2023届高考生物考前冲刺过关查补易混易错点07可遗传变异与育种方案选择

查补易混易错点07可遗传变异与育种方案选择【★01教材方位直击】本章节选自人教版必修二第五章和第六章，主要内容有基因突变、基因重组、染色体变异及变异原理在育种中的应用。不同变异类型的区别、变异在育种中的应用是高考考查的主要内容，试题多以生物变异现象、实际育种过程为背景，通过不同变异类型的特点对比、育种方法及原理的表述等考查理解及综合应用能力。试题有选择题和非选择题，试题难度适中。考查生物变异的基础知识时，要求学生熟练掌握基础知识，形成知识网络，细胞癌变的外因是物理致癌因子、化学致癌因子和病毒致癌因子，内因是原癌基因和抑癌基因发生基因突变。考查染色体变异的相关知识，意在考查考生数据处理能力和从图表中提取有效信息的能力；能理解所学知识要点，把握知识间联系的能力；能运用所学知识解决生物学问题及应用能力【★02易混易错归纳】易错点01基因突变、基因重组、染色体变异可遗传的变异：包括基因突变、基因重组和染色体变异。基因突变：基因突变是基因结构的改变，包括碱基对的增添、缺失或替换。基因突变发生的时间主要是细胞分裂的间期。基因突变的特点是低频性、普遍性、少利多害性、随机性、不定向性。突变特点（1）普遍性：一切生物都可以发生。（2）随机性：生物个体发育的任何时期和部位。（3）低频性：自然状态下，突变频率很低。（4）不定向性：一个基因可以向不同的方向发生突变，产生一个以上的等位基因。（5）多害少利性：多数基因突变破坏生物体与现有环境的协调关系，而对生物有害。基因突变类问题的解题方法（1）确定突变的形式：若只是一个氨基酸发生改变，则一般为碱基对的替换；若氨基酸序列发生大的变化，则一般为碱基对的增添或缺失。（2）确定替换的碱基对：一般根据突变前后转录成mRNA的碱基序列判断，若只有一个碱基存在差异，则该碱基所对应的基因中的碱基就为替换的碱基。基因突变意义（1）新基因产生的途径。（2）生物变异的根本来源。（3）生物进化的原始材料。基因重组：基因重组的方式有同源染色体上非姐妹单体之间的交叉互换和非同源染色体上非等位基因之间的自由组合，另外，外源基因的导入也会引起基因重组。自由组合型：位于非同源染色体上的非等位基因的自由组合。交叉互换型：四分体的非姐妹染色单体的交叉互换。人工重组型：转基因技术，即基因工程。染色体变异：染色体变异是指染色体结构和数目的改变。染色体结构的变异主要有缺失、重复、倒位、易位四种类型。染色体数目变异可以分为两类：一类是细胞内个别染色体的增加或减少，另一类是细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少。例如：①基因重组就是指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。基因重组有两种类型：一是在生物体通过减数分裂形成配子时，随着非同源染色体的自由组合，非等位基因也自由组合，产生不同的配子；二是在减数分裂过程中的四分体时期，位于同源染色体上的等位基因有时会随着非姐妹染色单体之间的互换而发生交换，导致染色单体上的基因重组。两种类型都发生在⑥减数分裂时期。如⑦猫的毛色变异、形态各异的金鱼等。②染色体变异是指生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化。包括⑧染色体结构的变异和⑨染色体数目的变异。⑨染色体数目的变异可以分为两类：一类是细胞内⑫个别染色体的增加或减少，另一类是细胞内染色体数目以⑪一套完整的非同源染色体为基数成倍地增加或成套地减少。