高考生物提分秘籍：专题08《变异、进化与育种》教学案（含答案）教案

【高考考纲解读】1.基因重组及其意义(Ⅱ)。2.基因突变的特征和原因(Ⅱ)。3.染色体结构变异和数目变异(Ⅰ)。4.生物变异在育种上的应用(Ⅱ)。5.转基因食品的安全(Ⅰ)。6.现代生物进化理论的主要内容(Ⅱ)。7.生物进化与生物多样性的形成(Ⅱ)。【网络构建】【重点、难点剖析】一、三种可遗传的变异的分析与判断(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；非同源染色体之间的互换，属于染色体结构变异中的易位。　　　图1　交叉互换　　　　图2　染色体易位(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)涉及基因“质”与“量”的变化基因突变改变基因的质，不改变基因的量；基因重组不改变基因的质，一般也不改变基因的量，但转基因技术会改变基因的量；染色体变异不改变基因的质，但会改变基因的量或改变基因的排列顺序。二、生物的变异类型1．探究某一变异性状是否是可遗传的变异的方法思路(1)若染色体变异，可直接借助显微镜观察染色体形态、数目、结构是否改变。(2)与原来类型在相同环境下种植，观察变异性状是否消失，若不消失则为可遗传的变异，反之则为不可遗传的变异。(3)设计杂交实验，根据实验结果确定变异性状的基因型是否改变。2．显性突变和隐性突变的判定可以选择突变体与其他未突变体杂交，通过观察后代变异性状的比例来判断基因突变的类型；对于植物还可以利用突变体自交观察后代有无性状分离来进行显性突变与隐性突变的判断。 题型二　染色体变异及其在育种中的应用例2. （年北京卷，30）玉米（2n=20）是我国栽培面积最大的作物，近年来常用的一种单倍体育种技术使玉米新品种选育更加高效。（1）单倍体玉米体细胞的染色体数为_______，因此在____分裂过程中染色体无法联会，导致配子中无完整的______。（2）研究者发现一种玉米突变体（S），用S的花粉给普通玉米授粉，会结出一定比例的单倍体籽粒（胚是单倍体；胚乳与二倍体籽粒胚乳相同，是含有一整套精子染色体的三倍体。见图1）①根据亲本中某基因的差异，通过PCR扩增以确定单倍体胚的来源，结果见图2。 　　　从图2结果可以推测单倍体的胚是由___发育而来。②玉米籽粒颜色由A、a与R、r两对独立遗传的基因控制，A、R同时存在时籽粒为紫色，缺少A或R时籽粒为白色。紫粒玉米与白粒玉米杂交，结出的籽粒中紫∶白=3∶5，出现性状分离的原因是_______。推测白粒亲本的基因型是_______。③将玉米籽粒颜色作为标记性状，用于筛选S与普通玉米杂交后代中的单倍体，过程如下 请根据F1籽粒颜色区分单倍体和二倍体籽粒并写出与表型相应的基因型_______。（3）现有高产抗病白粒玉米纯合子（G）、抗旱抗倒伏白粒玉米纯合子（H），欲培育出高产抗病抗旱抗倒伏的品种。结合（2）③中的育种材料与方法，育种流程应为：______；将得到的单倍体进行染色体加倍以获得纯合子；选出具有优良性状的个体。【答案】（1）10   减数   染色体组（2）①卵细胞   ②紫粒亲本是杂合子   aaRr/Aarr  ③单倍体籽粒胚的表现型为白色，基因型为ar；二倍体籽粒胚的表现型为紫色，基因型为AaRr；二者籽粒胚乳的表现型为紫色，基因型为AaaRrr。（3）用G和H杂交，将所得F1为母本与S杂交；根据籽粒颜色挑出单倍体【方法技巧】根据育种流程图来辨别育种方式利用育种的流程图来考查育种方式的题目较常见，解答此类题时应根据不同育种方式的不同处理手段来区分：(1)杂交育种：涉及亲本的杂交和子代的自交。(2)诱变育种：涉及诱变因素，产生的子代中会出现新的基因，但基因的总数不变。(3)单倍体育种：常用方法为花药离体培养，然后人工诱导染色体加倍，形成纯合子。(4)多倍体育种：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。(5)基因工程育种：与原有生物相比，出现了新的基因。【变式探究】（年江苏卷，27）研究人员在柑橘中发现一棵具有明显早熟特性的变异株，决定以此为基础培育早熟柑橘新品种。 