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1、专题10 生物的变异1. 在白花豌豆品种栽培园中，偶然发现了一株开红花的豌豆植株，推测该红花表现型的出现是花色基因突变的结果。为了确定该推测是否正确，应检测和比较红花植株与白花植株中A花色基因的碱基组成 B花色基因的DNA序列C细胞的DNA含量 D细胞的RNA含量2.关于植物染色体变异的叙述，正确的是A染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加B染色体组非整倍性变化必然导致新基因的产生C染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化D染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺序的变化3.育种专家在稻田中发现一株十分罕见的“一秆双穗”植株，经鉴定该变异性状是由基因突变引起的。下列叙述正确的是( )A.
2、这种现象是由显性基因突变成隐性基因引起的B.该变异株自交可产生这种变异性状的纯合个体C.观察细胞有丝分裂中期染色体形态可判断基因突变发生的位置D.将该株水稻的花药离体培养后即可获得稳定遗传的高产品系5. 火鸡的性别决定方式是ZW型(ZW，ZZ)。曾有人发现少数雌火鸡(ZW)的卵细胞未与精子结合，也可以发育成二倍体后代。遗传学家推测，该现象产生的原因可能是：卵细胞与其同时产生的三个极体之一结合，形成二倍体后代(WW的胚胎不能存活)。若该推测成立，理论上这种方式产生后代的雌雄比例是( )A.雌雄=11 B.雌雄=12C.雌雄=31 D.雌雄=416.为解决二倍体普通牡蛎在夏季因产卵而出现肉质下降的
3、问题，人们培育出三倍体牡蛎。利用普通牡蛎培育三倍体牡蛎合理的方法是( )A.利用水压抑制受精卵的第一次卵裂，然后培育形成新个体B.用被射线破坏了细胞核的精子刺激卵细胞，然后培育形成新个体C.将早期胚胎细胞的细胞核植入去核卵细胞中，然后培育形成新个体D.用化学试剂阻止受精后的次级卵母细胞释放极体，然后培育形成新个体7.芥酸会降低菜籽油的品质。油菜有两对独立遗传的等位基因(H和h，G和g)控制菜籽的芥酸含量，如图是获得低芥酸油菜新品种(HHGG)的技术路线。已知油菜单个花药由花药壁(2n)及大量花粉(n)等组分组成，这些组分的细胞都具有全能性。据图分析，下列叙述错误的是( )A.两过程均需要植物激
4、素来诱导细胞脱分化B.与过程相比，过程可能会产生二倍体再生植株C.图中三种途径中，利用花粉培养筛选低芥酸植株(HHGG)的效率最高D.F1减数分裂时，H基因所在染色体会与G基因所在染色体发生联会8.有关“低温诱导大蒜根尖细胞染色体加倍”的实验，正确的叙述是( )A.可能出现三倍体细胞B.多倍体细胞形成的比例常达100%C.多倍体细胞形成过程无完整的细胞周期D.多倍体形成过程增加了非同源染色体重组机会 (2)白眼雌果蝇(XrXrY)最多能产生Xr、XrXr、_和_四种类型的配子。该果蝇与红眼雄果蝇(XRY)杂交，子代中红眼雌果蝇的基因型为_。(3)用黑身白眼雌果蝇(aaXrXr)与灰身红眼雄果蝇
5、(AAXRY)杂交，F1雌果蝇表现为灰身红眼，雄果蝇表现为灰身白眼。F2中灰身红眼与黑身白眼果蝇的比例为_，从F2灰身红眼雌果蝇和灰身白眼雄果蝇中各随机选取一只杂交，子代中出现黑身白眼果蝇的概率为_。(4)用红眼雌果蝇(XRXR)与白眼雄果蝇(XrY)为亲本杂交，在F1群体中发现一只白眼雄果蝇(记为“M”)。M果蝇出现的原因有三种可能：第一种是环境改变引起表现型变化，但基因型未变；第二种是亲本果蝇发生基因突变；第三种是亲本雌果蝇在减数分裂时X染色体不分离。请设计简便的杂交实验，确定M果蝇的出现是由哪一种原因引起的。实验步骤：_。结果预测：.若_，则是环境改变；.若_，则是基因突变；.若_，则是
6、减数分裂时X染色体不分离。(1)在黑暗条件下，野生型和突变型豌豆的叶片总叶绿素含量的变化如图1。其中，反映突变型豌豆叶片总叶绿素含量变化的曲线是_。(2)Y基因和y基因的翻译产物分别是SGRY蛋白和SGRy蛋白，其部分氨基酸序列如图2。据图2推测，Y基因突变为y基因的原因是发生了碱基对的_和_。进一步研究发现，SGRY蛋白和SGRy蛋白都能进入叶绿体。可推测，位点_的突变导致了该蛋白的功能异常。从而使该蛋白调控叶绿素降解的能力减弱，最终使突变型豌豆子叶和叶片维持“常绿”。(3)水稻Y基因发生突变，也出现了类似的“常绿”突变植株y2，其叶片衰老后仍为绿色。为验证水稻Y基因的功能，设计了以下实验，
