【临门一脚】2015高考生物热点专题精确射靶热点七 生物的变异与育种

热点七 生物的变异与育种
【考点精要】
考点一.基因突变及其他变异
1.基因突变与染色体结构变异
比较项目 基因突变 染色体结构变异
主 体 基因内部的碱基对 染色体片段
类 型 碱基对的增添、缺失或替换 重复、缺失、易位、倒位
结 果 基因的碱基排列顺序改变，但基因的数目及基因在染色体上的位置不变，显微镜下不能观察到 染色体上基因的数目及排列顺序改变，可在显微镜下观察到
范 围 几乎所有生物 真核生物
对生物体的影响 可能有影响，也可能没有影响 大部分对生物体不利，严重时导致生物体死亡
实 例 镰刀型细胞贫血症、白化病等 猫叫综合征、果蝇棒状眼等
2.交叉互换与易位
易 位 交叉互换
变异类型 染色体结构变异 基因重组
范 围 非同源染色体之间 同源染色体内部非姐妹染色单体之间
交换对象 非等位基因 等位基因
图 例 ( http: / / www.21cnjy.com )
3.基因重组
重组类型 同源染色体上的非等位基因的重组 非同源染色体上的非等位基因的重组 人为导致的基因重组
发生时间 减数第一次分裂四分体时期 减数第一次分裂后期 基因工程
发生机制 同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换导致同源染色体上的非等位基因重新组合 同源染色体分开，等位基因分离，非同源染色体自由组合，导致非同源染色体上非等位基因间的重组 目的基因通过运载体导入受体细胞，导致受体细胞的基因组与外源基因重组
图像示意 交叉互换导致a与B、b与A重组，它们属于同源染色体上的非等位基因 非同源染色体自由组合导致非同源染色体上的非等位基因E与d、e与D重组
4.染色体数目变异
（1）染色体组概念的理解：a.不含有同源染色体，没有等位基因。b.染色体的形态、大小和功能各不相同。
c.含有控制一种生物体性状的一整套基因，但不重复。
（2）染色体组数目的判断
a.根据染色体形态判断：形态大小都相同的染色体有几条就有几个染色体组。
b.根据基因型判断：对于大部分生物体而言 ( http: / / www.21cnjy.com )，其基因型中相同的基因出现几次，就有几个染色体组，如基因为AAAbbb、AAAaBBbb的生物体，它们的体细胞中染色体组数目分别为三组、四组。
（3）单倍体、二倍体和多倍体
单倍体 二倍体 多倍体
染色体组 可能有一个、或两个、多个，因物种而异 两个 三个或三个以上
来 源 由配子直接发育而来 由受精卵发育而来 由受精卵发育而来
实 例 雄蜂、花药离体培养而来的植株等 几乎全部的动物和大多数高等植物 某些高等植物，如小麦为六倍体、马铃薯为四倍体等
主要特点 植株弱小，高度不育 大多数生物具有的普通特点 茎秆粗壮，叶片、果实、种子较大，营养物质含量高，发育迟缓，结实率低
a.单倍体、二倍体和多倍体的比较
b.单倍体、二倍体和多倍体的确定方法
( http: / / www.21cnjy.com )
归纳：先看来源，直接由配子发育而来，无论几个染色体组，均为单倍体；由受精卵发育而来，再数染色体组数，有几组染色体就是几倍体。
考点二.作物育种
1.各种育种方式比较
杂交育种 诱变育种 多倍体育种 单倍体育种
常用方法 杂交→自交→选优 用物理、化学因素处理生物 用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 花药离体培养
原理 通过基因重组，把两个亲本的优良性状集中在一起，从而产生符合要求的新类型 用人工方法诱发基因突变，产生新性状，创造新品种或新类型 抑制细胞分裂中纺锤体的形成，使染色体的数目加倍 诱导精子直接发育成植株，再用秋水仙素加倍成纯合子
优点 方法简单，容易操作 能提高变异的频率，大幅改良某些性状，可加速育种进程 器官较大，营养物质含量高 自交后代不发生性状分离，可缩短育种年限
