变异育种进化教案

专题六变异、育种与进化一、知识要点：1．生物的变异（1）生物变异的类型（2）三种可遗传变异的比较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自然状态下能进行有性生殖的生物真核生物生殖方式无性生殖、有性生殖有性生殖无性生殖、有性生殖（3）三种可遗传变异的判断类型自然突变、诱发突变交叉互换、自由组合染色体结构变异、染色体数目变异原因DNA复制（有丝分裂间期、减数分裂第一次分裂的间期）过程出现差错减数分裂时非同源染色体上的非等位基因自由组合或同源染色体的非姐妹染色单体间发生交叉互换内外因素影响使染色体结构出现异常，或细胞分裂过程中，染色体的分开出现异常实质产生新的基因（改变基因的质，不改变基因的量）产生新的基因型（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）基因数目或基因排列顺序发生改变（不改变基因的质）关系基因突变是生物变异的根本来源，为基因重组提供原始材料。三种可遗传变异都为生物进化提供了原材料（4）染色体组和基因组染色体组：细胞中的一组非同源染色体，它们在形态和功能上各不相同，但是携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息。其特点：①一个染色体组中所含的染色体大小、形态和功能各不相同。②一个染色体组中不含有同源染色体，当然也就不含有等位基因。③一个染色体组中含有控制该物种生物性状的一整套基因。④二倍体生物的生殖细胞中所含有的一组染色体可看成一个染色体组。⑤不同种的生物，每个染色体组所包括的染色体数目、形态和大小是不同的。基因组：一般的定义是二倍体生物的单倍体细胞中的全套染色体为一个基因组，或是二倍体生物的单倍体细胞中的全部基因为一个基因组。对二倍体生物而言，基因组计划则为测定单倍体细胞中全部DNA分子的脱氧核苷酸序列，有性染色体的生物其基因组包括一个染色体组的常染色体加上两条性染色体。没有性染色体的生物其基因组与染色体组相同。（4）单倍体和多倍体的比较单倍体是指体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。多倍体由合子发育而来，体细胞中含有三个或三个以上染色体组。对于体细胞中含有三个染色体组的个体，是属于单倍体还是三倍体，要依据其来源进行判断：若直接来自配子，就为单倍体；若来自受精卵，则为三倍体。特别提醒：①关于“互换”问题。同源染色体上非姐妹染色单体的交叉互换，属于基因重组；非同染色体之间的互换，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变异；DNA分子上若干碱基对的缺失，属于基因突变。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关于不同生物可遗传变异的类型问题。病毒的可遗传变异惟一来源是基因突变；细菌等原核生物不含染色体，所以不存在染色体变异。在真核生物中，上述三种类型都存在。2．生物变异在育种中的应用（1）常见的几种育种方法的比较项目杂交育种诱变育种单倍体育种多倍体育种原理基因重组基因突变染色体变异染色体变异常用方法①杂交→自交→选优→自交；②杂交→杂种辐射诱变等花药离体培养，然后用秋水仙素处理使其加倍，得到纯合体秋水仙素处理萌发的种子或幼苗优点使位于不同个体的优良性状集中在一个个体上可提高变异频率或出现新的性状，加速育种进程明显缩短育种年限器官巨大，提高产量和营养成分缺点时间长，需及时发现优良性状有利变异少，需大量处理实验材料，具有不定向性①技术复杂；②与杂交育种相结合适用于植物，在动物中难于开展（2）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、育种方式、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加热杀死的S型肺炎双球菌对R型的转化有→无诱变育种基因突变太空椒等太空植物高产青霉素菌株少→多多倍体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：a．