(浙江選考)2018屆高三生物二輪專題復習 專題七 生物的變異和進化 考點1 生物的變異學案 新人教版
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1、 專題七 生物的變異和進化 考點1 生物的變異 一、知識要求 1.基因重組[必考(a)、加試(a)]。 2.基因突變[必考(b)、加試(b)]。 3.染色體畸變[必考(a)、加試(a)]。 4.染色體組[必考(a)、加試(a)]。 5.二倍體、多倍體和單倍體[必考(a)、加試(a)]。 6.雜交育種、誘變育種、單倍體育種和多倍體育種[必考(a)、加試(a)。 7.雜交育種和誘變育種在農業(yè)生產中的應用[必考(b)、加試(b)]。 8.轉基因技術[必考(a)、加試(a)]。 9.生物變異在生產上的應用[加試(c)]。 10.轉基因生物和轉基因食品的安全性[加試(b)]。
2、 11.生物多樣性和統(tǒng)一性的實例[必考(a)、加試(a)]。 12.進化論對多樣性和統(tǒng)一性的解釋[必考(b)、加試(b)]。 13.選擇是進化的動力[必考(b)、加試(b)]。 14.種群的基因庫、基因頻率、基因型頻率的概念[必考(b)、加試(b)]。 15.基因頻率、基因型頻率的計算[必考(b)、加試(b)]。 16.影響基因頻率變化的因素[加試(a)]。 17.自然選擇與生物適應的關系及實例[加試(b)]。 18.異地的和同地的物種形成的過程及實例[加試(a)]。 二、活動要求(無) 考點1 生物的變異 1.變異類型的正誤判斷 (1)非同源染色體某片段移接,導致
3、染色體結構變異僅發(fā)生在減數(shù)分裂過程中( × ) 提示 有絲分裂和減數(shù)分裂都可以發(fā)生染色體結構變異。 (2)同胞兄妹的遺傳差異與父母基因重組有關( √ ) (3)染色體片段的缺失和重復必然導致基因種類的變化( × ) 提示 染色體畸變不會產生新基因。 (4)染色體片段的倒位和易位必然導致基因排列順序的變化( √ ) (5)染色體組整倍性、非整倍性變化必然導致基因種類的增加( × ) 提示 染色體組整倍性、非整倍性變化不產生新基因。 (6)非同源染色體之間交換一部分片段,導致染色體結構變異( √ ) 2.育種的正誤判斷 (1)通過誘導多倍體的方法可以克服遠緣雜交不育,培育出作物
4、新類型( √ ) (2)水稻F1花藥經離體培養(yǎng)和染色體加倍,獲得基因型純合新品種屬于單倍體育種( √ ) (3)抗蟲小麥與矮稈小麥雜交,通過基因重組獲得抗蟲矮稈小麥屬于雜交育種( √ ) (4)將含抗病基因的重組DNA導入玉米細胞,經組織培養(yǎng)獲得抗病植株屬于基因工程育種 ( √ ) (5)用射線照射大豆使其基因結構發(fā)生改變,獲得種子性狀發(fā)生變異的大豆屬于誘變育種 ( √ ) (6)三倍體西瓜植株的高度不育與減數(shù)分裂同源染色體聯(lián)會行為有關( √ ) 3.綜合應用:判斷下列有關生物變異的敘述 (1)依據中心法則,若原核生物中的DNA編碼序列發(fā)生變化后,相應蛋白質的氨基酸序列不變,
5、則該DNA序列的變化是DNA分子發(fā)生多個堿基缺失( × ) (2)XYY個體的形成及三倍體無子西瓜植株的高度不育均與減數(shù)分裂中同源染色體的聯(lián)會行為有關( × ) (3)秋水仙素通過促進著絲粒分裂,使染色體數(shù)目加倍( × ) (4)某植株的一條染色體發(fā)生缺失突變,獲得該缺失染色體的花粉不育,缺失染色體上具有紅色顯性基因B,正常染色體上具有白色隱性基因b(如圖)。如果以該植株為父本,測交后代中部分表現(xiàn)為紅色性狀,原因可能是由于減數(shù)第一次分裂時非姐妹染色單體之間交叉互換 ( √ ) (5)人工將二倍體植物甲、乙、丙之間進行雜交,用顯微鏡觀察子代個體處于同一分裂時期的細胞中的染色體,結果
6、如下表。 雜交組合 染色體數(shù)及配對狀況 甲×乙 12條兩兩配對,2條不配對 乙×丙 4條兩兩配對,14條不配對 甲×丙 16條不配對 ①觀察的子代細胞都處于減數(shù)第二次分裂( × ) ②甲、乙、丙體細胞中的染色體數(shù)分別是6條、8條、10條( × ) ③甲、乙、丙三個物種中,甲和乙親緣關系較近( √ ) ④用秋水仙素處理甲與丙的子代幼苗,可能形成四倍體的新物種( √ ) ⑤若觀察的子代細胞都處于減數(shù)第一次分裂前期,表中三種雜交組合的子代的細胞中可分別看到的四分體個數(shù)分別為6、2和0個( √ ) 一、辨析三種可遺傳變異的9個誤區(qū) 1.“互換”:同源染色體上的非姐