缺点 不能创造新的基因，育种进程缓缦，过程繁琐 有利变异少，需大量处理供试材料，诱发突变的方向难以掌握，突变体难以集中多个理想性状 发育延迟，结实率低 方法复杂，成活率低
实例 小麦高茎（易倒伏）、抗锈病的纯种与矮茎（抗倒伏）易染病的纯种进行杂交，培育出矮茎抗锈病小麦品种 青霉菌经X射线、紫外线照射以及综合处理，培育出青霉素产量很高的菌株 三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦 抗病植株的培育
2.杂种优势与杂交育种的区别
杂种优势是生物界普遍存在的现象。它是指基因 ( http: / / www.21cnjy.com )型不同的亲本个体相互杂交产生的杂种第一代，在生长势、生活力、繁殖力、抗逆性、产量和品质等一种或多种性状上优于两个亲本的现象。杂种优势具有以下特点：杂种优势不是某一两个性状单独表现突出，而是许多性状综合表现突出；杂种优势的大小，取决于双亲的遗传差异和互补程度；亲本基因型的纯合程度不同，杂种优势的强弱也不同；杂种优势在F1代表现最明显，F2代以后逐渐减弱。
杂交育种通常是指把不同遗传类型的动物或植物 ( http: / / www.21cnjy.com )进行杂交，使优良性状结合于杂种后代中，通过培育和选择，创造出新品种的方法。它是动植物育种工作的基本方法之一。在杂交育种中应用最为普遍的是品种间杂交（两个或多个品种间的杂交），其次是远缘杂交（种间以上的杂交）。
杂交育种过程就是要在杂交后 ( http: / / www.21cnjy.com )代众多类型中选留符合育种目标的个体进一步培育，直至获得优良性状稳定的新品种。杂交育种不仅要求性状整齐，而且要求培育的品种在遗传上比较稳定。品种一旦育成，其优良性状即可相对稳定地遗传下去。杂种优势则主要是利用杂种F1代的优良性状，而并不要求遗传上的稳定。作物育种上就常常在寻找某种杂交组合，通过年年制备F1代杂交种用于生产的办法，取得经济性状，而并不要求其后代还能够保持遗传上的稳定性。
巧点妙拨
1.广义的基因重组还包括DNA重组技术，即基因工程育种的原理也是基因重组。
2.染色体结构变异属较大范围的变化，是 ( http: / / www.21cnjy.com )“线”的变化，涉及到多个基因的改变，光镜下可见；基因突变只是染色体中DNA分子结构的改变，且不会引起基因数目、种类、排列顺序的改变，属于“点”的变化，光镜下看不见。
3.基因重组的对象是非等位基因，如基因型为Aa的个体自交，其子代出现3：1的性状分离比，这一过程未体现基因重组，因为不存在非等位基因。
4.单倍体育种的常用方法是花药离体培养，但单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理两个过程。
5.要注意易位（属染色体变异）和交叉互换（属基因重组）的区别。
6.突变不等于基因突变，突变包括基因突变与染色体变异。
【典题对应】
例1.（2012江苏卷）某植株的一 ( http: / / www.21cnjy.com )条染色体发生缺失突变，获得该缺失染色体的花粉不育，缺失染色体上具有红色显性基因B，正常染色体上具有白色隐性基因b（见下图）。如以该植株为父本，测交后代中部分表现为红色性状。下列解释合理的是（ ）
A.减数分裂时染色单体1或2上的基因b突变为B
B.减数第二次分裂时姐妹染色单体3与4自由分离
C.减数第二次分裂时非姐妹染色单体之间自由组合
D.减数第一次分裂时非姐妹染色单体之间交叉互换
命题意图：本题综合考查染色体结构变 ( http: / / www.21cnjy.com )异、基因突变、减数分裂及遗传基本规律，综合性较强，需要考生准确的掌握所学知识之间的联系，并考查逻辑思维能力。
