生物高三一轮复习专题生物的变异和进化

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疑难点拨 交叉互换与染色体易位的区别
项目
交叉互换
染色体易位
图解
发生于同源染色体的 发生于非同源染
非姐妹染色单体之间 色体之间
区别
属于基因重组
属于染色体结构 变异
可在显微镜下观 在显微镜下观察不到
察到
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核心考点·题点突破
考向 2 下列关于生物变异的叙述，错误的是
()
A．基因突变、基因重组和染色体变异为生物进化提供原
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核心考点·题点突破
考向 3 (2012·浙江卷，32)玉米的抗病和不抗病(基因为 A、a)、高秆 和矮秆(基因为 B、b)是两对独立遗传的相对性状。现有不抗病矮秆 玉米种子(甲)，研究人员欲培育抗病高秆玉米，进行以下实验： 取适量的甲，用合适剂量的 γ 射线照射后种植，在后代中观察到白 化苗 4 株、抗病矮秆 1 株(乙)和不抗病高秆 1 株(丙)。将乙与丙杂 交，F1 中出现抗病高秆、抗病矮秆、不抗病高秆和不抗病矮秆。选 取 F1 中抗病高秆植株上的花药进行离体培养获得幼苗，经秋水仙 素处理后选出纯合二倍体的抗病高秆植株(丁)。 另一实验表明，以甲和丁为亲本进行杂交，子一代均为抗病高秆。 请回答：
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核心考点·题点突破
考向 1 (2012·江苏卷，14)某植株的一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)。若以该
植株为父本，测交后代中部分表现为红色性状。下列解释最
合理的是
()
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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
结果 新的基因型、新的
基因数目或顺
因和新的性状
性状
序变化
光镜下均无法检出，可根据是否有新性状
镜检
光镜下可检出
或新性状组合确定
基因的分子结构发 生改变，产生了新 的基因，改变了基 本质 因的“质”，出现 了新性状，但没有 改变基因的“量”
染色体结构或 原有基因的重新组
数目发生改 合，产生了新的基因
变，没有产生 型，使性状重新组
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2．动植物杂交育种的区别 方法：植物杂交育种中纯合子的获得只能通过逐代自交的方 法，不能通过测交方法，子代留种；而动物杂交育种中纯合 子的获得一般通过测交的方法，亲代留种。
3．澄清“可遗传”与“可育” (1)确认是否为可遗传变异的唯一依据是看“遗传物质是否 发生变化 ”。
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(2)“可遗传”≠“可育” 三倍体无子西瓜、骡子、单倍体等均表现“不育”，但它们均属 可遗传变异——其遗传物质已发生变化，若将其体细胞培养为 个体，则可保持其变异性状——这与仅由环境引起的不可遗传 变异有着本质区别。 无子番茄的“无子”原因是植株未受粉，生长素促进了果实发 育，这种“无子”性状是不可保留到子代的，将无子番茄进行 组织培养时，若能正常受粉，则可结“有子果实”。
转基 因育 种
组后，导入受 育种周期 技术复
异源 DNA 体细胞，使其 短，克服了 杂，安
重组
在受体内表 远缘杂交 全性问
达，筛选出符 不亲和的 题多
转基 因抗 虫棉
合要求的新 障碍
品种
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细胞 工程 育种
植物 组织 培养
外植体
→脱分
细胞 的全 能性
化→愈 伤组织 →再分 化→胚
状体→
植物体
取材少， 培养周期 技术复 短，繁殖 杂，工作 制人 率高，便 量大，操 工种子 于自动化 作繁琐 管理
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名称 原理 方法
优点
缺点
应用
杂交→自 使分散在
杂交 育种
基因 重组
交→筛选 同一物 ①育种时间
出符合要 种、不同 长；②局限于 培育矮
求的表现 个体中的 同种或亲缘 秆抗病
型，常通过 多个优良 关系较近的 小麦
自交至不 性状集中 个体之间
发生性状 于同一个
分离为止 体上
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核心考点·题点突破
诱变 育种
先用物理(紫 提高变
外线、射线、 异频
基因 突变
微重力、激光 率，加 等)或化学 快育种 (秋水仙素、 进程， 硫酸二乙酯 大幅度
有利变异少， 高产青霉
工作量大，需 菌、太空
要大量的供试 辣椒
材料
等)手段处 改良某
理，再筛选 些性状
