生物的变异育种与进化汇总.docx
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生物的变异育种与进化汇总
生物的育种与进化
考点一生物的变异与育种
1.突破生物变异的5大问题
(1)关于“互换”问题
同源染色体上非姐妹染色单体的交叉互换,属于基因重组——参与互换的基因为“等位基因”;非同源染色体之间的互换,属于染色体结构变异中的易位——参与互换的基因为“非等位基因”。
(2)关于“缺失”问题
DNA分子上若干“基因”的缺失属于染色体变异;基因内部若干“碱基对”的缺失,属于基因突变。
(3)关于变异的水平
①基因突变、基因重组属于“分子”水平的变化,光学显微镜下观察不到。
②染色体变异是“细胞”水平的变异,涉及染色体的“某一片段”的改变,这一片段可能含有若干个基因,在光学显微镜下可以观察到——故常用分生组织制片观察的方法确认是否发生了染色体变异。
(4)涉及基因“质”与“量”的变化
①基因突变——改变基因的质(基因结构改变,成为新基因),不改变基因的量。
②基因重组——不改变基因的质,也不改变基因的量,但改变基因间组合搭配方式即改变基因型(注:
转基因技术可改变基因的量)。
③染色体变异——不改变基因的质,但会改变基因的量或改变基因的排列顺序。
(5)“两看”法界定二倍体、多倍体、单倍体
2.育种程序图的识别
(1)首先要识别图解中各字母表示的处理方法:
A——杂交,D——自交,B——花药离体培养,C——秋水仙素处理;E——诱变处理,F——秋水仙素处理,G——转基因技术
(2)根据以上分析可以判断:
“亲本
新品种”为杂交育种,“亲本
新品种”为单倍体育种,“种子或幼苗
新品种”为诱变育种,“种子或幼苗
新品种”为多倍体育种,“植物细胞
新细胞
愈伤组织
胚状体
人工种子―→新品种”为基因工程育种。
3.单倍体育种与杂交育种的关系
4.多倍体育种的原理分析
注:
多倍体育种中秋水仙素可处理“萌发的种子或幼苗”,单倍体育种中秋水仙素只能处理“单倍体幼苗”,切不可写成处理“种子”。
考法一考查可遗传变异类型的判断
1.如图是某细胞中一对同源染色体形态示意图(a~f、a+~f+代表基因)。
下列有关叙述不正确的是( )
A.该对染色体构成一个四分体,含4个DNA分子
B.该细胞中染色体发生了结构变异
C.该细胞中染色体的变化导致缺失部分基因
D.该细胞可能产生基因组成为adc+bef的配子
2.遗传学上将染色体上某一区段及其带有的基因一起丢失的现象叫缺失,若一对同源染色体中两条染色体在相同区域同时缺失叫缺失纯合子,若仅一条染色体发生缺失而另一条正常叫缺失杂合子。
缺失杂合子的生活力降低但能存活,缺失纯合子常导致个体死亡。
现有一红眼雄果蝇XAY与一白眼雌果蝇XaXa杂交,子代中出现一只白眼雌果蝇。
请采用两种方法判断这只白眼雌果蝇的出现是由于缺失造成的,还是由于基因突变引起的?
