专题4第3讲变异育种与进化

专题八

变异、育种与进化岳阳市巴陵中学彭立霞考纲点击1．孟德尔遗传实验的科学方法。2．基因的分离定律和自由组合定律。3．基因与性状的关系。4．伴性遗传。5．人类遗传病的类型。6．人类遗传病的监测和预防。7．人类基因组计划及意义。8．查查人类常见的遗传病。要点一三种可遗传变异的比较

类型项目

基因突变基因重组染色体变异适用范围生物种类所有生物(包括病毒)均可发生自然状态下只发生于真核生物有性生殖过程中，为核遗传真核生物细胞增殖过程中均可发生生殖无性生殖、有性生殖有性生殖无性生殖、有性生殖类型自然突变诱发突变交叉互换自由组合染色体结构变异、染色体数目变异类型项目基因突变基因重组染色体变异发生时期DNA复制时(有丝分裂间期、减数第一次分裂前的间期)减数分裂四分体时期及第一次分裂过程中细胞分裂期产生结果产生新的基因只产生新的基因型，不产生新的基因不产生新的基因，但可引起基因数目或顺序的变化镜检光镜下均无法检出，可根据是否有新性状或新性状组合确定光镜下可检出育种应用诱变育种杂交育种单倍体育种、多倍体育种要点二生物育种的方法和原理杂交育种人工诱变育种单倍体育种多倍体育种基因工程育种细胞融合技术细胞核移植技术依据原理基因重组基因突变染色体变异染色体变异基因重组基因重组、染色体变异基因重组常用方法杂交→自交→选种→自交辐射诱变、激光诱变、作物空间技术育种花药离体培养，然后再加倍秋水仙素处理萌发的种子或幼苗转基因(DNA重组)技术将目的基因引入生物体内，培育新品种让不同生物细胞原生质体融合将具备所需性状的体细胞核移植到去核卵细胞中杂交育种人工诱变育种单倍体育种多倍体育种基因工程育种细胞融合技术细胞核移植技术依据原理基因重组基因突变染色体变异染色体变异基因重组基因重组、染色体变异基因重组优点操作简单目标性强可以提高变异的频率，大幅度地改良某些性状可以明显地缩短育种年限操作简单，能较快获得新类型打破物种界限，定向改变生物的性状按照人们的意愿改变细胞内遗传物质或获得细胞产品且克服了远缘杂交不亲和障碍可改良动物品种或保护濒危物种杂交育种人工诱变育种单倍体育种多倍体育种基因工程育种细胞融合技术细胞核移植技术缺点时间长，需及时发现优良品种有利变异少，需大量处理实验材料技术复杂且需与杂交育种配合所得品种发育延迟，结实率低有可能引起生态危机技术难度大技术要求高举例矮秆抗锈病小麦青霉素高产菌株、太空椒单倍体育种获得的矮秆抗锈病小麦三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦产生人胰岛素的大肠杆菌、抗虫棉白菜－甘蓝、番茄－马铃薯克隆羊、鲤鲫移核鱼要点三基因频率和基因型频率的相关计算设有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基因型频率分别用PAA、PAa、Paa表示，则：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．种群中某基因频率的计算方法有两种(1)通过基因型计算基因频率例如：从某个种群中随机抽出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，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2×30＋60＝120个，a基因有2×10＋60＝80个。于是在这个种群中，A基因的基因频率为120÷200＝60%，a基因的基因频率为80÷200＝40%。4.上述计算方法在理想条件下才能成立，理想条件是：（1）种群非常大。（2）所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代。