2023届高考生物二轮复习热点3变异及其在生产实践中的应用学案

这是一份2023届高考生物二轮复习热点3变异及其在生产实践中的应用学案，共18页。
热点3　变异及其在生产实践中的应用 [知识关联]　　　　　　 　　　　　 　　　　　 [针对训练]1.鹦鹉的毛色由两对独立遗传的基因A、a和B、b控制,如图所示,其中B、b位于Z染色体上。某人所养的一对绿色鹦鹉产下一只白色鹦鹉和一只蓝色雌性鹦鹉甲,甲的左翅膀上带有白色斑点。假设基因突变只改变一对等位基因中的一个基因,缺失一条常染色体的个体能够存活。下列关于甲左翅膀上白色斑点产生原因的分析,错误的是(　B　)A.若甲产生的原因是基因突变,变异细胞的基因型为aaZbWB.若甲产生的原因是基因重组,变异细胞中a基因发生重新组合C.若甲产生的原因是染色体结构变异,变异细胞中含A的片段缺失D.若甲产生的原因是染色体数目变异,变异细胞中缺少一条常染色体解析:若甲产生的原因是基因突变,蓝色雌性鹦鹉的基因型为A　ZbW,变异细胞的基因型为aaZbW;基因重组发生在有性生殖过程中,不会导致后代某部分出现异常性状;若甲产生的原因是染色体结构变异,变异细胞中A基因随着染色体片段的缺失而缺失,从而表现出a的性状;若甲产生的原因是染色体数目变异,变异细胞中含有A基因的染色体缺失,可能出现白色斑点。 2.(2022·广东潮州二模)下列关于生物变异在育种上的应用,叙述正确的是(　D　)A.中国荷斯坦奶牛的选择培育是基因工程的产物B.高产青霉菌是通过杂交育种产生的,原理是基因重组C.染色体数目加倍的草莓比野生的草莓个体小D.单倍体育种过程中,用秋水仙素只能处理幼苗解析:中国荷斯坦奶牛的选择培育是杂交育种的产物;高产青霉菌是通过诱变育种产生的,原理是基因突变;多倍体具有果实硕大,植株粗壮,营养丰富的特点,因此染色体数目加倍的草莓比野生的草莓个体大。3.(2022·天津模拟)玉米(2N=20)是重要的粮食作物之一。请分析回答下列有关遗传学的问题。(1)某玉米品种2号染色体上的基因S、s和M、m各控制一对相对性状,基因S在编码蛋白质时,控制最前端几个氨基酸的DNA序列如图1所示。已知起始密码子为AUG或GUG。①如果进行玉米的基因组测序,需要检测　　　　条染色体的DNA序列。 ②基因S发生转录时,作为模板链的是图1中的　　　　链。 ③某基因型为SsMm的植株为自花传粉,后代出现了4种表型,其原因是在减数分裂过程中发生了　                。 (2)玉米的高秆易倒伏(H)对矮秆抗倒伏(h)为显性,抗病(R)对易感病(r)为显性,两对基因分别位于两对同源染色体上。图2表示利用品种甲(HHRR)和乙(hhrr)通过三种育种方法(Ⅰ～Ⅲ)培育优良品种(hhRR)的过程。①利用方法Ⅰ培育优良品种时,获得hR植株常用的方法为　　　　　　　　,这种植株由于长势弱小而且高度不育,须经诱导染色体加倍后才能用于生产实践。图2所示的三种方法(Ⅰ～Ⅲ)中,最难获得优良品种(hhRR)的是方法　　　　,其原因是　   　。 ②用方法Ⅱ培育优良品种时,先将基因型为HhRr的植株自交获得子代(F2),F2植株中自交会发生性状分离的基因型共有　　　　种。若将F2的全部高秆抗病植株去除雄蕊,用F2矮秆抗病植株的花粉随机授粉,则杂交所得子代中纯合矮秆抗病植株占　　　　。 解析:(1)①因为玉米雌雄同体,细胞内没有性染色体,所以进行玉米的基因组测序,只需要检测10条染色体的DNA序列。②图1中,因为起始密码子为AUG或GUG,故其对应的模板链碱基为TAC或CAC,因为b链中有TAC序列,故为模板链。③基因S、s和M、m都位于2号染色体上,应该为连锁遗传,基因型为SsMm的植株自花传粉后代出现了4种表型,原因是在此过程中同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了互换,出现的变异类型属于基因重组。