備戰(zhàn)2020年高考生物 糾錯(cuò)筆記系列 專題09 生物的變異與育種(含解析)
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1、專題09 生物的變異與育種 易錯(cuò)點(diǎn)1 不能準(zhǔn)確判斷生物變異的類型 1.鐮刀型細(xì)胞貧血癥是由一對等位基因控制的遺傳病,雜合子個(gè)體因能同時(shí)合成正常和異常的血紅蛋白,所以不表現(xiàn)出鐮刀型貧血癥狀,還對瘧疾具有較強(qiáng)的抵抗力。下列說法正確的是 A.該致病基因的出現(xiàn)對個(gè)體是不利的 B.該病雜合子在四分體時(shí)發(fā)生交叉互換可實(shí)現(xiàn)基因重組 C.該病雜合子個(gè)體中正?;蚺c致病基因表達(dá)的機(jī)會均等 D.該致病基因的產(chǎn)生是堿基對發(fā)生增添、缺失、替換的結(jié)果 【錯(cuò)因分析】基本概念混淆不清,分不清交叉互換與易位,基礎(chǔ)知識掌握不牢,沒有掌握判斷生物變異的方法而出錯(cuò)。 掌握判斷生物變異類型的關(guān)鍵點(diǎn)即可輕松應(yīng)對難題。
2、基因突變要確定是不是基因上堿基對的變化;基因重組中的交叉互換發(fā)生在一對同源染色體的非姐妹染色單體之間。另外,一對基因不會發(fā)生基因重組,只有兩對或兩對以上的非同源染色體上的非等位基因才可以發(fā)生基因重組。 【試題解析】基因突變的有利或有害取決于環(huán)境條件,能適應(yīng)環(huán)境的突變就是有利突變,不能適應(yīng)環(huán)境的突變就是有害突變,鐮刀型細(xì)胞的突變對人體是有害的,但對瘧疾具有較強(qiáng)的抵抗力,說明帶有該突變基因的個(gè)體在瘧疾流行地區(qū)就是有利變異,A錯(cuò)誤;鐮刀型細(xì)胞貧血癥是由一對等位基因控制的遺傳病,而基因重組是指非等位基因的重新組合,B錯(cuò)誤;根據(jù)“雜合子個(gè)體能同時(shí)合成正常和異常的血紅蛋白”可知,該病雜合子個(gè)體中正?;?/p>
3、與致病基因表達(dá)的機(jī)會均等,C正確;人類鐮刀型細(xì)胞貧血癥的根本原因是血紅蛋白基因的一個(gè)堿基對被替換引起的,D錯(cuò)誤。 【參考答案】C 1.基因重組的類型與發(fā)生機(jī)制 重組類型 非同源染色體上非等位基因間的重組 同源染色體上非等位基因間的重組 人工基因重組 (轉(zhuǎn)基因技術(shù)) 發(fā)生時(shí)間 減Ⅰ后期 減Ⅰ四分體時(shí)期 目的基因?qū)爰?xì)胞后 發(fā)生機(jī)制 同源染色體分開,等位基因分離,非同源染色體自由組合,導(dǎo)致非同源染色體上非等位基因間的重新組合 同源染色體非姐妹染色單體之間交叉互換,導(dǎo)致染色單體上的基因重新組合 目的基因經(jīng)運(yùn)載體導(dǎo)入受體細(xì)胞,導(dǎo)致目的基因與受體細(xì)胞中的基因發(fā)生重組
4、 圖像示意 特點(diǎn) ①只產(chǎn)生新基因型,并未產(chǎn)生新的基因→無新蛋白質(zhì)→無新性狀(新性狀不同于新性狀組合) ②發(fā)生于真核生物有性生殖的核遺傳中(DNA重組技術(shù)除外) ③兩個(gè)親本雜合性越高→遺傳物質(zhì)相差越大→基因重組類型越多→后代變異越多 2.基因突變與基因重組的比較 項(xiàng)目 基因突變 基因重組 發(fā)生時(shí)期 ①有絲分裂間期 ②減Ⅰ前的間期 ①減Ⅰ后期 ②減Ⅰ前期 產(chǎn)生原因 物理、化學(xué)、生物因素 ↓ 堿基對的增添、缺失、替換 ↓ 基因結(jié)構(gòu)的改變 交叉互換、自由組合 ↓ 基因重新組合 意義 ①生物變異的根本來源 ②為進(jìn)化提供最初原始材料 ③形成
5、生物多樣性的根本原因 ①生物變異的重要來源 ②豐富了進(jìn)化材料 ③形成生物多樣性的重要原因之一 應(yīng)用 誘變育種 雜交育種 聯(lián)系 ①都使生物產(chǎn)生可遺傳的變異 ②在長期進(jìn)化過程中,通過基因突變產(chǎn)生新基因,為基因重組提供了大量可供自由組合的新基因,基因突變是基因重組的基礎(chǔ) ③二者均產(chǎn)生新的基因型,可能產(chǎn)生新的表現(xiàn)型 3.姐妹染色單體上等位基因來源的判斷 (1)根據(jù)細(xì)胞分裂方式 ①如果是有絲分裂中姐妹染色單體上基因不同,則為基因突變的結(jié)果,如圖甲。 ②如果是減數(shù)分裂過程中姐妹染色單體上基因不同,可能發(fā)生了基因突變或交叉互換,如圖乙。 (2)根據(jù)變異前體細(xì)胞的基因型 ①
6、如果親代基因型為AA或aa,則引起姐妹染色單體上A與a不同的原因是基因突變。 ②如果親代基因型為Aa,則引起姐妹染色單體上A與a不同的原因是基因突變或交叉互換。 (1)自然條件下基因重組發(fā)生的時(shí)間是減Ⅰ后期和四分體時(shí)期,而不是受精作用發(fā)生時(shí)。 (2)自然條件下基因重組只發(fā)生在真核生物中,病毒和原核生物中不發(fā)生基因重組。 (3)基因突變不一定都產(chǎn)生等位基因 病毒和原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)簡單,基因數(shù)目少,而且一般是單個(gè)存在的,不存在等位基因。因此, 真核生物基因突變可產(chǎn)生它的等位基因,而原核生物和病毒基因突變產(chǎn)生的是一個(gè)新基因。 3.染色體結(jié)構(gòu)變異 變異類型 具體變化 結(jié)果