7、妹染色單體之間染色體片段的交換,屬于基因重組;非同源染色體之間的互換,屬于染色體結構變異中的易位。 2.“缺失或增加”:DNA分子上若干基因的缺失或重復(增加),屬于染色體結構變異;DNA分子上若干堿基對的缺失、增加,屬于基因突變。 3.“變異水平”:基因突變、基因重組屬于分子水平的變異,在光學顯微鏡下觀察不到;染色體畸變屬于細胞水平的變異,在光學顯微鏡下可以觀察到。 4.基因突變一定造成DNA 核苷酸序列的改變,改變基因的質,但不會改變基因的數(shù)量。由于密碼子的簡并性,基因突變不一定造成生物性狀的改變。 5.通過基因突變會產生新的基因和基因型,基因突變也是唯一能產生新基因的變異?;蛑?/p>
8、組和染色體畸變只能產生新的基因型而不能產生新的基因。 6.基因突變的有害性指對生物體而言,但對進化而言,基因突變大多數(shù)是有利的。 7.無論是有絲分裂還是減數(shù)分裂,都可以發(fā)生基因突變及染色體畸變現(xiàn)象,但基因突變主要發(fā)生在間期,染色體畸變主要發(fā)生在分裂期。染色體畸變既有染色體數(shù)目變異,也有染色體結構變異;基因重組只能發(fā)生在減數(shù)分裂過程中,而不能發(fā)生在有絲分裂過程中。 8.單體與三體的區(qū)別:“單體”是指二倍體生物中體細胞的某對同源染色體缺失一條染色體的個體,常用2n-1來表示,如人類中的特納氏綜合征(XO型,45);在染色體變異中,如果一對同源染色體多出一條染色體,那么稱之為“三體”,常用2n
9、+1來表示,如人類中的21-三體綜合征(47);如果所有同源染色體均多出一條,則稱之為“三倍體”。 9.染色體組與染色體組型的區(qū)別:染色體組是指細胞中的一組非同源染色體,它們在形態(tài)和功能上各不相同,但是攜帶著控制一種生物生長發(fā)育、遺傳和變異的全部信息;而染色體組型是描述一個生物體內所有染色體的大小、形狀和數(shù)量信息的圖像,人們常用染色體組型分析方法,來描述染色體組在有絲分裂中期的特征。 二、據圖理清“5”種生物育種 1.“親本新品種”為雜交育種。 2.“親本新品種”為單倍體育種。 3.“種子或幼苗新品種”為誘變育種。 4.“種子或幼苗新品種”為多倍體育種。 5.“植物細胞新細胞
10、愈傷組織胚狀體人工種子―→新品種”為基因工程育種。 三、根據不同的需求選擇育種的方法 1.若要培育隱性性狀個體,則可用自交或雜交,只要出現(xiàn)該性狀即可。 2.有些植物如小麥、水稻等,雜交實驗較難操作,則最簡便的方法是自交。 3.若要快速獲得純種,則用單倍體育種方法。 4.若實驗植物為營養(yǎng)繁殖類如馬鈴薯、甘薯等,則只要出現(xiàn)所需性狀即可,不需要培育出純種。 5.若要培育原先沒有的性狀,則可用誘變育種。 6.若要定向改變生物的性狀,可利用基因工程育種。 題型一 變異類型和特點 1. (2016·天津,5)枯草桿菌野生型與某一突變型的差異見下表: 枯草桿菌 核糖體S12蛋白第5
11、5~58位的氨基酸序列 鏈霉素與核糖體結合 在含鏈霉素培養(yǎng)基中的存活率/% 野生型 …-P--K-P-… 能 0 突變型 …-P--K-P-… 不能 100 注:P:脯氨酸;K:賴氨酸;R:精氨酸。 下列敘述正確的是( ) A.S12蛋白結構改變使突變型具有鏈霉素抗性 B.鏈霉素通過與核糖體結合抑制其轉錄功能 C.突變型的產生是由于堿基對的缺失所致 D.鏈霉素可以誘發(fā)枯草桿菌產生相應的抗性突變 答案 A 解析 突變型菌在含鏈霉素的培養(yǎng)基中存活率為100%,故具有鏈霉素抗性,A正確;鏈霉素與核糖體結合是抑制其翻譯功能,B錯誤;突變的產生最可能為堿基替換所
12、致,因為只改變了一個氨基酸,C錯誤;鏈霉素在培養(yǎng)基中起篩選作用,不能誘發(fā)枯草桿菌產生相應的抗性突變,D錯誤。 2.如圖表示某二倍體生物的正常細胞及幾種突變細胞的一對常染色體(用虛線表示)和性染色體(用實線表示),其中A、a表示基因。下列分析不合理的是( ) A.正常雄性個體產生含基因A和X的雄配子概率是 B.突變體Ⅰ的形成可能是基因突變 C.突變體Ⅱ發(fā)生的變異能通過顯微鏡直接觀察到 D.突變體Ⅲ發(fā)生的變異屬于基因重組 答案 D 解析 圖中正常雄性個體產生的雄配子類型有四種,即AX、AY、aX、aY,概率相等,即為×=,A正確;突變體Ⅰ中A基因變成a基因,其形成最可能是基因突
13、變,B正確;突變體Ⅱ所發(fā)生的變異為染色體結構變異(缺失),能夠通過顯微鏡直接觀察到,C正確;突變體Ⅲ中發(fā)生了染色體結構變異(易位),D錯誤。 題型二 通過圖示判斷變異類型 3.如圖①②③④分別表示不同的變異類型,其中圖③中的基因2由基因1變異而來。有關說法正確的是( ) A.圖①②都表示易位,發(fā)生在減數(shù)分裂的四分體時期 B.圖③中的變異屬于染色體結構變異中的缺失 C.圖④中的變異屬于染色體結構變異中的缺失或重復 D.圖中4種變異能夠遺傳的是①③ 答案 C 解析 圖①是發(fā)生在減數(shù)分裂的四分體時期的交叉互換,圖②表示易位,可發(fā)生在有絲分裂和減數(shù)分裂的過程中;圖③中的變異是基因