请回答下列问题: 　　　　　　　　　　（1）要判断该变异株的育种价值，首先要确定它的_______________物质是否发生了变化。 （2）在选择育种方法时，需要判断该变异株的变异类型。如果变异株是个别基因的突变体，则可采用育种方法①，使早熟基因逐渐_______________，培育成新品种1。为了加快这一进程，还可以采集变异株的_______________进行处理，获得高度纯合的后代，选育成新品种2，这种方法称为_______________育种。（3）如果该早熟植株属于染色体组变异株，可以推测该变异株减数分裂中染色体有多种联会方式，由此造成不规则的_______________，产生染色体数目不等、生活力很低的______________，因而得不到足量的种子。即使得到少量后代，早熟性状也很难稳定遗传。这种情况下，可考虑选择育种方法③，其不足之处是需要不断制备_______________，成本较高。 （4）新品种1与新品种3均具有早熟性状，但其他性状有差异，这是因为新品种1选育过程中基因发生了多次_______________，产生的多种基因型中只有一部分在选育过程中保留下来。【答案】（1）遗传（2）纯合　　花药　　单倍体（3）染色体分离　　配子　　组培苗（4）重组（4）新品种1的形成是通过杂交育种培育形成，属于有性生殖，是基因重组的结果，新品种3是植物组织培养的结果，属于无性繁殖，基因没有重组，所以前者产生的多种基因型中只有一部分保留下来，后者全部保留下来。【举一反三】（年北京卷，30）玉米（2n=20）是我国栽培面积最大的作物，近年来常用的一种单倍体育种技术使玉米新品种选育更加高效。（1）单倍体玉米体细胞的染色体数为_______，因此在____分裂过程中染色体无法联会，导致配子中无完整的______。（2）研究者发现一种玉米突变体（S），用S的花粉给普通玉米授粉，会结出一定比例的单倍体籽粒（胚是单倍体；胚乳与二倍体籽粒胚乳相同，是含有一整套精子染色体的三倍体。见图1）①根据亲本中某基因的差异，通过PCR扩增以确定单倍体胚的来源，结果见图2。 　　　从图2结果可以推测单倍体的胚是由___发育而来。②玉米籽粒颜色由A、a与R、r两对独立遗传的基因控制，A、R同时存在时籽粒为紫色，缺少A或R时籽粒为白色。紫粒玉米与白粒玉米杂交，结出的籽粒中紫∶白=3∶5，出现性状分离的原因是_______。推测白粒亲本的基因型是_______。③将玉米籽粒颜色作为标记性状，用于筛选S与普通玉米杂交后代中的单倍体，过程如下 请根据F1籽粒颜色区分单倍体和二倍体籽粒并写出与表型相应的基因型_______。（3）现有高产抗病白粒玉米纯合子（G）、抗旱抗倒伏白粒玉米纯合子（H），欲培育出高产抗病抗旱抗倒伏的品种。结合（2）③中的育种材料与方法，育种流程应为：______；将得到的单倍体进行染色体加倍以获得纯合子；选出具有优良性状的个体。【答案】（1）10   减数   染色体组（2）①卵细胞   ②紫粒亲本是杂合子   aaRr/Aarr  ③单倍体籽粒胚的表现型为白色，基因型为ar；二倍体籽粒胚的表现型为紫色，基因型为AaRr；二者籽粒胚乳的表现型为紫色，基因型为AaaRrr。（3）用G和H杂交，将所得F1为母本与S杂交；根据籽粒颜色挑出单倍体【变式探究】（江苏卷.14）右图中甲、乙两个体的一对同源染色体中各有一条发生变异（字母表示基因）。下列叙述正确的是A.个体甲的变异对表型无影响B.个体乙细胞减数分裂形成的四分体异常C.个体甲自交的后代，性状分离比为3:1D.个体乙染色体没有基因缺失，表型无异常【答案】B 【举一反三】(·福建卷，5)绿色荧光标记的X染色体DNA探针(X探针)，仅能与细胞内的X染色体DNA的一段特定序列杂交，并使该处呈现绿色荧光亮点。同理，红色荧光标记的Y染色体DNA探针(Y探针)可使Y染色体呈现一个红色荧光亮点。同时用这两种探针检测体细胞，可诊断性染色体数目是否存在异常。医院对某夫妇及其流产胎儿的体细胞进行检测，结果如图所示。下列分析正确的是(　　)A.X染色体DNA上必定有一段与X探针相同的碱基序列B.据图分析可知妻子患X染色体伴性遗传病C.妻子的父母至少有一方患有性染色体数目异常疾病D.