方法一:
方法二:
【方法总结】“三看法”判断可遗传变异的类型
(1)DNA分子内的变异
一看基因种类:
即看染色体上的基因种类是否发生改变,若发生改变则为基因突变,由基因中碱基对的增添、缺失或替换所致。
二看基因位置:
若基因种类和基因数目未变,但染色体上的基因位置改变,应为染色体结构变异中的“倒立”或“易位”。
三看基因数目:
若基因的种类或位置均未改变,但基因的数目改变则为染色体结构变异中的“重复”或“缺失”。
(2)DNA分子间的变异
一看染色体数目:
若染色体的数目发生改变,可根据染色体的数目变化情况,确定是染色体数目的“整倍变异”还是“非整倍变异”。
二看基因位置:
若染色体的数目和基因数目均未改变,但等位(或相同)基因所处的染色体位于非同源染色体上,则应为染色体结构变异中的“易位”。
三看基因数目:
若染色体上的基因数目不变,则为减数分裂过程中同源染色体上的非姐妹染色单体交叉互换的结果,属于基因重组。
考法二考查可遗传变异与遗传规律的综合应用
3.(2016山东临沂质检)玉米(2N=20)的抗锈病(A)对不抗锈病(a)为显性,基因位于10号染色体上;玉米籽粒的三对相对性状非糯性(B)对糯性(b)为显性、饱满种子(D)对凹陷种子(d)为显性、糊粉层有色(E)对糊粉层无色(e)为显性,基因都位于9号染色体上(如图1所示)。
请据图回答下面的问题。
(1)玉米的次级精母细胞中染色体数目是________,测定玉米的基因组序列需测定________条染色体。
(2)取图1所示基因型玉米进行测交,假如9号染色体不发生交叉互换,则子代抗病糯性凹陷无色个体占________;若取测交后代中抗病非糯性饱满有色植株自交,后代杂合子所占比例为________。
而实际实验中发现,几乎所有植株的自交后代表现型均远多于4种,出现了其他重组类型。
(3)在上述自交实验中发现一异常植株X,其自交后代表现型不多于4种,然后通过植物组织培养对植株X进行了保留,并对其原因进行了探究:
①观察到异常植株X的细胞内9号染色体行为如图2(Ⅰ),说明该植物细胞发生了________(填染色体变异类型),再交叉互换后产生了图2(Ⅱ)所示的四种配子。
其中两种不育配子发生了________(填染色体变异类型),从而使后代只出现________种表现型。
②四种配子中的两种可育配子在随机结合后,后代还有可能发生异常染色体纯合致死,如果考虑上述4对相对性状,通过统计该异常植株X自交后代表现型的比例即可确定:
若后代表现型的比例为________,则说明没发生异常染色体纯合致死;
若后代表现型的比例为________,则说明发生了异常染色体纯合致死。
【技法提炼】利用逆推法准确解答遗传实验结果预测题
此类题目多为探究性实验,实验结果可能有多种。
实验结论比较容易写出,但一般很难直接写出实验结果。
若实验结论已给出,可以从所给实验结论入手,逆推可能的实验结果。
在没有给出实验结论时,应注意思路上是先设想可能的结论,然后逆推实验结果,但在书写答案时仍应把结果写在前,结论写在后,不能把结论写在前,结果写在后。
考法三对常见育种方法的原理、类型和过程的考查
玉米(2N=20)是重要的粮食作物之一。
已知玉米的高秆易倒伏(D)对矮秆抗倒伏(d)为显性,抗病(R)对易感病(r)为显性,控制上述两对性状的基因分别位于两对同源染色体上。
为获得纯合矮秆抗病玉米植株,研究人员采用了下图所示的方法。
根据材料分析回答问题。
(1)过程④“航天育种”方法中主要的变异类型是______________。
(2)过程①②③的育种过程依据的主要原理分别是_______________
(3)过程②这种育种方法最大的优点是_________________。
与过程④的育种方式相比,过程③育种的优势是________________.过程③中在构建抗病基因表达载体时,必须使用____________和__________
两种工具酶;
(4)若过程①的F1自交3代,每代淘汰不合格类型,产生的矮杆抗病植株中纯合体占______________
