專題7變異、育種與進(jìn)化一、基因突變與基因重組二、染色體變異三、變異在育種上的應(yīng)用根據(jù)基因型的變化判斷育種方法:(1)“aabbAABBAaBbAAbb”為雜交育種(過(guò)程); (2)“aabbAABBAaBbAbAAbb”為單倍體育種(過(guò)程);(3)“AABBAaBB”為誘變育種(過(guò)程);(4)“AaBbAAaaBBbb”為多倍體育種(過(guò)程)。四、現(xiàn)代生物進(jìn)化理論1.下列有關(guān)生物變異類型的敘述,正確的有。DNA復(fù)制時(shí)發(fā)生堿基對(duì)的增添、缺失或替換,一定導(dǎo)致基因突變。染色體片段的缺失和重復(fù)必然導(dǎo)致基因種類的變化。染色體片段的倒位和易位必然導(dǎo)致基因排列順序的變化。非同源染色體之間交換一部分片段,導(dǎo)致染色體結(jié)構(gòu)的變異。同胞兄妹的遺傳差異主要與父母基因重組有關(guān)。2.下列有關(guān)生物變異在育種上應(yīng)用的敘述,錯(cuò)誤的有。水稻F1經(jīng)花藥離體培養(yǎng)和染色體加倍,獲得基因型純合的新品種屬于單倍體育種。高稈抗蟲小麥與矮稈不抗蟲小麥雜交,通過(guò)基因重組獲得矮稈抗蟲小麥屬于雜交育種。用射線照射大豆使其基因結(jié)構(gòu)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。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(huì)行為有關(guān)。單倍體育種得到的植株長(zhǎng)得弱小且高度不育。多倍體育種能提高產(chǎn)量,但不能增加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量。3.下列有關(guān)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的敘述,正確的有。物種的形成可以不經(jīng)過(guò)隔離。生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)在于有利變異的保存。自然選擇通過(guò)作用于個(gè)體而影響種群的基因頻率。害蟲抗藥性增強(qiáng),是因?yàn)闅⑾x劑刺激害蟲產(chǎn)生抗藥性,并在后代中不斷積累。不同物種之間、生物與無(wú)機(jī)環(huán)境之間在相互影響中不斷進(jìn)化發(fā)展,形成生物的多樣性。1.(2018江蘇高考)下列過(guò)程不涉及基因突變的是 ()A.經(jīng)紫外線照射后,獲得紅色素產(chǎn)量更高的紅酵母B.運(yùn)用CRISPR/Cas9技術(shù)替換某個(gè)基因中的特定堿基C.黃瓜開花階段用2,4-D誘導(dǎo)產(chǎn)生更多雌花,提高產(chǎn)量D.香煙中的苯并芘使抑癌基因中的堿基發(fā)生替換,增加患癌風(fēng)險(xiǎn)【解析】選C。紅酵母的紅色素產(chǎn)量更高應(yīng)是紫外線誘導(dǎo)其基因突變的結(jié)果;基因中堿基對(duì)被替換屬于基因突變;香煙中的苯并芘使抑癌基因中的堿基發(fā)生替換也屬于基因突變;而黃瓜在開花階段用生長(zhǎng)素類似物(2,4-D)處理,誘導(dǎo)產(chǎn)生更多的雌花,不能誘導(dǎo)其基因突變,C項(xiàng)正確。2. (2017天津高考)基因型為AaBbDd的二倍體生物,其體內(nèi)某精原細(xì)胞減數(shù)分裂時(shí)同源染色體變化示意圖如下。敘述正確的是 ( )A.三對(duì)等位基因的分離均發(fā)生在次級(jí)精母細(xì)胞中B.該細(xì)胞能產(chǎn)生AbD、ABD、abd、aBd四種精子C.B(b)與D(d)間發(fā)生重組,遵循基因自由組合定律D.非姐妹染色單體發(fā)生交換導(dǎo)致了染色體結(jié)構(gòu)變異【解析】選B。