第4章 第2节 基因重组使子代出现变异-【重难点手册】2024-2025学年高中生物必修2 遗传与进化(浙科版2019 浙江专用)

重避台手细高中生物学必修2遗传与进化水（渐江专用） 第二节 基因重组使子代出现变异 重点和难点 素养要求 科学思维”水平3：理解减数分裂过程中基因重组的发生 重点：有性生殖过程中基因重组的方式和影响。 过程。 难点：有性生殖过程中基因重组的方式 “社会责任”水平3：将基因重组应用于杂交育种。 01必备知识梳理 重难点1基因重组的概念、类型 1.基因重组的概念 刀易混易错 基因重组指具有不同遗传性状的雌、雄个体进行有性生殖 基因重组的五个结论 时，控制不同性状的基因重新组合，导致后代不同于亲本类型的 (1)基因重组发生在控制 现象或过程。 不同性状的基因之间，即两对 2.基因重组的类型与发生机制 或两对以上的基因之间。 (2)一对相对性状的遗 非同源染色体上非等位同源染色体上非等位 人工基因重组（转基 项目 传，后代出现的新类型可能来 基因间的重组 基因间的重组 因技术) 源于性状分离或基因突变。 发生 时间 后期1 前期I (3)基因重组是原有基因 目的基因导入细胞后 的重新组合，只产生新的基因 型，不产生新的基因。 同源染色体分开，等位 同源染色体非姐妹染目的基因经载体导 (4)基因重组不会产生新 基因分离，非同源染色 发生 体自由组合，导致非同 色单体之间交叉互入受体细胞，导致目 性决，只会出现原有性状的重 机制 换，导致染色单体上的基因与受体细胞 源染色体上非等位基因 新组合。 的基因重新组合 中的基因发生重组 间的重新组合 (5)基因重组类型：自由 组合型，交义互换型，人工重 组型。 图像 ○使⑨ 示意 排非 重组质位受体狮胞 图科学思维 变异、基因重组、受精作用 ①只产生新基因型，并未产生新的基因→无新蛋白质→无新性状 (1)生物变异：生物变异 (新性状不同于新性状组合)： 是指亲代和子代、子代和子代 特点②发生于真核生物有性生殖的核遗传中(DNA重组技术除外)： 之间性状表现差异的现象。 ③两个亲本杂合性越高→遗传物质相差越大→基因重组类型越多 判断生物变异是否可道传的 →后代变异越多 关键是看遗传物质是否改变. 3.基因重组的结果 可遗传变异不一定都能遗传 产生新的基因型。 给后代，例如动物的体细胞中 122 第四章 生物的查异收组 4.基因重组的意义 发生的基因突变，属于可遗传 基因重组是通过有性生殖过程实现的，基因重组的结果是导 变异，但通常情况下不能传给 致生物性状的多样性，为动植物育种和生物进化提供丰富的物质 子代。 (2)基因重组：基因重组 基础。 可以形成多种多样的配子，通 例①(2024·浙江绍兴柯桥中学期末)下图中乙、丙为某二 过雌、雄配子的随机结合，子代 倍体生物甲细胞分裂过程中出现变异的细胞，每个细胞只发生一 就可能具有与亲代不同的基 种类型的变异。下列叙述正确的( 因型，从而使子代产生变异 (3)受精作用：多种精子 和多种卵细胞之间有多种结 合方式，导致后代性状多种多 样，这不属于基因重组。 甲 丙 杂合子(Aa)自交产生的 A.乙细胞正在进行有丝分裂，不可能发生基因突变和基因 后代发生性状分离，根本原因 是等位基因的分离，而不是基 重组 因重组。 B.乙细胞有4个染色体组，该过程中可能发生等位基因的分离 C.丙细胞中同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了易位 马知识回顾切 D.