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1、- 1 -专题专题 7 7 变异、育种与进化变异、育种与进化一、基因突变与基因重组二、染色体变异三、变异在育种上的应用根据基因型的变化判断育种方法根据基因型的变化判断育种方法: :(1)“aabbAABBAaBbAAbb”为杂交杂交育种(过程);(2)“aabbAABBAaBbAbAAbb”为单倍体单倍体育种(过程);(3)“AABBAaBB”为诱变诱变育种(过程);(4)“AaBbAAaaBBbb”为多倍体多倍体育种(过程)。- 2 -四、现代生物进化理论1.下列有关生物变异类型的叙述,正确的有。DNA 复制时发生碱基对的增添、缺失或替换,一定导致基因突变。染色体片段的缺失和重复必然导致基因
2、种类的变化。染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺序的变化。非同源染色体之间交换一部分片段,导致染色体结构的变异。同胞兄妹的遗传差异主要与父母基因重组有关。2.下列有关生物变异在育种上应用的叙述,错误的有。水稻 F1经花药离体培养和染色体加倍,获得基因型纯合的新品种属于单倍体育种。高秆抗虫小麦与矮秆不抗虫小麦杂交,通过基因重组获得矮秆抗虫小麦属于杂交育种。用射线照射大豆使其基因结构发生改变,获得种子性状发生变异的大豆属于诱变育种。三倍体西瓜植株的高度不育与减数分裂同源染色体联会行为有关。单倍体育种得到的植株长得弱小且高度不育。多倍体育种能提高产量,但不能增加营养物质的含量。3.下列有关现代生
3、物进化理论的叙述,正确的有。物种的形成可以不经过隔离。生物进化的实质在于有利变异的保存。自然选择通过作用于个体而影响种群的基因频率。害虫抗药性增强,是因为杀虫剂刺激害虫产生抗药性,并在后代中不断积累。不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化发展,形成生物的多样性。1.(2018江苏高考)下列过程不涉及基因突变的是 ( )- 3 -A.经紫外线照射后,获得红色素产量更高的红酵母B.运用 CRISPR/Cas9 技术替换某个基因中的特定碱基C.黄瓜开花阶段用 2,4-D 诱导产生更多雌花,提高产量D.香烟中的苯并芘使抑癌基因中的碱基发生替换,增加患癌风险【解析】选 C。红酵母的红色素产
4、量更高应是紫外线诱导其基因突变的结果;基因中碱基对被替换属于基因突变;香烟中的苯并芘使抑癌基因中的碱基发生替换也属于基因突变;而黄瓜在开花阶段用生长素类似物(2,4-D)处理,诱导产生更多的雌花,不能诱导其基因突变,C 项正确。2. (2017天津高考)基因型为 AaBbDd 的二倍体生物,其体内某精原细胞减数分裂时同源染色体变化示意图如下。叙述正确的是 ( )A.三对等位基因的分离均发生在次级精母细胞中B.该细胞能产生 AbD、ABD、abd、aBd 四种精子C.B(b)与 D(d)间发生重组,遵循基因自由组合定律D.非姐妹染色单体发生交换导致了染色体结构变异【解析】选 B。等位基因(A、a
5、,D、d)的分离发生在减数第一次分裂后期,此时细胞称为初级精母细胞;等位基因(B、b)的分离发生在减数第一次分裂后期、减数第二次分裂后期,细胞分别为初级精母细胞、次级精母细胞,A 项错误。该细胞发生了交叉互换,可以产生 AbD、ABD、abd、aBd四种精子,B 项正确。由于 B(b)与 D(d)位于同一对染色体上,不能自由组合,不遵循基因自由组合定律,C 项错误;同源染色体的非姐妹染色单体间发生交叉互换属于基因重组,不属于染色体结构变异,D 项错误。3.(2017江苏高考改编)下列关于生物进化的叙述,错误的是( )A.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B.虽然亚洲与
