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全国通用高中生物 一轮复习 第六单元 专题十四 生物的变异与育种课件PPT
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这是一份全国通用高中生物 一轮复习 第六单元 专题十四 生物的变异与育种课件PPT，共60页。PPT课件主要包含了考情解读，必备知识通关，解题能力提升，染色体结构的变异，染色体数目的变异等内容，欢迎下载使用。
考点1 基因突变与基因重组 必备知识通关 解题能力提升 考法1 基因突变和基因重组的分析和判断 考点2 染色体变异 必备知识通关 解题能力提升 考法2 染色体变异类型的分析与判断 考法3 辨析基因突变、基因重组和染色体结构变异
考点3 变异在育种中的应用 必备知识通关 解题能力提升 考法4 育种方法的比较与选择 易 错 认不清基因突变的本质
课标要求概述碱基的替换、插入或缺失会引发基因中碱基序列的改变;阐明基因中碱基序列的改变有可能导致它所编码的蛋白质及相应的细胞功能发生变化,甚至带来致命的后果;阐明进行有性生殖的生物在减数分裂过程中,染色体所发生的自由组合和交叉互换,会导致控制不同性状的基因重组,从而使子代出现变异;举例说明染色体结构和数量的变异都可能导致生物性状的改变甚至死亡。
高考怎么考高考对本专题的考查主要集中在可遗传变异及其应用,对可遗传变异三大来源的概念辨析、识图判断、实验设计与分析等也有考查,多以新情境、图形或文字信息为载体,命题形式既有选择题也有非选择题。选择题的考查点一般较为单一,集中在概念辨析或图表分析方面;而非选择题的考点主要涉及变异类型的判断、与育种方法的应用有关的实验设计和分析等。预测2022年高考仍会保持上述考查特点,但不要忽视染色体数目变异,高考可能会将其与遗传和减数分裂相联系进行综合考查。若出现育种相关的试题,则会以生产生活中的实例或研究为背景,进行原理、操作步骤等内容的考查。
考点 1 基因突变与基因重组
一、基因突变1.基因突变的实例分析(以镰刀型细胞贫血症为例)(1)直接原因:血红蛋白分子的一条多肽链上一个氨基酸发生了改变。(2)根本原因:控制血红蛋白合成的DNA分子中的碱基序列由正常 突变为 ,所以转录后相应mRNA中的密码子由GAA(谷氨酸)变成了GUA(缬氨酸)。说明 基因突变是分子水平上的,基因突变不会改变基因数目及其在染色体上的位置。
2.基因突变的概念、原因、特点、主要时期、结果、意义
误区警示 基因突变的四点提醒1.DNA分子中发生碱基对的增添、缺失、替换不一定是基因突变,只有引起了基因结构的改变,才是基因突变。2.基因突变不一定都产生等位基因,如原核生物和病毒的基因突变产生的是新基因。3.基因突变的有利或有害取决于生物生存的环境条件。如昆虫基因突变产生的残翅性状若在陆地上则为不利变异,而在多风的岛屿上则为有利变异。4.基因突变并非只发生在细胞分裂间期。基因突变主要发生在细胞分裂间期,但也能发生在其他时期,只是突变频率更低。
二、基因重组1.基因重组的概念剖析
2.基因重组的两种类型
名师提醒1.真核生物在受精作用过程中不存在基因重组。基因重组发生在减数第一次分裂过程中,即配子的形成过程中。2.一对等位基因之间不存在基因重组。因为基因重组中的基因指的是非等位基因。3.含一对等位基因的杂合子自交,后代发生性状分离,根本原因是等位基因的分离,而不是基因重组。4.肺炎双球菌的转化实验、转基因技术等属于广义的基因重组。
考法1 基因突变和基因重组的分析和判断1.基因突变对蛋白质与性状的影响(1)基因突变对蛋白质的影响
(2)基因突变不一定改变生物性状的原因①由于密码子具有简并性,基因突变后形成的密码子与原密码子决定同一种氨基酸。②若基因突变为隐性突变,如AA中的一个A突变为a,此时生物性状也不改变。③若基因突变发生在非编码部位(内含子和非编码区),生物的性状也可能不会发生改变。(3)基因突变对后代性状的影响①基因突变发生在体细胞有丝分裂过程中,突变可通过无性生殖传给后代,但不会通过有性生殖传给后代。②基因突变发生在减数分裂形成精子或卵细胞过程中,突变可能通过有性生殖传给后代。
2.显隐性突变的分析和判断(1)若突变性状是由一个基因发生突变所引起的,则相关判断如下:(2)实验法判断①选取突变体与其他已知未突变个体杂交,据子代性状表现判断。②让突变体自交,观察子代有无性状分离而判断。
命题角度1 基因突变及其与生物性状的关系考情回顾 判断正误:[2019天津理综,T4A]红叶杨染色体上的基因突变位点可用普通光学显微镜观察识别。( )[2018江苏,T15改编]黄瓜开花阶段用2,4-D诱导产生更多雌花,提高产量,这不涉及基因突变。( )[2017江苏,T6A](人类)遗传病是指基因结构改变而引发的疾病。( )[2016海南,T25C](题干信息:依据中心法则,若原核生物中的DNA编码序列发生变化后,相应蛋白质的氨基酸序列不变,则该DNA序列的变化是)DNA分子发生碱基替换。( )
答案▶1.× 2.√ 3.×(提示:人类遗传病是指由遗传物质改变而引发的疾病,不全是由基因结构改变引起的) 4.√示例1 [2019海南,11,2分]下列有关基因突变的叙述,正确的是A.高等生物中基因突变只发生在生殖细胞中B.基因突变必然引起个体表现型发生改变C.环境中的某些物理因素可引起基因突变D.根细胞的基因突变是通过有性生殖传递的
解析▶高等生物中基因突变可以发生在体细胞或生殖细胞中,A错误。由于密码子的简并性,基因突变不一定引起个体表现型发生改变;显性纯合子中只有一个基因发生隐性突变,表现型也不发生改变,B错误。环境中的某些物理因素如射线可引起基因突变,C正确。根细胞不是生殖细胞,其基因突变只能通过无性生殖传递,D错误。答案▶C
示例2 [2020江苏,9,2分]某膜蛋白基因在其编码区的5'端含有重复序列CTCTT CTCTT CTCTT,下列叙述正确的是A.CTCTT重复次数改变不会引起基因突变B.CTCTT重复次数增加提高了该基因中嘧啶碱基的比例C.若CTCTT重复6次, 则重复序列之后编码的氨基酸序列不变D.CTCTT重复次数越多, 该基因编码的蛋白质相对分子质量越大
