2025届高考生物一轮复习：第8讲 可遗传变异和育种方法总结

　　　　　　　 第8讲 变异和育种复习 1.分析基因突变和染色体结构变异的异同。 2.理解染色体组、单倍体、二倍体和多倍体的概念及特点。(重、难点) 3.说明各种育种方法的原理、优点和不足。 【知识点1】基因突变和基因重组 一、基因突变 1．基因突变的实例和概念： 2．诱发基因突变的因素[连线] 3．基因突变的特点及含义 4．基因突变的意义 (1) 产生的途径。 (2)生物变异的 。 (3)生物进化的___________。 5.实质：基因中_________________的改变，即基因结构的改变。 6.基因突变不一定改变生物体性状的原因 (1) (2) (3)发生在基因的非编码序列，如非编码区和内含子部分。 二、基因重组 1．概念 在生物体进行 的过程中，控制不同性状的基因的重新组合，称为基因重组。 2．类型 类型 图示 发生的时期 发生的范围 自由 组合型 交叉 互换型 【例1】判断对错： (1)镰刀型细胞贫血症是基因中碱基对的缺失引起的。(　　) (2)基因突变包括碱基对的替换、缺失和改变。(　　) (3)基因突变的随机性是指发生时期是随机的。(　　) (4)发生在非同源染色体上的姐妹染色单体上的交叉互换属于基因重组。(　　) 【练习1.1】下列关于基因突变的叙述，不正确的是(　　) A．紫外线、γ射线、亚硝酸都是诱发突变的诱变因素 B．基因突变是由于内外因素的干扰，使DNA复制发生差错导致的 C．基因突变主要发生在DNA复制过程中的原因是此时DNA分子的稳定性降低 D．基因突变能产生新基因，但不能产生新基因型 【练习1.2】下列关于基因重组的叙述中，正确的是(　　) A．等位基因的分离可导致基因重组 B．有性生殖可导致基因重组 C．非等位基因的自由组合和互换可导致基因重组 D．无性生殖可导致基因重组 思考：基因突变 下图表示果蝇某正常基因片段控制合成多肽的过程。a～d表示4种基因突变。a丢失，b由变为，c由变为，d由变为。假设4种突变都单独发生，请回答： 提示：可能用到的密码子：天冬氨酸(GAC)，酪氨酸(UAU)，甘氨酸(GGU、GGG)，甲硫氨酸(AUG)，终止密码子(UAG)。 1．a～d　4种基因突变分别属于哪种基因突变类型？除此之外，基因突变还有哪种类型？ 2．图中基因的不同位点都可能发生基因突变，这体现了基因突变的什么特点？除此之外，基因突变还有哪些特点？ 3．a突变后合成的多肽链中氨基酸顺序是怎样的？在附近再丢失几个碱基对对性状的影响最小？ 4．b突变后合成的多肽链中氨基酸顺序是怎样的？由此推断，基因突变一定会导致生物性状的改变吗？这有什么意义？ 5．上述突变通常发生在细胞周期的哪个时期？ 【例2】子叶黄色(Y，野生型)和绿色(y，突变型)是孟德尔研究的豌豆相对性状之一。野生型豌豆成熟后，子叶由绿色变为黄色。Y基因和y基因的翻译产物分别是SGRY蛋白和SGRy蛋白，其部分氨基酸序列见下图。相关描述错误的是(　　) A．子叶黄色和绿色的遗传遵循基因分离定律 B．Y基因在细胞核内转录翻译为SGRY蛋白 C．据图推测，Y基因突变为y基因的原因是发生了碱基对的增添和替换 D．研究发现，SGRY蛋白和SGRy蛋白都能进入叶绿体。可推测，位点③的突变导致了该蛋白的功能异常 总结：基因突变影响基因表达程度的判断技巧 【练习2.1】如图为人 WNK4基因部分碱基序列及其编码蛋白质的部分氨基酸序列示意图。已知WNK4基因会发生突变，导致1 169位赖氨酸变为谷氨酸。该基因发生的突变是(　　) A．①处插入碱基对G—C B．②处碱基对A—T替换为G—C C．③处缺失碱基对A—T D．④处碱基对G—C替换为A—T 【练习2.2】M基因编码含63个氨基酸的肽链。该基因发生插入突变，使mRNA增加了一个三碱基序列AAG，表达的肽链含64个氨基酸。以下说法正确的是(　　) A．M基因突变后，参与基因复制的嘌呤核苷酸比例增加 B．在M基因转录时，核糖核苷酸之间通过碱基配对连接 C．突变前后编码的两条肽链，最多有2个氨基酸不同 D．在突变基因的表达过程中，最多需要64种tRNA参与 思考：基因重组 1．请判断下列两种现象产生的原因是否属于基因重组并分析原因。 (1)高茎豌豆自交后代出现高茎和矮茎豌豆。 (2)黄色圆粒豌豆自交后代中出现黄皱、绿圆和绿皱豌豆。 2．子代不同于亲代的性状，主要来自基因重组，仔细观察下列图解并选出哪些过程可以发生基因重组？ 3．如图为基因型为AaBb的某高等动物的细胞分裂示意图，据图回答： 图1　　　　 　　图2 (1)图1细胞处于什么时期？图中形成B、b现象的原因是什么？ (2)图2细胞的名称是什么？图中形成B、b现象的原因可能是什么？ (3)若该动物的基因型为AaBB，则产生图2现象的原因又是什么？ 总结： 1．姐妹染色单体含有等位基因的原因分析，基因突变或交叉互换都会导致姐妹染色单体中含有等位基因(如图)。在确定变异类型时，可根据题意来确定，方法如下： (1)若为体细胞有丝分裂(如根尖分生区细胞、受精卵等)，则只能是__________________________造成的。 (2)若为减数分裂，则原因是________________________________或________________________________。 (3)若题目中问造成B、b不同的根本原因，应考虑可遗传变异中的最根本来源——________________。 (4)若题目中有“××分裂××时期”提示，如减Ⅰ前期造成的则考虑_____________，间期造成的则考虑_____________。 2．基因突变和基因重组的区别和联系 基因突变 基因重组 区 别 本质 原因 在减数分裂过程中，同源染色体的非姐妹染色单体间交叉互换或非同源染色体上非等位基因的自由组合 时期 条件 外界条件和内部因素的相互作用 不同个体之间的杂交，有性生殖过程中的减数分裂 意义 是生物变异的来源之一，是生物进化的重要因素之一 应用 通过诱变育种培育新品种 通过杂交育种，使性状重组，可培育优良品种 存在 可能性很小，突变频率低 非常普遍，产生的变异类型多 范围 联系 ①都使生物产生可遗传的变异；②在长期进化过程中，通过基因突变产生新基因，基因突变为基因重组提供大量可供自由组合的新基因，基因突变是基因重组的基础；③二者均产生新的基因型，可能产生新的表现型 【例3】下列甲、乙分裂过程中产生配子时发生的变异分别属于(　　) A．基因重组，不可遗传变异 B．基因重组，基因突变 C．基因突变，不可遗传变异 D．基因突变，基因重组 (1)图乙中产生的配子还可能是哪些类型？ (2)若图乙中出现AAB型配子，则可能的原因是什么？ 【练习3.1】下列关于基因重组的说法，不正确的是(　　) A．生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合属于基因重组 B．减数分裂四分体时期，由于同源染色体的姐妹染色单体之间的局部交换，可导致基因重组 C．减数分裂过程中，非同源染色体上的非等位基因自由组合可导致基因重组 D．一般情况下，花药内可发生基因重组，而根尖不能发生基因重组 【知识点2】染色体结构变异 1．染色体结构变异的类型[连线] 2．染色体结构变异的结果 (1)染色体上基因的数目或排列顺序发生改变，而导致性状的变异。 (2)大多数对生物体是不利的，有的甚至会导致生物体死亡。 二、染色体数目变异 变异数目类型和实例 类型 实例 个别染色体的增减 以染色体组形式成倍增减 【例1】判断对错 (1)猫叫综合征是人的第5号染色体部分缺失引起的。(　　) (2)基因突变、基因重组、染色体变异在光学显微镜下都可以观察到。(　　) (3)染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化。(　　) (4)体细胞中含两个染色体组的个体是二倍体，含有三个或三个以上染色体组的个体是多倍体。(　　) (5)人工诱导多倍体最常用、最有效的方法是用秋水仙素处理休眠的种子。