生物的变异与育种
专题07 生物的变异、育种和进化(必备知识清单+思维导图)
专题07 生物的变异、育种和进化→教材必背知识1、DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变，叫做基因突变。
（P81）2、由于自然界诱发基因突变的因素很多，基因突变还可以自发产生，因此，基因突变在生物界中是普遍存在的。
（P82）3、基因突变是随机发生的、不定向的。
（P83）4、在自然状态下，基因突变的频率是很低的。
（P84）5、基因重组是指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。
（P85）6、染色体结构的改变，都会使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，可能导致性状的变异。
（P86）7、染色体数目的变异可以分为两类：一类是细胞内个别染色体的增加或减少，另一类是细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少。
（P87）8、杂交育种是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。
（P99）9、诱变育种是利用物理因素（如X射线、γ射线、紫外线、激光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处理生物，使生物发生基因突变。
（P100）10、基因工程，又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。
通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。
（P102）11、生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群。
（P114）12、一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫做这个种群的基因库。
（P115）13、在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率，叫做基因频率。
（P116）14、基因突变产生新的等位基因，这就可能使种群的基因频率发生变化。
（P116）15、在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。
（P118）16、能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物称为一个物种。
（P119）17、不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展，这就是共同进化。
生物的变异与育种
辐射诱变，花药离体培 用秋水仙 激光诱变，养，再秋水 素处理萌 空间育种 仙素处理使 发的种子 染色体加倍
或幼苗 提高突变频 率，加速育 种过程，或 大幅度改良 某些品种
优点
将不同个体 的优良性状 集中于一个 个体上 后代易出现 分离现象， 育种时间长、 过程复杂
明显缩 短育种 年限
果实大， 物的性状，克 营养物质 服了种间杂交 的障碍 含量高
4、比植物杂交育种所需年限短。
结合上述几个实例，小结如下： 概念：
杂交育种
将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起， 再经过选择和培育，获得新品种的方法。
依据原理： 常用方法： 优点： 缺点：
基因重组 杂交 自交 选优 自交
操作简单，目的性强，能使同种生物的不同 优良性状集中于同一个体，具有预见性。 育种年限长，杂交后代会出现性状分离， 需连续自交才能选育出所需要的优良性 状。而且 只适用于有性生殖的生物，存 在远缘杂交不亲和的障碍。
生物的变异与育种
变 异
不 可 遗 传 的 变 异 可 遗 传 变 异
基因突变 基因重组 染色体变异
缺失 重复 染色体结构变异 倒位
易位
个别染色体 染色体数目变异 的增加减少 染色体组 增加减少
镰刀型红细胞
缺 失
比野生草莓大的变异类型
基因突变 基因重组 染色体结构变异 染色体数目变异
白化症状
重复
中 国 荷 斯 坦 牛 后代毛色各不相同