(5)过程②,若单倍体幼苗通过加倍后获得M株玉米,通过筛选得到的矮秆抗病植株的基因型为________,在理论上有__________株。
(6)盐碱地是一种有开发价值的土地资源,为了开发利用盐碱地,从而扩大耕地面积,增加粮食产量,我国科学家应用耐盐基因培育出了耐盐玉米新品系。
为了确定耐盐转基因玉米是否培育成功,要用_______________的方法从个体水平鉴定玉米植株的耐盐性。
【技法提炼】不同育种方法的关键点
(1)原核生物不能进行减数分裂,所以不能运用杂交的方法进行育种,如细菌的育种一般采用的方法是诱变育种。
(2)杂交育种不一定需要连续自交。
若利用杂种优势,则出现杂合子即可;若选育显性优良纯种有性生殖时,需要连续自交筛选,直至性状不再发生分离;无性生殖时(如马铃薯、甘薯),只要出现该性状即可实现育种目标;若选育隐性优良纯种,则只要出现该性状个体即可。
(3)花药离体培养只是单倍体育种中的一个程序,要想得到可育的品种,还需要用秋水仙素处理单倍体幼苗使染色体加倍,从而获得可育品种。
(4)应特别关注“最简便”“最准确”“最快”“产生新基因、新性状或新的性状组合”等育种要求。
①最简便——侧重于技术操作,杂交育种操作最简便。
②最快——侧重于育种时间,单倍体育种所需时间明显缩短。
③最准确——侧重于目标精准度,基因工程技术可“定向”改变生物性状。
④产生新基因(或新性状)——侧重于“新”即原本无该性状,诱变育种可产生新基因,进而出现新性状(注:
杂交育种可实现性状重新组合,并未产生新基因,也未产生新性状,如黄色圆粒豌豆与绿色皱粒豌豆杂交,产生黄色皱粒组合,这里的黄色与皱粒性状原来就有,只是原来未组合而已)。
考点二生物的进化
1.比较达尔文自然选择学说与现代生物进化理论
2.现代生物进化理论中的“三、三、两、两”
3.辨析隔离、物种形成与进化的关系
(1)生物进化≠物种的形成:
①生物进化的实质是种群基因频率的改变,物种形成的标志是生殖隔离。
②生物发生进化,并不一定形成新物种,但是新物种的形成要经过生物进化,即生物进化是物种形成的基础。
(2)物种形成与隔离的关系:
物种的形成不一定要经过地理隔离,但必须要经过生殖隔离。
(3)共同进化并不只包括生物与生物之间的共同进化,还包括生物与环境之间的共同进化。
考法一考查种群基因频率及其相关计算
1.(2016河北衡水测试)假设某动物种群中,最初一对等位基因B、b的频率B=0.75,b=0.25,若环境的选择作用使B基因的频率不断降低,若干代后B、b的频率B=0.25,b=0.75。
下列有关叙述不正确的是( )
A.在整个过程中,群体中基因型Bb的频率变化规律可能是先增加后减少
B.该动物群体发生了进化
C.等位基因B、b的产生最初来自基因突变
D.该动物群体所处的环境没有发生变化
2.(2016海南北师大万宁附中二模)某动物种群中,AA,Aa和aa基因型的个体依次占25%、50%、25%.若该种群中的aa个体没有繁殖能力,其他个体间可以随机交配,理论上,下一代AA:
Aa:
aa基因型个体的数量比为( )
A.3:
3:
1B.4:
4:
1C.1:
2:
0D.1:
2:
1
【技法提炼】基因频率和基因型频率的计算方法
(1)基因频率的计算
①定义法:
基因频率=
×100%
②基因位置法:
a.若某基因在常染色体上,则,基因频率=
×100%。
b.若某基因只出现在X染色体上,则,基因频率=
×100%。
③通过基因型频率计算:
若已知AA、Aa、aa的频率,求A(a)的基因频率,则
A%=AA%+1/2×Aa%;a%=aa%+1/2×Aa%。
(2)运用哈代—温伯格平衡,由基因频率计算基因型频率
①内容:
在一个有性生殖的自然种群中,当等位基因只有一对(Aa)时,设p代表A基因的频率,q代表a基因的频率,则(p+q)2=p2+2pq+q2=1。
其中p2是AA(纯合子)的基因型频率,2pq是Aa(杂合子)的基因型频率,q2是aa(纯合子)的基因型频率。
②适用条件:
在一个有性生殖的自然种群中,在符合以下五个条件的情况下,各等位基因的基因频率和基因型频率在一代代的遗传中是稳定不变的,或者说是保持着动态平衡的。