7、舉例 染色體結(jié)構(gòu)變異 缺失 缺失某一片段 排列在染色體上的基因數(shù)目或排列順序發(fā)生改變 貓叫綜合征 重復(fù) 增加某一片段 果蠅的棒狀眼 易位 某一片段移接到另一條非同源染色體上 人慢性粒細(xì)胞白血病 倒位 某一片段位置顛倒 4.染色體數(shù)目變異 類型 實(shí)例 個(gè)別染色體的增減 21三體綜合征 以染色體組形式成倍增減 三倍體無子西瓜 1.如圖①②③④分別表示不同的變異類型,其中圖③中的基因2由基因1變異而來。下列說法正確的是 A.圖①②都表示易位,發(fā)生在減數(shù)分裂的四分體時(shí)期 B.圖④中的變異屬于染色體結(jié)構(gòu)變異中的缺失或重復(fù) C.圖③中的變異屬于染色體
8、結(jié)構(gòu)變異中的缺失 D.圖中四種變異能夠遺傳的是①③ 【答案】B 【解析】分析題圖:圖中①的互換發(fā)生在同源染色體的非姐妹染色單體之間,屬于基因重組;②中的互換發(fā)生在非同源染色體之間,屬于染色體變異(易位);③中堿基對缺失,屬于基因突變;④中染色體多了-段或少了一段,屬于染色體變異。 圖①表示交叉互換(導(dǎo)致基因重組),發(fā)生在減數(shù)分裂的四分體時(shí)期;②表示易位,不一定發(fā)生在減數(shù)分裂的四分體時(shí)期,A錯(cuò)誤;圖④中的變異屬于染色體結(jié)構(gòu)變異中的缺失或重復(fù),B正確;圖③中的基因2由基因1變異而來,屬于基因突變中的堿基對的缺失,C錯(cuò)誤;圖中四種變異都屬于可遺傳的變異,D錯(cuò)誤。 易錯(cuò)點(diǎn)2 混淆染色體
9、組、二倍體、單倍體、多倍體的概念 2.如圖所示細(xì)胞中所含的染色體或基因組成,下列敘述正確的是 A.圖a可能是二倍體生物有絲分裂的后期,含有2個(gè)染色體組 B.如果圖c代表由受精卵發(fā)育成的生物的體細(xì)胞,則該生物一定是二倍體 C.如果圖b表示體細(xì)胞,則圖b代表的生物一定是三倍體 D.圖d中含有1個(gè)染色體組,代表的生物一定是由卵細(xì)胞發(fā)育而成的,是單倍體 【錯(cuò)因分析】對染色體組、二倍體、單倍體、多倍體等基本概念混淆不清而出錯(cuò)。 【試題解析】本題考查染色體變異相關(guān)知識。圖a可能是二倍體生物有絲分裂的后期,含有4個(gè)染色體組,A錯(cuò)誤;由于圖c中含有2個(gè)染色體組,且由受精卵發(fā)育成的生物的體
10、細(xì)胞,所以該生物一定是二倍體,B正確;體細(xì)胞中含有3個(gè)染色體組的生物不一定是三倍體,也可能是單倍體;如果由受精卵發(fā)育而來,則為三倍體;如果由配子發(fā)育而來,則為單倍體,C錯(cuò)誤;圖d代表的生物是由精子或卵細(xì)胞發(fā)育而成的,是單倍體,D錯(cuò)誤。 【參考答案】B 1.染色體組 實(shí)例分析 圖中雄果蠅體細(xì)胞染色體中的一個(gè)染色體組可表示為:Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y 組成特點(diǎn) 形態(tài)上 是細(xì)胞中的一組非同源染色體,形態(tài)各不相同 功能上 是控制生物生長、發(fā)育、遺傳和變異的一組染色體 2.單倍體、二倍體和多倍體 項(xiàng)目 單倍體 二倍體 多倍體 發(fā)育起點(diǎn) 配子 受精卵
11、受精卵 特點(diǎn) ①植株弱小 ②高度不育 正常植株 ①莖稈粗壯 ②葉、果實(shí)、種子較大 ③營養(yǎng)物質(zhì)含量豐富 體細(xì)胞染 色體組數(shù) 1或多(個(gè)) 2(個(gè)) 大于或等于3(個(gè)) 應(yīng)用 單倍體育種 多倍體育種 關(guān)于單倍體的2個(gè)易錯(cuò)點(diǎn) (1)單倍體中不一定只含一個(gè)染色體組。單倍體可以分為兩大類:一類是二倍體物種產(chǎn)生的單倍體,另一類是多倍體物種產(chǎn)生的單倍體,因此單倍體細(xì)胞中也可能含有同源染色體和等位基因。如基因型為AAaa的四倍體生物產(chǎn)生的單倍體基因型就有3種:AA、Aa和aa。 (2)并非所有的單倍體都高度不育。若單倍體的體細(xì)胞中染色體組數(shù)為奇數(shù),則其在進(jìn)行減數(shù)分裂
12、形成配子時(shí),由于同源染色體無法正常聯(lián)會或聯(lián)會紊亂,不能產(chǎn)生正常的配子而高度不育;若單倍體的體細(xì)胞中染色體組數(shù)為偶數(shù),則其在進(jìn)行減數(shù)分裂形成配子時(shí),同源染色體正常聯(lián)會,產(chǎn)生正常的配子而可育。 2.下列關(guān)于單倍體、二倍體及染色體組的表述正確的是 A.單倍體生物的體細(xì)胞內(nèi)不一定只有一個(gè)染色體組 B.體細(xì)胞中含有三個(gè)染色體組的個(gè)體仍然可以正常產(chǎn)生子代 C.人類基因組計(jì)劃測定對象就是一個(gè)染色體組 D.用秋水仙素處理二倍體西瓜幼苗的芽尖后,芽尖所有細(xì)胞中都含4個(gè)染色體組 【答案】A 【解析】1、同源四倍體的單倍體中含有兩個(gè)染色體組,有同源染色體。 2、三倍體的體細(xì)胞中由于含有三個(gè)染色體組,