14、突變;圖④中的變異若上鏈是正常鏈,則屬于染色體結構變異中的缺失,若下鏈是正常鏈,則屬于染色體結構變異中的重復;圖中4種變異都是可遺傳的變異,都能夠遺傳。 4.如圖是某個二倍體動物的幾個細胞分裂示意圖(數(shù)字代表染色體,字母代表染色體上帶有的基因)。據圖判斷不正確的是( ) A.該動物的性別是雄性 B.乙細胞表明該動物發(fā)生了基因突變或基因重組 C.1與2或1與4的片段交換,前者屬于基因重組,后者屬于染色體結構變異 D.丙細胞不能發(fā)生基因重組 答案 B 解析 根據題干,圖中細胞是同一生物個體的細胞。由甲圖可知,細胞質均等分裂,為初級精母細胞特征,該動物的性別為雄性。乙圖為有絲分裂
15、圖像,乙圖所示的細胞中兩條子染色體分別含有A和a基因,其原因是發(fā)生了基因突變。1與2片段交換屬于同源染色體間的交叉互換,屬于基因重組;1與4片段交換屬于染色體結構變異。丙細胞處于減數(shù)第二次分裂后期,基因重組發(fā)生在減數(shù)第一次分裂四分體時期和后期。 1.根據染色體圖示判定變異類型 (1)如果是有絲分裂后期圖,若兩條子染色體上的兩基因不同,則為基因突變的結果。 (2)如果是減數(shù)第二次分裂后期圖,若兩條子染色體(同白或同黑)上的兩基因不同,則為基因突變的結果。 (3)如果是減數(shù)第二次分裂后期圖,若兩條子染色體(顏色不一致)上的兩基因不同,則為交叉互換(基因重組)的結果。 2.染色體間的變
16、異類型判斷方法 題型三 設計實驗探究變異類型 5.(2016·北京,30節(jié)選)研究植物激素作用機制常使用突變體作為實驗材料,通過化學方法處理萌動的擬南芥種子可獲得大量突變體。若誘變后某植株出現(xiàn)一個新性狀,可通過________交判斷該性狀是否可以遺傳,如果子代仍出現(xiàn)該突變性狀,則說明該植株可能攜帶________性突變基因,根據子代__________________,可判斷該突變是否為單基因突變。 答案 自 顯 表現(xiàn)型的分離比 解析 突變后出現(xiàn)一個新性狀個體,可通過該突變性狀個體自交,判斷該性狀是否為可遺傳的變異,如果子代仍出現(xiàn)該突變性狀,說明該突變性狀為顯性。控制性狀的基因
17、對數(shù)不同,其雜交后代的性狀分離比往往是不同的,故可通過雜交子代的性狀分離比,確認是否為單基因突變。 6.(經典題)幾種性染色體異常果蠅的性別、育性等如下圖所示。 用紅眼雌果蠅(XRXR)與白眼雄果蠅(XrY)為親本雜交,在F1群體中發(fā)現(xiàn)一只白眼雄果蠅(記為“M”)。M果蠅出現(xiàn)的原因有三種可能:第一種是環(huán)境改變引起表現(xiàn)型變化,但基因型未變;第二種是親本果蠅發(fā)生基因突變;第三種是親本雌果蠅在減數(shù)分裂時X染色體不分離。請設計簡便的雜交實驗,確定M果蠅的出現(xiàn)是由哪一種原因引起的。 實驗步驟:___________________________________________________
18、__________。 結果預測: Ⅰ.若____________________________,則是環(huán)境改變; Ⅱ.若____________________________,則是基因突變; Ⅲ.若____________,則是減數(shù)分裂時X染色體不分離。 答案 實驗步驟:M果蠅與正常白眼雌果蠅雜交,分析子代的表現(xiàn)型 結果預測:Ⅰ.子代出現(xiàn)紅眼(雌)果蠅 Ⅱ.子代表現(xiàn)型全部為白眼?、?無子代產生 解析 本題應從分析M果蠅出現(xiàn)的三種可能原因入手,推出每種可能情況下M果蠅的基因型,進而設計實驗步驟和預測實驗結果。分析題干可知,三種可能情況下,M果蠅基因型分別為XRY、XrY、XrO。
19、因此,本實驗可以用M果蠅與正常白眼雌果蠅(XrXr)雜交,統(tǒng)計子代果蠅的眼色。第一種情況下,XRY與XrXr雜交,子代雌性果蠅全部為紅眼,雄性果蠅全部為白眼;第二種情況下,XrY與XrXr雜交,子代全部是白眼;第三種情況下,由題干所給圖示可知,XrO不育,因此與XrXr雜交,沒有子代產生。 思維延伸 (1)青蒿素是從植物黃花蒿(即中藥青蒿)的組織細胞中提取的一種代謝產物。野生型青蒿(2n=18)的正常植株中,白青稈(A)對紫紅稈(a)為顯性,在一白青稈(純合子)青蒿種群中,發(fā)現(xiàn)了一株紫紅稈青蒿。研究人員設計了以下實驗方案來探究該性狀出現(xiàn)的可能的原因:將該株紫紅稈青蒿與純合白青稈青蒿雜交;如果
20、F1全為白青稈,F(xiàn)1自交得到的F2中白青稈∶紫紅稈=3∶1,則該紫紅稈性狀是由于_______________造成的;否則,該紫紅稈性狀是由于__________________引起的。 答案 基因突變 環(huán)境因素 (2)研究人員構建了一個棒狀眼雌果蠅CIB品系,其細胞中的一條X染色體上攜帶隱性致死基因e,且該基因與棒狀眼基因B始終連鎖在一起,如圖所示。e在純合 (XeBXeB、XeBY)時能使胚胎致死,無其他性狀效應,控制正常眼的基因用b表示。為檢測經X射線輻射后的正常眼雄果蠅A的精子中X染色體上是否發(fā)生了其他隱性致死突變,實驗步驟如下: 將雄果蠅A與CIB系果蠅交配,得F1,在F1
