专题四 第讲变异育种和进化

可育的，否则是不可育的。比如普通小麦是异源六倍体，染色体组起源于3个种，每个种各提供 2组染色体，减数分裂时就可以正常联会，能产生正常的配子，所以普通小麦是可育的。而马和 驴都是同源二倍体，是可育的，但是马和驴的后代——骡是异源二倍体，体细胞有两个染色体 组，但是这两个染色体组一组来自于马，一组来自于驴，在减数分裂时两组染色体无法正常联
角度3 变异类型的判断 1．可遗传变异与不可遗传变异的判断方法
2．基因突变和基因重组的判断方法
3.显性突变和隐形突变的判断方法
考法6 育种方法的比较和选择
考点29 变异在育种上的应用
杂交育种
诱变育种
原 理
基因重组
基因突变
常 用 方 法
杂多代交自→交自，交直→筛到不选发出生符性合状要分求离的为表止现型，①② 选物化理学方方法法：：紫亚外硝线酸、、γ硫射酸线二、乙激酯光等、处微理重后力再等筛；
考法1 基因突变的理解和判断
考点28 生物的进化
角度1 基因突变的特点分析
(1)基因突变的发生范围：任何时期都可以发生，特别是真核生物有丝分裂、减数分裂、无丝 分裂，原核生物及病毒遗传物质复制时。 (2)基因突变的结果是产生新基因，但并不一定是产生等位基因。病毒和原核生物的基因组结 构简单，基因数目少，而且一般是单个存在的，不存在等位基因。因此，真核生物基因突变可 产生等位基因，而原核生物和病毒基因突变产生的是新基因。 (3)基因突变是DNA分子水平上基因内部碱基对种类、数目或排列顺序的改变，基因的数目和 位置并未改变。 (4)基因突变对性状的影响：可能导致性状改变，也可能不改变生物的性状。 ①基因突变改变生物性状的原因：突变引起密码子改变，最终表现为蛋白质结构发生改变，导 致其功能改变，从而影响生物的性状，如镰刀型细胞贫血症。
考点28 生物的进化
考法4 （实验）低温诱导植物染色体数目变化
角度1 实验原理及流程
实验 用低温处理植物分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，以致影响染色体被拉向两极， 原理 细胞不能分裂成两个子细胞，于是植物细胞染色体数目发生变化
将洋葱(或大葱、蒜)放在装满清水的广口瓶上，让洋葱底部接触水面。待长 诱导培养 出约1 cm左右的不定根，将整个装置放入冰箱的低温室内(4 ℃)，诱导培养
(2)低温诱导时，一般设常温、低温4 ℃、0 ℃三种，以作为对照，否则实验设计不严密。
考法5 变异类型的比较和判断
角度1 可遗传变异与不可遗传变异 (1)生物变异的类型
考点28 生物的进化 (2)可遗传变异与不可遗传变异的关系
角度2 变异类型的比较
(1)关于“互换”问题。同源染色体上的非姐妹染色单体之间的交叉互换，属于基因重组；非 同源染色体之间片段的互换，属于染色体结构变异中的易位。 (2)关于“缺失”问题。DNA分子上若干基因的缺失属于染色体结构变异；DNA分子上若干 碱基对的缺失，属于基因突变。
优 操作简单，目标性强，集中优良性状于 提高变异频率，加快育种进程，大幅度改良某些
点 同一个体
性状
缺 点
育种年限长；局限于同种或亲缘关系较 近的个体之间
处理材料较多，突变后有利个体少
实 例
培育杂交小麦、水稻等
培育高产青霉菌株
育 种 程 序
原理
单倍体育种 染色体变异
多倍体育种 染色体变异
基因工程育种 考点29 变基异因在重育组种上的应用
(4)如果要克服远缘杂交不亲和的障碍，则可以选择基因工程育种和植物体细胞杂交技术。 (5)如果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。 (6)如果要使染色体加倍，则可以采用秋水仙素处理等方法，也可以采用细胞融合的方法，并且细胞融合 可在两个不同物种之间进行。
(7)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。
②基因发生突变，但性状并不一定发生改变的原因主要有：若基因发生突变，其转录的mRNA并未 改变，从而指导合成的蛋白质不发生改变，性状不变；基因发生突变后，引起mRNA上的密码子发 生改变，因一种氨基酸可对应多种密码子，改变了的密码子与原密码子对应同一种氨基酸，此时突 变基因控制的性状也不改变；若基因突变为隐性突变，且得到的是杂合子，如AA中的一个A突变为 a，此时性状也不改变；生物性状表现是基因和环境因素共同作用的结果，在某些环境条件下，改 变了的基因可能并不会在性状上表现出来。