13、無法正常減數(shù)分裂產(chǎn)生正常配子,所以不能產(chǎn)生正常后代。 3、人類基因組計(jì)劃是測定人的一個(gè)基因組中全部遺傳信息,包括24條染色體上的全部DNA序列,即22條非同源的常染色體+X和Y兩條性染色體。 單倍體是體細(xì)胞中含本物種配子染色體數(shù)的個(gè)體,二倍體生物的單倍體只含一個(gè)染色體組,而多倍體生物的單倍體則可以含多個(gè)染色體組,存在同源染色體,A正確;體細(xì)胞中含有三個(gè)染色體組的個(gè)體由于無法進(jìn)行正常的減數(shù)分裂,導(dǎo)致不能產(chǎn)生正常配子,所以一般不能產(chǎn)生子代,B錯(cuò)誤;人類基因組計(jì)劃是測定人的一個(gè)基因組中全部遺傳信息,包括24條染色體上的全部DNA序列,即22條非同源的常染色體+X和Y兩條性染色體,而人的一個(gè)染色體
14、組只有23條非同源染色體組成,C錯(cuò)誤;用秋水仙素處理二倍體西瓜幼苗的芽尖,使其染色體加倍,但不一定均加倍,D錯(cuò)誤。 【點(diǎn)睛】一個(gè)染色體組和一個(gè)基因組中所包括的染色體組成的區(qū)別,前者是一種生物的所有非同源染色體組成,沒有同源染色體存在;而后者可能含有一對同源染色體(XY 或ZW的性染色體)。 易錯(cuò)點(diǎn)3 不能正確判斷和應(yīng)用育種方法 3.利用二倍體西瓜培育出三倍體無籽西瓜。這種育種方法屬于 A.誘變育種 B.單倍體育種 C.轉(zhuǎn)基因技術(shù) D.多倍體育種 【錯(cuò)因分析】基礎(chǔ)知識掌握不牢,沒有掌握各種育種方法的特點(diǎn)是出錯(cuò)的主要原因。 【試題解析】培育三倍體
15、西瓜的流程是將二倍體的西瓜幼苗經(jīng)過秋水仙素處理后成為四倍體的植株,該植株做母本與二倍體正常植株做父本,得到三倍體的種子,該種子種植開花后做母本,授予二倍體父本的花粉,得到三倍體無籽西瓜;培育三倍體無籽西瓜過程中,秋水仙素的作用是抑制有絲分裂前期紡錘體的形成,導(dǎo)致染色體數(shù)目加倍,所以利用了染色體數(shù)目變異的原理,屬于多倍體育種。 誘變育種的實(shí)質(zhì)是基因突變,A錯(cuò)誤;單倍體育種得到的是純合子,B錯(cuò)誤;轉(zhuǎn)基因技術(shù)屬于基因重組,C錯(cuò)誤,由二倍體西瓜得到三倍體無籽西瓜的過程屬于多倍體育種,D正確。 【參考答案】D 1.幾種育種方法比較 名稱 原理 方法 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 應(yīng)用 雜交育種
16、 基因重組 培育純合子品種:雜交→自交→篩選出符合要求的表現(xiàn)型,通過自交至不發(fā)生性狀分離為止 方法簡便,使分散在同一物種不同品種中的多個(gè)優(yōu)良性狀集中于同一個(gè)體上 ①育種時(shí)間一般比較長; ②局限于同種或親緣關(guān)系較近的個(gè)體; ③需及時(shí)發(fā)現(xiàn)優(yōu)良品種 用純種高稈抗病小麥與矮稈不抗病小麥培育矮稈抗病小麥 培育雜合子品種:一般是選取純合雙親子一代 年年制種 雜交水稻、雜交玉米等 誘變育種 基因突變 ①物理:紫外線、X或γ射線、微重力、激光等處理,再篩選; ②化學(xué):亞硝酸、硫酸二乙酯處理,再選擇 提高變異頻率,加快育種進(jìn)程,大幅度改良某些性狀 盲目性大,有利變異少,工作量大,需
17、要處理大量的供試材料 高產(chǎn)青霉菌 單倍體育種 染色 體變異 ①先進(jìn)行花藥離體培養(yǎng),培養(yǎng)出單倍體植株;②將單倍體幼苗經(jīng)一定濃度的秋水仙素處理獲得純合子;③從中選擇優(yōu)良植株 明顯縮短育種年限,子代均為純合子,加速育種進(jìn)程 技術(shù)復(fù)雜 用純種高稈抗病小麥與矮稈不抗病小麥快速培育矮稈抗病小麥 多倍體育種 染色體數(shù)目變異 用一定濃度的秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗 操作簡單,能較快獲得所需品種 所獲品種發(fā)育延遲,結(jié)實(shí)率低,一般只適用于植物 三倍體無子西瓜、八倍體小黑麥 基因工程育種 基因重組 提取目的基因→目的基因與運(yùn)載體結(jié)合→將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞→目的基因的表達(dá)與檢測→
