2023届高三生物复习课件第五章基因突变和其他变异——可遗传变异以及育种总结

这是一份2023届高三生物复习课件第五章基因突变和其他变异——可遗传变异以及育种总结，共41页。PPT课件主要包含了变异类型，不可遗传变异，可遗传变异，基因突变，基因重组，染色体变异，基因突变的概念，碱基序列，基因突变的时间，染色体结构的变异等内容，欢迎下载使用。
一、可遗传变异的比较、二、单倍体育种和多倍体育种
由环境不同引起，遗传物质没有改变，不能进一步遗传给后代。
生殖细胞内的遗传物质发生了改变，其后代将继承这种改变。
生物变异类型判断关键：遗传物质是否改变
DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失，而引起的基因碱基序列的改变。
通常发生在细胞分裂的间期有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期
思考：基因重组能否产生新的基因？
在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。
染色体数目的变异
1、定义：生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化。
（1）细胞内个别染色体的增加或减少
（2）细胞内染色体数目以一套完整的非同源染色体 为基数成倍地增加或成套的减少
染色体片段的缺失、重复、倒位、易位
光学显微镜下是看得见的
自然状态下，发生在真核生物的有性生殖过程中
诱发突变、自发突变或（显性突变、隐性突变）
交叉互换型、自由组合型（基因工程、转化实验）
染色体结构变异、染色体数目变异
任何时期，主要发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期
减数第一次分裂前期、减数第一次分裂后期
任何时期，主要发生在细胞分裂时
引起基因碱基序列的改变（产生了新基因）
产生了新基因型和性状组成、不能产生新的基因和性状
使排列在染色体上基因的数目或排列顺序发生改变，不产生新的基因，
不能观察到，属于分子水平
能观察到，属于细胞水平
新基因产生的途径；生物变异的根本来源；为生物的进化提供了丰富的原材料；
生物变异的来源之一，对生物进化具有重要的意义
单倍体育种、多倍体育种
一、三种可遗传变异的对比
【情境1】图为生物可遗传变异的两种类型图解。[分析] (1)依据染色体的大小和形态可判断图中a与b、c与d的关系分别是　　　　　　　 　　　　　。 
同源染色体、非同源染色体
(2)图甲表示的变异类型是　　　　　　,该变异发生的时期是　　　　　 　　　　　　　　　。 (3)图乙的变异类型是　　　　 　　　　　　　,判断依据是　　　　　　 　　　　　　　　　。 
减数分裂Ⅰ的四分体时期
染色体片段的移接发生在非同源染色体之间
染色体结构变异中的易位
【情境2】图为生物可遗传变异的两种类型图解。[分析] (1)图甲表示的变异类型是　 　　　,判断依据是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
a基因中增加碱基对A-T后突变为a'基因
(2)图乙的变异类型是　　　　　　　　　,判断依据是　　　　　　　 　　　　　　　　　　。 
①发生了染色体片段的缺失,②发生了染色体片段的重复
(3)请对基因突变和染色体结构变异进行比较:
基因突变、基因重组、染色体变异的比较
例1 下列有关变异的说法正确的是(　 )A.染色体结构变异必定发生染色体的断裂B.DNA分子中碱基的缺失属于染色体结构变异C.染色体之间发生片段交换的现象即为染色体易位D.生物的一个配子中的全部染色体称为一个染色体组
[解析] 染色体结构变异指染色体片段的缺失、增加、颠倒、移接等,必定发生染色体的断裂,断裂后有可能重新排列或者移接到其他非同源染色体上,A正确;DNA分子中碱基的缺失可能引发的变异是基因突变,不一定导致染色体结构变异,B错误;染色体之间发生的片段交换若发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间,则为基因重组,C错误;若该生物为四倍体,则其配子中的全部染色体含有2个染色体组,D错误。
