专题四第3讲变异、育种和进化

1、考法考法1 1 基因突变的理解和判断基因突变的理解和判断考点考点28 28 生物的进化生物的进化角度角度1 1基因突变的特点分析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、数目或排列顺序碱基对种类、数目或排列顺序的改变，基因的数目和位

2、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。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。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

3、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。考点考点28 28 生物的进化生物的进化考法考法2 2 基因重组的理解和判断基因重组的理解和判断角度角度1 1基因重组的类型与发生机制基因重组的类型与发生机制非同源染色体上非等位基因间的重组同源染色体上非等位基因间的重组人工基因重组发生时间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

4、与受体细胞中的基因发生重组图像示意特点只产生新基因型，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)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)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考法3 3 染色体变异的分析与判断染色体变异的分析与判断角度角度1 1染色体结构变异的分析染色体结构变异的分析角度角度2 2单倍体、二倍体和多倍体的确定方法及单倍体、二倍体和多倍体的确定方法及育性分析育性分析(1)由合子合子发育来的个体，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

5、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会，不能产生正常的配子，所以骡是高度不育的。考点考点28 2

6、8 生物的进化生物的进化角度角度3 3生物体细胞内染色体组数的判断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。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，dg中依次含4、3、2、1个染色体组

7、。(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，以生殖细胞中的染色体数为标准，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。考点考点28 28 生物的进化生物的进化考考法法4 4 （实验）低温诱导植物染色体数目变化实验）低温诱导植

8、物染色体数目变化角度角度1 1实验原理及流程实验原理及流程实验原理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，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方法步骤诱导培养将洋葱(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36 h材料处理剪取根尖：约0.5固定细胞形态：放入卡诺氏液中浸泡0.51 h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

9、色体数目变化后，再用高倍镜观察考点考点28 28 生物的进化生物的进化角度角度2 2实验的注意事项实验的注意事项(1)试剂及用途(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。成分及比例注意事项作用卡诺氏液无水酒精与冰醋酸，按体积比3 1混合现配现用杀死细胞，固定细胞的形态，使其停留在一定的分裂期，以利于观察改良苯酚品红染液现配现用使染色体着色解离液15%的盐酸和95%的酒精按1 1混合使组织中的细胞分散开考点考点28 28 生物的进化生物的进化考考法法5 5 变异类型的比较和判断变异类型的比较和判断角度角度1 1可遗传变异与不可遗传变异可遗传变异与不可遗传变

10、异(1)生物变异的类型(2)可遗传变异与不可遗传变异的关系角度角度2 2变异类型的比较变异类型的比较(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。考点考点28 28 生物的进化生物的进化(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

11、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。角度角度3 3变异类型的判断变异类型的判断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考法6 6 育种方法的比较和选择育种方法的比较和选择考点考点29 29 变异在育种上的应用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交自交筛选出符合要求的表现型，多代自交，直到不发生性状分离为止物理方法：紫外线、射线、激光、微重力等；化学方法：亚硝酸、硫酸二乙酯等处理后再筛选优点操作简单

12、，目标性强，集中优良性状于同一个体提高变异频率，加快育种进程，大幅度改良某些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考点考点29 29 变异在育种上的应用变异在育种上的应用单倍体育种多倍体育种基因工程育种原理染色体变异染色体变异基因重组常用方法将杂交得到的F1的花药离体培养得到单倍体植株；再用一定浓度的秋水仙素处理，诱导染色体加倍，获得纯合子植株用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗提取目的基因装入运载体导入受体细胞目的基因的检测与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，得到纯合子

13、植物茎秆粗壮，器官大，营养物质含量高目的性强，定向改变生物的遗传性状，打破物种界限缺点技术复杂，成活率较低，需与杂交育种配合技术复杂，发育延迟，结实率较低，适用于植物，在动物中难以开展技术要求较高，实现难度大，有可能引发生态危机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

14、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。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。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(n1)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但在生产中一般连续自交6 6代

15、，从公式中可算出代，从公式中可算出自交自交6 6代显性纯合的概率就可达代显性纯合的概率就可达97%97%，这一概率可认为所得新品种几乎都是纯，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合子。所以，杂交育种的育种年限至少是6 6年。年。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。角度角度2 2不同育种目标的育种方式的选择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

