全国2022版高考生物大一轮复习第七单元生物的变异育种和进化第27

1

第27讲 生物变异的比较及育种方案的选择

1.生物变异在育种上的应用(Ⅱ)

2.转基因食品的安全(Ⅰ

)

三种可遗传变异的比较

基因突变、基因重组、染色体变异的比较

1．(必修2 P84基础题T2改编)将1粒小麦种子种植在肥沃的土壤中，结出的小麦比原来穗大、粒多。发生了变异原因的叙述，不正确的是( )

A ．基因突变

B ．基因重组

C ．染色体变异

D ．一定能够遗传 答案：D

2．(深入追问)三种可遗传的变异类型中，能产生新的表现型的有哪些？ 提示：基因突变、基因重组、染色体变异。

1．生物变异类型

(1)不可遗传变异――→原因环境变化，遗传物质未变 (2)可遗传变异――→来源?????基因突变（生物变异的根本来源）基因重组染色体变异

2．“三看法”判断可遗传变异的类型

3．显微镜辅助推断法判断可遗传变异的类型

4．关注可遗传变异的三个“唯一”

【感知考题】

某同学在学习了基因突变、基因重组和染色体变异的知识之后，利用表格比较了三者之间的异同点，老师提示他表中有1处错误，请你帮助他找出错误的一项( )

[

的基因型，增加了基因型的种类，染色体变异改变的是基因的数量或排列，基因种类一般不会发生变化，B正确，基因突变可以发生在有丝分裂、无丝分裂和减数分裂中；基因重组主要发生在减数第一次分裂过程中；染色体变异仅发生在真核细胞生物中，主要发生在有丝分裂和减数分裂中，也可以发生在无丝分裂中，C错误。

[答案] C

2

3 高分点拨——类题通法

生物变异类型的推断方法

(1)生物类型推断法

(2)细胞分裂方式推断法

【跟进题组】

命题1 三类生物变异特点的比较

1．(2017·黑龙江哈尔滨三中二模)下列有关生物变异的说法，正确的是( )

A ．减数第二次分裂时，非姐妹染色单体之间的交叉互换属于基因重组

B ．基因突变后，若碱基对增添或缺失则基因数也增加或减少

C ．三倍体无子西瓜无法产生后代，这种变异属于不可遗传的变异

D ．基因突变、基因重组和染色体变异均可为生物的进化提供原材料

解析：选D 。减数第一次分裂四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换才属于基因重组，减数第二次分裂时，细胞中无同源染色体，非姐妹染色单体之间的交叉互换则属于染色体结构变异中的易位，A 错误；基因突变的结果是形成等位基因，基因数目不变，B 错误；三倍体无子西瓜形成过程中，细胞的遗传物质发生了改变，为可遗传的变异，C 错误。

2.(2017·福州一中一模)在某基因型为AA 的二倍体水稻根尖中，发现一个如图所示的细胞(图中Ⅰ、Ⅱ表示该细胞中部分染色体，其他染色体均正常)，以下分析合理的是(

)

A ．a 基因产生的原因，可能是其亲代产生配子时发生了基因突变

B ．该细胞一定发生了染色体变异，而没有发生基因自由组合

C ．该细胞产生的各项变异均可在光学显微镜下直接进行观察

D ．该细胞的变异均为可遗传变异，一定能通过有性生殖传给后代

4 解析：选B 。根尖细胞只能进行有丝分裂，a 基因只能通过基因突变产生，A 错误；该生物是二倍体，而此时Ⅱ号染色体出现了3条，属于染色体数目变异，有丝分裂的细胞不会发生基因自由组合，B 正确；基因突变在显微镜下观察不到，C 错误；根尖细胞有丝分裂产生的可遗传的变异，不能通过有性生殖传递给下一代，D 错误。

命题2 三类生物变异的实验分析

3．(2015·高考江苏卷，15)经X 射线照射的紫花香豌豆品种，其后代中出现了几株开白花植株，下列叙述错误的是( )

A ．白花植株的出现是对环境主动适应的结果，有利于香豌豆的生存

B ．X 射线不仅可引起基因突变，也会引起染色体变异

C ．通过杂交实验，可以确定是显性突变还是隐性突变

D ．观察白花植株自交后代的性状，可确定是否是可遗传变异

解析：选A 。A 项，变异具有不定向性，不存在主动适应。B 项，X 射线可导致生物体发生基因突变或染色体变异。C 项，白花植株与原紫花品种杂交，若后代都是紫花植株，则白花植株是隐性突变的结果，若后代都是白花或既有白花又有紫花，则是显性突变的结果。D 项，白花植株的自交后代中若出现白花植株，则是可遗传变异；若全是紫花植株，则是不可遗传变异。

可遗传的变异类型与分裂过程结合进行考查

4．如图表示精原细胞进行减数分裂的过程，下列相关说法正确的是(

)

