高考北京版高考生物 专题14 变异和育种.docx
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高考北京版高考生物专题14变异和育种
第6单元 变异、育种与进化
专题14 变异和育种
挖命题
【考情探究】
考点
考向
5年考情
预测热度
高考示例
素养要素
难度
1
基因突变和基因重组
基因突变
2014北京理综,30,16分
科学思维
科学探究
易
★★★
基因重组
2
染色体变异
染色体结构变异
2015全国课标Ⅱ,6,6分
科学思维
科学探究
易
★★☆
染色体数目变异
3
生物变异在育种上的应用
杂交育种
2017北京理综,30,18分
科学思维
科学探究
难
★★★
诱变育种
单倍体育种
2018天津理综,2,6分
难
多倍体育种
分析解读 生物都有遗传和变异的特性,基因突变、基因重组和染色体变异的根本原因都是生物的遗传物质发生改变。
由于这些变异可以遗传给后代,人们利用这些变异原理进行育种获得具有优良性状的个体,满足人类需求。
依照近年北京考题来看,本专题倾向于考查生物变异在育种上的应用,结合实际农业生产研究的情况出题,难度有所上升,题型以非选择题为主。
题目侧重考查识图能力、信息获取、分析及理论联系实际和知识的运用与迁移能力。
在复习中适合采用归纳比较、概念图构建知识体系等方法使知识系统化。
【真题典例】
破考点
考点一 基因突变和基因重组
【考点集训】
考向1 基因突变
1.下列关于基因突变的说法,正确的是( )
A.基因突变的方向与环境没有明确的因果关系
B.体细胞产生的基因突变属于不可遗传的变异
C.DNA分子不同部位发生突变,不属于基因突变的随机性
D.基因突变是指DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或替换
答案 A
2.下列有关基因突变的叙述,错误的是 ( )
A.基因突变不一定由物理或化学因素诱发
B.亲代的突变基因不一定能传递给子代
C.突变的基因不一定有基因结构上的改变
D.子代获得突变基因不一定能改变性状
答案 C
考向2 基因重组
3.下列关于基因重组的说法,不正确的是( )
A.减数第一次分裂后期,非同源染色体上的非等位基因自由组合属于基因重组
B.减数分裂四分体时期,同源染色体非姐妹染色单体的局部交换可使两条姐妹染色单体上的基因实现基因重组
C.肺炎双球菌转化实验中,R型菌转化为S型菌,其原理是基因重组
D.育种工作者培育无子西瓜,利用的原理不是基因重组
答案 B
4.下列有关基因重组的叙述中,错误的是( )
A.基因工程的原理是基因重组
B.非同源染色体的自由组合能导致基因重组
C.基因重组是生物变异的根本来源
D.同源染色体上非姐妹染色单体的交叉互换可引起基因重组
答案 C
考点二 染色体变异
【考点集训】
考向1 染色体结构变异
1.(2014上海单科,16,2分)如图显示了染色体及其部分基因,对①和②过程最恰当的表述分别是( )
A.交换、缺失B.倒位、缺失
C.倒位、易位D.交换、易位
答案 C
2.如图①②③④分别表示不同的变异类型,基因a、a'仅有图③所示片段的差异。
相关叙述正确的是( )
A.图中4种变异中能够遗传的变异是②③④
B.③中的变异属于染色体结构变异中的缺失
C.④中的变异可能是染色体结构变异中的缺失或重复
D.①②都表示同源染色体非姐妹染色单体的交叉互换
答案 C
3.生物体染色体上的等位基因部位可以进行配对联会,非等位基因部位不能配对。
某二倍体生物细胞中分别出现下图①至④系列状况,则对图的解释正确的是( )
A.①为基因突变,②为倒位
B.③可能是重复,④为染色体组加倍
C.①为易位,③可能是缺失
D.②为基因突变,④为染色体结构变异
答案 C
考向2 染色体数目变异
4.下列说法正确的是( )
A.体细胞中只有一个染色体组的个体才是单倍体
B.八倍体小麦的单倍体有四个染色体组
C.六倍体小麦花药离体培养所得个体是三倍体
D.体细胞中含有两个染色体组的个体一定是二倍体
答案 B