21、中選取大量棒狀眼雌果蠅,與多個正常眼且細胞未發(fā)生致死突變的雄果蠅進行雜交,統(tǒng)計得到的F2的雌雄數(shù)量比。 預期結果和結論: 如果F2中雌雄比例為__________________,則誘變雄果蠅A的精子中X染色體上未發(fā)生其他隱性致死突變;如果F2中雌雄比例為__________________,則誘變雄果蠅A的精子中X染色體上發(fā)生了其他隱性致死突變。 答案 雌果蠅∶雄果蠅=2∶1 全為雌性 解析 若經X射線照射的正常眼雄果蠅A的精子中X染色體未發(fā)生基因突變,則其基因型為XbY,與CIB系果蠅XeBXb交配,F(xiàn)1基因型與表現(xiàn)型為:XeBXb(棒眼雌)、XbXb(正常眼雌)、XeBY(致死)
22、、XbY(正常眼雄),選取F1中XeBXb,與XbY雜交,F(xiàn)2基因型與表現(xiàn)型為:XeBXb(棒眼雌)、XbXb(正常眼雌)、XeBY(致死)、XbY(正常眼雄)、F2中雌雄比例為2∶1;如發(fā)生基因突變(設新基因為m),則雄果蠅基因型為XmbY,與XeBXb雜交,F(xiàn)1為:XeBXmb(棒眼雌)、XmbXb(正常眼雌)、XeBY(致死)、XbY(正常眼雄),從F1中選取XeBXmb,與XbY雜交,F(xiàn)2為:XeBXb(棒眼雌)、XmbXb(正常眼雌)、XeBY(致死)、XmbY(致死),故F2中全為雌果蠅。 題型四 育種的原理、過程及特點 7.(2017·嘉興模擬)如圖為某二倍體植物單倍體育種過
23、程,下列敘述正確的是( ) AAbb × aaBB 寬葉、不抗病 窄葉、抗病 ↓① AaBb 寬葉、抗病 ↓② AB Ab aB ab ③秋水仙素處理 ↓↓↓↓ ④選擇寬葉、抗病植株 A.①中發(fā)生了染色體數(shù)目變異 B.②一般采用花藥離體培養(yǎng)的方法 C.③中秋水仙素抑制著絲粒分裂 D.④中選到的植株中為純合子 答案 B 解析?、僦邪l(fā)生了基因重組,A錯誤;②一般采用花藥離體培養(yǎng)的方法獲得單倍體植株,B正確;③中秋水仙素抑制細胞有絲分裂過程中紡錘體的形成,C錯誤;③秋水仙素處理后得到A
24、ABB、AAbb、aaBB、aabb,所以④中選到的寬葉、抗病植株都是純合子,D錯誤。 8.如圖為普通小麥的培育過程。據圖判斷下列說法正確的是( ) A.普通小麥的單倍體中含有一個染色體組,共7條染色體 B.將配子直接培養(yǎng)成單倍體的過程稱為單倍體育種 C.二粒小麥和普通小麥均能通過自交產生可育種子 D.染色體加倍只能通過秋水仙素處理萌發(fā)的種子實現(xiàn) 答案 C 解析 普通小麥是六倍體,其單倍體內含有21條染色體,每個染色體組中含有7條形狀、大小不同的染色體;將配子直接培養(yǎng)成單倍體的過程只是單倍體育種的一個環(huán)節(jié);二粒小麥和普通小麥細胞內均含有同源染色體,均能通過自交產生可育種子;
25、使染色體加倍除可利用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗外,還可以對其進行低溫處理。 題型五 育種方案的設計(加試) 9.為了快速培育抗某種除草劑的水稻,育種工作者綜合應用了多種育種方法,過程如下。請回答問題。 (1)從對該種除草劑敏感的二倍水稻植株上取花藥離體培養(yǎng),誘導成____________________幼苗。 (2)用γ射線照射上述幼苗,目的是__________________________________________;然后用該除草劑噴灑其幼葉,結果大部分葉片變黃,僅有個別幼葉的小片組織保持綠色,表明這部分組織具有______________________________。
26、 (3)取該部分綠色組織再進行組織培養(yǎng),誘導植株再生后,用秋水仙素處理幼苗,使染色體____________,獲得純合______________,移栽到大田后,在苗期噴灑該除草劑鑒定其抗性。 (4)對抗性的遺傳基礎做進一步研究,可以選用抗性植株與________雜交,如果__________,表明抗性是隱性性狀。F1自交,若F2的性狀分離比為15(敏感)∶1(抗性),初步推測__________________________________________________________。 答案 (1)單倍體 (2)使幼苗產生突變 抗該除草劑的能力 (3)數(shù)目加倍 抗性植株 (