罕 见 的 白 皮 毛 牛 犊
复习目标： 1、了解生物变异在育种上应用的实例；尝 试将生物学原理用于生产和生活实际。 2、归纳整理比较多种育种方法(杂交育种、 诱变育种、单倍体育种、多倍体育种、基因 工程育种）的原理、常用方法、优缺点及意 义。
考点9 生物的变异及育种
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考点9 生物的变异及育种一、选择题1.（2010·新课标全国高考·T6）在白花豌豆品种栽培园中，偶然发现了一株开红花的豌豆植株，推测该红花表现型的出现是花色基因突变的结果。
为了确定该推测是否正确，应检测和比较红花植株与白花植株中（）A．花色基因的碱基组成 B．花色基因的DNA序列C．细胞的DNA含量 D．细胞的RNA含量【命题立意】本题考查基因突变的概念以及细胞中DNA和RNA的作用。
【思路点拨】基因突变是指基因中碱基对的增添、缺失或改变，突变不改变DNA 的数量，但会改变基因的碱基序列。
【规范解答】选B。
基因突变不改变花色基因的碱基组成，花色基因均含有A、T、C、G四种碱基；基因突变不会改变DNA的分子数目；细胞中的RNA含量和细胞蛋白质合成功能的强弱有关，和基因突变没有相关性；等位基因的产生是基因突变的结果，它们的差别在于碱基序列的不同。
【类题拓展】用遗传学方法判断某新性状的来源将具有该性状的个体自交，若后代不出现该性状，则说明该新性状的产生是环境因素造成的；若后代出现该新性状，则说明该新性状是遗传物质的变化引起的。
2.（2010·福建高考·T5）下图为人WNK4基因部分碱基序列及其编码蛋白质的部分氨基酸序列示意图。
已知WNK4基因发生一种突变，导致1169位赖氨酸变为谷氨酸。
该基因发生的突变是（）A.①处插入碱基对G-CB.②处碱基对A-T替换为G-CC.③处缺失碱基对A-TD.④处碱基对G-C替换为A-T 【命题立意】本题以基因指导蛋白质合成的示意图为载体，考查了生物变异的知识，同时综合考查了学生的图形解读和问题分析能力。
【思路点拨】本题的解题思路如下：【规范解答】选B。
据题知赖氨酸的密码子有AAA和AAG两种，结合题中所给的赖氨酸对应的WNK4基因序列，可以确定该题中的赖氨酸的密码子是AAG，所以当②处碱基对A-T替换为G-C，则相应的密码子由AAG被替换成谷氨酸的密码子CAG。
高考生物试题分项解析：生物的变异育种与进化(含解析)
生物的变异、育种与进化1．（2018海南卷，14）杂合体雌果蝇在形成配子时，同源染色体的非姐妹染色单体间的相应片段发生对等交换，导致新的配子类型出现，其原因是在配子形成过程中发生了A．基因重组B．染色体重复C．染色体易位D．染色体倒位【答案】A【解析】生物体在形成配子时，同源染色体的非姐妹染色单体间的相应片段发生对等交换，导致位于非姐妹染色单体上的非等位基因进行了重组，其变异属于基因重组，A正确。
2．（2018江苏卷，4）下列关于生物进化的叙述，正确的是A．群体中近亲繁殖可提高纯合体的比例B．有害突变不能成为生物进化的原材料C．某种生物产生新基因并稳定遗传后，则形成了新物种D．若没有其他因素影响，一个随机交配小群体的基因频率在各代保持不变【答案】A3．（2018全国Ⅰ卷，6）某大肠杆菌能在基本培养基上生长，其突变体M和N均不能在基本培养基上生长，但M可在添加了氨基酸甲的基本培养基上生长，N可在添加了氨基酸乙的基本培养基上生长，将M和N在同时添加氨基酸甲和乙的基本培养基中混合培养一段时间后，再将菌体接种在基本培养基平板上，发现长出了大肠杆菌（X）的菌落。
据此判断，下列说法不合理的是A．突变体M催化合成氨基酸甲所需酶的活性丧失B．突变体M和N都是由于基因发生突变而得来的C．突变体M的RNA与突变体N混合培养能得到XD．突变体M和N在混合培养期间发生了DNA转移【答案】C【解析】突变体M需添加了氨基酸甲的基本培养基上才能生长，可以说明突变体M催化合成氨基酸甲所需酶的活性可能丧失，从而不能自身合成氨基酸甲，而导致必须添加氨基酸甲的基本培养基上才能生长，A正确；大肠杆菌属于原核生物，突变体M和N都是由于基因发生突变而得来，B正确；M和N的混合培养，致使两者间发生了DNA的转移，即发生了基因重组，因此突变体M与突变体N混合培养能得到X是由于细菌间DNA的转移实现的，而不是突变体M的RNA，C错误，D正确。
4．（2018海南卷，17）蜜蜂中，雌蜂是雌雄配子结合产生的二倍体，雄蜂是由未受精的卵直接发育而来的。