⑩人的猫叫综合征是人5染色体短臂缺失导致的，果蝇缺刻翅的形成都属于染色体结构变异。⑬人的唐氏综合征是患者体内存在三条21号染色体，Turner综合征患者体内只有一条X染色体，都属于个别染色体数目的增加或减少。易错点02：育种方式的选择杂交育种诱变育种单倍体育种多倍体育种方法杂交→自交→选优辐射诱变、激光诱变、化学药剂处理花药离体培养、秋水仙素诱导加倍秋水仙素处理萌发的种子或幼苗原理基因重组基因突变染色体变异（染色体组先成倍减少，再加倍，得到纯种）染色体变异（染色体组成倍增加）举例高杆抗病与矮杆抗病小麦杂交产生矮杆抗病品种高产量青霉素菌株的育成抗病植株的育成三倍体西瓜、八倍体小黑麦鉴别生物遗传特性的常用方法：（1）鉴别一只动物是否为纯合子，可用测交法；（2）鉴别一棵植物是否为纯合子，可用测交法和自交法，其中自交法最简便；（3）鉴别一对相对性状的显性和隐性，可用杂交法和自交法（只能用于植物）；（4）提高优良品种的纯度，常用自交法；（5）检验杂种F1的基因型采用测交法．【★03真题好题演练】真题演练：1.（2021·广东省）白菜型油菜（2n=20）的种子可以榨取食用油（菜籽油）。为了培育高产新品种，科学家诱导该油菜未受精的卵细胞发育形成完整植株Bc。下列叙述错误的是（）A.Bc成熟叶肉细胞中含有两个染色体组B.将Bc作为育种材料，能缩短育种年限C.秋水仙素处理Bc幼苗可以培育出纯合植株D.自然状态下Bc因配子发育异常而高度不育【答案】A【解析】白菜型油菜（2n=20）的种子，表明白菜型油菜属于二倍体生物，体细胞中含有两个染色体组，而Bc是通过卵细胞发育而来的单倍体，其成熟叶肉细胞中含有一个染色体组，A错误；故选A。2.（2021·湖南省·多选）血浆中胆固醇与载脂蛋白apoB-100结合形成低密度脂蛋白（LDL），LDL通过与细胞表面受体结合，将胆固醇运输到细胞内，从而降低血浆中胆固醇含量。PCSK9基因可以发生多种类型的突变，当突变使PCSK9蛋白活性增强时，会增加LDL受体在溶酶体中的降解，导致细胞表面LDL受体减少。下列叙述错误的是（）A.引起LDL受体缺失基因突变会导致血浆中胆固醇含量升高B.PCSK9基因的有些突变可能不影响血浆中LDL的正常水平C.引起PCSK9蛋白活性降低的基因突变会导致血浆中胆固醇含量升高D.编码apoB-100的基因失活会导致血浆中胆固醇含量升高【答案】C【解析】分析题干，血浆胆固醇与载脂蛋白apoB-100结合形成低密度脂蛋白与细胞表面的受体结合，将胆固醇运输到细胞内，从而使血浆中的胆固醇含量降低；LDL受体减少和载脂蛋白apoB-100减少，均会影响胆固醇被细胞利用，导致血浆中的胆固醇含量较高。引起PCSK9蛋白活性增强的基因突变会导致细胞表面LDL受体数量减少，使血浆中胆固醇的含量增加，C错误；故选C。3.（2020·全国Ⅲ卷·T32）普通小麦是目前世界各地栽培的重要粮食作物。普通小麦的形成包括不同物种杂交和染色体加倍过程，如图所示（其中A、B、D分别代表不同物种的一个染色体组，每个染色体组均含7条染色体）。在此基础上，人们又通过杂交育种培育出许多优良品种。回答下列问题：一粒小麦×斯氏麦草（AA）（BB）杂种一拟二粒小麦×滔氏麦草（AABB）（DD）杂种二普通小麦（AABBDD）（1）在普通小麦的形成过程中，杂种一是高度不育的，原因是。已知普通小麦是杂种二经过染色体加倍形成的多倍体，普通小麦体细胞中有条染色体。一般来说，与二倍体相比，多倍体的优点是（答出2点即可）。

（2）若要用人工方法使植物细胞染色体加倍，可采用的方法有（答出1种即可）。

