱基序列

D．若该种单体果蝇的雌雄个体交配，其存活后代中单体的概率为1/2

解析：

选D。

果蝇的单体缺乏一条染色体，属于染色体数目变异，A正确；正常的果蝇含有4对染色体，果蝇单体含有7条染色体，成对的染色体分离，不成对的染色体随机分配到子细胞中，因此该种单体果蝇产生的配子中染色体数为3条或4条，B正确；果蝇为XY型性别决定生物，基因组计划测定的是3条常染色体＋X染色体＋Y染色体共5条染色体上DNA的碱基序列，C正确；单体果蝇的雌雄个体交配，子代中1/4的个体正常，2/4的个体为单体，1/4的个体缺失两条Ⅳ号染色体不能存活，所以存活个体中有2/3的个体为单体，D错误。

3．（2015·云南省高三统一检测，T32）已知玉米高秆（A）对矮秆（a）为显性，非糯性（B）对糯性（b）为显性，非糯性籽粒及花粉遇碘液变蓝色，糯性籽粒及花粉遇碘液变棕色。

回答下列问题：

（1）用碘液处理基因型为________的植株花粉，在显微镜下可观察到蓝色花粉∶棕色花粉接近1∶1，出现该结果的根本原因是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）用高秆糯性和矮秆非糯性的两杂合玉米植株杂交，F1的表现型及比例为____________________，该实验结果________（填“能”或“不能”）证明A、a和B、b两对等位基因的遗传遵循自由组合定律。

（3）

已知基因A、a位于9号染色体上，9号染色体异常的花粉不能参与受精。

现以基因型为Aa的植株甲作为父本，其细胞中9号染色体如图所示。

①利用测交实验确定植株甲的A基因是位于正常染色体上还是异常染色体上，若测交后代________________，则证明A基因位于异常染色体上。

②假设9号染色体部分缺失的花粉不能参与受精，是花粉致死造成的。

为验证该假设，用植株甲通过________________（技术）获得单倍体植株，若单倍体植株________________，则上述假设成立。

解析：

（1）基因型为Bb的个体产生的花粉有B、b两种（比例为1∶1，原因是等位基因B和b位于一对同源染色体上，在减数第一次分裂的后期，同源染色体上的等位基因

分离，分别进入不同的配子中），这两种花粉用碘液处理分别显蓝色和棕色，且比例为1∶1。

（2）高秆糯性和矮秆非糯性的两杂合玉米的基因型分别为Aabb、aaBb，它们杂交获得的F1基因型为AaBb（高秆非糯性）、Aabb（高秆糯性）、aaBb（矮秆非糯性）、aabb（矮秆糯性），比例为1∶1∶1∶1。

不管两对基因是位于一对同源染色体上，还是分别位于两对同源染色体上，杂合子Aabb和aaBb都分别能产生两种配子，故该实验结果不能证明两对基因的遗传遵循基因自由组合定律。

（3）①Aa与aa测交，如果A基因位于异常染色体上，则Aa产生的可育花粉只有a，则测交后代的基因型只有aa，表现为矮秆。

②采用花药离体培养获得单倍体植株。

如果Aa植株的基因A位于异常染色体上，由于含有A的花粉致死，则只有含有a的花粉才能发育形成单倍体植株（全为矮秆）；如果Aa植株的基因a位于异常染色体上，由于含有a的花粉致死，则只有含有A的花粉才能发育形成单倍体植株（全为高秆），因此，如果获得的单倍体植株表现型一致，则说明含有异常染色体的花粉是致死的。

答案：

（1）Bb　Bb的个体在减数分裂形成配子时，等位基因B、b随同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，形成B、b两种配子

（2）高秆非糯性∶高秆糯性∶矮秆非糯性∶矮秆糯性＝1∶1∶1∶1　不能　（3）①全为矮秆

②花药离体培养　表现型一致

“三看法”判断可遗传变异的类型

（1）DNA分子内的变异

一看基因种类：

即看染色体上的基因种类是否发生改变，若发生改变则为基因突变，由基因中碱基对的增添、缺失或替换所致。

二看基因位置：

若基因的种类和数目未变，但其在染色体上的位置改变，则为染色体结构变异中的“倒位”或“易位”。

三看基因数目：

若基因的种类和位置未变，但基因的数目改变，则为染色体结构变异中的“重复”或“缺失”。

（2）DNA分子间的变异

一看染色体数目：

若染色体的数目发生改变，可根据染色体的数目变化情况，确定是染色体数目的“整倍变异”还是“非整倍变异”。

二看基因位置：

若染色体的数目和基因数目均未改变，但基因所处的染色体位于非同源染色体上，则应为染色体结构变异中的“易位”。

三看基因数目：

若染色体上的基因数目不变，则为减数分裂过程中同源染色体上的非姐妹染色单体交叉互换的结果，属于基因重组。

命题点2　结合图例特点考查生物育种方法

　　[学生用书P49]

