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第五单元 生物的变异与进化
第1讲生物的变异
[知考纲·明考情]
知识内容
必考要求
备考指南
1.基因重组
a
命题特点
均以选择题形式出现，难度较低。
2.基因突变
b
考情分析
变异类型分析及可遗传变异在生产实践中的实例分析。
3.染色体畸变
a
备考策略
①区分不同的变异类型，明确不同变异类型的特点、实例，并能根据文字描述和图形等判断变异类型。
②明晰各种可遗传变异在生产实践中的应用原理，并能简单地说出各种遗传育种的操作流程、优缺点及实例等。
4.杂交育种、诱变育种、单倍体育种和多倍体育种
a
5.杂交育种和诱变育种在农业生产中的应用
b
6.转基因技术
a
1．(2018·浙江6月学考)控制小鼠毛色的基因有A＋(灰色)、AY(黄色)、a(黑色)等，它们是染色体上某一位置的基因突变成的等位基因。这体现了基因突变具有( )
A．普遍性 B．多方向性
C．可逆性 D．稀有性
解析：选B 染色体上某一位置的基因突变为A＋、AY和a，体现了基因突变的多方向性。
2．(2018·浙江6月学考)育种工作者利用某二倍体作物进行单倍体育种。下列叙述错误的是( )
A．单倍体育种的最终目的是获得单倍体植株
B．单倍体育种能排除显隐性的干扰，提高效率
C．花药离体培养是获得单倍体植株的有效方法
D．用秋水仙素处理单倍体幼苗后可获得纯合植株
解析：选A 单倍体育种的最终目的是获得符合生产要求的纯合植株。
3．(2018·浙江4月学考)将某种海鱼的抗冻基因导入西红柿细胞中，培育成耐低温的西红柿新品种，这种导入外源基因的方法属于( )
A．杂交育种 B．转基因技术
C．单倍体育种 D．多倍体育种
解析：选B 动物基因转移到植物细胞中培育新品种的育种方法为转基因技术。
4．(2017·浙江4月学考)研究人员用X射线处理野生型青霉菌，选育出了高产青霉菌新菌株。这种育种方法属于( )
A．杂交育种 B．单倍体育种
C．诱变育种 D．多倍体育种
解析：选C 用X射线处理野生型青霉菌选育高产青霉菌，该过程属于诱变育种。
5．(2016·浙江10月学考)用γ射线处理籼稻种子，选育出了新品种。该育种方法属于( )
A．杂交育种 B．诱变育种
C．单倍体育种 D．转基因育种
解析：选B 采用γ射线对籼稻种子进行辐射诱变，属于诱变育种。
6．(2016·浙江4月学考)果蝇X染色体上增加了某个相同片段，其复眼由椭圆形变成条形。这属于染色体变异的( )
A．缺失 B．重复
C．倒位 D．易位
解析：选B 果蝇X染色体上增加了某个相同片段，这属于染色体上的重复。
7．(2016·浙江4月学考)用六倍体小麦和二倍体黑麦培育出异源八倍体小黑麦。这种育种方法属于( )
A．转基因育种 B．辐射诱变育种
C．化学诱变育种 D．多倍体育种
解析：选D 六倍体小麦和二倍体黑麦培育出异源八倍体小黑麦，原理是染色体数目变异，属于多倍体育种。
8. (2015·浙江10月学考)人类的特纳氏综合征是由于缺少一条性染色体引起的变异。该变异的类型是( )
A．基因突变 B．染色体数目变异
C．基因重组 D．染色体结构变异
解析：选B 性染色体缺少一条属于染色体数目变异。
一、可遗传的变异与不遗传的变异的比较
比较项目
可遗传的变异
不遗传的变异
遗传物质
发生改变
不发生改变
遗传情况
能在后代中再次出现
仅限于当代表现
应用价值
是育种的原始材料，能从中选育出符合人类需要的新类型或新品种
无育种价值，但在生产上可利用改良环境条件来影响性状的表现，以获取高产优质产品
联系
二、基因重组
1．概念
具有不同遗传性状的雌、雄个体进行有性生殖时，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现象或过程。
2．发生时期和原因
时期
原因
减数第一次分裂后期
随着非同源染色体的自由组合，非等位基因也自由组合
减数第一次分裂四分体时期
同源染色体上的等位基因随非姐妹染色单体的交换而发生交换
3.意义
基因重组的结果是导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基础。
三、基因突变
1．概念