等位基因(A、a,D、d)的分離發(fā)生在減數(shù)第一次分裂后期,此時(shí)細(xì)胞稱為初級(jí)精母細(xì)胞;等位基因(B、b)的分離發(fā)生在減數(shù)第一次分裂后期、減數(shù)第二次分裂后期,細(xì)胞分別為初級(jí)精母細(xì)胞、次級(jí)精母細(xì)胞,A項(xiàng)錯(cuò)誤。該細(xì)胞發(fā)生了交叉互換,可以產(chǎn)生AbD、ABD、abd、aBd四種精子,B項(xiàng)正確。由于B(b)與D(d)位于同一對(duì)染色體上,不能自由組合,不遵循基因自由組合定律,C項(xiàng)錯(cuò)誤;同源染色體的非姐妹染色單體間發(fā)生交叉互換屬于基因重組,不屬于染色體結(jié)構(gòu)變異,D項(xiàng)錯(cuò)誤。3.(2017江蘇高考改編)下列關(guān)于生物進(jìn)化的敘述,錯(cuò)誤的是()A.某物種僅存一個(gè)種群,該種群中每個(gè)個(gè)體均含有這個(gè)物種的全部基因B.雖然亞洲與澳洲之間存在地理隔離,但兩洲人之間并沒(méi)有生殖隔離C.無(wú)論是自然選擇還是人工選擇作用,都能使種群基因頻率發(fā)生定向改變D.共同進(jìn)化發(fā)生在不同物種之間、生物與無(wú)機(jī)環(huán)境之間【解析】選A。種群的基因庫(kù)是該種群內(nèi)所有個(gè)體的基因之和,并非每個(gè)個(gè)體都含有這個(gè)種群的全部基因,A錯(cuò)誤;亞洲與澳洲之間雖存在地理隔離,但兩洲人屬于同一個(gè)物種,能產(chǎn)生可育后代,沒(méi)有生殖隔離,B正確;自然選擇使基因頻率發(fā)生定向改變,人工選擇也能使種群的基因頻率發(fā)生定向改變,C正確;共同進(jìn)化可發(fā)生在不同物種之間,也可發(fā)生在生物與無(wú)機(jī)環(huán)境之間,D正確。4.(2016上海高考)導(dǎo)致遺傳物質(zhì)變化的原因有很多,圖中字母代表不同基因,其中變異類型和依次是 ()A.突變和倒位B.重組和倒位C.重組和易位D.易位和倒位【解析】選D。題圖導(dǎo)致少了基因ab,多了基因J,是非同源染色體間發(fā)生了片段交換,屬于染色體結(jié)構(gòu)變異中的易位;導(dǎo)致cde片段發(fā)生了顛倒,屬于倒位。5.(2015安徽高考)現(xiàn)有兩個(gè)非常大的某昆蟲種群,個(gè)體間隨機(jī)交配,沒(méi)有遷入和遷出,無(wú)突變,自然選擇對(duì)A和a基因控制的性狀沒(méi)有作用。種群1的A基因頻率為80%,a基因頻率為20%;種群2的A基因頻率為60%,a基因頻率為40%。假設(shè)這兩個(gè)種群大小相等,地理隔離不再存在,兩個(gè)種群完全合并為一個(gè)可隨機(jī)交配的種群,則下一代中Aa的基因型頻率是()A.75%B.50%C.42%D.21%【解題指導(dǎo)】(1)題干關(guān)鍵信息:“非常大”“兩個(gè)種群大小相等”“隨機(jī)交配”“自然選擇對(duì)A和a基因控制的性狀沒(méi)有作用”“兩個(gè)種群完全合并為一個(gè)可隨機(jī)交配的種群”。(2)關(guān)鍵知識(shí):種群基因型頻率的計(jì)算方法(遺傳平衡定律)。【解析】選C。本題主要考查種群基因型頻率的計(jì)算知識(shí)。根據(jù)題意可知,合并后的種群中A基因頻率為(80%+60%)2=70%,a基因頻率為(20%+40%)2=30%,根據(jù)“兩個(gè)種群完全合并為一個(gè)可隨機(jī)交配的種群”可知,下一代中Aa的基因型頻率是270%30%=42%,故C項(xiàng)正確。6.(2014江蘇高考改編)下列關(guān)于染色體變異的敘述,正確的是()A.染色體結(jié)構(gòu)變異在顯微鏡下不可見,染色體數(shù)目變異在光學(xué)顯微鏡下可見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(guò)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】選D。