(　　) (6)经低温诱导后，在显微镜下可以看到大多数细胞的染色体数目发生改变。(　　) 【练习2.1】下列变异中，不属于染色体结构变异的是 (　　) A．染色体缺失了某一片段 B．染色体增加了某一片段 C．染色体中DNA的一个碱基发生了改变 D．染色体某一片段位置颠倒了180° 【练习2.2】关于染色体组、单倍体和二倍体的叙述，不正确的是(　　) A．一个染色体组中不含同源染色体 B．由受精卵发育成的，体细胞中含有两个染色体组的个体叫二倍体 C．单倍体生物体细胞中不一定含有一个染色体组 D．人工诱导多倍体的唯一方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 思考：染色体结构变异 1．如图表示某种生物的部分染色体发生了两种变异的示意图，图中①和②、③和④互为同源染色体，这两种变异分别属于哪一种可遗传变异？ 图a 图b 2．下图是染色体变异的几种方式，它们分别属于哪种染色体变异？ 总结：染色体结构变异 1．染色体结构变异对染色体上基因的影响 (1)图解： ①缺失　　　　　　　　　②重复 ③倒位　　　　　　　　　④易位 (2)结果：染色体上的基因数目和排列顺序均改变，细胞中基因数目改变(①②)； 染色体上基因的数目不变，排列顺序改变(③)； 染色体上基因的数目和排列顺序均改变，但细胞中基因数目不变(④)。 2．易位与交叉互换的比较 项目 染色体易位 交叉互换 图解 区别 发生于______________________之间 发生于_________________________________之间 属于______________________ 属于______________________ 可在显微镜下___________（能/否）观察到 在显微镜下___________（能/否）观察到 3.染色体结构变异与基因突变的辨析 项目 染色体结构变异 基因突变 本质 染色体片段的缺失、重复、易位和倒位 碱基对的替换、增添或缺失 基因数目变化 1个或多个 1个 变异水平 光镜检测 【例2】如图中甲、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∶1 D．个体乙染色体没有基因缺失，表型无异常 【练习2.1】如图①②③④分别表示不同的变异类型，其中图③中的基因2由基因1变异而来。下列有关说法正确的是(　　) A．图①②都表示易位，发生在减数分裂的四分体时期 B．图③中的变异属于染色体结构变异中的缺失 C．图④中的变异属于染色体结构变异中的缺失或重复 D．图中4种变异能够遗传的是①③ 总结：“两看法”判断染色体结构的变异类型 一看：染色体上基因的数目是否变化，如发生变化，则可能是增添、缺失或易位； 二看：染色体上基因顺序是否变化，如变化，则可能是倒位。染色体结构变异往往是多个基因的变化，如果是一个基因变成它的等位基因，则是基因突变。 思考：染色体数目变异 1．染色体组的理解 (1)果蝇染色体的组成 (2)染色体组的特点 2．染色体组数的判断方法 (1)根据染色体形态判断 ①依据：细胞内形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组。 ②实例 (2)根据基因型判断 ①依据：控制同一性状的基因出现几次，就含几个染色体组(每个染色体组内不含等位或相同基因)。 ②实例： (3)根据染色体数和形态数的比值判断 ①依据：染色体数与形态数的比值意味着每种形态染色体数目的多少，每种形态的染色体有几条，即含几个染色体组。 ②实例：果蝇体内该比值为8条/4种形态＝2，则果蝇含2个染色体组。 3．单倍体、二倍体和多倍体 (1)比较 项目 单倍体 二倍体 多倍体 染色体组 ______________个 ______________个 三个或三个以上 来源 ______________发育 ______________发育 ______________发育 特点 正常 实例 玉米、水稻的单倍体 几乎全部动物和过半数的高等植物 香蕉、普通水稻 (2)判断方法 ①如果生物体由受精卵(或合子)发育而成，体细胞中含有几个染色体组，该生物就称为几倍体。 ②如果生物体是由生殖细胞——卵细胞或花粉直接发育而成，无论体细胞中含有几个染色体组，都称为单倍体。 易错提醒：关于单倍体的三个易错点 (1)单倍体的体细胞中并不一定只有一个染色体组；如四倍体的配子形成的单倍体的体细胞中含有两个染色体组。 (2)单倍体并非都不育；二倍体的配子发育成的单倍体，表现为高度不育；多倍体的配子如含有偶数个染色体组，则发育成的单倍体含有同源染色体及等位基因，可育并能产生后代。 (3)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。 【例3】下图为某植物的体细胞中染色体数示意图，将其花粉经离体培养得到植株的基因型最可能是(　　) A．AB　　　　 B．AaBb C．ab D．AAaaBBbb (1)读图：图中细胞类型为________细胞，形态相同的染色体有________条，说明该细胞含有________个染色体组。 (2)扫清障碍：花粉是________细胞，染色体数目________。 【深化探究】(1)该植物体一个染色体组中含有多少条非同源染色体？试解释原因。 (2)本题中4个选项中哪项可表示该植物体的基因型？为什么？ 【练习3.1】某二倍体生物的一个染色体组含有8条染色体，下列相关说法中不正确的是(　　) A．此生物产生的生殖细胞中有8条染色体 B．此生物体细胞内一般有8种形态的染色体 C．这8条染色体在减数分裂中能构成4对同源染色体 D．这8条染色体包含该生物生长发育所需的全部遗传信息 【练习3.2】下列有关单倍体的叙述中不正确的是(　　) ①由未受精的卵细胞发育成的植物，一定是单倍体 ②含有两个染色体组的生物体，一定不是单倍体　③生物的精子或卵细胞一定都是单倍体 ④基因型为aaaBBBccc的植株一定是单倍体　⑤基因型为Abcd的生物体一般是单倍体 A．③④⑤　　　　 B．②③④ C．①③⑤ D．②④⑤ 思考：单倍体育种和多倍体育种 下图是三倍体西瓜的培育过程，据图分析： 1．①过程是经过哪种处理过程？其原理是什么？ 2．②和④都是传粉，目的有什么不同？ 3．①过程处理后新产生的四倍体，各部分细胞都含有四个染色体组吗？ 4．西瓜f的瓜瓤、种子e的胚分别含有几个染色体组？ 5．为什么三倍体西瓜没有种子？是真的一颗都没有吗？ 如图表示用纯种的高秆(D)抗锈病(T)小麦与矮秆(d)易染锈病(t)小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法，据图分析： 1．F1能产生几种雄配子？ 2．过程③是哪种处理？其原理是什么？ 3．过程④是哪种处理？处理后符合要求的植株占的比例是多少？ 总结： 1．单倍体育种 (1)原理：染色体数目以染色体组的形式成倍减少，然后经人工诱导使染色体数目加倍从而获得纯种。 (2)过程与方法：单倍体育种包括花药离体培养和人工诱导染色体加倍两个基本步骤。育种中通过杂交把不同品种的优良性状集中到F1植物体上，然后利用F1个体产生的花粉进行离体培养，培育出单倍体幼苗，再诱导染色体数目加倍，进而获得目标品种(过程如图所示)。 (3)优点与不足 ①优点：___________________________________________________________。 ②不足：技术性较强，并且必须和杂交技术以及诱导染色体加倍技术结合使用。 注意：单倍体育种时，若亲本为二倍体，则获得的品种为纯合子；若亲本为多倍体，则获得的品种不一定为纯合子。 2．多倍体育种 (1)原理：染色体数目以染色体组的形式成倍增加。 (2)过程与方法 目前最常用而且最有效的方法，是利用秋水仙素直接处理萌发的种子或幼苗，以获得具有优良性状的多倍体植株。三倍体无子西瓜的培育就是一个典型案例，其过程如图所示。 (3)优点与不足 ①优点：经多倍体育种获得的植株和二倍体相比，茎秆粗壮，叶片、果实和种子都较大，糖类和蛋白质含量都有所增加，有些植物的抗寒性等抗逆能力增强。 ②不足：多倍体育种适用于植物，在动物方面难以开展，且多倍体植株往往发育迟缓，结实率低。 【例4】用纯种的高秆(D)抗锈病(T)小麦与矮秆(d)易染锈病(t)小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如下，下列有关此育种方法的叙述中，正确的是(　　) A．过程①的作用原理为染色体变异 B．过程③必须经过受精作用 C．过程④必须使用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 D．此育种方法选出的符合生产要求的品种占1/4 【练习4.1】如图是三倍体无子西瓜的培育过程流程图(假设四倍体西瓜减数分裂过程中同源染色体两两分离)。下列有关叙述错误的是(　　) A．①过程涉及的变异是染色体变异 B．②过程中四倍体西瓜产生的配子基因型及比例是AA∶Aa∶aa＝1∶4∶1 C．②过程获得的三倍体植株中，aaa基因型个体占1/12 D．②过程获得的三倍体植株是可育的 【知识点3】育种 一、杂交育种 1．概念：将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。 2．原理： 。 3．特点 (1)优点： 。 (2)缺点 二、诱变育种 1．原理： 。 2．概念：利用物理因素或化学因素来处理生物，使生物发生基因突变，从而获得优良变异类型的育种方法。 3．特点 (1)优点： 。 (2)缺点 4．应用 【例1】判断对错 (1)杂交育种能够产生新的基因。(　　) (2)杂交育种会产生新性状，进而获得新品种。(　　) (3)诱变育种可提高突变率以供育种选择。(　　) (4)太空育种能按人的意愿定向产生优良性状。(　　) (5)青霉素高产菌株是通过杂交育种获得的。(　　) 【练习1】右图中的①②③④分别表示不同的育种方式，相关叙述不正确的是(　　) A．方式①应用的原理包括细胞全能性 B．方式②只适用于进行有性生殖的生物 C．方式③试剂处理的对象只能是萌发的种子 D．方式④可以诱发基因突变产生新基因 思考：杂交育种与单倍体育种的区别和联系 项目 杂交育种 单倍体育种 育种原理 育种周期 一般较长 较短 操作技术 简单 复杂 联系 单倍体育种往往和杂交育种相结合，单倍体育种要利用杂交后代的花药进行离体培养 【例2】杂交育种是植物育种的常规方法，其选育纯合新品种的一般方法是(　　) A．根据杂种优势原理，从子一代中即可选出 B．从子三代中选出，因为子三代才出现纯合子 C．隐性品种可从子二代中选出，经隔离选育后，显性品种从子三代中选出 D．只能从子四代中选出能稳定遗传的新品种 【练习2.1】家兔的黑色对白色为显性，短毛对长毛为显性。这两对基因分别位于一对同源染色体上。下列关于利用黑色短毛纯种兔和白色长毛纯种兔培育出黑色长毛纯种兔的做法，错误的是(　　) A．黑色短毛纯种兔×白色长毛纯种兔，得F1 B．选取健壮的F1个体自交，得F2 C．从F2中选取健壮的黑色长毛兔与白色长毛兔测交 D．根据测交结果，选取F2中稳定遗传的黑色长毛雌、雄兔 思考：诱变育种及几种育种方式比较 将某二倍体生物的①、②两个植株杂交，得到③，将③再做进一步处理，如下图所示，据图分析： 1．③→④是哪种育种方法？④中一定有所需要的优良性状吗？为什么？ 2．③→⑤→⑩是哪种育种方法？若③的基因型是AaBbdd，则⑩植株中能稳定遗传的个体占总数的比例是多少？ 3．③→⑥属于哪种育种方法？秋水仙素的作用机理是什么？ 4．⑤和⑥杂交得到的⑧是否可育？为什么？ 5．③→⑦的过程利用了什么技术？⑨中能稳定遗传的植株占总数的比例为多少？ 总结： 1．几种常见生物育种方式的不同点 方法 原理 常用方法 优点 缺点 代表实例 杂交育种 杂交 育种年限长 矮秆抗病小麦 诱变育种 辐射诱变、激光诱变等 青霉素高产菌株 多倍体育种 秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 操作简单，且能在较短的时间内获得所需品种 所得品种发育迟缓，结实率低；在动物中无法开展 无子西瓜、八倍体小黑麦 单倍体育种 花药离体培养后，再用秋水仙素处理 技术复杂，需要与杂交育种配合 “京花1号”小麦 2.针对不同育种目标选择不同的育种方法：选择何种育种方法，需要依据已有的生物材料和需要达到的育种目的而定，做到有针对性。 (1)若要培育隐性性状个体，可用自交或杂交，只要出现该性状即可。 (2)有些植物如小麦、水稻等，杂交实验较难操作，则最简便的方法是__________。 (3)若要快速获得纯种，可用_______________方法。 (4)若实验植物为营养繁殖类，如土豆、地瓜等，则只要出现所需性状即可，不需要培育出纯种。 (5)若要培育原先没有的生物品种，则可用__________育种。 【例3】下列关于诱变育种的说法中，不正确的是(　　) A．能够在较短的时间内获得更多的优良变异类型 B．一次诱变处理供实验的生物定能获得所需的变异类型 C．青霉素产量很高的菌株的选育依据的原理是基因突变 D．诱变育种过程能创造新的基因而杂交育种过程则不能 【练习3.1】如图所示，将二倍体植株①和②杂交得到③，再将③作进一步处理。对此分析错误的是 (　　) A．由⑤得到⑥的育种原理是基因重组 B．图中秋水仙素的作用是使染色体数目加倍 C．若③的基因型是AaBbdd，则⑨的基因型可能是aBd D．③→④的过程中，所产生的变异都有利于生产   杂交育种   诱变育种  单倍体育种 多倍体育种 原理 常用方法 杂交 用物理或化学方法处理生物 花药离体培养→单倍体→秋水仙素处理→纯种 秋水仙素处理 优点 集中双亲的优良性状 产生新基因大幅度改良生物性状 器官大、 营养成分高、 缺点 育种时间最长 盲目性。工作量大。 方法复杂、成活率低 发育迟缓结实率低 实例 黑白花奶牛 杂交水稻 太空椒 高产青霉菌 无子西瓜 重点语句总结： 基因突变和基因重组： 1．基因突变有碱基对的替换、增添和缺失三种方式。 2．基因突变会引起基因结构的改变，但却不一定引起生物性状的改变。 3．诱发基因突变的因素有物理因素、化学因素和生物因素。 4．基因突变具有普遍性、随机性、不定向性及低频性等特点。 5．基因突变可以产生新基因，而基因重组只能产生新的基因型。 6．基因重组包括非同源染色体上非等位基因的自由组合和同源染色体上非姐妹染色单体交叉互换两种类型。 染色体变异： 1．染色体结构变异包括缺失、重复、倒位和易位等几种类型。 2．染色体结构变异可改变染色体上的基因的数目或排列顺序，可在显微镜下观察到。 3．二倍体生物正常配子中的一组染色体是一个染色体组。 4．由受精卵发育而来的个体，体细胞中含几个染色体组，就是几倍体。 5．单倍体并不一定只含一个染色体组。 6．单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理幼苗等阶段，能明显缩短育种年限。 7．秋水仙素或低温能抑制纺锤体的形成，从而导致染色体数目加倍。 育种： 1．杂交育种的原理是基因重组。 2．杂交育种一般从F2开始筛选，因为从F2开始才出现性状分离。 3．杂交育种能将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起。 4．诱变育种的原理是基因突变。 5．人工诱变只是提高了突变率，但不能确定突变方向。 6．青霉素高产菌株是通过诱变育种培育的。 1. 下列有关生物变异的说法，不正确的是 A．基因突变可以产生新的基因 B．发生在生物体内的基因突变可能遗传给后代 C．基因重组所产生的新基因型不一定会表达为新性状 D．染色体变异一定会引起基因结构的改变 2. 下列关于基因突变的叙述，错误的是 A．基因突变是指基因结构中碱基对的增添、缺失或改变 B．基因突变是由于基因中脱氧核苷酸的种类、数量和排列顺序的改变而发生的 C．基因突变可以在一定的外界环境条件或生物内部因素的作用下引发 D．