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第3讲变异、育种与进化[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(Ⅱ)。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．可遗传变异的影响(1)基因突变对性状的影响①替换：除非终止密码提前出现，否则只改变1个氨基酸或不改变。②增添：插入位置前不影响，影响插入后的序列，以3个或3的倍数个碱基为单位的增添影响较小。③缺失：缺失位置前不影响，影响缺失后的序列，以3个或3的倍数个碱基为单位的缺失影响较小。(2)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，即改变基因型。③染色体变异——改变基因的数量或排列顺序。2．关于育种的几个知识点(1)诱变育种：可以提高基因突变频率，但不能决定基因突变的方向，所以需要大量处理实验材料。(2)单倍体育种：包括杂交、花药离体培养、秋水仙素处理三个主要环节，应在秋水仙素处理后对各种纯合子进行选择，而不能选择花粉或单倍体，因为花药离体培养得到单倍体植株，单倍体植株弱小，高度不育，难以表现相关性状。(3)多倍体育种：常用方法是用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，从而使染色体数目加倍获得多倍体。(4)“可遗传”≠“可育”；花药离体培养≠单倍体育种。3．生物进化中的易混点辨析(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，物种形成的标志是生殖隔离的产生。②生物发生进化，并不一定形成新物种，但是新物种的形成一定要经过生物进化，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，隔离是物种形成的必要条件。(3)“新物种”必须具备两个条件①与原物种间已形成生殖隔离(不能杂交或能杂交但后代不育)。②物种必须是可育的。如三倍体无子西瓜、骡子均不可称为“物种”，因为它们均是“不育”的。(4)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。1．基因B中的碱基对G—C被碱基对A—T替换可能导致基因突变()2．染色体结构变异可为生物进化提供原材料()3．用紫外线等处理青霉菌选育高产青霉素菌株与用甲基绿和吡罗红对细胞染色，观察核酸分布所用核心技术相同()4．XYY个体的形成及三倍体无子西瓜植株的高度不育均与减数分裂中同源染色体的联会行为有关()5．抗病植株连续自交若干代，纯合抗病植株的比例逐代降低()6．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()7．植物体细胞杂交克服了远缘杂交不亲和的障碍()8．生殖隔离是物种朝不同方向发展的决定性因素()9．某物种仅存一个种群，该种群中每个个体均含有这个物种的全部基因()10．蚊子在兔和病毒之间的共同进化过程中发挥了作用()答案1.√2.√3.×4.×5.×6.√7.√8.×9.×10.√1．白化病的成因是患者控制酪氨酸酶合成的基因发生突变，导致无法合成该酶，无法将酪氨酸转化为黑色素而表现出白化性状。2．无子西瓜没有种子的原因是三倍体在减数分裂时染色体联会紊乱，无法产生正常配子，因此不能产生种子。3．“收割理论”的内容是捕食者往往捕食个体数量多的物种，这样就会避免出现一种或少数几种生物在生态系统中占据绝对优势的局面，为其他物种的形成腾出空间。考点一生物可遗传变异的类型及特点1．变异类型的辨析(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)关于变异的水平问题①分子水平：基因突变、基因重组属于分子水平的变异，在光学显微镜下观察不到。