(2)①图2中方法Ⅰ为单倍体育种,利用该方法培育优良品种时,获得hR植株常用的方法为花药离体培养;方法Ⅱ为杂交育种,方法Ⅲ为诱变育种,这种方法最难获得优良品种(hhRR),因为基因突变频率很低而且是不定向的。②将基因型为HhRr的植株自交获得子代(F2),F2植株中自交后代基因型共有9种,其中纯合子为4种,杂合子即发生性状分离的基因型为5种;F2的全部高秆抗病植株基因型为H　R　(HHRR∶HHRr∶HhRR∶HhRr=1∶2∶2∶4),产生的卵细胞基因型为HR∶Hr∶hR∶hr=4∶2∶2∶1,矮秆抗病植株基因型为hhR　(hhRR∶hhRr=1∶2),产生的精细胞基因型为hR∶hr=2∶1,二者杂交,子代中的纯合矮秆抗病植株hhRR=2/9×2/3=4/27。 答案:(1)①10　②b　③同源染色体的非姐妹染色单体之间互换(2)①花药离体培养　Ⅲ　基因突变频率很低,而且是不定向的　②5　4/27热点提升练一、选择题1.离子束诱变育种是利用离子束处理植物的种子、细胞或其他器官等,诱导其产生遗传性改变,从而获得各种各样的变异类型,经人工选择培育新品种的方法。离子束处理具有生理损伤轻、突变频率高、突变范围广等优点。下列叙述正确的是(　D　)A.离子束诱发基因突变只能发生在细胞分裂的间期B.没有外界因素的诱发,细胞内的基因不发生突变C.离子束能诱导基因发生定向突变,获得较多的优良变异类型D.离子束诱变育种可以改变原有基因的结构而导致新品种出现解析:基因突变主要发生在细胞分裂的间期,但也可以发生在其他时期;基因可以自发突变,外界因素可以提高基因突变的概率;基因突变是不定向的;离子束诱变育种可以使植物发生基因突变,改变原有基因结构,产生新的基因,导致新品种的出现。2.(2022·福建龙岩模拟)人工栽培的马铃薯(四倍体)难以出现新品种,而野生型品种的引入极大地丰富了马铃薯的育种资源。如图表示马铃薯新品种丙(四倍体)的培育过程。下列相关叙述正确的是(　D　)马铃薯(4N)甲×野生品种(2N)→乙马铃薯新品种(丙)A.过程①一定是秋水仙素处理B.甲品种是纯合的二倍体植株C.培育马铃薯新品种丙的原理是多倍体育种D.与甲相比,丙马铃薯淀粉含量可能有所增加解析:丙为四倍体,过程①除秋水仙素处理外,还可低温处理;四倍体马铃薯花药离体培养获得的甲是单倍体,不能称为二倍体;培育马铃薯新品种丙的原理是染色体数目变异。3.研究发现有的21三体综合征与细胞内一种对细胞分裂有调控作用的SGO蛋白数量异常有关,SGO蛋白主要集中在染色体的着丝粒附近,作用是保护粘连蛋白不被水解酶破坏,如图甲所示。女性21三体综合征患者往往会获得生育的机会,图乙为某女性患者体细胞部分染色体示意图,其父母的基因型分别为MM和Mm。以下说法正确的是(　D　)A.人类21三体综合征患者体细胞中有三个染色体组B.该女性患者与正常男性婚配,理论上后代患21三体综合征的概率为2/3C.推测患者染色体异常的原因是其母亲卵原细胞减数分裂Ⅰ异常D.若SGO蛋白数量增加,可能导致姐妹染色单体的分离发生异常解析:人类21三体综合征患者体细胞中多了一条21号染色体,但依然含有两个染色体组;理论上该女性患者产生染色体数量正常的配子∶染色体数量异常的配子=1∶1,与正常男性婚配,后代患21三体综合征的概率为1/2;患者基因型为Mmm,患者父母基因型分别为MM和Mm,患者的m基因只能来自母亲,因此患者的mm基因是其母亲次级卵母细胞减数分裂Ⅱ后期含有m的姐妹染色单体分离后未移向两极导致的。4.(2022·福建模拟)N甲基N亚硝基脲(MNU)是一种水溶性的物质,可用于诱变育种。研究发现,MNU主要作用机理是对DNA上的鸟嘌呤起烷化作用,使碱基对G∥C被A∥T替代。