2010届高三生物变异、育种与进化

1、第三讲 变异、育种与进化,一、基因突变的原因和特点 1.原因 （1）外因：物理因素、化学因素、 。 （2）内因：碱基对的 。 2.特点：普遍性、 、不定向性、 和 。 二、基因重组的类型、意义 1.类型 （1）减数分裂形成配子时， 上的非等位基因的 。,生物因素,增添、缺失和替换,随机性,低频性,多害少利性,非同源染色体,自由组合,（2）减数分裂形成 时，同源染色体上的非姐妹染色单体上的 的交换。 （3）DNA重组技术,四分体,等位基因,2.意义：是 的来源之一，对 也具有重要意义。 三、染色体变异,生物变异,生物的进化,染色体组,缺失,倒位,四、常见育种方式 1.杂交育种 将两个或多个品种的 通过 集中在一起，经过选择和培育，获得新品种的方法。 2.诱变育种 利用 （如X射线、射线、紫外线、激光等）或 （如亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处理生物，使生物发生 ，获得新品种的方法。 3.单倍体育种 常采用 ，再用 处理幼苗得到植株，与正常植株的染色体数目 ，这样的植株自交后代不会发生 。,优良性状,交配,物理因素,化学因素,基因突变,花药（花粉）离体培养,秋水仙素,相同,性状分离,4.多倍体育

2、种 常用且最有效的方法是用 处理 ，得到多倍体植株。多倍体植株的果实、种子都比较 ，糖类和蛋白质等含量都有所 ，但发育延迟，结实率低。 五、现代生物进化理论的主要内容 1.种群是 和 的基本单位。 2. 产生进化的原材料。 3.自然选择导致种群基因频率的 改变，决定 。 4. 导致新物种的形成。 5.共同进化产生生物的多样性。,秋水仙素,萌发的种子 或幼苗,大,增加,生物进化,繁殖,突变和基因重组,定向,生物进化的方向,隔离,六、生物多样性的形成 1.形成：生物进化的过程中， 、 共同进化，导致生物多样性的形成。 2.层次： 、物种多样性、 。,生物与生物,生物与 无机环境,基因（遗传）多样性,生态 系统多样性,考点一 三种可遗传变异的比较,说明 三种可遗传的变异都为生物的进化提供了原材料。 基因突变可产生新的基因，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。,下列叙述错误的是 ( ) A.基因突变是生物变异的根本来源 B.基因突变使一个基因变成它的等位基因 C.基因重组只能产生新的基因型，不能

3、产生新的基因， 因此对生物进化没有作用 D.基因重组只发生在有性生殖过程中,解析 基因突变的结果是产生等位基因，即产生原来没有的新基因，是生物变异的根本来源，是生物进化的原材料。因此，可以说：如果没有基因突变，生物也就不可能进化。基因重组虽然也能使生物产生变异，但这些变异只是生物界中已存在的性状重新组合，并不能产生自然界中原来没有的性状，但是由于基因重组可产生多样化的基因组合的子代，可能有一些会含有适应某种变化的、生存所必需的基因组合，因此对生物的进化也有重要意义。 答案 C,（09广东卷）在细胞分裂过程中出现了甲、乙 2种 变异，甲图中英文字母表示染色体片段。下列有关叙述 正确的是 （ ）,甲图中发生了染色体结构变异，增加了生物变异的多样性 乙图中出现的这种变异属于染色体变异 甲、乙两图中的变化只会出现在有丝分裂中 甲、乙两图中的变异类型都可以用显微镜观察检验 A. B. C. D. 解析 甲、乙两图都表示染色体变异，染色体变异可用显微镜观察检测。只要有染色体的生物，细胞分裂（有丝分裂和减数分裂）过程中就可能发生染色体变异。 答案 C,考点二 生物的可遗传变异与育种 1.常见育种方式