生物变异在育种上的应用教学设计
生物变异在育种上的应用教学设计一、概述生物变异是指在物种中个体间存在差异的现象，这些差异可能是由环境、遗传或其他因素引起的。
在农业领域，生物变异能够为育种工作提供丰富的遗传资源，对于改良作物品质和提高产量具有重要意义。
合理利用生物变异在育种上的应用已成为农学教育中不可忽视的重要内容之一。
二、生物变异的基本概念1.生物变异与遗传生物变异是一种普遍存在的现象，它与遗传密切相关。
在育种中，对生物变异现象的深入理解可以帮助我们更好地利用遗传资源，促进优良特征在后代中的稳定传递。
2.生物变异的类型生物变异包括形态上的变异、生理上的变异和行为上的变异等多个方面。
不同的变异类型对育种工作都有一定的指导意义，因此在教学设计中需要重点介绍这些内容。
三、生物变异在育种中的应用1. 构建遗传图谱通过对生物变异的观察和统计分析，可以构建出作物或动物的遗传图谱，帮助育种人员了解不同基因型的分布情况和相关遗传规律。
这对于指导育种工作具有重要意义。
2. 选择育种亲本利用生物变异的信息，可以更准确地选择出适合作为育种亲本的个体，为后代优良特性的遗传提供更好的基因背景。
3. 交换遗传材料通过对生物变异的观察和分析，可以帮助育种人员发现新的遗传变异类型，促进各地区间的遗传材料交流，为育种工作带来更多的可能性。
四、生物变异在育种教学中的应用1. 课程设置在相关农学或生物学专业的课程中，应设置以生物变异在育种中的应用为主题的专门课程。
通过案例分析和实践操作，帮助学生深入了解生物变异对育种工作的指导作用。
2. 教学方法在教学设计中，可以采用多种教学方法，如授课、实验、研讨、实地考察等。
通过多种方式的教学，可以激发学生学习的兴趣，提高他们对生物变异在育种中应用的理解和掌握程度。
3. 实践环节在教学设计中，应设计相关的实践环节。
可以安排学生进行田间考察，观察不同品种或个体间的生物变异现象，帮助他们将理论知识与实际通联起来，加深对生物变异在育种中的应用的理解。
生物变异与育种
2、基因重组的原理
发生在减数分裂形成配子时四分体时期或减Ⅰ前期
8、基因突变与基因重组的区别
基因突变
基因重组
操作方法：
说明： ①该方法一般适用于植物。 ②该种育种方法有时须与杂交育种配合，其中的花药离体 培养过程需要组织培养技术手段的支持。
年限 第一年 第二年
第三年 第四年
第五年
杂交育种
单倍体育种
亲本杂交得F1代
亲本杂交得F1代
F1自交得F2代种子， 取F1代的花药进行离 并将F2代中符合要求 体培养，得单倍体植 的种子进行单独收藏。株后再进行加倍，选
单倍体育种
原理：染色体变异(染色体组成倍地减少) 方法：花药离体培养,再用秋水仙素处理 优点： 明显缩短育种年限
原理
染色体数目变异
选择亲本→有性杂交→F1产生的花粉
3、 单 倍
方法
离体培养获得单倍体植株→诱导染色 体加倍获得可育纯合子→选择所需要 的类型。
体
明显缩短育种年限，加速育种进程。
育 种
解析：X射线、紫外线等是十分剧烈的外界条件，在射线处理下大部 分微生物会死亡，但有个别的生存下来。这些生存下来的微生物会 发生基因突变，青霉素产量有的提高，有的减少，变异的方向是不 定向的。经过人工培养并进行选择，就会得到高产菌株。
多倍体育种
原理： 染色体变异(染色体组成倍地增加) 方法: 用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 .
果将A→a，叫做正突变，那么将a→A叫做反突变。
第七章微生物的遗传变异和育种2
10-6~10-9
若干细菌某一性状的突变率
菌名
突变性状
突变率
Escherichia coil （大肠杆菌）
抗T1噬菌体
3×10-8
E．coil
抗T3噬菌体
1×10-7
E．coil
不发酵乳糖
1×10-10
E．coil
Staphylococcus aureus（金黄色葡 萄球菌）
S．aureus
抗紫外线 抗青霉素 抗链霉素
间接引起置换的诱变剂：
引起这类变异的诱变剂都是一些碱基类似物，如5-溴尿嘧 啶（5-BU）、5-氨基尿嘧啶（5-AU）、8-氮鸟嘌呤 （8-NG）、2-氨基嘌呤（2-AP）和6-氯嘌呤（6-CP） 等。它们的作用是通过活细胞的代谢活动掺入到DNA 分子中后而引起的，故是间接的。
（2）移码突变（frame-shift mutation 或phase-shift mutation）
