2019年高考生物二轮复习 专题10 生物的变异与育种（讲）（含解析）.doc

专题10生物的变异与育种讲考纲名师解读基因重组及其意义；基因突变的特征和原因；染色体结构变异和数目变异；生物变异在育种方面的应用。变异与育种的相关内容与生产实践有着密切的联系，综合了 络，符合学生的认知规律，从而提高复习教学有效性。通过概念复习教学，将相关概念联系记忆区别增加理解或将概念抽象的文字与直观的图像结合如要求学生用图形表示一个染色体组的形态，增强学生图文转换的能力。采用灵活方法加深学生理解如引导学生通过类比推理，理解基因突变的类型，基因突变和基因重组的意义；通过列表，区别基因重组与基因突变。列表几种育种方式过程、原理、优缺点。综合练习增强学生的知识迁移和应用能力。运用对比的方法，掌握基因突变和基因重组的概念；结合实例，辨析基因重组的类型，理解基因突变的特点及应用；通过实例分析，掌握各个概念的内涵和外延；通过列表比较，理清不同育种方法的原理、步骤及优点；通过精选试题、适度训练，从文字、图解中获取信息的能量和探究的能力，提高解题中语言的简洁性和严谨性。讲考点体系构建1基因突变（1）概念：DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变。（2）时间：主要发生在有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期。（3）诱发基因突变的外来因素物理因素：紫外线、X射线及其他辐射等；化学因素：亚硝酸、碱基类似物等。生物因素：某些病毒的遗传物质。（4）特点普遍性：一切生物都可以发生。随机性：生物个体发育的任何时期和部位。低频性：自然状态下，突变频率很低。不定向性：一个基因可以向不同的方向发生突变，产生一个以上的等位基因。多害少利性：多数基因突变破坏生物体与现有环境的协调关系，而对生物有害。（5）意义：新基因产生的途径；生物变异的根本来源；生物进化的原始材料。2基因突变的实例镰刀型细胞贫血症（1）病因图解如下：（2）要点归纳图示中a、b、c过程分别代表DNA复制、转录和翻译。突变发生在a过程中。患者贫血的直接原因是血红蛋白异常，根本原因是发生了基因突变，碱基对由T/A突变成A/T。3基因重组（1）实质：在有性生殖过程中控制不同性状的基因的重新组合。（2）类型自由组合型：位于非同源染色体上的非等位基因的自由组合。交叉互换型：四分体的非姐妹染色单体的交叉互换。人工重组型：转基因技术，即基因工程。（3）结果：产生新的基因型，导致重组性状出现。（4）意义：形成生物多样性的重要原因之一。4基因重组与基因突变区别比较项目基因突变基因重组变异本质基因分子结构发生改变原有基因的重新组合发生时间通常在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期减数第一次分裂前期和后期适用范围所有生物（包括病毒）有性生殖的真核生物和基因工程中的原核生物产生结果产生新基因（等位基因）产生新基因型应用人工诱变育种杂交育种、基因工程育种【真题再现】（2018全国卷，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需添加了氨基酸甲的基本培养基上才能生长，可以说明突变体M催化合成氨基酸甲所需酶的活性可能丧失，从而不能自身合成氨基酸甲，而导致必须添加氨基酸甲的基本培养基上才能生长，A正确；大肠杆菌属于原核生物，突变体M和N都是由于基因发生突变而得来，B正确；M和N的混合培养，致使两者间发生了DNA的转移，即发生了基因重组，因此突变体M与突变体N混合培养能得到X是由于细菌间DNA的转移实现的，而不是突变体M的RNA，C错误，D正确。【举一反三】某植物根尖细胞中，一对同源染色体上两个DNA分子中部分基因的分布状况如图所示，字母代表基因，数字代表无遗传效应的碱基序列。