　现有味甘汁多、消暑解渴、稳定遗传的绿皮（G）、红瓤（R）、小子（e）西瓜品种甲与白皮（g）、黄瓤（r）、大子（E）西瓜品种乙，三对基因自由组合。

请根据下面提供的西瓜育种流程图回答有关问题：

（1）图中①过程所用的试剂为______________，通过②途径培育无子西瓜的方法叫做______________，所结西瓜果实的表现型为______________。

（2）通过③途径培育无子西瓜时所用的试剂为____________。

方法________（填②或③）产生的无子性状可以遗传给后代。

（3）过程⑤育种方法的原理是__________，图中F1可以产生__________种基因型的配子。

F1逐代自交产生Fn的过程中，若不经过筛选淘汰，则该种群是否发生进化__________，原因是________________________________________________________________________。

[解析]　

（1）用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗，染色体数目加倍，将获得四倍体西瓜；四倍体西瓜与二倍体西瓜杂交，得到三倍体西瓜，这种育种方法称为多倍体育种；三倍体种子的基因型是GGgRRrEee，三倍体减数分裂过程联会紊乱，无子，由于果实由子房壁发育而来，其性状与母本相同，即绿皮、红瓤。

（2）用生长素或生长素类似物处理二倍体西瓜雌蕊柱头，生长素可以促进子房壁发育成无子西瓜；培育三倍体西瓜的原理是染色体变异，属于可遗传变异，其无子性状可遗传给后代。

（3）过程⑤是杂交育种，其原理是基因重组；因为F1的基因型是GgRrEe，每对等位基因产生两种类型配子，根据基因自由组合定律，产生配子种类数为2×2×2＝8种；植物自交又没有进行选择的情况下，种群的基因频率不发生变化，说明生物没有发生进化。

[答案]　

（1）秋水仙素　多倍体育种　绿皮、红瓤、无子　

（2）生长素（或生长素类似物）　②　（3）基因重组　8　否　种群的基因频率没有发生改变

[易错展台]

（1）上题中①过程试剂作用的时期为有丝分裂前期，有丝分裂后期着丝点能（能、不能）分裂。

（2）②过程得到的无子西瓜，不可育（可育、不可育），能（能、不能）遗传。

（3）若品种甲GGRRee

GGRree

GGrree，其育种方法运用的原理是基因突变。

最大优点是提高突变率，在短时间内获得更多的变异类型。

（4）若品种乙ggrrEE→ggrrEEf，该育种方式最大优点是定向改造生物性状。

自交后代不具该性状的比例是1/4。

（5）如图为利用纯合高秆（D）抗病（E）小麦和纯合矮秆（d）染病（e）小麦快速培育纯合优良小麦品种——矮秆抗病小麦（ddEE）的示意图，据图回答下列问题：

实施①过程的主要目的是让控制不同优良性状的基因组合到一起，①②③过程不属于（属于、不属于）单倍体育种。

（6）典例中④过程得到的单倍体植株含3个染色体组，不能（能、不能）称为三倍体。

杂种植株和品种乙是同一个物种，原因为不存在生殖隔离。

1．动、植物杂交育种的区别

方法：

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．分清“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”。

①三倍体无子西瓜、骡子、单倍体等均表现“不育”，但它们均属于可遗传的变异——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。

②无子番茄“无子”的原因是植株未受粉，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，将无子番茄进行组织培养时，若能正常受粉，则可结“有子果实”，其遗传物质未发生改变。