名师坐堂：解题时，首先要准确获取题中信息“获 ( http: / / www.21cnjy.com )得该缺失染色体的花粉不育”、“测交后代中部分表现为红色性状”，其次要注意基因突变具有低频性。由于获得该缺失染色体的花粉不育，则正常情况下，该植物做父本只产生含b的配子，测交后代不可能出现红色性状。既然测交后代中有部分个体表现为红色性状，说明父本能产生部分含有B的配子。若减数分裂时染色单体1或2上的基因b突变为B，由于基因突变具有低频性，则测交后代个体只有个别个体表现为红色，而不是部分个体表现为红色，故A项解释不合理；B、C项所描述的情况，测交的子代均不会出现红色性状的个体；若是减数第一次分裂时非姐妹染色单体发生交叉互换，因为交叉互换有一定的交换率，故父本产生的配子中可能有一部分含有B，测交后代可能会出现部分（不是个别）红色性状，因此D项正确。
答案：D
例2.（2011山东卷）基 ( http: / / www.21cnjy.com )因型为AaXBY的小鼠仅因为减数分裂过程中染色体未正常分离，而产生一个不含性染色体的AA型配子。等位基因A、a位于2号染色体。下列关于染色体未分离时期的分析，正确的是（ ）
①2号染色体一定在减数第二次分裂时未分离 ②2号染色体可能在减数第一次分裂时未分离
③性染色体可能在减数第二次分裂时未分离 ④性染色体一定在减数第一次分裂时未分离
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
命题意图：本题考查减数分裂及染色体数目变异。通过实例，考查考生对减数分裂过程的掌握情况及染色体数目变异原因的分析。
名师坐堂：解答此类题目时 ( http: / / www.21cnjy.com )，先分析正常情况下产生的配子的类型，然后根据异常配子与正常配子的区别，找出产生这种区别的原因。正常情况下，基因型为AaXBY的小鼠能产生4种不同的配子：AXB、 AY、aXB、 aY，该小鼠产生的异常配子为AA，不含性染色体，且多一个A基因。先分析不含性染色体的原因：可能是减数第一次分裂时，X染色体与Y染色体未分开进入同一次级精母细胞，也可能是减数第二次分裂，性染色体的姐妹染色单体未分开，进入同一精细胞，导致另一个精细胞中不含有性染色体，所以③正确。再分析多一个A基因的原因：由于该小鼠的基因型为Aa，若是2号染色体在减数第一次分裂时未分离，则形成的精细胞的基因型为Aa，而不是AA，因此②错误，只可能是2号染色体一定在减数第二次分裂时未分离。
解答该题时，也用图解法，如下图：
( http: / / www.21cnjy.com )
答案：A
例3.（2013江苏卷）现有小麦种质资 ( http: / / www.21cnjy.com )源包括: ①高产、感病； ②低产、抗病； ③高产、晚熟等品种。为满足不同地区及不同环境条件下的栽培需求，育种专家要培育3类品种：a.高产、抗病；b.高产、早熟；c.高产、抗旱。下述育种方法可行的是（多选）（ ）
A.利用①、③品种间杂交筛选获得a B.对品种③进行染色体加倍处理筛选获得b
C.a、b和c的培育均可采用诱变育种方法 D.用转基因技术将外源抗旱基因导入③中获得c
命题意图：本题通过育种方式的选择，考查变异等知识，旨在考查学生分析、判断和理解能力。
名师坐堂：有关育种知识的考查，需全面把 ( http: / / www.21cnjy.com )握育种的原理及特点。本题的解题思路是：欲获得a，应利用和品种间进行杂交筛选；染色体加倍后结实率降低，欲获得b，应对进行诱变育种；诱变育种可以产生新基因，因此a、b、c都可以通过诱变育种获得；基因工程可定向改造生物的性状，获得c可通过基因工程实现。
答案：CD
【命题趋向】