考点三 生物变异在育种上的应用
【考点集训】
1.下列有关利用基因型MMNN与mmnn的小麦进行育种的叙述,不正确的是( )
A.杂交育种可获得基因型为MmNn的小麦,其变异发生在减数第二次分裂后期
B.单倍体育种获得基因型为MMnn的小麦,育种的原理有基因重组和染色体变异
C.多倍体育种获得基因型为MMmmNNnn的小麦,育种的原理是染色体变异
D.将基因型为mmnn的小麦人工诱变可获得基因型为mmNn的小麦,则等位基因的产生来源于基因突变
答案 A
2.下列关于变异与作物育种的叙述,正确的是( )
A.植物产生的变异都能为新品种的培育提供原材料
B.诱变育种过程中,诱变因素能定向改变基因的结构
C.杂交育种过程中,人工筛选可定向改变种群基因频率
D.通过单倍体育种获得的新品种是单倍体,能稳定遗传
答案 C
3.下列关于常见作物育种方法的叙述,不正确的是( )
A.利用杂交育种可培育出新物种,促进生物的进化
B.利用单倍体育种可获得纯合子,明显缩短育种年限
C.利用多倍体育种可增加染色体的数目,获得茎秆粗壮的植株
D.利用诱变育种可增大突变频率,利于获得新基因
答案 A
炼技法
方法 图解分析类——模型图解法分析育种过程
【方法集训】
1.假设A、b代表玉米的优良基因,这两种基因遵循自由组合定律。
现有AABB、aabb两个品种,为培育出优良品种AAbb,可采用的方法如图所示,有关叙述不正确的是( )
A.由品种AABB、aabb经过①②③过程培育出新品种的育种方式的优点在于可以将多种优良性状集中在一个生物体上
B.与①②③过程的育种方法相比,⑤⑥过程的优势是明显缩短了育种年限
C.图中A_bb的类型经过③过程,子代中AAbb与aabb的数量比是3∶1
D.④过程在完成目的基因和运载体的结合时,必须用到的工具酶是限制性核酸内切酶
答案 D
2.如图表示利用番茄植株(HhRr)培育新品种的途径。
下列说法错误的是( )
A.通过途径2、3获得幼苗的过程都应用了植物组织培养技术
B.要尽快获得能稳定遗传的优良品种应采用途径2,该过程中秋水仙素作用的时期是有丝分裂后期
C.品种B和品种C的基因型相同的概率为0
D.途径4所依据的生物学原理是基因突变,此途径与杂交育种相比,最突出的优点是能够产生新基因
答案 B
3.已知小麦的高秆对矮秆为显性、抗病对不抗病为显性,分别由D/d和T/t控制,这两对等位基因符合基因的自由组合定律。
现利用如图两种育种方法来获得抗倒伏抗病的植株。
下列叙述错误的是( )
A.图中②③④表示的基因组成分别为Dt、DDTT、ddTT
B.图中F2中从上到下含所列基因型的个体所占比例为3∶9∶3∶1
C.图中F3内抗倒伏抗病的植株中,纯合子占2/5
D.图中⑥代表的含义是连续多代自交
答案 C
过专题
【五年高考】
A组 自主命题·北京卷题组
考点一 基因突变和基因重组
(2014北京理综,30,16分)拟南芥的A基因位于1号染色体上,影响减数分裂时染色体交换频率,a基因无此功能;B基因位于5号染色体上,使来自同一个花粉母细胞的四个花粉粒分离,b基因无此功能。
用植株甲(AaBB)与植株乙(AAbb)作为亲本进行杂交实验,在F2中获得了所需的植株丙(aabb)。
(1)花粉母细胞减数分裂时,联会形成的 经 染色体分离、姐妹染色单体分开,最终复制后的遗传物质被平均分配到四个花粉粒中。
(2)a基因是通过将T-DNA插入A基因中获得的,用PCR法确定T-DNA插入位置时,应从图1中选择的引物组合是 。
图1
(3)就上述两对等位基因而言,F1中有 种基因型的植株。
F2中表现型为花粉粒不分离的植株所占比例应为 。
(4)杂交前,乙的1号染色体上整合了荧光蛋白基因C、R。
两代后,丙获得C、R基因(图2)。
带有C、R基因的花粉粒能分别呈现出蓝色、红色荧光。
图2
①丙获得了C、R基因是由于它的亲代中的 在减数分裂形成配子时发生了染色体交换。
②丙的花粉母细胞进行减数分裂时,若染色体在C和R基因位点间只发生一次交换,则产生的四个花粉粒呈现出的颜色分别是 。
③本实验选用b基因纯合突变体是因为:
