變異育種進化基礎知識

1、一、基因突變1概念：DNA分子中發(fā)生堿基對的替換、增添和缺失，而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變。2時間：主要發(fā)生在有絲分裂間期或減數(shù)第一次分裂前的間期。3誘發(fā)因素：物理因素、化學因素和生物因素，其中亞硝酸、堿基類似物屬于化學因素。4突變特點：(1)普遍性：一切生物都可以發(fā)生。(2)隨機性：生物個體發(fā)育的任何時期和部位。(3)低頻性：自然狀態(tài)下，突變頻率很低。(4)不定向性：一個基因可以向不同的方向發(fā)生突變。(5)多害少利性：有些基因突變，可使生物獲得新性狀，適應改變的環(huán)境。5意義(1)新基因產(chǎn)生的途徑。(2)生物變異的根本來源。(3)生物進化的原始材料。6實例鐮刀型細胞貧血癥形成的原因思考造成該病的直接

2、原因和根本原因是什么？提示直接原因：血紅蛋白結(jié)構(gòu)異常；根本原因：控制血紅蛋白的基因由突變成，發(fā)生了堿基對的替換。二、基因重組1實質(zhì)：控制不同性狀的基因重新組合。2類型(1)自由組合型：位于非同源染色體上的非等位基因自由組合。(2)交叉互換型：四分體的非姐妹染色單體的交叉互換。(3)人工重組型：轉(zhuǎn)基因技術(shù)，即基因工程。3結(jié)果：產(chǎn)生新的基因型，導致重組性狀出現(xiàn)。4意義：形成生物多樣性的重要原因之一。三1.分析基因結(jié)構(gòu)中堿基對的增添、缺失、替換對生物的影響堿基對影響范圍對氨基酸的影響替換小只改變1個氨基酸或不改變增添大不影響插入位置前的序列，而影響插入位置后的序列缺失大不影響缺失位置前的序列，而影響

3、缺失位置后的序列2討論基因突變不一定導致生物性狀改變的原因(1)不具有遺傳效應的DNA片段中的“突變”不引起基因突變，不引起性狀變異。(2)由于多種密碼子決定同一種氨基酸，因此某些基因突變也不引起性狀的改變。(3)某些基因突變雖改變了蛋白質(zhì)中個別位置的氨基酸種類，但并不影響蛋白質(zhì)的功能。(4)隱性突變在雜合子狀態(tài)下也不會引起性狀的改變。易錯警示與基因突變有關(guān)的7個易錯點(1)無絲分裂、原核生物的二分裂及病毒DNA復制時均可發(fā)生基因突變。(2)基因突變一定會導致基因結(jié)構(gòu)的改變，但卻不一定引起生物性狀的改變。(3)基因突變是DNA分子水平上基因內(nèi)部堿基對種類和數(shù)目的改變，基因的數(shù)目和位置并未改變。

4、(4)生殖細胞的突變率一般比體細胞的突變率高，這是因為生殖細胞在減數(shù)分裂時對外界環(huán)境變化更加敏感。(5)基因突變的利害性取決于生物生存的環(huán)境條件。如昆蟲突變產(chǎn)生的殘翅性狀若在陸地上則為不利變異，而在多風的島嶼上則為有利變異。(6)基因突變DNA中堿基對的增添、缺失、替換。(7)基因突變不只發(fā)生在分裂間期。一、染色體結(jié)構(gòu)的變異解惑基因突變，名義上是基因在變，其實是基因內(nèi)部堿基在變，基因的數(shù)目和位置都未變；染色體變異，名義上是染色體在變，其實是染色體內(nèi)部基因在變，基因的數(shù)目和位置都改變。(1)從染色體來源看，一個染色體組中不含同源染色體。(2)從形態(tài)、大小和功能看，一個染色體組中所含的染色體各不相