（3）现有甲、乙两个普通小麦品种（纯合体），甲的表现型是抗病易倒伏，乙的表现型是易感病抗倒伏。若要以甲、乙为实验材料设计实验获得抗病抗倒伏且稳定遗传的新品种，请简要写出实验思路。【解析】本题主要考查了杂种不育的原因，多倍体的优点，杂交育种的流程。（1）杂种一属于异源二倍体，细胞中不含同源染色体，无法联会，所以无法正常进行减数分裂产生配子，因此是高度不育的。普通小麦属于异源六倍体，含有六个染色体组，每个染色体组有7条染色体，共有42条染色体。多倍体往往茎秆粗壮，叶片、果实、种子比较大，营养物质含量高。（2）秋水仙素或者低温处理，可以抑制纺锤体的形成，使染色体数目加倍。（3）要想获得抗病抗倒伏且稳定遗传的新品种，可以用杂交育种或者单倍体育种的方法。【答案】（1）无同源染色体，不能进行正常的减数分裂42营养物质含量高、茎秆粗壮（2）秋水仙素处理（或低温处理）（3）方案一：让甲、乙两个品种进行杂交，得到F1,F1连续自交并淘汰不符合要求的个体，直到获得能稳定遗传的抗病抗倒伏的品种。方案二：让甲、乙两个品种进行杂交，得到F1，取F1的花粉进行花药离体培养获得单倍体植株，再用秋水仙素处理幼苗，淘汰掉不符合要求的植株，即可得到抗病抗倒伏且稳定遗传的新品种。4.（2020·江苏高考·T8）下列叙述中与染色体变异无关的是 （）A.通过孕妇产前筛查，可降低21三体综合征的发病率B.通过连续自交，可获得纯合基因品系玉米C.通过植物体细胞杂交，可获得白菜-甘蓝D.通过普通小麦和黑麦杂交，培育出了小黑麦【解析】选B。本题主要考查染色体变异的相关实例。21三体综合征属于染色体数目变异中的非整倍性变异，A不符合题意；连续自交可获得纯合基因品系玉米，原理为基因重组，子代染色体结构和数目均未改变，与染色体变异无关，B符合题意；植物体细胞杂交的过程细胞发生了染色体数目的变异，C不符合题意；普通小麦与黑麦杂交后，需用秋水仙素处理使染色体数目加倍，才能培育出稳定遗传的小黑麦，利用了染色体数目变异的原理，D不符合题意。5.（2020·全国Ⅰ卷）遗传学理论可用于指导农业生产实践。回答下列问题：（1）生物体进行有性生殖形成配子的过程中，在不发生染色体结构变异的情况下，产生基因重新组合的途径有两条，分别是。

（2）在诱变育种过程中，通过诱变获得的新性状一般不能稳定遗传，原因是，若要使诱变获得的性状能够稳定遗传，需要采取的措施是。

【解析】本题主要考查减数分裂、基因重组和诱变育种。（1）减数分裂形成配子的过程中，基因重组的途径有两条：一条是减数第一次分裂前期同源染色体的非姐妹染色单体之间发生交叉互换，而导致染色单体上的基因重组。另一条是减数第一次分裂后期，同源染色体分离、非同源染色体自由组合，而导致非同源染色体上的非等位基因自由组合。（2）在诱变育种过程中，诱变获得的新个体通常为杂合子，自交后代会发生性状分离，可以将该个体进行连续自交，每次自交后筛选出符合性状要求的个体后再自交，直到不发生性状分离，就可获得稳定遗传的纯合子。【答案】（1）在减数分裂过程中，随着非同源染色体的自由组合，非等位基因自由组合；同源染色体上的等位基因随着非姐妹染色单体的交换而发生交换，导致染色单体上的基因重组（2）控制新性状的基因是杂合的通过自交筛选性状能稳定遗传的子代好题演练：1．基因型为AaXBY的某精原细胞通过减数分裂产生了AaY、Y、aXB三种类型的精细胞，下列叙述正确的是（）A．产生上述精细胞的过程中发生了基因突变和染色体变异B．减数第一次分裂后期A、a所在的同源染色体未分离C．基因型为AaY和aXB的精细胞来自同一个次级精母细胞D．该精原细胞减数分裂四分体时期一定发生了交叉互换【答案】A【分析】基因型为AaXBY的某精原细胞通过减数分裂产生了AaY、Y、aXB三种类型的精细胞，推测AaY、Y来自同一次级精母细胞，其中的A、a来自于基因突变，且A、a所在的染色单体分离后进入了同一子细胞。【详解】A.该精细胞形成过程中发生了A基因突变成a基因和染色体数目变异的情况，A正确；