例2 如图所示为某二倍体生物发生的四种变异,其中图甲中字母表示染色体上的基因,图乙~丁反映的是染色体情况。下列叙述正确的是(　 )A.图甲变异为基因突变,该变异具有定向性和随机性等特点B.图乙变异为染色体数目变异,该变异仅仅发生于减数分裂过程中C.图丙变异为基因重组,该变异发生在减数分裂Ⅰ后期D.图丁变异为染色体变异,该变异能为生物进化提供原材料
[解析] 图甲的变异类型是基因突变,该变异具有不定向性和随机性等特点,A错误;染色体数目变异可发生在有丝分裂和减数分裂过程中,B错误;减数分裂过程中同源染色体的非姐妹染色单体之间的互换发生在减数分裂Ⅰ前期,C错误;图丁变异为染色体结构变异中的易位,基因突变、基因重组和染色体变异都能为生物进化提供原材料,D正确。
下列哪种是不遗传的变异（ ） A.黄色圆粒豌豆与绿色皱粒豌豆的后代中出现了黄色皱粒豌豆和黄色圆粒的豌豆 B.纯种红眼果蝇的后代中出现了一只白眼果蝇 C.对青霉菌进行X射线照射后，培育出高产植株 D.农田靠边上的植株穗大粒饱
二、诱变育种、杂交育种、单倍体育种和多倍体育种
诱变育种：利用物理因素（如紫外线、X射线等）或化学因素（如亚硝酸盐等）处理生物，使生物发生基因突变，可以提高突变频率，创造人类需要的生物新品种。
我国是最早养殖和培育金鱼的国家，将透明鳞和正常鳞的金鱼杂交，得到五花鱼；将朝天眼和水泡眼的金鱼杂交得到朝水泡眼。正因为基因突变、基因重组以及人工选择，才会出现色彩斑斓、形态各异的金鱼，极大丰富了人们的生活。
猫科动物的斑纹同样因为基因重组而各有差异。
实例1：杂交水稻的培育
易倒伏、易感稻瘟病一直以来是水稻种植中被重点关注的问题。抗倒伏、高抗稻瘟病品种，就是利用抗倒伏、易感稻瘟病水稻品种和易倒伏、高抗稻瘟病水稻品种作为亲本，进行杂交和多年选育获得的。
实例2：波尔黑山羊的培育
杂交波尔黑山羊的培育成功，对解决山区脱贫致富问题、促进我国畜牧业的发展起到了积极的推动作用。
（1）明显缩短育种年限
（2）纯合体，自交后代不会发生性状分离
注意：秋水仙素只能处理萌发的幼苗
技术复杂，需与杂交育种配合
人工诱导多倍体—多倍体育种
①方法：低温处理、秋水仙素诱发，目前最常用且最有效的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。
②原理：秋水仙素能抑制细胞分裂时纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞的两级，从而导致细胞内染色体数目加倍。
剧毒，从秋水仙的种子和球茎中提取的一种植物碱
Ⅰ.作用的时期：有丝分裂前期或减数分裂前期Ⅱ.诱导染色体加倍时，秋水仙素对染色体的复制和着丝粒的分裂无影响
——无子西瓜的培育（P91页）
第一次：杂交获得三倍体植株的种子第二次：刺激子房发育成果实
为什么用四倍体作母本？
无子西瓜一定没有种子吗？
多倍体花粉可育低种子产量高种皮薄，利于播种
①为什么要用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗的芽尖？
芽尖细胞有丝分裂旺盛，更容易使染色体数目加倍
②处理后的植株，各个部位染色体数目是否都为4N？
不是，地上部分为4N，地下部分还为2N
③无籽西瓜每年都要制种，有没有别的替代方法？
一、无性繁殖。利用组织培养技术二、利用生长激素或生长激素类似物处理二倍体未授粉的雌蕊，以促进子房发育成无种子的果实
④为什么有时可以看到三倍体西瓜有少量发育不成熟的种子？
三倍体植株一般不能进行正常的减数分裂形成配子，因此不能形成种子。但是，也有可能在减数分裂时形成正常的卵细胞，从而形成正常的种子，但这种概率特别小。
例 如图是三倍体无子西瓜的培育过程示意图,下列叙述正确的是(　 )A.图中A西瓜即是无子西瓜B.B的果实可从图中四倍体母本上获取C.①过程是将二倍体西瓜的花粉授到四倍体母本的柱头上D.无子的原因是细胞内没有同源染色体,减数分裂时无法联会配对,不能产生可育配子
[解析] 图中A西瓜有籽,是四倍体母本和二倍体父本杂交得到的,A西瓜中的种子含有3个染色体组,A错误;B果实为无子西瓜,只能在三倍体植株上获取,不能从图中四倍体母本上获取,B错误;①过程是将二倍体西瓜的花粉授到四倍体母本的柱头上,进行杂交,产生含三个染色体组的种子,C正确;无子的原因是细胞内有三个染色体组,有同源染色体,但在联会时紊乱,不能产生正常的配子,D错误。
杂交→自交→选优→自交
将不同品种的优良性状集中于同一个体上
不能产生新基因；育种进程缓慢、过程复杂；
用物理或化学方法处理生物