该夫妇选择生女儿可避免性染色 体数目异常疾病的发生解析　本题考查遗传变异知识，考查理解和获取信息的能力。难度较大。X探针能与X染色体DNA的一段特定序列杂交，故X探针必定与X染色体DNA上杂交单链的互补链有一段相同碱基序列，A正确；据图可知妻子性染色体组成XXX，属于染色体异常遗传病，但X染色体数目异常未必患X染色体伴性遗传病，B错误；对体细胞进行检测呈现染色体异常；其产生原因未必源于父母故妻子父母未必患有性染色体数目异常疾病，遗传时染色体数目异常并不与性别相联系，故选择性别并不能降低发病率，C错误；该夫妇生女儿也可能患性染色体数目异常疾病，D错误。答案　A【变式探究】(·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　本题主要考查基因突变相关知识，意在考查考生理解能力、解释和推理能力、运用所学知识综合分析问题和解决问题的能力。难度适中。A项错，白花植株的出现是由于X射线照射引起的基因突变，不一定有利于生存；B项对，X射线可引起基因突变和染色体变异；C项，应用杂交实验，通过观察其后代的表现型及比例，可以确定是显性突变还是隐性突变；D项，白花植株自交后代若有白花后代，可确定为可遗传变异，否则为不遗传变异。 技法方法(1)物种和进化标准的判断技巧①判断两个种群是否属于同一物种的标准是看它们之间是否存在生殖隔离，若存在生殖隔离，则一定是两个物种。②判断种群是否进化的标准是看其基因频率是否发生了变化，若种群基因频率没有发生变化，则种群没有发生进化。(2)“新物种”必须具备两个条件①与原物种间已形成生殖隔离(不能杂交或能杂交但后代不育)。②物种必须是可育的。如三倍体无子西瓜、骡子均不可称“物种”，因为它们均是“不育”的，而四倍体西瓜相对于二倍体西瓜则是“新物种”，因它与二倍体西瓜杂交产生的子代(三倍体西瓜)不育，意味着二者间已产生生殖隔离，故已成为另类物种。【变式探究】豹的某个栖息地由于人类活动被分隔为F区和T区。20世纪90年代初，F区豹种群仅剩25只，且出现诸多疾病。为避免该豹种群消亡，由T区引入8只成年雌豹。经过十年，F区豹种群增至百余只，在此期间F区的A. 豹种群遗传（基因）多样性增加       B. 豹后代的性别比例明显改变C. 物种丰（富）度出现大幅度下降       D. 豹种群的致病基因频率不变【答案】A 【举一反三】某种兰花有细长的花矩(右图)，花矩顶端贮存着花蜜，这种兰花的传粉需借助具有细长口器的蛾在吸食花蜜的过程中完成。下列叙述正确的是(　　)A.蛾口器的特征决定兰花花矩变异的方向B.花矩变长是兰花新种形成的必要条件C.口器与花矩的相互适应是共同进化的结果D.蛾的口器会因吸食花蜜而越变越长解析　生物的变异是不定向的，A错误；新物种产生的必要条件是隔离，B错误；根据题干可知，口器与花炬是相互选择，共同进化的结果，C正确；口器变长是自然选择的结果，D错误。 答案　C【变式探究】为控制野兔种群数量，澳洲引入一种主要由蚊子传播的兔病毒。引入初期强毒性病毒比例最高，兔被强毒性病毒感染后很快死亡，致使兔种群数量大幅下降。兔被中毒性病毒感染后可存活一段时间。几年后中毒性病毒比例最高，兔种群数量维持在低水平。由此无法推断出(　　)A.病毒感染对兔种群的抗性具有选择作用B.毒性过强不利于维持病毒与兔的寄生关系C.中毒性病毒比例升高是因为兔抗病毒能力下降所致D.蚊子在兔和病毒之间的协同(共同)进化过程中发挥了作用答案　C【变式探究】(·课标卷Ⅰ，32)假设某果蝇种群中雌雄个体数目相等，且对于A和a这对等位基因来说只有Aa一种基因型。回答下列问题：(1)若不考虑基因突变和染色体变异，则该果蝇种群中A基因频率∶a基因频率为________。理论上，该果蝇种群随机交配产生的第一代中AA、Aa和aa的数量比为________，A的基因频率为________。(2)若该果蝇种群随机交配的实验结果是第一代中只有Aa和aa两种基因型，且比例为2∶1，则对该结果最合理的解释是________。根据这一解释，第一代再随机交配，第二代中Aa和aa基因型个体数量的比例应为_________________。答案　(1)1∶1　1∶2∶1　0.5　(2)A基因纯合致死  1∶1