角度2 实验的注意事项 (1)试剂及用途
考点28 生物的进化
成分及比例
注意事项
卡诺氏液
无水酒精与冰醋酸， 按体积比3∶1混合
现配现用
改良苯酚 品红染液
解离液
—
15%的盐酸和95%的 酒精按1∶1混合
现配现用 —
作用
杀死细胞，固定细胞 的形态，使其停留在 一定的分裂期，以利 于观察
使染色体着色
使组织中的细胞分散 开
会，不能产生正常的配子，所以骡是高度不育的。
角度3 生物体细胞内染色体组数的判断
(1)染色体组的特点：不含同源染色体，没有等位基 因；染色体形态、大小和功能各不相同；含有控制一 种生物性状的一整套基因，但不能重复。
考点28 生物的进化
(2)染色体组数的判断方法 方法一：根据细胞分裂图像进行识别判断， 以生殖细胞中的染色体数为标准，判断题 目中所给图的染色体组数。如图所示，图 甲处于减数第一次分裂的前期，染色体有 4条，生殖细胞中染色体有2条，每个染色 体组有2条染色体，该细胞中有2个染色体 组。图乙处于减数第二次分裂前期，有2 条染色体，且各不相同，故该细胞中有1 个染色体组。图丙处于减数第一次分裂的 后期，染色体有4条，该细胞中有2个染色 体组。图丁处于有丝分裂后期，染色体有 8条，该细胞中有4个染色体组。
所以果实中没有形成种子
能，结无子西瓜的植株经植物组织培养后， 所结西瓜仍是无子
不能，结无子番茄的植株经植物组织培养 后，所结番茄有子，所以它属于不可遗传 变异
秋水仙素
生长素
角度2 不同育种目标的育种方式的选择 (1)培育无子果实可选择多倍体育种，其原理是三倍体植株减数分裂时联会紊乱，不能结子。 (2)要获得本物种没有的性状可采用诱变育种或基因工程育种，其中基因工程育种的目的性强。 (3)如果要将不同个体的优良性状集中到同一个体，则可以选择杂交育种或单倍体育种，其中单倍体育种 可大大缩短育种年限，从而快速获得纯种。
合子
大，营养物质含量高 性状，打破物种界限
缺点
技术复杂，发育延迟，
技术复杂，成活率较低，需与杂交育种 结实率较低，适用于 技术要求较高，实现难度大，有
配合
植物，在动物中难以 可能引发生态危机
开展
ຫໍສະໝຸດ Baidu
实例 水稻的单倍体育种
培育三倍体无子西瓜 抗虫棉
育种 程序
(1)诱变育种材料：并非所有的材料都能进行诱变育种，只有能进行细胞分裂的材料才符合要求，如萌 发的种子、小白鼠等；不进行细胞分裂的材料不符合要求，如干种子、动物精子等。原因是诱变育种必 须发生基因突变，而基因突变一般发生在细胞分裂的DNA复制过程中。 (2)杂交育种 ①杂交育种与连续自交：杂交育种不一定都需要连续自交，若选育显性优良纯种，则需要连续自交，直 至性状不再发生分离；若选育隐性优良纯种，则只要出现该性状即可。 ②动植物杂交育种的区别：植物杂交育种中纯合子的获得一般通过逐代自交的方法；而动物杂交育种中 纯合子的获得一般通过测交的方法。 ③植物杂交育种的育种年限分析：以培育一对相对性状的显性纯合子为例，在逐代自交过程中将隐性纯 合子去掉。自交n代，第(n＋1)代中杂合子的概率为2/(2n+1) ，显性纯合子的概率为1－ 2/(2n+1) ，自 交n代后显性性状中的纯合子(AA)所占比例为(2n_1) / (2n+1) 。当n→＋ ，此数值为1，因此自交代数越 多，显性纯合子的概率越大。但在生产中一般连续自交6代，从公式中可算出自交6代显性纯合的概率 就可达97%，这一概率可认为所得新品种几乎都是纯合子。所以，杂交育种的育种年限至少是6年。 ④杂种优势：杂种优势是通过杂交获得种子，一般不是纯合子，在杂种一代上表现出多个优良性状，但
考法2 基因重组的理解和判断 角度1 基因重组的类型与发生机制
考点28 生物的进化
非同源染色体上非等位基因间的重 同源染色体上非等位基因
组
间的重组
人工基因重组
发
生 时
减数第一次分裂后期
减数第一次分裂四分体时期
目的基因导入受体细胞 后
间
发 生 机 制