A ．过程①中可能出现基因突变和基因重组

B ．过程②③④都可能出现染色体数目变异

C ．基因自由组合定律的实质体现在过程③④中

D ．含有n 对等位基因的雄性动物一定能产生2n 种精子

答案：

B

育种方案的选择

1．杂交育种

(1)概念：将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。

(2)原理：基因重组。

5 (3)过程：选择具有不同优良性状的亲本→杂交，获得F 1→F 1自交→获得F 2→鉴别、选择需要的类型。

以一年生植物(亲本纯合)为例：

①亲代杂交的目的是让优良性状的基因集中到一个个体当中，第一年在母本上得到子一代的种子。F 1的性状第二年才能表现出来。

②第一次自交的目的是得到理想性状，虽然杂种F 2所需性状中有纯合子，但此时其和杂合子无法分辨，因此第三年不能得到理想种子。 ③第二次以上自交的目的是得到稳定遗传的理想性状，因此第四年可以得到理想种子。但由于有些植物分株保存困难且种子需求量大，因此应选择所需性状个体逐代自交淘汰，扩大培养，直到不发生性状分离。

(4)优点：可以把多个品种的优良性状集中在一起。

(5)缺点：获得新品种的周期长。

(6)应用：根据需要培育理想类型。

2．诱变育种

(1)概念：利用物理因素或化学因素来处理生物，使生物发生基因突变，从而获得优良变异类型的育种方法。

(2)原理：基因突变。

(3)过程：选择生物→诱发基因突变→选择理想类型→培育。

(4)优点?????①可以提高突变频率，在较短时间内获 得更多的优良变异类型②大幅度地改良某些性状

(5)缺点：诱发产生的突变，有利的个体往往不多，需处理大量材料。

(6)应用：培育具有新性状的品种。

3．基因工程育种及其安全性

(1)概念：基因工程又叫基因拼接技术或DNA 重组技术。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。

(2)原理：不同生物间的基因重组。

6 (3)基本工具?????基因的剪刀：限制性核酸内切酶

基因的针线：DNA 连接酶基因的运载体：目前常用的有质粒、噬菌体和 动植物病毒等 (4)操作步骤 提取目的基因→目的基因与运载体结合→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定。

(5)应用

①作物育种：利用基因工程的方法，获得高产、稳产和具有优良品质的农作物，培育出具有各种抗逆性的作物新品种，如抗虫棉等。

②药物研制：利用基因工程的方法，培育转基因生物，利用转基因生物生产出各种高质量、低成本的药品，如胰岛素、干扰素、乙肝疫苗等。

1．(必修2 P101基础题T3改编)利用60

Co 可进行诱变育种，有关说法错误的是( )