解析▶由题意可知该膜蛋白基因含有重复序列,若CTCTT重复次数改变,则由于碱基对的增添或缺失,基因结构发生改变,即会发生基因突变,A错误;CTCTT重复次数增加,该基因中嘧啶碱基的比例不变,B错误;CTCTT重复6次,碱基对增加数量是3的整数倍,重复序列之后的密码子没有变化,所以编码的氨基酸序列不变,C正确;CTCTT重复次数增多,可能会影响该基因的功能,该基因编码的蛋白质相对分子质量可能变大,也可能变小,D错误。答案▶C
命题角度2 显性突变和隐性突变的判断示例3 (1)[2016全国卷Ⅲ节选,32(3),8分]基因突变既可由显性基因突变为隐性基因(隐性突变),也可由隐性基因突变为显性基因(显性突变)。若某种自花受粉植物的AA和aa植株分别发生隐性突变和显性突变,且在子一代中都得到了基因型为Aa的个体,则最早在子 代中能观察到该显性突变的性状;最早在子 代中能观察到该隐性突变的性状;最早在子 代中能分离得到显性突变纯合体;最早在子 代中能分离得到隐性突变纯合体。 (2)[2016北京理综节选,30(1),6分]研究植物激素作用机制常使用突变体作为实验材料。通过化学方法处理萌动的拟南芥种子可获得大量突变体。若诱变后某植株出现一个新性状,可通过 交判断该性状是否可以遗传。如果子代仍出现该突变性状,则说明该植株可能携带 性突变基因,根据子代 ,可判断该突变是否为单基因突变。
解析▶(1)根据题干信息“AA和aa植株分别发生隐性突变和显性突变,且在子一代中都得到了基因型为Aa的个体”可知,AA和aa植株突变后的基因型都为Aa。若AA植株发生隐性突变,F1(Aa)自交,子二代(F2)的基因型为AA、Aa、aa,则最早在子二代中能观察到该隐性突变的性状,且最早在子二代中能分离得到隐性突变的纯合体。若aa植株发生显性突变,则最早在子一代中可观察到该显性突变的性状,F1(Aa)自交,子二代(F2)的基因型为AA、Aa、aa,由于基因型为AA和Aa的个体都表现显性性状,故欲分离出显性突变纯合体,需让F2自交,基因型为AA的个体的后代(F3)不发生性状分离,则最早在子三代中能分离得到显性突变的纯合体。(2)判断突变体是否发生了可遗传变异,可让该突变体自交,若子代仍出现该突变性状,说明该突变为可遗传变异,且可能携带了显性突变基因。根据分离定律可知,若自交子代出现3:1的性状分离比,则可判断该突变为单基因突变。答案▶(1)一 二 三 二 (2)自 显 表现型的分离比
命题角度3 基因重组的实质和类型示例4 [2017天津理综,4改编,6分]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图所示。下列相关叙述正确的是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▶A与a、D与d位于一对同源染色体上,这两对等位基因的分离都发生在减数第一次分裂时,即初级精母细胞中,而交叉互换后的B与b分布在一条染色体的两条姐妹染色单体上,这对基因的分离可发生在减数第二次分裂时,即次级精母细胞中,A项错误;该细胞能产生ABD、abd、AbD、aBd四种精子,B项正确;B(b)与D(d)间的基因重组是同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换导致的,不遵循自由组合定律,C项错误;同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换属于基因重组,不属于染色体结构变异,D项错误。答案▶B
母题变式·探究核心素养新命题 1.[科学思维——分析与综合]本题中由于交叉互换产生了四种精子,这和两对非同源染色体自由组合产生的精子相比有何区别?提示:二者产生的精子数一样,但同源染色体之间发生交叉互换产生的精子比例不相等,两对非同源染色体自由组合产生的精子比例相等。2.[科学探究——设计实验方案]如果已知A(a)和B(b)两对基因控制两对相对性状,欲验证其是否遵循自由组合定律,请设计杂交实验并写出预期实验结果。提示:让基因型为AaBb的个体相互交配,如果结果出现9:3:3:1的比例,则证明两对基因独立遗传,遵循自由组合定律,否则可能需要进一步分析验证。
考点 2 染色体变异
核心素养·科学思维1.[归纳与概括]二倍体西瓜与四倍体西瓜是同一物种吗?说明理由。 提示:不是。因为二者杂交的后代不可育。2.[归纳与概括]单倍体一定不育吗? 提示:不一定,若单倍体体细胞中含奇数个染色体组一般不可育,有偶数个染色体组一般可育。辨析比较 区分染色体组与基因组1.染色体组:二倍体生物配子中的染色体即一个染色体组。2.基因组:对于有性染色体的生物(二倍体),其基因组由常染色体/2+所有性染色体组成;对于无性染色体的生物,其基因组与染色体组相同。
三、低温诱导植物染色体数目的变化1.实验过程
误区警示 与低温诱导植物染色体数目的变化有关的3个易错点1.显微镜下观察到的细胞是死细胞:植物细胞经卡诺氏液固定后死亡。2.应选用能进行分裂的分生组织细胞,否则不会出现染色体数目加倍的情况。3.低温处理的时间不是越长越好。低温处理的目的是抑制纺锤体的形成。如果低温持续时间过长,会影响细胞的各项功能,甚至导致细胞死亡。
考法2 染色体变异类型的分析与判断1.易位与交叉互换的辨析
2.两看法判断单倍体、二倍体和多倍体注意 单倍体是生物个体,而不是配子,精子和卵细胞属于配子,但不是单倍体。
3.染色体组数的判定方法(1)染色体形态法:同一形态的染色体 有几条就有几个染色体组。如图甲所示细胞中有4个染色体组。(2)等位基因个数法:控制同一性状的基因 有几个就有几个染色体组。如图乙所示基因型为AAaBBb的细胞含有3个染色体组。(3)公式法:染色体组数=染色体数/形态数,如图乙所示细胞中染色体组数=6/2=3。
(4)细胞分裂图像分析法:以生殖细胞中的染色体数为标准,判断所给细胞分裂图像中染色体组的数目(以二倍体生物为例)。
a.①表示减数第一次分裂前期细胞,染色体4条,生殖细胞中染色体2条,4÷2=2,故该细胞中有2个染色体组。b.②表示减数第二次分裂前期细胞,染色体2条,生殖细胞中染色体2条,2÷2=1,故该细胞中有1个染色体组。c.③表示减数第一次分裂后期细胞,染色体4条,生殖细胞中染色体2条,4÷2=2,故该细胞中有2个染色体组。d.④表示有丝分裂后期细胞,染色体8条,生殖细胞中染色体2条,8÷2=4,故该细胞中有4个染色体组。