B.该精原细胞减数第一次分裂正常，而减数第二次分裂异常，若减数第一次分裂后期A、a所在的同源染色体未分离，则精细胞染色体组成均异常，B错误；

C.AaY和Y来自同一个次级精母细胞，C错误；

D.通过分析可知，AaY、Y、aXB三种类型的精细胞中aXB基因型的精细胞有两个，说明该精原细胞发生了基因突变，交叉互换会出现4种精细胞，D错误。

故选A。2．（2021·福建·上杭一中）已知小麦的抗旱性和多颗粒均属显性遗传，且两对控制基因独立遗传。现有纯合的旱敏多颗粒、纯合的抗旱少颗粒、杂合抗旱少颗粒（Rrdd）和旱敏多颗粒（rrDd）小麦品种。请回答下列问题：（1）研究得知与抗旱有关的代谢产物主要是糖类，该抗旱基因控制抗旱性状是通过_____实现的。（2）纯合的旱敏多颗粒植株与纯合的抗旱少颗粒植株杂交，F1自交：①F2中抗旱多颗粒植株中，双杂合子所占比例是_____。②若拔掉F2中所有的旱敏植株后，剩余植株自交，从理论上讲F3中旱敏植株所占比例是____。（3）请设计一个快速育种方案，利用抗旱少颗粒（Rrdd）和旱敏多颗粒（rrDd）两植物品种作亲本，通过一次杂交，使后代个体全部都是抗旱多颗粒杂交种（RrDd），简述育种过程_____。【答案】（1）控制酶的合成，控制代谢过程，进而控制生物体的性状（2）4/91/6（3）收集两杂合子小麦的花粉，进行花药离体培养，得到单倍体幼苗；给该幼苗喷洒秋水仙素得纯合子，选出抗旱型少颗粒（RRdd）和旱敏型多颗粒（rrDD）的植株，使之杂交得到抗旱型多颗粒杂交种（RrDd）【分析】依据题意，小麦的抗旱性和多颗粒均属显性遗传，且两对控制基因独立遗传，说明两对等位基因在遗传过程中遵循基因自由组合定律。【详解】（1）与抗旱有关的代谢产物主要是糖类，糖类的合成需要酶的参与，说明基因可以通过控制酶的合成来控制生物的代谢，进而控制生物的性状。（2）纯合的旱敏多颗粒（rrDD）与纯合的抗旱少颗粒（RRdd）杂交，F1的基因型为RrDd，F1自交，F2的基因型、表现型及其比例为R_D_（抗旱多颗粒）：R_dd（抗旱少颗粒）：rrD_（旱敏多颗粒）：rrdd（旱敏少颗粒）=9：3：3：1。①F2中抗旱多颗粒（R_D_）植株中，双杂合子（RrDd）所占比例为2/3×2/3=4/9。②只考虑抗旱与旱敏这一对性状，F2的基因型及其比例为RR：Rr：rr=1：2：1，若拔掉F2中所有的旱敏植株，则植株中RR占1/3，Rr占2/3，所以剩余植株自交，从理论上讲F3中旱敏植株所占比例是2/3×1/4=1/6。（3）依据题意，利用抗旱少颗粒（Rrdd）和旱敏多颗粒（rrDd）两植物品种作亲本，通过一次杂交，使后代个体全部都是抗旱多颗粒杂交种（RrDd），则应先让两亲本进行单倍体育种得到RRdd和rrDD，再让它们杂交，后代全部为RrDd。即收集两杂合子小麦的花粉，进行花药离体培养，得到单倍体幼苗；给该幼苗喷洒秋水仙素得纯合子，选出抗旱型少颗粒（RRdd）和旱敏型多颗粒（rrDD）的植株，使之杂交得到抗旱型多颗粒杂交种（RrDd）。3．（2020·山东·鱼台县第一中学）杨树为雌雄异株的XY型性别决定的二倍体植物，染色体数目为2n=38，下图中a与b是某杨树细胞中的一对常染色体、c与d分别为X、Y染色体。