（3）没有迁出和迁入。（4）自然选择对A、a没有作用。（5）基因A和a都不产生突变。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。要点四生物的进化与物种的形成1.达尔文自然选择学说与现代生物进化理论的比较2.基因频率的改变与生物进化及物种形成的关系（1）生物进化的实质是种群基因频率的改变，因此，可认为生物基因频率发生了改变就意味着生物发生了进化。（2）生物进化不等于物种的形成。物种形成的必要条件是生殖隔离，是基因频率改变发展到不能实现基因交流的程度实现的。3.物种形成的方式（1）物种的形成有多种方式，主要为渐变式。（2）爆发式物种的形成主要是以染色体数目变化的方式形成新物种，一出现可以很快达到生殖隔离。（3）染色体结构变化是形成新物种的另一种方式，发生染色体结构变化的个体和原始物种杂交，可育性降低，形成初步的生殖隔离，以后经过进一步演化形成新的物种。热点1生物的变异类型例1（2010年高考江苏卷）育种专家在稻田中发现一株十分罕见的“一秆双穗”植株，经鉴定该变异性状是由基因突变引起的。下列叙述正确的是（）A.这种现象是由显性基因突变成隐性基因引起的B.该变异株自交可产生这种变异性状的纯合个体C.观察细胞有丝分裂中期染色体形态可判断基因突变发生的位置D.将该株水稻的花粉离体培养后即可获得稳定遗传的高产品系B互动探究（1）该植株基因突变发生在什么时期？（2）用秋水仙素处理该水稻的花粉离体培养产生单倍体植株的种子，能得到稳定遗传的高产品系吗？【提示】（1）有丝分裂间期或减Ⅰ间期。（2）不能，单倍体植株不产种子。例2热点2生物变异在育种上的应用（2010年安徽阜阳模拟）在自然界谷物中，水稻、玉米等都具有糯性，而小麦没有糯性。江苏某农科所通过江苏自火麦与日本关东107、美国IKE等种间杂交后获得糯性基因，再用其后代与扬麦158品种进行多次回交，将糯性品质固定在扬麦158品种上，培育出糯性小麦。相关的育种过程如图。下列叙述正确的是（）A．上述材料中，江苏某农科所培育糯性小麦的过程中运用的遗传学原理是基因突变B．要想在短时间内获得糯性小麦的育种方法是a，此方法能提高突变率C．a、c过程都需要使用秋水仙素，都作用于萌发的种子D．要获得yyRR，b过程需要进行不断地自交来提高纯合率，理论上F2中获得yyRR的几率是1/16【答案】D【解析】由题意可知，糯性小麦是通过种间杂交及多次回交后获得的。杂交与回交都是亲代通过减数分裂产生重组型的配子，雌雄配子经过受精作用产生子代，此过程的遗传学原理是基因重组；a过程属于单倍体育种，其特点是能够明显缩短育种年限；c过程为多倍体育种；单倍体育种与多倍体育种都需要使用秋水仙素，前者处理的是幼苗，后者处理的是萌发的种子或幼苗；b过程是杂交育种，可通过不断连续自交淘汰发生性状分离的个体，不断提高纯合率，F1基因型为YyRr，两对基因分别位于两对同源染色体上，F2中yyRR的几率是1／16。【答案】D【探规寻律】关于育种方案的“选取”（1）单一性状类型：生物的优良性状是由某对基因控制的单一性状，其呈现方式、育种方法、原理及举例列表如下：项目方式育种方法原理举例单一性状无→有基因工程基因重组能产生人胰岛素的大肠杆菌普通羊群中出现短腿安康羊有→无诱变育种基因突变不能产生高丝氨酸脱氢酶的菌种高产青霉素菌株少→多多倍本育种染色体变异三倍体无子西瓜(2)两个或多个性状类型：两个或多个性状分散在不同的品种中，首先要实现控制不同性状基因的重组，再选育出人们所需要的品种，这可以从不同的水平上加以分析：①个体水平上：运用杂交育种方法实现控制不同优良性状基因的重组。为了缩短育种年限，可采用单倍体育种的方法。②细胞水平上：利用植物体细胞杂交，从而实现遗传物质的重组。③分子水平上：应用转基因技