A ．利用60Co 放出的γ射线照射种子时一般不选用干种子

B ．若处理后的种子萌发后不具备新性状，即可抛弃

C ．处理后只有少部分种子将发生基因突变

D ．产生的新性状大多对生产不利

答案：B

2．(深入追问)(1)杂交育种年限总是最长吗？

提示：杂交育种需要的年限不一定长，如培育的品种为隐性性状(如aabb)，则子二代中即可出现稳定遗传的该性状。

(2)诱变育种与杂交育种相比，最大的区别是什么？

提示：二者最大的区别在于诱变育种能创造出新基因。

突破1 针对不同目的的杂交育种程序

(1)培育杂合子品种

在农业生产上，可以将杂种一代作为种子直接使用，如水稻、玉米等。其特点是可以利用杂种优势，获得的品种高产、抗性强，但种子只能种一年。培育的基本步骤如下：

选取符合要求的纯种双亲杂交(♀×♂)→F 1(即为所需品种)。

(2)培育隐性纯合子品种

选取双亲杂交(♀×♂)→F 1――→?F 2→选出表现型符合要求的个体种植并推广。

(3)培育显性纯合子品种

7 选取双亲杂交(♀×♂)→F 1――→?F 2→选出表现型符合要求的个体――→?F 3――→?……

――→?选出稳定遗传的个体推广种植。

突破2 对性状表现于“植株”与性状表现于“种子”的育种年限的辨析

某作物种群中存在高产不抗病(AAbb)、低产抗病(aaBB)两种类型，以此为材料培育高产抗病(AABB)新品种程序及年限分析如下：

由上可知：

(1)育种目标为具有双隐性性状的植株，理论上，第三年就可以得到所需品种(aabb)。

(2)育种目标为具有一显一隐性状的植株，理论上到第四年就能获得所需品种。

(3)若所需性状表现于“种子(胚、胚乳)”时，理论上育种年限比性状表现于植株时应“节省一年”，原因是胚、胚乳性状出现在当年母本植株中。

突破3 根据育种目的和提供的材料选择合适的育种方法

(1)集中不同亲本的优良性状：①一般情况下，选择杂交育种，这也是最简捷的方法。②需要缩短育种年限(快速育种)时，选择单倍体育种。

(2)培育果实较大或植株较大或营养物质含量较高的新物种——多倍体育种。

(3)提高变异频率，“改良”“改造”或“直接改变”现有性状，获得当前不存在的基因或性状——诱变育种。

(4)若要培育隐性性状个体，可选择自交或杂交育种，只要出现该性状即可。

(5)实现定向改变现有性状——基因工程育种。

(6)若培育的植物的生殖方式为营养繁殖(如马铃薯)，则不需要培育成纯种，只要出现该性状即可。

8

(1)区别杂交种与多倍体

两者都可产生很多优良性状如茎秆粗壮、抗倒伏、产量提高、品质改良，但多倍体生长周期长，晚熟；而杂交种可早熟，故根据成熟期早晚可判定是多倍体种还是杂交种。

(2)杂交育种与杂种优势不同

①杂交育种是在杂交后代众多类型中选择符合育种目标的个体进一步培育，直到获得稳定遗传的具有优良性状的新品种。

②杂种优势是杂合子(F 1)在一种或多种性状上优于两个亲本的现象。具有杂种优势的杂交子代一般都表现自交衰退现象。例如玉米的植株高度显示杂种优势，也可以明显地看到自交衰退现象，因此玉米不能自己留种。

【感知考题】

(2017·山东省实验中学月考)普通小麦中有高秆抗病(TTRR)和矮秆易感病(ttrr)两个品种，控制两对性状的基因分别位于两对同源染色体上。实验小组利用不同的方法进行了如下三组实验：

请分析回答下列问题：

(1)A 组由F 1获得F 2的方法是__________，F 2矮秆抗病植株中不能稳定遗传的占

____________。

(2)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三类矮秆抗病植株中，最可能产生不育配子的是____________类。

(3)A 、B 、C 三组方法中，最不容易获得矮秆抗病小麦品种的是______组，原因是 ________________________________________________________________________。

(4)通过矮秆抗病Ⅱ获得矮秆抗病小麦新品种的方法是__________________________。获得的矮秆抗病植株中能稳定遗传的占________。

[解析] (1)杂交育种是具有两对相对性状的纯合子杂交得F 1，F 1再自交得F 2，在F 2中出现所需的类型，若是显性性状还需连续自交直至不发生性状分离为止。F 2中矮秆抗病有1ttRR 、2ttRr ，其中不能稳定遗传的(ttRr)占2/3。(2)花药离体培养得到的是单倍体植株，不能进行正常的减数分裂，所以不能产生正常的配子。(3)基因突变的频率较低，而且是不定向的。(4)单倍体育种是先通过花药离体培养获得单倍体，再用秋水仙素(或低温)处理单倍体幼苗，诱导染色体数目加倍，得到的个体一定是纯合子。

9 [答案] (1)自交 2/3 (2)Ⅱ

(3)C 基因突变的频率极低且不定向

(4)秋水仙素(或低温)诱导染色体数目加倍

100%

(1)欲利用TTrr 和ttRR 的亲代个体选育出双隐性性状的优良植株个体的培育方法为杂交育种，大约需3年。

(2)下列①②③④过程属于单倍体育种，需经2年完成，第一年完成过程①，第二年完成过程②③④。

高分点拨——类题通法

常考的育种方法巧记

【跟进题组】

命题1 植物育种

1．(2017·广东中山二模)如图为利用玉米(基因型为BbTt)进行实验的流程示意图。下列分析正确的是(

)

A ．T 与

B 、b 的自由组合发生在①过程

B ．植株B 为纯合子的概率为1/4

C ．①③过程为单倍体育种

D ．⑤过程可发生基因突变、染色体变异

10 解析：选D 。选项A ，自由组合发生在减数分裂过程中，即非同源染色体上的非等位基因自由组合，而据植株D 只有3种基因型可判断，这两对等位基因位于同一对同源染色体上，不可能发生T 与B 、b 的自由组合，A 错误；选项B ，植株B 是通过单倍体育种获得的，都是纯合子，因此概率为1，B 错误；选项C ，①③过程获得的是单倍体幼苗，而单倍体育种过程还包括利用秋水仙素处理获得植株B 的过程，C 错误；选项D ，将幼苗培育成植株C 的过程中只存在有丝分裂，可能发生基因突变，还可能发生染色体数目或者结构的改变，即染色体变异，D 正确。

2．(2017·安徽宿州一模)如图表示利用某种农作物品种①和②培育出⑥的几种方法，据图分析错误的是(

)

A ．过程Ⅵ是用秋水仙素处理正在萌发的种子

B ．培育品种⑥的最简捷的途径是Ⅰ→Ⅴ

C ．通过Ⅲ→Ⅵ过程育种的原理是染色体变异

D ．通过Ⅱ→Ⅳ过程育种最不容易达到目的

解析：选A 。⑤ab 为单倍体，没有种子，过程Ⅵ是用秋水仙素处理幼苗，A 错误；Ⅰ→Ⅴ为杂交育种，培育品种⑥的最简捷的途径是杂交育种，B 正确；Ⅲ→Ⅵ过程为单倍体育种，其育种的原理是染色体变异，C 正确；Ⅱ→Ⅳ过程为诱变育种，最不容易达到目的，D 正确。