命题角度4 染色体变异类型的判断考情回顾 1.[2017江苏,T19B]某条染色体经处理后,其结构发生了如图所示的变化。这种染色体结构的变异属于 。 2.[2016全国卷Ⅲ,T32(2)]在染色体数目变异中,既可发生以染色体组为单位的变异,也可发生以 为单位的变异。答案▶1.倒位 2.染色体
示例5 [2016江苏,14,2分]图中甲、乙两个体的一对同源染色体中各有一条发生变异(字母表示基因)。下列叙述正确的是A.个体甲的变异对表型无影响B.个体乙细胞减数分裂形成的四分体异常C.个体甲自交的后代,性状分离比为3∶1D.个体乙染色体没有基因缺失,表型无异常
解析▶个体甲发生了染色体结构变异中的缺失,基因数目减少,可能对表型有影响,A项错误;个体乙发生的是染色体结构变异中的倒位,变异后染色体联会形成的四分体异常,B项正确;若基因与性状不是一一对应的,则个体甲自交的后代性状分离比不是3∶1,且染色体缺失突变对性状的影响也不确定,C项错误;个体乙染色体上基因没有缺失,但染色体上基因的排列顺序发生改变,也可能引起性状的改变,D项错误。答案▶B
命题角度5 染色体组、单倍体和多倍体的判断示例6 如图所示为细胞中所含的染色体,下列叙述正确的是A.图a所示细胞含有2个染色体组,图b所示细胞含有3个染色体组B.若图b表示体细胞,则图b代表的生物一定是三倍体C.若图c代表由受精卵发育成的生物的体细胞,则该生物一定是二倍体D.图d代表的生物一定是由卵细胞发育而成的,是单倍体
解析▶图a所示细胞处于有丝分裂后期,含有4个染色体组;图b所示细胞有同源染色体,含有3个染色体组,A错误。若图b代表的生物是由配子发育而成的,则其是单倍体;若图b代表的生物是由受精卵发育而成的,则其是三倍体,B错误。图c所示细胞中有同源染色体,含有2个染色体组,若是由受精卵发育而成的,则该细胞所代表的生物一定是二倍体,C正确。图d所示细胞中只含1个染色体组,一定是单倍体,可能是由雄配子或雌配子发育而成的,D错误。答案▶C
考法3 辨析基因突变、基因重组和染色体结构变异1.抓住“三个关键”确定生物变异的类型
2.三看法辨析基因突变和染色体结构变异
3.三看法判断基因突变与基因重组(1)一看亲子代基因型①如果亲代基因型为BB或bb,则引起姐妹染色单体上B与b不同的原因是基因突变。②如果亲代基因型为Bb,则引起姐妹染色单体上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①如果是有丝分裂过程中姐妹染色单体上基因不同,则一般认为是基因突变的结果。②如果是减数分裂过程中姐妹染色单体上基因不同,可能发生了基因突变或交叉互换。
(3)三看细胞分裂图像①如果是有丝分裂后期的图像,两条子染色体上的两基因不同,则为基因突变的结果,如图甲所示。②如果是减数第二次分裂后期的图像,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,如图乙所示。③如果是减数第二次分裂后期的图像,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,如图丙所示。
命题角度6 辨析基因突变、基因重组和染色体变异示例7 [2021河南第二次联考]如图表示不同个体或细胞中的部分基因或染色体的结构、数目、形态等的变化图,根据相关知识辨析生物变异类型:(1)从基因角度分析生物的变异,图中能表示生物个体中基因种类增多的图有 ,能表示基因数目增加或减少的图有 ,能表示基因排列顺序改变的图有 。 (2)从染色体变异的角度分析,若上图中b、c、f由受精卵发育而来,g由配子发育而来,它们都属于染色体 的变异,它们分别叫 ;e表示染色体结构的 。
(3)一头母猪生了9头形态各异的后代,上图中 与该变异属于同一种变异类型。解析▶(1)a表示基因重组中同源染色体交叉互换,b表示三倍体,c表示三体,d表示基因突变,e可以表示染色体结构的重复或缺失,f表示单体,g表示单倍体,h表示易位。d图能表示生物个体中基因种类增多,缺失或重复e、单体f、三体c、单倍体g和三倍体b会导致基因数目出现增加或减少;缺失或重复染色体的易位和倒位能使基因排列顺序改变。(2)从染色体变异的角度分析,若上图中b、c、f由受精卵发育而来,g由配子发育而来,则它们都属于染色体数目变异,分别叫三倍体、三体、单体和单倍体;e中依据两条染色体的形态可判断其发生了染色体结构的缺失或重复。(3)一头母猪生了9头形态各异的后代是基因重组导致的,所以对应图a。答案▶(1)d bcefg eh (2)数目 三倍体、三体、单体和单倍体 缺失或重复 (3)a
命题角度7 基因突变、基因重组和染色体变异的相关实验设计与分析示例8 某二倍体植物宽叶(M)对窄叶(m)为显性,红花(R)对白花(r)为显性。基因m、r的位置如图所示。一批纯合窄叶白花植株经诱导产生突变,培育出甲、乙、丙植株,基因型分别如图甲、乙、丙所示。现有一株由纯合宽叶红花植株诱导得到的突变体,推测其变异与基因M无关,且为图甲、乙、丙所示变异类型中的一种,其他同源染色体数目及结构正常。现只有甲、乙、丙植株可供选择,请设计一代杂交实验确定该宽叶红花植株诱导得到的突变体的变异类型是图甲、乙、丙所示类型中的哪一种(注:各种基因型的配子活力相同,控制某一性状的基因都缺失时,幼胚死亡)。
(1)图甲、乙、丙所示的变异类型依次是 、 、 (请具体表述)。 (2)实验步骤:① 。 ②观察、统计后代表现型及比例。(3)结果预测:①若 ,则该突变体为图甲所示变异类型; ②若 ,则该突变体为图乙所示变异类型; ③若 ,则该突变体为图丙所示变异类型。