②细胞水平：染色体变异是细胞水平的变异，在光学显微镜下可以观察到。2．单倍体、二倍体与多倍体的界定考向一生物变异的判定1．(2018·全国Ⅰ，6)某大肠杆菌能在基本培养基上生长，其突变体M和N均不能在基本培养基上生长，但M可在添加了氨基酸甲的基本培养基上生长，N可在添加了氨基酸乙的基本培养基上生长。将M和N在同时添加氨基酸甲和乙的基本培养基中混合培养一段时间后，再将菌体接种在基本培养基平板上，发现长出了大肠杆菌(X)的菌落。据此判断，下列说法不合理的是()A．突变体M催化合成氨基酸甲所需酶的活性丧失B．突变体M和N都是由于基因发生突变而得来的C．突变体M的RNA与突变体N混合培养能得到XD．突变体M和N在混合培养期间发生了DNA转移答案C解析突变体M不能在基本培养基上生长，但可在添加了氨基酸甲的培养基上生长，说明该突变体不能合成氨基酸甲，可能是催化合成氨基酸甲所需酶的活性丧失，A正确；大肠杆菌属于原核生物，自然条件下其变异类型只有基因突变，故其突变体是由于基因发生突变而得来的，B正确；大肠杆菌的遗传物质是DNA，突变体M的RNA与突变体N混合培养不能得到X，C错误；突变体M和N在混合培养期间发生了DNA转移，使基因重组，产生了新的大肠杆菌X，D正确。2．(2019·四川攀枝花二模)下图为一只果蝇两条染色体上部分基因分布示意图，下列叙述正确的是()A．朱红眼基因ca、辰砂眼基因v为一对等位基因B．在减数分裂四分体时期，基因cb与基因w互换实现了基因重组C．常染色体DNA上碱基对的增添、缺失和替换一定导致基因突变D．在减数第二次分裂后期，基因ca、cb、v、w可出现在细胞的同一极答案D解析因为朱红眼基因ca位于常染色体上，辰砂眼基因v位于X染色体上，二者不是位于一对同源染色体，故不属于等位基因，A错误；在减数分裂四分体时期，基因cb位于常染色体上，而基因w位于X染色体上，二者不是同源染色体，因此两者互换的变异类型为染色体结构变异中的易位，B错误；常染色体DNA上碱基对的替换、增添和缺失不一定导致基因突变，如果碱基对改变的位置位于非编码区或者基因间区，则一般不会导致基因突变，C错误；图示中的常染色体和X染色体属于非同源染色体，由于减数第一次分裂过程中非同源染色体可以自由组合，因此二者可以进入同一极，进入同一个细胞中，该细胞在减数第二次分裂后期，着丝点分裂，姐妹染色单体分离，分别移向两极，则位于其上的基因也随之移向两极，故基因ca、cb、v、w可出现在细胞的同一极，D正确。考向二变异后生物的遗传特点分析3．(2019·陕西榆林二模)果蝇中一对同源染色体的同源区段同时缺失的个体叫做缺失纯合子，只有一条发生缺失的个体叫做缺失杂合子。已知缺失杂合子可育，而缺失纯合子具有致死效应。研究人员用一只棒眼雌果蝇和正常眼雄果蝇多次杂交，统计F1的性状及比例，结果是棒眼雌果蝇∶正常眼雌果蝇∶棒眼雄果蝇＝1∶1∶1。在不考虑X、Y染色体同源区段的情况下，下列有关分析错误的是()A．亲本雌果蝇发生了染色体片段缺失，且该果蝇是缺失杂合子B．正常眼是隐性性状，且缺失发生在X染色体的特有区段上C．让F1中雌雄果蝇自由交配，F2雄果蝇中棒眼∶正常眼＝2∶1D．用光学显微镜观察，能判断F1中正常眼雌果蝇的染色体是否缺失了片段答案C解析根据题意分析可知，母本发生了染色体片段缺失，且该果蝇是缺失杂合子，A正确；棒眼是显性性状，正常眼是隐性性状，控制该性状的基因位于X染色体特有的片段上，且该片段发生了缺失，B正确；F1雌果蝇中棒眼为杂合子，正常眼为缺失杂合子，因此其产生的棒眼基因与正常眼基因的比例为1∶2，则让F1中雌雄果蝇自由交配，F2雄果蝇中棒眼∶正常眼＝1∶2，C错误；根据以上分析可知，F1中正常眼雌果蝇的染色体发生了缺失，属于染色体结构的变异，可以在光学显微镜下观察到，D正确。4．(2019·河南洛阳模拟)豌豆种群中偶尔会出现一种三体植株(多1条1号染色体)，减数分裂时1号染色体的任意两条移向细胞一极，剩下一条移向另一极。