18、篩選獲得優(yōu)良個(gè)體 ①目的性強(qiáng),育種周期短; ②克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙 技術(shù)復(fù)雜,安全性問題多,有可能引起生態(tài)危機(jī) 轉(zhuǎn)基因“向日葵豆”、轉(zhuǎn)基因抗蟲棉 (1)雜交育種選育的時(shí)間是從F2開始,原因是從F2開始發(fā)生性狀分離;選育后是否連續(xù)自交取決于所選優(yōu)良性狀是顯性還是隱性。 (2)誘變育種盡管能提高突變率,但處理材料時(shí)仍然是未突變的遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于突變的個(gè)體;突變的不定向性和一般有害的特性決定了在突變的個(gè)體中有害仍多于有利,只是與自然突變相比較,二者都增多。 (3)基因工程育種可按照人們的意愿定向培育新品種,且可突破生殖隔離,實(shí)現(xiàn)不同物種間的基因重組。 3.如圖表示用AA
19、bb和aaBB兩個(gè)品種的某農(nóng)作物培育出AABB品種的過程,有關(guān)敘述正確的是 A.④過程的原理是植物細(xì)胞的全能性 B.經(jīng)⑥過程最容易達(dá)到目的 C.⑤過程常用一定濃度的秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗 D.培育品種AABB的最簡捷的途徑是①④⑤ 【答案】A 【解析】1、根據(jù)題意和圖示分析可知:①②③為雜交育種,①④⑤為單倍體,⑥為誘變育種。 2、四種育種方法的比較如下表: 雜交育種 誘變育種 單倍體育種 多倍體育種 方法 雜交→自交→選優(yōu) 輻射誘變、激光誘變、化學(xué)藥劑處理 花藥離體培養(yǎng)、秋水仙素誘導(dǎo)加倍 秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗 原理 基因重組 基因突變
20、 染色體變異(染色體組先成倍減少,再加倍,得到純種) 染色體變異(染色體組成倍增加) ④過程為花藥離體培養(yǎng)過程,其原理為植物細(xì)胞的全能性,A正確;⑥過程為誘變育種,基因突變具有低頻性,人工誘變需要處理大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),不容易達(dá)到目的,B錯(cuò)誤;⑤過程使用秋水仙素只能處理AB植株幼苗,因?yàn)锳B單倍體內(nèi)無同源染色體,沒有種子,C錯(cuò)誤;①④⑤為單倍體育種,與雜交育種相比,能明顯縮短育種年限,使用①②③雜交育種更為簡捷,故D錯(cuò)誤。 1.正確區(qū)分可遺傳變異與不可遺傳變異 可遺傳變異 不可遺傳變異 區(qū)別 遺傳物質(zhì)是否變化 發(fā)生變化 不發(fā)生變化 遺傳情況 變異性狀能在后代
21、中重新出現(xiàn) 變異性狀僅限于當(dāng)代表現(xiàn) 來源 基因突變、基因重組、染色體變異 環(huán)境條件的影響 應(yīng)用價(jià)值 是育種的原始材料,生物進(jìn)化的主要原因,能從中選育出符合人類需要的新類型或新品種 無育種價(jià)值,但在生產(chǎn)上可用優(yōu)良環(huán)境條件以影響性狀的表現(xiàn),獲取高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品 聯(lián)系 2.染色體結(jié)構(gòu)變異與基因突變、基因重組的辨析 (1)染色體結(jié)構(gòu)變異與基因突變的判斷 (2)“缺失”問題關(guān)鍵詞區(qū)別不同變異 (3)變異水平問題 染色體變異→細(xì)胞水平變異—顯微鏡下可見 (4)關(guān)于不同生物發(fā)生的可遺傳變異的類型問題。病毒的可遺傳變異的唯一來源是基因突變;細(xì)菌等原核生物不含染色體,所
22、以不存在染色體變異,自然狀態(tài)下也不存在基因重組;在大多真核生物中,基因突變、基因重組、染色體變異三種類型都存在。 3.染色體易位與交叉互換的區(qū)別 染色體易位 交叉互換 圖解 區(qū)別 發(fā)生于非同源染色體之間 發(fā)生于同源染色體的非姐妹染色單體間 屬于染色體結(jié)構(gòu)變異 屬于基因重組 可在顯微鏡下觀察到 在顯微鏡下觀察不到 【易混易錯(cuò)】關(guān)于變異類型的2個(gè)易混易錯(cuò)點(diǎn) (1)并非“互換”就是易位:同源染色體的非姐妹染色單體之間的交叉互換,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)于變異的“質(zhì)”和“量”問題:基因突變改變基因的質(zhì),不改變基
23、因的量;基因重組不改變基因的質(zhì),一般也不改變基因的量,但轉(zhuǎn)基因技術(shù)會改變基因的量;染色體變異不改變基因的質(zhì),但會改變基因的量或改變基因的排列順序。 4.染色體組數(shù)的判斷方法 一個(gè)染色體組所含染色體的特點(diǎn): ①一個(gè)染色體組中不含有同源染色體。 ②一個(gè)染色體組中所含有的染色體形態(tài)、大小和功能各不相同。 ③一個(gè)染色體組中含有控制一種生物性狀的一整套遺傳信息(即含一整套基因)。 染色體組數(shù)量的判斷方法: ①染色體形態(tài)法 同一形態(tài)的染色體→有幾條就有幾組。如圖中有4個(gè)染色體組。 ②等位基因個(gè)數(shù)法 控制同一性狀的等位基因→有幾個(gè)就有幾組。如AAabbb個(gè)體中有3個(gè)染色體組。 ③公