丙细胞减数分裂结束后能产生2种基因型的子细胞 两种基因重组方式增加 解析乙细胞处于有丝分裂后期，可以发生基因突变和染色 变异性和多样性 体变异，A错误：乙细胞含有4个染色体组，若该细胞发生了基因 自白约合 MI斤) 突变，导致姐妹染色单体上出现了等位基因，则在有丝分裂后期 杂合子 致甚因 交义互换 臣组 会出现等位基因分离的现象，B正确：丙细胞发生了同源染色体 (M1前) 严生 新基 的非姐妹染色单体之间的交叉互换，属于基因重组，C错误：丙细 因型 胞由于发生了交叉互换，减数分裂结束后能产生4种基因型的子 生物湖摇 变异性 产生 化的材 新表型 细胞，D错误。 料 多样性 窖案B 重难点2杂交育种 回温馨提示河 (1)概念：可以有目的地将两个或多个品种的优良性状组合 杂交育种只适用于进行 在一起，培育出更优良的新品种。 有性生殖的生物 (2)原理：利用基因重组原理。 杂交育种只适用于进行 (3)实例：两个不同的番茄品种，一个是抗病、黄果肉的品种 有性生殖的生物，并且相关的 基因要遵循孟德尔迹传规律。 (ssr),另一个是易感病、红果肉的品种(SSRR),日标是培育出一 只进行无性生殖的生物无法 个既抗病又是红果肉的新品种(ssRR),并且新品种的性状能稳定 通过杂交育种的方式培育优 遗传。 良新品种。 123 重避台手细高中生物学必修2遗传与进化水（渐江专用） 抗病、黄果肉 易感病、红果肉 习易混易错☑ (ssrr》 (SSRR) 杂交：集优 杂交育种与杂种优势 易感病、红果肉 (SsRr) (1)杂交有种是在杂交后 8 代的众多类型中选择符合有 抗病 抗病、 易感病、易感病 黄果肉 红果肉 黄果肉 红果肉 选择：筛选 种目标的个体并进一步培育。 (ssrr) (ssR (S_rr) (S_R) 杂交育种的选育目标可以是 1⑧ 获得具有优良性状，能稳定遗 8 传的个体，即纯合子；也可以 抗病、红果肉 一纯合化：稳定遗传 是获得具有杂种优势的个体。 (ssRR) (2)培育杂合子品种。 ①杂交、自交：首先，将这两个番茄品种进行杂交，所得的F 原理：杂种优势。主要利 中只有3/16是兼有这两个优良性状的新类型(ssR),其中仅有 用F,的优良性状，并不要求 1/3是稳定遗传的纯合子(ssRR),其余2/3是不能稳定遗传的杂 逢传上的稳定，将杂种子一代 合子(ssRr)。 作为种子直接利用，如水稻、 ②连续自交、选择：需要将具有优良性状的F2连续自交，选 玉米等。 择既抗病又是红果肉的能稳定遗传的优良品种。 过程：选取双亲条交子一代。 (4)特点： 特点：高产、优质、抗性 强，但需年年有种 ①优点：可以将两个或多个优良性状集中在一起，即“集优”。 ②缺点：只能利用已有基因重新组合，产生新的表型，不会产 生新基因，也不产生新性状，且杂交后代会出现性状分离：育种过 4自测> 程缓慢，过程复杂：只能用同一物种或者亲缘关系比较近的物种 【题目】如图是同种生物 进行杂交。 4个个体的细胞示意图，其中 (5)应用： A对a,B对b及D对d为完 ①农作物育种：杂交育种是改良作物品质、提高作物产量的 全显性，下列说法正确的是 常规方法。目前，小麦、水稻等作物的高产、抗病品种就是通过杂 交育种的方法培育出来的。 ②家畜、家禽育种：如中国的荷斯坦奶牛是通过引进国外的 荷斯坦一弗里生牛与当地的黄牛进行杂交与选育，逐渐形成的优 图1 图2 良品种。 