研究人员先用不同浓度的MNU溶液处理某种燕麦种子8 h,然后测定该批种子的发芽率及相对致死率,结果如表。下列叙述错误的是(　B　)MNU浓度/%发芽率/%相对致死率/%0.0096.3—0.2094.32.970.2585.011.750.3048.050.17A.该实验中MNU的浓度是自变量,处理时间是无关变量B.MNU使DNA的G∥C替换为A∥T,定向诱导种子发生基因突变C.实验中,MNU浓度越高,对燕麦种子萌发相关基因正常表达的影响可能越大D.进行育种工作选用MNU浓度时,需综合考虑MNU的诱变效果及对植物的影响解析:MNU能使DNA的G∥C替换为A∥T,但是一个基因可以向不同的方向发生突变,产生一个以上的等位基因,而且基因突变的方向和环境没有明确的因果关系,基因突变是不定向的。5.(2022·湖南怀化一模)某中学近年参与了太空育种的一项实验。太空育种即航天育种,也称空间诱变育种,是将作物种子或诱变材料搭乘返回式卫星或高空气球送到太空,利用太空特殊的环境诱变作用,使种子产生变异,再返回地面培育作物新品种的育种新技术。下列有关太空育种的说法中正确的是(　A　)A.通过诱变育种获得的新性状一般不能稳定遗传B.太空育种的原理为基因突变及基因重组C.没有失重和宇宙射线等条件刺激,细胞内的基因不会发生突变D.若细胞内有等位基因A和a,则显性基因A的突变率会高于隐性基因a解析:通过诱变育种获得的新性状一般不能稳定遗传,因为控制新性状的基因是杂合的;太空育种的原理为基因突变;没有外界因素的影响时,由于DNA复制时偶尔发生错误,也会发生基因突变;显性基因A与隐性基因a的突变率相同。6.普通小麦(AABBDD)属于异源六倍体(6n=42),在栽培过程中会出现单体和缺体。普通小麦单体体系“中国春”共有21种类型,如A组染色体中缺失一条1号染色体的小麦就记作1A,1A的核型如图所示。A、B、D三组染色体中某号染色体两条均没有就成为缺体,缺体基本无法成活。下列叙述正确的是(　A　)A.若1A能够产生数目相等的染色体组成为3n型和(3n-1)型配子,则自交后代正常核型的植株占1/3B.1A在减数分裂Ⅰ时能形成21个四分体C.取普通小麦的花粉进行花药离体培养即可获得稳定遗传的纯合子D.单体植株形成的原因一定是亲代一方在减数分裂Ⅰ后期同源染色体未分离解析:1A产生的3n型配子∶(3n-1)型配子=1∶1,自交后的染色体组成类型及比例为正常核型(6n型)∶1A单体(6n-1型)∶1A缺体(6n-2型)=1∶2∶1,由于缺体基本无法成活,所以自交后代中正常核型个体占1/3;1A的1号染色体缺失1条,在减数分裂Ⅰ时能形成20个四分体;取普通小麦的花粉进行花药离体培养,再用秋水仙素处理单倍体幼苗才可获得稳定遗传的纯合子;单体植株形成的原因可能是亲代一方在减数分裂Ⅰ后期同源染色体未分离,也可能是减数分裂Ⅱ后期,姐妹染色单体分离后进入同一极。7.四倍体曼陀罗植株进行减数第一次分裂时,配对的4条染色体中随机的2条染色体移向一极,另2条染色体移向另一极。曼陀罗的紫花性状对白花性状为完全显性。现有纯合四倍体紫花曼陀罗和四倍体白花曼陀罗杂交,得到F1。取F1植株的花粉离体培养得到植株甲。下列叙述正确的是(　B　)A.F1植株的花粉离体培养形成的单倍体一定是不可育的B.F1自交产生的后代中,杂合子占17/18C.植株甲与四倍体曼陀罗植株相比,有机物含量高,抗逆性强D.也可以将F1植株的花粉接种在固体培养基上通过分化培养获得植株甲解析:F1植株花粉离体培养形成的单倍体含有两个染色体组,可能是可育的。设A表示控制紫花性状的基因,a表示控制白花性状的基因,则F1的基因型为AAaa,产生的配子类型及比例为AA∶Aa∶aa=1∶4∶1,白花植株(aaaa)的比例为1/6×1/6=1/36,纯合紫花植株(AAAA)的比例为1/6×1/6=1/36,因此,纯合子占2/36,杂合子占1-2/36=34/36,即17/18。