24、式法 染色體組數(shù)=,如圖中染色體組數(shù)為=4。 5.單倍體、二倍體與多倍體的不同 單倍體 二倍體 多倍體 形成過程 形成原因 自然成因 單性生殖 正常的有性生殖 外界環(huán)境條件劇變(如低溫) 人工誘導(dǎo) 花藥離體培養(yǎng) 秋水仙素處理單倍體幼苗 秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗 舉例 蜜蜂的雄蜂 幾乎全部的動(dòng)物和過半數(shù)的高等植物 香蕉(三倍體);馬鈴薯(四倍體);八倍體小黑麥 6.育種方法和應(yīng)用 雜交育種 原理:基因重組。 目的:培育動(dòng)植物優(yōu)良品種。 范圍:有性生殖的生物。 過程: (1)培育雜合子品種 選取符合要求的純種雙親雜交(♀×♂)→F1
25、(即為所需品種)。 (2)培育隱性純合子品種 選取符合要求的雙親雜交(♀×♂)→F1F2→選出表現(xiàn)型符合要求的個(gè)體種植并推廣。 (3)培育顯性純合子品種 ①植物:選擇具有不同優(yōu)良性狀的親本雜交,獲得F1→F1自交→獲得F2→鑒別、選擇需要的類型,自交至不發(fā)生性狀分離為止。 ②動(dòng)物:選擇具有不同優(yōu)良性狀的親本雜交,獲得F1→F1雌雄個(gè)體交配→獲得F2→鑒別、選擇需要的類型與隱性類型測交,選擇后代不發(fā)生性狀分離的F2個(gè)體。 優(yōu)點(diǎn):操作簡便,可以把多個(gè)品種的優(yōu)良性狀集中在一起。 缺點(diǎn):獲得新品種周期長,雜交后代會出現(xiàn)性狀分離現(xiàn)象,育種過程緩慢。 應(yīng)用:根據(jù)需要培育理想類型,如改良作
26、物品質(zhì),提高單位面積產(chǎn)量,也可用于家畜、家禽的育種。 誘變育種 原理:基因突變。 方法 過程:選擇生物→誘發(fā)基因突變→選擇理想類型→培育。 優(yōu)點(diǎn):可以提高突變頻率,在較短時(shí)間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類型;大幅度地改良某些性狀。 缺點(diǎn):有利變異個(gè)體往往不多,需處理大量材料(盲目性大)。 應(yīng)用:培育具有新性狀的類型,主要應(yīng)用于農(nóng)作物育種和微生物育種。 單倍體育種 原理:染色體(數(shù)目)變異。 方法: 優(yōu)點(diǎn):明顯縮短育種年限,所得個(gè)體均為純合體。 缺點(diǎn):技術(shù)復(fù)雜。 多倍體育種 方法:用秋水仙素或低溫處理。 處理材料:萌發(fā)的種子或幼苗。 原理: 實(shí)例:三倍體無子西瓜
27、 (1) (2)三倍體西瓜無子的原因:三倍體西瓜在減數(shù)分裂過程中,由于染色體聯(lián)會紊亂,不能產(chǎn)生正常配子。 基因工程 原理:不同物種間的基因重組。 操作工具: (1)基因的“剪刀”——限制性核酸內(nèi)切酶。 ①特性:一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列,并在特定的切點(diǎn)上切割。 ②作用:將外來的DNA切斷,用相同的限制酶切取目的基因和運(yùn)載體。 (2)基因的“針線”——DNA連接酶:把脫氧核糖和磷酸交替連接而構(gòu)成的DNA骨架上的缺口“縫合”起來,即連接磷酸和脫氧核糖形成磷酸二酯鍵。 (3)基因的運(yùn)載體 ①特點(diǎn):有標(biāo)記基因;有多個(gè)限制酶切點(diǎn);能在受體細(xì)胞中穩(wěn)定保存并大量復(fù)制。
28、 ②舉例:常用的有質(zhì)粒、噬菌體、動(dòng)植物病毒等。 步驟:提取目的基因→目的基因與運(yùn)載體結(jié)合→將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞→目的基因的檢測與鑒定。 重組成功的標(biāo)志:獲得目的基因產(chǎn)物。 1.(2019江蘇卷·4)下列關(guān)于生物變異與育種的敘述,正確的是 A.基因重組只是基因間的重新組合,不會導(dǎo)致生物性狀變異 B.基因突變使DNA序列發(fā)生的變化,都能引起生物性狀變異 C.弱小且高度不育的單倍體植株,進(jìn)行加倍處理后可用于育種 D.多倍體植株染色體組數(shù)加倍,產(chǎn)生的配子數(shù)加倍,有利于育種 【答案】C 【解析】基因重組是在有性生殖的過程,控制不同性狀的基因的重新組合,會導(dǎo)致后代性狀發(fā)生改變,A錯(cuò)
29、誤;基因突變會導(dǎo)致DNA的堿基序列發(fā)生改變,但由于密碼子的簡并性等原因,基因突變不一定會導(dǎo)致生物體性狀發(fā)生改變,B錯(cuò)誤;二倍體花藥離體培養(yǎng)獲得的單倍體高度不孕,但是用秋水仙素處理后使得其染色體數(shù)目加倍,為可育的二倍體,且肯定是純種,C正確;多倍體的染色體組數(shù)如果奇倍數(shù)的增加(如三倍體),其后代遺傳會嚴(yán)重的不平衡,在減數(shù)分裂形成配子時(shí),同源染色體聯(lián)會紊亂,不能形成正常的配子,因此不利于育種,D錯(cuò)誤。 2.(2019江蘇卷·18)人鐮刀型細(xì)胞貧血癥是基因突變造成的,血紅蛋白β鏈第6個(gè)氨基酸的密碼子由GAG變?yōu)镚UG,導(dǎo)致編碼的谷氨酸被置換為纈氨酸。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是 A.該突變改變了DNA堿