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。b．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。c．分子水平上：应用转基因技术将控制优良性状的基因导入另一生物体内，从而实现基因重组。3.基因频率及基因型频率的计算（1）基因频率的计算方法①定义法：根据定义“基因频率是指某种基因在某个种群中出现的比例”，基因频率＝。②基因位置法：若某基因在常染色体上，则基因频率＝，若某基因只出现在X染色体上，则基因频率＝。③借助基因型频率：若基因在常染色体上，则该对等位基因中，显（或隐）性基因的频率＝显（或隐）性纯合体基因型频率＋1/2杂合体基因型频率。（2）由基因频率求基因型频率的方法哈迪—温伯格公式法：在一个有性生殖的自然种群中，当种群较大，种群内个体间的交配是随机的，没有突变发生、新基因加入和自然选择时，存在以下公式（p＋q）2＝p2＋2pq＋q2＝1，其中p代表一个等位基因的频率，q代表另一个等位基因的频率，p2代表一个等位基因纯合体（如AA）的频率，2pq代表杂合体的频率，q2代表另一个纯合体（aa）的频率。4．现代生物进化理论（1）基础理论：（2）物种形成的方式：①物种的形成主要为渐变式。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，一旦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。二、习题巩固：1．5­BrU(5­溴尿嘧啶)既可以与A配对，又可以与C配对。将一个正常的具有分裂能力的细胞，接种到含有A、G、C、T、5­BrU五种核苷酸的适宜培养基上，至少需要经过几次复制后，才能实现细胞中某DNA分子某位点上碱基对从T—A到G—C的替换A．2次B．3次C．4次D．5次2右图表示某生物细胞中两条染色体及其部分基因。下列四种情况的产生不属于该细胞染色体结构变异的是A．①B．②C．③D．④3如图表示人体细胞中某对同源染色体不正常分离的情况。如果一个类型A的卵细胞成功地与一个正常的精子受精，将会得到的遗传病可能是A．镰刀型细胞贫血症B．苯丙酮尿症C．21三体综合征D．白血病4某植物种群中，r基因纯合的个体不能存活。已知该种群的基因型分别为YYRR、YyRR、yyRR、YYRr、YyRr、yyRr，它们的基因型频率依次为30%、20%、20%、10%、10%、10%。计算Y和y的基因频率依次为A．55%和45%B．45%和55% C．27.5%和22.5%D．22.5%和27.5%5在某作物育种时，将①、②两个植株杂交，得到③，将③再作如图所示处理。下列分析错误的是A．由③到④过程一定发生了非同源染色体上非等位基因的自由组合B．由⑤×⑥的育种过程中，依据的主要原理是染色体变异C．若③的基因型为AaBbdd，⑩则植株中能稳定遗传的个体占总数的1/4D．由③到⑦过程可能发生突变和基因重组下图表示某种小鼠的进化过程，X、Y、Z表示生物进化中的基本环节。下列说法正确的是A.小鼠性状的改变一定引起该小鼠种群的进化B.X表示基因突变和染色体变异，为进化提供原材料C.Y使该种群基因频率发生定向改变，决定了进化的方向D.Z表示地理隔离，阻断了种群间基因的交流，导致新种产生7植株M和植株N是两个不同物种的纯系二倍体植物，现用以下两种方案培育新品种：若上述方案能培育成功，理论上新品种A．