专题四 第三讲 生物的变异与进化

单倍体、二倍体和多倍体
单倍体 概念 染色体组 形 成 原 因 自然 成因 人工 诱导 体细胞中含有 本物种配子染色体数 的个体 1至多个 单性生殖 花药离体培养 二倍体 由受精卵发育而来 体细胞含有 2个染色体组的个体 2个 正常的有性生殖 秋水仙素处理 单倍体幼苗 多倍体 由受精卵发而来 体细胞中含有 3个或3个以上 染色体组的个体 3个或3个以上 外界环境条件剧变 秋水仙素处理 萌发的种子或幼苗
交叉互换 染色体易位
图解
发生于同源染色体的 非姐妹染色单体之间 区别 属于基因重组 在显微镜下观察不到
发生于非同源染色体之间 属于染色体结构的变异 可在显微镜下观察到
基因突变与性状的关系
（1）基因片段上碱基对的种类发生改变不一定会导致生物性状的 改变，原因可有三： ①突变部位可能在非编码部位(内含子和非编码区)。 ②基因突变后形成的密码子与原密码子决定的是同一种氨基酸。 ③基因突变若为隐性突变，如AA→Aa，也不会导致性状的改变。 （2）基因突变对后代性状的影响 ①基因突变发生在体细胞有丝分裂过程中，突变可通过无性生殖 传给后代，但不会通过有性生殖传给后代。 ②基因突变发生在精子或卵细胞形成的减数分裂过程中，突变可 能通过有性生殖传给后代。 ③生殖细胞的突变率一般比体细胞的突变率高，这是因为生殖细 胞在减数分裂时对外界环境变化更加敏感。 （3）基因突变引起性状的改变，具有突变性状的个体能否把突变 基因传给后代，要看这种突变性状是否有很强的适应环境的能力。 若有，则为有利突变，可通过繁殖传给后代，否则为有害突变， 被淘汰掉。
生物进化与生物多样性的形成
1．生物进化的实质是种群基因频率的改变，因此，可认为生物基因频率发生了 改变就意味着生物发生了进化。 2．生物进化不等于物种的形成。物种形成的必要条件是生殖隔离，是基因频率 改变发展到不能实现基因交流的程度实现的。 3．物种形成的方式 （1）物种的形成有多种方式，主要为渐变式。 （2）爆发式物种的形成主要是以染色体数目变化的方式形成新物种。一出现 2 可以很快达到生殖隔离。 （3）染色体结构变化是形成新物种的另一种方式，发生染色体结构变化的个 体和原始物种杂交，可育性降低。形成初步的生殖隔离，以后经过进一 步演化形成新的物种。 （4）人工创造新物种：通过植物体细胞杂交（如番茄和马铃薯）、多倍体远 缘杂交（如甘蔗和萝卜）、多倍体育种（如八倍体小黑麦）等方式也可 以创造新物种。
专题四 遗传、变异和进化
第三讲 生物的变异与进化
2-4 生物的变异 （1）基因重组及其意义 （2）基因突变的特征和原因 （3）染色体结构变异和数目变异 （4）生物变异在育种上的应用 （5）转基因食品的安全 2-6 生物的进化 （1）现代生物进化理论的主要内容 （2）生物进化与生物多样性的形成 (Ⅱ) (Ⅱ) (Ⅰ) (Ⅱ) (Ⅰ) (Ⅱ) (Ⅱ)
不同需求的育种方法选择与分析
（1）育种的目的：育种的根本目的是培育具有优良性状（抗逆性 好、生活力强、产量高、品质优良）的新品种，以便更好地 为人类服务。从基因组成上看，目标品种可能是纯合子，可 防止后代发生性状分离，便于制种和推广；也有可能是杂合 子，即利用杂种优势的原理，如杂交水稻的培育、玉米的制 种等。 （2）不同需求的育种方法 ①若要培育隐性性状个体，则可用自交或杂交，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，则用单倍体育种方法。 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。
最 新 考 纲
考点1
三种可遗传变异
相关知识的整合
基因突变 概念 生 物 种 类 生 殖 方 式 DNA分子中发生碱基对 替换、增添、缺失 而引起的基因结构改变 所有生物均可发生
基因重组 有性生殖的过程中 控制不同性状的 基因重新组合 自然状态下只发生于 真核生物有性生殖过 程中，为核遗传 有性生殖 交叉互换 自由组合 人工DNA拼接技术 体细胞杂交
从分子水平上阐明了 自然选择对遗传变异 对遗传变异的作用机理 自然选择对遗传变异的作用机理 强调群体进化 认为种群是生物进化的基本单位
共同点 联系
都能解释生物进化的原因和生物的多样性、 都能解释生物进化的原因和生物的多样性、适应性 现代达尔文理论是在达尔文自然选择学说的基础上发展起来的 以种群为研究单位
③借助基因型频率：若基因在常染色体上，则该对等位基因中， 显(或隐)性基因的频率＝显(或隐)性纯合体基因型频率＋1/2杂合体基因型频率
由基因频率求基因型频率的方法
哈迪—温伯格公式法：在一个有性生殖的自然种群中 ① 当种群较大 ② 种群内个体间的交配是随机的 ③ 没有突变发生、新基因加入 ④ 自然选择时 存在以下公式 其中
基 ③变异一般是不定向的，定向的自 本 然选择决定着生物进化的方向； 观 ④生存斗争是自然选择的过程，是 点