7、请完善。(一)培育转基因植株：.植株甲：用含有空载体的农杆菌感染_的细胞，培育并获得纯合植株。.植株乙：_，培育并获得含有目的基因的纯合植株。(二)预测转基因植株的表现型：植株甲：_维持“常绿”；植株乙：_。(三)推测结论：_。1. 【解析】选B。具体分析如下：选项内容分析A项错误基因中的碱基包括A、T、C、G四种，不存在差异 B项正确基因是具有遗传效应的DNA片段，不同基因的差异表现为DNA序列的差异 C项错误基因突变不会改变细胞的DNA含量 D项错误细胞中的RNA含量和细胞蛋白质合成功能强弱有关，和基因突变无关 般不改变表现型，由此判断A项错误；B项，连续自交属于杂交育种中的核心过程，其目
8、的是获得能够7.【解析】选D。具体分析如下：选项具体分析结论A项过程均属于植物组织培养过程中的脱分化过程，需要生长素和细胞分裂素的共同作用正确B项过程只能产生单倍体植株，而过程可以产生单倍体植株，也可以产生二倍体植株正确C项根据两对相对性状的遗传实验，F1自交获得HHGG的概率是1/16；花粉培养筛选获得HHGG的概率是1/4；而花药培养筛选过程包括花粉筛选培养过程，有可能产生二倍体植株，获得HHGG的概率低于花粉筛选培养过程 正确D项H基因和G基因位于非同源染色体上，在减数分裂过程中只能自由组合，不会发生联会现象 错误比例为：2/32/31/41/2=1/18易错起源1、基因突变 例1如图为
9、人WNK4基因部分碱基序列及其编码蛋白质的部分氨基酸序列示意图。已知WNK4基因发生一种突变，导致1 169位赖氨酸变为谷氨酸。该基因发生的突变是( )A.处插入碱基对G-C B.处碱基对A-T替换为G-CC.处缺失碱基对A-T D.处碱基对G-C替换为A-T 基因突变的特征和原因1.实例：镰刀型细胞贫血症(1)症状：红细胞呈镰刀状，容易破裂，使人患溶血性贫血。(2)病因：基因中的碱基替换。直接原因：血红蛋白分子的多肽链上一个谷氨酸变成了缬氨酸。根本原因：控制血红蛋白分子合成的基因上一个碱基对发生替换。2.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。3.基因突变的位置
10、效应(1)基因突变若发生在配子中，将遵循遗传规律传递给后代。(2)基因突变若发生在体细胞中，一般不能遗传。(3)有些植物的体细胞发生基因突变，可通过无性繁殖传递。(4)人体某些体细胞基因的突变，有可能发展为癌细胞。4.时间、原因、特点及意义(1)时间：主要发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。(2)原因：物理因素：如紫外线、X射线等化学因素：如亚硝酸、碱基类似物等生物因素：某些病毒等(3)特点 普遍性：在生物界中普遍存在随机性：个体发育的任何时期和部位低频性：突变频率很低不定向性：可产生一个以上的等位基因(4)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5.“增添”或“缺失
11、”碱基的数目对肽链合成的影响(1)如“增添”或“缺失”的碱基数目是3的倍数，往往使多肽链增加或减少几个氨基酸，而对后面的氨基酸的种类和顺序没有影响。(2)如“增添”或“缺失”的碱基数目是“3n+1”或“3n+2”形式，除了使氨基酸增加或减少外，对后面的氨基酸的种类和顺序有影响。易错起源2、 染色体变异及其应用 例2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(如图)。如以该植株为父本，测交后代中部分表现为红色性状。下列解释最合理的是( )A.减数分裂时染色单体1或2上的基因b突变为BB.减数第二次分裂时姐妹染色单体3
12、与4自由分离C.减数第二次分裂时非姐妹染色单体之间自由组合D.减数第一次分裂时非姐妹染色单体之间交叉互换1.染色体结构变异类型遗传效应图解实例缺失缺失片段越大，对个体影响越大。轻则影响个体生活力，重则引起死亡猫叫综合征重复引起的遗传效应比缺失小，重复部分太多会影响个体生活力果蝇的棒状眼 倒位 形成配子大多异常，从而影响个体的生育 -易位产生部分异常配子，使配子的育性降低或产生有遗传病的后代人慢性粒细胞白血病2.二倍体、单倍体和多倍体的比较及应用二 倍 体多 倍 体单 倍 体来源受精卵发育受精卵发育配子发育概念体细胞中含有两个染色体组的个体体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体体细胞中含有本物