27、4)敏感型植株 F1個體全為敏感型植株 該抗性性狀由兩對等位基因共同控制,且兩對基因均隱性純合時,植株表現(xiàn)為抗性,其余表現(xiàn)為敏感型 解析 (1)單倍體育種常用的方法是花藥離體培養(yǎng),其發(fā)育成的個體為單倍體。(2)用γ射線照射上述幼苗,幼苗易發(fā)生基因突變,可能產生符合生產的新類型;然后用該除草劑噴灑其幼葉,個別幼葉的小片組織保持綠色,表明這部分組織抗除草劑。(3)取該部分綠色組織再進行植物組織培養(yǎng),誘導植株再生后,用秋水仙素處理幼苗,使染色體加倍,從而獲得純合的抗該除草劑植物。(4)對抗性的遺傳基礎做進一步研究,可以選用抗性植株與敏感型植株雜交,如果后代全部為敏感型植株,表明抗性是隱性性狀。F1
28、自交,若F2的性狀分離比為15(敏感)∶1(抗性),表明抗性性狀由兩對等位基因控制,且兩對基因均為隱性純合時才表現(xiàn)為抗性,其他基因型表現(xiàn)為敏感型。 10.某科研小組利用植物染色體雜交技術,將攜帶R(抗倒伏基因)和A(抗蟲基因)的豌豆染色質片段直接導入玉米體細胞,兩種染色質片段可隨機與玉米染色質融合形成雜交細胞,將雜交細胞篩選分化培育成既抗蟲又抗倒伏性狀的可育植株(F1),然后從F1自交的后代尋找目標。其過程如下圖,據圖回答問題。 (1)雜交細胞發(fā)生的可遺傳變異類型是________________________。雜交細胞培育成F1植株的原理是________________。雜交植物
29、在________代首次出現(xiàn)性狀分離,其中既抗蟲又抗倒伏個體所占比例為________。 (2)植物染色體雜交育種的優(yōu)點是________________________(要求寫兩點)。 (3)另一個科研小組利用相同技術進行了同樣的育種過程,卻發(fā)現(xiàn)F2出現(xiàn)了不同情況,只出現(xiàn)3種表現(xiàn)型:只抗蟲不抗倒伏、只抗倒伏不抗蟲、既抗蟲又抗倒伏;他們推測這是R基因和A基因整合在雜交細胞染色體上的位置不同造成的,請用圖示說明,用(·)在染色體上表示相關基因位置,并標上基因符號。 請設計一個簡單的實驗驗證上述推測,并用遺傳圖解說明(遺傳圖解的基因型:染色體上有抗倒伏基因用R+表示,沒有用R-表示,染色
30、體上有抗蟲基因用A+表示,沒有用A-表示)。 答案 (1)易位/染色體結構變異/染色體畸變 植物細胞的全能性 F2 9/16 (2)實現(xiàn)種間遺傳物質的交換(克服遠緣雜交不親和障礙、克服物種間生殖隔離的障礙);目的性強(針對性強);可同時導入多個目的基因 (3)如圖所示 實驗方案:用F1植株與野生型玉米雜交,觀察并統(tǒng)計后代的表現(xiàn)型與比例。 遺傳圖解: P 抗蟲抗倒伏 × 不抗蟲不抗倒伏 A+A-R+R- A-A-R-R- ↓ F1 A+A-R-R- A-A-R+R- 抗蟲不抗倒伏 不抗蟲抗倒伏 1 ∶ 1 解析 (1)根
31、據題干信息“兩種染色質片段可隨機與玉米染色質融合形成雜交細胞”可知,雜交細胞發(fā)生的是染色體結構變異(易位)。雜交細胞培育成F1植株的原理是植物細胞的全能性,F(xiàn)1相當于雙雜合子,則該雜交植物在F2代首次出現(xiàn)性狀分離,其中既抗蟲又抗倒伏個體(A_R_)所占比例為3/4×3/4=9/16。(2)植物染色體雜交育種的優(yōu)點是克服遠緣雜交不親和障礙;縮短育種時間;可同時導入多個目的基因;目的性強等。(3)若R(抗倒伏基因)和A(抗蟲基因)導入到不同對同源染色體上,則F2代會有4種表現(xiàn)型:只抗蟲不抗倒伏、只抗倒伏不抗蟲、既抗蟲又抗倒伏、既不抗蟲又不抗倒伏,可是科研小組利用相同技術進行了同樣的育種過程,卻發(fā)現(xiàn)
32、F2出現(xiàn)了不同情況,只出現(xiàn)3種表現(xiàn)型:只抗蟲不抗倒伏、只抗倒伏不抗蟲、既抗蟲又抗倒伏,那說明R(抗倒伏基因)和A(抗蟲基因)導入到一對同源染色體上,圖示見答案。一般驗證一個體的基因型用該個體和隱性表現(xiàn)型的個體雜交,即測交,故實驗方案:用F1植株與野生型玉米雜交,觀察并統(tǒng)計后代的表現(xiàn)型與比例,遺傳圖解見答案。 專題強化練 一、選擇題 1.(2017·南通模擬)下列關于基因重組的說法,錯誤的是( ) A.基因重組不一定發(fā)生在生殖過程中 B.基因重組可產生新基因型,但不一定出現(xiàn)新性狀組合 C.發(fā)生基因重組的非等位基因不一定位于非同源染色體上 D.有絲分裂中細胞內非同源染色
33、體之間交叉互換可實現(xiàn)基因重組 答案 D 解析 基因重組一般發(fā)生在有性生殖過程中,但在肺炎雙球菌轉化實驗和基因工程中也能發(fā)生,A正確;基因重組可產生新基因型,但不一定出現(xiàn)新性狀組合,B正確;發(fā)生基因重組的非等位基因不一定位于非同源染色體上,也可以是同源染色體上的非等位基因,如四分體時期非姐妹染色單體之間的交叉互換可實現(xiàn)同源染色體上非等位基因的重組,C正確;非同源染色體之間的交叉互換引起的變異屬于染色體結構變異(易位),D錯誤。 2.(2017·“七彩陽光”聯(lián)盟)用輻射的方法將蠶的常染色體上帶有卵色基因的片段易位到W染色體上,培養(yǎng)出的雌蠶均帶有卵色基因,這種育種方法稱為誘變育種,其原理是(