下列有关叙述，正确的是（）A基因突变与染色体结构变异都导致DNA碱基序列的改变BC中碱基对若发生变化，可以通过显微镜观察到C中碱基对缺失，属于基因突变D该细胞分裂时，可发生基因A与a的互换，导致基因重组【答案】A【解析】基因突变与染色体结构变异都能导致DNA碱基序列的改变，A正确；碱基对的变化不能通过显微镜观察到，B错误；为非编码区，其中碱基对缺失不属于基因突变，C错误；D、基因A与a若位于一条染色体的两条姐妹染色单体上，则该细胞减数分裂时，基因A与a的互换不属于基因重组，D错误。5染色体结构的变异（1）类型（2）结果：使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，从而导致性状的变异。6染色体数目的变异（1）类型细胞内个别染色体的增加或减少，如21三体综合征。细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少，如多倍体、单倍体。（2）染色体组概念：细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同，但又互相协调，共同控制生物的生长、发育、遗传和变异，这样的一组染色体，叫做一个染色体组。组成：细胞中的一组非同源染色体。7单倍体、二倍体和多倍体的比较（1）单倍体：体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。（2）二倍体：由受精卵发育而来，体细胞中含有两个染色体组的个体。（3）多倍体：由受精卵发育而来，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。【真题再现】（2018海南卷，17）蜜蜂中，雌蜂是雌雄配子结合产生的二倍体，雄蜂是由未受精的卵直接发育而来的。某对蜜蜂所产生子代的基因型为：雌蜂是AADD、AADd、AaDD、AaDd；雄蜂是AD、Ad、aD、ad。这对蜜蜂的基因型是（）AAADd和adBAaDd和aDCAaDd和ADDAadd和AD【答案】C【解析】由雄蜂的基因型可推测亲本雌蜂的基因型为AaDd，后代的雌峰是由雄性的精子与雌蜂的卵细胞结合形成的，据此推测亲本雄性的基因型为AD，C正确。【举一反三】下列关于单倍体、二倍体及多倍体的叙述正确的是（）A单倍体生物的体细胞内都无同源染色体B若某生物体细胞中含有两个染色体组，则该生物为二倍体C多倍体植株茎秆粗壮，蛋白质等营养物质的含量也较高D对于二倍体西瓜而言，三倍体西瓜和四倍体西瓜是新物种【答案】C【解析】单倍体生物体细胞中，含有本物种配子染色体组数，不一定含有一个染色体组，可能含有多个染色体组，所以可能存在同源染色体，A错误；某生物体细胞中含有两个染色体组，若该生物由配子发育而来，则该生物为单倍体，B错误；多倍体通常茎秆粗壮，叶片种子和果实都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量有所增加，C正确；物种必须是能交配并能产生后代，三倍体无籽西瓜不能产生可育后代，所以不是新物种，D错误。8杂交育种（1）概念：将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。（2）过程：选择具有不同优良性状的亲本杂交获得F1F1自交获得F2鉴别、选择需要的类型优良品种。9诱变育种概念：利用物理因素或化学因素来处理生物，使生物发生基因突变，从而获得优良变异类型的育种方法。过程：选择生物诱发基因突变选择理想类型培育。10基因工程（1）概念：基因工程，又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。（2）操作的基本步骤：提取目的基因目的基因与运载体结合将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定。11单倍体育种和多倍体育种（1）图中和的操作是秋水仙素处理，其作用原理是抑制纺锤体的形成。（2）图中过程是花药离体培养。（3）单倍体育种的优点是能明显缩短育种年限。12单倍体育种、多倍体育种及植物细胞工程育种的区分（1）单倍体育种一般应用于二倍体植物，因为若为四倍体植物，通过单倍体育种形成的个体不一定是纯合子。（2）用秋水仙素处理植株使染色体数目加倍，若操作对象是单倍体植株，属于单倍体育种；若操作对象为正常植株，叫多倍体育种，不能看到“染色体数目加倍”就认为是多倍体育种。