例☑(2022·浙江宁波慈湖中学模拟)水平转基因是自然转 基因的一种类型，指基因在不同物种的生物个体之间的交流过程 图3 4 与结果（如图中过程1所示），或者在单个细胞内部的叶绿体、线 A.图1中的A和B/b会 粒体与细胞核等结构之间的交流过程与结果。下列说法错误的 发生基因重组 是( )。 B.图2中的A/a和D/d A.水平转基因可以发生在农杆菌和红薯细胞间，属于基因重组 可能会发生基因重组 124 第四章 生物的变异么 B.过程1中获得A基因的红薯可通过过程2将A基因传递 C.图2和图4生物个体 到子代 杂交，F中出现2种表型、 C.细胞内不同结构之间能进行基因交流与DNA的结构相 6种基因型 同有关 D.图1和图3生物个体 杂交得到F,F1自交得到F D.过程1、过程2均使作物发生定向变异，均有利于作物适 的表型比例为9：3：3：1 应新环境 【答案】B 农杆菌的A基因 丹本红芸 父本红营 【提示】图2可以产生4种 41 (含1B基因，不含C基因)×（含C基因，个含B基因） 配子，图4可以产生2种 红薯（含B基因，不含 ↓2 A基因获得A基因 下红薯（含基因B和C) 配子，两者杂交，下中出现 4×2=8种基因型，C错误： 解析据过程1可知，农杆菌的A基因可转移至原先不含A 图1和图3生物个体杂交得 基因的红薯内，说明水平转基因可以发生在农杆菌和红薯细胞 到R的基国型为号AADiBb、. 间，是基因重组的一种，A正确：过程1属于水平转基因，是可遗 传变异，该过程中获得A基因的红薯可通过过程2（杂交育种）将 2 AADibb,E中\ADiBb A基因传递到子代，B正确；不同生物之间DNA的结构相同，是 自交得到F:的表型比例为 细胞内不同结构之间能进行基因交流的结构基础，C正确：过程 9:3:3:1.F中还有AADdbb. 1、过程2的原理都是基因重组，基因重组有利于作物适应新环 最终比例肯定不是9：3：3： 境，但基因重组是不定向的，D错误。 1,D错误。 答案D 口02关健能力提升-。 关键点 基因突变和基因重组的区别 续表 项目 基因突变 基因重组 项目 基因突变 基因重组 基因的分子结构发 不同基因的重新组 是生物变异的根本是生物变异的重要 本质 生改变，产生了新基合，产生了新的基因 来源，是生物进化的来源，是生物进化的 因，可能出现新性状型，使性状重新组合 意义 重要因素之一，也是重要因素之一，也是 减数第一次分裂过 形成生物多样性的形成生物多样性的 DNA分子复制时， 程中，同源染色体的 根本原因 重要原因 发生时间由外界理化因素或 非姐妹染色单体间 及原因 自身生理因素引起 发生的 交叉互换，以及非同 可能性 可能性很小 非常普遍 的基因结构的改变 源染色体上基因的 自由组合 应用 人工诱变育种 杂交育种 不同个体之间的杂 外界条件的剧变和交，有性生殖过程 的思板 条件 内部因素的相互作 中，减数分裂时控制 (1)如果基因型为BB和bb,则引起姐妹 用 不同性状的基因的 重新组合 染色单体B与b不同的原因是基因突变。 125 重雕点手圆高中生物学必修2遗传与进化2父（浙江专用） (2)如果基因型为Bb,则引起姐妹染色 手段，将某种生物的基因（外源基因）转移到其 他生物物种中，使其出现原物种不具有的新性 单体B与b不同的原因是基因突变或交叉 状的技术。 互换。 (2)原理：基因重组。 (3)如果是有丝分裂过程中姐妹染色单 2.