34、 ) A.基因突變 B.基因重組 C.染色體結構變異 D.染色體數(shù)目變異 答案 C 解析 根據題意可知,“用輻射的方法將蠶的常染色體上帶有卵色基因的片段易位到W染色體上”,常染色體和W染色體屬于非同源染色體,而非同源染色體之間發(fā)生片段的交換屬于染色體結構變異中的易位。 3.(2017·南通二模)下列關于基因突變和基因重組的敘述,錯誤的是( ) A.細胞有絲分裂的分裂期不發(fā)生基因突變 B.減數(shù)第一次分裂前期可發(fā)生基因重組 C.基因突變后,編碼的蛋白質可能與原來的相同 D.原核生物和真核生物的變異來源都可以是基因重組 答案 A 解析 細胞有絲分裂的間期DNA分子復制,容易發(fā)
35、生基因突變,而分裂期也可能發(fā)生基因突變,A錯誤;減數(shù)第一次分裂前期,同源染色體上的非姐妹染色單體之間可發(fā)生交叉互換而發(fā)生基因重組,B正確;基因突變后,遺傳信息發(fā)生改變,但由于密碼子的簡并性,所以編碼的蛋白質可能與原來的相同,C正確;原核生物(如肺炎雙球菌轉化)和真核生物的變異來源都可以是基因重組,D正確。 4.(加試)(2017·溫州模擬)某二倍體動物的一個精原細胞在減數(shù)分裂過程中只發(fā)生一次變異,產生的4個精細胞如圖所示,則可推斷發(fā)生的變異類型為( ) A.基因突變 B.基因重組 C.染色體結構變異 D.染色體數(shù)目變異 答案 A 解析 據圖分析,一個精原細胞在減數(shù)分裂過程中一般
36、產生4個2種精子,而圖中4個3種,其中第2和第4個為同一種,而第1和第3個不同,出現(xiàn)等位基因,則發(fā)生的是基因突變。 5.(2017·寧波模擬)下列有關育種的敘述,錯誤的是( ) A.單倍體育種的最終目標是獲得單倍體植株,優(yōu)點是能明顯縮短育種年限、 B.雜交育種和基因工程育種的原理都是基因重組 C.利用射線處理得到染色體易位的家蠶新品種,屬于誘變育種 D.三倍體無籽西瓜的培育,利用了染色體畸變的原理 答案 A 解析 單倍體育種的最終目標是獲得純合子植株,新品種自交后代不發(fā)生性狀分離,所以優(yōu)點是能明顯縮短育種年限,A錯誤;雜交育種和基因工程育種的原理都是基因重組,B正確;射線處理得
37、到染色體易位的家蠶新品種屬于誘變育種,原理是染色體結構變異,C正確;三倍體無籽西瓜的培育屬于多倍體育種,利用了染色體畸變的原理,D正確。 6.(加試)經誘變、篩選得到幾種基因A與基因B突變的酵母菌突變體,它們的蛋白質分泌過程異常,如圖所示。下列敘述不正確的是( ) A.出現(xiàn)不同突變體說明基因突變具有多方向性 B.可用同位素標記法研究蛋白質的分泌過程 C.A、B基因雙突變體蛋白質沉積在高爾基體 D.A、B基因的突變會影響細胞膜蛋白的更新 答案 C 解析 出現(xiàn)不同突變體說明基因突變具有多方向性,A正確;可用同位素標記法研究蛋白質的分泌過程,B正確;A基因突變體蛋白沉積在內質網,
38、B基因突變體蛋白沉積在高爾基體,因此A、B基因雙突變體蛋白質沉積在內質網,C錯誤;A基因突變體蛋白沉積在內質網,B基因突變體蛋白沉積在高爾基體,這樣會影響細胞膜蛋白的更新,D正確。 7.脆性X染色體是由于染色體上的FMR1基因出現(xiàn)過量的CGG//GCC重復序列,導致DNA與蛋白質結合異常,從而出現(xiàn)“縊溝”,染色體易于從“縊溝”處斷裂。下列分析錯誤的是( ) A.脆性X染色體出現(xiàn)的根本原因是基因突變 B.脆性X染色體更易發(fā)生染色體的結構變異 C.男性與女性體細胞中出現(xiàn)X染色體“縊溝”的概率不同 D.由于存在較多的G∥C重復序列,脆性X染色體結構更穩(wěn)定 答案 D 解析 脆性X染色體
39、是因為過量的CGG//GCC重復序列,即基因中插入一定堿基序列,基因的結構發(fā)生改變,即基因突變,A正確;染色體易從“溢溝”處斷裂造成染色體結構變異(缺失),男性體細胞中只有1條X染色體,而女性有2條,所以女性更易出現(xiàn)“溢溝”,B、C正確;由于存在較多的G∥C重復序列,DNA更穩(wěn)定,但是由于“縊溝”的存在,染色體結構不穩(wěn)定,D錯誤。 8.(2017·浙江模擬)如圖所示的育種方式為( ) DDTT×ddtt―→F1―→單倍體純合子 A.雜交育種 B.誘變育種 C.單倍體育種 D.多倍體育種 答案 C 解析 根據題意和圖示分析可知:DDTT與ddtt雜交,產生子一代后,將子一代的花藥進
40、行離體培養(yǎng),獲得單倍體植株;然后用秋水仙素處理單倍體幼苗,使細胞中染色體數(shù)目加倍,獲得純合子新品種,這種育種方式為單倍體育種,其顯著特點是明顯縮短育種年限。 9.將①②兩個植株雜交得到③種子,再進一步做如圖所示處理,則下列有關敘述錯誤的是( ) A.由③至④過程中產生的變異多數(shù)是不利的 B.由③到⑦的過程涉及減數(shù)分裂和細胞全能性的表現(xiàn) C.若③的基因型為AaBbDd,則⑩植株中能穩(wěn)定遺傳的個體占總數(shù)的 D.由③到⑨過程可能發(fā)生突變和基因重組,可為生物進化提供原材料 答案 C 解析?、壑立苓^程為誘變育種,基因突變大多是有害的,少數(shù)有利;花粉的形成過程需進行減數(shù)分裂,而由花粉形
