專題:遺傳和進化一、生物變異的類型、實質(zhì)及與性狀的關系分析項目基因突變基因重組染色體變異適用范圍生物種類

所有生物自然狀態(tài)下能進行有性生殖的生物真核生物生殖方式無性生殖、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)突變自由組合、染色體互換染色體結(jié)構(gòu)變異、染色體數(shù)目變異原因DNA復制（有絲分裂前的間期、減數(shù)分裂第一次分裂前的間期）過程出現(xiàn)差錯減數(shù)分裂時非同源染色體上的非等位基因自由組合或同源染色體的非姐妹染色單體間發(fā)生互換內(nèi)外因素影響使染色體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)異常，或細胞分裂過程中，染色體的分開出現(xiàn)異常實質(zhì)產(chǎn)生新的基因（改變基因的質(zhì)，不改變基因的量）產(chǎn)生新的基因型（不改變基因的質(zhì)，一般也不改變基因的量，但轉(zhuǎn)基因技術會改變基因的量）基因數(shù)目或基因排列順序發(fā)生改變（不改變基因的質(zhì)）關系①三種可遺傳的變異都為生物的進化提供了原材料；②基因突變可產(chǎn)生新的基因，為進化提供了最初的原材料，是生物變異的根本來源；③基因重組的變異頻率高，為進化提供了廣泛的選擇材料，是形成生物多樣性的重要原因之一；④人工誘導多倍體有可能快速形成生殖隔離，產(chǎn)生新物種。例1（2022·上海市·真題）二倍體的唐魚可人工誘導成不育的三倍體，這種人工誘導的變異屬于（）A．染色體非整倍化變異 B．單個堿基缺失C．染色體整倍化變異 D．單個堿基替換【答案】C【解析】本題考查染色體數(shù)目的變異，意在考查學生的識記能力和判斷能力。染色體變異是指染色體結(jié)構(gòu)和數(shù)目的改變。染色體結(jié)構(gòu)的變異主要有缺失、重復、倒位、易位四種類型。染色體數(shù)目變異可以分為兩類：一類是細胞內(nèi)個別染色體的增加或減少，屬于染色體非整倍化變異；另一類是細胞內(nèi)染色體數(shù)目以染色體組的形式成倍地增加或減少，屬于染色體整倍化變異。二倍體的唐魚可人工誘導成不育的三倍體，該變異是染色體數(shù)目的變異，以染色體組的形式成倍的增加，因此屬于染色體整倍化變異。故選C。例2（2022·湖南省·真題）大鼠控制黑眼/紅眼的基因和控制黑毛/白化的基因位于同一條染色體上。某個體測交后代表現(xiàn)型及比例為黑眼黑毛:黑眼白化:紅眼黑毛:紅眼白化=1:1:1:1。該個體最可能發(fā)生了下列哪種染色體結(jié)構(gòu)變異（）A．

B．C．

D．【答案】C【解析】染色體結(jié)構(gòu)變異包括4種類型：缺失、重復、易位和倒位。分析選項可知，A屬于缺失、B屬于重復、C屬于易位，D屬于倒位。分析題意可知：大鼠控制黑眼/紅眼的基因和控制黑毛/白化的基因位于同一條染色體上，兩對等位基因為連鎖關系，正常情況下，測交結(jié)果只能出現(xiàn)兩種表現(xiàn)型，但題干中某個體測交后代表現(xiàn)型及比例為黑眼黑毛:黑眼白化:紅眼黑毛:紅眼白化=1:1:1:1，類似于基因自由組合定律的結(jié)果，推測該個體可產(chǎn)生四種數(shù)目相等的配子，且控制兩對性狀的基因遵循自由組合定律，即兩對等位基因被易位到兩條非同源染色體上，C正確。故選C。