6、澳洲之间存在地理隔离,但两洲人之间并没有生殖隔离C.无论是自然选择还是人工选择作用,都能使种群基因频率发生定向改变D.共同进化发生在不同物种之间、生物与无机环境之间【解析】选 A。种群的基因库是该种群内所有个体的基因之和,并非每个个体都含有这个种群的全部基因,A 错误;亚洲与澳洲之间虽存在地理隔离,但两洲人属于同一个物种,能产生可育后代,- 4 -没有生殖隔离,B 正确;自然选择使基因频率发生定向改变,人工选择也能使种群的基因频率发生定向改变,C 正确;共同进化可发生在不同物种之间,也可发生在生物与无机环境之间,D 正确。4.(2016上海高考)导致遗传物质变化的原因有很多,图中字母代表不同基
7、因,其中变异类型和依次是 ( )A.突变和倒位 B.重组和倒位C.重组和易位D.易位和倒位【解析】选 D。题图导致少了基因 ab,多了基因 J,是非同源染色体间发生了片段交换,属于染色体结构变异中的易位;导致 cde 片段发生了颠倒,属于倒位。5.(2015安徽高考)现有两个非常大的某昆虫种群,个体间随机交配,没有迁入和迁出,无突变,自然选择对 A 和 a 基因控制的性状没有作用。种群 1 的 A 基因频率为 80%,a 基因频率为 20%;种群 2 的 A 基因频率为 60%,a 基因频率为 40%。假设这两个种群大小相等,地理隔离不再存在,两个种群完全合并为一个可随机交配的种群,则下一代中
8、 Aa 的基因型频率是( )A.75% B.50% C.42% D.21%【解题指导】(1)题干关键信息:“非常大” “两个种群大小相等” “随机交配” “自然选择对 A 和a 基因控制的性状没有作用” “两个种群完全合并为一个可随机交配的种群” 。(2)关键知识:种群基因型频率的计算方法(遗传平衡定律)。【解析】选 C。本题主要考查种群基因型频率的计算知识。根据题意可知,合并后的种群中 A 基因频率为(80%+60%)2=70%,a 基因频率为(20%+40%)2=30%,根据“两个种群完全合并为一个可随机交配的种群”可知,下一代中 Aa 的基因型频率是 270%30%=42%,故 C 项正
9、确。6.(2014江苏高考改编)下列关于染色体变异的叙述,正确的是 ( )A.染色体结构变异在显微镜下不可见,染色体数目变异在光学显微镜下可见B.染色体缺失有利于隐性基因表达,可提高个体的生存能力C.染色体易位不改变基因数量,对个体性状不会产生影响D.通过诱导多倍体的方法可克服远缘杂交不育,培育出作物新类型【解析】选 D。染色体结构变异和数目变异在光学显微镜下都能观察到,A 错误;若显性基因随染色体的缺失而丢失,可有利于隐性基因表达,但隐性基因的表达不一定能提高个体的生存能力,B错误;染色体易位,细胞内基因的数量不变,可能会对生物的性状产生影响,且染色体变异大多对生物体是不利的,C 错误。-
10、5 -7.(2014 四川高考)油菜物种甲(2n=20)与乙(2n=16)通过人工授粉杂交,获得的幼胚经离体培养形成幼苗丙,用秋水仙素处理丙的顶芽形成幼苗丁,待丁开花后自交获得后代戊若干。下列叙述正确的是( )A.秋水仙素通过促进着丝点分裂,使染色体数目加倍B.幼苗丁细胞分裂后期,可观察到 36 或 72 条染色体C.丙到丁发生的染色体变化,决定了生物进化的方向D.形成戊的过程未经过地理隔离,因而戊不是新物种【解题指导】(1)题干关键词:“杂交” “离体培养” “秋水仙素处理” “自交” 。(2)关键知识:秋水仙素抑制纺锤体的形成;自然选择决定生物进化方向;生殖隔离是新物种形成的标志。【解析】