植株1和植株2的染色体数目存在差异B．植株1和植株2细胞质中遗传物质存在差异C．植株1和植株2之间存在生殖隔离D．植株1和植株2的培育都须经历组织培养8.18世纪初，一位生物学家在某山谷里发现老鼠种群中有少量的有轻微趾蹼的个体（绝大多数个体无趾蹼）。1900年，由于修筑一条沙坝，使老鼠的栖息地变成了沼泽。若干年后调查发现，这条山谷的老鼠绝大部分有趾蹼，偶尔才能找到少数无趾蹼的老鼠。最能解释这种变化的是①有趾蹼老鼠比无趾蹼老鼠繁殖力强②由于环境的变化，基因频率发生了定向改变③趾蹼是由显性基因控制的④有趾蹼的老鼠是适应沼泽环境的类型⑤为了适应沼泽环境，没有趾蹼的老鼠长出了趾蹼A．①③B．②④C．②⑤D．①④9.下列说法正确的是A．生物的精子或卵细胞一定都是单倍体B．体细胞中含有3个或3个以上染色体组的必定是多倍体C．六倍体小麦花药离体培育成的个体是三倍体D．八倍体小黑麦花药离体培育成的个体是含有4个染色体组的单倍体10我国研究人员发现“DEP1”基因的突变能促进超级稻增产，这一发现将有助于研究和培育出更高产的水稻新品种。以下说法错误的是A．水稻产生的突变基因不一定能遗传给它的子代B．该突变基因可能在其他农作物增产中发挥作用C．水稻基因突变产生的性状对于生物来说大多有利D．该突变基因所表达出的蛋白质与水稻产量密切相关11对以下几种育种方法的分析正确的是A．将大麦中与抗旱节水有关的基因导入小麦可培育抗旱节水小麦新品种B．两个亲本的基因型是AAbb和aaBB，遵循基因自由组合定律，要培育出aabb最简单的方法是单倍体育种C．用杂交育种方法可以使植物体表达动物蛋白D．用人工诱导多倍体育种可以获得早熟、健壮、果穗大、籽粒多的玉米新品种12.A、a和B、b是控制两对相对性状的两对等位基因，位于1号和2号这一对同源染色体上，1号染色体上有部分来自其它染色体的片段，如图所示。下列有关叙述不正确的是A.A和a、B和b均符合基因的分离定律B.可以通过显微镜来观察这种染色体移接现象C.染色体片段移接到1号染色体上的现象称为基因重组D.同源染色体上非姐妹染色单体发生交叉互换后可能产生4种配子13.染色体之间的交叉互换可能导致染色体的结构或基因序列的变化。下列图中，甲、乙两图分别表示两种染色体之间的交叉互换模式，丙、丁、戊图表示某染色体变化的三种情形。则下列有关叙述正确的是A．甲可以导致戊的形成 B．甲可以导致丁或戊两种情形的形成C．乙可以导致丙的形成D．乙可以导致戊的形成14.右图表示共同生活在一起的两个种群，一个种群主要以a为食，另一个种群以b为食，它们所吃的食物有些是共同的，以c表示。（图B表示A经过自然选择形成的结果）。下列分析不正确的是A．两个种群间存在着竞争的关系B．自然选择使以c为食的个体逐渐减少C．自然选择一定会使两种群中的一种灭亡D．两个种群在竞争中最终适应环境15.下表列出了两个杂交组合及后代染色体的数目，相关说法正确的是

一二杂交组合狮（38）虎（38）白菜（20）甘蓝（18）后代狮虎兽（38）白菜-甘蓝（38）A．狮与虎能交配产生狮虎兽，无生殖隔离 B．狮虎兽个体间能正常交配产生可育后代C．体细胞杂交获得的“白菜－甘蓝”可育 D．植物多倍体只能通过体细胞杂交获得16.右图是某细胞中一对同源染色体形态示意图（a－f、a+－f+代表基因）。下列有关叙述．不正确的是A．该对染色体构成一个四分体，含4个DNA分子B．该细胞中染色体发生了结构变异C．该细胞中染色体的变化导致缺失部分基因D．该细胞可能产生基因组成为adc+bef的配子17.下列有关生物进化的叙述正确的是A．突变是指基因突变 B．直接受自然选择的是基因型C．种群基因库产生差别是导致生殖隔离的前提D．二倍体西瓜与四倍体西瓜属于同一物种18.前不久，甘肃濒危动物研究中心精心挑选出两个家族的25匹普氏野马放归到自然环境中去。有人预计，数年以后，这些野马将发展成为一个野生种群。