解析▶(1)据图分析,纯合窄叶白花植株的基因型为mmrr,且两对基因位于一对同源染色体上。图甲中一条染色体上的r变成了R,发生了基因突变,属于显性突变;图乙中一条染色体上r所在的片段缺失,属于染色体结构变异中的缺失;图丙中一条染色体缺失,属于染色体数目变异的个别染色体数目减少。(2)要通过一代杂交实验确定该宽叶红花植株诱导得到的突变体的变异类型是图甲、乙、丙所示类型中的哪一种,可以让该突变体与乙植株杂交,然后通过观察、统计后代表现型及比例进行判断。(3)①若后代的宽叶红花植株与宽叶白花植株之比为1:1,说明该突变体为图甲所示变异类型;②若后代的宽叶红花植株与宽叶白花植株之比为2:1(控制某一性状的基因都缺失时,幼胚死亡),说明该突变体为图乙所示变异类型;③若后代的宽叶红花植株与窄叶白花植株之比为2:1,则该突变体为图丙所示变异类型。答案▶(1)基因突变 (染色体结构变异中的)缺失 染色体数目个别减少 (2)①用该突变体与乙植株杂交 (3)①后代的宽叶红花与宽叶白花植株之比为1:1 ②后代的宽叶红花与宽叶白花植株之比为2:1 ③后代宽叶红花与窄叶白花植株之比为2:1
考点 3 变异在育种中的应用
名师提醒1.若经多倍体育种培育的个体是新物种,则这种新物种的产生是在短时间内实现的,没有经过地理隔离就与原物种之间产生了生殖隔离。2.多倍体是否可育的判别:一看染色体组的来源,同源四倍体、同源八倍体都是可育的;异源四倍体有的不育,如普通小麦(六倍体)和黑麦(二倍体)杂交,得到的异源四倍体是不育的。二看染色体组的数量,若染色体组数是奇数,则是不育的。
考法4 育种方法的比较与选择1.从育种目的、方法特点和实验材料确定育种方案
说明 不同育种方法需注意的问题(1)杂交育种不一定需要连续自交。若选育显性优良纯种,需要连续自交筛选,直至性状不再发生分离;若选育隐性优良纯种,则只要出现该性状个体即可。(2)设计育种方案时,应该注意是“动物育种”还是“植物育种”。①植物育种时,一般用连续自交的方法获得纯合子,这是由于植物中雌雄同体的物种较多。②动物只能选相同性状的个体相互交配,待性状出现分离后进行筛选,然后用测交法检测出纯合子,这是由于动物大多是雌雄异体,不能“自交”。(3)不要看到“染色体数目加倍”就认为是多倍体育种。若操作对象是单倍体植株,则属于单倍体育种;若操作对象为正常植株,则属于多倍体育种。(4)单倍体育种一般应用于二倍体植物,因为若为四倍体植物,通过单倍体育种获得的个体不一定是纯合子。(5)花药离体培养只是单倍体育种中的一个程序,要想得到可育的品种,一般还需要用秋水仙素处理单倍体使染色体加倍。
2.根据基因型的改变确定育种方法 对于某些图解,可根据基因型的改变进行育种方法的判别。如图所示:
命题角度8 育种方式的选择与判断示例9 [2017江苏,27,8分]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①,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 育种。 (3)如果该早熟植株属于染色体组变异株,可以推测该变异株减数分裂中染色体有多种联会方式,由此造成不规则的 ,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③,其不足之处是需要不断制备 ,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)生物的可遗传性状是由基因控制的,培育得到的新品种,与原种控制相关性状的遗传物质(基因)可能有所差异,因而可根据变异株中的遗传物质是否发生变化来判断变异株是否具有育种价值。(2)连续自交过程中早熟基因逐渐纯合,培育成新品种1。可先通过花药离体培养,再用秋水仙素处理单倍体幼苗,从而获得高度纯合的后代,这种方法属于单倍体育种。(3)若是染色体组数目改变引起的变异,则在减数分裂过程中同源染色体配对会发生紊乱,不规则的染色体分离导致产生染色体数目不等、生活力低的异常配子,只有极少数配子正常,故只得到极少量的种子。育种方法③需首先经植物组织培养获得柑橘苗,而植物组织培养技术操作复杂,成本较高。(4)育种方法①需连续自交,每次减数分裂时与早熟性状相关的基因和与其他性状相关的基因都会发生基因重组,产生多种基因型,经选育只有一部分基因型保留下来。植物组织培养过程中不进行减数分裂,无基因重组发生。答案▶(1)遗传 (2)纯合 花药 单倍体 (3)染色体分离 配子 组培苗 (4)重组
命题角度9 育种方案的设计示例10 [2020全国卷Ⅲ,32,10分]普通小麦是目前世界各地栽培的重要粮食作物。普通小麦的形成包括不同物种杂交和染色体加倍过程,如图所示(其中A、B、D分别代表不同物种的一个染色体组,每个染色体组均含7条染色体)。在此基础上,人们又通过杂交育种培育出许多优良品种。回答下列问题:
(1)在普通小麦的形成过程中,杂种一是高度不育的,原因是 。已知普通小麦是杂种二染色体加倍形成的多倍体,普通小麦体细胞中有 条染色体。一般来说,与二倍体相比,多倍体的优点是 (答出2点即可)。 (2)若要用人工方法使植物细胞染色体加倍,可采用的方法有 (答出1点即可)。 (3)现有甲、乙两个普通小麦品种(纯合体),甲的表现型是抗病易倒伏,乙的表现型是易感病抗倒伏。若要以甲、乙为实验材料设计实验获得抗病抗倒伏且稳定遗传的新品种,请简要写出实验思路。
解析▶(1)杂种一(AB)含有一粒小麦的一个染色体组(A)和斯氏麦草的一个染色体组(B),由于杂种一无同源染色体,不能进行正常的减数分裂,故其高度不育。普通小麦(AABBDD)有6个染色体组,结合题干信息“A、B、D分别代表不同物种的一个染色体组,每个染色体组均含7条染色体”可知,普通小麦体细胞中有42条染色体。一般来说,与二倍体植株相比,多倍体植株茎秆粗壮,叶片、果实和种子都比较大,糖类和蛋白质等营养物质的含量增加。(2)人工诱导多倍体的方法有:用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,低温处理等。(3)若要以甲(抗病易倒伏)和乙(易感病抗倒伏)小麦纯种为实验材料,获得抗病抗倒伏且稳定遗传的新品种,可通过杂交育种或单倍体育种的方法来实现。
答案▶(1)无同源染色体,不能进行正常的减数分裂 42 营养物质含量高、茎秆粗壮 (2)秋水仙素处理 (3)甲、乙两个品种杂交,F1自交,选取F2中既抗病又抗倒伏、且自交后代不发生性状分离的植株。(合理即可)