11、选 B。本题考查染色体变异和现代生物进化理论的相关知识。A 项中,秋水仙素不能促进着丝点分裂,而是抑制纺锤体的形成,故错误;B 项中,幼苗丁来源于秋水仙素对杂交幼苗丙的顶芽的处理,并不一定能使所有的细胞都发生染色体加倍,如果染色体没有加倍,则细胞中染色体数为 18 条,有丝分裂后期由于复制产生的染色单体分开成为子染色体,使染色体数加倍为 36 条;如果染色体加倍,则细胞中的染色体数为 36 条,有丝分裂后期变为 72 条,故正确;C 项中,染色体数目变化属于染色体变异,决定生物进化方向的是自然选择,故错误;D 项中,戊的形成未经过地理隔离,但戊是四倍体,与原来的二倍体不是同一物种,因而是新物种
12、,故 D 项错误。8.(2014广东高考)某种兰花有细长的花距(如图),花距顶端贮存着花蜜,这种兰花的传粉需借助具有细长口器的蛾在吸食花蜜的过程中完成,下列叙述正确的是( )A.蛾口器的特征决定兰花花距变异的方向B.花距变长是兰花新种形成的必要条件C.口器与花距的相互适应是共同进化的结果D.蛾的口器会因吸食花蜜而越变越长【解题指导】(1)题干关键信息:兰花传粉、蛾的细长口器。(2)关键知识:共同进化是指不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展;- 6 -变异在环境变化之前已经产生,环境只起选择作用,并不影响变异的方向。【解析】选 C。本题考查现代生物进化理论的有关知识。变异是
13、不定向的,故 A 项错误。生殖隔离是新物种形成的必要条件,故 B 项错误。根据题干信息可知,口器与花距的相互适应是相互选择、共同进化的结果,符合现代生物进化理论的有关知识,故 C 项正确。口器变长是自然选择的结果,不是因为吸食花蜜而发生变化,故 D 项错误。9.(2018北京高考)水稻是我国最重要的粮食作物。稻瘟病是由稻瘟病菌(Mp)侵染水稻引起的病害,严重危害我国粮食生产安全。与使用农药相比,抗稻瘟病基因的利用是控制稻瘟病更加有效、安全和经济的措施。(1)水稻对 Mp 表现出的抗病与感病为一对相对_,为判断某抗病水稻是否为纯合子,可通过观察自交子代_来确定。 (2)现有甲(R1R1r2r2r
14、3r3)、乙(r1r1R2R2r3r3)、丙(r1r1r2r2R3R3)三个水稻抗病品种。抗病(R)对感病(r)为显性,三对抗病基因位于不同染色体上。根据基因的 DNA 序列设计特异性引物,用 PCR 方法可将样本中的 R1、r1、R2、r2、R3、r3区分开。这种方法可用于抗病品种选育中基因型的鉴定。甲品种与感病品种杂交后,对 F2不同植株的 R1、r1进行 PCR 扩增。已知 R1比 r1片段短。从扩增结果(如图)推测可抗病的植株有_。 为了在较短时间内将甲、乙、丙三个品种中的抗病基因整合,选育新的纯合抗病植株,下列育种步骤的正确排序是_。 a.甲乙,得到 F1b.用 PCR 方法选出 R
15、1R1R2R2R3R3植株c.R1r1R2r2r3r3植株丙,得到不同基因型的子代d.用 PCR 方法选出 R1r1R2r2R3r3植株,然后自交得到不同基因型的子代(3)研究发现,水稻的抗病表现不仅需要自身抗病基因(R1、R2、R3等)编码的蛋白,也需要 Mp 基因(A1、A2、A3等)编码的蛋白。只有 R 蛋白与相应的 A 蛋白结合,抗病反应才能被激活。若基因型为 R1R1r2r2R3R3和 r1r1R2R2R3R3的水稻,被基因型为 a1a1A2A2a3a3的 Mp 侵染,推测这两种水稻的抗病性表现依次为_。 (4)研究人员每年用 Mp(A1A1a2a2a3a3)人工接种水稻品种甲(R1
16、R1r2r2r3r3),几年后甲品种丧失了抗- 7 -病性,检测水稻的基因未发现变异。推测甲品种抗病性丧失的原因是_。 (5)水稻种植区的 Mp 是由不同基因型组成的群体。大面积连续种植某个含单一抗病基因的水稻品种,将会引起 Mp 种群_,使该品种抗病性逐渐减弱直至丧失,无法在生产中继续使用。(6)根据本题所述水稻与 Mp 的关系,为避免水稻品种抗病性丧失过快,请从种植和育种两个方面给出建议 _ _。 【解析】(1)抗病与感病为一对相对性状,判断某抗病水稻是否为纯合子的方法是观察其自交子代是否发生性状分离,若发生性状分离则为杂合子,不发生性状分离则为纯合子。(2)根据电泳结果发现,植株 1 和