（3）单倍体育种和多倍体育种都需用秋水仙素处理，使染色体数目加倍。单倍体育种在幼苗期处理，多倍体育种在种子萌发期或幼苗期处理。（4）单倍体育种和植物细胞工程育种，都运用了植物组织培养技术。【真题再现】（2018天津卷，2）芦笋是雌雄异株植物，雄株性染色体为XY，雌株为XX；其幼茎可食用，雄株产量高。以下为两种培育雄株的技术路线。有关叙述错误的是（）A形成愈伤组织可通过添加植物生长调节剂进行诱导B幼苗乙和丙的形成均经过脱分化和再分化过程C雄株丁的亲本的性染色体组成分别为XY、XXD与雄株甲不同，雄株丁培育过程中发生了基因重组【答案】C【解析】生长素与细胞分裂素的使用比例影响植物细胞的发育方向，当二者比值高时，有利于根的分化，抑制芽的形成；比值低时，有利于芽的分化、抑制根的形成；比例适中时，促进愈伤组织的形成，因为生长素和细胞分裂素相对应的植物生长调节剂也有相应的效果，所以可以通过添加植物生长调节剂进行诱导，A正确；幼苗乙与幼苗丙的形成是花药离体培养形成单倍体植株的过程，此过程的原理是植物组织培养，因此需要经过脱分化与再分化的过程，B正确；花粉是经过减数分裂产生的，其配子含有X染色体或Y染色体，经过花药离体培养，得到单倍体，再经过秋水仙素处理后得到的植株乙与丙的基因型为XX或YY，因此雄株丁的亲本的基因型分别为XX、YY，C错误；雄株甲是通过无性繁殖形成的，形成过程中不会进行减数分裂，因此也不会发生基因重组；雄株乙是通过有性生殖形成的，形成过程中经过了减数分裂，因此会发生基因重组，D正确。【举一反三】如图表示水稻育种的一些途径。请回答下列问题：（1）若要获得矮秆抗稻瘟病的纯合子，以矮秆易感稻瘟病（ddrr）和高秆抗稻瘟病（DDRR）水稻为亲本进行杂交，从F2代开始选取符合要求个体，再自交，直至不发生性状分离，这是因为新品种一定为_。（2）图中途径的常用方法是_。过程常用试剂是_，其作用原理是_。该种育种方法主要优点是_。（3）科学工作者欲培育能产生人体蛋白的水稻新品种，应该选择图中_（填数字）表示的途径最为合理可行，该技术手段依据的基本原理是_。【答案】（1）纯合子 （2）花药离体培养 秋水仙素 抑制纺锤体形成，使染色体加倍 明显缩短育种年限 （3） 基因重组 【解析】（1） 纯合子自交后代不发生性状分离。以矮秆易感稻瘟病（ddrr）和高秆抗稻瘟病（DDRR）水稻为亲本进行杂交，F1的基因型为DdRr。让F1自交，从F2代开始选取符合要求的矮秆抗稻瘟病（ddR_）个体，再自交，直至不发生性状分离，这说明新品种一定为纯合子。（2） 图中途径得到的是单倍体植株，获得单倍体常用的方法是花药离体培养。过程为人工诱导染色体加倍，常用的试剂是秋水仙素。秋水仙素的作用原理是抑制纺锤体形成，使染色体加倍。通过途径获得新品种的育种方法属于单倍体育种，其主要优点是明显缩短育种年限。（3）欲培育能产生人体蛋白的水稻新品种，应该采用基因工程育种，即选择图中的表示的途径，该技术手段依据的基本原理是基因重组。讲方法技巧点拨1基因突变类问题的解题方法（1）确定突变的形式：若只是一个氨基酸发生改变，则一般为碱基对的替换；若氨基酸序列发生大的变化，则一般为碱基对的增添或缺失。（2）确定替换的碱基对：一般根据突变前后转录成mRNA的碱基序列判断，若只有一个碱基存在差异，则该碱基所对应的基因中的碱基就为替换的碱基。2两种变异类型的判断（1）可遗传变异与不可遗传变异的判断方法变异个体自交或与其他个体杂交，若此变异再次出现，为可遗传变异；若此变异不再出现，则为不可遗传变异。（2）显性突变和隐性突变的判定类型显性突变：aaAa（当代表现）；隐性突变：AAAa（当代不表现，一旦表现即为纯合子）。判定方法a选取突变体与其他已知未突变体杂交，据子代性状表现判断。b让突变体自交，观察子代有无性状分离而判断。3突变基因具体位置的判断（1）利用野生型的个体与缺失不同基因的突变体比较，根据有无特定酶的活性判断编码该酶的基因对应的位置。（2）将一缺失未知基因片段的突变株与已知的缺失不同基因片段的突变株分别培养，根据是否转化为野生型个体判断未知个体的缺失基因对应的位置。