5、同。(3)從所含的基因看，一個染色體組中含有控制本物種生物性狀的一整套基因，但不能重復。2單倍體、二倍體和多倍體的判斷(1)如果生物體由受精卵(或合子)發(fā)育而成，其體細胞中含有幾個染色體組，該生物就稱為幾倍體。(2)如果生物體是由生殖細胞卵細胞或花粉直接發(fā)育而成，則無論體細胞中含有幾個染色體組，都稱為單倍體。3完善多倍體和單倍體育種(1)培育三倍體無子西瓜原理：染色體數(shù)目以染色體組的形式成倍增加。過程(2)培育抗病高產(chǎn)植株原理：染色體數(shù)目以染色體組的形式成倍減少，再用秋水仙素處理，形成純合子。實例：抗病高產(chǎn)植株(aaBB)的選育過程易錯警示與染色體數(shù)目變異有關(guān)的4個易錯提示(1)單倍體育種包括

6、花藥離體培養(yǎng)和秋水仙素處理等過程，花藥離體培養(yǎng)只是單倍體育種的一個操作步驟。(2)通過細胞融合也可獲得多倍體，如二倍體體細胞和配子細胞融合可得到三倍體。(3)單倍體的體細胞中并非只有一個染色體組因為大部分的生物是二倍體，所以有時認為單倍體的體細胞中只含有一個染色體組，但是多倍體的單倍體中體細胞含有不止一個染色體組。(4)單倍體育種與多倍體育種的操作對象不同兩種育種方式都出現(xiàn)了染色體加倍情況：單倍體育種操作對象是單倍體幼苗，通過植物組織培養(yǎng)，得到的植株是純合子；多倍體育種的操作對象是正常萌發(fā)的種子或幼苗。2填出變異類型與細胞分裂方式的關(guān)系變異類型細胞分裂方式基因突變可發(fā)生于無絲分裂、有絲分裂、減

7、數(shù)分裂基因重組減數(shù)分裂染色體變異有絲分裂、減數(shù)分裂易錯警示與變異類型有關(guān)的辨析(1)基因突變和基因重組的判斷：根據(jù)變異個體數(shù)量確定是否發(fā)生基因突變，如一群棕猴中出現(xiàn)一只白猴，一片紅花植株中偶爾出現(xiàn)一株白花，即可確定是由基因突變造成的；若出現(xiàn)一定比例白猴或白花，則由于等位基因分離，配子經(jīng)受精作用隨機結(jié)合產(chǎn)生的但該過程不叫基因重組。(2)基因突變和染色體結(jié)構(gòu)變異的判斷：染色體結(jié)構(gòu)變異使排列在染色體上的“基因的數(shù)目或排列順序”發(fā)生改變，從而導致性狀的變異?；蛲蛔兪恰盎蚪Y(jié)構(gòu)”的改變，包括DNA分子中堿基對的替換、增添和缺失?；蛲蛔儗е隆靶禄颉钡漠a(chǎn)生，染色體結(jié)構(gòu)變異未形成新的基因. (3)辨析染

8、色體變異方式圖a為三體(個別染色體增加)；圖c為三倍體(染色體組成倍增加)；圖b和圖f皆為染色體結(jié)構(gòu)變異中的重復；圖d和圖e皆為染色體結(jié)構(gòu)變異中的缺失。3無子西瓜和無子番茄辨析比較項目無子西瓜無子番茄培育原理染色體變異生長素促進果實發(fā)育無子原因三倍體植物在減數(shù)分裂中同源染色體聯(lián)會紊亂，不能形成正常的配子而無子未受粉，胚珠內(nèi)的卵細胞沒有經(jīng)過受精，所以果實中沒有形成種子無子性狀能否遺傳能，結(jié)無子西瓜的植株經(jīng)植物組織培養(yǎng)后，所結(jié)西瓜仍是無子不能，結(jié)無子番茄的植株經(jīng)植物組織培養(yǎng)后，所結(jié)番茄有子所用試劑秋水仙素生長素人類遺傳病的監(jiān)測和預防1主要手段(1)遺傳咨詢：了解家庭病史分析遺傳病的傳遞方式推算出后