生物进化的动力； ⑤适者生存是自然选择的结果； ⑥自然选择过程是一个长期、缓慢 连续的过程
现代生物进化理论与达尔文自然选择学说的比较
进化 模型
不同点
没有阐明遗传变异的本质 以及自然选择的作用机理 着重研究生物个体进化
有→无
诱变育种
基因突变
（2）两个或多个性状类型：两个或多个性状分散在不同的品种 中，首先要实现控制不同性状基因的重组，再选育出人们所 需要的品种，这可以从不同的水平上加以分析： ①个体水平上：运用杂交育种的方法实现控制不同优良性状基因 的重组。为了缩短育种年限，可采用单倍体育种 的方法。 ②细胞水平上：利用植物体细胞杂交，从而实现遗传物质的重组。 ③分子水平上：应用转基因技术将控制优良性状的基因导入另一 生物体内，从而实现基因重组。
染色体变异 染色体数目或结构 发生变化而导致 生物性状发生变异 真核生物细胞增殖 过程中均可发生
适 用 范 围
无性生殖、有性生殖
无性生殖、有性生殖
类型
自然突变 诱发突变
染色体结构变异 染色体数目变异
发生 时期
DNA复制时 减数分裂四分体时期 (有丝分裂间期、减数第 及 一次分裂前的间期) 减数第一次分裂 DNA上发生碱基对的增 添、缺失、改变，从而 引起DNA碱基序列即遗
形成过程
考点2
常见育种
知识的整合
杂交育种 原理 基因重组 ①选育纯种： 常用 杂交→自交 →选优→自交 方式 ②选育杂种： 杂交→杂交种
诱变育种 基因突变 辐射诱变 激光诱变 空间诱变
单倍体育种 染色体变异 花药离体培养 然后再加倍
多倍体育种 染色体变异 秋水术 将目的基因 导入生物体内 培育新品种
(p＋q)2＝p2＋2pq＋q2＝1
p → 一个等位基因的频率 q → 另一个等位基因的频率 p2 → 一个等位基因纯合子（如AA）的频率 2pq→ 杂合子的频率 q2 → 另一个纯合子（aa）的频率
运用现代进化理论分析生物的进化适应性和新物种的形成
内因 原 因 外因 相互 作用 适应性 多样性 物种 果 形成 结 进化 遗传保留有利变异，变异为选择提供原始材料 生物生存的各种环境条件，如各种生态因素对生物的影响 生物生存的各种环境条件对生物的变异进行选择 淘汰不利变异，积累和加强有利变异，推动着生存斗争 表现为生物的进化 环境对生物的变异进行定向选择 使有利变异在生物类群中得到积累和加强，形成了生物的适应性 同一物种的不同种群，由于生活环境的变化 形成了具有不同适应性的生物类群 当变异积累到一定程度而出现生殖隔离时，便形成了新物种 同一物种的不同类型及新物种的出现均表现为生物的多样性 生物新类型的形成导致生物进化 物种的形成是生物进化的质的飞跃
有可能 引发生态危机
关于育种方案的“选取”
（1）单一性状类型：生物的优良性状是由某对基因控制的单一性 状，其呈现方式、育种方式、原理及举例列表如下：
项目 方式 育种方法 原理 举例 能产生人胰岛素的大肠杆菌 无→有 单一 性状 基因工程 基因重组 普通羊群中出现短腿安康羊 不能产生高丝氨酸脱氢酶的菌种 高产青霉素菌株 少→多 多倍体育种 染色体变异 三倍体无子西瓜
⑤若要培育原先没有的性状，则可用诱变育种。 ⑥若要提高品种产量，提高营养物质含量，可用多倍体育种。 ⑦动、植物杂交育种中应特别注意语言叙述： 植物杂交育种中纯合子的获得一般通过逐代自交的方法； 动物杂交育种中纯合子的获得一般不通过逐代自交，而通过双 亲杂交获得F1，F1雌雄个体间交配，选F2与异性隐性纯合子测交 的方法。
考点3
生物进化
相关问题的整合
现代生物进化理论与达尔文自然选择学说的比较
达尔文自然选择学说
①遗传变异是自然选择的内因； ②过度繁殖为自然选择提供更多的 选择材料，加剧了生存斗争；
现代生物进化理论
①种群是生物进化的基本单位，生 物进化的实质在于种群基因频率 的改变； ②突变和基因重组、自然选择及隔 离是物种形成过程的三个基本环 节； ③突变和基因重组提供了生物进化 的原材料； ④自然选择使种群的基因频率定向 改变并决定生物进化的方向； ⑤隔离是新物种形成的必要条件
细胞分裂期
产生 机理
①细胞分裂受阻，体 非同源染色体上非等 细胞中染色体组成倍 位基因的自由组合； 地增加； 同源染色体姐妹染色 ②直接由生物的配子
基因突变的原因、特点
新的基因
基因重组与进化的关系
细胞分裂图示
分裂图形
分裂类型
有丝分裂
减数分裂 基因突变 基因重组
变异类型
基因突变
交叉互换与染色体易位的区别
育种 程序
杂交育种
诱变育种
单倍体育种 明显缩短 育种年限 所得品种为 纯合子
多倍体育种 器官巨大 提高产量 营养成分高
基因工程育种 打破物种界限 定向 改变生物性状
使位于不同 提高变异频率 个体优良性状 优 加速育种进程 集中到 点 大幅度地改良 一个个体上 某些性状 操作简便
育种时间长 有利变异少 技术复杂 只适用植物 不能克服 需大量处理 缺 需与 发育延迟 点 远缘杂交不亲 实验材料 杂交育种配合 结实率降低 和的障碍 有很大盲目性