專題4第3講變異育種與進化

專題八

變異、育種與進化岳陽市巴陵中學彭立霞考綱點擊1．孟德爾遺傳實驗的科學方法。2．基因的分離定律和自由組合定律。3．基因與性狀的關系。4．伴性遺傳。5．人類遺傳病的類型。6．人類遺傳病的監(jiān)測和預防。7．人類基因組計劃及意義。8．查查人類常見的遺傳病。要點一三種可遺傳變異的比較

類型項目

基因突變基因重組染色體變異適用范圍生物種類所有生物(包括病毒)均可發(fā)生自然狀態(tài)下只發(fā)生于真核生物有性生殖過程中，為核遺傳真核生物細胞增殖過程中均可發(fā)生生殖無性生殖、有性生殖有性生殖無性生殖、有性生殖類型自然突變誘發(fā)突變交叉互換自由組合染色體結構變異、染色體數(shù)目變異類型項目基因突變基因重組染色體變異發(fā)生時期DNA復制時(有絲分裂間期、減數(shù)第一次分裂前的間期)減數(shù)分裂四分體時期及第一次分裂過程中細胞分裂期產(chǎn)生結果產(chǎn)生新的基因只產(chǎn)生新的基因型，不產(chǎn)生新的基因不產(chǎn)生新的基因，但可引起基因數(shù)目或順序的變化鏡檢光鏡下均無法檢出，可根據(jù)是否有新性狀或新性狀組合確定光鏡下可檢出育種應用誘變育種雜交育種單倍體育種、多倍體育種要點二生物育種的方法和原理雜交育種人工誘變育種單倍體育種多倍體育種基因工程育種細胞融合技術細胞核移植技術依據(jù)原理基因重組基因突變?nèi)旧w變異染色體變異基因重組基因重組、染色體變異基因重組常用方法雜交→自交→選種→自交輻射誘變、激光誘變、作物空間技術育種花藥離體培養(yǎng)，然后再加倍秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗轉基因(DNA重組)技術將目的基因引入生物體內(nèi)，培育新品種讓不同生物細胞原生質體融合將具備所需性狀的體細胞核移植到去核卵細胞中雜交育種人工誘變育種單倍體育種多倍體育種基因工程育種細胞融合技術細胞核移植技術依據(jù)原理基因重組基因突變?nèi)旧w變異染色體變異基因重組基因重組、染色體變異基因重組優(yōu)點操作簡單目標性強可以提高變異的頻率，大幅度地改良某些性狀可以明顯地縮短育種年限操作簡單，能較快獲得新類型打破物種界限，定向改變生物的性狀按照人們的意愿改變細胞內(nèi)遺傳物質或獲得細胞產(chǎn)品且克服了遠緣雜交不親和障礙可改良動物品種或保護瀕危物種雜交育種人工誘變育種單倍體育種多倍體育種基因工程育種細胞融合技術細胞核移植技術缺點時間長，需及時發(fā)現(xiàn)優(yōu)良品種有利變異少，需大量處理實驗材料技術復雜且需與雜交育種配合所得品種發(fā)育延遲，結實率低有可能引起生態(tài)危機技術難度大技術要求高舉例矮稈抗銹病小麥青霉素高產(chǎn)菌株、太空椒單倍體育種獲得的矮稈抗銹病小麥三倍體無子西瓜、八倍體小黑麥產(chǎn)生人胰島素的大腸桿菌、抗蟲棉白菜－甘藍、番茄－馬鈴薯克隆羊、鯉鯽移核魚要點三基因頻率和基因型頻率的相關計算設有N個個體的種群，AA、Aa、aa的個體數(shù)分別是n1、n2、n3，A、a的基因頻率分別用PA、Pa表示，AA、Aa、aa基因型頻率分別用PAA、PAa、Paa表示，則：由以上公式可得出下列結論：1.在種群中一對等位基因的頻率之和等于1，基因型頻率之和也等于1。2.一個等位基因的頻率=該等位基因純合子的頻率+1/2雜合子的頻率。3．種群中某基因頻率的計算方法有兩種(1)通過基因型計算基因頻率例如：從某個種群中隨機抽出100個個體，測知基因型為AA、Aa和aa的個體分別是30、60和10個。100個個體的基因型為30個AA、60個Aa、10個aa，這對等位基因來說，每個個體可以看作含2個等位基因，那么100個個體共有200個基因，其中A基因有2×30＋60＝120個，a基因有2×10＋60＝80個。于是在這個種群中，A基因的基因頻率為120÷200＝60%，a基因的基因頻率為80÷200＝40%。4.上述計算方法在理想條件下才能成立，理想條件是：（1）種群非常大。（2）所有的雌雄個體間都能自由交配并產(chǎn)生后代。（3）沒有遷出和遷入。（4）自然選擇對A、a沒有作用。（5）基因A和a都不產(chǎn)生突變。5.