4“三看法”判断基因突变与基因重组（1）一看亲子代基因型如果亲代基因型为BB或bb，则引起姐妹染色单体B与b不同的原因是基因突变。如果亲代基因型为Bb，则引起姐妹染色单体B与b不同的原因是基因突变或交叉互换。（2）二看细胞分裂方式如果是有丝分裂中染色单体上基因不同，则为基因突变的结果。如果是减数分裂过程中染色单体上基因不同，可能发生了基因突变或交叉互换。（3）三看细胞分裂图如果是有丝分裂后期图像，两条子染色体上的两基因不同，则为基因突变的结果，如图甲。如果是减数第二次分裂后期图像，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，如图乙。如果是减数第二次分裂后期图像，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，如图丙。5育种方式的选择（1）根据育种目的和提供的材料选择合适的育种方法集中不同亲本的优良性状：a.一般情况下，选择杂交育种，这也是最简捷的方法；b.需要缩短育种年限（快速育种）时，选择单倍体育种。培育果实较大或植株较大或营养物质含量较高的新物种多倍体育种。提高变异频率，“改良”“改造”或“直接改变”现有性状，获得当前不存在的基因或性状诱变育种。若要培育隐性性状个体，可选择自交或杂交育种，只要出现该性状即可。（2）根据育种流程图来辨别育种方式杂交育种：涉及亲本的杂交和子代的自交。诱变育种：涉及诱变因子，产生的子代中会出现新的基因，但基因的总数不变。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。多倍体育种：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。基因工程育种：与原有生物相比，出现了新的基因。6育种技术中的“四最”和“一明显”（1）最简便的育种技术杂交育种（但耗时较长）。（2）最具预见性的育种技术转基因技术或细胞工程育种（但技术含量高）。（3）最盲目的育种诱变育种（但可获得新基因，性状可较快稳定）。（4）最能提高产量的育种多倍体育种（尤其是营养器官增大）。（5）可明显缩短育种年限的育种单倍体育种。讲易错归纳总结1利用三个“关于”区分三种变异（1）关于“互换”：同源染色体上的非姐妹染色单体之间的交叉互换，属于基因重组；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“缺失或增加”：DNA分子上若干基因的缺失或重复（增加），属于染色体结构变异；DNA分子上若干碱基对的缺失、增添，属于基因突变。（3）关于变异的水平问题：基因突变、基因重组属于分子水平的变化，在光学显微镜下观察不到；染色体变异属于细胞水平的变化，在光学显微镜下可以观察到。2染色体组数量的判断方法（1）同一形态的染色体有几条就有几组。如图中有4个染色体组。（2）控制同一性状的等位基因有几个就有几组。如AAabbb个体中有3个染色体组。（3）染色体组数染色体数/染色体形态数，如图中染色体组数为8/24。3“二看法”判断单倍体、二倍体与多倍体先看待判定个体是由受精卵发育而成的，还是由配子发育而成的。若待判定个体是由配子发育而成的，不论含有几个染色体组都是单倍体，单倍体是生物个体，而不是配子，所以精子、卵细胞属于配子，但不是单倍体。若待判定个体是由受精卵发育而成的，再看它含有几个染色体组：含有两个染色体组的是二倍体，含有三个或三个以上染色体组的就是多倍体。4关于单倍体与多倍体的三个易误点（1）单倍体的体细胞中并非只有一个染色体组。因为大部分的生物是二倍体，所以有时认为单倍体的体细胞中只含有一个染色体组，但是多倍体的配子发育成的个体体细胞中含有不止一个染色体组。（2）单倍体育种与多倍体育种的操作对象不同。两种育种方式都出现了染色体加倍情况：单倍体育种操作对象是单倍体幼苗，通过植物组织培养，得到的植株是纯合子；多倍体育种的操作对象是正常萌发的种子或幼苗。（3）单倍体并非都不育。二倍体的配子发育成的单倍体，表现为高度不育；多倍体的配子如含有偶数个染色体组，则发育成的单倍体含有同源染色体及等位基因，可育并能产生后代。