这五个条件是:
种群大;种群中个体间的交配是随机的;没有突变的发生;没有新基因的加入;没有自然选择。
考法二综合考查对现代进化理论及与生物多样性形成的理解
3.(2016安徽省皖江名校联考)华南沿海发现了电白牡蛎,与分布在辽宁的长牡蛎相比,电白牡蛎无闭壳肌痕,而长牡蛎的闭壳肌痕很大。
下列有关叙述,正确的是
A.生物多样性的形成是生物遗传物质改变的结果,与环境作用无关
B.电白牡蛎与长牡蛎由于因地理隔离不能进行基因交流,所以存在生殖隔离
C.两种牡蛎形态上的差异说明二者基因库有一定的差别
D.电白牡蛎出现的实质是种群基因型频率改变,牡蛎的进化方向由自然选择决定
4.(2016江西省九校联考高考模拟)下列有关遗传、变异、生物进化的相关叙述中,正确的是( )
A.同源染色体上的非等位基因的遗传遵循孟德尔自由组合定律
B.繁殖过程中产生的变异个体都可以作为进化的原材料
C.地理隔离可阻止种群间的基因交流,种群基因库的差异导致种群间产生生殖隔离
D.遗传平衡状态下的种群,基因重组现象会使种群基因频率发生变化
高考真题
1.(2015·课标卷Ⅱ,6)下列关于人类猫叫综合征的叙述,正确的是( )
A.该病是由于特定的染色体片段缺失造成的
B.该病是由于特定染色体的数目增加造成的
C.该病是由于染色体组数目成倍增加造成的
D.该病是由于染色体中增加某一片段引起的
2.(2016全国新课标Ⅲ卷,32)基因突变和染色体变异是真核生物可遗传变异的两种来源。
回答下列问题:
(1)基因突变和染色体变异所涉及到的碱基对的数目不同,前者所涉及的数目比后者。
(2)在染色体数目变异中,既可发生以染色体组为单位的变异,也可发生以为单位的变异。
(3)基因突变既可由显性基因突变为隐性基因(隐性突变),也可由隐性基因突变为显性基因(显性突变)。
若某种自花受粉植物的AA和aa植株分别发生隐性突变和显性突变,且在子一代中都得到了基因型为Aa的个体,则最早在子代中能观察到该显性突变的性状;最早在子代中能观察到该隐性突变的性状;最早在子代中能分离得到显性突变纯合体;最早在子代中能分离得到隐性突变纯合体。
3.(2014·全国课标Ⅰ,32)现有两个纯合的某作物品种:
抗病高秆(易倒伏)和感病矮秆(抗倒伏)品种。
已知抗病对感病为显性,高秆对矮秆为显性,但对于控制这两对相对性状的基因所知甚少。
回答下列问题。
(1)在育种实践中,若利用这两个品种进行杂交育种,一般来说,育种目的是获得具有________优良性状的新品种。
(2)杂交育种前,为了确定F2代的种植规模,需要正确预测杂交结果。
若按照孟德尔遗传定律来预测杂交结果,需要满足3个条件:
条件之一是抗病与感病这对相对性状受一对等位基因控制,且符合分离定律;其余两个条件是_____________________________________
________________________________________________________________________。
(3)为了确定控制上述这两对性状的基因是否满足上述3个条件,可用测交实验来进行检验,请简要写出该测交实验的过程。
4.(2015安徽高考,5)现有两个非常大的某昆虫种群,个体间随机交配,没有迁入和迁出,无突变,自然选择对A和a基因控制的性状没有作用。
种群1的A基因频率为80%,a基因频率为20%;种群2的A基因频率为60%,a基因频率为40%。
假设这两个种群大小相等,地理隔离不再存在,两个种群完全合并为一个可随机交配的种群,则下一代中Aa的基因型频率是()
A.75%B.50%C.42%D.21%
5.(2015·课标卷Ⅰ,32)假设某果蝇种群中雌雄个体数目相等,且对于A和a这对等位基因来说只有Aa一种基因型。
回答下列问题:
(1)若不考虑基因突变和染色体变异,则该果蝇种群中A基因频率∶a基因频率为________。
理论上,该果蝇种群随机交配产生的第一代中AA、Aa和aa的数量比为________,A的基因频率为________。