回答下列有关问题：（1）对杨树进行人工杂交的步骤为_________，若要测定杨树的基因组，应测定_________条染色体上的DNA序列。（2）已知常见的杨树无抗寒的特性，现有一株抗寒的雄性植株，只考虑图中的a、b、c、d四条染色体，欲判断抗寒性状的出现是以下哪种情况，①a或b染色体上的一个基因发生突变；②X染色体上的一个基因突变；③Y染色体上的一个基因突变，研究人员设计了如下杂交实验来判断突变基因的位置：实验设计思路：可以选用抗寒雄株与不抗寒雌株进行杂交，_________①若子代杨树无论雌雄都出现___________，则抗寒性状的出现是a或b染色体上的一个基因发生突变导致。②若子代杨树出现抗寒雌株：不抗寒雄株=1：1或_________则抗寒性状的出现是________染色体上的一基因发生突变导致③若子代杨树出现抗寒雄株：不抗寒雌株=1：1，则抗寒性状的出现是______染色体上的一个基因发生突变导致【答案】套袋-受粉-套袋20观察并统计子代杨树的性状分离比抗寒：不抗寒=1：1雌雄株均不抗寒XY【分析】由图可知，a、b为常染色体，c为X染色体，d为Y染色体，若Y染色体上的基因发生突变，则突变性状只会出现在雄性中，若突变发生在常染色体或X染色体，则突变性状可能出现在雌雄中。【详解】（1）杨树是雌雄异株的，故进行人工杂交时，不需要进行去雄处理，可以直接进行套袋，防止外来花粉的干扰，然后进行人工授粉，再套袋处理。杨树含有38条染色体，进行基因组测序时，需要测定18条常染色体和X、Y共20条染色体上的DNA序列。（2）设抗寒与否相关的基因为A/a，要探究该抗寒性状是由哪种情况造成的，可以让该抗寒雄株与不抗寒雌株进行杂交，观察并统计后代的性状分离比。①若该抗寒雄性植株是由a或b常染色体上的基因突变造成的，则该突变为显性突变，该植株的基因型为Aa，与不抗寒的雌株即aa杂交，后代雌雄个体中抗寒：不抗寒均为1：1；②若抗寒性状是由X染色体上的基因发生显性突变而来，则该植株的基因型为XAY，不抗寒雌株的基因型为XaXa，后代中雌株均为抗寒植株，雄株均为不抗寒植株，若抗寒性状是由X染色体上的基因发生隐性突变造成，则该植株的基因型为XaY，不抗寒雌株的基因型为XAXA，后代中雌雄株均为不抗寒植株。③若抗寒性状是由Y染色体上的基因突变而来，则后代中雄株全为抗寒植株，雌株全为不抗寒植株。4．（2021·山东）某雌雄异株的二倍体植物有紫花、黄花、蓝花三种植株。已知雌株与雄株由R、r基因控制，花色受A、a与B、b基因控制（A与B基因同时存在时植株开紫花，二者都不存在时开蓝花），相关基因独立遗传且完全显性。为研究该植物的遗传，进行如下实验：利用紫花植株的花粉进行离体培养获得幼苗，对幼苗进行处理，获得的正常植株全部开蓝花且雌株与雄株的比例约为1：1。利用黄花植株的花粉重复上述实验，结果相同。请回答下列问题：（1）从植物性别角度分析，一般不存在基因型为______________的植株，其原因主要是______________。（2）单倍体是指_______________的个体。据材料分析可知，对紫花植株的花粉进行单倍体育种，所获得的幼苗的基因型为_____________________________。（3）对该实验花色结果的解释是______________。为验证对实验花色结果的解释，请设计相关杂交实验，进行验证。【答案】（1）RR雌株不可能提供基因型为R的配子（2）体细胞染色体组数等于本物种配子染色体组数aabbRR、aabbrr（3）基因型为AB、Ab，aB的花粉不能成活让紫花雄株与蓝花雌株杂交，观察并统计子代的花色及比例，若子代全部为蓝花，可验证该解释【分析】1.