基因突变的频率很低，且都是有害的 3．以下二倍体生物的细胞中含有两个染色体组的是：①有丝分裂中期细胞　②有丝分裂后期细胞　③减数第一次分裂中期细胞　④减数第二次分裂中期细胞　⑤减数第一次分裂后期细胞　⑥减数第二次分裂后期细胞 A．①②③ B．①③⑤ C．①③⑤⑥ D．①④⑤⑥ 4.下图甲、乙表示水稻两个品种，A、a和B、b表示分别位于两对同源染色体上两对等位基因，①～⑦表示培育水稻新品种的过程，则下列说法错误的是 A.①→②过程简便，但培育周期长 B.①和⑦的变异都发生于有丝分裂间期 C.③过程常用的方法是花药离体培养 D.③→⑥过程与⑦过程的育种原理相同 5.如图表示某些植物的体细胞中基因和染色体的组成情况，请根据下列条件判断： （1）细胞中含有三个染色体组的是________图，如果是由某植物的配子直接发育形成的，那么形成它的那个植物是________倍体， （2）茎秆较粗壮而且能产生种子的是__________图，判断的理由是__________． （3）如果使d图中的染色体加倍，常用的方法是使用__________处理，其药剂的作用是__________． （4）含有同源染色体的是图__________．请在画出图a的一个染色体组：__________。 6.野生猕猴桃是一种多年生的富含维生素C的二倍体小野果。下图是某科研小组以甲、乙两个野生猕猴桃品种为实验材料，通过步骤①～⑧培育新品种的过程（图中A、a和B、b这两对基因独立遗传），据图回答： （1）过程①和②的育种方法运用的原理是 。 （2）过程③常用的方法是；过程⑥和⑦常使用的试剂是，其作用原理是 。 （3）过程⑧的育种方法为 。 （4）让丙植株（AAaaBBbb）与甲（aabb）杂交，获得子代丁，该植株所结的猕猴桃果实无子，原因是丁植株减数分裂过程中染色体___________________________，甲、丙植株是否同一物种？ 。 5 学科网（北京）股份有限公司 $$ 　　　　　　　 第8讲 变异和育种 1.分析基因突变和染色体结构变异的异同。 2.理解染色体组、单倍体、二倍体和多倍体的概念及特点。(重、难点) 3.说明各种育种方法的原理、优点和不足。 【知识点1】基因突变和基因重组 一、基因突变 1．基因突变的实例和概念： 2．诱发基因突变的因素[连线] 3．基因突变的特点及含义 4．基因突变的意义 (1)新基因产生的途径。 (2)生物变异的根本来源。 (3)生物进化的原始材料。 5.实质：基因中碱基排列顺序的改变，即基因结构的改变。 6.基因突变不一定改变生物体性状的原因 (1)密码子的简并性：若发生基因突变后引起信使RNA上的密码子改变，但由于一种氨基酸对应多个密码子，若该改变了的密码子与原密码子仍对应同一种氨基酸，此时突变基因控制的性状不改变。 (2)隐性突变：若基因突变产生的是隐性基因，如AA个体其中一个A→a，此时个体基因型为Aa，性状不发生改变。 (3)发生在基因的非编码序列，如非编码区和内含子部分。 二、基因重组 1．概念 在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合，称为基因重组。 2．类型 类型 图示 发生的时期 发生的范围 自由 组合型 减数第一次分裂后期 非同源染色体上的非等位基因 交叉 互换型 减数第一次分裂前期 同源染色体上的等位基因随非姐妹染色单体的交换而交换 【例1】判断对错 (1)镰刀型细胞贫血症是基因中碱基对的缺失引起的。(　　) (2)基因突变包括碱基对的替换、缺失和改变。(　　) (3)基因突变的随机性是指发生时期是随机的。(　　) (4)发生在非同源染色体上的姐妹染色单体上的交叉互换属于基因重组。(　　) 提示：(1)×　镰刀型细胞贫血症是基因中碱基对的替换引起的遗传病。 (2)×　基因突变的三种类型是碱基对的替换、增添和缺失。 (3)×　基因突变的随机性表现在基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期、细胞内的不同DNA分子上和同一DNA分子的不同部位。 (4)×　交叉互换发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间。 【练习1.1】下列关于基因突变的叙述，不正确的是(　　) A．紫外线、γ射线、亚硝酸都是诱发突变的诱变因素 B．基因突变是由于内外因素的干扰，使DNA复制发生差错导致的 C．基因突变主要发生在DNA复制过程中的原因是此时DNA分子的稳定性降低 D．基因突变能产生新基因，但不能产生新基因型 D　[引起基因突变的因素包括内因和外因两方面。基因突变是在内外因素的作用下，使DNA分子的复制发生差错而产生的；DNA复制过程中双螺旋结构打开以后，DNA分子的稳定性降低，使其结构容易发生改变；基因突变能产生新基因，因此就能产生新基因型。] 【练习1.2】下列关于基因重组的叙述中，正确的是(　　) A．等位基因的分离可导致基因重组 B．有性生殖可导致基因重组 C．非等位基因的自由组合和互换可导致基因重组 D．无性生殖可导致基因重组 B　[等位基因是随着同源染色体的分开而分离的，会导致性状分离；基因重组发生在减数分裂的过程中，减数分裂参与有性生殖过程；非同源染色体上的非等位基因自由组合以及同源染色体内非姐妹染色单体上的等位基因的交叉互换都能导致基因重组。] 思考：基因突变 下图表示果蝇某正常基因片段控制合成多肽的过程。a～d表示4种基因突变。a丢失，b由变为，c由变为，d由变为。假设4种突变都单独发生，请回答： 提示：可能用到的密码子：天冬氨酸(GAC)，酪氨酸(UAU)，甘氨酸(GGU、GGG)，甲硫氨酸(AUG)，终止密码子(UAG)。 1．a～d　4种基因突变分别属于哪种基因突变类型？除此之外，基因突变还有哪种类型？ 提示：a属于碱基对的缺失；b、c、d属于碱基对的替换；除此之外，基因突变还有碱基对的增添。 2．图中基因的不同位点都可能发生基因突变，这体现了基因突变的什么特点？除此之外，基因突变还有哪些特点？ 提示：图中体现了基因突变的随机性。除此之外，基因突变还有普遍性、不定向性、低频性、多害少利性等特性。 3．a突变后合成的多肽链中氨基酸顺序是怎样的？在附近再丢失几个碱基对对性状的影响最小？ 提示：根据碱基互补配对关系，可以判断DNA中下面的单链为模板链，发生a突变后，mRNA上的碱基顺序为：GACUAUG—GUAUG，合成的多肽链中氨基酸的顺序为天冬氨酸—酪氨酸—甘氨酸—甲硫氨酸；在a点附近再丢失2个碱基对，只影响邻近1个氨基酸的改变，而其他氨基酸不变，对性状的影响最小。 答案：天冬氨酸—酪氨酸—甘氨酸—甲硫氨酸；2个。 4．b突变后合成的多肽链中氨基酸顺序是怎样的？由此推断，基因突变一定会导致生物性状的改变吗？这有什么意义？ 提示：b突变后合成的多肽链中氨基酸顺序没有变化；说明基因突变不一定会导致生物性状的改变；这有利于维持生物遗传性状的相对稳定。 5．上述突变通常发生在细胞周期的哪个时期？ 提示：有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期。 【例2】子叶黄色(Y，野生型)和绿色(y，突变型)是孟德尔研究的豌豆相对性状之一。野生型豌豆成熟后，子叶由绿色变为黄色。Y基因和y基因的翻译产物分别是SGRY蛋白和SGRy蛋白，其部分氨基酸序列见下图。相关描述错误的是(　　) A．子叶黄色和绿色的遗传遵循基因分离定律 B．Y基因在细胞核内转录翻译为SGRY蛋白 C．据图推测，Y基因突变为y基因的原因是发生了碱基对的增添和替换 D．研究发现，SGRY蛋白和SGRy蛋白都能进入叶绿体。可推测，位点③的突变导致了该蛋白的功能异常 【技巧点拨】　―→ B　[子叶黄色和绿色是由一对等位基因控制的性状，遵循基因的分离定律，A正确；翻译场所是细胞质，B错误；由图可知，在①②处发生了替换，在③处发生了增添，C正确；由于SGRY蛋白和SGRy蛋白都能进入叶绿体，所以①②处正常，可推测位点③的突变导致了该蛋白的功能异常，D正确。] 