误区1 混淆“最简便”与“最快速”

[点拨] “最简便”应为“易操作”，“最快速”则未必简便，如用单倍体育种获得有显性性状的纯合子，可明显缩短育种年限，但其技术含量却较高。

误区2 误认为花药离体培养就是单倍体育种

[点拨]

单倍体育种主要包括杂交、花药离体培养、秋水仙素处理和筛选四个过程。

命题2 微生物育种

3．(高考江苏卷改编)下图是高产糖化酶菌株的育种过程，有关叙述错误的是 ( )

出发菌株――→X 射线处理挑取200个单细胞菌株

――→初筛选出50株――→复筛选出5株――→X 射线处理多轮重复筛选 A ．通过上图筛选过程获得的高产菌株未必能作为生产菌株

B．X 射线处理既可以引起基因突变也可能导致染色体变异

C．上图筛选高产菌株的过程是定向选择过程

D．每轮诱变相关基因的突变率都会明显提高

解析：选D。A项，图示育种过程为诱变育种，因未进行酶活性检测等，故该过程获得的高产菌株不一定符合生产要求。B项，X射线等物理因素既可能引起基因突变，也可能引起染色体变异。C项，筛选高产菌株的过程是定向选择符合人类特定需求的菌株的过程，属于人工选择。D项，人工诱变的突变率高于自发突变，但不一定每轮诱变都是与高产相关的基因发生突变。

命题3 动物育种

4．雄性家蚕生命力强，饲料利用效率高，茧丝质量好。现有家蚕品种甲和乙，它们的性染色体、10号染色体及卵色基因组成如图所示。已知蚕卵(受精卵)同时具有A、B基因时为黑色，否则为白色。育种工作者期望利用甲、乙品种获得新品种，以实现通过选择卵色只养雄蚕。

(1)甲品种家蚕的W染色体上有来自10号染色体的片段，且10号染色体缺失了B基因所在的片段，上述变异属于________________。

(2)让甲、乙品种家蚕杂交，获得F1蚕卵；F1蚕卵完成发育后，再让雌、雄蚕蛾相互交配，获得F2蚕卵。选择________色的F2蚕卵，完成发育后即为新品种(丙)。丙品种的基因型是________；获得丙品种的育种方法属于________。

(3)若让丙品种家蚕与________品种家蚕交配，并且选择________色蚕卵孵化，即可实现只养雄蚕。

解析：(1)甲品种家蚕的W染色体上有来自10号染色体的片段(包含A、B基因)，且10号染色体缺失了B基因，即非同源染色体间移接了片段，属于染色体结构变异(易位)。(2)亲本甲、乙蚕的基因型分别为aaZW AB和AABBZZ，二者交配产生F1的基因型为AaBZZ和AaBZW AB，F1雌雄蚕交配产生的F2蚕卵中白色蚕卵(aaZZ)全为雄蚕，发育后即为新品种(丙)，该育种方法属于杂交育种。(3)品种丙(aaZZ)与品种甲(aaZW AB)交配，子代蚕卵有黑色(aaZW AB)和白色(aaZZ)两种类型，白色蚕卵全部发育为雄蚕。

答案：(1)染色体(结构)变异(染色体易位)

(2)白aaZZ 杂交育种

(3)甲白

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[核心体系构建

]

[填空] ①基因突变 ②基因重组 ③染色体变异 ④诱变育种 ⑤单倍体育种 ⑥多倍体育种 ⑦基因重组 ⑧基因突变 ⑨染色体变异 ○10染色体变异 ?基因工程育种

?基因重组

[规范答题必备]

1.杂交育种的两个特点

(1)能将多个优良性状集中到同一生物个体上。

(2)耗时较长。

2.诱变育种的方法和特点

(1)两种诱变方法：物理诱变、化学诱变。

(2)两个特点：多害少利；能产生新基因，创造生物新类型。

3.基因工程的三种工具

(1)限制性核酸内切酶：能识别并切割特定的核苷酸序列。

(2)DNA 连接酶：连接两个DNA 片段之间的脱氧核糖和磷酸。

(3)运载体：将外源基因送入受体细胞。目前常用的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等。

4.关注育种“三最”定方向

(1)最简便——侧重于技术操作，杂交育种操作最简便。

(2)最快——侧重于育种时间，单倍体育种所需时间明显缩短。

(3)最准确——侧重于目标精准度，基因工程技术可“定向”改变生物性状。

课时作业

1．下列有关生物变异来源图解的叙述，正确的是(

)