16、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。(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，则最简便最简便的方法是自交。考点考点29 29 变异在育种上的应用变异在育种上的应用(3)无子西瓜和

17、无子番茄的比较无子西瓜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在减数分裂过程中同源染色体联会紊乱，不能形成正常的配子而无子未受粉，胚珠内的卵细胞没有经过受精，所以果实中没有形成种子无子性状能否遗传能，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所用试剂秋水仙素生长素考点考点29 29 变异在育种上的应用变异在育种上的应用(8)实验材料若为动物，则杂交育种中一般通过测交测交的方法培育。(9)实验材料若为植物营养繁殖类，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。(10)实验材料若为原核生物

18、，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。角度角度3 3育种图解的识别育种图解的识别1育种程序图的识别如图所示，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如图所示，过程表示杂交育种，过程表示多倍体育种，过程表示单倍体育种，过程表示诱变育种。考点考点29 29 变异在育种上的应用变异在育种上的应用1 1现代生物进化理论的

19、由来现代生物进化理论的由来(1)达尔文的自然选择学说内容：过度繁殖、生存斗争生存斗争、遗传变异和适者生存。意义：科学地解释了生物进化生物进化和生物多样性形成的原因。局限性：对遗传和变异遗传和变异的本质不能作出科学的解释；对生物进化的解释局限于个体水平；强调物种形成都是渐变渐变的结果，不能很好地解释物种大爆发等现象。考点考点31 31 生物的进化生物的进化2 2现代生物进化理论的主要内容现代生物进化理论的主要内容(1)种群种群是生物进化的基本单位。(2)突变和基因突变和基因重组产生进化的原材料。(3)自然选择自然选择决定生物进化的方向。(4)隔离隔离导致物种的形成(5)不同物种之间、生物与无机环

20、境之间在相互影响中不断进化和发展，这就是共同进化共同进化。(6)生物多样性包括基因多样性多样性、物种多样性物种多样性和生态系统多样性生态系统多样性三个层次。生物多样性的形成经历了漫长的进化进化历程。考点考点31 31 生物的进化生物的进化考法考法9 9 自然选择学说和现代生物进化理论的内容自然选择学说和现代生物进化理论的内容角度角度1 1正确理解现代生物进化理论正确理解现代生物进化理论1种群是生物进化的基本单位：生物进化的实质是种群基因频率的改变。2可遗传的变异为生物进化提供了原材料：可遗传的变异包括突变(基因突变和染色体变异)和基因重组。3自然选择决定生物进化的方向变异是不定向的，但变异是原

21、来就存在的，而不是环境变化产生的，环境是对各种变异进行选择，结果使不利变异被淘汰，有利变异逐渐积累，种群的基因频率发生定向改变，生物朝一定方向不断进化。(1)选择的对象：是对个体所产生的变异进行选择，现代生物进化理论认为，自然选择实质上是对变异所对应的基因的选择，从而改变种群中不同基因的基因频率。(2)选择的因素：起选择作用的是个体所处的自然环境。(3)选择的手段：通过生存斗争，使少数具有有利变异的生物个体生存下来，从而完成一次自然对生物的选择。(4)选择的结果：适者生存，不适者被淘汰，即现存的生物都是适应环境的。4隔离是新物种的形成的必要条件(1)隔离：包括地理隔离和生殖隔离，生殖隔离的形成

22、标志着新物种的形成。考点考点31 31 生物的进化生物的进化角度角度2 2现代生物进化理论与达尔文进化理论的比较现代生物进化理论与达尔文进化理论的比较1共同点：都能解释生物进化的原因和生物的多样性、适应性。2不同点(1)达尔文进化论没有阐明遗传和变异的本质以及自然选择的作用机理，而现代生物进化理论对此进行了阐述。(2)达尔文的进化论研究生物个体的进化，而现代生物进化理论则强调群体的进化，认为种群是生物进化的基本单位。(3)现代生物进化理论认为生物进化的实质基因频率的改变，是从分子水平上阐述，而自然选择学说从性状水平解释进化。(4)现代生物进化理论强调隔离在物种形成中的作用。角度角度3 3基因频