例3（2023·浙江省·真題）α-珠蛋白與α-珠蛋白突變體分別由141個和146個氨基酸組成，其中第1～138個氨基酸完全相同，其余氨基酸不同。該變異是由基因上編碼第139個氨基酸的一個堿基對缺失引起的。該實例不能說明（）A．該變異屬于基因突變 B．基因能指導蛋白質(zhì)的合成C．DNA片段的缺失導致變異 D．該變異導致終止密碼子后移【答案】C【解析】由題干信息“該變異是由基因上編碼第139個氨基酸的一個堿基對缺失引起的”，說明該變異屬于基因突變，A錯誤；“α-珠蛋白與α-珠蛋白突變體分別由141個和146個氨基酸組成”，說明基因能指導蛋白質(zhì)的合成，B錯誤；該變異是由基因上的一個堿基對缺失引起的，不是DNA片段的缺失導致，C正確；基因突變后，α-珠蛋白突變體組成的氨基酸由141個變?yōu)?46個，并且第1～138個氨基酸完全相同，說明該變異導致終止密碼子后移，D錯誤。故選C。1．抓住“五個關鍵”確定生物變異類型&解題技巧項目基因突變基因重組染色體變異變異本質(zhì)基因堿基序列改變基因的重新組合染色體結(jié)構(gòu)或數(shù)目發(fā)生改變發(fā)生時期DNA復制時期減數(shù)分裂I細胞分裂期適用范圍所有生物真核生物真核生物變異結(jié)果產(chǎn)生新基因，基因數(shù)目不變產(chǎn)生新基因型，無新基因無新基因，基因數(shù)目或排列順序改變是否可觀察光學顯微鏡下無法觀察光學顯微鏡下可以觀察光學顯微鏡下可以觀察2.“三看法”辨析基因突變和染色體結(jié)構(gòu)變異&解題技巧3．“三看法”判斷基因突變和基因重組&解題技巧名稱原理方法優(yōu)點缺點應用單倍體育種染色體變異①先進行花藥離體培養(yǎng)，培養(yǎng)出單倍體植株；②將單倍體幼苗經(jīng)一定濃度的秋水仙素處理獲得純合子；③從中選擇優(yōu)良植株明顯縮短育種年限，子代均為純合子，加速育種進程

技術復雜用純種高稈抗病小麥與矮稈不抗病小麥快速培育矮稈抗病小麥多倍體育種染色體數(shù)目變異用一定濃度的秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗操作簡單，能較快獲得所需品種所獲品種發(fā)育延遲，結(jié)實率低，一般只適用于植物三倍體無子西瓜、八倍體小黑麥雜交育種基因重組培育純合子品種：雜交→自交→篩選出符合要求的表現(xiàn)型，通過自交至不發(fā)生性狀分離為止方法簡便，使分散在同一物種不同品種中的多個優(yōu)良性狀集中于同一個體上①育種時間一般比較長；②局限于同種或親緣關系較近的個體；③需及時發(fā)現(xiàn)優(yōu)良品種用純種高稈抗病小麥與矮稈不抗病小麥培育矮稈抗病小麥培育雜合子品種：一般是選取純合雙親子一代年年制種雜交水稻、雜交玉米等基因工程育種基因重組提取目的基因→目的基因與運載體結(jié)合→將目的基因?qū)胧荏w細胞→目的基因的表達與檢測→篩選獲得優(yōu)良個體①目的性強，育種周期短；②克服了遠緣雜交不親和的障礙技術復雜，安全性問題多，有可能引起生態(tài)危機轉(zhuǎn)基因“向日葵豆”、轉(zhuǎn)基因抗蟲棉誘變育種基因突變①物理：紫外線、X或γ射線、微重力、激光等處理，再篩選；②化學：亞硝酸、硫酸二乙酯處理，再選擇提高變異頻率，加快育種進程，大幅度改良某些性狀盲目性大，有利變異少，工作量大，需要處理大量的供試材料高產(chǎn)青霉菌二

育種方法的選擇及育種方案的設計分析二

育種方法的選擇及育種方案的設計分析例1（2022·福建省·聯(lián)考題）研究發(fā)現(xiàn)，家蠶蠶卵顏色受常染色體上一對等位基因的控制，蠶卵黑色對白色為顯性（B/b）。雄蠶比雌蠶吐絲多且蠶絲質(zhì)量好。為實現(xiàn)大規(guī)模養(yǎng)殖雄蠶以達到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的目的，科研人員用X射線處理雌蠶甲，最終獲得突變體丁，主要育種流程如下圖?；卮鹣铝袉栴}：