基因分离定律的实质：在杂合子的细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具有一定的独立性；生物体在进行减数分裂形成配子时，等位基因会随着同源染色体的分开而分离，分别进入到两个配子中，独立地随配子遗传给后代。2.基因自由组合定律的实质是：位于非同源染色体上的非等位基因的分离或自由组合是互不干扰的；在减数分裂过程中，同源染色体上的等位基因彼此分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。【详解】（1）根据分析可知，一般不存在基因型为RR的植株，因为雌株不可能提供R配子。（2）单倍体是指体细胞染色体组数等于本物种配子染色体组数的个体；利用紫花植株的花粉进行离体培养获得幼苗，对幼苗进行处理，获得的正常植株全部开蓝花（aabb）且雌株与雄株的比例约为1：1，说明亲本的基因型为AaBbRr，单倍体育种得到的幼苗的基因型为aabbRR、aabbrr。（3）紫花的基因型为A_B_Rr，而后代获得的正常植株全部开蓝花，说明紫花雄株的基因型为AaBbRr，且ab的花粉能够成活，而AB、Ab，aB的花粉不能成活；让紫花雄株AaBbRr与蓝花雌株aabbrr杂交，若后代只有蓝花，说明以上解释是正确的；也可以让紫花雄株与紫花雌株杂交，若后代出现三种花色，且比例为1：2：1，同样说明以上解释是正确的。5．（2021·重庆市清华中学校）如图所示为利用玉米（2N=20）的幼苗芽尖细胞（基因型BbTt）进行实验的流程示意图。据图回答下列问题：（1）植株A的体细胞内最多有_____个染色体组。（2）秋水仙素用于培育多倍体的原理是________________________________。（3）基因重组发生在图中__________（填编号）过程。（4）利用幼苗2进行育种的最大优点是______________________________，植株B纯合的概率为_______。【答案】（1）4（2）抑制前期纺锤体形成（3）②（4）明显缩短育种年限100%【分析】题图分析，图示为利用玉米（2N=20）的幼苗芽尖细胞（基因型BbTt）进行实验的流程示意图，其中①表示芽尖细胞组织培养，所得植株A的基因型与亲本相同；②表示减数分裂过程；③表示有丝分裂过程。幼苗2为花药离体培养形成的单倍体，其经过秋水仙素处理可以得到纯合体植株B，若直接培育可得到单倍体植株C。【详解】（1）在有丝分裂后期，染色体组数最多，是正常体细胞的两倍，共4个染色体组。（2）秋水仙素能够抑制细胞有丝分裂过程中纺锤丝的形成，进而获得染色体数目加倍的细胞，因而可用于培育多倍体。（3）基因重组发生在图中②减数分裂过程中，一种是发生在四分体时期的交叉互换过程，另一种是发生在减数第一次分裂后期的非同源染色体上的非等位基因的自由组合。（4）利用幼苗2进行育种的方法为单倍体育种，该育种方法的最大优点是明显缩短育种年限，能快速获得纯种，植株B是通过单倍体育种的方法获得的，正常情况下其为纯合体的概率为100%。6．（2021·安徽蚌埠·）已知玉米籽粒的黄色和白色是一对相对性状，且黄色（A）对白色（a）为显性。请回答下列遗传与变异的相关问题。（1）正常结黄色籽粒的植株甲的一个花粉母细胞（相当于哺乳动物的精原细胞）经减数分裂后形成的一个精细胞如图甲所示，这说明在减数分裂产生配子的过程中，除发生了染色体数目变异外，还发生了___________交换，请在下图方框中画出和该精细胞来源于同一次级精母细胞的另一个精细胞中的染色体及基因关系的图解____