41、成⑦幼苗需進行植物組織培養(yǎng),其原理為細胞的全能性;若③的基因型為AaBbDd,則⑩中能穩(wěn)定遺傳的個體為純合子,所占的比例=××=;由③到⑨過程中存在減數(shù)分裂和有絲分裂,可能發(fā)生突變和基因重組,可為生物進化提供原材料。 10.(2017·宛城區(qū)校級月考)利用雌雄同株的野生型青蒿(二倍體),可培育抗病高產青蒿素的植株。下列敘述中不正確的是( ) A.利用人工誘變的方法處理野生型青蒿,篩選可能獲得抗病高產青蒿素的植株 B.選擇抗病低產青蒿與易感病高產青蒿雜交,再連續(xù)自交,篩選抗病高產青蒿素的植株 C.提取抗病基因導入易感病高產青蒿體細胞中,用植物組織培養(yǎng)獲得抗病高產青蒿素的植株 D.抗病
42、低產青蒿與易感病高產青蒿雜交得F1,利用花藥離體培養(yǎng)獲得能穩(wěn)定遺傳的抗病高產青蒿素植株 答案 D 解析 基因突變可產生新的基因,形成新的性狀,因此利用人工誘變的方法處理野生型青蒿,篩選可能獲得抗病高產青蒿素的植株,A正確;選擇抗病低產青蒿與易感病高產青蒿雜交,再連續(xù)自交,篩選抗病高產青蒿素的植株,這屬于雜交育種,原理是基因重組,B正確;提取抗病基因導入易感病高產青蒿體細胞中,這需要采用基因工程技術,再采用植物組織培養(yǎng)技術將轉基因植物細胞培育成轉基因植株,C正確;抗病低產青蒿與易感病高產青蒿雜交得F1,利用花藥離體培養(yǎng)獲得單倍體,在經過秋水仙素處理后才能獲得穩(wěn)定遺傳的抗病高產青蒿素植株,D錯
43、誤。 11.(2017·定州市校級月考)某農科所通過如圖育種過程培育成了高品質的糯小麥,相關敘述正確的是( ) A.該育種過程中運用的遺傳學原理有基因重組、染色體數(shù)目變異 B.a過程能提高突變率,從而明顯縮短了育種年限 C.a、c過程都需要對其萌發(fā)的種子使用藥物誘導 D.要獲得yyRR,b育種過程的育種年限最短 答案 A 解析 根據分析,雜交育種的原理是基因重組,單倍體育種和多倍體育種的原理是染色體畸變,A正確;a過程是因為誘導染色體數(shù)目加倍后得到的都是純合子,才能明顯縮短了育種年限,不是提高了突變率,B錯誤;a過程是單倍體育種,沒有種子的生成,所以a過程需要對單倍體幼苗用
44、低溫誘導或使用藥物誘導,C錯誤;要獲得yyRR,a育種過程的育種年限最短,D錯誤。 12.(2017·山東校級月考)如圖表示某種農作物品種①和②培育出⑥的幾種方法,下列有關說法正確的是( ) A.經過Ⅲ、Ⅵ培育形成⑥的原理是基因重組 B.過程Ⅵ常用秋水仙素試劑處理④的幼苗,該試劑可作用于細胞分裂的中期 C.由品種①直接形成⑤的過程須經過基因突變 D.由品種①和②培育能穩(wěn)定遺傳的品種⑥的最快途徑是Ⅰ→Ⅴ 答案 C 解析 經過Ⅲ、Ⅵ培育形成⑥的方法是單倍體育種,原理是染色體數(shù)目變異,A錯誤;過程Ⅵ常用一定濃度的秋水仙素處理④的幼苗,使其染色體數(shù)目加倍,該試劑可作用于細胞分裂的前
45、期,抑制紡錘體的形成,B錯誤;由品種①直接形成⑤的過程為誘變育種,必須經過基因突變,C正確;過程Ⅰ→Ⅴ為雜交育種,需要逐代自交,時間較長,而Ⅰ→Ⅲ→Ⅵ為單倍體育種,大大縮短了育種年限,D錯誤。 13.油菜中基因G和g控制菜籽的芥酸含量,而芥酸會降低菜籽油的品質。研究人員擬利用高芥酸油菜品種(gg)和水稻抗病基因R培育低芥酸抗病油菜新品種(GGRR),育種過程如圖所示。有關敘述錯誤的是( ) A.過程①誘發(fā)基因突變,其作用是提高基因突變的頻率 B.過程②的原理是基因重組,可以克服物種遠緣雜交不親和的障礙 C.過程②與過程①操作順序互換,對育種結果沒有影響 D.若要縮短育種年限,在
46、過程②后可進行單倍體育種 答案 C 解析 過程①誘發(fā)基因突變,其作用是提高基因突變的頻率,A正確;過程②采用的是基因工程技術,其原理是基因重組,可以克服物種遠緣雜交不親和的障礙,B正確;若先導入基因R再人工誘變,這樣可能會導致基因R發(fā)生突變,進而影響育種結果,C錯誤;單倍體育種能明顯縮短育種年限,因此若要縮短育種年限,在過程②后可進行單倍體育種,D正確。 14.現(xiàn)有高稈不抗病(Bbcc)和矮稈抗病(bbCc)兩作物品種,為了達到長期培育高稈抗病(BbCc)雜交種的目的,下列有關快速育種方案的敘述,正確的是( ) A.每年讓高稈不抗病(Bbcc)和矮稈抗病(bbCc)雜交就可以達到目的