30、基對內(nèi)的氫鍵數(shù) B.該突變引起了血紅蛋白β鏈結(jié)構(gòu)的改變 C.在缺氧情況下患者的紅細(xì)胞易破裂 D.該病不屬于染色體異常遺傳病 【答案】A 【解析】人的鐮刀型貧血癥的發(fā)病的根本原因是基因突變,由于血紅蛋白基因中堿基對替換造成的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)異常,患者的紅細(xì)胞呈鐮刀型,容易破裂,使人患溶血性貧血,嚴(yán)重時(shí)會導(dǎo)致死亡。鐮刀型細(xì)胞貧血癥是由于血紅蛋白基因中T—A堿基對被替換成A—T,A—T堿基對和C—G堿基對的數(shù)目均不變,故氫鍵數(shù)目不變,A錯(cuò)誤;血紅蛋白基因中堿基對的替換造成基因結(jié)構(gòu)改變,進(jìn)而導(dǎo)致血紅蛋白結(jié)構(gòu)異常,B正確;患者的紅細(xì)胞呈鐮刀型,容易破裂,使人患溶血性貧血,C正確;鐮刀型貧血癥屬于單基
31、因遺傳病,不屬于染色體異常遺傳病,D正確。 3.(2018海南卷)雜合體雌果蠅在形成配子時(shí),同源染色體的非姐妹染色單體間的相應(yīng)片段發(fā)生對等交換,導(dǎo)致新的配子類型出現(xiàn),其原因是在配子形成過程中發(fā)生了 A.基因重組 B.染色體重復(fù) C.染色體易位 D.染色體倒位 【答案】A 【解析】生物體在形成配子時(shí),同源染色體的非姐妹染色單體間的相應(yīng)片段發(fā)生對等交換,導(dǎo)致位于非姐妹染色單體上的非等位基因進(jìn)行了重組,其變異屬于基因重組,A正確。 4.(2018全國Ⅰ卷)某大腸桿菌能在基本培養(yǎng)基上生長,其突變體M和N均不能在基本培養(yǎng)基上生長,但M可在添加了氨基酸甲的基本培
32、養(yǎng)基上生長,N可在添加了氨基酸乙的基本培養(yǎng)基上生長,將M和N在同時(shí)添加氨基酸甲和乙的基本培養(yǎng)基中混合培養(yǎng)一段時(shí)間后,再將菌體接種在基本培養(yǎng)基平板上,發(fā)現(xiàn)長出了大腸桿菌(X)的菌落。據(jù)此判斷,下列說法不合理的是 A.突變體M催化合成氨基酸甲所需酶的活性喪失 B.突變體M和N都是由于基因發(fā)生突變而得來的 C.突變體M的RNA與突變體N混合培養(yǎng)能得到X D.突變體M和N在混合培養(yǎng)期間發(fā)生了DNA轉(zhuǎn)移 【答案】C 【解析】突變體M需添加了氨基酸甲的基本培養(yǎng)基上才能生長,可以說明突變體M催化合成氨基酸甲所需酶的活性可能喪失,從而不能自身合成氨基酸甲,而導(dǎo)致必須添加氨基酸甲的基本培養(yǎng)基上才能生
33、長,A正確;大腸桿菌屬于原核生物,突變體M和N都是由于基因發(fā)生突變而得來,B正確;M和N的混合培養(yǎng),致使兩者間發(fā)生了DNA的轉(zhuǎn)移,即發(fā)生了基因重組,因此突變體M與突變體N混合培養(yǎng)能得到X是由于細(xì)菌間DNA的轉(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)的,而不是突變體M的RNA,C錯(cuò)誤,D正確。 5.(2017江蘇卷)一株同源四倍體玉米的基因型為Aaaa,其異常聯(lián)會形成的部分配子也可受精形成子代。下列相關(guān)敘述正確的是 A.上圖表示的過程發(fā)生在減數(shù)第一次分裂后期 B.自交后代會出現(xiàn)染色體數(shù)目變異的個(gè)體 C.該玉米單穗上的籽?;蛐拖嗤? D.該植株花藥培養(yǎng)加倍后的個(gè)體均為純合子 【答案】B 【解析】圖示為聯(lián)會過程,發(fā)
34、生在減數(shù)第一次分裂的四分體時(shí)期,A錯(cuò)誤;由于異常聯(lián)會形成的部分配子也可受精形成子代,則其自交后代會出現(xiàn)染色體數(shù)目異常的個(gè)體,B正確;該玉米產(chǎn)生的正常配子基因型為Aa和aa,同時(shí)還會產(chǎn)生異常配子,則自交形成的單穗上的籽粒基因型可能不同,C錯(cuò)誤;該植株花藥培養(yǎng)獲得的單倍體基因型為Aa和aa,加倍后的個(gè)體基因型為AAaa和aaaa,前者是雜合子,后者是純合子,D錯(cuò)誤。 【 ②為了在較短時(shí)間內(nèi)選育新的純合抗病植株,先讓甲、乙雜交得到子一代,再用子一代(R1r1R2r2r3r3)植株與丙(r1r1r2r2R3R3)雜交,得到四種不同基因型的子代,然后用PCR方法選出R1r1R2r2R3r3植株,然