3．花药离体培养≠单倍体育种

（1）花药离体培养仅能获得单倍体。

（2）单倍体育种包括花药离体培养和诱导单倍体染色体数目加倍。

1．（2015·新疆乌鲁木齐市一模，T6）下列关于生物育种的叙述，正确的是（　　）

A．单倍体育种与多倍体育种均涉及植物组织培养技术

B．杂交育种利用基因重组的原理，从而产生新的物种

C．秋水仙素可应用于诱变育种和多倍体育种，且作用的细胞分裂时期相同

D．单倍体育种可缩短育种年限，杂交育种可获得杂种优势的个体

解析：

选D。

多倍体育种不涉及植物组织培养技术，故A错误；杂交育种只能获得新品种，不能获得新物种，故B错误；秋水仙素在诱变育种中诱发细胞发生突变，作用于分裂间期，在多倍体育种中抑制细胞中纺锤体的形成，作用于细胞分裂的前期，故C错误；单倍体育种的优点是明显缩短育种年限，杂交育种除得到重组类型纯合子外，另一个重要的应用是获得具有杂种优势的个体，故D正确。

2．（组合题）如图为利用玉米（2N＝20）的幼苗芽尖细胞（基因型为BbTt）进行实验的流程示意图。

请分析并回答：

（1）植株A的体细胞内最多时有________个染色体组，过程③中能够在显微镜下看到染色单体的时期是________________________。

（2）秋水仙素用于培育多倍体的原理是其能够抑制____________的形成。

（3）基因重组发生在图中______（填编号）过程。

（4）利用幼苗2培育出植株B的育种过程的最大优点是________________，植株B纯合的概率为______。

（5）植株C属于单倍体是因为______________________，其培育成功说明花药细胞具有________________________。

解析：

（1）在有丝分裂后期，染色体组数最多，是正常体细胞内的两倍。

在有丝分裂的前期和中期，能够在显微镜下看到染色单体。

（2）秋水仙素能够抑制纺锤体的形成，利用秋水仙素可以得到多倍体植株。

（3）在减数分裂产生配子的过程中会发生基因重组。

（4）利用幼苗2培育出植株B的育种方法是单倍体育种，最大优点是明显缩短育种年限，最后得到的都是纯合子。

（5）体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体叫作单倍体。

利用花药培养成单倍体幼苗，说明花药细胞具有全能性。

答案：

（1）4　有丝分裂的前期和中期　

（2）纺锤体

（3）②　（4）明显缩短育种年限　1　（5）体细胞中染色体数目为玉米中配子的染色体数目（或植株C是由配子发育成的）　全能性（或控制玉米性状的全套遗传信息）

根据育种流程图来辨别育种方式

利用育种的流程图来考查育种方式的题目较常见，解答此类题时应根据不同育种方式的不同处理手段来区分：

（1）杂交育种：

涉及亲本的杂交和子代的自交。

（2）诱变育种：

涉及诱变因素，产生的子代中会出现新的基因，但基因的总数不变。

（3）单倍体育种：

常用方法为花药离体培养，然后人工诱导染色体加倍，形成纯合子。

（4）多倍体育种：

用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。

（5）基因工程育种：

与原有生物相比，出现了新的基因。

命题点3　借助概念图、坐标图解读生物进化与生物多样性

[学生用书P50]

　图一表示蒙古冰草和沙生冰草两物种形成的进化机制。

图二表示用基因型为Aa的小麦分别进行连续自交、随机交配、连续自交并逐代淘汰隐性个体、随机交配并逐代淘汰隐性个体，根据各代Aa基因型频率绘制的曲线图。

请据图分析回答：

图一

图二

（1）内蒙古乌海沙地地区的蒙古冰草的总和称为____________。

结合现代生物进化理论分析可知，图一中c表示的是蒙古冰草和沙生冰草之间存在____________。

其过程经历的生物进化环节是突变和基因重组、________、隔离。

b的实质变化是________________________________________________________________________。

（2）图二曲线________是随机交配的相应曲线。

曲线Ⅳ的Fn中Aa的基因型频率是________。

曲线Ⅲ的F6中AA基因型频率为__________。

曲线Ⅱ的F3中Aa基因型频率为__________。

四个不同条件下发生了进化的种群是曲线________。

[解析]　

（1）某一区域同种生物的总和称为种群。

从图中可知蒙古冰草与沙生冰草虽都来自同种生物，但已成为两个物种，即它们之间存在生殖隔离，该过程经历的生物进化环节有突变和基因重组、自然选择、隔离。

生物进化的实质是种群基因频率的变化。

（2）曲线Ⅰ是随机交配的曲线，因为随机交配从第一代开始Aa的个体占整体的概率为1/2。

曲线Ⅳ表示的是连续自交，Fn中Aa的基因型频率为1/2n。

曲线Ⅲ表示的是连续自交并逐代淘汰隐性个体，Fn中Aa的基因型频率为2/（2n＋1）、AA基因型频率为（2n－1）/（2n