23、率与基因型频率的计算基因频率与基因型频率的计算1基因频率与基因型频率的比较基因频率基因型频率公式某基因频率该基因的数目该基因与其等位基因的总数100%某基因型频率该基因型的个体数总个体数100%外延生物进化的实质是种群基因频率的改变基因型频率改变，基因频率不一定改变考点考点31 31 生物的进化生物的进化2基因频率的计算方法(1)常染色体基因频率的计算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。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。(2)X染色体上的基因频率计算(3)运用哈代温伯格平衡定律，由基因频率计算基因型频率内容：在一个有性生殖的自然种群中，当等位

24、基因只有一对(Aa)时，设p代表A基因的频率，q代表a基因的频率，则：(pq)2p22pqq21。其中p2是AA(纯合子)的基因型频率，2pq是Aa(杂合子)的基因型频率，q2是aa(纯合子)的基因型频率。适用条件：在一个有性生殖的自然种群中，在符合以下5个条件的情况下，各等位基因的基因频率和基因型频率在一代代的遗传中是稳定不变的，或者说是保持着动态平衡的。这5个条件是：种群大；种群中个体间的交配是随机的；没有突变的发生；种群之间不存在个体的迁移或基因交流；没有自然选择。考点考点31 31 生物的进化生物的进化考点考点32 32 基因频率的难点分析基因频率的难点分析考法考法1010基因频率与基

25、因型频率的计算基因频率与基因型频率的计算考点考点32 32 基因频率的难点分析基因频率的难点分析角度角度1 1已知基因型频率，求基因频率已知基因型频率，求基因频率1利用常染色体上一对等位基因的基因型频率(个数)求基因频率设定A%、a%分别表示基因A和a的频率，AA、Aa、aa分别表示AA、Aa、aa三种基因型频率(个数)。根据遗传平衡定律，则：2 2利用常染色体上复等位基因的基因型频率利用常染色体上复等位基因的基因型频率( (个数个数) )求基因频率求基因频率以人的ABO血型系统决定于3个等位基因IA、IB、i为例。设基因IA的频率为p，基因IB的频率为q，基因i的频率为r，且人群中pqr1。

26、根据基因的随机结合，用下列二项式可求出子代的基因型及频率：(pIAqIBri)(pIAqiBri)p2(IAIA)q2(IBIB)r2(ii)2pq(IAIB)2pr(IAi)2qr(IBi)1，A型血(IAIA，IAi)的基因型频率为p22pr；B型血(IBIB，IBi)的基因型频率为q22qr；O型血(ii)的基因型频率为r2，AB型血(IAIB)的基因型频率为2pq。可罗列出方程组，并解方程组。3 3利用性染色体上一对等位基因的基因型频率利用性染色体上一对等位基因的基因型频率( (个数个数) )求基因频率求基因频率以人类的红绿色盲基因遗传为例。女性的性染色体组成为XX，男性的性染色体组成

27、为XY，Y染色体上无该等位基因，设定XB%、Xb%分别表示基因XB和Xb的频率，XBXB、XBXb、XbXb、XBY、XbY分别表示XBXB、XBXb、XbXb、XBY、XbY五种基因型频率(个数)。则：考点考点32 32 基因频率的难点分析基因频率的难点分析角度角度2 2已知基因频率，利用遗传平衡定律求基因型频率已知基因频率，利用遗传平衡定律求基因型频率已知基因频率，利用遗传平衡定律求基因型频率时，需要满足以下条件：种群足够大、没有突变发生、种群之间不存在个体的迁移或基因交流、没有自然选择、种群个体间随机交配。1 1利用常染色体上一对等位基因的基因频率求基因型频率利用常染色体上一对等位基因的基因频率求基因型频率设定p、q分别表示基因A和a的频率，根据遗传平衡定律，则：基因型AA的频率为p2，基因型Aa的频率为2pq，基因型aa的频率为q2。2 2利用常染色体上复等位基因的基因频率求基因型频率利用常染色体上复等位基因的基因频率求基因型频率以人的ABO血型系统决定于3个等位基因IA、IB、i为例。设基因IA的频率为p，基因IB的频率为q，基因i的频率为r，且人群中pqr1。在遗传平衡的人群中，由于种群中个体的交配是随机的，而且又没有自然选择，每个个体都为下代提供了同样数目的配子，所以两性个体之间的