4、的比较,提醒 1.诱变育种与杂交育种相比，前者能产生前所未有的新基因，创造变异新类型；后者不能产生新基因，只是实现原有基因的重新组合。 2.在所有育种方法中，最简捷、常规的育种方法是杂交育种。 3.根据不同育种需求选择不同的育种方法 （1）将两亲本的两个不同优良性状集中于同一生物体上，可利用杂交育种，亦可利用单倍体育种。 （2）要求快速育种，则运用单倍体育种。 （3）要求大幅度改良某一品种，使之出现前所未有的性状，可利用诱变育种和杂交育种相结合的方法。,（4）要求提高品种产量，提高营养物质含量，可运用多倍体育种。 4.杂交育种选育的时间是F2，原因是从F2开始发生性状分离；选育后是否连续自交取决于所选优良性状是显性还是隐性。 5.杂交育种是通过杂交培育具有优良性状且能稳定遗传（纯合子）的新品种，而杂种优势则是通过杂交获得种子，一般不是纯合子，在杂种后代上表现出多个优良性状，但只能用杂种一代，因为后代会发生性状分离。 6.诱变育种尽管提高突变率，但处理材料时仍然是未突变的远远多于突变的个体；突变的不定向性和一般有害的特性决定了在突变的个体中有害的远远多于有利的。,2.动、植物杂交育种的区

5、别 （1）方法：植物杂交育种中纯合子的获得既可以通过测交获得，也可通过逐代自交的方法获得；而动物杂交育种中纯合子的获得一般不通过逐代自交，而通过测交的方法获得。 （2）实例：现有基因型为BBEE和bbee的两种植物或动物，欲培育基因型为BBee的植物或动物品种，育种过程用遗传图解表示如下：,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。 . Aa . AA Aa . AA Aa . AA Aa . AA Aa,由此得出自交n代，杂合子的概率为 ，显性纯合子概率为1- 。当n+，此数值为1，因此自交代数越多，显性纯合的几率越大。但在生产中一般连续自交6代，从公式中算出自交6代显性纯合的几率就可达97%以上，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。,（09上海卷）下列技术中不能获得抗锈病高产小麦 新品种的是 （ ） A.诱变育种 B.细胞融合 C.花粉离体培养 D.转基因 解析 诱变育种遵循了基因突变的原理，可以产生新基 因；高产不抗锈病和低产抗锈病小麦品种通过细胞融合、 转基因工程均能获得高产抗锈

6、病品种的小麦；通过花粉 离体培养得到的是单倍体植株，高度不育，不属于新品 种。,C,（09广东卷）为了快速培育抗某种除草剂的水稻，育种工作者综合应用了多种育种方法，过程如下。请回答问题。 （1）从对该种除草剂敏感的二倍体水稻植株上取花药离体培养，诱导成 幼苗。 （2）用射线照射上述幼苗，目的是 ；然后用该除草剂喷洒其幼叶，结果大部分叶片变黄，仅有个别幼叶的小片组织保持绿色，表明这部分组织具有 。,（3）取该部分绿色组织再进行组织培养，诱导植株再生后，用秋水仙素处理幼苗，使染色体 ，获得纯合 ，移栽到大田后，在苗期喷洒该除草剂鉴定其抗性。 （4）对抗性的遗传基础做进一步研究，可以选用抗性植株与 杂交，如果 ，表明抗性是隐性性状。F1自交，若F2的性状分离比为15（敏感）：1（抗性），初步推测 。,解析 （1）花药中含有受精的生殖细胞，其发育成的个体为单倍体。 （2）用 射线照射上述幼苗，幼苗易发生基因突变，,可能产生符合生产的新类型；然后用该除草剂喷洒其幼叶，个别幼叶的小片组织保持绿色，表明这部分组织抗除草剂。 （3）取该部分绿色组织再进行组织培养，诱导植株再生后，用秋水仙素处理幼苗，使