植株甲由配子发育而来,是单倍体,此单倍体含有两个染色体组,其有机物含量低,抗逆性不如四倍体。应将F1植株的花粉接种在固体培养基上,通过组织培养获得植株甲。8.蓝细菌的SBP酶可促进卡尔文循环中C5的再生,为提高植物光合效率,科研人员尝试将SBP基因导入烟草细胞中,并插入一条19号染色体上,从而获得转基因烟草T0代,记为SB株系,经检测T0代的C5的再生效率和光合效率与野生株系相比都有所提升。以下几种育种方案中不能获得稳定遗传的SB株系的是(　C　)A.T0代自交→F1分别自交→筛选出不发生性状分离的SB株系B.T0代幼苗用秋水仙素处理→花药离体培养→筛选纯合SB株系C.T0代×野生株系→F1中的SB个体×野生株系→筛选纯合SB株系D.T0代花药离体培养→秋水仙素处理幼苗→筛选纯合SB株系解析:由题意可知,T0代的19号染色体上只有一条插入了SBP基因,因此T0代其实是杂合子,获得稳定遗传的SB株系就是获得纯合SB株系。T0代与野生株系杂交,F1中的SB个体全为杂合子,则F1中的SB个体×野生株系,F2的SB株系均为杂合子。9.(不定项)植物花粉败育的现象称为雄性不育。雄性不育性状由细胞质不育基因(S)和核中一对隐性基因(rfrf)共同决定,杂交或回交时,只要父本核内没有育性恢复基因(Rf),杂交子代就一直保持雄性不育。若细胞质是正常可育基因(s),即使核基因是(rfrf),个体仍是正常可育的。野败籼型杂交稻采用三系法培育,即不育系、保持系(自交能结实)和恢复系。保持系的功能是保持雄性不育系的雄性不育性,恢复系的花粉授予不育系后能使不育系的后代育性恢复正常。下列说法正确的是(　ACD　)A.杂交实验中雄性不育植株可直接作为母本,省去烦琐的去雄操作B.保持系的基因型为s(rfrf),恢复系的基因型一定是S(RfRf)C.杂交水稻的子代因发生性状分离使核不育型的实际利用受限D.为收获杂交种同时保留恢复系,可将不育系和恢复系间行种植解析:保持系s(rfrf)与雄性不育系S(rfrf)杂交,子代均为S(rfrf)雄性不育,从而保持雄性不育性。恢复系的基因型是S(RfRf),也可能是s(RfRf),恢复系s(RfRf)或S(RfRf)与雄性不育系S(rfrf)杂交,子代为可育性S(Rfrf)。三系法杂交水稻S(Rfrf)的子代发生性状分离使核不育型的实际应用受限。将不育系和恢复系间行种植,从不育系植株上可以获得杂交种,恢复系自交,从恢复系植株上可以收获更多的恢复系种子。10.(不定项)如图是利用玉米(2N=20)的幼苗芽尖细胞(基因型BbTt)进行实验的流程示意图。下列分析正确的是(　ABC　)A.植株C属于单倍体,其发育起点为配子B.基因重组发生在图中②过程,线粒体、高尔基体、核糖体等细胞器参与了③过程C.该实验中涉及的原理包括细胞的全能性、染色体变异、细胞增殖等D.获得植株B的育种方式优点是明显缩短育种年限,植株B纯合的概率为25%解析:获得植株B的育种方式为单倍体育种,其优点是能明显缩短育种年限,植株B纯合的概率为100%。二、非选择题11.玉米(2n=20)是一种雌雄同株植物。下表表示5个玉米纯系的表型、相应的基因型及基因所在的染色体。其中②～⑤品系均只有一个性状是隐性,其他性状均为显性。品系①②粒色③节长④果穗长短⑤茎高表型(基因型)显性(纯合子)白粒(bb)短节(ee)短果穗(aa)矮茎(dd)所在染色体Ⅰ、Ⅲ、ⅣⅠⅠⅢⅣ(1)若要进行自由组合定律的实验,选择品系②和③作亲本是否可行?并简要说明理由:                          　。 (2)选择品系③和⑤作亲本杂交得F1,F1再自交得F2,则F2表现为长节高茎的植株中,纯合子的概率为　　　　。 (3)为了提高玉米的产量,在农业生产中使用的玉米种子都是杂交种。