（1）過程①的變異類型是_____，該變異具有

等特點（答兩點）。（2）過程②發(fā)生的變異會導致染色體上的______發(fā)生改變。若經(jīng)X射線處理后，基因B所在的染色體片段易位到Z染色體上，則得到的突變體不符合需要。原因是：

。（3）利用丁蠶作種蠶進行一次雜交育種，達到后代只養(yǎng)殖雄蠶的育種目標。請寫出育種的實驗思路：

?！敬鸢浮浚?）基因突變

普遍性、隨機性、不定向性、低頻性等（2）基因數(shù)量

雌雄蠶均含有Z染色體，則無法根據(jù)蠶卵顏色區(qū)分雌蠶和雄蠶（3）讓丁蠶與正常白色（基因型為bbZZ）的雄蠶雜交，子代去除黑色蠶卵，保留白色蠶卵【解析】分析圖形：X射線處理雌蠶甲，其B基因突變成b基因（位于常染色體）得到乙，再用X射線處理乙，發(fā)生染色體結(jié)構(gòu)變異中的易位，常染色體上的B基因轉(zhuǎn)移到W染色體上獲得了丙，丙再經(jīng)過雜交鑒定和篩選得到丁。（1）過程①的變異類型是基因突變，屬于基因突變中的隱性突變，基因突變具有普遍性、隨機性、低頻性、不定向性、多害少利性等特點。（2）過程②發(fā)生的變異屬于染色體變異中的易位，會導致染色體上的基因數(shù)量發(fā)生改變，其中常染色體上少了基因B，W染色體上多了基因B；基因B所在的染色體片段易位到Z染色體上，則得到的突變體還不符合需要，因為雌雄蠶均含有Z染色體，基因B又是顯性基因，所以無法根據(jù)蠶卵顏色區(qū)分雌蠶和雄蠶，故得到的突變體不符合要求。（3）讓突變體?。╞bZWB）與正常白卵雄蠶（bbZZ）雜交，子代中bbZZ：bbZWB=1：1。所以子代中卵呈白色的為雄性，呈黑色的為雌性，可以通過卵色區(qū)分出性別，所以為達到后代只養(yǎng)殖雄蠶的育種目標，去除子代黑色蠶卵，保留白色蠶卵即可。例2（2021·重慶·真題）2017年，我國科學家發(fā)現(xiàn)一個水稻抗稻瘟病的隱性突變基因b（基因B中的一個堿基A變成G），為水稻抗病育種提供了新的基因資源。請回答以下問題：（1）基因B突變?yōu)閎后，組成基因的堿基數(shù)量______。（2）基因b包含一段DNA單鏈序列TAGCTG，能與其進行分子雜交的DNA單鏈序列為______。自然界中與該序列堿基數(shù)量相同的DNA片段最多有______種。（3）基因b影響水稻基因P的轉(zhuǎn)錄，使得酶P減少，從而表現(xiàn)出稻瘟病抗性。據(jù)此推測，不抗稻瘟病水稻細胞中基因P轉(zhuǎn)錄的mRNA量比抗稻瘟病水稻細胞______。（4）現(xiàn)有長穗、不抗稻瘟?。℉HBB）和短穗、抗稻瘟?。╤hbb）兩種水稻種子，欲通過雜交育種方法選育長惠、抗稻瘟病的純合水稻。請用遺傳圖解寫出簡要選育過程。

（5）某水稻群體中抗稻瘟病植株的基因型頻率為10%，假如該群體每增加一代，抗稻瘟病植株增加10%、不抗稻病植株減少10%，則第二代中，抗稻瘟病植株的基因型頻率為______%（結(jié)果保留整數(shù)）?！敬鸢浮浚?）不變