A ．产生镰刀型细胞贫血症的直接原因是图中④的改变

B ．图中⑤过程是交叉互换，发生在减数第二次分裂时期

13 C ．图中的①②可分别表示为突变和基因重组

D ．③一定会造成生物性状的改变

解析：选A 。镰刀型细胞贫血症的根本原因是基因突变，直接原因是血红蛋白结构的改变；⑤代表交叉互换，发生于减数第一次分裂四分体时期；碱基对的增添、缺失和替换未必会造成生物性状的改变；图中①表示基因突变，不能直接用“突变”表示。

2．假设A 、b 代表玉米的优良基因，这两种基因是自由组合的。现有AABB 、aabb 两个品种，为培育出优良品种AAbb ，可采用的方法如图所示，有关叙述不正确的是(

)

A ．由品种AAB

B 、aabb 经过①②③过程培育出新品种的育种方式的优点在于可以将多种优良性状集中在一个生物体上

B ．与①②③过程的育种方法相比，⑤⑥过程的优势是明显缩短了育种年限

C ．图中A_bb 的类型经过③过程，子代中AAbb 与aabb 的数量比是3∶1

D ．④过程在完成目的基因和运载体的结合时，必须用到的工具酶是限制性核酸内切酶 解析：选D 。④过程在完成目的基因和运载体的结合时，必须用到的工具酶除了限制性核酸内切酶外还需DNA 连接酶，D 错误。

3．野生猕猴桃是一种多年生富含维生素C 的二倍体(2n ＝58)小野果。如图是某科研小组以大量的野生猕猴桃种子(aa)为实验材料培育抗虫猕猴桃无子新品种的过程，以下分析正确的是(

)

A ．该培育过程中不可使用花药离体培养

B ．③⑦过程必须使用秋水仙素

C ．图中AAA 个体的亲本不是同一物种

D ．⑥过程得到的个体是四倍体

解析：选C 。据图可知，aa 变为Aa ，发生了基因突变，因此对应的育种方式为诱变育种；Aa 变成AAaa ，表明染色体数目加倍，对应的育种方式是多倍体育种；⑥过程是将另一种生物的基因B 导入基因型为AAA 的个体中，属于基因工程育种。图中②过程可使用花药离体培养技术和秋水仙素处理的方法获得，A 错误。③⑦过程也可以利用低温诱导使染色体数目加倍，B 错误。⑤过程产生的三倍体(AAA)高度不育，说明两亲本具有生殖隔离，是不同

的物种，C正确。⑥过程属于基因工程育种，实质是基因重组，染色体组数保持不变，D错误。

4．如图为水稻的几种不同育种方法示意图，下列叙述正确的是(

)

A．通过A、D过程培育新品种的方法叫杂交育种，其特点是把不同亲本的优良性状集中在一起，其原理是基因重组

B．B过程常用的方法是花药离体培养，不能体现植物细胞的全能性

C．C、F过程可用秋水仙素进行处理，原理是抑制着丝点分裂，使细胞内染色体数目加倍

D．E过程能打破物种的界限，需要的酶是限制酶、DNA聚合酶

解析：选A。F过程可用秋水仙素处理，使染色体数目加倍，其原理是抑制纺锤体的形成；培育新品种的E过程属于基因工程育种，需要的酶是限制酶和DNA连接酶。

5．(2015·高考浙江卷，32改编)某自花且闭花受粉植物，抗病性和茎的高度是独立遗传的性状。抗病和感病由基因R和r控制，抗病为显性；茎的高度由两对独立遗传的基因(D、d，E、e)控制，同时含有 D 和 E 表现为矮茎，只含有 D 或 E 表现为中茎，其他表现为高茎。现有感病矮茎和抗病高茎两品种的纯合种子，欲培育纯合的抗病矮茎品种。请回答下列问题：

(1)自然状态下该植物一般都是________合子。

(2)若采用诱变育种，在γ射线处理时，需要处理大量种子，其原因是基因突变具有

________________________________________________________________________ 和有害性这三个特点。

(3)若采用杂交育种，可通过将上述两个亲本杂交，在F2等分离世代中________抗病矮茎个体，再经连续自交等________________手段，最后得到稳定遗传的抗病矮茎品种。据此推测，一般情况下，控制性状的基因数越多，其育种过程所需的________。若只考虑茎的高度，亲本杂交所得的F1在自然状态下繁殖，则理论上F2的表现型及其比例为________________________________________________________________________。