过程 体上基因不同，则为基因突变的结果。 (4)如果是减数分裂过程中姐妹染色单 目的基因人T方选受体细胞整车受体细胞 导人 体上基因不同，可能发生了基因突变或交叉 的染色体上，随细胞的分裂而增殖表达受体细 互换。 胞表现新性状。 例I如图所示是基因型为Aa的个体不 (1)受体细胞：培育转基因动物的受体细 同分裂时期的图像。根据图像可判定每个细 胞一般为受精卵：培育转基因植物的受体细胞 胞发生的变异类型为( 可用生殖细胞，也可用体细胞。 (2)基因：转基因技术转移的是自然界中 已存在的基因，不能创造新基因，可看作是一 种广义的基因重组 (3)转移：转基因技术可以实现不同物种 间的基因转移。 ② 3.主要特点 A.①基因突变②基因突变③基因突变 (1)优点：①增加了生物变异的范围，实现 B.①基因突变或基因重组②基因突变 了种间遗传物质的交换。②针对性强、效率 ③基因重组 高、经济效益明显。 C.①基因突变②基因突变 ③基因突 (2)缺点：①破坏生态环境。②威胁人类 变或基因重组 健康。③转基因食品的安全性有待研究。 D.①基因突变或基因重组 ②基因突变 4.成果 或基因重组③基因重组 (1)农作物方面：转基因抗虫棉、转基因抗 解析图中①②分别属于有丝分裂的中期 病水稻等。 和后期：A与a所在的DNA分子都是经过复 (2)动物方面：转基因鱼、转基因瘦肉型 制而得到的，由于交叉互换只发生在减数分裂 猪、生物反应器等。 过程中，所以图中①②的变异只能属于基因突 ®用板 变：③属于减数第二次分裂的后期，由于减数分 (1)不可遗传变异：环境因素引起的变 裂过程中可以发生交叉互换，所以不能确定A 异，不涉及遗传物质的改变，一般不能进一步 与a的不同是基因突变还是基因重组的结果。 遗传给后代。 [答案C (2)可遗传变异：遗传物质改变所引起的 关键点2转基因技水 变异，变异来源有基因突变、基因重组、染色 体畸变；有些改变了的表型也可以遗传。 1.转基因技术的概念和原理 (3)定向变异：转基因技术能够定向改变 (1)概念：利用分子生物学和基因工程的 126 第四章 生物的变异么9 D.噬菌体展示技术的成功体现了细胞具 生物的遗传特性，能够实现物种间基因的 交流。 有统一性 (4)转基因技术在育种实践中有广泛的 解析T2噬菌体展示技术是将编码外源 成果，培育了众多的优良品种。 蛋白的DNA序列插入到T2噬菌体外壳蛋白 结构基因的适当位置，其遗传学原理是基因重 例2(2024·浙江义乌二中模拟)噬菌体 组，A正确：噬菌体专一性的寄生在大肠杆菌 展示技术是将编码多肽的外源DNA片段插入 到编码噬菌体外壳蛋白的基因序列中，使外源 细胞内，大肠杆菌可以作为噬菌体展示技术的 蛋白或多肽与噬菌体的外壳蛋白融合表达并 宿主细胞，B错误：合成噬菌体表面融合蛋白的 展示在噬菌体表面的技术。下列对噬菌体展 原料来自宿主细胞（大肠杆菌），C错误：噬菌体 示技术的分析正确的是( 展示技术是将编码多肽的外源DNA片段插入 A.噬菌体展示技术的遗传学原理是基因 到编码噬菌体外壳蛋白的基因序列中，使外源 重组 蛋白或多肽与噬菌体的外壳蛋白融合表达并 B.酵母菌可以作为噬菌体展示技术的宿 展示在噬菌体表面的技术。噬菌体是病毒，无 主细胞 细胞结构，噬菌体展示技术的成功不能体现细 C.合成噬菌体表面融合蛋白的原料来自 胞具有统一性，D错误。 噬菌体本身 答案A 03常考考向聚焦一。 