9、代的再發(fā)風險率提出防治對策和建議，如終止妊娠、進行產(chǎn)前診斷等。(2)產(chǎn)前診斷：包含羊水檢查、B超檢查、孕婦血細胞檢查以及基因診斷等。遺傳病類型家族發(fā)病情況男女患病比率單基因遺傳病常染色體顯性代代相傳，含致病基因即患病相等隱性隔代遺傳，隱性純合發(fā)病相等伴X染色體顯性代代相傳，男患者的母親和女兒一定患病女患者多于男患者隱性隔代遺傳，女患者的父親和兒子一定患病男患者多于女患者伴Y遺傳父傳子，子傳孫患者只有男性多基因遺傳病家族聚集現(xiàn)象；易受環(huán)境影響；群體發(fā)病率高相等染色體異常遺傳病往往造成嚴重后果，甚至胚胎期引起流產(chǎn)相等易錯警示與人類常見遺傳病有關(guān)的4點提示(1)家族性疾病不一定是遺傳病，如傳染病。(

10、2)大多數(shù)遺傳病是先天性疾病，但有些遺傳病可在個體生長發(fā)育到一定年齡才表現(xiàn)出來，所以，后天性疾病也可能是遺傳病。(3)攜帶遺傳病基因的個體不一定會患遺傳病，如白化病攜帶者；不攜帶遺傳病基因的個體也可能患遺傳病，如染色體異常遺傳病。(4)用集合的方式表示遺傳病與兩類疾病的關(guān)系如下：方法原理常用方法優(yōu)點缺點代表實例雜交育種基因重組雜交操作簡單，目標性強育種年限長矮稈抗病小麥誘變育種基因突變輻射誘變、激光誘變等提高突變率，加速育種進程有利變異少，需大量處理實驗材料高產(chǎn)青霉菌株多倍體育種染色體變異秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗操作簡單，且能在較短的時間內(nèi)獲得所需品種所得品種發(fā)育遲緩，結(jié)實率低；在動物中無

11、法開展無子西瓜、八倍體小黑麥單倍體育種染色體變異花藥離體培養(yǎng)后，再用秋水仙素處理明顯縮短育種年限技術(shù)復雜，需要與雜交育種配合“京花1號”小麥基因工程育種基因重組將一種生物特定的基因轉(zhuǎn)移到另一種生物細胞中能定向改造生物的遺傳性狀有可能引發(fā)生態(tài)危機轉(zhuǎn)基因抗蟲棉易錯警示與雜交育種有關(guān)的4點注意(1)雜交育種不一定需要連續(xù)自交。若選育顯性優(yōu)良純種，則需要連續(xù)自交篩選直至性狀不再發(fā)生分離；若選育隱性優(yōu)良純種，則只要在子二代出現(xiàn)該性狀個體即可。(2)誘變育種與雜交育種相比，前者能產(chǎn)生前所未有的新基因，創(chuàng)造變異新類型；后者不能產(chǎn)生新基因，只是實現(xiàn)原有基因的重新組合。(3)雜交育種與雜種優(yōu)勢不同：雜交育種是在

12、雜交后代眾多類型中選擇符合育種目標的個體進一步培育，直到獲得穩(wěn)定遺傳的具有優(yōu)良性狀的新品種；雜種優(yōu)勢主要是利用雜種F1的優(yōu)良性狀，并不要求遺傳上的穩(wěn)定。(4)雜交種與多倍體的比較：二者都可產(chǎn)生很多優(yōu)良性狀如莖稈粗壯、抗倒伏、產(chǎn)量提高、品質(zhì)改良，但多倍體生長周期長，晚熟；而雜交種可早熟，故根據(jù)成熟期早晚可判定是多倍體還是雜交種。一、現(xiàn)代生物進化理論1達爾文的自然選擇學說(1)過度繁殖：選擇的基礎。(2)生存斗爭：生物進化的動力和選擇的手段。(3)遺傳變異：生物進化的內(nèi)因。(4)適者生存：自然選擇的結(jié)果。2現(xiàn)代生物進化理論(1)種群是生物進化的基本單位種群：生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個體?；?/p>

13、庫：一個種群中全部個體所含有的全部基因。基因頻率：一個種群基因庫中，某個基因占全部等位基因數(shù)的比率。生物進化的實質(zhì)：種群基因頻率發(fā)生改變。(2)突變和基因重組產(chǎn)生進化的原材料可遺傳變異的來源生物突變的有利和有害不是絕對的，往往取決于生物的生存環(huán)境。生物的變異是不定向的，只是產(chǎn)生了生物進化的原材料，不能決定生物進化的方向。(3)自然選擇決定生物進化的方向原因：不斷淘汰不利變異的基因，積累有利變異的基因。結(jié)果：種群的基因頻率發(fā)生定向改變。(4)隔離導致物種形成隔離類型：常見的有地理隔離和生殖隔離。隔離實質(zhì)：基因不能自由交流。物種形成三個基本環(huán)節(jié)：突變和基因重組、自然選擇及隔離。新物種形成的標志：生