利用花粉粒不分离的性状,便于判断染色体在C和R基因位点间 ,进而计算出交换频率。
通过比较丙和 的交换频率,可确定A基因的功能。
答案
(1)四分体 同源
(2)Ⅱ和Ⅲ (3)2 25% (4)①父本和母本 ②蓝色、红色、蓝和红叠加色、无色 ③交换与否和交换次数 乙
考点二 染色体变异
考点三 生物变异在育种上的应用
1.(2018北京理综,30,17分)水稻是我国最重要的粮食作物。
稻瘟病是由稻瘟病菌(Mp)侵染水稻引起的病害,严重危害我国粮食生产安全。
与使用农药相比,抗稻瘟病基因的利用是控制稻瘟病更加有效、安全和经济的措施。
(1)水稻对Mp表现出的抗病与感病为一对相对 。
为判断某抗病水稻是否为纯合子,可通过观察自交子代 来确定。
(2)现有甲(R1R1r2r2r3r3)、乙(r1r1R2R2r3r3)、丙(r1r1r2r2R3R3)三个水稻抗病品种,抗病(R)对感病(r)为显性,三对抗病基因位于不同染色体上。
根据基因的DNA序列设计特异性引物,用PCR方法可将样本中的R1、r1、R2、r2、R3、r3区分开。
这种方法可用于抗病品种选育中基因型的鉴定。
①甲品种与感病品种杂交后,对F2不同植株的R1、r1进行PCR扩增。
已知R1比r1片段短。
从扩增结果(下图)推测可抗病的植株有 。
②为了在较短时间内将甲、乙、丙三个品种中的抗病基因整合,选育新的纯合抗病植株,下列育种步骤的正确排序是 。
a.甲×乙,得到F1
b.用PCR方法选出R1R1R2R2R3R3植株
c.R1r1R2r2r3r3植株×丙,得到不同基因型的子代
d.用PCR方法选出R1r1R2r2R3r3植株,然后自交得到不同基因型的子代
(3)研究发现,水稻的抗病表现不仅需要自身抗病基因(R1、R2、R3等)编码的蛋白,也需要Mp基因(A1、A2、A3等)编码的蛋白。
只有R蛋白与相应的A蛋白结合,抗病反应才能被激活。
若基因型为R1R1r2r2R3R3和r1r1R2R2R3R3的水稻,被基因型为a1a1A2A2a3a3的Mp侵染,推测这两种水稻的抗病性表现依次为 。
(4)研究人员每年用Mp(A1A1a2a2a3a3)人工接种水稻品种甲(R1R1r2r2r3r3),几年后甲品种丧失了抗病性,检测水稻的基因未发现变异。
推测甲品种抗病性丧失的原因是 。
(5)水稻种植区的Mp是由不同基因型组成的群体。
大面积连续种植某个含单一抗病基因的水稻品种,将会引起Mp种群 ,使该品种抗病性逐渐减弱直至丧失,无法在生产中继续使用。
(6)根据本题所述水稻与Mp的关系,为避免水稻品种抗病性丧失过快,请从种植和育种两个方面给出建议 。
答案
(1)性状 性状是否分离
(2)①1和3 ②a、c、d、b (3)感病、抗病 (4)Mp的A1基因发生了突变 (5)(A类)基因(型)频率改变 (6)将含有不同抗病基因的品种轮换/间隔种植;将多个不同抗病基因通过杂交整合到一个品种中
2.(2017北京理综,30,18分)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:
P ♀普通玉米 × ♂突变体S
(白粒,aarr)
(紫粒,AARR)
F1 二倍体籽粒,单倍体籽粒
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单倍体籽粒胚的表型为白色,基因型为ar;二倍体籽粒胚的表型为紫色,基因型为AaRr;二者胚乳的表型均为紫色,基因型为AaaRrr
(3)G与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
教师用书专用(3)
3.(2006北京理综,30,18分)图为丰富植物育种的种质资源材料,利用钴60的γ射线辐射植物种子,筛选出不同性状的突变植株。
请回答下列问题:
(1)钴60的γ辐射用于育种的方法属于 育种。
(2)从突变材料中选出高产植株,为培育高产、优质、抗盐新品种,利用该植株进行的部分杂交实验如下:
杂交一
P ♀非高产、优质、抗盐×♂高产、非优质、不抗盐