本专题内容在近几年的高考中，生物的 ( http: / / www.21cnjy.com )变异部分：基因重组往往与遗传基本规律综合考查；基因突变、染色体变异等内容经常以新情景、新材料为背景，考查获取和处理信息的能力，同时考查对基因突变、染色体变异等可遗传变异的本质区别。生物育种部分：往往在非选择题中与遗传基本规律综合考查。
在2014年的高考中，对本热点的考查形式 ( http: / / www.21cnjy.com )一般不会有太大的变化，本专题的内容与遗传基本规律、细胞的分化、减数分裂等知识联系紧密，在备考时，注意相关知识点之间的联系，这样在多个知识点综合考查时才能从容应对。
【直击高考】
1.(2014威海模拟)某镰刀型细胞 ( http: / / www.21cnjy.com )贫血症患者因血红蛋白基因发生突变，导致血红蛋白的第六位氨基酸由谷氨酸变成缬氨酸。下列有关叙述不正确的是（ ）
A.患者细胞中携带谷氨酸的tRNA与正常人不同 B.患者红细胞中血红蛋白的空间结构与正常人不同
C.患者血红蛋白mRNA的碱基序列与正常人不同 D.此病症可通过显微观察或DNA分子杂交检测
2.根据右图甲、乙，分析有关说法正确的是（ ）
A.图甲中可以发生基因重组的是序号③
B.图甲、乙的变化只会出现在减数分裂过程中
C.图乙的变化也属于基因重组
D.图中各个过程均可以发生基因突变
3.某细胞经减数分裂过程产生了如图所示的两个细胞。则下列说法正确的是（ ）
A．该过程为卵母细胞的减数分裂
B．最终的配子中染色体数目为4
C．该过程中发生了染色体的易位
D．不能产生基因型为Aa的配子
4.染色体之间的交叉互换可能导致染色体 ( http: / / www.21cnjy.com )的结构或基因序列发生变化。图甲、图乙分别表示两种染色体之间的交叉互换模式，图丙、丁、戊表示某染色体变化的三种情形。则下列有关叙述正确的是（ ）
A.甲可以导致戊的形成 B.乙可以导致丙的形成
C.甲可以导致丁或戊两种情形的产生 D.乙可以导致戊的形成
5. (2014·山东临沂质量 ( http: / / www.21cnjy.com )检测)袁隆平一直致力于杂交水稻的研究，极大地提高了水稻的产量，缓解了世界粮食短缺的现状，被提名为2014年诺贝尔和平奖的候选人。关于杂交育种的叙述正确的是（ ）
A．杂交水稻利用了不同亲本染色体重组的原理 B．杂交能将不同物种的优良性状集中到一个个体中
C．杂交后代表现出优良性状就成为优良品种 D．该育种方法也可以用于家禽、家畜的育种
6.（2014江苏高考改编）下图是高产糖化酶菌株的育种过程,有关叙述错误的是（ ）
A.通过上图筛选过程获得的高产菌株未必能作为生产菌株
B.X射线处理既可以引起真菌的基因突变也可能导致染色体变异
C.上图筛选高产菌株的过程是定向选择过程
D.每轮诱变相关基因的突变率都会明显提高
7.几种性染色体异常果蝇的性别、育性等如图所示。
（1）正常果蝇在减数第一次分裂中期的细胞内染色体组数为______，在减数第二次分裂后期的细胞中染色体数是____条。
（2）白眼雌果蝇(XrXrY)最多能产 ( http: / / www.21cnjy.com )生Xr、XrXr、________和________四种类型的配子。该果蝇与红眼雄果蝇(XRY)杂交，子代中红眼雌果蝇的基因型为________。
（3）用黑身白眼雌果蝇(aaXrXr)与灰 ( http: / / www.21cnjy.com )身红眼雄果蝇(AAXRY)杂交，F1雌果蝇表现为灰身红眼，雄果蝇表现为灰身白眼。F2中灰身红眼与黑身白眼果蝇的比例为________，从F2灰身红眼雌果蝇和灰身白眼雄果蝇中各随机选取一只杂交，子代中出现黑身白眼果蝇的概率为________。