(4)若采用单倍体育种，该过程涉及的原理有

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

请用遗传图解表示其过程(说明：选育结果只需写出所选育品种的基因型、表现型及其比例)。

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解析：(1)杂合子连续自交，后代纯合子比例逐渐增加，杂合子比例逐渐减小。因此，自然状态下闭花受粉(连续自交)的植物一般都是纯合子。(2)基因突变有随机性、低频性和有害性等特点，这决定了诱变育种需处理大量的材料。(3)杂交育种一般通过杂交、选择、纯合化手段培育新品种，控制性状的基因数越多，通过自交进行纯合化的时间会越长。根据题干信息可知，两个亲本感病矮茎和抗病高茎的基因型分别为rrDDEE和 RRddee, 若只考虑茎的高度，杂交得到的F1的基因型为DdEe，则F1自交后代F2有3种表现型：矮茎、中茎、高茎，其比例为9(D_E_)∶6(3D_ee、3ddE_)∶1(1ddee)。(4)单倍体育种的过程包括花药离体培养和染色体加倍两个过程，其中涉及基因重组、染色体变异等原理。单倍体育种的遗传图解见答案。

答案：(1)纯(2)随机性、低频性(3)选择纯合化年限越长高茎∶中茎∶矮茎＝1∶6∶9

(4)基因重组和染色体变异

6．紫罗兰花瓣的单瓣与重瓣是由常染色体上一对等位基因(D、d)控制的相对性状。研究人员进行以下实验：

实验一：让单瓣紫罗兰自交得F1，再从F1中选择单瓣紫罗兰继续自交得F2，一直自交多代，但发现每一代中总会出现约50%的单瓣紫罗兰和50%的重瓣紫罗兰，且所有的重瓣紫罗兰都不育(雌蕊、雄蕊发育不完善)。

实验二：取实验一F1中单瓣紫罗兰的花粉进行离体培养，用秋水仙素处理单倍体幼苗，获得的正常植株全部表现为重瓣性状。请回答下列问题：

(1)根据实验结果可知，紫罗兰的花瓣中________为显性性状，F1中重瓣紫罗兰的基因型为________。

(2)请推测：出现上述实验现象的原因是等位基因(D、d)所在染色体发生部分缺失，染色体缺失的________(填“花粉”或“雌配子”)致死，而染色体缺失的________(填“花粉”或“雌配子”)可育。如图是F1中单瓣紫罗兰减数第一次分裂前期细胞中四分体的构象，请在染色体上标出基因组成。

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(3)若D 、d 表示基因位于正常染色体上，D －、d －

表示基因位于缺失染色体上，请写出F 1中选择的单瓣紫罗兰自交得F 2的遗传图解(要求写出F 1的雌、雄配子及比例)。

(4)将紫罗兰体细胞分裂中期染色体加温或用蛋白水解酶稍加处理，用吉姆萨氏染色，染色体上即出现横带，称为G 带(富含A —T 序列的核苷酸片段)；如将染色体用热碱溶液处理，再做吉姆萨氏染色，染色体上就出现另一套横带，称为R 带(富含G —C 序列的核苷酸片段)。一般情况下，对于碱基对数量相同的两条染色体而言，________(填“G 带”或“R 带”)更丰富的那条具有更高的热稳定性。基因突变一般________(填“会”或“不会”)改变染色体的带型。

解析：(1)由于单瓣紫罗兰自交后代有单瓣和重瓣，所以单瓣是显性性状，重瓣是隐性性状，重瓣紫罗兰的基因型是dd 。(2)由于F 1中单瓣紫罗兰的花粉进行离体培养获得的单倍体，再经秋水仙素处理获得的植株均是重瓣性状，可推测花粉只有一种基因组成，即染色体缺失的花粉致死，而染色体缺失的雌配子可育；由于单瓣紫罗兰自交后代中，单瓣和重瓣各占50%，可推测D 基因位于缺失的染色体上，d 基因位于正常染色体上。(3)F 1基因型为D －d ，由于染色体缺失的花粉致死，所以自交产生的后代基因型有D －d 和dd ，前者表现为单瓣，后者表现为重瓣。(4)由于G —C 之间有三条氢键，A —T 之间有两条氢键，所以对于碱基对数量相同的两条染色体而言，G —C(即R 带)含量越高的染色体具有更高的热稳定性；基因突变是指基因中碱基对发生增添、缺失或替换，基因中碱基的数量一般不会有明显的变化，所以一般不会改变染色体的带型。

答案：(1)单瓣 dd

(2)花粉 雌配子 见下图

(3)如图所示

(4)R 带 不会

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1.结合遗传规律、细胞分裂和生物变异原理，进行综合分析考查。 2．设计实验探究遗传异常的原因。

3．生物进化理论的综合分析，基因频率和基因型频率结合遗传规律的应用。

【通关集训】

1．(考查基因突变)在一个常规饲养的实验小鼠封闭种群中，偶然发现几只小鼠在出生第二周后开始脱毛，以后终生保持无毛状态。为了解该性状的遗传方式，研究者设置了6组小鼠交配组合，统计相同时间段内的繁殖结果如下。