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先将花药离体
单倍体 育种
培养出单倍体 植株，再经一 定浓度的秋水 仙素处理获得
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核心考点·题点突破
必考点二 变异与育种 从根本上讲，育种就是培育可遗传的作物新品种。可遗传变 异的来源有三种：基因突变、基因重组和染色体变异。育种 的最终目的就是改变原有品种的遗传物质，培育出符合人类 需求的新品种。对于因环境因素影响造成的(如肥水充足导致 作物旺长等)，而并没有引起遗传物质改变的品种，是不能作 为优良品种的。常见的育种方法有以下几种：
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解析 由于“缺失染色体的花粉不育”，若以该植株为父本，测 交后代理论上应该全部表现为白色。若出现部分红色性状，可 能是图示染色单体 1 或 2 上的基因 b 突变为 B，但这种可能性 很小，故 A 项不是最合理的；减数第二次分裂时，即使姐妹染 色单体 3 与 4 分离，由于其缺失突变，产生的花粉也不育，因 而 B 项不合理；减数第二次分裂时姐妹染色单体分开成为染色 体，分别移向细胞两极，不发生自由组合，因而 C 项也不合理； 最可能的原因是减数第一次分裂的四分体时期，由于四分体中 的非姐妹染色单体之间发生了交叉互换，基因 B 转移到染色单 体 1 或 2 上，D 项最合理。 答案 D
无性生殖、有
生殖
有性生殖
有性生殖
性生殖
3
类型
可分为自然突 变和诱发突 变，也可分为 显性突变和隐 性突变
染色体结构
自由组合型、交 的改变、染
叉互换型
色体数目的
变化
发生时间
有丝分裂间期 和减数Ⅰ前的 间期
减数Ⅰ前期和 减数Ⅰ后期
细胞分裂期
4
产生新的基因(产生 产生新的基因型，但 不产生新的基
产 生 了它的等位基因)、 不可以产生新的基 因，但会引起
新的基因，基 合，但未改变基因的
因的数量可发 “质”和“量”
生改变
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条件
外界条件剧变和 内部因素的相互 作用
不同个体间的杂 交，有性生殖过程 存在染色体的 中的减数分裂和 真核生物 受精作用
特点
普遍性、随机性、 原有基因的重新
不定向性、低频率 组合
性、多害少利性
存在普遍性
新基因产生的途 是生物产生变异 对生物的进化
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细胞 工程 育种
植物 体细 胞杂 交
细胞 的全 能性
“去壁” →“诱
融”→“ 组培”
技术复 克服远缘
杂，工作 杂交不亲
量大，操 和的障碍
作繁琐
“白 菜— 甘 蓝”
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细胞 工 程 动物体细 育种 胞克隆
细胞 的全 能性
核移 可应用于繁 植和 育优良动 技术要 胚胎 物，抢救濒 求高 移植 危动物
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(1)对上述 1 株白化苗的研究发现，控制其叶绿素合成的基因缺失 了一段 DNA，因此该基因不能正常__________，功能丧失，无法 合成叶绿素，表明该白化苗的变异具有________的特点，该变异 类型属于__________。 (2)上述培育抗病高秆玉米的实验运用了____________、单倍体育 种和杂交育种技术，其中杂交育种技术依据的原理是__________。 花药离体培养中，可通过诱导愈伤组织分化出芽、根获得再生植 株，也可通过诱导分化成__________获得再生植株。 (3)从基因组成看，乙与丙植株杂交的 F1 中抗病高秆植株能产生 __________种配子。 (4)请用遗传图解表示乙与丙植株杂交得到 F1 的过程。
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专题九 生物的变异和进化
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核心考点·题点突破
必考点一 基因突变、基因重组和染色体变异列表比较
项目 基因突变 基因重组 染色体变异
自然状态
适用 范围
生物 种类
所有生物 下，只发生 (包括病毒) 在真核生物 均可发生， 的有性生殖 具有普遍性 过程中，细
真核生物细 胞增殖过程 均可发生
胞核遗传
无性生殖、
径，生物变异的根 的来源之一，是生 有一定的意 意义
本来源，也是生物 物进化的重要因 义，如形成多
进化的原材料 素之一
倍体新物种
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发生可 可能性小，突变频 非常普遍，产生
可能性较小
能性 率低
的变异类型多
应用
诱变育种
杂交育种、基因 单倍体育种、 工程、细胞工程 多倍体育种
产生配子种类 生物多 产生新的基因，丰