35、后自交得到9種不同基因型的子代,最后用PCR方法選出R1R1R2R2R3R3植株。 (3)基因型為R1R1r2r2R3R3和r1r1R2R2R3R3的水稻被基因型a1a1A2A2a3a3為的Mp侵染,因只有R蛋白與相應(yīng)的A蛋白結(jié)合,抗病反應(yīng)才能被激活,基因型為R1R1r2r2R3R3的水稻沒有R2蛋白與Mp的A2蛋白結(jié)合,抗病反應(yīng)不能被激活;基因型為r1r1R2R2R3R3的水稻中有與A2蛋白結(jié)合的相應(yīng)的R2蛋白,抗病反應(yīng)能被激活,因此這兩種水稻的抗病性表現(xiàn)依次為感病、抗病。 (4)每年用Mp(A1A1a2a2a3a3)人工接種水稻品種甲(R1R1r2r2r3r3),幾年后甲品種喪失了抗病
36、性,由于水稻的基因沒有變異,只能是Mp(A1A1a2a2a3a3)的A1基因發(fā)生突變,使甲品種R1蛋白沒有A1蛋白與之結(jié)合,抗病反應(yīng)不能被激活,喪失抗性。 (5)由于Mp有多種不同基因型的個(gè)體,而單一抗病類型的水稻只對其中一種Mp有抗性,長期種植這一種類型將會引起Mp種群中其他類型的個(gè)體大量繁殖,其A基因頻率升高,該品種不能對其他類型的Mp有抗性,導(dǎo)致其抗病性逐漸減弱直至喪失,無法再生產(chǎn)中繼續(xù)使用。 (6)為避免單一抗病類型的水稻品種抗病性喪失過快,可以將不同水稻抗病品種(甲、乙、丙)混種;育種時(shí)培養(yǎng)同時(shí)含有多對抗性基因的純合子品種(如R1R1R2R2R3R3)。 17.(2017北京卷
37、)玉米(2n=20)是我國栽培面積最大的作物,近年來常用的一種單倍體育種技術(shù)使玉米新品種選育更加高效。 (1)單倍體玉米體細(xì)胞的染色體數(shù)為_______,因此在____分裂過程中染色體無法聯(lián)會,導(dǎo)致配子中無完整的______。 (2)研究者發(fā)現(xiàn)一種玉米突變體(S),用S的花粉給普通玉米授粉,會結(jié)出一定比例的單倍體籽粒(胚是單倍體;胚乳與二倍體籽粒胚乳相同,是含有一整套精子染色體的三倍體。見圖1) ①根據(jù)親本中某基因的差異,通過PCR擴(kuò)增以確定單倍體胚的來源,結(jié)果見圖2。 從圖2結(jié)果可以推測單倍體的胚是由___發(fā)育而來。 ②玉米籽粒顏色由A、a與R、r兩對獨(dú)立遺傳的基因控制,A、R
38、同時(shí)存在時(shí)籽粒為紫色,缺少A或R時(shí)籽粒為白色。紫粒玉米與白粒玉米雜交,結(jié)出的籽粒中紫∶白=3∶5,出現(xiàn)性狀分離的原因是_______。推測白粒親本的基因型是_______。 ③將玉米籽粒顏色作為標(biāo)記性狀,用于篩選S與普通玉米雜交后代中的單倍體,過程如下 請根據(jù)F1籽粒顏色區(qū)分單倍體和二倍體籽粒并寫出與表型相應(yīng)的基因型_______。 (3)現(xiàn)有高產(chǎn)抗病白粒玉米純合子(G)、抗旱抗倒伏白粒玉米純合子(H),欲培育出高產(chǎn)抗病抗旱抗倒伏的品種。結(jié)合(2)③中的育種材料與方法,育種流程應(yīng)為:______;將得到的單倍體進(jìn)行染色體加倍以獲得純合子;選出具有優(yōu)良性狀的個(gè)體。 【答案】(1)10
39、 減數(shù) 染色體組 (2)①卵細(xì)胞 ②紫粒親本是雜合子 aaRr/Aarr ③單倍體籽粒胚的表現(xiàn)型為白色,基因型為ar;二倍體籽粒胚的表現(xiàn)型為紫色,基因型為AaRr;二者籽粒胚乳的表現(xiàn)型為紫色,基因型為AaaRrr。 (3)用G和H雜交,將所得F1為母本與S雜交;根據(jù)籽粒顏色挑出單倍體 【解析】(1)單倍體玉米體細(xì)胞染色體數(shù)目與本物種配子染色體數(shù)目相同,為20/2=10。單倍體細(xì)胞中無同源染色體,減數(shù)分裂過程中染色體無法聯(lián)會,染色體隨機(jī)分配,導(dǎo)致配子中無完整的染色體組。(2)①由圖可以看出,單倍體子代PCR結(jié)果與母本完全相同,說明單倍體的胚由母本的卵細(xì)胞發(fā)育而來。②A、a與R、r
40、獨(dú)立遺傳,共同控制籽粒的顏色,紫粒玉米與白粒玉米雜交出現(xiàn)性狀分離的原因是紫粒親本是雜合子,兩對等位基因各自相互分離后,非等位基因發(fā)生了自由組合;根據(jù)紫∶白=3∶5的性狀分離比,紫粒占3/8,由“3/8=3/4×1/2”可推出親本中紫粒玉米的基因型為雙雜合,白粒玉米的基因型為單雜合+隱形基因,即aaRr/Aarr。③根據(jù)圖中的親本的基因型可知,二倍體籽粒的顏色應(yīng)為紫色,基因型為AaRr;單倍體籽粒由母本的配子發(fā)育而來,所以其基因型為ar。胚乳都是由一個(gè)精子(基因組成AARR)和兩個(gè)極核(基因組成都為ar)結(jié)合后發(fā)育而來,基因型為AaaRrr。(3)按照(2)③中的方法,可將G和H雜交,得到F1,