×■ × ♂。

(1)已知Ⅰ、Ⅱ组子代中脱毛、有毛性状均不存在性别差异，说明相关基因位于________染色体上。

(2)Ⅲ组的繁殖结果表明脱毛、有毛性状是由________基因控制的，相关基因的遗传符合____________定律。

(3)Ⅳ组的繁殖结果说明，小鼠表现出的脱毛性状不是________________影响的结果。 (4)在封闭小种群中，偶然出现的基因突变属于

________________________________________________________________________。 此种群中同时出现几只脱毛小鼠的条件是

________________________________________________________________________。

(5)测序结果表明，突变基因序列模板链中的1个碱基G突变为碱基A，推测密码子发生的变化是________(填选项前的符号)。

a．由GGA变为AGA

b．由CGA变为GGA

c．由AGA变为UGA

d．由CGA变为UGA

(6)研究发现，突变基因表达的蛋白质相对分子质量明显小于突变前基因表达的蛋白质，推测出现此现象的原因是蛋白质合成________________。进一步研究发现，该蛋白质会使甲状腺激素受体的功能下降，据此推测脱毛小鼠细胞的________________下降，这就可以解释表中数据显示的雌性脱毛小鼠________________________的原因。

解析：(1)由于脱毛和有毛性状的遗传与性别无关联，说明相关基因位于常染色体上。

(2)Ⅲ组实验中杂合子与杂合子的杂交后代中性状分离比约为3∶1，说明该相对性状的遗传遵循基因的分离定律，该相对性状是由一对等位基因控制的。(3)Ⅳ组实验中脱毛的后代均为脱毛，说明实验小鼠的脱毛性状的出现是由于遗传物质改变引起的，不是环境因素影响的结果。(4)在自然状态下，偶然出现的基因突变属于自发突变；由于脱毛为隐性性状，脱毛小鼠的亲代均应携带该突变基因，所以种群中若同时出现几只脱毛小鼠，说明突变基因的频率足够高。(5)由于突变基因序列模板链中的1个碱基G突变为碱基A，所以该基因转录成的mRNA密码子中相对应碱基由C变为U，分析各选项可确定d选项符合题意。(6)突变基因表达的蛋白质相对分子质量明显小于突变前基因表达的蛋白质，说明基因突变后相应密码子变为终止密码子，使翻译过程提前终止。由甲状腺激素的生理作用可推测，突变后基因表达的蛋白质会使甲状腺激素受体的功能下降，会引起细胞代谢速率下降。分析实验数据中Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ等组合可以看出，脱毛雌鼠作亲本时后代数量明显减少，说明细胞代谢速率下降影响了雌鼠的产仔率。

答案：(1)常(2)一对等位孟德尔分离(3)环境因素

(4)自发/自然突变突变基因的频率足够高(5)d

(6)提前终止代谢速率产仔率低

2．(考查染色体结构变异)(2017·广东七校联考)人类染色体异常会造成流产、痴呆等疾病。请回答下列与此有关的问题：

人类第7和第9号染色体之间可发生相互易位(细胞内基因结构和种类未发生变化)如图甲所示，图乙为某痴呆患者的家族系谱图，已知Ⅰ-2、Ⅱ-2为图甲所示染色体易位的携带者。回答下列问题：

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(1)个体Ⅰ-2的7或9号染色体上基因的________________发生了改变。

(2)个体Ⅱ-2能够产生______种配子，分别为______________(用图甲中的字母表示)。

(3)Ⅱ-2与Ⅱ-1的后代如果出现9号染色体“部分三体”，则表现为痴呆，如果出现9号染色体“部分单体”，后代早期流产。请写出个体Ⅲ-1的7和9号染色体组合

________________________________________________________________________ (用图甲中的字母表示)。

(4)早期流产导致胎儿不能成活。Ⅲ-3为7//9染色体易位携带者的概率是________。

(5)为防止生出患染色体异常遗传病的孩子，建议婚前进行________，妊娠期间进行________。

答案：(1)排列顺序和数量

(2)4 AB 、A ＋B 、AB －、A ＋B －

(3)A ＋ABB

(4)1/3

(5)遗传咨询 染色体检查(羊水检查或产前诊断)

3．(考查染色体数目变异)猎豹(2n )是在陆地上奔跑得最快的动物，图甲是正常猎豹的两对常染色体上的基因分布图，花斑体色(A)和黄体色(a)、体重(B)和体轻(b)、抗病(D)和不抗病(d)。图乙、丙、丁是种群中的变异类型，已知缺少整条染色体的生殖细胞致死但个体不致死。请回答下列问题：