总结：基因突变影响基因表达程度的判断技巧 【练习2.1】如图为人 WNK4基因部分碱基序列及其编码蛋白质的部分氨基酸序列示意图。已知WNK4基因会发生突变，导致1 169位赖氨酸变为谷氨酸。该基因发生的突变是(　　) A．①处插入碱基对G—C B．②处碱基对A—T替换为G—C C．③处缺失碱基对A—T D．④处碱基对G—C替换为A—T B　[由题干可知WNK4基因发生了突变，导致1 169位赖氨酸变为谷氨酸，而赖氨酸的密码子为AAA、AAG，谷氨酸的密码子为GAA、GAG，因此可能的变化为密码子由AAA→GAA或者AAG→GAG，而在基因的转录链对应的变化为TTT→CTT或者TTC→CTC。由题干中WNK4的基因序列可知，应为TTC→CTC，因此基因应是由A—T替换为G—C。] 【练习2.2】M基因编码含63个氨基酸的肽链。该基因发生插入突变，使mRNA增加了一个三碱基序列AAG，表达的肽链含64个氨基酸。以下说法正确的是(　　) A．M基因突变后，参与基因复制的嘌呤核苷酸比例增加 B．在M基因转录时，核糖核苷酸之间通过碱基配对连接 C．突变前后编码的两条肽链，最多有2个氨基酸不同 D．在突变基因的表达过程中，最多需要64种tRNA参与 C　[A项，双链DNA中嘌呤与嘧啶的比值恒等于1，突变前后此比例不会发生变化。B项，转录过程中，核糖核苷酸之间通过磷酸二酯键相连。C项，若AAG插入点在密码子之间，构成一个密码子，突变前后编码的两条肽链，只有1个氨基酸不同，若AAG插入点在某一密码子中，会构成两个密码子，则突变前后编码的两条肽链，最多有2个氨基酸不同。D项，密码子虽然有64种，但是tRNA只有61种，因为有3种终止密码子无相应的tRNA。] 思考：基因重组 1．请判断下列两种现象产生的原因是否属于基因重组并分析原因。 (1)高茎豌豆自交后代出现高茎和矮茎豌豆。 (2)黄色圆粒豌豆自交后代中出现黄皱、绿圆和绿皱豌豆。 提示：(1)否。杂合高茎豌豆自交后代中出现矮茎豌豆，是控制同一性状的等位基因分离的结果。 (2)是。杂合黄色圆粒豌豆自交后代出现黄皱、绿圆、绿皱豌豆，是两对非同源染色体上控制豌豆两种性状的非等位基因随非同源染色体的自由组合而重新组合的结果。 2．子代不同于亲代的性状，主要来自基因重组，仔细观察下列图解并选出哪些过程可以发生基因重组？ 提示：④⑤ 3．如图为基因型为AaBb的某高等动物的细胞分裂示意图，据图回答： 图1　　　　 　　图2 (1)图1细胞处于什么时期？图中形成B、b现象的原因是什么？ (2)图2细胞的名称是什么？图中形成B、b现象的原因可能是什么？ (3)若该动物的基因型为AaBB，则产生图2现象的原因又是什么？ 提示：(1)有丝分裂后期；基因突变。(2)次级精母细胞或者极体；基因突变或者基因重组(交叉互换)。(3)基因突变。 总结： 1．姐妹染色单体含有等位基因的原因分析 基因突变或交叉互换都会导致姐妹染色单体中含有等位基因(如图)。在确定变异类型时，可根据题意来确定，方法如下： (1)若为体细胞有丝分裂(如根尖分生区细胞、受精卵等)，则只能是基因突变造成的。 (2)若为减数分裂，则原因是基因突变(间期)或交叉互换(减数第一次分裂)。 (3)若题目中问造成B、b不同的根本原因，应考虑可遗传变异中的最根本来源——基因突变。 (4)若题目中有“××分裂××时期”提示，如减Ⅰ前期造成的则考虑交叉互换，间期造成的则考虑基因突变。 2．基因突变和基因重组的区别和联系 基因突变 基因重组 区 别 本质 基因分子结构发生改变，产生了新基因，出现了新性状 原有基因的重新组合，产生了新的基因型，使性状重新组合 原因 在一定的外界或内部因素的作用下，由于基因中碱基对种类、数目、排列顺序发生改变，使基因结构发生改变 在减数分裂过程中，同源染色体的非姐妹染色单体间交叉互换或非同源染色体上非等位基因的自由组合 时期 生物个体发育的任何时期 减数第一次分裂的四分体时期和减数第一次分裂后期 条件 外界条件和内部因素的相互作用 不同个体之间的杂交，有性生殖过程中的减数分裂 意义 是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源、也是生物进化的原始材料 是生物变异的来源之一，是生物进化的重要因素之一 应用 通过诱变育种培育新品种 通过杂交育种，使性状重组，可培育优良品种 存在 可能性很小，突变频率低 非常普遍，产生的变异类型多 范围 所有生物均可发生(包括病毒)，具有普遍性 只适用于进行有性生殖的真核生物细胞核遗传 联系 ①都使生物产生可遗传的变异；②在长期进化过程中，通过基因突变产生新基因，基因突变为基因重组提供大量可供自由组合的新基因，基因突变是基因重组的基础；③二者均产生新的基因型，可能产生新的表现型 【例3】下列甲、乙分裂过程中产生配子时发生的变异分别属于(　　) A．基因重组，不可遗传变异 B．基因重组，基因突变 C．基因突变，不可遗传变异 D．基因突变，基因重组 D　[甲过程中的“a”基因是从“无”到“有”，属于基因突变；而乙过程中A、a、B、b基因是已经存在的，只是进行了重新组合，即基因重组。] (1)图乙中产生的配子还可能是哪些类型？ 提示：Ab和aB。 (2)若图乙中出现AAB型配子，则可能的原因是什么？ 提示：减数第二次分裂过程中，A所在的姐妹染色单体分开后，没有进入两个子细胞。 【练习3.1】下列关于基因重组的说法，不正确的是(　　) A．生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合属于基因重组 B．减数分裂四分体时期，由于同源染色体的姐妹染色单体之间的局部交换，可导致基因重组 C．减数分裂过程中，非同源染色体上的非等位基因自由组合可导致基因重组 D．一般情况下，花药内可发生基因重组，而根尖不能发生基因重组 B　[自然情况下，基因重组的发生有两种过程：一是在减数第一次分裂的前期即四分体时期，同源染色体上的非姐妹染色单体的交叉互换；二是在减数第一次分裂的后期，同源染色体分开，非同源染色体自由组合。] 【知识点2】染色体结构变异 1．染色体结构变异的类型[连线] 2．染色体结构变异的结果 (1)染色体上基因的数目或排列顺序发生改变，而导致性状的变异。 (2)大多数对生物体是不利的，有的甚至会导致生物体死亡。 二、染色体数目变异 变异数目类型和实例 类型 实例 个别染色体的增减 21三体综合征 以染色体组形式成倍增减 三倍体无子西瓜 【例1】判断对错 (1)猫叫综合征是人的第5号染色体部分缺失引起的。(　　) (2)基因突变、基因重组、染色体变异在光学显微镜下都可以观察到。(　　) (3)染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化。(　　) (4)体细胞中含两个染色体组的个体是二倍体，含有三个或三个以上染色体组的个体是多倍体。(　　) (5)人工诱导多倍体最常用、最有效的方法是用秋水仙素处理休眠的种子。(　　) (6)经低温诱导后，在显微镜下可以看到大多数细胞的染色体数目发生改变。(　　) 提示：(1)√ (2)×　基因突变和基因重组在光学显微镜下观察不到。 (3)×　染色体片段的重复会导致基因数目增加，基因种类不会变化；染色体片段缺失会导致基因数目减少，还有可能导致基因种类减少。 (4)×　由配子发育而来的生物，无论含有几个染色体组，都是单倍体。 (5)×　秋水仙素可抑制细胞分裂过程中纺锤体的形成，诱导染色体加倍，休眠种子细胞不进行细胞分裂。 (6)×　由于分裂间期较长，大多数细胞处于分裂间期，看不到染色体。 【练习2.1】下列变异中，不属于染色体结构变异的是 (　　) A．染色体缺失了某一片段 B．染色体增加了某一片段 C．染色体中DNA的一个碱基发生了改变 D．染色体某一片段位置颠倒了180° C　[DNA中一个碱基发生改变，这属于基因突变，选项A、B、D依次属于缺失、重复和倒位。] 【练习2.2】关于染色体组、单倍体和二倍体的叙述，不正确的是(　　) A．一个染色体组中不含同源染色体 B．