（四） 基因突变的自发性和不对应性的证明
一种观点：突变是“定向变异”，是“驯化”，是由环 境因子诱发出来的；
另一种观点；基因突变是自发的，且与环境因素是不对 应的，后者只不过是选择因素；
1、 变量试验（fluctuation test） 又称波动试验或彷徨试 验。
2、涂布试验（Newcombe experiment） 3、平板影印培养试验（replica plating） 1952年，J．Lederberg夫妇
2、定向培育优良品种：指用某一特定因素长期处理某微生 物的群体，同时不断的对它们进行移种传代，以达到积 累并选择相应的自发突变株的目的。由于自发突变 的 频 率较低，变异程度较轻微，所以培育新种的过程十分缓 慢。与诱变育种、杂交育种和基因 工程技术相比，定向 培育法带有“守株待兔”的性质，除某些抗性突变外， 一般要相当长的时间
生物的变异、育种与进化
生物的变异、育种与进化
标题：生物的变异、育种与进化：塑造生命的无穷多样性
生命以其无限多样性给人们留下了深刻的印象。
这种多样性是如何产生的呢？其实，这主要源于生物的变异、育种与进化。
这三个过程共同作用，塑造了丰富多彩的生命世界。
首先，变异为生物多样性提供了原料。
这是一种随机过程，在生物繁殖过程中经常发生。
由于各种环境因素，如辐射、温度变化等，以及内在因素，如基因重组、基因突变等，生物个体间会出现各种形态和生理特征的差异。
这些差异为自然选择提供了丰富的素材，为生物进化奠定了基础。
其次，育种是人工干预生物进化的过程。
人们通过有意识地选择具有特定特征的个体，进行培育和繁殖，以实现物种特性的定向改变。
例如，农业中的作物育种，利用基因突变和基因重组等变异手段，培育出抗逆性更强、产量更高、营养价值更高的新品种。
这种定向育种有效地提高了作物的适应性和产量，满足了人类的需求。
最后，进化是生命适应环境、持续发展的过程。
在自然选择的作用下，具有有利特征的个体更易生存和繁殖，从而将有利特征遗传给下一代。
随着环境和生存需求的改变，下一代个体又会产生新的变异和选择，进一步改变物种的遗传特性。
这个过程不断循环，推动了生物的持续进化。
总的来说，生物的变异、育种与进化共同作用，使得生命得以繁衍生息，并在适应环境的过程中不断发展变化。
这三个过程对于理解生物多样性的起源和维持机制具有重要意义，也为我们提供了保护和利用生物资源的有效手段。
因此，我们应该更加关注和研究生物的变异、育种与进化，以更好地认识生命、保护生命和利用生命。
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4、生物变异在育种上的应用、生物变异在育种上的应用
5、转基因食品的安全性、转基因食品的安全性
C
B
活动单元一、生物的变异
缺失 或_____ 增添 、_____ 替换 ，而 1、基因突变：是由于DNA分子发生碱基对的_____ 结构 的改变。实例：镰刀形细胞贫血症：直接原因：_____ 引起的基因_____ 血红蛋白的氨基酸改变（谷氨酸变缬氨酸） _______________________________________________ ；根本原因： 决定蛋白质的基因中碱基对改变（基因突变） _______________________________________________ 。 一种氨基酸可以由多种密码子决定；基因突变若 2、基因突变性状不一定改变的原因？ 为隐性突变，如AA→Aa，也不会导致性状的改变。 突变性状不一定传给后代的原因？ 突变可能发生在体细胞中（有些植物可以通过无性 生殖传递给后代）或发生在配子中但此配子未必受精。 3、基因重组的三种类型发生的时间、对象分别是？ 重组类型 自由组合 交叉互换 基因工程 非同源染色体上非 等位基因间的重组 减Ⅰ后期 发生时间
结构 变异和______ 数目 变异。 4、染色体变异的类型：包括_______ 非同源 染色体，在__________ 形态和功能 上各不相同， 5、染色体组：细胞中的一组_______ 全部遗传信息 ，这样的一组染色体，叫做 携带着控制生物生长发育的______________ 一个染色体组。染色体组数目的判断：图像或基因型 ABCD AaaBBb
基因突变
基因重组
染色体变异 染色体变异
基因重组
优点 育种进程或大幅度 的优良性状集中 地改良某些性状 到一个个体上