下列叙述正确的是A.野外的普氏野马各种基因的频率都将会发生不断的变化B.野外的普氏野马某些基因的频率将发生定向的变化C.野外的普氏野马有助于该生态系统恢复力稳定性的增强D.野外的普氏野马与圈养的普氏野马因环境不同而产生生殖隔离19.下图表示染色体变异的几种情况，说法正确的是 ①a图可用来表示细胞中个别染色体的增加②b图所示变化一般发生在四分体时期③c图是三倍体生物的体细胞中染色体组成④d图的变化将导致染色体上基因减少A．①②③B．②③④C．①②④D．①②③④20.右图是果蝇细胞的染色体组成，以下说法正确的是A．染色体1、2、4、5组成果蝇的一个染色体组B．染色体3、6之间的交换属于基因重组C．控制果蝇红眼或白眼的基因位于2号染色体上D．果蝇单倍体基因组可由1、2、3、6、7的DNA分子组成21.现有通过用二倍体蕃茄幼叶进行组织培养形成的多株植物，随机等量地分成两组，分别编号为A和B，通过用三倍体无籽西瓜幼叶进行组织培养形成的多株植物，随机等量地分成两组，分别编号为C和D，将A.B.C.D四组植株进行适当处理，并在适宜的条件下栽培一段时间后，预期结果与处理相对应正确的一组是组号未开花前对雌蕊开花时期对雌蕊继续套袋一段时间后取下结的果实A不套袋不涂抹生长素溶液不套袋无籽蕃茄B套袋涂抹一定浓度的生长素溶液继续套袋…取下有籽蕃茄C不套袋授以二倍体的花粉不套袋无籽大西瓜D套袋不授以花粉继续套袋…取下无籽大西瓜22.下列关于生物变异和进化的叙述，不正确的是A．基因突变的有害或有利往往取决于环境条件B．只有经过基因突变、自然选择及隔离才能形成新物种C．生物体内的基因突变属于可遗传变异D．环境条件稳定时种群的基因频率也会发生变化23.如图表示某二倍体生物细胞分裂的某一时期，其中一条染色体的两条姐妹染色单体上分别含A和a两个基因，下列有关说法正确的是A.此细胞曾发生过基因突变B.此细胞可表示有丝分裂的中期C.此细胞曾发生过非姐妹染色单体的交叉互换D.图中表示有3条染色体、6个DNA分子和2个染色体组24.下列哪项形成了新物种A．二倍体的西瓜经秋水仙素处理成为四倍体西瓜B．桦尺矍体色的基因频率由S(灰色)95%变为s（黑色）95％C．马与驴交配产生了骡 D．克隆多莉羊25.下列变异的原理一般认为属于基因重组的是A．将转基因的四倍体与正常的二倍体杂交，生产出不育的转基因三倍体鱼苗B．血红蛋白氨基酸排列顺序发生改变，出现某些血红蛋白病C．一对表现型正常的夫妇，生下了一个既白化又色盲的儿子D．高产青霉素的菌株、太空椒等的培育26.遗传学检测两个人的体细胞中两种基因组成，发现甲为AaB，乙为AABb。对于甲缺少一个基因的原因分析，错误的是A．染色体结构变异 B．染色体数目差异 C．基因突变 D．可能是男性27.玉米(2N＝20)是重要的粮食作物之一。已知玉米的高秆、易倒伏(A)对矮秆、抗倒伏(a)为显性，抗病(B)对易感病(b)为显性，控制上述两对性状的基因分别位于两对同源染色体上。现有两个纯合的玉米品种甲(AABB)和乙(aabb)，据此培养AAbb品种。根据材料分析回答：(1)由品种AABB、aabb经过a、b、c过程培育出新品种的育种方式称为________，F2的高秆抗病玉米中纯合子占________。(2)将图1中F1与另一玉米品种丙杂交，后代的表现型及其比例如图2所示，则丙的基因型为________。(3)过程e常采用___________由AaBb得到Ab个体。与过程a、b、c的育种方法相比，过程a、e、f的优势是__________。与过程g的育种方式相比，过程d育种的优势是______。(4)上述育种方法中，最不容易获得矮秆目标品种的是[]________________________，原因是_____________________________________________________。(5)欲使玉米中含有