现有长果穗(A)白粒(b)和短果穗(a)黄粒(B)两个玉米杂合子品种,为了达到长期培育长果穗黄粒(AaBb)玉米杂交种的目的,科研人员设计了以下快速育种方案。①请直接在上图4个括号内填写相关的基因型。②处理方法A和B分别是指　　　　　　                 　　、　                                    。以上方案所依据的育种原理有　                                    。 解析:(1)自由组合定律是指位于非同源染色体上的非等位基因自由组合,而控制粒色和节长的基因位于一对同源染色体(Ⅰ)上,因此它们不遵循基因的自由组合定律。(3)由题意可知玉米都是杂交种,要得到AaBb的植株,则可由AAbb和aaBB杂交得到,根据科研人员的设计,要快速育种,需经过A和B两种处理方法,由Aabb得到AAbb,由aaBb得到aaBB,则A为花药离体培养,B为秋水仙素处理,即经过单倍体育种之后杂交即可得到符合题目要求的植株。以上育种方案所依据的育种原理有基因重组和染色体变异。答案:(1)不可行。控制粒色和节长的基因位于同一对同源染色体(Ⅰ)上(2)1/9(3)①Aabb　aaBb　AAbb　aaBB　②花药离体培养　秋水仙素处理　基因重组和染色体变异12.小香猪背部皮毛颜色是由位于两对常染色体上的两对等位基因(A、a和B、b)共同控制的,共有四种表型:黑色(A　B　)、褐色(aaB　)、棕色(A　bb)和白色(aabb)。 (1)如图为一只黑色小香猪(AaBb)产生的一个初级精母细胞,1位点为A基因,2位点为a基因,某同学认为该现象出现的原因可能是基因突变或同源染色体非姐妹染色单体之间的交换。①若是发生同源染色体非姐妹染色单体之间的交换,则该初级精母细胞产生的配子的基因型是                   　。 ②若是发生基因突变,且为隐性突变,该初级精母细胞产生的配子的基因型是　 　　或　 　　。 (2)某同学欲对上面的假设进行验证并预测实验结果,设计了如下实验:实验方案:用该黑色小香猪(AaBb)与基因型为　　　　的雌性个体进行交配,观察子代的表型。 结果预测:①如果子代出现　　　　          　　　　,则为发生了同源染色体非姐妹染色单体的交换。 ②如果子代出现　　　　　　　　　　　　　　　　,则为基因发生了隐性突变。 解析:(1)1与2所在的染色体为姐妹染色单体,在正常情况下,姐妹染色单体上对应位点的基因是相同的,若不相同,则可能是发生了基因突变或互换。①若是发生了互换,则该初级精母细胞产生的两个次级精母细胞的基因型是AaBB、Aabb,即产生的配子的基因型为AB、Ab、aB、ab。②若是发生了基因突变,且为隐性突变,则该初级精母细胞产生的两个次级精母细胞的基因型是AaBB、aabb或Aabb、aaBB,即产生的配子的基因型是AB、aB、ab或Ab、ab、aB。(2)探究某待测个体产生的配子类型一般采用测交的实验方法。由于发生同源染色体非姐妹染色单体之间的交换与基因突变产生的配子种类不同,导致测交产生的后代表型不同,所以可用该黑色小香猪(AaBb)与隐性纯合个体白色小香猪(aabb)的雌性个体进行交配,观察子代的表型。结果预测:①若发生同源染色体非姐妹染色单体之间的交换,则产生AB、Ab、aB、ab四种配子,进而与ab的配子结合产生的后代会出现黑色、褐色、棕色和白色四种表型。②若基因发生了隐性突变,则产生的配子为AB、aB、ab或Ab、ab、aB,与ab的配子结合产生的后代会出现黑色、褐色、白色或棕色、白色、褐色三种表型。答案:(1)①AB、Ab、aB、ab　②AB、aB、ab　Ab、ab、aB(2)aabb　黑色、褐色、棕色和白色四种表型　黑色、褐色、白色或棕色、白色、褐色三种表型