考向点1减数分裂过程中发生基因重组 A.细胞①形成过程中没有发生基因重组 例I(2021·浙江1月选考)现建立“动物 B.细胞②中最多有两条染色体含有2P 精原细胞(2=4)有丝分裂和减数分裂过程'” C.细胞②和细胞③中含有P的染色体数 模型。1个精原细胞（假定DNA中的P都为 相等 2P,其他分子不含2P)在不含2P的培养液中 D.细胞④~⑦中含P的核DNA分子数 正常培养，分裂为2个子细胞，其中1个子细胞 可能分别是2、1、1、1 发育为细胞①。细胞①和②的染色体组成如 题源探索教村P94:图4-8，非同源染色体 图所示，H(h)、R(r)是其中的两对基因，细胞 自由组合引起的基因重组。 ②和③处于相同的分裂时期。下列叙述正确 解析由图可知，细胞①中发生了同源染 的是( 色体上非姐妹染色单体的交又互换，使同一染 色体上的基因发生了重组，A错误：如果细胞 细 R ,细胞④ ①中被交换的H基因所在片段含有2P,而被 细胞⑤ 交换的h基因所在片段（原来所在的染色单 细胞⑥ 胞 体)不含P,那么另一个h基因所在染色单体 细胞励 细胞① 含有P,因此细胞②中最多有3条染色体含 127 国雕手细高中生物学必修2遗传与进化父（浙江专用） 有2P,B错误：细胞②和细胞③中含有P的染 22的植株所占的比例为 色体数目不一定相等，如细胞②中含有2P的 (2)利用乙和丙通过杂交育种可培育纯合 染色体数可能是3条，细胞③中含有2P的染 的矮秆抗病水稻，育种过程是 色体数可能是2条，C错误；若细胞②中含P 的染色体有3条，则细胞④和⑤中含P的核 1.5 口甲口乙口丙 DNA分子数可能分别是2、1，细胞③中2条 1.0 含”P的染色体若分别进入细胞⑥和（⑦中，则 细胞⑥和⑦中含P的核DNA分子数分别是 0.5 1、1,因此细胞④~⑦中含P的核DNA分子 456789101112 数可能分别是2、1、1、1，D正确。 染色体编号 答案D 题源探索教材P95:基因重组用于杂交有种 考向点2杂交育种 解析(1)分析可知，甲的基因型为AABB, 例2(2021·浙江1月选考节选)水稻雌 乙的基因型为aaBO(O表示缺失1条染色体)， 雄同株，现有材料高秆不抗病植株（核型2 丙的基因型为AAbb。甲与乙杂交，F1的基因 24)(甲)、矮秆不抗病植株（乙）和高秆抗病植 型为号AaBB,2AaO.基因型有2种。中 株（丙）。甲和乙杂交、甲和丙杂交获得的F 基因型为AaBO的植株自交会出现核型为2 均为高秆不抗病，乙和丙杂交获得的F为高 一2=22的植株，所以F2中核型为2n一2=22 秆不抗病和高秆抗病。高秆和矮秆、不抗病和 抗病两对相对性状独立遗传，分别由等位基因 的植株所占比例为号×}8。(2)利用乙和 A/a、B/b控制，基因B/b位于11号染色体上， 丙通过杂交育种可培育纯合的矮秆抗病水稻， 某对染色体缺少1条或2条的植株能正常存 育种过程是乙和丙杂交获得F(AaBb和AabO), 活。甲、乙和丙均未发生染色体结构变异，甲、 取F,中高秆不抗病植株(AaBb)进行自交，从 乙和丙体细胞的染色体DNA相对含量如图所 F2中选取矮秆抗病植株(aabb)。 示（甲的染色体DNA相对含量记为1.0）。 釜泰（1)2：8 (2)乙和丙杂交获得 回答下列问题： (1)甲和乙杂交获得F,F自交获得F: F1,取F,中高秆不抗病植株进行自交，从F2中 F,基因型有 种，F2中核型为2n一2= 选取矮秆抗病植株。 128