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解析 (1)DNA 分子中发生碱基对的增添、缺失或替换而引起的 基因结构改变属于基因突变。由此可以判断，控制其叶绿素合 成的基因缺失了一段 DNA 属于基因突变，突变后的基因不能正 常表达而影响细胞正常的生理功能。基因突变具有低频性、不 定向性、多害少利性等特点。
多、组合方式 样性 富了基因文库
多、受精卵多
变异种类多
实例 果蝇的白眼、镰刀
无子西瓜的培
豌豆杂交等
型细胞贫血症等
育等
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①三者均属于可遗传的变异，都为生物的进化提供 了原材料；②基因突变产生新的基因，为进化提供 了最初的原材料，是生物变异的根本来源；基因突 变为基因重组提供大量可供自由组合的新基因，基 联系 因突变是基因重组的基础；③基因重组的变异频率 高，为进化提供了广泛的选择材料，是形成生物多 样性的重要原因之一；④基因重组和基因突变均产 生新的基因型，可能产生新的表现型
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(2)染色体变异与基因突变的判别 基因突变是分子水平的变异，在光学显微镜下是观察不到的， 而染色体变异是细胞水平的变异，在光学显微镜下一般可以观 察到。因此制作正常亲本与待测变异亲本的有丝分裂临时装片， 找到中期图进行结构与数目的比较可以区分染色体变异与基因 突变。
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(3)显性突变与隐性突变的判定 受到物理、化学因素的影响，AA 个体如果突变成 Aa 个体，则 在当代不会表现出来，只有 Aa 个体自交后代才会有 aa 变异 个体出现，因此这种变异个体一旦出现即是纯合体。相反， 如果 aa 个体突变成 Aa 个体，则当代就会表现出性状。因此 我们可以选择突变体与其他已知未突变体杂交，通过观察后 代变异性状的比例来判断基因突变的类型。对于植物还可以 利用突变体自交观察后代有无性状分离来进行显性突变与隐 性突变的判定。
明显缩短育
矮秆抗病
种年限，加速 技术复杂 小麦的培
育种进程
育
染色体源自文库纯合子
多倍体 育种
变异
用一定浓度的 秋水仙素处理 萌发的种子或 幼苗
技术复 植物茎秆粗
杂，发育 壮，叶片、果
延迟，结 三倍体无 实、种子较
实率低， 子西瓜 大，营养物质
一般只适 含量较高
合于植物
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将目的基因
与运载体重 目的性强，
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疑难点拨 1．不同需求的育种方法选择与分析
(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。 (5)若要培育原先没有的品种，则可用诱变育种。 (6)若要定向改变生物的性状，可利用基因工程育种。
材料
B．三倍体无子西瓜属于可遗传的变异
C．猫叫综合征是基因中碱基发生了变化所致
D．同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换属于基
因重组
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解析 A 正确，可遗传的变异是生物进化的原材料，可遗传的 变异来源于基因突变、基因重组和染色体变异。B 正确，三倍 体无子西瓜是多倍体育种，属于可遗传的变异。C 错误，猫叫 综合征属于染色体结构变异，基因中碱基发生变化属于基因突 变。D 正确，同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换属 于基因重组的一种类型。 答案 C
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疑难点拨 变异原因的探究 (1)遗传的变异与不遗传的变异的判别 性状＝基因型＋环境条件，所以某生物的变异原因应从外 因和内因两个方面加以分析。如果是因为遗传物质(或基因) 的改变引起的，此变异可在其自交后代或与其他个体的杂交 后代中再次出现(即能遗传)；如果仅仅是环境条件的改变引 起的，则不能遗传给自交后代或杂交后代，所以，可以用自 交或杂交的方法确定变异的原因；或者将变异个体和正常个 体培养在相同的条件下，两者没有出现明显差异，则原来的 变异性状是由环境引起的。
克隆羊 “多利”
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营养生 殖育种
保持植物 扦插、嫁
体的优良 接、压条等
性状
长时间 生殖导 致退化
繁殖果 树等
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特别提醒 (1)杂交育种和单倍体育种的首要操作都是杂交，但 其他操作不同。 (2)单倍体育种和多倍体育种都有使染色体加倍的操作，但两者 加倍的对象不同。前者加倍的对象是单倍体幼苗，后者则是正 常二倍体植株。