（2）ATCGAC64（3）多（4）遺傳圖解如下圖：（5）14%【分析】（1）由題意可知，該基因突變是因為發(fā)生了堿基的替換，堿基發(fā)生替換后不影響組成基因的堿基的數(shù)量。（2）根據(jù)堿基互補配對原則，與TAGCTG配對的DNA單鏈序列為ATCGAC，該單鏈序列共6個堿基，自然界中DNA分子為雙鏈，每條鏈是3個堿基，而堿基的種類是4種，所以自然界中與該序列堿基數(shù)量相同的DNA片段最多有43=64種。（3）由題意可知，基因b影響水稻基因P的轉(zhuǎn)錄，使其表現(xiàn)為稻瘟病抗性，不抗稻瘟病植株的基因為B，無法抑制P的表達，故基因P轉(zhuǎn)錄的mRNA量比抗稻瘟病水稻細胞多。（4）見答案圖解。（5）假設植株的總株數(shù)為100株，已知抗稻瘟病植株的基因型頻率為10%，假如該群體每增加一代，抗稻瘟病植株增加10%、不抗稻病植株減少10%，則第二代中，抗病植株為10×（1+10%）×（1+10%）=12.1株，不抗病植株為90×（1-10%）×（1-10%）=72.9株，則第二代稻瘟病植株的基因型頻率為。1．育種方案的設計，要特別關注育種需求。（1）根據(jù)新品種（或新物種）對性狀的需求，來設計合適的育種方案。①集中不同親本的優(yōu)良性狀，應選擇雜交育種；②既集中優(yōu)良性狀，又縮短育種年限，應選擇單倍體育種；③提高變異頻率，“改良”或“改造”或直接改變現(xiàn)有性狀，獲得當前不存在的基因或性狀，應選擇誘變育種；④提高品種質(zhì)量，提高營養(yǎng)物質(zhì)的含量，應選擇多倍體育種；⑤實現(xiàn)定向改變現(xiàn)有性狀，應選擇基因工程育種。（2）根據(jù)對育種操作技術的要求，如“最簡便”“最準確”“最快”等育種要求來選擇合適育種方案。①最簡便：側(cè)重于技術操作，一般雜交育種操作最簡便；②最快：側(cè)重于育種時間，一般單倍體育種所需時間明顯縮短；③最準確：側(cè)重于目標精準度，基因工程育種可“定向”改變生物性狀。&解題技巧2．育種中常見的幾種思維誤區(qū)（1）誤區(qū)一：雜交育種一定需要連續(xù)自交。若選育的優(yōu)良性狀為隱性性狀，則出現(xiàn)此性狀的個體即可穩(wěn)定遺傳。若選育的優(yōu)良性狀為顯性性狀，獲得此品種則需連續(xù)自交，直至不再發(fā)生性狀分離。（2）誤區(qū)二：單倍體育種一定比雜交育種快。若培育隱性性狀或不完全顯性性狀的新品種，雜交育種既簡單又快速。（3）誤區(qū)三：單倍體育種是為了獲得單倍體植株。一般單倍體植株長勢弱小，高度不育。單倍體育種是為了盡快獲得穩(wěn)定遺傳的二倍體新品種，故得到單倍體植株后必須人工誘導使染色體數(shù)目加倍，才能達到育種的需求。（4）誤區(qū)四：培育雜交種只需選擇合適的親本雜交即可。在雜交育種中，如果新品種是雜交種，因雜合子自交后代會發(fā)生性狀分離，因此需年年制種，所以在育種時必須選取一部分個體自交留種。&解題技巧1．掌握常見育種方法的基本原理、優(yōu)勢和特點；2．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、育種方式、原理及舉例列表如下：“育種”類試題解題策略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加熱殺死的S型肺炎鏈球菌對R型的轉(zhuǎn)化有→無誘變育種基因突變太空椒等太空植物高產(chǎn)青霉素菌株少→多多倍體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：a.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。b.細胞水平上：利用植物體細胞雜交，從而實現(xiàn)遺傳物質(zhì)的重組。c.分子水平上：應用轉(zhuǎn)基因技術將控制優(yōu)良性狀的基因?qū)肓硪簧矬w內(nèi)，從而實現(xiàn)基因重組。3．明確育種實驗設計主要程序：在進行育種之前，根據(jù)一定育種目的和要求，運用有關的育種學原理，對育種實驗過程中的材料、手段、方法、步驟等全部方案進行制定。①總體思路：確定目標種，確定親本，選擇育種方法，寫出育種流程。②表述方式：遺傳圖解或文字敘述“育種”類試題解題策略三