指由于基因内部核酸分子上的特定核苷酸序列发生改变的现象或过程。
2．基因突变的相关描述
项目
内容分析
类型
①形态突变：主要影响生物的形态结构，可以从表现型的明显差异来识别；
②生化突变：影响生物的代谢过程，导致某个特定生化功能的改变或丧失；
③致死突变：导致个体活力下降，甚至死亡
诱发
因素
①物理因素：如各种射线的照射、温度剧变等；
②化学因素：各种能改变DNA分子中碱基排列顺序的化合物；
③生物因素：如麻疹病毒等
特点
①普遍性
②多方向性：基因A可突变为基因a1、a2、a3……
③稀有性：基因突变频率一般是很低的；
④可逆性：显性基因可以突变为隐性基因，隐性基因也可突变为显性基因；
⑤有害性：大多数的基因突变会给生物带来不利的影响
机理
由于某些因素的作用，引起碱基对的缺失、增加或替换，使DNA分子中的核苷酸顺序发生改变，其对应的mRNA的碱基顺序也随之改变，导致由mRNA翻译的蛋白质出现异常，最终表现为遗传性状的改变
意义
生物变异的根本来源，对生物进化和选育新品种具有非常重要的意义
[知识拓展]
基因突变对生物性状的影响
类型
影响范围
对氨基酸序列的影响
替换
小
可改变1个氨基酸或不改变，也可使翻译提前终止
增加
大
插入位置前不影响，影响插入位置后的序列
缺失
大
缺失位置前不影响，影响缺失位置后的序列
增加或
缺失3
个碱基
小
增加或缺失的位置增加或缺失一个氨基酸对应的序列
四、染色体畸变
1．定义
由于生物细胞中的染色体数目和结构发生变化而引起的变异。
2．类型
染色体结构变异和染色体数目变异。
(1)染色体结构变异
①概念：染色体发生断裂后，在断裂处发生错误连接而导致染色体结构不正常的变异。
②类型和结果
(2)染色体数目变异
①概念：生物细胞中染色体数目的增加或减少。
②类型和结果
变异类型巧判断
(1)互换：同源染色体上的非姐妹染色单体之间染色体片段的交换，属于基因重组；非同源染色体之间的互换，属于染色体结构变异中的易位。
(2)缺失或增加：DNA分子上若干基因的缺失或重复(增加)，属于染色体结构变异；DNA分子上若干碱基对的缺失、增加，属于基因突变。
(3)变异水平：基因突变、基因重组属于分子水平的变化，在光学显微镜下观察不到；染色体畸变属于细胞水平的变化，在光学显微镜下可以观察到。
五、生物变异在育种中的应用
1．杂交育种
概念
将两个或多个品种的优良性状通过杂交组合在一起，培育出更优良新品种的方法。一般可以通过杂交、选择、纯合化等手段
原理
基因重组
特点
操作简单，方法常规，但需要的时间较长
过程或
方法
双亲P(♀、 )→杂交→F1→自交→F2→选出表现型符合要求的个体自交→F3→……→选出稳定遗传的个体推广种植
实例
矮秆抗锈病小麦等
2．诱变育种
概念
利用物理、化学因素诱导生物发生变异，并从变异后代中选育新品种的过程
原理
基因突变和染色体畸变
特点
提高突变频率；能在较短时间内有效地改良生物品种的某些性状；改良作物品质，增强抗逆性
过程或
方法
辐射诱变，如使用各种射线；化学诱变，如使用化学药剂
实例
高产青霉菌、太空椒等
3．单倍体育种
概念
利用单倍体作为中间环节产生具有优良性状的可育纯合子的育种方法
原理
基因重组和染色体畸变
特点
缩短育种年限；能排除显隐性干扰，提高效率
过程或
方法
常规方法获得F1→F1经花药离体培养→单倍体植株幼苗(再经秋水仙素处理)→纯合子→新品种
实例
水稻、烟草、小麦等
4.多倍体育种
概念
利用低温处理或秋水仙素处理植物正在萌发的种子或幼苗，使其染色体数目加倍
原理
染色体畸变
特点
细胞较大，细胞内有机物的含量高、抗逆性强
过程或
方法
植株幼苗或萌发的种子经秋水仙素处理→染色体组加倍植株
实例
三倍体无籽西瓜的培育
5.转基因技术
概念
利用分子生物学和基因工程的手段，将某种生物的基因(外源基因)转移到其他生物的物种中，使其出现原物种不具有的新性状的技术
原理
基因重组
特点
克服远缘杂交不亲和的障碍，且能实现基因的定向转移
过程或
方法
通过转基因技术，将外源DNA导入受体细胞，然后获得相应个体
实例
转基因大豆、抗虫棉等
明辨四种育种方法的易误点
(1)杂交育种不能创造新的基因，只是对原有基因的重新组合，操作简单。
(2)诱变育种的原理通常情况下是基因突变，如“太辐一号”“青霉菌高产菌株”的获得；在诱变育种中家蚕的选育运用的原理则是染色体结构变异(易位)。