明显缩短 育种年限 快速培育矮秆 抗病小麦
染色体变异 细胞中染色体结构或 数目改变 光镜 能 检出
细胞分裂期 基因的数目或排列顺 序发生改变 真核生物细胞增殖过 程中均可发生 生物进化的原始材料 单倍体 育种 多倍体育种
产生新的基因 ； 所有生物 ；
是新基因产生的途径 是生物变异的根本来源 诱变
应用
育种
育种 育种
活动单元二、育种
育种
原理
A A
A A A E
B B B
B
C C C C
C
B
F
C
染色体数目的变异
非整倍性变异（减Ⅱ后姐 妹染色单体移向同一极）
正常
复制
减Ⅰ
减Ⅱ
增多
减少
染色体数目的变异
非整倍性变异（减Ⅰ后 同源染色体未分离）
增多 复制
减Ⅰ
减Ⅱ
减少
染色体数目的变异
整倍性变异（减数分 裂使染色体数目减半）
复制
减Ⅰ
减Ⅱ
2个染色体组
1个染色体组
染色体数目的变异
整倍性变异（有丝分裂 过程的染色体数目加倍）
复制
2个染色体组
4个染色体组
活动单元一、生物的变异
7、区别比较交叉互换与易位？ 交叉互换 染色体易位
图解
发生部位 同源染色体的非姐妹染色单体之间 非同源染色体之间 区 基因重组 变异类型 染色体结构变异 别 镜检结果 显微镜下观察不到 可在显微镜下观察到 8、基因突变与染色体结构变异的比较？ 基因突变是指一个基因内部碱基对种类和数目的变化，基因的数目和 位置并未改变。而染色体结构变异是指染色体中一个或几个基因种类 和数目的变化，可引起基因数目或顺序的变化。
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
A
a
b
B
AB和ab
减数第一次分裂四分体时期，同源染色 体上的非姐妹染色单体之间的交叉互换
a b a b A B A B a b a b A B A B
a
a B
A b
A B
a b
a B
A b
A B
b
基因重组是通过有性生殖来实现的
活动单元一、生物的变异
4
4
2
1
4
2
1
3
6、单倍体与二倍体、多倍体的判定？ 看发育起点 由受精卵发育而成的个体，体细胞中含有几个染色体组就叫几倍体，如 二倍体、三倍体、多倍体等。 由配子发育而成的个体，无论体细胞中含几个染色体组，都称为单倍体。 单倍体的体细胞染色体组数是本物种正常体细胞染色体组数的一半。
正常 缺失 染色 体结 构的 变异 总结 重复 倒位 易位
专题复习 生物的变异与育种
生命观念、科学思维、科学探究、社会责任
什么变异，你 看出来了吗?
人参果
方形西瓜
白化病
杂 交 鼠
太 空 南 瓜
抗虫棉
舟舟（三体综合症）
多倍体草莓
考纲要求
知识 1、基因重组及其意义、基因重组及其意义 2、基因突变的特征和原因、基因突变的特征和原因 3、染色体结构变异和数目变异、染色体结构变异和数目变异 等级要求 B B B
诱变育种
杂交育种
单倍体育种
多倍体育种
秋水仙素处理 萌发的种子或 幼苗
基因工程育种
目的基因导入 受体细胞内， 培育新品种
利用物理、化学等 选育纯种：杂交 杂交，花药离 常用 方法处理萌发的种 →自交→选优→ 体培养，秋水 自交（至不发生 仙素处理加倍 方式 子或幼苗诱发突变， 筛选优良品种 性状分离为止）
基因突变 变异 机理 镜检 发生 时间 结果 适用 范围 意义 DNA分子中 碱基对 的 增添、缺失、替换等 光镜下 不能 细胞分裂间期 ；
基因重组 ①非等位基因自由组合； ②交叉互换；③基因工程 (能/不能)检出 ① 减数第一次分裂后 期， 非同源染色体自由组合。 ② 减Ⅰ前 期，交叉互换 产生新的基因型 ； 进行有性生殖的生物 ； 是生物体多样性的重要原因 杂交 基因工程
增 添 C C C GT A A G A A A A A 产生新的 T T T T C T T T C 缺G GG （等位）基因 失C C C GA A GA A A A A
T T C T T T T T C A G G G
C T T C T T T T T A G G G
A
a
b
B
A
a
b
B
Ab和aB
发生对象
同源染色体非姐妹染色单 目的基因 体上等位基因间的重组 减Ⅰ四分体时期 目的基因导入细胞后
图像示意
正 常 C C C G A A G A A A A A 碱基对排
C T T C T T T T T G G G
碱基对增 添、缺失、 替换
列顺序改 变
替 基因结构 改变 换 C C CT G A A G A A A A A 基因突变