由受精卵发育成的，体细胞中含有两个染色体组的个体叫二倍体 C．单倍体生物体细胞中不一定含有一个染色体组 D．人工诱导多倍体的唯一方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 D　[染色体组中不含有同源染色体；个体若由受精卵发育而来则含有几个染色体组就是几倍体；单倍体是由配子发育而成的，不一定只含有一个染色体组；人工诱导多倍体的方法有秋水仙素或低温处理等。] 思考：染色体结构变异 1．如图表示某种生物的部分染色体发生了两种变异的示意图，图中①和②、③和④互为同源染色体，这两种变异分别属于哪一种可遗传变异？ 图a 图b 提示：图a发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间，属于基因重组；图b发生在非同源染色体之间，属于染色体结构变异。 2．下图是染色体变异的几种方式，它们分别属于哪种染色体变异？ 提示：图a为个别染色体数目的增加；图b为染色体结构变异中的重复；图c为三倍体；图d为染色体结构变异中的缺失。 总结：染色体结构变异 1．染色体结构变异对染色体上基因的影响 (1)图解： ①缺失　　　　　　　　　②重复 ③倒位　　　　　　　　　④易位 (2)结果：染色体上的基因数目和排列顺序均改变，细胞中基因数目改变(①②)； 染色体上基因的数目不变，排列顺序改变(③)； 染色体上基因的数目和排列顺序均改变，但细胞中基因数目不变(④)。 2．易位与交叉互换的比较 项目 染色体易位 交叉互换 图解 区别 发生于非同源染色体之间 发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间 属于染色体结构变异 属于基因重组 可在显微镜下观察到 在显微镜下观察不到 3.染色体结构变异与基因突变的辨析 项目 染色体结构变异 基因突变 本质 染色体片段的缺失、重复、易位和倒位 碱基对的替换、增添或缺失 基因数目变化 1个或多个 1个 变异水平 细胞 分子 光镜检测 可见 不可见 【例2】如图中甲、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∶1 D．个体乙染色体没有基因缺失，表型无异常 B　[个体甲的变异为染色体结构变异中的缺失，由于基因互作，缺失了e基因对表型可能有影响，A选项错误；个体乙的变异为染色体结构变异中的倒位，变异后个体乙细胞减数分裂时同源染色体联会形成的四分体异常，B选项正确；若E、e基因与其他基因共同控制某种性状，则个体甲自交的后代性状分离比不一定为3∶1，C选项错误；个体乙虽然染色体没有基因缺失，但是基因的排列顺序发生改变，可能引起性状的改变，D选项错误。] 【练习2.1】如图①②③④分别表示不同的变异类型，其中图③中的基因2由基因1变异而来。下列有关说法正确的是(　　) A．图①②都表示易位，发生在减数分裂的四分体时期 B．图③中的变异属于染色体结构变异中的缺失 C．图④中的变异属于染色体结构变异中的缺失或重复 D．图中4种变异能够遗传的是①③ C　[图①表示基因重组中的交叉互换，因为其发生在同源染色体之间；图②表示染色体结构变异中的易位，因为其发生在非同源染色体之间；图③表示基因突变中碱基对的缺失；图④表示染色体的缺失或重复。图中4种变异都是可遗传的变异。] 总结：“两看法”判断染色体结构的变异类型 一看：染色体上基因的数目是否变化，如发生变化，则可能是增添、缺失或易位； 二看：染色体上基因顺序是否变化，如变化，则可能是倒位。染色体结构变异往往是多个基因的变化，如果是一个基因变成它的等位基因，则是基因突变。 思考：染色体数目变异 1．染色体组的理解 (1)果蝇染色体的组成 (2)染色体组的特点 2．染色体组数的判断方法 (1)根据染色体形态判断 ①依据：细胞内形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组。 ②实例：如图所示的细胞中，形态相同的染色体a中有4条，b中有3条，c中两两相同，d中各不相同，则可判定它们分别含4个、3个、2个、1个染色体组。 (2)根据基因型判断 ①依据：控制同一性状的基因出现几次，就含几个染色体组(每个染色体组内不含等位或相同基因)。 ②实例：据图可知，e～h中依次含4、2、3、1个染色体组。 (3)根据染色体数和形态数的比值判断 ①依据：染色体数与形态数的比值意味着每种形态染色体数目的多少，每种形态的染色体有几条，即含几个染色体组。 ②实例：果蝇体内该比值为8条/4种形态＝2，则果蝇含2个染色体组。 3．单倍体、二倍体和多倍体 (1)比较 项目 单倍体 二倍体 多倍体 染色体组 一个或多个 两个 三个或三个以上 来源 配子发育 受精卵发育 受精卵发育 特点 植株弱小，高度不育 正常 茎秆粗壮，叶、果实、种子较大，营养物质多，发育延迟，结实率低 实例 玉米、水稻的单倍体 几乎全部动物和过半数的高等植物 香蕉、普通水稻 (2)判断方法 ①如果生物体由受精卵(或合子)发育而成，体细胞中含有几个染色体组，该生物就称为几倍体。 ②如果生物体是由生殖细胞——卵细胞或花粉直接发育而成，无论体细胞中含有几个染色体组，都称为单倍体。 易错提醒：关于单倍体的三个易错点 (1)单倍体的体细胞中并不一定只有一个染色体组；如四倍体的配子形成的单倍体的体细胞中含有两个染色体组。 (2)单倍体并非都不育；二倍体的配子发育成的单倍体，表现为高度不育；多倍体的配子如含有偶数个染色体组，则发育成的单倍体含有同源染色体及等位基因，可育并能产生后代。 (3)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。 【例3】下图为某植物的体细胞中染色体数示意图，将其花粉经离体培养得到植株的基因型最可能是(　　) A．AB　　　　 B．AaBb C．ab D．AAaaBBbb (1)读图：图中细胞类型为________细胞，形态相同的染色体有________条，说明该细胞含有________个染色体组。 (2)扫清障碍：花粉是________细胞，染色体数目________。 提示：(1)体　4　4　(2)生殖　减半 B　[从图上可以看出，该植物体细胞有4个染色体组，是四倍体植株，经过减数分裂后染色体数目减半，形成的花粉中含有2个染色体组，所以单倍体植株应含2个染色体组，B项正确。AB和ab只能代表一个染色体组，AAaaBBbb表示4个染色体组，因此A、C、D项错误。 【深化探究】(1)该植物体一个染色体组中含有多少条非同源染色体？试解释原因。 (2)本题中4个选项中哪项可表示该植物体的基因型？为什么？ 【深化探究】　(1)提示：3条。图中共有3种不同形态的染色体，则一个染色体组中应含有3条非同源染色体。 (2)提示：D项。植物花粉基因型为AaBb，染色体数目是体细胞的一半，则体细胞基因型为AAaaBBbb。 【练习3.1】某二倍体生物的一个染色体组含有8条染色体，下列相关说法中不正确的是(　　) A．此生物产生的生殖细胞中有8条染色体 B．此生物体细胞内一般有8种形态的染色体 C．这8条染色体在减数分裂中能构成4对同源染色体 D．这8条染色体包含该生物生长发育所需的全部遗传信息 C　[二倍体生物的体细胞中有2个染色体组，产生的生殖细胞中一般有一个染色体组即8条染色体。一般来说，一个染色体组中的每一条染色体都是独特的，为一组非同源染色体，在一个染色体组中，同源染色体的对数为0，一个染色体组包含了生物体生长发育所需的全部遗传信息。] 【练习3.2】下列有关单倍体的叙述中不正确的是(　　) ①由未受精的卵细胞发育成的植物，一定是单倍体 ②含有两个染色体组的生物体，一定不是单倍体　③生物的精子或卵细胞一定都是单倍体 ④基因型为aaaBBBccc的植株一定是单倍体　⑤基因型为Abcd的生物体一般是单倍体 A．③④⑤　　　　 B．②③④ C．①③⑤ D．