染色體結(jié)構(gòu)變異和數(shù)目變異在光學(xué)顯微鏡下都能觀察到,A錯(cuò)誤;若顯性基因隨染色體的缺失而丟失,可有利于隱性基因表達(dá),但隱性基因的表達(dá)不一定能提高個(gè)體的生存能力,B錯(cuò)誤;染色體易位,細(xì)胞內(nèi)基因的數(shù)量不變,可能會(huì)對(duì)生物的性狀產(chǎn)生影響,且染色體變異大多對(duì)生物體是不利的,C錯(cuò)誤。7.(2014 四川高考)油菜物種甲(2n=20)與乙(2n=16)通過(guò)人工授粉雜交,獲得的幼胚經(jīng)離體培養(yǎng)形成幼苗丙,用秋水仙素處理丙的頂芽形成幼苗丁,待丁開花后自交獲得后代戊若干。下列敘述正確的是() A.秋水仙素通過(guò)促進(jìn)著絲點(diǎn)分裂,使染色體數(shù)目加倍B.幼苗丁細(xì)胞分裂后期,可觀察到36或72條染色體C.丙到丁發(fā)生的染色體變化,決定了生物進(jìn)化的方向D.形成戊的過(guò)程未經(jīng)過(guò)地理隔離,因而戊不是新物種【解題指導(dǎo)】(1)題干關(guān)鍵詞:“雜交”“離體培養(yǎng)”“秋水仙素處理”“自交”。(2)關(guān)鍵知識(shí):秋水仙素抑制紡錘體的形成;自然選擇決定生物進(jìn)化方向;生殖隔離是新物種形成的標(biāo)志?！窘馕觥窟xB。本題考查染色體變異和現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的相關(guān)知識(shí)。A項(xiàng)中,秋水仙素不能促進(jìn)著絲點(diǎn)分裂,而是抑制紡錘體的形成,故錯(cuò)誤;B項(xiàng)中,幼苗丁來(lái)源于秋水仙素對(duì)雜交幼苗丙的頂芽的處理,并不一定能使所有的細(xì)胞都發(fā)生染色體加倍,如果染色體沒(méi)有加倍,則細(xì)胞中染色體數(shù)為18條,有絲分裂后期由于復(fù)制產(chǎn)生的染色單體分開成為子染色體,使染色體數(shù)加倍為36條;如果染色體加倍,則細(xì)胞中的染色體數(shù)為36條,有絲分裂后期變?yōu)?2條,故正確;C項(xiàng)中,染色體數(shù)目變化屬于染色體變異,決定生物進(jìn)化方向的是自然選擇,故錯(cuò)誤;D項(xiàng)中,戊的形成未經(jīng)過(guò)地理隔離,但戊是四倍體,與原來(lái)的二倍體不是同一物種,因而是新物種,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。8.(2014廣東高考)某種蘭花有細(xì)長(zhǎng)的花距(如圖),花距頂端貯存著花蜜,這種蘭花的傳粉需借助具有細(xì)長(zhǎng)口器的蛾在吸食花蜜的過(guò)程中完成,下列敘述正確的是()A.蛾口器的特征決定蘭花花距變異的方向B.花距變長(zhǎng)是蘭花新種形成的必要條件C.口器與花距的相互適應(yīng)是共同進(jìn)化的結(jié)果D.蛾的口器會(huì)因吸食花蜜而越變?cè)介L(zhǎng)【解題指導(dǎo)】(1)題干關(guān)鍵信息:蘭花傳粉、蛾的細(xì)長(zhǎng)口器。(2)關(guān)鍵知識(shí):共同進(jìn)化是指不同物種之間、生物與無(wú)機(jī)環(huán)境之間在相互影響中不斷進(jìn)化和發(fā)展;變異在環(huán)境變化之前已經(jīng)產(chǎn)生,環(huán)境只起選擇作用,并不影響變異的方向?！窘馕觥窟xC。本題考查現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的有關(guān)知識(shí)。變異是不定向的,故A項(xiàng)錯(cuò)誤。生殖隔離是新物種形成的必要條件,故B項(xiàng)錯(cuò)誤。