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2008年高考生物第一轮复习11：生物的变异与作物育种知识梳理疑难突破1、基因突变的特点（1）基因突变实际上是染色体一个位点上的基因的脱氧核苷酸的种类、数目或排列顺序发生了变化，例如果蝇的红眼由基因W控制，W变成w以后，红眼变成了白眼。W和w是一对同源染色体同一位点上的基因，又分别控制红眼和白眼这对相对性状，所以是一对等位基因。可见，等位基因是由基因突变产生的。思考讨论基因突变对生物体究竟好不好？提示：大多数有害，少数有利。（2）可逆性。即正常型与突变型，从左到右称为正突变，从右到左称反突变。原因是基因突变并非是原有基因的丧失，而是基因化学结构发生了变化。（3）多向性。即一个基因可以朝着不同的方向发生突变，形成多种突变。如：A→a1，A→a2，A→a3。a1、a2、a3之间也可以相互转变，且a1、a2、a3都在同一位点上，这就形成了复等位基因，但对一个二倍体个体来说，体细胞中只含有其中的一对等位基因，如人类的A、B、O血型就是由三个复等位基因控制的。（4）基因突变有的是显性突变，有的是隐性突变。如人的并指基因就是显性突变基因，正常基因是s，由s→S，人类由正常指变成并指。再如人的白化病，是由正常基因A突变为a所致。（5）突变往往是有害的，有的甚至是致死的。如人类的糖尿病、血友病、色盲、白化病，水稻、玉米的白化苗等。但也有少数突变是有利的，如突变产生的植物抗病性、耐旱性、早熟、茎秆坚硬等等。（6）低频性。自然状态下，突变的频率是很低的，如高等动植物的突变频率是105～108，即10万到1亿个配子中，仅有1个发生基因突变。（7）随机性。基因突变是随机发生的。不论是对于个体、细胞、基因来讲，或对于所影响的性状来讲，突变的发生都是一个随机事件。（8）基因突变发生在间期，性细胞突变可以遗传给下一代，体细胞突变不能遗传给下一代。2、基因突变的本质基因突变是指染色体上个别基因所发生的分子结构的改变。基因是具有遗传效应的DNA片段，每一个基因都有特定的脱核苷酸排列顺序，含有特定的遗传信息。当基因中的脱核苷酸种类、数量、排列顺序发生改变时，也就改变了遗传信息。使其突变成它的等位基因（A→a或a→A），并且会引起它所控制的性状的改变。如果不从性状改变考虑，基因突变是无法观察到的。思考讨论基因突变发生在什么时期？哪些细胞能发生基因突变？提示：参见“疑难突破”。3、基因突变的时期基因突变可发生在任何生物的细胞中，一般发生于DNA复制的时候，突变的基因在细胞分裂的间期随DNA的复制而复制，通过细胞分裂而传递给子细胞，体细胞发生的基因突变一般不能传递给后代，而发生在生殖细胞中的突变，可以通过生殖细胞的结合传给后代。4、染色体组细胞中的一组非同源染色体，它们在形态和功能上各不相同，但是携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息，这样的一组染色体叫一个染色体组。根据染色体组的数目可判断生物是二倍体还是多倍体，但一般不能用于直接判断单倍体。5、比较作物育种方式类型杂交育种人工诱变育种单倍体育种多倍体育种原理基因重组基因突变染色体组成倍减少染色体组成倍增加方法将具有不同优良性状的两个亲本杂交用物理或化学的方法处理生物花药的离体培养用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗主要优点使优良性状集中在一个个体可提高变异频率，加速育种进程自交后代是纯合体，明显缩短育种年限器官巨大，提高产量和质量思考讨论单倍体育种为什么能够缩短育种年限？提示：自交后代是纯合体。6、判断二倍体、多倍体和单倍体二倍体生物和多倍体生物的判断依据，是根据其体细胞中的染色体组数来判断的；而单倍体生物，其存在的前提条件是本物种体细胞中的染色体组数是偶数（如二倍体、四倍体、六倍体）的生物，才有可能形成单倍体，这是因为单倍体通常是由生殖细胞不经过受精作用直接发育而成的个体。