47、 B.利用誘變育種技術可以達到快速育種的目的 C.制備純合的親本對長期培育雜交種是必要的 D.只要使用單倍體育種技術就能實現(xiàn)快速育種的目的 答案 C 解析 解答本題的關鍵是抓住題干關鍵詞——“長期培育”。為了達到長期培育高稈抗病(BbCc)雜交種的目的,就必須先培育出BBcc和bbCC的純合子,利用單倍體育種或連續(xù)自交的方法可以獲得上述純合子。 二、非選擇題 15.(2015·浙江,32)某自花且閉花授粉植物,抗病性和莖的高度是獨立遺傳的性狀??共『透胁∮苫騌和r控制,抗病為顯性;莖的高度由兩對獨立遺傳的基因(D、d,E、e)控制,同時含有D和E表現(xiàn)為矮莖,只含有D或E表現(xiàn)為中
48、莖,其他表現(xiàn)為高莖?,F(xiàn)有感病矮莖和抗病高莖兩品種的純合種子,欲培育純合的抗病矮莖品種。請回答: (1)自然狀態(tài)下該植物一般都是________合子。 (2)若采用誘變育種,在γ射線處理時,需要處理大量種子,其原因是基因突變具有________________________和有害性這三個特點。 (3)若采用雜交育種,可通過將上述兩個親本雜交,在F2等分離世代中__________________抗病矮莖個體,再經連續(xù)自交等________________手段,最后得到穩(wěn)定遺傳的抗病矮莖品種。據此推測,一般情況下,控制性狀的基因數(shù)越多,其育種過程所需的____________。若只考慮莖的
49、高度,親本雜交所得的F1在自然狀態(tài)下繁殖,則理論上F2的表現(xiàn)型及其比例為____________________。 (4)若采用單倍體育種,該過程涉及的原理有__________________。請用遺傳圖解表示其過程(說明:選育結果只需寫出所選育品種的基因型、表現(xiàn)型及其比例)。 答案 (1)純 (2)稀有性、多方向性 (3)選擇 純合化 年限越長 矮莖∶中莖∶高莖=9∶6∶1 (4)基因重組和染色體畸變 遺傳圖解如圖 解析 (1)已知該植物為自花且閉花授粉的植物,所以在自然狀態(tài)下發(fā)生的是自交過程,一般都是純合子。(2)誘變育種主要利用基因突變的原理,因為基因突變具有有害性、稀有性
50、和多方向性,所以需要處理大量種子。(3)雜交育種是利用基因重組的原理,有目的地將兩個或多個品種的優(yōu)良性狀組合在同一個個體上,一般通過雜交、選擇和純合化等手段培養(yǎng)出新品種。如果控制性狀的基因數(shù)越多,則育種過程中所需要的時間越長。若只考慮莖的高度,據題意可知親本為純合子,所以它們的基因型為DDEE(矮莖)和ddee(高莖),其F1的基因型為DdEe,表現(xiàn)型為矮莖,F(xiàn)1自交后F2的表現(xiàn)型及其比例分別為矮莖(D_E_)∶中莖(D_ee和ddE_)∶高莖(ddee)=9∶6∶1。(4)單倍體育種的原理是基因重組和染色體畸變。遺傳圖解見答案。 16.(2016·全國丙,32)基因突變和染色體畸變是真核生
51、物可遺傳變異的兩種來源?;卮鹣铝袉栴}: (1)基因突變和染色體畸變所涉及到的堿基對的數(shù)目不同,前者所涉及的數(shù)目比后者________。 (2)在染色體數(shù)目變異中,既可發(fā)生以染色體組為單位的變異,也可發(fā)生以________為單位的變異。 (3)基因突變既可由顯性基因突變?yōu)殡[性基因(隱性突變),也可由隱性基因突變?yōu)轱@性基因(顯性突變)。若某種自花授粉植物的AA和aa植株分別發(fā)生隱性突變和顯性突變,且在子一代中都得到了基因型為Aa的個體,則最早在子________代中能觀察到該顯性突變的性狀;最早在子______________代中能觀察到該隱性突變的性狀;最早在子__________代中能分
52、離得到顯性突變純合子;最早在子__________________代中能分離得到隱性突變純合子。 答案 (1)少 (2)染色體 (3)一 二 三 二 解析 (1)基因突變是指DNA分子中發(fā)生的堿基對的替換、增添或缺失,而染色體畸變往往會改變基因的數(shù)目和排列順序,所以與基因突變相比,后者所涉及的堿基對數(shù)目更多。(2)在染色體數(shù)目變異中,既可發(fā)生以染色體組為單位的變異,也可發(fā)生以個別染色體為單位的變異。(3)AA植株發(fā)生隱性突變后基因型變?yōu)锳a,而aa植株發(fā)生顯性突變后基因型也變?yōu)锳a,該種植物自花授粉,所以不論是顯性突變還是隱性突變,子一代為Aa時在子二代中的基因型都有AA、Aa和aa三種,故最早可在子一代中觀察到該顯性突變的性狀(A_);最早在子二代中觀察到該隱性突變的性狀(aa);顯性純合子和隱性純合子均出現(xiàn)于子二代,且隱性純合子一旦出現(xiàn),即可確認為純合,從而可直接分離出來,而顯性純合子的分離,卻需再令其自交一代至子三代,若不發(fā)生性狀分離方可認定為純合子,進而分離出來。 21
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