根據(jù)題干信息可知,口器與花距的相互適應(yīng)是相互選擇、共同進(jìn)化的結(jié)果,符合現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的有關(guān)知識(shí),故C項(xiàng)正確?？谄髯冮L(zhǎng)是自然選擇的結(jié)果,不是因?yàn)槲郴鄱l(fā)生變化,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。9.(2018北京高考)水稻是我國(guó)最重要的糧食作物。稻瘟病是由稻瘟病菌(Mp)侵染水稻引起的病害,嚴(yán)重危害我國(guó)糧食生產(chǎn)安全。與使用農(nóng)藥相比,抗稻瘟病基因的利用是控制稻瘟病更加有效、安全和經(jīng)濟(jì)的措施。 (1)水稻對(duì)Mp表現(xiàn)出的抗病與感病為一對(duì)相對(duì)_,為判斷某抗病水稻是否為純合子,可通過(guò)觀察自交子代_來(lái)確定。(2)現(xiàn)有甲(R1R1r2r2r3r3)、乙(r1r1R2R2r3r3)、丙(r1r1r2r2R3R3)三個(gè)水稻抗病品種?？共?R)對(duì)感病(r)為顯性,三對(duì)抗病基因位于不同染色體上。根據(jù)基因的DNA序列設(shè)計(jì)特異性引物,用PCR方法可將樣本中的R1、r1、R2、r2、R3、r3區(qū)分開。這種方法可用于抗病品種選育中基因型的鑒定。甲品種與感病品種雜交后,對(duì)F2不同植株的R1、r1進(jìn)行PCR擴(kuò)增。已知R1比r1片段短。從擴(kuò)增結(jié)果(如圖)推測(cè)可抗病的植株有_。為了在較短時(shí)間內(nèi)將甲、乙、丙三個(gè)品種中的抗病基因整合,選育新的純合抗病植株,下列育種步驟的正確排序是_。a.甲乙,得到F1b.用PCR方法選出R1R1R2R2R3R3植株c.R1r1R2r2r3r3植株丙,得到不同基因型的子代d.用PCR方法選出R1r1R2r2R3r3植株,然后自交得到不同基因型的子代(3)研究發(fā)現(xiàn),水稻的抗病表現(xiàn)不僅需要自身抗病基因(R1、R2、R3等)編碼的蛋白,也需要Mp基因(A1、A2、A3等)編碼的蛋白。只有R蛋白與相應(yīng)的A蛋白結(jié)合,抗病反應(yīng)才能被激活。若基因型為R1R1r2r2R3R3和r1r1R2R2R3R3的水稻,被基因型為a1a1A2A2a3a3的Mp侵染,推測(cè)這兩種水稻的抗病性表現(xiàn)依次為_。(4)研究人員每年用Mp(A1A1a2a2a3a3)人工接種水稻品種甲(R1R1r2r2r3r3),幾年后甲品種喪失了抗病性,檢測(cè)水稻的基因未發(fā)現(xiàn)變異。推測(cè)甲品種抗病性喪失的原因是_。(5)水稻種植區(qū)的Mp是由不同基因型組成的群體。大面積連續(xù)種植某個(gè)含單一抗病基因的水稻品種,將會(huì)引起Mp種群_,使該品種抗病性逐漸減弱直至喪失,無(wú)法在生產(chǎn)中繼續(xù)使用。(6)根據(jù)本題所述水稻與Mp的關(guān)系,為避免水稻品種抗病性喪失過(guò)快,請(qǐng)從種植和育種兩個(gè)方面給出建議 _ _?！窘馕觥?1)抗病與感病為一對(duì)相對(duì)性狀,判斷某抗病水稻是否為純合子的方法是觀察其自交子代是否發(fā)生性狀分離,若發(fā)生性狀分離則為雜合子,不發(fā)生性狀分離則為純合子。(2)根據(jù)電泳結(jié)果發(fā)現(xiàn),植株1和植株3含有較短的片段,說(shuō)明含有R1基因。為了在較短時(shí)間內(nèi)獲得甲、乙、丙三個(gè)品種中的抗病基因整合,應(yīng)先將某兩個(gè)品種進(jìn)行雜交,獲得子一代,再與另外一種進(jìn)行雜交,將R1、R2、R3的抗性基因先集中到一個(gè)植株中,因?yàn)殡s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方法選出R1r1R2r2R3r3的植株,然后自交,再用PCR方法選出純合子。