②④⑤ B　[由未受精的卵细胞发育而来的个体一定是单倍体，①正确；含有两个染色体组的生物体，可能是二倍体，也可能是四倍体生物的单倍体，②错误；生物的精子或卵细胞是生殖细胞，不是个体，所以不能称之为单倍体，③错误；基因型为aaaBBBccc的植株可能是单倍体，也可能是三倍体，④错误；基因型为Abcd的生物体细胞中只有一个染色体组，一般是单倍体，⑤正确。] 思考：单倍体育种和多倍体育种 下图是三倍体西瓜的培育过程，据图分析： 1．①过程是经过哪种处理过程？其原理是什么？ 提示：①过程是用秋水仙素处理二倍体西瓜的幼苗，其作用是抑制纺锤体的形成，使染色体数目加倍。 2．②和④都是传粉，目的有什么不同？ 提示：过程②传粉是为了杂交得到三倍体种子，过程④传粉是为了提供生长素来刺激子房发育成果实。 3．①过程处理后新产生的四倍体，各部分细胞都含有四个染色体组吗？ 提示：不是。地上部分的茎、叶、花的染色体数目加倍，含有四个染色体组；根细胞染色体数目没有加倍，只含有两个染色体组。 4．西瓜f的瓜瓤、种子e的胚分别含有几个染色体组？ 提示：西瓜f的瓜瓤来自母本，含有四个染色体组，而种子e的胚含有三个染色体组。 5．为什么三倍体西瓜没有种子？是真的一颗都没有吗？ 提示：三倍体西瓜进行减数分裂时，由于联会紊乱，一般不能产生正常配子。但是也有很小的几率可以产生正常配子，也有可能产生种子。 如图表示用纯种的高秆(D)抗锈病(T)小麦与矮秆(d)易染锈病(t)小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法，据图分析： 1．F1能产生几种雄配子？ 提示：F1的基因型是DdTt，能产生四种雄配子：DT、dT、Dt、dt。 2．过程③是哪种处理？其原理是什么？ 提示：过程③是花药离体培养过程；原理是细胞的全能性。 3．过程④是哪种处理？处理后符合要求的植株占的比例是多少？ 提示：过程④是用一定浓度的秋水仙素处理单倍体幼苗。处理后ddTT占的比例为1/4。 总结： 1．单倍体育种 (1)原理：染色体数目以染色体组的形式成倍减少，然后经人工诱导使染色体数目加倍从而获得纯种。 (2)过程与方法：单倍体育种包括花药离体培养和人工诱导染色体加倍两个基本步骤。育种中通过杂交把不同品种的优良性状集中到F1植物体上，然后利用F1个体产生的花粉进行离体培养，培育出单倍体幼苗，再诱导染色体数目加倍，进而获得目标品种(过程如图所示)。 (3)优点与不足 ①优点：与杂交育种相比，在获得显性纯合子的育种过程中，单倍体育种能明显缩短育种年限，一般只需要2年时间，便可得到纯合新品种。 ②不足：技术性较强，并且必须和杂交技术以及诱导染色体加倍技术结合使用。 注意：单倍体育种时，若亲本为二倍体，则获得的品种为纯合子；若亲本为多倍体，则获得的品种不一定为纯合子。 2．多倍体育种 (1)原理：染色体数目以染色体组的形式成倍增加。 (2)过程与方法 目前最常用而且最有效的方法，是利用秋水仙素直接处理萌发的种子或幼苗，以获得具有优良性状的多倍体植株。三倍体无子西瓜的培育就是一个典型案例，其过程如图所示。 (3)优点与不足 ①优点：经多倍体育种获得的植株和二倍体相比，茎秆粗壮，叶片、果实和种子都较大，糖类和蛋白质含量都有所增加，有些植物的抗寒性等抗逆能力增强。 ②不足：多倍体育种适用于植物，在动物方面难以开展，且多倍体植株往往发育迟缓，结实率低。 【例4】用纯种的高秆(D)抗锈病(T)小麦与矮秆(d)易染锈病(t)小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如下，下列有关此育种方法的叙述中，正确的是(　　) A．过程①的作用原理为染色体变异 B．过程③必须经过受精作用 C．过程④必须使用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 D．此育种方法选出的符合生产要求的品种占1/4 D　[过程①表示杂交，其原理为基因重组。过程③常用的方法为花药离体培养。过程④使用秋水仙素或低温处理幼苗，因为单倍体高度不育，不产生种子。] 【练习4.1】如图是三倍体无子西瓜的培育过程流程图(假设四倍体西瓜减数分裂过程中同源染色体两两分离)。下列有关叙述错误的是(　　) A．①过程涉及的变异是染色体变异 B．②过程中四倍体西瓜产生的配子基因型及比例是AA∶Aa∶aa＝1∶4∶1 C．②过程获得的三倍体植株中，aaa基因型个体占1/12 D．②过程获得的三倍体植株是可育的 D　[图中①过程表示用秋水仙素处理二倍体西瓜的幼苗，获得四倍体植株，依据原理是染色体变异；四倍体植株的基因型为AAaa，其产生的配子为：1AA、1aa、1Aa、1Aa、1Aa、lAa，即AA∶Aa∶aa＝1∶4∶1；四倍体西瓜产生的配子中aa占1/6，二倍体Aa产生两种配子，A∶a＝1∶1，a占1/2，故aaa基因型个体占1/12；三倍体的同源染色体是3条，减数分裂时联会紊乱，不能形成配子，导致高度不育。] 【知识点3】育种 一、杂交育种 1．概念：将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。 2．原理：基因重组。 3．特点 (1)优点 (2)缺点 二、诱变育种 1．原理：基因突变。 2．概念：利用物理因素或化学因素来处理生物，使生物发生基因突变，从而获得优良变异类型的育种方法。 3．特点 (1)优点 (2)缺点 4．应用 【例1】判断对错 (1)杂交育种能够产生新的基因。(　　) (2)杂交育种会产生新性状，进而获得新品种。(　　) (3)诱变育种可提高突变率以供育种选择。(　　) (4)太空育种能按人的意愿定向产生优良性状。(　　) (5)青霉素高产菌株是通过杂交育种获得的。(　　) 提示：(1)×　杂交育种的原理是基因重组，不能够产生新的基因，诱变育种才能产生新的基因。 (2)×　杂交育种不能产生新的基因，因而不会产生新性状。 (3)√ (4)×　太空育种属于诱变育种，原理为基因突变，具有不定向性的特点。 (5)×　青霉素高产菌株是通过诱变育种获得的。 【练习1】右图中的①②③④分别表示不同的育种方式，相关叙述不正确的是(　　) A．方式①应用的原理包括细胞全能性 B．方式②只适用于进行有性生殖的生物 C．方式③试剂处理的对象只能是萌发的种子 D．方式④可以诱发基因突变产生新基因 C　[方式①对花药进行离体培养形成单倍体的过程中用到了细胞的全能性；方式②是杂交育种，它适用于进行有性生殖的生物；方式③为多倍体育种，处理的对象为萌发的种子或幼苗；方式④为诱变育种，可产生新基因。] 思考：杂交育种与单倍体育种的区别和联系 项目 杂交育种 单倍体育种 育种原理 基因重组 染色体变异 育种周期 一般较长 较短 操作技术 简单 复杂 联系 单倍体育种往往和杂交育种相结合，单倍体育种要利用杂交后代的花药进行离体培养 【例2】杂交育种是植物育种的常规方法，其选育纯合新品种的一般方法是(　　) A．根据杂种优势原理，从子一代中即可选出 B．从子三代中选出，因为子三代才出现纯合子 C．隐性品种可从子二代中选出，经隔离选育后，显性品种从子三代中选出 D．只能从子四代中选出能稳定遗传的新品种 C　[根据所需，若新品种为隐性纯合子，则在F2中即可选出；若新品种为显性个体，在F2中即可出现该性状的个体，但不一定为纯合子，经隔离选育后在F3中才能确定是否为纯合子。] 【练习2.1】家兔的黑色对白色为显性，短毛对长毛为显性。这两对基因分别位于一对同源染色体上。下列关于利用黑色短毛纯种兔和白色长毛纯种兔培育出黑色长毛纯种兔的做法，错误的是(　　) A．黑色短毛纯种兔×白色长毛纯种兔，得F1 B．选取健壮的F1个体自交，得F2 C．从F2中选取健壮的黑色长毛兔与白色长毛兔测交 D．根据测交结果，选取F2中稳定遗传的黑色长毛雌、雄兔 B　[根据题意分析可以知道，黑色短毛纯种兔和白色长毛纯种兔的基因型分别是AABB、aabb，利用它们杂交，得F1，F1基因型为AaBb。家兔属于雌雄异体生物，不能进行自交；可以选用F1个体杂交，得F2。从F2中选取健壮的黑色长毛兔(A_bb)与白色长毛兔(aabb)测交；根据测交结果，选取F2中稳定遗传的黑色长毛雌、雄兔 (AAbb)。] 