(3)单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理，一般情况下获得可育纯合子。单倍体育种能够明显缩短育种年限是针对显性纯合子而言，若选育的对象为隐性个体，最简单和最快速的方法均为杂交育种。
(4)多倍体育种过程中，若处理的是萌发的种子，发育成的植株染色体数目都加倍；若处理的是幼苗，则根部细胞未加倍。
1．研究人员用辐射诱导家蚕常染色体上含卵色基因的片段易位到W染色体上，选育出了能在卵还未孵化时就能区分出雌雄的新品种。这种育种方法属于( )
A．杂交育种 B．诱变育种
C．单倍体育种 D．多倍体育种
解析：选B 常染色体和W染色体属于非同源染色体，非同源染色体之间发生片段的交换属于染色体结构变异中的易位。这种通过辐射诱发变异的育种方法属于诱变育种。
2.(2018·浙江名校新高考研究联盟联考)图中①和②表示一对同源染色体，字母表示基因，“°”表示着丝粒，则图示结构形成的原因最可能是( )
A．易位 B．倒位
C．碱基对替换 D．碱基对缺失
解析：选B 图中一条染色体上的基因顺序为ACBDE，另一条染色体上的顺序为ABCDE，所以染色体发生了结构变异中的倒位。
3．(2018·浙江十校联盟3月联考)下列关于遗传和变异的叙述，错误的是( )
A．种豆得豆的现象是遗传
B．兄弟姐妹之间长得很像的现象是遗传
C．花生水肥条件不同果实大小不一的现象是变异
D．非同源染色体上非等位基因的自由组合属于基因重组
解析：选B 生物亲子代间的相似现象称为遗传，A正确，B错误；亲代与子代间或子代个体间存在差异的现象称为变异，C正确；基因重组可以发生在减数第一次分裂前期(同源染色体非姐妹染色单体之间交叉互换)或减数第一次分裂后期(非同源染色体上的非等位基因自由组合)，D正确。
4．下列有关基因突变的叙述，正确的是( )
A．环境因素可诱导基因朝某一方向突变
B．染色体上部分基因的缺失属于基因突变
C．个别碱基对的替换不一定会改变生物性状
D．DNA复制和转录的差错都可能导致基因突变
解析：选C 基因突变是不定向的，环境因素可诱导基因朝各种方向突变，A错误；染色体上部分基因的缺失属于
染色体结构变异中的缺失，B错误；由于密码子具有简并性，个别碱基对的替换不一定会改变生物性状，C正确；DNA复制中发生差错会导致基因突变，但转录过程中发生差错不是基因突变，D错误。
5．(2018·台州3月学考模拟)通过单倍体育种将宽叶不抗病(AAbb)和窄叶抗病(aaBB)两个烟草品种培育成宽叶抗病(AABB)新品种。下列关于育种过程的叙述，正确的是( )
A．将AAbb和aaBB杂交得到AaBb的过程实现了基因重组
B．对F1的花药进行离体培养，利用了细胞的全能性
C．需要用秋水仙素处理萌发的F1种子，使染色体加倍
D．育种过程中淘汰了杂合个体，明显缩短了育种年限
解析：选B 基因重组是指具有不同遗传性状的雌雄个体进行有性生殖时，控制不同性状的基因重新组合，而亲本AAbb和aaBB杂交，只分别产生Ab和aB一种配子，通过受精作用得到AaBb，此过程没有基因重组，A错误；花药离体培养得到单倍体植株，利用了植物细胞的全能性，B正确；秋水仙素可以处理萌发的种子或幼苗，C错误；单倍体育种过程中没有淘汰杂合个体，当亲本杂交后，用F1直接诱导单倍体加倍产生纯合子，它的基因型和表现型一致，可直接通过表现型来判断它们的基因型，所以能明显缩短育种年限，D错误。
6．(2018·嘉兴3月学考模拟)果蝇卷翅(Cy)是野生型(Cy＋)的显性突变基因，位于常染色体上。CyCy＋雄果蝇经辐射诱变后与Cy＋Cy＋雌果蝇杂交获得F1。F1中卷翅雄果蝇再与野生型雌果蝇单对杂交，其中某一对果蝇的杂交子代如下表。根据统计结果判断该过程中最可能发生的变异是( )
卷翅雄性
野生型雄性
卷翅雌性
野生型雌性
146
0
0
163
A.易位 B．缺失
C．重复 D．倒位
解析：选A CyCy＋雄果蝇经辐射诱变后与Cy＋Cy＋雌果蝇杂交获得F1，F1中卷翅雄果蝇再与野生型雌果蝇(Cy＋Cy＋)单对杂交，子代中出现雌雄个体性状差异，说明控制翅形的基因最可能与性染色体关联，根据子代的表现型可初步确定Cy基因易位到Y染色体上。