基因頻率和基因型頻率的分析及相關計算基因頻率與基因型頻率的關系

基因頻率基因型頻率公式某基因頻率＝該基因的數(shù)目/該基因與其等位基因的總數(shù)×100%某基因型頻率＝該基因型的個體數(shù)/總個體數(shù)×100%外延生物進化的實質(zhì)是種群基因頻率的改變基因型頻率改變，基因頻率不一定改變注意：（1）種群中任何一對基因的頻率之和等于1，各種基因型頻率之各也等于1。（2）對于一個等位基因的頻率，若該基因在常染色體上，則該等位基因的頻率=該等位基因純合子的基因型頻率+1/2雜合子基因型頻率。若某基因只出現(xiàn)在X染色體上，則基因頻率＝（某基因總數(shù)）/（2雌性個體數(shù)+雄性個體數(shù)）×100%。三

基因頻率和基因型頻率的分析及相關計算例1（2022·湖南省·模擬題）某種群數(shù)量較大、所處環(huán)境適宜且穩(wěn)定，其中AA個體占36%，Aa個體占48%，則該種群隨機交配產(chǎn)生的后代中AA個體百分比、A基因頻率和自交產(chǎn)生的后代中AA個體百分比、A基因頻率的變化依次為（）A．增大，不變；不變，不變 B．不變，增大；增大，不變C．不變，不變；增大，不變 D．不變，不變；不變，增大【答案】C【解析】本題考查種群中自交與自由交配的后代的基因型頻率進行計算。本題環(huán)境對種群沒有選擇作用，因此不論是自交還是自由交配后代的基因頻率不變，隨自交次數(shù)的增加，雜合子的基因型頻率逐漸降低，純合子基因型頻率逐漸升高。（1）該種群中，AA=36%，Aa=48%，則aa=1－36%－48%=16%，根據(jù)基因型頻率計算基因頻率的公式可知：A的基因頻率=36%+1/2×48%=60%，a的基因頻率=16%+1/2×48%=40%；（2）若該種群隨機交配，則基因頻率和基因型頻率保持不變。（3）若該種群進行自交，AA、aa個體自交后代的基因型分別是AA和aa，Aa個體自交，后代的基因型及比例是AA：Aa：aa=1：2：1，因此自交后代AA的基因型頻率是AA=36%+48%×1/4=48%，aa的基因型頻率是aa=16%+48%×1/4=28%，Aa的基因型頻率是Aa=48%×1/4=24%，自交后代是基因頻率是：A=48%+24%×1/4=60%，a=28%+24%×1/4=40%．可見，該種群自交后代中AA個體百分比、A基因頻率的變化依次為增大、不變。故選C。1．基因頻率的常見計算方法（1）“定義法”求解基因頻率①基因位于常染色體上：某基因的頻率＝×100%②基因位于X染色體上，Y染色體上無等位基因，計算時只計算X染色體上的基因數(shù)，不考慮Y染色體：某基因的頻率＝×100%注意：ZW型性別決定也是這樣計算。&解題技巧1．基因頻率的常見計算方法（2）“公式法”求解基因頻率設有N個個體的種群，當?shù)任换蛑挥袃蓚€時（A、a），AA、Aa、aa的個體數(shù)分別為n1、n2、n3，A、a的基因頻率分別用PA、Pa表示，AA、Aa、aa的基因型頻率分別用PAA、PAa、Paa表示，則：PA＝＝＝PAA＋PAaPa＝＝＝Paa＋PAa注意：某等位基因的頻率＝該等位基因純合子的頻率＋雜合子的頻率。&解題技巧3．利用遺傳平衡公式計算基因頻率和基因型頻率（1）前提條件：a.種群非常大；b.所有雌雄個體之間自由交配；c.沒有遷入和遷出；d.沒有自然選擇；e.沒有基因突變。（2）計算方法：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，其基因型頻率應符合：p2＋2pq＋q2＝1。&解題技巧四、物種形成與生物進化的辨析1．物種形成的三個環(huán)節(jié)

突變和基因重組、自然選擇、隔離，三者關系如圖所示：2．隔離在物種形成中的作用(1)隔離的實質(zhì)：隔離是物種形成的必要條件，包括地理隔離和生殖隔離。其實質(zhì)是阻止生物之間的基因交流。(2)物種形成的必要條件：物種的形成必須經(jīng)過生殖