17、植株 3 含有较短的片段,说明含有 R1基因。为了在较短时间内获得甲、乙、丙三个品种中的抗病基因整合,应先将某两个品种进行杂交,获得子一代,再与另外一种进行杂交,将 R1、R2、R3的抗性基因先集中到一个植株中,因为杂交的后代中不知道哪一株含有 R1、R2、R3抗性基因,所以先利用 PCR 方法选出 R1r1R2r2R3r3的植株,然后自交,再用 PCR 方法选出纯合子。(3)根据题意可知,因为基因型为 a1a1A2A2a3a3的 Mp 只能激活含有 R2的植株,不能激活含 r2r2的植株,所以 R1R1r2r2R3R3表现为感病,r1r1R2R2R3R3表现为抗病。(4)水稻的基因未发生变异
18、,则说明是 Mp 的基因发生了变异,即 A1发生基因突变导致了基因(型)频率发生改变,不能激活 R1基因,使甲品种抗病性丧失。(5)Mp 种群中编码激活上述水稻 R 抗病基因的 A 基因频率降低,使得 R 抗性基因不能激活,使水稻失去了抗性,无法在生产中继续使用。(6)根据水稻和 Mp 的关系,为避免水稻品种抗病性丧失过快,在种植方面可以考虑轮种/间种不同抗病品种的水稻,从育种方面考虑,将多个不同抗病基因通过杂交整合到一个品种中,以避免水稻品种抗病性丧失过快。答案:(1)性状 是否发生性状分离(2)植株 1、3 a、c、d、b(3)感病、抗病 (4)Mp 的 A1基因发生了突变(5)(A 类)
19、基因(型)频率改变(6)种植:轮种/间种不同的抗病品种水稻。育种:将多个不同抗病基因通过杂交整合到一个品种中10.(2017江苏高考改编)研究人员在柑橘中发现一棵具有明显早熟特性的变异株,决定以此为- 8 -基础培育早熟柑橘新品种。请回答下列问题:(1)要判断该变异株的育种价值,首先要确定它的_物质是否发生了变化。 (2)在选择育种方法时,需要判断该变异株的变异类型。如果变异株是个别基因的突变体,则可采用育种方法,使早熟基因逐渐_,培育成新品种 1。为了加快这一进程,还可以采集变异株的_进行处理,获得高度纯合的后代,选育成新品种 2,这种方法称为_育种。 (3)如果该早熟植株属于染色体组变异株
20、,可以推测该变异株减数分裂中同源染色体联会_,由此造成不规则的染色体分离,产生染色体数目不等、生活力很低的_,因而得不到足量的种子。即使得到少量后代,早熟性状也很难稳定遗传。这种情况下,可考虑选择育种方法,其不足之处是需要不断通过_技术获得幼苗,成本较高。 (4)新品种 1 与新品种 3 均具有早熟性状,但其他性状有差异,这是因为新品种 1 选育过程中基因发生了多次 _,产生的多种基因型中只有一部分在选育过程中保留下来。 【解析】(1)生物的变异包括可遗传的变异和不可遗传的变异,区别在于遗传物质是否发生改变,只有遗传物质改变引起的可遗传的变异才具有育种价值。(2)育种方法是杂交育种,可以将基因
21、突变产生的变异株进行连续多代自交,使早熟基因逐渐纯合,进而培育成新品种 1。由于单倍体育种能明显缩短育种年限,所以也可以采集变异株的花药进行花药离体培养,获得单倍体幼苗,然后用秋水仙素处理后获得高度纯合的后代。(3)如果该早熟植株属于染色体组变异株,可以推测该变异株在减数分裂过程中同源染色体联会紊乱,由此造成不规则的染色体分离,产生染色体数目不等、生活力很低的配子,影响受精卵的形成,因而得不到足量的种子。育种方法是植物组织培养技术,在这种育种方法中需要不断通过植物组织培养方法获得组培苗用于选育。 (4)育种方法是杂交育种,其原理是基因重组,所以在新品种 1 选育过程中基因发生了多次重组,产生的多种基因型中只有一部分在选育过程中保留下来。- 9 -答案:(1)遗传 (2)纯合 花药 单倍体(3)紊乱 配子 植物组织培养 (4)重组