F1 高产、优质、抗盐
F2 高产、优质、抗盐 9
:
非高产、优质、抗盐 3
:
高产、非优质、抗盐 3
:
非高产、非优质、抗盐 1
杂交二
P ♀高产、非优质、不抗盐×♂非高产、优质、抗盐
F1 高产、优质、不抗盐
F2 高产、优质、不抗盐 9
:
非高产、优质、不抗盐 3
:
高产、非优质、不抗盐 3
:
非高产、非优质、不抗盐 1
①控制高产、优质性状的基因位于 对染色体上,在减数分裂联会期 (能、不能)配对。
②抗盐性状属于 遗传。
(3)从突变植株中还获得了显性高蛋白植株(纯合子)。
为验证该性状是否由一对基因控制,请参与实验设计并完善实验方案:
①步骤1:
选择 和 杂交。
预期结果:
。
②步骤2:
。
预期结果:
。
③观察实验结果,进行统计分析:
如果 与 相符,可证明该性状由一对基因控制。
答案
(1)诱变
(2)①两(或不同) 不能 ②细胞质(或母系) (3)①高蛋白(纯合)植株 低蛋白植株(或非高蛋白植株) 后代(或F1)表现型都是高蛋白植株 ②测交方案:
用F1与低蛋白植株杂交 后代高蛋白植株和低蛋白植株的比例是1∶1;或自交方案:
F1自交(或杂合高蛋白植株自交) 后代高蛋白植株和低蛋白植株的比例是3∶1 ③实验结果 预期结果
B组 统一命题、省(区、市)卷题组
考点一 基因突变和基因重组
1.(2016海南单科,25,2分)依据中心法则,若原核生物中的DNA编码序列发生变化后,相应蛋白质的氨基酸序列不变,则该DNA序列的变化是( )
A.DNA分子发生断裂
B.DNA分子发生多个碱基增添
C.DNA分子发生碱基替换
D.DNA分子发生多个碱基缺失
答案 C
2.(2016天津理综,5,6分)枯草杆菌野生型与某一突变型的差异见下表:
枯草
杆菌
核糖体S12蛋白第
55—58位的氨基酸序列
链霉素与核糖体
的结合
在含链霉素培养基
中的存活率(%)
野生型
…-P-K-K-P-…
能
0
突变型
…-P-R-K-P-…
不能
100
注P:
脯氨酸;K:
赖氨酸;R:
精氨酸
下列叙述正确的是( )
A.S12蛋白结构改变使突变型具有链霉素抗性
B.链霉素通过与核糖体结合抑制其转录功能
C.突变型的产生是由于碱基对的缺失所致
D.链霉素可以诱发枯草杆菌产生相应的抗性突变
答案 A
3.(2016课标全国Ⅲ,32,12分)基因突变和染色体变异是真核生物可遗传变异的两种来源。
回答下列问题:
(1)基因突变和染色体变异所涉及的碱基对的数目不同,前者所涉及的数目比后者 。
(2)在染色体数目变异中,既可发生以染色体组为单位的变异,也可发生以 为单位的变异。
(3)基因突变既可由显性基因突变为隐性基因(隐性突变),也可由隐性基因突变为显性基因(显性突变)。
若某种自花受粉植物的AA和aa植株分别发生隐性突变和显性突变,且在子一代中都得到了基因型为Aa的个体,则最早在子 代中能观察到该显性突变的性状;最早在子 代中能观察到该隐性突变的性状;最早在子 代中能分离得到显性突变纯合体;最早在子 代中能分离得到隐性突变纯合体。
答案
(1)少(2分)
(2)染色体(2分) (3)一 二 三 二(每空2分,共8分)
教师用书专用(4—6)
4.(2015海南单科,19,2分)关于等位基因B和b发生突变的叙述,错误的是( )
A.等位基因B和b都可以突变成为不同的等位基因
B.X射线的照射不会影响基因B和基因b的突变率
C.基因B中的碱基对G-C被碱基对A-T替换可导致基因突变
D.在基因b的ATGCC序列中插入碱基C可导致基因b的突变
答案 B
5.(2018江苏单科,15,2分)下列过程不涉及基因突变的是( )
A.经紫外线照射后,获得红色素产量更高的红酵母
B.运用CRISPR/Cas9技术替换某个基因中的特定碱基
C.黄瓜开花阶段用2,4-D诱导产生更多雌花,提高产量
D.香烟中的苯并芘使抑癌基因中的碱基发生替换,增加患癌风险
答案 C
6.(2017江苏单科,30,8分)某研究小组以同一品种芹菜根尖和花粉母细胞为材料,开展芹菜染色体核型分析实验。
