小專題8 生物的變異、育種和進(jìn)化,知識(shí)串聯(lián)導(dǎo)思,重點(diǎn)提煉透析,知識(shí)串聯(lián)導(dǎo)思,重點(diǎn)提煉透析,考點(diǎn)一 三種可遺傳變異的比較、分析與整合,典例引領(lǐng),(2015天津河西質(zhì)量調(diào)查)在自然界中,生物變異處處發(fā)生。下面是幾個(gè)變異的例子:動(dòng)物細(xì)胞在分裂過程中突破“死亡”的界限成為具有無限增殖能力的癌細(xì)胞;R型活細(xì)菌與S型細(xì)菌的DNA混合后轉(zhuǎn)化為S型活細(xì)菌;某同卵雙胞胎兄弟,哥哥長(zhǎng)期在野外工作,弟弟長(zhǎng)期在室內(nèi)工作,哥哥與弟弟相比臉色較黑;讓灰身純合果蠅(EE)與黑檀體雜交,在F1中出現(xiàn)了一只黑檀體果蠅,再讓F1的黑檀體果蠅與灰身純合果蠅(EE)雜交,得到的F2自由交配,F3中灰身黑檀體=41。上述四種變異的來源依次是( ) A.基因重組、基因突變、基因重組、環(huán)境改變 B.基因突變、染色體變異、基因重組、環(huán)境改變 C.基因突變、基因重組、染色體變異、基因突變 D.基因突變、基因重組、環(huán)境改變、染色體變異,【解題思路】 正常細(xì)胞發(fā)生基因突變后,變?yōu)榫哂袗盒栽鲋衬芰Φ陌┘?xì)胞,屬于基因突變;R型菌轉(zhuǎn)化為S型菌的實(shí)質(zhì)是,S型菌的DNA整合到R型活菌的DNA中,屬于廣義上的基因重組;同卵雙胞胎主要是由于生存環(huán)境不同而造成了表現(xiàn)型差異;正常情況下,讓灰身純合果蠅(EE)與黑檀體果蠅雜交,F1只表現(xiàn)出灰身(Ee),但卻出現(xiàn)了一只黑檀體果蠅,可能的原因一是灰身純合果蠅(EE)發(fā)生了基因突變,二是發(fā)生了染色體片段的缺失,如果發(fā)生的是基因突變,F1突變個(gè)體基因型應(yīng)為ee,再與灰身純合果蠅(EE)雜交,按照分離定律F3出現(xiàn)性狀分離比為灰身黑檀體=31,如果按染色體缺失畫遺傳圖解,在F3中將會(huì)出現(xiàn)灰身黑檀體=41的比例,故為染色體變異。,答案: D,歸納拓展,1.基因突變對(duì)蛋白質(zhì)和生物性狀的影響分析 (1)基因突變對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響,(2)基因突變對(duì)性狀的影響 基因突變影響性狀 原因:突變引起密碼子改變,最終表現(xiàn)為蛋白質(zhì)功能改變,影響生物性狀。例如鐮刀型細(xì)胞貧血癥。 基因突變不影響性狀 原因:若基因突變發(fā)生后,引起了信使RNA上的密碼子改變,但由于一種氨基酸可對(duì)應(yīng)多個(gè)密碼子,若改變了的密碼子與原密碼子對(duì)應(yīng)同一種氨基酸,此時(shí)突變基因控制的性狀不改變;若基因突變?yōu)殡[性突變,如AA中的一個(gè)Aa,此時(shí)性狀也不改變。,2.突破生物變異的4大問題 (1)關(guān)于“互換”問題 同源染色體上非姐妹染色單體的交叉互換,屬于基因重組,參與互換的基因?yàn)榈任换?非同源染色體之間的互換,屬于染色體結(jié)構(gòu)變異中的易位,參與互換的基因?yàn)榉堑任换颉?(2)關(guān)于“缺失”問題 DNA分子上若干“基因”的缺失屬于染色體變異;基因內(nèi)部若干“堿基對(duì)”的缺失屬于“基因突變”。 (3)關(guān)于變異的水平問題 基因突變、基因重組屬于“分子”水平的變異,光學(xué)顯微鏡下觀察不到。 染色體變異是“細(xì)胞”水平的變異,涉及染色體的“某片段”的改變,這一片段可能含有若干個(gè)基因,在光學(xué)顯微鏡下可以觀察到,故常用分生組織制片觀察的方法確認(rèn)是否發(fā)生了染色體變異。 (4)涉及基因“質(zhì)”與“量”的變化問題 基因突變改變基因的質(zhì)(基因結(jié)構(gòu)改變,成為新基因),不改變基因 的量。 基因重組不改變基因的質(zhì),也不改變基因的量,但改變基因間組合搭配方式及改變基因型(注:轉(zhuǎn)基因技術(shù)可改變基因的量)。 染色體變異不改變基因的質(zhì),但會(huì)改變基因的量或改變基因的排列順序。,熱點(diǎn)考向,考向一,以基礎(chǔ)判斷的形式,考查對(duì)三大變異的理解,1.(2014江蘇生物)下列關(guān)于染色體變異的敘述,正確的是( ) A.染色體增加某一片段可提高基因表達(dá)水平,是有利變異 B.染色體缺失有利于隱性基因表達(dá),可提高個(gè)體的生存能力 C.染色體易位不改變基因數(shù)量,對(duì)個(gè)體性狀不會(huì)產(chǎn)生影響 D.通過誘導(dǎo)多倍體的方法可克服遠(yuǎn)緣雜交不育,培育出作物新類型,解析:變異導(dǎo)致生物性狀的改變包括有利和不利變異,是否有利取決于能否更好地適應(yīng)環(huán)境,與基因表達(dá)水平的提高無直接聯(lián)系,故A錯(cuò)誤。染色體缺失也有可能導(dǎo)致隱性基因丟失,這時(shí)便不利于隱性基因的表達(dá),所以B錯(cuò)誤。染色體易位不改變基因的數(shù)量,但染色體易位有可能會(huì)影響基因的表達(dá),從而導(dǎo)致生物的性狀發(fā)生改變,所以C選項(xiàng)錯(cuò)誤。遠(yuǎn)緣雜交獲得雜種,其染色體可能無法聯(lián)會(huì)而導(dǎo)致不育,經(jīng)秋水仙素等誘導(dǎo)成可育的異源多倍體從而培育出生物新品種類型,故D選項(xiàng)正確。,D,結(jié)合相關(guān)圖示,考查變異類型的判斷,2.在某基因型為AA的二倍體水稻根尖中,發(fā)現(xiàn)一個(gè)如圖所示的細(xì)胞(圖中、表示該細(xì)胞中部分染色體,其他染色體均正常),以下分析合理的是( ) A.a基因產(chǎn)生的原因可能是其親代產(chǎn)生配子時(shí)發(fā)生了基因突變 B.該細(xì)胞一定發(fā)生了染色體變異,一定沒有發(fā)生基因自由組合 C.該細(xì)胞產(chǎn)生的各項(xiàng)變異均可在光學(xué)顯微鏡下直接進(jìn)行觀察 D.該細(xì)胞的變異均為可遺傳變異,都可通過有性生殖傳給后代,考向二,解析:植株基因型為AA,圖示細(xì)胞中有a基因,可能是根尖細(xì)胞有絲分裂時(shí)發(fā)生了基因突變,細(xì)胞中同源染色體有 3條,說明發(fā)生了染色體變異可以在光學(xué)顯微鏡下觀察,而基因突變無法觀察到。該細(xì)胞為體細(xì)胞變異可以通過無性繁殖傳給后代,無法通過有性生殖傳給后代。,B,考點(diǎn)二 生物變異在育種中的應(yīng)用,典例引領(lǐng),如圖是植物育種的幾種方法,請(qǐng)據(jù)圖回答有關(guān)問題。 (1)若采用雜交育種方法,以矮稈易感病(ddrr)和高稈抗病(DDRR)小麥為親本進(jìn)行雜交,培育矮稈抗病小麥新品種時(shí),應(yīng)從 開始選出矮稈抗病植株進(jìn)行連續(xù)自交,F2矮稈抗病小麥中能穩(wěn)定遺傳的個(gè)體所占比例為 。,【解題思路】 (1)題中雜交育種應(yīng)從F2開始選出矮稈抗病植株進(jìn)行連續(xù)自交。F2矮稈抗病小麥的基因型為1/3ddRR、2/3ddRr。,答案: (1)F2 1/3,(2)若要在較短時(shí)間內(nèi)獲得上述新品種小麥,可選圖中 (填字母)途徑所用的方法;其中的F過程表示 。 (3)欲使小麥獲得燕麥抗銹病的性狀,選擇圖中 (填字母)表示的技術(shù)手段最為合理可行。 (4)若要培育“馬鈴薯番茄”雜種植株,應(yīng)采用 技術(shù)手段。,【解題思路】 (2)單倍體育種可以明顯縮短育種年限,圖示中E、F、G途徑為單倍體育種,F過程表示花藥離體培養(yǎng)。(3)欲使小麥獲得燕麥抗銹病的性狀應(yīng)采用轉(zhuǎn)基因技術(shù),即圖示中的C、D過程。(4)若要培育“馬鈴薯番茄”雜種植株,應(yīng)采用植物體細(xì)胞雜交技術(shù)手段。,答案: (2)E、F、G 花藥離體培養(yǎng) (3)C、D (4)植物體細(xì)胞雜交,歸納拓展,(2)單倍體育種與雜交育種的關(guān)系,(3)多倍體育種的原理分析,注:多倍體育種中秋水仙素可處理“萌發(fā)的種子或幼苗”,單倍體育種中秋水仙素只能處理“單倍體幼苗”,切不可寫成處理“種子”。,2.不同需求的育種方法選擇與分析 (1)若要培育隱性性狀個(gè)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(shí)驗(yàn)較難操作,則最簡(jiǎn)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(shí)驗(yàn)植物為營(yíng)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。 3.解決“育種”類問題的注意事項(xiàng) (1)選親本要求:親本的表現(xiàn)型不能出現(xiàn)要培育品種的表現(xiàn)型。如培育綠色圓粒豌豆,親本(純合子)只能選黃圓綠皺;若要培育黃圓品種,則親本(純合子)只能選黃皺綠圓。 (2)F2中篩選要求:只能篩選表現(xiàn)型,不能選肉眼看不到的基因型。,(3)動(dòng)植物育種的區(qū)別,(4)育種年限的要求及計(jì)算 對(duì)植物來說,要獲得植株則比獲得種子多一年。 對(duì)跨年度的植物(如小麥),則比不跨年度的植株(如豌豆)要多一年。,熱點(diǎn)考向,考向一,考查育種的原理和步驟,1.(2014廣州綜合測(cè)試)番茄的抗病(R)對(duì)感病(r)為顯性,高稈(D)對(duì)矮稈(d)為顯性,控制上述兩對(duì)相對(duì)性狀的基因分別位于兩對(duì)同源染色體上。為獲得純合高稈抗病番茄植株,研究人員采用了如圖所示的方法。據(jù)圖分析,正確的是( ) A.若過程的F1自交一代,產(chǎn)生的高稈抗病植株中純合子占1/9 B.過程常用一定濃度的秋水仙素處理單倍體的種子 C.過程應(yīng)用的原理是細(xì)胞增殖 D.過程“航天育種”方法中主要的變異類型是基因重組,A,解析: 中的F1基因型為DdRr,自交一代后高稈抗病(D R )中純合子(DDRR)占1/9。過程用一定濃度的秋水仙素處理單倍體的幼苗(單倍體植株高度不育,一般不會(huì)產(chǎn)生種子)。過程應(yīng)用的原理是細(xì)胞的全能性。過程“航天育種”主要變異類型是基因突變。,考向二,考查育種方案的設(shè)計(jì),2.(2015安徽黃山二模)如圖表示由甲、乙兩種植物逐步培育出戊植株的過程,請(qǐng)據(jù)圖回答: (1)通過過程培育出丙種植物的方法有以下兩種: 方法一:將甲、乙兩種植物雜交得到基因型為 的植株,并在 期用 (化學(xué)物質(zhì))處理,從而獲得基因型為bbDD的丙種植物。 方法二:先取甲、乙兩種植物的 ,利用 處理,獲得具有活力的 :然后用 方法誘導(dǎo)融合、篩選出基因型為 的雜種細(xì)胞;接下來將該雜種細(xì)胞通過 技術(shù)培育出基因型為bbDD的丙種植物,此種育種方法的優(yōu)點(diǎn)是 . 