易错 认不清基因突变的本质示例11 如图为某哺乳动物某个DNA分子中控制毛色的a、b、c三个基因的分布状况,其中Ⅰ、Ⅱ为没有遗传效应的DNA片段,下列叙述正确的是A.该DNA分子上基因b的缺失属于基因突变B.Ⅰ、Ⅱ也可能发生碱基对的增添、缺失和替换,但不属于基因突变C.基因突变主要发生在分裂间期,分裂期不能发生基因突变D.c中发生碱基对的改变,会影响该生物的性状
考点1 基因突变与基因重组 必备知识通关 解题能力提升 考法1 基因突变和基因重组的分析和判断 考点2 染色体变异 必备知识通关 解题能力提升 考法2 染色体变异类型的分析与判断 考法3 辨析基因突变、基因重组和染色体结构变异
考点3 变异在育种中的应用 必备知识通关 解题能力提升 考法4 育种方法的比较与选择 易 错 认不清基因突变的本质
课标要求概述碱基的替换、插入或缺失会引发基因中碱基序列的改变;阐明基因中碱基序列的改变有可能导致它所编码的蛋白质及相应的细胞功能发生变化,甚至带来致命的后果;阐明进行有性生殖的生物在减数分裂过程中,染色体所发生的自由组合和交叉互换,会导致控制不同性状的基因重组,从而使子代出现变异;举例说明染色体结构和数量的变异都可能导致生物性状的改变甚至死亡。
高考怎么考高考对本专题的考查主要集中在可遗传变异及其应用,对可遗传变异三大来源的概念辨析、识图判断、实验设计与分析等也有考查,多以新情境、图形或文字信息为载体,命题形式既有选择题也有非选择题。选择题的考查点一般较为单一,集中在概念辨析或图表分析方面;而非选择题的考点主要涉及变异类型的判断、与育种方法的应用有关的实验设计和分析等。预测2022年高考仍会保持上述考查特点,但不要忽视染色体数目变异,高考可能会将其与遗传和减数分裂相联系进行综合考查。若出现育种相关的试题,则会以生产生活中的实例或研究为背景,进行原理、操作步骤等内容的考查。
考点 1 基因突变与基因重组
一、基因突变1.基因突变的实例分析(以镰刀型细胞贫血症为例)(1)直接原因:血红蛋白分子的一条多肽链上一个氨基酸发生了改变。(2)根本原因:控制血红蛋白合成的DNA分子中的碱基序列由正常 突变为 ,所以转录后相应mRNA中的密码子由GAA(谷氨酸)变成了GUA(缬氨酸)。说明 基因突变是分子水平上的,基因突变不会改变基因数目及其在染色体上的位置。
2.基因突变的概念、原因、特点、主要时期、结果、意义
误区警示 基因突变的四点提醒1.DNA分子中发生碱基对的增添、缺失、替换不一定是基因突变,只有引起了基因结构的改变,才是基因突变。2.基因突变不一定都产生等位基因,如原核生物和病毒的基因突变产生的是新基因。3.基因突变的有利或有害取决于生物生存的环境条件。如昆虫基因突变产生的残翅性状若在陆地上则为不利变异,而在多风的岛屿上则为有利变异。4.基因突变并非只发生在细胞分裂间期。基因突变主要发生在细胞分裂间期,但也能发生在其他时期,只是突变频率更低。
二、基因重组1.基因重组的概念剖析
2.基因重组的两种类型
名师提醒1.真核生物在受精作用过程中不存在基因重组。基因重组发生在减数第一次分裂过程中,即配子的形成过程中。2.一对等位基因之间不存在基因重组。因为基因重组中的基因指的是非等位基因。3.含一对等位基因的杂合子自交,后代发生性状分离,根本原因是等位基因的分离,而不是基因重组。4.肺炎双球菌的转化实验、转基因技术等属于广义的基因重组。
考法1 基因突变和基因重组的分析和判断1.基因突变对蛋白质与性状的影响(1)基因突变对蛋白质的影响
(2)基因突变不一定改变生物性状的原因①由于密码子具有简并性,基因突变后形成的密码子与原密码子决定同一种氨基酸。②若基因突变为隐性突变,如AA中的一个A突变为a,此时生物性状也不改变。③若基因突变发生在非编码部位(内含子和非编码区),生物的性状也可能不会发生改变。(3)基因突变对后代性状的影响①基因突变发生在体细胞有丝分裂过程中,突变可通过无性生殖传给后代,但不会通过有性生殖传给后代。②基因突变发生在减数分裂形成精子或卵细胞过程中,突变可能通过有性生殖传给后代。
2.显隐性突变的分析和判断(1)若突变性状是由一个基因发生突变所引起的,则相关判断如下:(2)实验法判断①选取突变体与其他已知未突变个体杂交,据子代性状表现判断。②让突变体自交,观察子代有无性状分离而判断。
命题角度1 基因突变及其与生物性状的关系考情回顾 判断正误:[2019天津理综,T4A]红叶杨染色体上的基因突变位点可用普通光学显微镜观察识别。( )[2018江苏,T15改编]黄瓜开花阶段用2,4-D诱导产生更多雌花,提高产量,这不涉及基因突变。( )[2017江苏,T6A](人类)遗传病是指基因结构改变而引发的疾病。( )[2016海南,T25C](题干信息:依据中心法则,若原核生物中的DNA编码序列发生变化后,相应蛋白质的氨基酸序列不变,则该DNA序列的变化是)DNA分子发生碱基替换。( )
答案▶1.× 2.√ 3.×(提示:人类遗传病是指由遗传物质改变而引发的疾病,不全是由基因结构改变引起的) 4.√示例1 [2019海南,11,2分]下列有关基因突变的叙述,正确的是A.高等生物中基因突变只发生在生殖细胞中B.基因突变必然引起个体表现型发生改变C.环境中的某些物理因素可引起基因突变D.根细胞的基因突变是通过有性生殖传递的
解析▶高等生物中基因突变可以发生在体细胞或生殖细胞中,A错误。由于密码子的简并性,基因突变不一定引起个体表现型发生改变;显性纯合子中只有一个基因发生隐性突变,表现型也不发生改变,B错误。环境中的某些物理因素如射线可引起基因突变,C正确。根细胞不是生殖细胞,其基因突变只能通过无性生殖传递,D错误。答案▶C
示例2 [2020江苏,9,2分]某膜蛋白基因在其编码区的5'端含有重复序列CTCTT CTCTT CTCTT,下列叙述正确的是A.CTCTT重复次数改变不会引起基因突变B.CTCTT重复次数增加提高了该基因中嘧啶碱基的比例C.若CTCTT重复6次, 则重复序列之后编码的氨基酸序列不变D.CTCTT重复次数越多, 该基因编码的蛋白质相对分子质量越大
解析▶由题意可知该膜蛋白基因含有重复序列,若CTCTT重复次数改变,则由于碱基对的增添或缺失,基因结构发生改变,即会发生基因突变,A错误;CTCTT重复次数增加,该基因中嘧啶碱基的比例不变,B错误;CTCTT重复6次,碱基对增加数量是3的整数倍,重复序列之后的密码子没有变化,所以编码的氨基酸序列不变,C正确;CTCTT重复次数增多,可能会影响该基因的功能,该基因编码的蛋白质相对分子质量可能变大,也可能变小,D错误。答案▶C