图1、图2是从两种材料的30个显微图像中选出的两个典型图像。
请回答下列问题:
(1)将剪取的芹菜幼根置于2mmol/L的8-羟基喹啉溶液中处理,以提高根尖细胞中有丝分裂的 期细胞的比例,便于染色体观察、计数。
(2)实验中用纤维素酶和果胶酶混合液分别处理根尖、花粉母细胞,目的是 。
再用低浓度的KCl处理一段时间,使细胞适度膨胀,便于细胞内的 更好地分散,但处理时间不能过长,以防细胞 。
(3)图1是 细胞的染色体,判断的主要依据是 。
(4)分析根尖细胞染色体核型时,需将图像中的 进行人工配对;根据图1、图2能确定该品种细胞中未发生的变异类型有 (填下列序号)。
①基因突变 ②单体
③基因重组 ④三体
答案
(1)中
(2)去除细胞壁(使细胞分离) 染色体 吸水涨破
(3)花粉母 同源染色体联会
(4)同源染色体 ②④
考点二 染色体变异
1.(2015课标全国Ⅱ,6,6分,0.501)下列关于人类猫叫综合征的叙述,正确的是( )
A.该病是特定的染色体片段缺失造成的
B.该病是特定染色体的数目增加造成的
C.该病是染色体组数目成倍增加造成的
D.该病是染色体中增加某一片段引起的
答案 A
2.(2017江苏单科,19,2分)一株同源四倍体玉米的基因型为Aaaa,其异常联会形成的部分配子也可受精形成子代。
下列相关叙述正确的是( )
A.如图表示的过程发生在减数第一次分裂后期
B.自交后代会出现染色体数目变异的个体
C.该玉米单穗上的籽粒基因型相同
D.该植株花药培养加倍后的个体均为纯合子
答案 B
3.(2016上海单科,23,2分)导致遗传物质变化的原因有很多,图中字母代表不同基因,其中变异类型①和②依次是( )
A.突变和倒位B.重组和倒位
C.重组和易位D.易位和倒位
答案 D
教师用书专用(4—6)
4.(2015江苏单科,10,2分,0.64)甲、乙为两种果蝇(2n),如图为这两种果蝇的各一个染色体组,下列叙述正确的是( )
A.甲、乙杂交产生的F1减数分裂都正常
B.甲发生染色体交叉互换形成了乙
C.甲、乙1号染色体上的基因排列顺序相同
D.图示染色体结构变异可为生物进化提供原材料
答案 D
5.(2016江苏单科,14,2分)下图中甲、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∶1
D.个体乙染色体没有基因缺失,表型无异常
答案 B
6.(2015海南单科,21,2分)关于基因突变和染色体结构变异的叙述,正确的是( )
A.基因突变都会导致染色体结构变异
B.基因突变与染色体结构变异都导致个体表现型改变
C.基因突变与染色体结构变异都导致碱基序列的改变
D.基因突变与染色体结构变异通常都用光学显微镜观察
答案 C
考点三 生物变异在育种上的应用
1.(2018天津理综,2,6分)芦笋是雌雄异株植物,雄株性染色体为XY,雌株为XX;其幼茎可食用,雄株产量高。
以下为两种培育雄株的技术路线。
有关叙述错误的是( )
A.形成愈伤组织可通过添加植物生长调节剂进行诱导
B.幼苗乙和丙的形成均经过脱分化和再分化过程
C.雄株丁的亲本的性染色体组成分别为XY、XX
D.与雄株甲不同,雄株丁培育过程中发生了基因重组
答案 C
2.(2014课标全国Ⅰ,32,9分,0.665)现有两个纯合的某作物品种:
抗病高秆(易倒伏)和感病矮秆(抗倒伏)品种,已知抗病对感病为显性,高秆对矮秆为显性,但对于控制这两对相对性状的基因所知甚少。
回答下列问题:
(1)在育种实践中,若利用这两个品种进行杂交育种,一般来说,育种目的是获得具有 优良性状的新品种。
(2)杂交育种前,为了确定F2的种植规模,需要正确预测杂交结果。
若按照孟德尔遗传定律来预测杂交结果,需要满足3个条件:
条件之一是抗病与感病这对相对性状受一对等位基因控制,且符合分离定律;其余两个条件是
。
(3)为了确定控制上述这两对性状的基因是否满足上述3个条件,可用测交实验来进行检验。
请简要写出
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