14、殖隔離。二、共同進化與生物多樣性的形成1共同進化(1)概念：不同物種之間、生物與無機環(huán)境之間在相互影響中不斷進化和發(fā)展。(2)原因：生物與生物之間的相互選擇和生物與無機環(huán)境之間的相互影響。2生物多樣性(1)內(nèi)容：基因多樣性、物種多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性。(2)形成原因：生物的進化。(3)研究生物進化歷程的主要依據(jù)：化石。易錯警示與現(xiàn)代生物進化理論有關(guān)的3點誤區(qū)(1)把“突變”誤認為就是基因突變：“突變”不是基因突變的簡稱，而是包括“基因突變”和“染色體變異”。(2)把抗藥個體的形成誤認為是農(nóng)藥誘導產(chǎn)生的：農(nóng)田噴施農(nóng)藥殺滅害蟲，在噴施農(nóng)藥之前，害蟲中就存在抗農(nóng)藥的突變個體，噴施農(nóng)藥僅殺滅不抗藥的個

15、體，抗藥的個體存活下來，農(nóng)藥不能使害蟲產(chǎn)生抗藥性變異，只是對抗藥性個體進行了選擇。(3)把物種誤認為種群：一個物種可以形成多個種群，一個種群必須是同一物種。同一物種的多個種群間存在地理隔離.物種的形成過程:生物進化模型的構(gòu)建2比較下表中物種形成與生物進化內(nèi)容物種形成生物進化標志出現(xiàn)生殖隔離基因頻率改變變化后生物與生物關(guān)系屬于不同物種可能屬于同一物種二者關(guān)系生物進化的實質(zhì)是種群基因頻率的改變，這種改變可大可小，不一定會突破物種的界限，即生物進化不一定導致物種的形成；進化是量變，物種形成是質(zhì)變；新物種的形成是長期進化的結(jié)果易錯警示物種形成與兩種隔離的關(guān)系物種的形成必須經(jīng)過生殖隔離時期，但不一定要經(jīng)

16、過地理隔離。僅有地理隔離不能產(chǎn)生新的物種，生殖隔離才是物種形成的關(guān)鍵。3遺傳平衡定律(哈迪溫伯格定律)(1)成立前提種群非常大；所有雌雄個體之間自由交配；沒有遷入和遷出；沒有自然選擇；沒有基因突變。(2)計算公式當?shù)任换蛑挥袃蓚€時(A、a)，設p表示A的基因頻率，q表示 a的基因頻率，則：基因型AA的頻率p2；基因型Aa的頻率2pq；基因型aa的頻率q2。如果一個種群達到遺傳平衡，其基因頻率應保持不變。易錯警示自交與自由交配后代的基因頻率和基因型頻率的變化分析：(1)雜合子連續(xù)自交時，盡管基因頻率不變，但后代的基因型頻率會發(fā)生改變，表現(xiàn)為純合子的頻率不斷增大，雜合子的頻率不斷減小。(2)在無

17、基因突變、各種基因型的個體生活力相同時，自由交配遵循遺傳平衡定律，上下代之間種群的基因頻率及基因型頻率不變同步訓練：12017·山東煙臺一模編碼酶X的基因中某個堿基被替換時，表達產(chǎn)物將變?yōu)槊竃。下表顯示了與酶X相比，酶Y可能出現(xiàn)的四種狀況，對這四種狀況出現(xiàn)的原因判斷正確的是()比較指標酶Y活性/酶X活性100%50%10%150%酶Y氨基酸數(shù)目/酶X氨基酸數(shù)目11小于1大于1A狀況一定是因為氨基酸序列沒有變化B狀況一定是因為氨基酸間的肽鍵數(shù)減少了50%C狀況可能是因為突變導致了終止密碼位置變化D狀況可能是因為突變導致tRNA的種類增加2某林區(qū)在30年前發(fā)生過火災，焚毀了所有林木?；馂?/p>