在自然條件下，同時滿足上述條件的種群是不存在的，這也從反面說明了自然界中種群的基因頻率遲早要發(fā)生變化，即種群的進化是必然的。要點四生物的進化與物種的形成1.達爾文自然選擇學說與現(xiàn)代生物進化理論的比較2.基因頻率的改變與生物進化及物種形成的關系（1）生物進化的實質是種群基因頻率的改變，因此，可認為生物基因頻率發(fā)生了改變就意味著生物發(fā)生了進化。（2）生物進化不等于物種的形成。物種形成的必要條件是生殖隔離，是基因頻率改變發(fā)展到不能實現(xiàn)基因交流的程度實現(xiàn)的。3.物種形成的方式（1）物種的形成有多種方式，主要為漸變式。（2）爆發(fā)式物種的形成主要是以染色體數(shù)目變化的方式形成新物種，一出現(xiàn)可以很快達到生殖隔離。（3）染色體結構變化是形成新物種的另一種方式，發(fā)生染色體結構變化的個體和原始物種雜交，可育性降低，形成初步的生殖隔離，以后經(jīng)過進一步演化形成新的物種。熱點1生物的變異類型例1（2010年高考江蘇卷）育種專家在稻田中發(fā)現(xiàn)一株十分罕見的“一稈雙穗”植株，經(jīng)鑒定該變異性狀是由基因突變引起的。下列敘述正確的是（）A.這種現(xiàn)象是由顯性基因突變成隱性基因引起的B.該變異株自交可產(chǎn)生這種變異性狀的純合個體C.觀察細胞有絲分裂中期染色體形態(tài)可判斷基因突變發(fā)生的位置D.將該株水稻的花粉離體培養(yǎng)后即可獲得穩(wěn)定遺傳的高產(chǎn)品系B互動探究（1）該植株基因突變發(fā)生在什么時期？（2）用秋水仙素處理該水稻的花粉離體培養(yǎng)產(chǎn)生單倍體植株的種子，能得到穩(wěn)定遺傳的高產(chǎn)品系嗎？【提示】（1）有絲分裂間期或減Ⅰ間期。（2）不能，單倍體植株不產(chǎn)種子。例2熱點2生物變異在育種上的應用（2010年安徽阜陽模擬）在自然界谷物中，水稻、玉米等都具有糯性，而小麥沒有糯性。江蘇某農(nóng)科所通過江蘇自火麥與日本關東107、美國IKE等種間雜交后獲得糯性基因，再用其后代與揚麥158品種進行多次回交，將糯性品質固定在揚麥158品種上，培育出糯性小麥。相關的育種過程如圖。下列敘述正確的是（）A．上述材料中，江蘇某農(nóng)科所培育糯性小麥的過程中運用的遺傳學原理是基因突變B．要想在短時間內(nèi)獲得糯性小麥的育種方法是a，此方法能提高突變率C．a(chǎn)、c過程都需要使用秋水仙素，都作用于萌發(fā)的種子D．要獲得yyRR，b過程需要進行不斷地自交來提高純合率，理論上F2中獲得yyRR的幾率是1/16【答案】D【解析】由題意可知，糯性小麥是通過種間雜交及多次回交后獲得的。雜交與回交都是親代通過減數(shù)分裂產(chǎn)生重組型的配子，雌雄配子經(jīng)過受精作用產(chǎn)生子代，此過程的遺傳學原理是基因重組；a過程屬于單倍體育種，其特點是能夠明顯縮短育種年限；c過程為多倍體育種；單倍體育種與多倍體育種都需要使用秋水仙素，前者處理的是幼苗，后者處理的是萌發(fā)的種子或幼苗；b過程是雜交育種，可通過不斷連續(xù)自交淘汰發(fā)生性狀分離的個體，不斷提高純合率，F(xiàn)1基因型為YyRr，兩對基因分別位于兩對同源染色體上，F(xiàn)2中yyRR的幾率是1／16。【答案】D【探規(guī)尋律】關于育種方案的“選取”（1）單一性狀類型：生物的優(yōu)良性狀是由某對基因控制的單一性狀，其呈現(xiàn)方式、育種方法、原理及舉例列表如下：項目方式育種方法原理舉例單一性狀無→有基因工程基因重組能產(chǎn)生人胰島素的大腸桿菌普通羊群中出現(xiàn)短腿安康羊有→無誘變育種基因突變不能產(chǎn)生高絲氨酸脫氫酶的菌種高產(chǎn)青霉素菌株少→多多倍本育種染色體變異三倍體無子西瓜(2)兩個或多個性狀類型：兩個或多個性狀分散在不同的品種中，首先要實現(xiàn)控制不同性狀基因的重組，再選育出人們所需要的品種，這可以從不同的水平上加以分析：①個體水平上：運用雜交育種方法實現(xiàn)控制不同優(yōu)良性狀基因的重組。為了縮短育種年限，可采用單倍體育種的方法。②細胞水平上：利用植物體細胞雜交，從而實現(xiàn)遺傳物質的重組。③分子水平上：應用轉基因技