思考：诱变育种及几种育种方式比较 将某二倍体生物的①、②两个植株杂交，得到③，将③再做进一步处理，如下图所示，据图分析： 1．③→④是哪种育种方法？④中一定有所需要的优良性状吗？为什么？ 提示：诱变育种　不一定有。因为基因突变具有不定向性。 2．③→⑤→⑩是哪种育种方法？若③的基因型是AaBbdd，则⑩植株中能稳定遗传的个体占总数的比例是多少？ 提示：杂交育种　 3．③→⑥属于哪种育种方法？秋水仙素的作用机理是什么？ 提示：多倍体育种　抑制纺锤体的形成 4．⑤和⑥杂交得到的⑧是否可育？为什么？ 提示：是不育的，因为⑧是三倍体，减数分裂时染色体联会紊乱，不能产生正常配子。 5．③→⑦的过程利用了什么技术？⑨中能稳定遗传的植株占总数的比例为多少？ 提示：③→⑦是花药离体培养技术，⑨中能稳定遗传的植株占总数的比例为100%。 总结： 1．几种常见生物育种方式的不同点 方法 原理 常用方法 优点 缺点 代表实例 杂交育种 基因重组 杂交 操作简单，目标性强 育种年限长 矮秆抗病小麦 诱变育种 基因突变 辐射诱变、激光诱变等 提高突变率，加速育种进程 有利变异少，需大量处理实验材料 青霉素高产菌株 多倍体育种 染色体变异 秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 操作简单，且能在较短的时间内获得所需品种 所得品种发育迟缓，结实率低；在动物中无法开展 无子西瓜、八倍体小黑麦 单倍体育种 染色体变异 花药离体培养后，再用秋水仙素处理 明显缩短育种年限 技术复杂，需要与杂交育种配合 “京花1号”小麦 2.针对不同育种目标选择不同的育种方法：选择何种育种方法，需要依据已有的生物材料和需要达到的育种目的而定，做到有针对性。 (1)若要培育隐性性状个体，可用自交或杂交，只要出现该性状即可。 (2)有些植物如小麦、水稻等，杂交实验较难操作，则最简便的方法是自交。 (3)若要快速获得纯种，可用单倍体育种方法。 (4)若实验植物为营养繁殖类，如土豆、地瓜等，则只要出现所需性状即可，不需要培育出纯种。 (5)若要培育原先没有的生物品种，则可用诱变育种。 【例3】下列关于诱变育种的说法中，不正确的是(　　) A．能够在较短的时间内获得更多的优良变异类型 B．一次诱变处理供实验的生物定能获得所需的变异类型 C．青霉素产量很高的菌株的选育依据的原理是基因突变 D．诱变育种过程能创造新的基因而杂交育种过程则不能 B　[诱变育种依据的原理是基因突变，能创造新的基因，因此能够在较短的时间内获得更多的优良变异类型，但是基因突变具有不定向性，一次诱变处理供实验的生物不一定能获得所需的变异类型。] 【练习3.1】如图所示，将二倍体植株①和②杂交得到③，再将③作进一步处理。对此分析错误的是 (　　) A．由⑤得到⑥的育种原理是基因重组 B．图中秋水仙素的作用是使染色体数目加倍 C．若③的基因型是AaBbdd，则⑨的基因型可能是aBd D．③→④的过程中，所产生的变异都有利于生产 D　[③→④多次射线处理萌发的种子应为诱变育种，由于突变是不定向的，所以产生的性状有可能是有利的，也有可能是有害的；⑤→⑥过程表示的是杂交育种的自交阶段，遵循的原理为基因重组；由③→⑨是花药离体培养，所得到的幼苗是单倍体，可以为aBd等四种基因型；秋水仙素的作用是抑制纺锤体的形成，进而使染色体数目加倍。]   杂交育种   诱变育种  单倍体育种 多倍体育种 原理 常用方法 杂交 用物理或化学方法处理生物 花药离体培养→单倍体→秋水仙素处理→纯种 秋水仙素处理 优点 集中双亲的优良性状 产生新基因大幅度改良生物性状 器官大、 营养成分高、 缺点 育种时间最长 盲目性。工作量大。 方法复杂、成活率低 发育迟缓结实率低 实例 黑白花奶牛 杂交水稻 太空椒 高产青霉菌 无子西瓜 重点语句总结： 基因突变和基因重组： 1．基因突变有碱基对的替换、增添和缺失三种方式。 2．基因突变会引起基因结构的改变，但却不一定引起生物性状的改变。 3．诱发基因突变的因素有物理因素、化学因素和生物因素。 4．基因突变具有普遍性、随机性、不定向性及低频性等特点。 5．基因突变可以产生新基因，而基因重组只能产生新的基因型。 6．基因重组包括非同源染色体上非等位基因的自由组合和同源染色体上非姐妹染色单体交叉互换两种类型。 染色体变异： 1．染色体结构变异包括缺失、重复、倒位和易位等几种类型。 2．染色体结构变异可改变染色体上的基因的数目或排列顺序，可在显微镜下观察到。 3．二倍体生物正常配子中的一组染色体是一个染色体组。 4．由受精卵发育而来的个体，体细胞中含几个染色体组，就是几倍体。 5．单倍体并不一定只含一个染色体组。 6．单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理幼苗等阶段，能明显缩短育种年限。 7．秋水仙素或低温能抑制纺锤体的形成，从而导致染色体数目加倍。 育种： 1．杂交育种的原理是基因重组。 2．杂交育种一般从F2开始筛选，因为从F2开始才出现性状分离。 3．杂交育种能将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起。 4．诱变育种的原理是基因突变。 5．人工诱变只是提高了突变率，但不能确定突变方向。 6．青霉素高产菌株是通过诱变育种培育的。 1. 下列有关生物变异的说法，不正确的是 A．基因突变可以产生新的基因 B．发生在生物体内的基因突变可能遗传给后代 C．基因重组所产生的新基因型不一定会表达为新性状 D．染色体变异一定会引起基因结构的改变 2. 下列关于基因突变的叙述，错误的是 A．基因突变是指基因结构中碱基对的增添、缺失或改变 B．基因突变是由于基因中脱氧核苷酸的种类、数量和排列顺序的改变而发生的 C．基因突变可以在一定的外界环境条件或生物内部因素的作用下引发 D．基因突变的频率很低，且都是有害的 3．以下二倍体生物的细胞中含有两个染色体组的是：①有丝分裂中期细胞　②有丝分裂后期细胞　③减数第一次分裂中期细胞　④减数第二次分裂中期细胞　⑤减数第一次分裂后期细胞　⑥减数第二次分裂后期细胞 A．①②③ B．①③⑤ C．①③⑤⑥ D．①④⑤⑥ 4.下图甲、乙表示水稻两个品种，A、a和B、b表示分别位于两对同源染色体上两对等位基因，①～⑦表示培育水稻新品种的过程，则下列说法错误的是 A.①→②过程简便，但培育周期长 B.①和⑦的变异都发生于有丝分裂间期 C.③过程常用的方法是花药离体培养 D.③→⑥过程与⑦过程的育种原理相同 5.如图表示某些植物的体细胞中基因和染色体的组成情况，请根据下列条件判断： （1）细胞中含有三个染色体组的是________图，如果是由某植物的配子直接发育形成的，那么形成它的那个植物是________倍体， （2）茎秆较粗壮而且能产生种子的是__________图，判断的理由是__________． （3）如果使d图中的染色体加倍，常用的方法是使用__________处理，其药剂的作用是__________． （4）含有同源染色体的是图__________．请在画出图a的一个染色体组：__________。 （1）ab 六 （2）ef 它们均属于多倍体，并且染色体组的数目为偶数 （3）秋水仙素 抑制纺锤体的形成 （4）abcefh 6.野生猕猴桃是一种多年生的富含维生素C的二倍体小野果。下图是某科研小组以甲、乙两个野生猕猴桃品种为实验材料，通过步骤①～⑧培育新品种的过程（图中A、a和B、b这两对基因独立遗传），据图回答： （1）过程①和②的育种方法运用的原理是 。 （2）过程③常用的方法是；过程⑥和⑦常使用的试剂是，其作用原理是 。 （3）过程⑧的育种方法为 。 （4）让丙植株（AAaaBBbb）与甲（aabb）杂交，获得子代丁，该植株所结的猕猴桃果实无子，原因是丁植株减数分裂过程中染色体___________________________，甲、丙植株是否同一物种？ 。 答案： 5 学科网（北京）股份有限公司 $$