所以，单倍体的体细胞中可以含有一个或多个染色体组。遗传学上，将某物种配子形成的含有多个染色体组的个体，不再称为二倍体或多倍体，而称为某生物的单倍体。如普通小麦（六倍体）经花药离体培育而成的小麦苗，称为普通小麦的单倍体，而不称作三倍体。思考讨论区分二倍体、多倍体和单倍体的依据是什么？提示：参见“疑难突破”。7、比较基因重组、基因突变和染色体变异基因重组基因突变染色体变异本质基因的重新组合产生新的基因的分子结构发生了染色体组成倍增加或减少，或个别染基因型，使性状重新组合改变，产生了新的基因，出现了新的性状色体增加或减少，或染色体内部结构发生改变发生时期及其原因减Ⅰ四分体时期由于四分体的非姐妹染色单体的交叉互换和减Ⅰ后期非同源染色体的自由组合个体发育的任何时期和任何细胞，DNA碱基对的增添、缺失或改变体细胞在有丝分裂中，染色体不分离，出现多倍体；或减数分裂时，偶然发生染色体不配对不分离，分离延迟等原因产生染色体数加倍的生殖细胞，形成多倍体条件不同个体之间的杂交外界条件的剧变和内部因素的相互作用外界条件的剧变和内部因素的相互作用意义是生物变异和产生生物多样性的重要原因之一。通过杂交育种，导致性状的重新组合，从而培育出新的优良品种生物变异的根本来源，也是生物进化的重要因素之一。通过诱变育种可培育出新品种利用单倍体育种和多倍体育种可选育出优质、高产的新品种。利用个别染色体的增加或减少，还可进行基因定位研究和实施染色体工程的研究，有针对性地选育动植物新品种8、表解染色体数目变异及示例类别名称符号染色体组示例示例整倍体单倍体二倍体三倍体同源四倍体异源四倍体n2n3n4n2（2x）（ABCD）（ABCD）（ABCD）（ABCD）（ABCD）（ABCD）（ABCD）（ABCD）（ABCD）（ABCD）（ABCD）（ABCD）（A′B′C′D′）（A′B′C′D′）小麦（21）人（46）香蕉（33）水稻（48）洋葱（32）烟草（48）萝卜—甘蓝（36）非整倍体单体缺体三体双三体四体2n－12n－22n+12n+1+12n+2（ABCD）（ABC）（ABC）（ABC）（ABCD）（ABCD）（A）（ABCD）（ABCD）（AB）（ABCD）（ABCD）（AA）21三体综合征略克氏综合征略略典例剖析【例1】（2007年春季理综，4）下列有关水稻的叙述，错误的是A.二倍体水稻含有两个染色体组B.二倍体水稻经秋水仙素处理，可得到四倍体水稻，稻穗、米粒变大C.二倍体水稻与四倍体水稻杂交，可得到三倍体水稻，含三个染色体组D.二倍体水稻的花粉经离体培养，可得到单倍体水稻，稻穗、米粒变小剖析：考查染色体组、单倍体、多倍体的形成及特点，能力要求B。二倍体生物，其生殖细胞中含有的染色体，叫一个染色体组，在一个染色体组中无同源染色体（染色体的形态、大小各不相同），我们把含一个染色体组的个体叫单倍体，两个染色体组的个体叫二倍体，n个染色体组的个体叫n倍体，所以四倍体水稻含有四个染色体组；同二倍体相比，多倍体水稻的显著特点是果实大、结实率低、发育延迟；二倍体水稻的花粉经离体培养，可得到单倍体幼苗，在遗传上表现为高度不育，不可能出现稻穗、米粒变小的现象。答案：D【例2】杂交育种时，杂种优势只能利用一年，而杂种马铃薯却可连续种植多年，原因是A.马铃薯进行出芽生殖B.马铃薯只能进行无性生殖C.马铃薯进行营养生殖，使后代保持亲本的性状D.马铃薯自交后代不发生性状分离剖析：马铃薯通过杂交育种得到优良品种后，可以进行营养生殖，使后代保持亲本的性状，所以杂种马铃薯可连续种植多年而品质不变。答案：C【例3】（2007年太原市高三基础知识测试）下图所示为用农作物①和②两个品种分别培养出④⑤⑥⑦四个品种的过程。请据图回答下列问题：（1）用①和②通过Ⅰ和Ⅱ过程培育出⑤的操作步骤是________、________、________，此过程所依据的遗传学原理是________。通过Ⅲ和Ⅴ培育出⑤的育种方法的优点是_____________。由③培育出的⑥是________倍体。（2）经过Ⅵ对品种进行改造，所培育的⑦称为转基因植物，这一过程不涉及________。