18、后該地區(qū)曾引入一種外地植物，引入物種的種群基因型頻率變化如下表。現(xiàn)有一位生態(tài)學者對該地區(qū)進行調(diào)查。下列說法錯誤的是()基因型引入前，原地引入后5年，本地引入后8年，本地AA50%54%58%aa20%24%28%A該林區(qū)30年間發(fā)生了次生演替B外地植物在引入前后發(fā)生了進化C研究該地區(qū)的范圍和邊界、種群間的關(guān)系，屬于群落水平上的研究D采用標志重捕法調(diào)查野兔種群密度時，個別標志物脫落會導致調(diào)查結(jié)果比實際偏大3如圖是三種基因相應結(jié)構(gòu)發(fā)生替換而產(chǎn)生變異的示意圖，下列相關(guān)判斷錯誤的是()A鐮刀型細胞貧血癥的變異類型類似于過程B過程的變異類型為基因重組，發(fā)生在減數(shù)第一次分裂前期C過程能在光學顯微鏡下觀察到

19、D雜交育種的原理是過程4考古學家發(fā)現(xiàn)，長尾巴恐龍是目前已知體形最大的竊蛋龍，其前肢具有流蘇狀羽毛，頭上有像母雞一樣的冠毛，擁有駝鳥般細長的雙腿，前肢有尖銳的爪子，與鳥類有密切淵源，科學家戲稱其為“來自地獄的雞”。根據(jù)現(xiàn)代生物進化理論，下列相關(guān)敘述正確的是()A竊蛋龍的翅膀由于長期不用而逐漸退化，形成前肢B竊蛋龍的基因庫與鳥類的基因庫存在一定的相似性C種群是生物進化的基本單位，不同種類的竊蛋龍應構(gòu)成一個種群D在竊蛋龍進化歷程中，基因型頻率逐漸發(fā)生改變是其進化的實質(zhì)5.種群是生物進化的基本單位，下列有關(guān)種群及生物進化的敘述，正確的是()A自然選擇直接作用于個體的基因型，并決定了生物的進化方向B只有

20、突變和基因重組才能導致種群的基因頻率發(fā)生改變C被捕食者大多是年老、病弱或年幼的個體，利于種群的發(fā)展D研究種群間差異的關(guān)鍵是它們能否出現(xiàn)地理隔離和形成生殖隔離6油菜籽的含油量隨世代選擇的變化情況如下圖所示。據(jù)圖分析，選擇育種對高含油量油菜籽品種的產(chǎn)生所起的作用的敘述正確的是()A改變了控制產(chǎn)油的一對等位基因的總頻率B淘汰部分表現(xiàn)型，使高含油量基因的基因頻率增大C定向誘導了控制高含油量基因的自由組合D改變了油菜籽的基因庫，導致新物種的產(chǎn)生7為解決二倍體普通牡蠣在夏季因產(chǎn)卵而出現(xiàn)肉質(zhì)下降的問題，人們培育出三倍體牡蠣?？茖W家發(fā)現(xiàn)牡蠣的精子可與減數(shù)第二次分裂時期的卵母細胞完成受精作用，則利用普通牡蠣培育

21、三倍體牡蠣合理的方法是()A利用水壓抑制受精卵的第一次卵裂，然后培育形成新個體B用被射線破壞了細胞核的精子刺激卵細胞，然后培育形成新個體C將早期胚胎細胞的細胞核植入去核卵細胞中，然后培育形成新個體D用化學試劑阻止受精后的次級卵母細胞釋放極體，然后培育形成新個體8探究利用秋水仙素培育四倍體藍莓的實驗中，每個實驗組選取50株藍莓幼苗，用秋水仙素溶液處理它們的幼芽，實驗結(jié)果如圖所示，下列說法不正確的是()A自變量是秋水仙素濃度和處理時間，所以各組藍莓幼苗數(shù)量和長勢應該相同B實驗原理是秋水仙素能夠抑制紡錘體的形成，誘導形成多倍體C判斷是否培育出四倍體藍莓的簡便方法是讓四倍體果實與二倍體果實進行比較D由