(1)与图甲相比，图乙、丙、丁发生的变异类型是______________，且图丁个体的变异发生于________分裂。

(2)若不考虑交叉互换，图乙个体减数分裂产生的生殖细胞基因型及比例为

________________________________________________________________________。

(3)若只研究一对等位基因D、d的遗传，图丙个体测交子代中抗病且染色体异常个体的比例为__________。

(4)若只研究A、a与D、d的遗传，则图丁个体与图甲个体交配，预计子代与图甲基因型相同的个体比例为________。

(5)自然情况下，若干年后预计种群中D、d基因的变化情况及原因是

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

解析：(1)图乙为染色体结构变异，图丙、丁为染色体数目变异，因此三者的变异类型属于染色体变异。图丁个体变异的产生可能有两个来源：一是具有正常染色体的受精卵在有丝分裂过程中丢失一条染色体，导致分裂分化出的个体细胞如图丁所示；二是由正常的雌配子(或雄配子)与丢失一条染色体的异常的雄配子(或雌配子)结合形成的受精卵发育而来。又根据题干信息“缺少整条染色体的生殖细胞致死”，因此排除第二种可能，则图丁个体的变异是有丝分裂异常导致的。(2)图乙个体在减数分裂过程中同源染色体分离，非同源染色体自由组合，产生的配子基因型及比例为ABD∶ABd∶ad∶aD＝1∶1∶1∶1。(3)图丙个体产生的配子种类及比例为1D∶1dd∶2Dd∶2d，丙与dd测交，则后代的基因型及比例为1Dd∶

1ddd∶2Ddd∶2dd。其中抗病且染色体异常的个体基因型是Ddd，所占比例为1/3。(4)图丁个体(AaD)与图甲个体(AaDd)交配，子代与图甲基因型相同的概率为1/2×1/2＝1/4。(5)由于D是抗病基因，因此具有该基因的个体在自然选择中处于优势，而dd个体在自然选择中易被淘汰，因此若干年后，D基因频率上升，d基因频率下降。

答案：(1)染色体变异有丝(2)ABD∶ABd∶ad∶aD＝1∶1∶1∶1 (3)1/3 (4)1/4 (5)D基因频率升高，d基因频率降低，原因是自然选择使种群基因频率定向向有利变异的D 方向改变

4．(生物变异类型的综合考查)中国科学家屠呦呦因从青蒿中分离出青蒿素并应用于疟疾治疗获得了2015年诺贝尔生理学或医学奖。已知野生型青蒿为二倍体，茎秆中白色(Y)对紫色(y)为显性，叶片中稀裂叶(R)对分裂叶(r)为显性，这两对性状独立遗传。请回答下列问题：

(1)通过一定的处理让野生型青蒿成为三倍体植株，该三倍体青蒿______________(填“能”或“不能”)形成正常的配子，这种三倍体青蒿形成过程中发生的变异属于

____________(填“可遗传”或“不可遗传”)的变异。

(2)用X射线照射分裂叶青蒿以后，r基因中一小段碱基序列发生变化，使分裂叶转变为稀裂叶，这种变异属于可遗传变异中的__________________。

(3)现用白秆分裂叶植株与紫秆稀裂叶植株杂交，F1均表现为白秆稀裂叶，则亲本的基因型为________________________________________________________________________。

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(4)染色体变异可导致R基因所在的染色体整体缺失，如果是同源染色体中一条染色体缺失植株可以存活，如果两条都缺失植株将不能存活。现有YyOR(“O”代表该染色体缺失)与yyOr杂交，子一代中y的基因频率为____________，子一代存活植株中紫秆稀裂叶占________________________________________________________________________。

解析：(1)三倍体植株不能形成正常的配子。三倍体青蒿形成过程中发生了染色体数目变异，属于可遗传的变异。(2)基因中碱基序列变化引起性状的改变属于基因突变的范畴。

(3)由Y_rr×yyR_→F1(YyRr)可知，亲本的基因型为YYrr和yyRR。(4)根据亲本的基因型可知，子一代中Yy∶yy＝1∶1，所以y的基因频率为75%；子一代存活植株中紫秆占1/2，子一代存活植株中基因型为OR、Or、Rr的植株各占1/3，故子一代存活植株中紫秆稀裂叶占1/2×2/3＝1/3。

答案：(1)不能可遗传(2)基因突变(3)YYrr和yyRR (4)75% 1/3

5．(考查多倍体育种)科学家将培育的异源多倍体的抗叶锈病基因转移到普通小麦中，育成了抗叶锈病的小麦，育种过程见图。图中A、B、C、D表示4个不同的染色体组，每组有7条染色体，C染色体组中含携带抗病基因的染色体。请回答下列问题：

(1)异源多倍体是由两种植物AABB与CC远缘杂交形成的后代，经

________________________________________________________________________ 方法培育而成，还可用植物细胞工程中______________方法进行培育。

(2)杂交后代①染色体组的组成为________，进行减数分裂时形成________个四分体，体细胞中含有________条染色体。

(3)杂交后代②中C组的染色体减数分裂时易丢失，这是因为减数分裂时这些染色体

________________________。

(4)为使杂交后代③的抗病基因稳定遗传，常用射线照射花粉，使含抗病基因的染色体片段转接到小麦染色体上，这种变异称为________________。

解析：(1)异源多倍体AABBCC是由两种植物AABB与CC远缘杂交产生的后代ABC，再经过秋水仙素诱导染色体数目加倍形成。在生产中还可由AABB细胞与CC细胞通过诱导融合产

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