。,解析: (1)分析圖示并結(jié)合題意可知,方法一為多倍體育種,其過程為:甲(bb)、乙(DD)兩種植物雜交得到基因型為bD的植株;基因型為bD的植株不育,因此需要在幼苗期用秋水仙素處理,使其細(xì)胞中的染色體數(shù)目加倍,從而獲得基因型為bbDD的丙種植物。方法二是利用植物體細(xì)胞雜交技術(shù)培育新品種,其過程是:先取甲、乙兩種植物的體細(xì)胞,用纖維素酶和果膠酶處理,去除細(xì)胞壁,獲得有活力的原生質(zhì)體,再用物理或化學(xué)方法誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合,篩選出基因型為bbDD的雜種細(xì)胞;將該雜種細(xì)胞通過植物組織培養(yǎng)技術(shù),培育出基因型為bbDD的丙種植物,此種育種方法的優(yōu)點(diǎn)是克服了不同生物遠(yuǎn)緣雜交(不親和)的障礙。,答案: (1)bD 幼苗 秋水仙素 體細(xì)胞 纖維素酶和果膠酶 原生質(zhì)體 物理或化學(xué) bbDD 植物組織培養(yǎng) 克服了不同生物遠(yuǎn)緣雜交(不親和)的障礙,(2)由丙種植物經(jīng)過程培育成丁植株,發(fā)生的變異屬于 ;將丁植株經(jīng)培育成戊植株的過程,在育種上稱為 。,答案: (2)染色體結(jié)構(gòu)的變異(染色體易位) 誘變育種,解析: (2)題圖顯示,由丙種植物經(jīng)過程培育成丁植株的過程中,b和D基因所在的兩條非同源染色體發(fā)生了易位,所以該變異屬于染色體結(jié)構(gòu)變異(染色體易位)。將丁植株經(jīng)培育成戊植株的過程中發(fā)生了基因突變,該育種方法為誘變育種。,(3)若B基因控制著植株的高產(chǎn),D基因決定著植株的抗病性。如何利用戊植株(該植株為兩性花),采用簡(jiǎn)便的方法培育出高產(chǎn)抗病的新品種(不考慮同源染色體的交叉互換),請(qǐng)畫圖作答并作簡(jiǎn)要說明。,(4)通過圖中所示育種過程, (填“能”或“不能”)增加物種的多樣性。,答案: (4)能,解析: (4)通過圖中所示育種過程培育出的丙種植物,與親本甲種植物和乙種植物都存在生殖隔離,是一個(gè)新物種,所以能增加物種的多樣性。,考點(diǎn)三 基因頻率與生物的進(jìn)化,典例引領(lǐng),(2014山西忻州二模)某種群基因庫中有一對(duì)等位基因A和a,且A和a的基因頻率都是50%,一段時(shí)間后,若a的基因頻率變?yōu)?5%,由此判斷,錯(cuò)誤的是( ) A.此時(shí)該種群中A的基因頻率為5% B.該種群所處的環(huán)境發(fā)生了一定的變化 C.種群基因頻率發(fā)生改變,產(chǎn)生了新物種 D.a的基因頻率提高,說明a基因控制的性狀更適應(yīng)環(huán)境,【解題思路】 一對(duì)等位基因頻率的和為1,A正確;種群基因頻率改變,說明生物發(fā)生進(jìn)化,其所處環(huán)境發(fā)生變化,B正確;種群基因頻率發(fā)生改變,但不一定會(huì)出現(xiàn)生殖隔離,即不一定會(huì)形成新物種,C錯(cuò)誤;通過自然選擇,a的基因頻率提高,說明a基因控制的性狀更適應(yīng)環(huán)境,D正確。,答案:C,【思考】 1.判斷兩個(gè)種群是否屬于同一物種的標(biāo)準(zhǔn)是什么? 提示:它們之間是否存在生殖隔離,若存在生殖隔離,則一定是兩個(gè)物種。 2.判斷種群是否進(jìn)化的標(biāo)準(zhǔn)是什么? 提示:基因頻率是否發(fā)生了變化,若種群基因頻率沒有發(fā)生變化,則種群沒有發(fā)生進(jìn)化。 