13、种配子染色体数目的个体染色体组数两个三个或三个以上不确定(是正常体细胞染色体组数的一半)，一至多个 发育过程 例子几乎全部动物和过半数高等植物香蕉、马铃薯、普通小麦、无子西瓜等 雄蜂、雄白蚁；玉米、小麦的单倍体等 易错起源3、变异在育种方面的应用 例3玉米的抗病和不抗病(基因为A、a)、高秆和矮秆(基因为B、b)是两对独立遗传的相对性状。现有不抗病矮秆玉米种子(甲)，研究人员欲培育抗病高秆玉米，进行以下实验：取适量的甲，用合适剂量的射线照射后种植，在后代中观察到白化苗4株、抗病矮秆1株(乙)和不抗病高秆1株(丙)，将乙与丙杂交，F1中出现抗病高秆、抗病矮秆、不抗病高秆和不抗病矮秆。选取F1中抗
14、病高秆植株上的花药进行离体培养获得幼苗，经秋水仙素处理后选出纯合二倍体的抗病高秆植株(丁)。另一实验表明，以甲和丁为亲本进行杂交，子一代均为抗病高秆。请回答：(1)对上述1株白化苗的研究发现，控制其叶绿素合成的基因缺失了一段DNA，因此该基因不能正常_，功能丧失，无法合成叶绿素，表明该白化苗的变异具有_的特点，该变异类型属于_。(2)上述培育抗病高秆玉米的实验运用了_、单倍体育种和杂交育种技术，其中杂交育种技术依据的原理是_。花药离体培养中，可通过诱导愈伤组织分化出芽、根获得再生植株，也可通过诱导分化成_获得再生植株。(3)从基因组成看，乙与丙植株杂交的F1中抗病高秆植株能产生_种配子。(4)
15、请用遗传图解表示乙与丙植株杂交得到F1的过程。 (3)由题干甲和丁杂交，子一代都为抗病高秆，可知抗病和高秆都为显性。由乙和丙杂交得到后代可知：几种育种方式的比较项目杂交育种人工诱变育种单倍体育种多倍体育种基因工程育种细胞融合技术细胞核移植依据原理基因重组基因突变 染色体变异 染色体变异 基因重组 染色体变异 细胞核的 全能性 常用方法杂交自交选种自交辐射诱变、激光诱变、空间技术育种花药的离体培养，然后再加倍秋水仙素处理萌发的种子、幼苗转基因(DNA重组)技术将目的基因引入生物体内，培育新品种让不同生物或同种生物细胞原生质融合为多倍体将具备所需性状的体细胞核移植到去核卵细胞中优点将不同个体的优良
16、性状集中于一个个体上可以提高变异的频率，加速育种进程，或大幅度地改良某些品种性状 可以明显缩短育种年限 器官较大，提高产量和营养成分 打破物种界限，定向改变生物的性状 按照人们的意愿改变细胞内遗传物质，且克服了远缘杂交不亲和的障碍 可改良动物品种或保护濒危物种 缺点 时间长，需及时发现优良品种 有利变异少，需大量处理实验材料 技术复杂且需与杂交育种配合 发育延迟，结实率低 有可能引起生态危机 技术难度高 技术要求高 举例矮秆抗锈病小麦 青霉素高产菌株、太空椒 单倍体育种获得的矮秆抗锈病小麦 三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦 产生人胰岛素的大肠杆菌、抗虫棉 白甘蓝、番马铃薯 克隆羊易错起源4、低温诱
17、导多倍体实验 例4下列关于低温诱导染色体加倍实验的叙述，正确的是( )A.原理：低温抑制染色体着丝点(粒)分裂，使子染色体不能分别移向两极B.解离：盐酸酒精混合液和卡诺氏液都可以使洋葱根尖解离C.染色：改良苯酚品红溶液和醋酸洋红溶液都可以使染色体着色D.观察：显微镜下可以看到大多数细胞的染色体数目发生改变1.原理解读(1)进行正常有丝分裂的植物分生组织细胞，在有丝分裂后期，染色体的着丝点(粒)分裂，子染色体在纺锤丝的作用下分别移向两极，最终被平均分配到两个子细胞中去。(2)用低温处理植物分生组织细胞(如根尖分生区细胞)，能够抑制纺锤体的形成，以致染色体不能被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞
18、，使植物细胞染色体数目发生变化。2.流程展示（1）洋葱根尖培养：将洋葱(或大葱、蒜)放在装满清水的广口瓶上，让洋葱的底部接触水面。待不定根长至 1 cm左右时，将整个装置放入冰箱，4 下诱导培养 36 h（2）取材：剪取诱导处理的根尖约 0.5 cm1 cm，放入卡诺氏液中浸泡0.5 h1 h，以固定细胞的形态，然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次 （3）制作装片 ：与实验“观察植物细胞的有丝分裂”相同（4）先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂相。 视野中既有正常的二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞。确认某个细胞发生染色体数目变化后，再用高倍镜观察。（5）实验结论：低温处理植物分生组织，能抑制前期形成纺锤体，从而使染色体数目加倍- 18 -