41、再以F1為母本授以突變體S的花粉,根據(jù)籽粒顏色挑出單倍體;將得到的單倍體進(jìn)行染色體加倍以獲得純合子;選出具有優(yōu)良性狀的個(gè)體。 【名師點(diǎn)睛】遺傳學(xué)中,常用數(shù)學(xué)的方法對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析,本題中,“3/8=3/4×1/2”這個(gè)數(shù)學(xué)變化是解答該題(2)②小題的突破口。 18.(2017江蘇卷)研究人員在柑橘中發(fā)現(xiàn)一棵具有明顯早熟特性的變異株,決定以此為基礎(chǔ)培育早熟 柑橘新品種。 請回答下列問題: (1)要判斷該變異株的育種價(jià)值,首先要確定它的_______________物質(zhì)是否發(fā)生了變化。 (2)在選擇育種方法時(shí),需要判斷該變異株的變異類型。如果變異株是個(gè)別基因的突變體,則可采用育種
42、方法①,使早熟基因逐漸_______________,培育成新品種1。為了加快這一進(jìn)程,還可以采集變異株的_______________進(jìn)行處理,獲得高度純合的后代,選育成新品種2,這種方法稱為_______________育種。 (3)如果該早熟植株屬于染色體組變異株,可以推測該變異株減數(shù)分裂中染色體有多種聯(lián)會方式,由此造成不規(guī)則的_______________,產(chǎn)生染色體數(shù)目不等、生活力很低的______________,因而得不到足量的種子。即使得到少量后代,早熟性狀也很難穩(wěn)定遺傳。這種情況下,可考慮選擇育種方法③,其不足之處是需要不斷制備_______________,成本較高。
43、 (4)新品種1與新品種3均具有早熟性狀,但其他性狀有差異,這是因?yàn)樾缕贩N1選育過程中基因發(fā)生了多次_______________,產(chǎn)生的多種基因型中只有一部分在選育過程中保留下來。 【答案】(1)遺傳 (2)純合 花藥 單倍體 (3)染色體分離 配子 組培苗 (4)重組 【解析】(1)具有育種價(jià)值的變異屬于可遺傳變異,需先確定遺傳物質(zhì)是否發(fā)生了變化。(2)變異株是個(gè)別基因的突變體,則利用雜交育種,通過連續(xù)自交、選育,使早熟基因逐漸純合,培育成新品種。加快育種進(jìn)程,縮短育種年限,則采用單倍體育種,即采集變異株的花藥進(jìn)行處理,獲得單倍體,然后用秋水仙素處理單倍體幼苗,誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍
44、,獲得純合子。(3)染色體組變異株中染色體組發(fā)生了變化,則減數(shù)分裂中染色體有多種聯(lián)會方式,染色體分離時(shí)不規(guī)則,就會形成染色體數(shù)目不等、生活力很低的配子,結(jié)果不能完成受精作用,得不到足量的種子。育種③是植物組織培養(yǎng),需不斷制備組培苗,成本較高。(4)新品種1的形成是通過雜交育種培育形成,屬于有性生殖,是基因重組的結(jié)果,新品種3是植物組織培養(yǎng)的結(jié)果,屬于無性繁殖,基因沒有重組,所以前者產(chǎn)生的多種基因型中只有一部分保留下來,后者全部保留下來。 19.假設(shè)小麥的低產(chǎn)基因用A表示,高產(chǎn)基因用a表示;抗病基因用B表示,不抗病基因用b表示,兩對基因獨(dú)立遺傳。下圖是利用低產(chǎn)抗病小麥(AABB)及高產(chǎn)不抗病小
45、麥(aabb)兩個(gè)品種,通過多種育種方式培育出高產(chǎn)抗病小麥(aaBB)新品種的過程圖解,請據(jù)圖回答: (1)經(jīng)過①、②、③過程培育出高產(chǎn)抗病小麥(aaBB)新品種的育種方法稱為_______________,原理是_________________。 (2)經(jīng)過⑥過程的育種方法叫做______________,但利用這種方法不一定能獲得高產(chǎn)抗病小麥(aaBB)新品種,因?yàn)檫@種變異是_________。 (3)經(jīng)過④、⑤過程的育種方法稱_______________,該過程中用到一種試劑___________,它的作用是_____________________________ 。從育
46、種周期來看,這種育種方法的優(yōu)點(diǎn)是能明顯___________育種年限。 【答案】(1)雜交育種 基因重組 (2)誘變育種 不定向性 (3)單倍體育種 秋水仙素 抑制紡錘體形成,使染色體數(shù)加倍 縮短 【解析】本題考查育種的相關(guān)知識,根據(jù)題意和圖示分析可知:①②③是雜交育種,①④⑤是單倍體育種,⑥是誘變育種.明確知識點(diǎn),梳理相關(guān)的基礎(chǔ)知識,分析題圖,結(jié)合問題的具體提示綜合作答。 (1)雜交育種的過程是先雜交,在自交,選擇所需表現(xiàn)型,再自交純化得到純合子,原理是基因重組; (2)⑥過程使用射線照射所以屬于誘變育種,基因突變的方向是
47、不定向; (3)④、⑤過程涉及花藥離體培養(yǎng)所以屬于單倍體育種,單倍體育種中需要秋水仙素,秋水仙素能抑制紡錘體形成,使染色體數(shù)加倍,單倍體育種的最大的優(yōu)點(diǎn)是明顯縮短育種周期。 ________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________ 22
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