7、染色体加倍，从而获得纯合的抗除草剂植物。 （4）对抗性的遗传基础做进一步研究，可以选用抗性植株与敏感性植株杂交，如果后代全部为敏感性植株，表明抗性是隐性性状。F1自交，若F2的性状分离比为15（敏感）1（抗性），表明抗性性状由两对基因控制，且两对基因均为隐性纯合时才表现为抗性，其他基因型表现为敏感性。,答案 （1）单倍体 （2）使幼苗产生突变 抗除草剂能力 （3）数目加倍 抗性植株 （4）敏感性植株 F1个体全为敏感性植株 该抗性性状由两对基因共同控制，且两对基因均隐性纯合时，植株表现抗性，其余表现敏感性,考点三 基因频率和基因型频率的相关计算 设N个个体的种群，AA、Aa、aa的个体数分别是n1、 n2、n3，A、a的基因频率分别用PA、Pa表示，AA、 Aa、aa的基因型频率分别用PAA、PAa、Paa表示，则： PA= Pa= 由以上公式可得出下列结论： （1）在种群中一对等位基因的频率之和等于1，基因型 频率之和也等于1。,（2）一个等位基因的频率=该等位基因纯合子的频率+1/2杂合子的频率 （3）种群中某基因的频率计算方法有两种 通过基因型计算基因频率 例如：从某个种群中随机

8、抽出100个个体，测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。100个个体的基因型为30个AA、60个Aa、10个aa，就这对等位基因来说，每个个体可以看作含2个等位基因，那么100个个体共有200个基因，其中A基因有230+60=120个，a基因有210+60=80个。于是在这个种群中，A基因的基因频率为120200=60%，a基因的基因频率为80200=40%。,通过基因型频率计算基因频率 例如：已知AA%=30%，Aa%=60%，aa%=10%,则有：A%=AA%+ Aa%=30%+ 60%=60% a%=aa%+ Aa%=10%+ 60%=40%（或a%=1-A%=1-60%=40%） （4）上述计算方法在理想条件下才能成立，理想条件是指：种群非常大；所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代；没有迁出和迁入；自然选择对A、a没有作用；基因A和a都不产生突变。总之，存在于遗传平衡的种群中。 （5）在自然条件下，同时满足上述条件的种群是不存在的，这也从反面说明了自然界中种群的基因频率迟早要发生变化，即种群的进化是必然的。,（09上海卷）某小岛上原有果蝇20 000只，

9、其中 基因型VV、Vv和vv的果蝇分别占15%、55%和30%。 若此时从岛外侵入了2 000只基因型为VV的果蝇，且所 有果蝇均随机交配，则F1代中V的基因频率约是（ ） A.43% B.48% C.52% D.57% 解析 由题意知原种群数量是20 000，则可以得出 VV20 00015%=3 000、Vv20 00055%=11 000、 vv20 00030%=6 000,后侵入了2 000只基因型为VV 的个体，该种群中VV为3 000+2 000=5 000，该种群总 数为22 000只，所以该种群中VV占了5/22、Vv占了 11/22、vv占了6/22。该种群的个体随机交配，由,于没有发生自然选择导致基因的丢失，所以该种群的基因频率不变，即V基因的基因频率是5/22+11/221/2=21/44。 答案 B,（09广东卷）某人群中某常染色体显性遗传病的发病率为19%，一对夫妇中妻子患病，丈夫正常，他们所生的子女患该病的概率是 ( ) A.10/19 B.9/19 C.1/19 D.1/2 解析 设此致病基因由Aa控制，由题意知，该常染色体显性遗传病的发病率为19%，则隐性纯合子aa的概率为81%，a的基因频率即为90%,A的基因频率则为10%。则该夫妇基因型及基因型频率为：妻子：AA(1/19) 、 Aa(18/19)，丈夫：aa。此夫妇所生子女中，正常的概率为：18/191/2=9/19，患病的概率即为1-9/19=10/19。,A,例1 苯丙酮尿症是由于苯丙氨酸羟化酶的

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