3.自然選擇對(duì)基因頻率有哪些影響? 提示:自然選擇的直接對(duì)象是具有某特定性狀表現(xiàn)的生物體;自然選擇的實(shí)質(zhì)是對(duì)控制某特定性狀表現(xiàn)的基因的選擇;自然選擇的結(jié)果:從生物個(gè)體角度看導(dǎo)致生物個(gè)體生存或死亡;從基因角度看導(dǎo)致控制某特定性狀基因的頻率上升或下降。,歸納拓展,1.現(xiàn)代生物進(jìn)化理論圖解,熱點(diǎn)考向,考向一,以基礎(chǔ)判斷或材料分析的形式,考查生物進(jìn)化的基本理論,1.(2014北京理綜)為控制野兔種群數(shù)量,澳洲引入一種主要由蚊子傳播的兔病毒。引入初期強(qiáng)毒性病毒比例最高,兔被強(qiáng)毒性病毒感染后很快死亡,致兔種群數(shù)量大幅下降。兔被中毒性病毒感染后可存活一段時(shí)間。幾年后中毒性病毒比例最高,兔種群數(shù)量維持在低水平。由此無法推斷出( ) A.病毒感染對(duì)兔種群的抗性具有選擇作用 B.毒性過強(qiáng)不利于維持病毒與兔的寄生關(guān)系 C.中毒性病毒比例升高是因?yàn)橥每共《灸芰ο陆?D.蚊子在兔和病毒之間的協(xié)同(共同)進(jìn)化過程中發(fā)揮了作用,C,解析: 病毒侵染兔種群,一般抗性較強(qiáng)的個(gè)體會(huì)保留下來,抗性較弱的個(gè)體會(huì)被淘汰,病毒感染對(duì)兔種群的抗性起了選擇作用;毒性過強(qiáng)的病毒容易導(dǎo)致宿主的死亡,而沒有宿主,病毒也不可能大量增殖;毒性過強(qiáng)或者毒性過弱都不利于彼此維持寄生關(guān)系而長(zhǎng)期存在,中毒性病毒的比例升高并非是兔抗病毒能力下降而是一個(gè)相互選擇長(zhǎng)期共同進(jìn)化的結(jié)果;蚊子充當(dāng)了病毒和宿主之間的媒介,在二者的共同進(jìn)化中發(fā)揮了作用。,考向二,以推斷題的形式,考查基因頻率和基因型頻率的計(jì)算,2.(2015新課標(biāo)全國(guó)理綜)假設(shè)某果蠅種群中雌雄個(gè)體數(shù)目相等,且對(duì)于A和a這對(duì)等位基因來說只有Aa一種基因型。回答下列問題: (1)若不考慮基因突變和染色體變異,則該果蠅種群中A基因頻率a基因頻率為 。理論上,該果蠅種群隨機(jī)交配產(chǎn)生的第一代中AA、Aa和aa的數(shù)量比為 ,A基因頻率為 。,解析: (1)在不考慮基因突變和染色體變異的情況下,對(duì)于只有一種基因型Aa且雌雄個(gè)體數(shù)目相等的果蠅群體而言,A基因頻率a基因頻率=11。從理論上分析,Aa隨機(jī)交配相當(dāng)于Aa自交,故產(chǎn)生的第一代中AA、Aa、aa的數(shù)量比應(yīng)為121,A基因頻率為0.5。,答案: (1)11 121 0.5,(2)若該果蠅種群隨機(jī)交配的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是第一代中只有Aa和aa兩種基因型,且比例為21,則對(duì)該結(jié)果最合理的解釋是 。根據(jù)這一解釋,第一代再隨機(jī)交配,第二代中Aa和aa基因型個(gè)體數(shù)量的比例應(yīng)為 。,解析: (2)依據(jù)上述分析,若產(chǎn)生的第一代中不是1AA2Aa1aa,而是2Aa1aa,則可推知,該群體存在顯性純合子(AA)致死現(xiàn)象。由第一代的基因型及比例可計(jì)算A、a所占比例為A=1/3,a=2/3,故第二代中Aa和aa基因型個(gè)體數(shù)量的比例為(21/32/3)(2/32/3)=11。,答案: (2)A基因純合致死 11,