命题角度2 显性突变和隐性突变的判断示例3 (1)[2016全国卷Ⅲ节选,32(3),8分]基因突变既可由显性基因突变为隐性基因(隐性突变),也可由隐性基因突变为显性基因(显性突变)。若某种自花受粉植物的AA和aa植株分别发生隐性突变和显性突变,且在子一代中都得到了基因型为Aa的个体,则最早在子 代中能观察到该显性突变的性状;最早在子 代中能观察到该隐性突变的性状;最早在子 代中能分离得到显性突变纯合体;最早在子 代中能分离得到隐性突变纯合体。 (2)[2016北京理综节选,30(1),6分]研究植物激素作用机制常使用突变体作为实验材料。通过化学方法处理萌动的拟南芥种子可获得大量突变体。若诱变后某植株出现一个新性状,可通过 交判断该性状是否可以遗传。如果子代仍出现该突变性状,则说明该植株可能携带 性突变基因,根据子代 ,可判断该突变是否为单基因突变。
解析▶(1)根据题干信息“AA和aa植株分别发生隐性突变和显性突变,且在子一代中都得到了基因型为Aa的个体”可知,AA和aa植株突变后的基因型都为Aa。若AA植株发生隐性突变,F1(Aa)自交,子二代(F2)的基因型为AA、Aa、aa,则最早在子二代中能观察到该隐性突变的性状,且最早在子二代中能分离得到隐性突变的纯合体。若aa植株发生显性突变,则最早在子一代中可观察到该显性突变的性状,F1(Aa)自交,子二代(F2)的基因型为AA、Aa、aa,由于基因型为AA和Aa的个体都表现显性性状,故欲分离出显性突变纯合体,需让F2自交,基因型为AA的个体的后代(F3)不发生性状分离,则最早在子三代中能分离得到显性突变的纯合体。(2)判断突变体是否发生了可遗传变异,可让该突变体自交,若子代仍出现该突变性状,说明该突变为可遗传变异,且可能携带了显性突变基因。根据分离定律可知,若自交子代出现3:1的性状分离比,则可判断该突变为单基因突变。答案▶(1)一 二 三 二 (2)自 显 表现型的分离比
命题角度3 基因重组的实质和类型示例4 [2017天津理综,4改编,6分]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图所示。下列相关叙述正确的是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▶A与a、D与d位于一对同源染色体上,这两对等位基因的分离都发生在减数第一次分裂时,即初级精母细胞中,而交叉互换后的B与b分布在一条染色体的两条姐妹染色单体上,这对基因的分离可发生在减数第二次分裂时,即次级精母细胞中,A项错误;该细胞能产生ABD、abd、AbD、aBd四种精子,B项正确;B(b)与D(d)间的基因重组是同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换导致的,不遵循自由组合定律,C项错误;同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换属于基因重组,不属于染色体结构变异,D项错误。答案▶B
母题变式·探究核心素养新命题 1.[科学思维——分析与综合]本题中由于交叉互换产生了四种精子,这和两对非同源染色体自由组合产生的精子相比有何区别?提示:二者产生的精子数一样,但同源染色体之间发生交叉互换产生的精子比例不相等,两对非同源染色体自由组合产生的精子比例相等。2.[科学探究——设计实验方案]如果已知A(a)和B(b)两对基因控制两对相对性状,欲验证其是否遵循自由组合定律,请设计杂交实验并写出预期实验结果。提示:让基因型为AaBb的个体相互交配,如果结果出现9:3:3:1的比例,则证明两对基因独立遗传,遵循自由组合定律,否则可能需要进一步分析验证。
考点 2 染色体变异
核心素养·科学思维1.[归纳与概括]二倍体西瓜与四倍体西瓜是同一物种吗?说明理由。 提示:不是。因为二者杂交的后代不可育。2.[归纳与概括]单倍体一定不育吗? 提示:不一定,若单倍体体细胞中含奇数个染色体组一般不可育,有偶数个染色体组一般可育。辨析比较 区分染色体组与基因组1.染色体组:二倍体生物配子中的染色体即一个染色体组。2.基因组:对于有性染色体的生物(二倍体),其基因组由常染色体/2+所有性染色体组成;对于无性染色体的生物,其基因组与染色体组相同。
三、低温诱导植物染色体数目的变化1.实验过程
误区警示 与低温诱导植物染色体数目的变化有关的3个易错点1.显微镜下观察到的细胞是死细胞:植物细胞经卡诺氏液固定后死亡。2.应选用能进行分裂的分生组织细胞,否则不会出现染色体数目加倍的情况。3.低温处理的时间不是越长越好。低温处理的目的是抑制纺锤体的形成。如果低温持续时间过长,会影响细胞的各项功能,甚至导致细胞死亡。
考法2 染色体变异类型的分析与判断1.易位与交叉互换的辨析
2.两看法判断单倍体、二倍体和多倍体注意 单倍体是生物个体,而不是配子,精子和卵细胞属于配子,但不是单倍体。
3.染色体组数的判定方法(1)染色体形态法:同一形态的染色体 有几条就有几个染色体组。如图甲所示细胞中有4个染色体组。(2)等位基因个数法:控制同一性状的基因 有几个就有几个染色体组。如图乙所示基因型为AAaBBb的细胞含有3个染色体组。(3)公式法:染色体组数=染色体数/形态数,如图乙所示细胞中染色体组数=6/2=3。
(4)细胞分裂图像分析法:以生殖细胞中的染色体数为标准,判断所给细胞分裂图像中染色体组的数目(以二倍体生物为例)。
a.①表示减数第一次分裂前期细胞,染色体4条,生殖细胞中染色体2条,4÷2=2,故该细胞中有2个染色体组。b.②表示减数第二次分裂前期细胞,染色体2条,生殖细胞中染色体2条,2÷2=1,故该细胞中有1个染色体组。c.③表示减数第一次分裂后期细胞,染色体4条,生殖细胞中染色体2条,4÷2=2,故该细胞中有2个染色体组。d.④表示有丝分裂后期细胞,染色体8条,生殖细胞中染色体2条,8÷2=4,故该细胞中有4个染色体组。
命题角度4 染色体变异类型的判断考情回顾 1.[2017江苏,T19B]某条染色体经处理后,其结构发生了如图所示的变化。这种染色体结构的变异属于 。 2.[2016全国卷Ⅲ,T32(2)]在染色体数目变异中,既可发生以染色体组为单位的变异,也可发生以 为单位的变异。答案▶1.倒位 2.染色体