(2)若该果蝇种群随机交配的实验结果是第一代中只有Aa和aa两种基因型,且比例为2∶1,则对该结果最合理的解释是________。
根据这一解释,第一代再随机交配,第二代中Aa和aa基因型个体数量的比例应为________。
课后练习
1.(2016北京市朝阳区高三考试)植物基因D控制蛋白质的合成。
研究发现,在基因D中部插入某小段DNA序列后,植物出现了性状的改变。
该段DNA序列的插入导致
A.基因D控制的蛋白质结构发生改变B.基因D所在染色体的其它基因发生改变
C.基因D所在染色体发生结构变异D.该种群基因库和进化方向的改变
2.下列关于基因突变和染色体变异的叙述,正确的是( )
A.DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失都会导致基因突变B.有丝分裂和减数分裂过程中都可能发生基因突变和染色体变异
C.染色体易位不改变基因数量,对个体性状不会产生影响D.用秋水仙素处理单倍体幼苗,得到的个体都是二倍体
3.现有高秆不抗病(Bbcc)和矮秆抗病(bbCc)两作物品种,为了达到长期培育高秆抗病(BbCc)杂交种的目的,下列有关快速育种方案的叙述,正确的是( )
A.每年让高秆不抗病(Bbcc)和矮秆抗病(bbCc)杂交就可以达到目的B.利用诱变育种技术可以达到快速育种的目的
C.制备纯合的亲本对长期培育杂交种是必要的D.只要使用单倍体育种技术就能实现快速育种的目的
4.(2016北京海淀区测试)下图1、图2表示某种生物的两种染色体行为示意图,其中①和②、③和④互为同源染色体,则两图所示的变异()
A.均为染色体结构变异
B.基因的数目和排列顺序均发生改变
C.均发生在同源染色体之间
D.均涉及DNA链的断开和重接
5.(2016天津高考)枯草杆菌野生型与某一突变型的差异见下表:
(注:
P脯氨酸;K赖氨酸;R精氨酸)
下列叙述正确的是
A.S12蛋白结构改变使突变型具有链霉素抗性B.链霉素通过与核糖体结合抑制其转录功能
C.突变型的产生是由于碱基对的缺失所致D.链霉素可以诱发枯草杆菌产生相应的抗性突变
6.编码酶X的基因中某个碱基对被替换时,表达产物将变为酶Y。
下表显示了与酶X相比,酶Y可能出现的四种状况,对这四种状况出现的原因判断正确的是( )
比较指标
①
②
③
④
酶Y活性/酶X活性
100%
50%
10%
150%
酶Y氨基酸数目/酶X氨基酸数目
1
1
小于1
大于1
A.状况①一定是因为氨基酸序列没有变化B.状况②一定是因为氨基酸间的肽键数减少了50%
C.状况③可能是因为突变导致了终止密码位置变化D.状况④可能是因为突变导致tRNA的种类增加
7.(2016河南焦作模拟)某自由交配的种群在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ时间段都经历多次繁殖过程,定期随机抽取100个个体,测得基因型为AA、aa的个体数量变化曲线如右图所示。
下列相关叙述正确的是( )
A.在Ⅰ段内A的基因频率是40%
B.A基因突变为a基因导致基因型频率在Ⅱ段发生剧变
C.Aa个体在Ⅰ、Ⅲ段数量均为40,说明种群没有发生进化
D.在Ⅱ、Ⅲ段,AA个体比aa个体的适应能力弱
8.(2016·山西模拟)假设a、B为玉米的优良基因。
现有AABB、aabb两个品种,控制两对相对性状的基因位于两对同源染色体上。
如图表示不同的培育方法,相关叙述正确的是( )
A.①过程的育种原理是基因突变,定向产生新基因
B.过程②③④的育种原理是基因重组,基因型aaB_的类型经④后,子代中aaBB所占比例是5/6
C.⑤和⑦过程是用秋水仙素处理萌发的种子
D.②过程是将优良基因集中于同一生物体
9.(2016山东淄博模拟)在圣露西亚岛有两种植物靠一种蜂鸟传粉。
一种植物的花蕊蜜管直而短,另一种则弯而深,雌鸟的长鸟喙适于在弯曲的长筒状花蕊蜜管中采蜜;雄鸟短鸟喙适于在短小笔直的花蕊蜜管中采蜜,在长期的进化过程中,生物逐渐适应。
由此不能得出的结论是()
A.雌雄鸟采蜜植物的差异缓解了雌雄蜂鸟间的种内斗争B.上述两种植物与蜂鸟的相互适应有利于各自繁衍后代