(3)根據(jù)題意可知,因?yàn)榛蛐蜑閍1a1A2A2a3a3的Mp只能激活含有R2的植株,不能激活含r2r2的植株,所以R1R1r2r2R3R3表現(xiàn)為感病,r1r1R2R2R3R3表現(xiàn)為抗病。(4)水稻的基因未發(fā)生變異,則說(shuō)明是Mp的基因發(fā)生了變異,即A1發(fā)生基因突變導(dǎo)致了基因(型)頻率發(fā)生改變,不能激活R1基因,使甲品種抗病性喪失。(5)Mp種群中編碼激活上述水稻R抗病基因的A基因頻率降低,使得R抗性基因不能激活,使水稻失去了抗性,無(wú)法在生產(chǎn)中繼續(xù)使用。(6)根據(jù)水稻和Mp的關(guān)系,為避免水稻品種抗病性喪失過(guò)快,在種植方面可以考慮輪種/間種不同抗病品種的水稻,從育種方面考慮,將多個(gè)不同抗病基因通過(guò)雜交整合到一個(gè)品種中,以避免水稻品種抗病性喪失過(guò)快。答案:(1)性狀是否發(fā)生性狀分離(2)植株1、3a、c、d、b(3)感病、抗病(4)Mp的A1基因發(fā)生了突變(5)(A類)基因(型)頻率改變(6)種植:輪種/間種不同的抗病品種水稻。育種:將多個(gè)不同抗病基因通過(guò)雜交整合到一個(gè)品種中10.(2017江蘇高考改編)研究人員在柑橘中發(fā)現(xiàn)一棵具有明顯早熟特性的變異株,決定以此為基礎(chǔ)培育早熟柑橘新品種。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(1)要判斷該變異株的育種價(jià)值,首先要確定它的_物質(zhì)是否發(fā)生了變化。(2)在選擇育種方法時(shí),需要判斷該變異株的變異類型。如果變異株是個(gè)別基因的突變體,則可采用育種方法,使早熟基因逐漸_,培育成新品種1。為了加快這一進(jìn)程,還可以采集變異株的_進(jìn)行處理,獲得高度純合的后代,選育成新品種2,這種方法稱為_育種。(3)如果該早熟植株屬于染色體組變異株,可以推測(cè)該變異株減數(shù)分裂中同源染色體聯(lián)會(huì)_,由此造成不規(guī)則的染色體分離,產(chǎn)生染色體數(shù)目不等、生活力很低的_,因而得不到足量的種子。即使得到少量后代,早熟性狀也很難穩(wěn)定遺傳。這種情況下,可考慮選擇育種方法,其不足之處是需要不斷通過(guò)_技術(shù)獲得幼苗,成本較高。(4)新品種1與新品種3均具有早熟性狀,但其他性狀有差異,這是因?yàn)樾缕贩N1選育過(guò)程中基因發(fā)生了多次 _,產(chǎn)生的多種基因型中只有一部分在選育過(guò)程中保留下來(lái)?！窘馕觥?1)生物的變異包括可遺傳的變異和不可遺傳的變異,區(qū)別在于遺傳物質(zhì)是否發(fā)生改變,只有遺傳物質(zhì)改變引起的可遺傳的變異才具有育種價(jià)值。(2)育種方法是雜交育種,可以將基因突變產(chǎn)生的變異株進(jìn)行連續(xù)多代自交,使早熟基因逐漸純合,進(jìn)而培育成新品種1。由于單倍體育種能明顯縮短育種年限,所以也可以采集變異株的花藥進(jìn)行花藥離體培養(yǎng),獲得單倍體幼苗,然后用秋水仙素處理后獲得高度純合的后代。(3)如果該早熟植株屬于染色體組變異株,可以推測(cè)該變異株在減數(shù)分裂過(guò)程中同源染色體聯(lián)會(huì)紊亂,由此造成不規(guī)則的染色體分離,產(chǎn)生染色體數(shù)目不等、生活力很低的配子,影響受精卵的形成,因而得不到足量的種子。育種方法是植物組織培養(yǎng)技術(shù),在這種育種方法中需要不斷通過(guò)植物組織培養(yǎng)方法獲得組培苗用于選育。 (4)育種方法是雜交育種,其原理是基因重組,所以在新品種1選育過(guò)程中基因發(fā)生了多次重組,產(chǎn)生的多種基因型中只有一部分在選育過(guò)程中保留下來(lái)。答案:(1)遺傳(2)純合花藥單倍體(3)紊亂配子植物組織培養(yǎng)(4)重組