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 源染色体上的非等位基因间的重新 组合
(3)关于变异的水平问题。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；染色 体变异属于亚细胞水平的变化，光学显微镜下可以观察到。 (4)关于变异的“质”和“量”问题。基因突变改变基因的质，不改变基因的量；基因重组不改变基 因的质，一般也不改变基因的量，但转基因技术会改变基因的量；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。
((89))实实验验材材料料若若为为动植物物，营则养杂繁交殖育类种，中如一土般豆通、过地瓜测等交，的则方只法要培出育现。所需性考状点即29可，变不异需在要育培种育上出的纯应种用。 (10)实验材料若为原核生物，则不能运用杂交育种，细菌的育种一般采用诱变育种和基因工程育种的 方法。
角度3 育种图解的识别 1．育种程序图的识别
常用 方法
将杂交得到的F1的花药离体培养得到单 用一定浓度的秋水仙 提取目的基因→装入运载体→导 倍体植株；再用一定浓度的秋水仙素处 素处理萌发的种子或 入受体细胞→目的基因的检测与
理，诱导染色体加倍，获得纯合子植株 幼苗
鉴定→筛选出符合要求的新品种
优点
缩短育种年限，加速育种进程，得到纯 植物茎秆粗壮，器官 目的性强，定向改变生物的遗传
同源染色体非姐妹染色单体 之间交叉互换，导致染色单 体上的基因重新组合
目的基因经载体导入受 体细胞，导致目的基因 与受体细胞中的基因发 生重组
图 像 示 意
①只产生新基因型，并未产生新的基因→无新蛋白质→无新性状(新性状不同于新性状组合 特) 点 ②发生于真核生物有性生殖的核基因遗传中(DNA重组技术除外)
如图所示，A表示杂交，B表示花药离体培养，C表示秋 水仙素或低温处理，D表示自交，E表示人工诱变，F表示 秋水仙素或低温处理，G表示基因工程，H表示脱分化，I 表示再分化，J表示包裹人工种皮。 从左到右表示的育种方法依次为：杂交育种、单倍体育
种、诱变育种、多倍体育种和基因工程育种。 2．基于个体基因型的育种图解识别
只能用杂种一代，因为其后代会发生性状分离，如杂交玉米的制种。
(3)无子西瓜和无子番茄的比较 无子西瓜
考点29 变异在育种上的应用 无子番茄
培育原理 染色体变异
生长素促进果实发育
无子原因
无子性状 能否遗传 所用试剂
在减数分裂过程中同源染色体联会紊乱， 未受粉，胚珠内的卵细胞没有经过受精，
不能形成正常的配子而无子
③两个亲本杂合性越高→遗传物质相差越大→基因重组类型越多→后代变异越多
考法3 染色体变异的分析与判断 角度1 染色体结构变异的分析
考点28 生物的进化
角度2 单倍体、二倍体和多倍体的确定方法及育性分析 (1)由合子发育来的个体，细胞中含有几个染色体组，就 叫作几倍体。由配子直接发育来的个体，不管含有几个 染色体组，都只能叫作单倍体。所以单倍体不一定只含1 个染色体组，也可能含有多个染色体组。 (2)一般情况下，单倍体是高度不育的，但是这并不是绝 对的。无论是单倍体、二倍体还是多倍体，如果来自同 一物种的染色体组的数目恰好都是偶数，一般是
36 h
方法 步骤
材料处理
①剪取根尖：约0.5～ ②固定细胞形态：放入卡诺氏液中浸泡0.5～1 h ③冲洗：用体积分数为95%的酒精冲洗2次
制作装片 解离、漂洗、染色、制片，方法同实验“观察植物细胞的有丝分裂”
观察
先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂相，确认某个细胞发生染色体数目 变化后，再用高倍镜观察
方法二：根据染色体形态判断，细胞内形态相同的染色 体有几条，则含有几个染色体组。如图所示的细胞中， a中每一种形态相同的染色体有3条，b中两两相同，c 中各不相同，则可判定它们分别含3、2、1个染色体组。
方法三：根据基因型判断：控制同一性状的基因出现 几次，就含几个染色体组，包括显性基因和隐性基因。 每个染色体组内不含等位基因或相同基因，如图所示， d～g中依次含4、3、2、1个染色体组。