示例5 [2016江苏,14,2分]图中甲、乙两个体的一对同源染色体中各有一条发生变异(字母表示基因)。下列叙述正确的是A.个体甲的变异对表型无影响B.个体乙细胞减数分裂形成的四分体异常C.个体甲自交的后代,性状分离比为3∶1D.个体乙染色体没有基因缺失,表型无异常
解析▶个体甲发生了染色体结构变异中的缺失,基因数目减少,可能对表型有影响,A项错误;个体乙发生的是染色体结构变异中的倒位,变异后染色体联会形成的四分体异常,B项正确;若基因与性状不是一一对应的,则个体甲自交的后代性状分离比不是3∶1,且染色体缺失突变对性状的影响也不确定,C项错误;个体乙染色体上基因没有缺失,但染色体上基因的排列顺序发生改变,也可能引起性状的改变,D项错误。答案▶B
命题角度5 染色体组、单倍体和多倍体的判断示例6 如图所示为细胞中所含的染色体,下列叙述正确的是A.图a所示细胞含有2个染色体组,图b所示细胞含有3个染色体组B.若图b表示体细胞,则图b代表的生物一定是三倍体C.若图c代表由受精卵发育成的生物的体细胞,则该生物一定是二倍体D.图d代表的生物一定是由卵细胞发育而成的,是单倍体
解析▶图a所示细胞处于有丝分裂后期,含有4个染色体组;图b所示细胞有同源染色体,含有3个染色体组,A错误。若图b代表的生物是由配子发育而成的,则其是单倍体;若图b代表的生物是由受精卵发育而成的,则其是三倍体,B错误。图c所示细胞中有同源染色体,含有2个染色体组,若是由受精卵发育而成的,则该细胞所代表的生物一定是二倍体,C正确。图d所示细胞中只含1个染色体组,一定是单倍体,可能是由雄配子或雌配子发育而成的,D错误。答案▶C
考法3 辨析基因突变、基因重组和染色体结构变异1.抓住“三个关键”确定生物变异的类型
2.三看法辨析基因突变和染色体结构变异
3.三看法判断基因突变与基因重组(1)一看亲子代基因型①如果亲代基因型为BB或bb,则引起姐妹染色单体上B与b不同的原因是基因突变。②如果亲代基因型为Bb,则引起姐妹染色单体上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①如果是有丝分裂过程中姐妹染色单体上基因不同,则一般认为是基因突变的结果。②如果是减数分裂过程中姐妹染色单体上基因不同,可能发生了基因突变或交叉互换。
(3)三看细胞分裂图像①如果是有丝分裂后期的图像,两条子染色体上的两基因不同,则为基因突变的结果,如图甲所示。②如果是减数第二次分裂后期的图像,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,如图乙所示。③如果是减数第二次分裂后期的图像,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,如图丙所示。
命题角度6 辨析基因突变、基因重组和染色体变异示例7 [2021河南第二次联考]如图表示不同个体或细胞中的部分基因或染色体的结构、数目、形态等的变化图,根据相关知识辨析生物变异类型:(1)从基因角度分析生物的变异,图中能表示生物个体中基因种类增多的图有 ,能表示基因数目增加或减少的图有 ,能表示基因排列顺序改变的图有 。 (2)从染色体变异的角度分析,若上图中b、c、f由受精卵发育而来,g由配子发育而来,它们都属于染色体 的变异,它们分别叫 ;e表示染色体结构的 。
(3)一头母猪生了9头形态各异的后代,上图中 与该变异属于同一种变异类型。解析▶(1)a表示基因重组中同源染色体交叉互换,b表示三倍体,c表示三体,d表示基因突变,e可以表示染色体结构的重复或缺失,f表示单体,g表示单倍体,h表示易位。d图能表示生物个体中基因种类增多,缺失或重复e、单体f、三体c、单倍体g和三倍体b会导致基因数目出现增加或减少;缺失或重复染色体的易位和倒位能使基因排列顺序改变。(2)从染色体变异的角度分析,若上图中b、c、f由受精卵发育而来,g由配子发育而来,则它们都属于染色体数目变异,分别叫三倍体、三体、单体和单倍体;e中依据两条染色体的形态可判断其发生了染色体结构的缺失或重复。(3)一头母猪生了9头形态各异的后代是基因重组导致的,所以对应图a。答案▶(1)d bcefg eh (2)数目 三倍体、三体、单体和单倍体 缺失或重复 (3)a
命题角度7 基因突变、基因重组和染色体变异的相关实验设计与分析示例8 某二倍体植物宽叶(M)对窄叶(m)为显性,红花(R)对白花(r)为显性。基因m、r的位置如图所示。一批纯合窄叶白花植株经诱导产生突变,培育出甲、乙、丙植株,基因型分别如图甲、乙、丙所示。现有一株由纯合宽叶红花植株诱导得到的突变体,推测其变异与基因M无关,且为图甲、乙、丙所示变异类型中的一种,其他同源染色体数目及结构正常。现只有甲、乙、丙植株可供选择,请设计一代杂交实验确定该宽叶红花植株诱导得到的突变体的变异类型是图甲、乙、丙所示类型中的哪一种(注:各种基因型的配子活力相同,控制某一性状的基因都缺失时,幼胚死亡)。
(1)图甲、乙、丙所示的变异类型依次是 、 、 (请具体表述)。 (2)实验步骤:① 。 ②观察、统计后代表现型及比例。(3)结果预测:①若 ,则该突变体为图甲所示变异类型; ②若 ,则该突变体为图乙所示变异类型; ③若 ,则该突变体为图丙所示变异类型。
解析▶(1)据图分析,纯合窄叶白花植株的基因型为mmrr,且两对基因位于一对同源染色体上。图甲中一条染色体上的r变成了R,发生了基因突变,属于显性突变;图乙中一条染色体上r所在的片段缺失,属于染色体结构变异中的缺失;图丙中一条染色体缺失,属于染色体数目变异的个别染色体数目减少。(2)要通过一代杂交实验确定该宽叶红花植株诱导得到的突变体的变异类型是图甲、乙、丙所示类型中的哪一种,可以让该突变体与乙植株杂交,然后通过观察、统计后代表现型及比例进行判断。(3)①若后代的宽叶红花植株与宽叶白花植株之比为1:1,说明该突变体为图甲所示变异类型;②若后代的宽叶红花植株与宽叶白花植株之比为2:1(控制某一性状的基因都缺失时,幼胚死亡),说明该突变体为图乙所示变异类型;③若后代的宽叶红花植株与窄叶白花植株之比为2:1,则该突变体为图丙所示变异类型。答案▶(1)基因突变 (染色体结构变异中的)缺失 染色体数目个别减少 (2)①用该突变体与乙植株杂交 (3)①后代的宽叶红花与宽叶白花植株之比为1:1 ②后代的宽叶红花与宽叶白花植株之比为2:1 ③后代宽叶红花与窄叶白花植株之比为2:1