A.目的基因和运载体结合B.细胞融合C.提取目的基因D.检测目的基因的表达（3）如果在⑥的柱头上授以⑤的花粉，将会获得________（填“有”或“无”）子果实，果皮的基因型为________。剖析：为杂交育种方法，通过杂交使不同的优良性状的基因重组，再自交选择纯合子。单倍体育种主要步骤为花药离体培养，用秋水仙素处理，2年即可得到纯合子。转基因植物来自基因工程，主要步骤为：提取目的基因，目的基因与运载体结合，导入受体细胞，目的基因的检测与表达。细胞融合是体细胞杂交，属于细胞工程。答案：（1）杂交自交表现型符合要求的个体连续自交基因重组明显缩短了育种的时间四（2）B（3）有AAaaBBbb【例4】（2006年辽宁、广东大综合，47）良种对于提高农作物产量、品质和抗病性等具有重要作用。目前培养良种有多种途径。其一是具有不同优点的亲本杂交，从其后代中选择理想的变异类型，变异来源于________，选育过程中性状的遗传遵循________、________。其二是通过射线处理，改变已有品种的个别重要性状，变异来源于________，实质上是细胞中DNA分子上的碱基发生改变。其三是改变染色体数目，例如用秋水仙素处理植物的分生组织，经过培育和选择能得到________植株。剖析：考查几种育种方式的原理，能力要求B。我们知道，杂交育种的原理是基因重组，就是有目的地选取具有不同优点的亲本进行杂交，通过连续数代的自交，获得能稳定遗传的新品种，选育过程中性状的遗传遵循基因分离定律和自由组合定律。通过射线处理，改变已有品种的个别重要性状，变异来源于基因突变。用秋水仙素处理植物的分生组织，使染色体数目加倍，这样的育种方式叫多倍体育种。答案：基因重组基因分离定律基因自由组合定律基因突变多倍体●教学点睛本部分可用4～6课时。相关内容可复习2～3课时，反馈练习可用2～3课时。本块知识包括：《基因突变和基因重组》《染色体变异》《人类遗传病与优生》三节内容和观察果蝇唾液腺巨大染色体装片一个实验。由于基因突变是生物变异的主要来源，是生物进化的重要因素之一，基因突变的概念和原因是理解基因突变的关键；染色体组的概念是理解单倍体、二倍体、多倍体的基础；多倍体和单倍体的有关知识在育种工作中应用广泛，均是重点内容。染色体组的概念和单倍体的概念不容易理解，是难点内容。生物的有性生殖过程是基因重组的基础。在复习设计过程中应结合减数分裂图解进行；若某一同源染色体含有两对等位基因AaBb，则在减数第一次分裂前期的四分体时期，非姐妹染色单体之间发生互换，导致父母染色体的基因与对方发生交换，结果在原父方（或母方）的同一条染色体上发生父母双方基因的重组，即Ab、aB为重组基因，最终形成Ab、aB两种新的基因重组类型的配子，传递给后代，使后代发生了变异。另一种重组情况发生在减数第一次分裂的后期，若考虑Aa和Cc这两对非同源染色体上的非等位基因，则发生非同源染色体上非等位基因的自由组合，形成AB、Ab、aB、ab四种比值相等的配子，除去双亲产生的两种亲本组合配子（假设为AB、ab），则另两种（aB、Ab）为基因重新组合的配子。由此可知，基因重组来源于基因的互换和自由组合。基因重组是生物变异的重要来源之一，若n对等位基因位于同一对同源染色体上，则产生重组类型的配子为2n－2（种）；若n对等位基因位于n对同源染色体上，则产生2n－2种基因突变是染色体的某个位点上的基因的改变，在复习设计过程中，应结合DNA的半保留复制、有丝分裂和减数分裂的有关知识，明确突变的实质是在内外因素的影响之下，处于细胞分裂间期DNA半保留复制过程中，发生的DNA分子碱基对的增添、缺失或改变。理解基因突变的不定向性、随机性、低频性、多害少利等特点。并通过某些具体实例和习题的练习达到掌握的目的。基因突变是生物变异的根本来源，突变产生的等位基因（新基因）再经基因重组（与原来的基因发生重新组合）产生多种基因型。因此基因突变是基因重组的基础。对于《染色体变异》的复习设计，也应以细胞的有丝分裂、减数分裂过程中的染色体变化行为为基础。在减数分