22、實驗結(jié)果可知用約0.2%的秋水仙素溶液處理藍莓幼苗1d最易獲得突變株9某大型封閉種群中基因型為AA個體占30%，A占60%(沒有自然選擇和突變)，則()A自交三代后種群中A基因頻率發(fā)生改變B隨機交配三代后種群A基因頻率發(fā)生改變C自交三代后種群中AA基因型頻率發(fā)生改變D隨機交配三代后種群中AA的基因型頻率發(fā)生改變10將兩個植株雜交得到種子，再進一步做如圖所示處理，則下列有關(guān)敘述中，錯誤的是()A由到過程中產(chǎn)生的變異多數(shù)是不利的B由到的過程中涉及到減數(shù)分裂和細胞全能性的表現(xiàn)C若的基因型為AaBbDd，則植株中能穩(wěn)定遺傳的個體占總數(shù)的1/4D由到過程中可能發(fā)生突變和基因重組，可為生物進化提供原材料1

23、1綜合大熊貓化石及現(xiàn)存種類生活習性和生活環(huán)境等多方面的研究，傳統(tǒng)的觀點認為大熊貓的瀕危是進化歷程的必然。最新群體遺傳學的研究表明，現(xiàn)存大熊貓并未走到進化歷史的盡頭，仍然具有進化潛力。請依據(jù)現(xiàn)代生物進化理論的主要觀點和內(nèi)容及上述資料回答以下問題。(1)一個大熊貓種群的全部個體所含的全部基因，是這個種群的_，如果大熊貓種群仍然保持較高的遺傳多樣性，實際上反映了種群中基因的_。(2)現(xiàn)代生物進化理論認為，種群是_的基本單位。影響種群基因頻率變化的因素有多種，如自然選擇和_等。(3)突變和基因重組、_和_是物種形成和生物進化的機制。(4)如果大熊貓種群無限大，群體內(nèi)的個體隨機交配，沒有突變發(fā)生，沒有任

24、何形式的選擇壓力，那么群體中的各種基因型的比例每代保持不變。對某地一個種群隨機抽樣調(diào)查，測知該種群中有基因型AA、Aa、aa的個體若干只，由此可以計算出A和a的基因頻率。而根據(jù)A和a的基因頻率，可以推測出這個種群中Aa的頻率(N)大約是()A0N100% B0<N50%C0N<50% DN>50%(5)下圖中曲線a表示使用誘變劑前青霉菌菌株數(shù)和產(chǎn)量之間的關(guān)系，曲線b、c、d表示使用誘變劑后青霉菌菌株數(shù)和產(chǎn)量之間的關(guān)系。據(jù)圖回答下列問題。由a變?yōu)閎、c、d體現(xiàn)了_。最符合人們生產(chǎn)要求的變異類型是曲線_。12如圖表示培育小麥的幾種育種方式，純種高稈抗銹病植株基因型為DDRR，純種

25、矮稈不抗銹病植株基因型為ddrr，兩對基因分別位于兩對同源染色體上。據(jù)圖回答下列問題：(1)圖中植株A培育的方法是_，將親本雜交的目的是_。自交的目的是_。(2)植株B的培育運用的原理是_。(3)植株C需要染色體加倍的原因是_。誘導染色體加倍的最常用的方法是_。(4)植株E培育方法的原理是_，該育種方法和基因工程育種一樣，都可以_。1解析狀況兩種酶的活性不變，可能是因為氨基酸序列沒有改變，也可能是氨基酸序列雖然改變但不影響兩種酶的活性，A錯誤；狀況中酶Y與酶X的氨基酸數(shù)目相同，所以肽鍵數(shù)不變，B錯誤；狀況氨基酸數(shù)目減少，最可能的原因是突變導致了終止密碼位置提前，C正確；基因突變不會導致tRNA種類改變，D錯誤。2.答案B解析由題意可知，群落發(fā)生了次生演替，A正確；引入前A50%1/2×30%65%，a35%，引入后5年A54%1/2×22%65%，a35%，引入后8年A58%1/2×14%65%，a35%，因此外地植物進入本地后，種群的基因型頻率發(fā)生了改變，但基因頻率并未發(fā)生改變，說明生物未發(fā)生進