C.花蕊蜜管的形态与鸟喙的长度是长期自然选择的结果D.题中所述的各种生物构成了一个相互依存的生物群落
10.(2016甘肃测试)将①②两个植株杂交,得到③,将③再做进一步处理,如图所示,下列分析错误的是()
A.由③到④的育种过程依据的主要原理的基因突变
B.秋水仙素的作用原理是抑制纺锤体的形成,导致染色体数目加倍
C.⑥和⑨植株的染色体数目不相同
D.由③到⑨过程称为花药离体培养
11.(2016山东高考适应性训练)下图为农业育种过程中最常见的两种育种流程图,请结合所学知识分析下列相关问题:
(1)上图两种育种方法都涉及的变异原理是________。
(2)生产实践中人们常根据不同的育种要求选择所需要的育种方法。
若想大幅度改良生物的性状,则应选择的育种方法是________;若想定向改造生物性状,则应选择的育种方法是________;若想创造一个新物种,则应选择的育种方法是________。
(以上答案从下列各项中选取)
A.杂交育种B.诱变育种C.单倍体育种D.多倍体育种E.基因工程育种
(3)现有一个育种站,想利用基因型分别是AAbb和aaBB的两品种培育出基因型为aabb的新品种,若从上图中选择出最简捷的育种方法,应该选择________。
(4)图中利用常规育种方法培育基因型为AABB的新品种时,在培育过程中,需要从________代开始进行选择,原因是________________;在该次选择过程中需要淘汰的植株数约占总数的________。
12.果蝇的眼色由两对基因(A/a和R/r)控制,已知A和R同时存在时果蝇表现为红眼,其余情况为白眼,且其中R/r仅位于X染色体上。
实验:
一只纯合白眼雌果蝇与一只白眼雄果蝇杂交,正常F1全为红眼(偶见一只雌果蝇为XXY,记为“M”;还有一只白眼雄果蝇,记为“N”)。
(1)由题可知A/a位于常染色体上,且亲本白眼雄果蝇基因型为________,其不可能与R/r一样位于X染色体上的理由是:
___________________________________________________________________。
请用遗传图解表示出以上实验过程(产生正常F1果蝇)。
(2)M果蝇能正常产生配子,其最多能产生X、Y、XY和________四种类型的配子,其对应比例为________。
(3)N果蝇出现的可能原因是:
①是环境改变引起表现型变化,但基因型未变;②是亲本雄果蝇发生某个基因突变;③是亲本雌果蝇发生某个基因突变;④是亲本雌果蝇在减数分裂时X染色体不分离而产生XO型果蝇(XO为缺一条性染色体的不育雄性),请利用现有材料设计简便的杂交实验,确定N果蝇的出现是由哪一种原因引起的。
实验步骤:
____________________________,然后观察子代雌果蝇的性状及比例。
结果预测:
Ⅰ.若________________,则是环境改变;
Ⅱ.若________________,则是亲本雄果蝇基因突变;
Ⅲ.若________________,则是亲本雌果蝇基因突变;
Ⅳ.若________________,则是减数分裂时X染色体不分离。
13.(2016四川南充调研)某二倍体自花传粉植物的抗病(A)对易感病(a)为显性,高茎(B)对矮茎(b)为显性,且两对等位基因位于两对同源染色体上。
(1)两株植物杂交,F1中抗病矮茎出现的概率为3/8,则两个亲本的基因型为____________。
(2)让纯种抗病高茎植株与纯种易感病矮茎植株杂交得F1,F1自交时,若含a基因的花粉有一半死亡,则F2代的表现型及其比例是_________________________。
与F1代相比,F2代中,B基因的基因频率___________(变大、不变、变小)。
该种群是否发生了进化?
______(填“是”或“否”)。
(3)由于受到某种环境因素的影响,__一株基因型为Bb的高茎植株幼苗染色体加倍成为基因型为BBbb的四倍
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