提高突变率，可以在较短的时间内获得更多的优良变异类型
有利变异少，需大量处理实验材料（具有不定向性、低频性）
花药离体培养；秋水仙素处理幼苗（非种子）；选择；
明显缩短育种年限；(得到的植株都是纯合子；)
技术性强，需结合杂交育种和人工诱导染色体加倍技术
用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
茎秆粗壮，叶片、果实、种子都比较大，营养物质含量有所增加
发育延迟，结实率降低，一般只适用于植物
例3 [2022·河北冀明中学月考] 下列关于单倍体和单倍体育种的叙述,错误的是(　 )A.单倍体是体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体B.利用单倍体育种方法培育新品种能明显缩短育种年限C.用低温处理单倍体幼苗后得到的都是二倍体植株D.采用花药离体培养的方法能获得单倍体植株
[解析] 配子发育成的个体称为单倍体,因此单倍体是体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体,A正确;对二倍体生物而言,利用单倍体育种方法培育新品种能排除显隐性的干扰,即所选显性个体或隐性个体都是纯合子,免去了不断自交的麻烦,能明显缩短育种年限,B正确;低温能抑制纺锤体的形成,用低温处理单倍体幼苗后得到的不一定是二倍体,如含有两个染色体组的单倍体,用低温处理单倍体幼苗后得到的是四倍体,C错误;花药中含有植物的花粉(雄配子),通过花药离体培养得到的是单倍体植株,D正确。
例4 [2022·四川泸县四中月考] 现有高秆抗病(DDTT)和矮秆不抗病(ddtt)两个品系的小麦,要利用这两个品系的小麦培育出矮秆抗病的新品种。回答下列问题:(1)符合要求的矮秆抗病小麦的基因型是　 　　。 (2)利用F1产生的花粉进行离体培养得到的幼苗基因型为　　　 　　　　　。 (3)产生单倍体幼苗后还要用　　　　　　(药物)处理,得到纯合子(如DDtt等);单倍体育种依据的遗传学原理是　 　　　　　　　。单倍体育种的优点是　　　　　 　　　　　。 
DT、Dt、dT、dt
[解析] (1)高秆对矮秆是显性,抗病对不抗病是显性,所以能稳定遗传的矮秆抗病小麦的基因型是ddTT。(2)高秆抗病小麦(DDTT)和矮秆不抗病小麦(ddtt)杂交,子一代的基因型为DdTt,产生的花粉(配子)的基因组成有DT、Dt、dT、dt,所以进行离体培养得到的幼苗基因型为DT、Dt、dT、dt。(3)单倍体幼苗用秋水仙素处理后,可以得到纯合子;单倍体育种依据的遗传学原理是染色体(数目)变异;单倍体育种的优点是能明显缩短育种年限,加速育种进程。
例6 小麦为六倍体(AABBDD,A、B、D表示来源不同的三个染色体组),黑麦为二倍体(RR,R表示一个染色体组)。小麦与黑麦为可杂交的近缘作物,育种专家欲用小麦和黑麦培养适应高寒地区且高产的八倍体小黑麦(AABBDDRR)。下列育种措施中可行的是(　 )A.将小麦与黑麦进行杂交获取种子,直接种植种子获取小黑麦B.分别取小麦与黑麦的花粉离体培养获取单倍体,将两种单倍体杂交后获取小黑麦C.取小麦花粉离体培养获取单倍体,将此单倍体与黑麦杂交获取种子,再用秋水仙素处理上述种子获取小黑麦D.将小麦与黑麦进行杂交获取种子,种植种子获取幼苗,再用秋水仙素处理上述幼苗获取小黑麦
[解析] 小麦与黑麦进行杂交,所得种子的染色体组成为ABDR,直接种植此种子获得的植株由于细胞中无同源染色体而不能经减数分裂产生可育配子,不能得到八倍体小黑麦,可以将该种子(ABDR)种植获取幼苗,再用秋水仙素处理上述幼苗,进而获取染色体组成为AABBDDRR的小黑麦,D正确。
例7 如图所示为利用玉米(2N=20)的幼苗芽尖细胞(基因型为BbTt)进行实验的流程示意图。据图回答下列问题:(1)植株A的体细胞内最多有　　　　个染色体组。 
[解析] (1)在有丝分裂后期,染色体组数最多,是正常体细胞的两倍,共4个染色体组。
(2)秋水仙素用于培育多倍体的原理是　　　　　　　　　　　　。 (3)基因重组发生在图中　　　　(填编号)过程。 
[解析] (2)秋水仙素能够抑制细胞有丝分裂过程中纺锤体的形成,进而获得染色体数目加倍的细胞,因而可用于培育多倍体。(3)基因重组发生在图中②减数分裂过程中,一种是发生在四分体时期的染色体互换,另一种是发生在减数分裂Ⅰ后期的非同源染色体上的非等位基因的自由组合。