考点 3 变异在育种中的应用
名师提醒1.若经多倍体育种培育的个体是新物种,则这种新物种的产生是在短时间内实现的,没有经过地理隔离就与原物种之间产生了生殖隔离。2.多倍体是否可育的判别:一看染色体组的来源,同源四倍体、同源八倍体都是可育的;异源四倍体有的不育,如普通小麦(六倍体)和黑麦(二倍体)杂交,得到的异源四倍体是不育的。二看染色体组的数量,若染色体组数是奇数,则是不育的。
考法4 育种方法的比较与选择1.从育种目的、方法特点和实验材料确定育种方案
说明 不同育种方法需注意的问题(1)杂交育种不一定需要连续自交。若选育显性优良纯种,需要连续自交筛选,直至性状不再发生分离;若选育隐性优良纯种,则只要出现该性状个体即可。(2)设计育种方案时,应该注意是“动物育种”还是“植物育种”。①植物育种时,一般用连续自交的方法获得纯合子,这是由于植物中雌雄同体的物种较多。②动物只能选相同性状的个体相互交配,待性状出现分离后进行筛选,然后用测交法检测出纯合子,这是由于动物大多是雌雄异体,不能“自交”。(3)不要看到“染色体数目加倍”就认为是多倍体育种。若操作对象是单倍体植株,则属于单倍体育种;若操作对象为正常植株,则属于多倍体育种。(4)单倍体育种一般应用于二倍体植物,因为若为四倍体植物,通过单倍体育种获得的个体不一定是纯合子。(5)花药离体培养只是单倍体育种中的一个程序,要想得到可育的品种,一般还需要用秋水仙素处理单倍体使染色体加倍。
2.根据基因型的改变确定育种方法 对于某些图解,可根据基因型的改变进行育种方法的判别。如图所示:
命题角度8 育种方式的选择与判断示例9 [2017江苏,27,8分]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①,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 育种。 (3)如果该早熟植株属于染色体组变异株,可以推测该变异株减数分裂中染色体有多种联会方式,由此造成不规则的 ,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③,其不足之处是需要不断制备 ,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)生物的可遗传性状是由基因控制的,培育得到的新品种,与原种控制相关性状的遗传物质(基因)可能有所差异,因而可根据变异株中的遗传物质是否发生变化来判断变异株是否具有育种价值。(2)连续自交过程中早熟基因逐渐纯合,培育成新品种1。可先通过花药离体培养,再用秋水仙素处理单倍体幼苗,从而获得高度纯合的后代,这种方法属于单倍体育种。(3)若是染色体组数目改变引起的变异,则在减数分裂过程中同源染色体配对会发生紊乱,不规则的染色体分离导致产生染色体数目不等、生活力低的异常配子,只有极少数配子正常,故只得到极少量的种子。育种方法③需首先经植物组织培养获得柑橘苗,而植物组织培养技术操作复杂,成本较高。(4)育种方法①需连续自交,每次减数分裂时与早熟性状相关的基因和与其他性状相关的基因都会发生基因重组,产生多种基因型,经选育只有一部分基因型保留下来。植物组织培养过程中不进行减数分裂,无基因重组发生。答案▶(1)遗传 (2)纯合 花药 单倍体 (3)染色体分离 配子 组培苗 (4)重组
命题角度9 育种方案的设计示例10 [2020全国卷Ⅲ,32,10分]普通小麦是目前世界各地栽培的重要粮食作物。普通小麦的形成包括不同物种杂交和染色体加倍过程,如图所示(其中A、B、D分别代表不同物种的一个染色体组,每个染色体组均含7条染色体)。在此基础上,人们又通过杂交育种培育出许多优良品种。回答下列问题:
(1)在普通小麦的形成过程中,杂种一是高度不育的,原因是 。已知普通小麦是杂种二染色体加倍形成的多倍体,普通小麦体细胞中有 条染色体。一般来说,与二倍体相比,多倍体的优点是 (答出2点即可)。 (2)若要用人工方法使植物细胞染色体加倍,可采用的方法有 (答出1点即可)。 (3)现有甲、乙两个普通小麦品种(纯合体),甲的表现型是抗病易倒伏,乙的表现型是易感病抗倒伏。若要以甲、乙为实验材料设计实验获得抗病抗倒伏且稳定遗传的新品种,请简要写出实验思路。
解析▶(1)杂种一(AB)含有一粒小麦的一个染色体组(A)和斯氏麦草的一个染色体组(B),由于杂种一无同源染色体,不能进行正常的减数分裂,故其高度不育。普通小麦(AABBDD)有6个染色体组,结合题干信息“A、B、D分别代表不同物种的一个染色体组,每个染色体组均含7条染色体”可知,普通小麦体细胞中有42条染色体。一般来说,与二倍体植株相比,多倍体植株茎秆粗壮,叶片、果实和种子都比较大,糖类和蛋白质等营养物质的含量增加。(2)人工诱导多倍体的方法有:用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,低温处理等。(3)若要以甲(抗病易倒伏)和乙(易感病抗倒伏)小麦纯种为实验材料,获得抗病抗倒伏且稳定遗传的新品种,可通过杂交育种或单倍体育种的方法来实现。
答案▶(1)无同源染色体,不能进行正常的减数分裂 42 营养物质含量高、茎秆粗壮 (2)秋水仙素处理 (3)甲、乙两个品种杂交,F1自交,选取F2中既抗病又抗倒伏、且自交后代不发生性状分离的植株。(合理即可)
易错 认不清基因突变的本质示例11 如图为某哺乳动物某个DNA分子中控制毛色的a、b、c三个基因的分布状况,其中Ⅰ、Ⅱ为没有遗传效应的DNA片段,下列叙述正确的是A.该DNA分子上基因b的缺失属于基因突变B.Ⅰ、Ⅱ也可能发生碱基对的增添、缺失和替换,但不属于基因突变C.基因突变主要发生在分裂间期,分裂期不能发生基因突变D.c中发生碱基对的改变,会影响该生物的性状
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