（4）用红眼雌果蝇(XRXR ( http: / / www.21cnjy.com ))与白眼雄果蝇(XrY)为亲本杂交，在F1群体中发现一只白眼雄果蝇(记为“M”)。M果蝇出现的原因有三种可能：第一种是环境改变引起表现型变化，但基因型未变；第二种是亲本果蝇发生基因突变；第三种是亲本雌果蝇在减数分裂时X染色体不分离。请设计简便的杂交实验，确定M果蝇的出现是由哪一种原因引起的。
实验步骤：__________________________________________________________。
结果预测：Ⅰ.若__________________，则是环境改变；
Ⅱ.若__________________，则是基因突变；
Ⅲ.若__________________，则是减数分裂时X染色体不分离。
8.如下图所示，科研小组用60Co照射 ( http: / / www.21cnjy.com )棉花种子，诱变当代获得棕色（纤维颜色）新性状，诱变1代获得低酚（棉酚含量）新性状。已知棉花的纤维颜色由一对基因（A、a）控制，棉酚含量由另一对基因（B、b）控制，两对基因独立遗传。
（1）两个新性状中，棕色是 性状，低酚是 性状。
（2）诱变当代中，棕色、高酚的棉花植株基因型是 ，白色、高酚的棉花植株基因型是 。
（3）棕色棉抗虫能力强，低酚棉产量高。 ( http: / / www.21cnjy.com )为获得抗虫高产棉花新品种，研究人员将诱变1代中棕色、高酚植株自交，每株自交后代种植在一个单独的区域，从 的区域中得到纯合棕色、高酚植株。请你利用该纯合体作为一个亲本，再从诱变1代中选择另一个亲本，设计一方案，尽快选育出抗虫高产（棕色、低酚）的纯合棉花新品种（用遗传图解和必要的文字表示）
9. 香味性状是优质水稻品种的重要特性之一。
（1）香稻品种甲的香味性状受隐性基因(a)控制，其香味性状的表现是因为________________________，导致香味物质积累。
（2）水稻香味性状与抗病性状独立遗传，抗 ( http: / / www.21cnjy.com )病(B)对感病(b)为显性，为选育抗病香稻新品种，进行了一系列杂交实验。其中，无香味感病与无香味抗病植株杂交的统计结果如图所示，则两个亲代的基因型是_________________。上述杂交的子代自交，后代群体中能稳定遗传的有香味抗病植株所占比例为______。
（3）用纯合无香味植株作母本与香稻品种甲进行 ( http: / / www.21cnjy.com )杂交，在F1中偶尔发现某一植株具有香味性状。请对此现象给出两种合理的解释：①__________________________________；②__________________________________。
（4）单倍体育种可缩短育种年限。离体 ( http: / / www.21cnjy.com )培养的花粉经脱分化形成_____________，最终发育成单倍体植株，这表明花粉具有发育成完整植株所需的___________。若要获得二倍体植株，应在________时期用秋水仙素进行诱导处理。
答案
1.A 2.D 3.C 4.D 5.D 6.D
7. (1)2 　8　(2)XrY　 ( http: / / www.21cnjy.com )Y(注：两空顺序可颠倒)　 XRXr、XRXrY　(3)3∶1　 　(4)M果蝇与正常白眼雌果蝇杂交，分析子代的表现型 Ⅰ.子代出现红眼(雌)果蝇 Ⅱ.子代表现型全部为白眼 Ⅲ.无子代产生
8.（1）显性 隐性 （2）AaBB aaBb （3）不发生性状分离（或全为棕色棉，或没有出现白色棉）
( http: / / www.21cnjy.com )
9.(1)a基因纯合，参与香味物质代谢的 ( http: / / www.21cnjy.com )某种酶缺失 (2)Aabb、AaBb　 (3)某一雌配子形成时，A基因突变为a基因　 某一雌配子形成时，含A基因的染色体片段缺失 (4)愈伤组织　 全部遗传信息　 幼苗