下列关于某三体植株(基因型AAa)的叙述，正确的是()A．该植株来源于染色体变异，这种变异会导致基因种类增加B．该植株在减数分裂时，含2个A基因的细胞应为减Ⅱ后期C．三体豌豆植株自交，产生基因型为AAa子代的概率为5/18D．三体豌豆植株能产生四种配子，其中a配子的比例为1/4答案C解析依题意可知，该三体植株较正常植株多了一条1号染色体，因此该植株来源于染色体变异，这种变异会导致基因数目增加，A错误；基因型为AAa的三体植株在分裂间期完成DNA分子复制后，细胞中的基因组成为AAAAaa，因同源染色体在减数第一次分裂过程中分离，导致处于减数第二次分裂(含减Ⅱ后期)的细胞中含有AAAA或aa或AAaa或AA，在减数第二次分裂后期，着丝点分裂产生的子染色体分别移向两极，使得形成的配子中的基因组成为AA或a或Aa或A，可见，该植株在减数分裂时，含2个A基因的细胞可能处于减Ⅱ各时期，B错误；该植株(AAa)产生的四种配子及其比例为AA∶a∶Aa∶A＝1∶1∶2∶2，自交产生基因型为AAa子代的概率为1/6a(♀配子)×1/6AA(♂配子)＋1/6a(♂配子)×1/6AA(♀配子)＋2/6A(♂配子)×2/6Aa(♀配子)＋2/6A(♀配子)×2/6Aa(♂配子)＝5/18，C正确；综上分析，三体豌豆植株能产生四种配子，其中a配子的比例为1/6，D错误。考点二生物育种的方法1．生物育种方法归纳(1)“亲本――→A、D新品种”为杂交育种。(2)“亲本――→B、C新品种”为单倍体育种。(3)“种子或幼苗――→E新品种”为诱变育种。(4)“种子或幼苗――→F新品种”为多倍体育种。(5)“植物细胞――→G新细胞――→H愈伤组织――→I胚状体――→J人工种子―→新品种”为基因工程育种。2．育种方案的选取(1)根据育种目标选择合适的育种方案育种目标育种方案集中双亲优良性状单倍体育种(明显缩短育种年限)杂交育种(耗时较长，但简便易行)对原品系实施“定向”改造基因工程及植物细胞工程(植物体细胞杂交)育种让原品系产生新性状(无中生有)诱变育种(可提高变异频率，期望获得理想性状)使原品系营养器官“增大”或“加强”多倍体育种培育“隐性”性状自交或杂交，出现即可最简捷育种杂交育种(2)育种方案的设计思路设计育种方案时，应特别关注“最简便”“最准确”“最快”“产生新基因”“产生新性状”或产生“新的性状组合”等育种要求：①最简便——侧重于技术操作，杂交育种操作最简便。②最快——侧重于育种时间，单倍体育种所需时间明显缩短。③最准确——侧重于目标精准度，基因工程技术可“定向”改变生物性状。④产生新基因(或新性状)——侧重于“新”，即原本无该性状，诱变育种可产生新基因，进而出现新性状(注：杂交育种可实现性状重新组合，并未产生新基因，也未产生新性状，如黄色圆粒豌豆与绿色皱粒豌豆杂交，产生黄色皱粒豌豆，这里的黄色与皱粒性状原来就有，只是原来未组合而已)。考向一生物育种基本原理的分析5．(2019·湖南株洲质检)下列关于生物育种技术的叙述和分析，错误的是()A．单倍体植株可能具有育性B．只含有一个染色体组的细胞中可能存在等位基因C．四倍体马铃薯花药离体培养后再用秋水仙素处理，一定得到纯合子D．欲获得显性纯合子，单倍体育种一定比杂交育种所需的时间短答案C解析单倍体植株是由配子直接发育而成的个体，若产生配子的个体是多倍体，则单倍体中可能含有多个染色体组，如亲本是四倍体，则单倍体中含有两个染色体组，此时单倍体可育，A正确；等位基因一般存在于一对同源染色体的相同位置上，而染色体组中的染色体是一组非同源染色体，但如果单倍体的细胞在DNA复制时发生基因突变或减Ⅰ前期交叉互换，姐妹染色单体上则可能含有等位基因，故只含有一个染色体组的细胞中可能存在等位基因，B正确；四倍体马铃薯的花药中可能含有等位基因(如AAaa→Aa)，故花药离体培养后再用秋水仙素处理，不一定得到纯合子，C错误；杂交育种的F2中所