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高中三年级生物

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    玉米是重要的粮食作物之一。已知玉米的高秆、易倒伏(D)对矮秆、抗倒伏(d)为显性,抗病(R)对易感病(r)为显性,控制上述两对性状的基因分别位于两对同源染色体上。为获得纯合矮秆抗病玉米植株,研究人员采用了下图所示的方法。根据材料分析回答:

    (1)上述图示过程中发生过基因重组的是__________。(填序号)
    (2)若过程①的F1,连续自交2代,产生的F3代中纯合抗病植株占_________。
    (3)过程②,培育单倍体幼苗常用的方法是_______。诱导其染色体加倍最常采用的药剂是______。若单倍体幼苗通过加倍后获得M株玉米,通过筛选得到的矮秆抗病植株的基因型为_____,在理论上有___株。
    本题信息:2011年0113期末题生物读图填空题难度较难 来源:姚瑶
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本试题 “玉米是重要的粮食作物之一。已知玉米的高秆、易倒伏(D)对矮秆、抗倒伏(d)为显性,抗病(R)对易感病(r)为显性,控制上述两对性状的基因分别位于两对同源染色体...” 主要考查您对

纯合子含义及其比例

基因型和表现型

基因重组

染色体变异

现代生物技术在育种上的应用

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  • 纯合子含义及其比例
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纯合子:

概念:由两个基因型相同的配子结合而成的合子,再由此合子发育而成的新个体。如基因型为 AAbb、XBXB、XBY的个体都是纯合子。纯合子的基因组成中无等位基因,只能产生一种基因型的配子(雌配子或雄配子),自交后代无性状分离。
纯合子、杂合子的实验鉴定:

比较  纯合子 杂合子
 概念 由含有相同基因的配子结合而成的合子发育而来的个体  由含有不同基因的配子结合成的合子发育而来的个体
特点  ①不含等位基因 ②自交后代不发生性状分离  ①至少含一对等位基因 ②自交后代会发生性状分离
实验鉴定 测交

 纯合子×隐性类型
           
测交后代只有一种类型(表现型一致)

杂合子×隐性类型
         
测交后代出现性状分离
自交          纯合子
            
   自交后代不发生性状分离
       杂合子
         
自交后代发生性状分离,如显:隐=3:1
花粉鉴定法 花粉的基因组成只有一种 花粉的基因组成至少两种

  
易错点拨:

1、只要有一对基因杂合(具一对等位基因)就可称为杂合子,即杂合子至少含一对等位基因。例如:Aa、AaBB。纯合子内不含等位基因,例如: AA、AAbb、aabb、XBXB、XbY等。
2、鉴定某生物个体是纯合子还是杂合子,当被测个体为动物时,常采用测交法;当被测个体为植物时,测交法、自交法均可以,但自交法较简便。
3、当待测对象若为生育后代少的雄性动物时,注意应与多个隐性雌性个体交配,以使后代产生较多个体,使结果更具有说服力。
例   某农场养一群马,有栗红马和白色马,已知粟红基因(B)对白色基因(b)呈完全显性,育种工作者从中选出一匹健壮的栗红公马,请你根据毛色这一性状鉴定这匹马是杂种还是纯种?
思路点拨:由于高等动物繁殖率低,子代个体数少,所以为了保证结果的科学性,应让该匹健壮的栗红公马与多匹白色母马交配。根据测交后代的表现型及比例,即可判定该匹栗红公马的可能基因型。答案:用该匹栗红公马与多匹白色母马配种,如果后代均为粟红马,该栗红公马为纯合体,如果后代中有白马出现,该栗红公马为杂合体。
知识拓展:

1、基因型相同,表现型不一定相同;表现型相同,基因型也不一定相同。表现型是基因型与环境共同作用的结果。
2、显隐性关系不是绝对的,生物体内在环境和所处的外界环境的改变都会影响显性性状的表现。

基因型和表现型:

1、表现型:指生物个体表现出来的性状,如豌豆的高茎和矮茎。
2、基因型:与表现型有关的基因组成,如高茎豌豆的基因型是DD或Dd,矮茎豌豆的基因型是dd。
3、等位基因:控制相对性状的基因。
4、纯合子:由两个基因型相同的配子结合而成的合子,再由此合子发育而成的新个体。如基因型为 AAbb、XBXB、XBY的个体都是纯合子。纯合子的基因组成中无等位基因,只能产生一种基因型的配子(雌配子或雄配子),自交后代无性状分离。
 5、杂合子:由两个基因型不同的配子结合而成的合子,再由此合子发育而成的新个体。如基因型为 AaBB、AaBb的个体。杂合子的基因组成至少右一对等位基因,因此至少可形成两种类型的配子(雌配子或雄配子),自交后代出现性状分离。


表现型与基因型的相互推导:

1、由亲代推断子代的基因型与表现型(正推型)
亲本 子代基因型 子代表现型
AA×AA AA 全为显性
AA×Aa AA:Aa=1:1 全为显性
AA×aa Aa 全为显性
Aa×Aa AA:Aa:aa=1:2:1 显性:隐性=3:1
aa×Aa Aa:aa=1:1 显性:隐性=1:1
aa×aa aa 全为隐性

2、由子代推断亲代的基因型(逆推型)
①隐性纯合突破方法:若子代出现隐性性状,则基因型一定是aa,其中一个a来自父本,另一个a来自母本。 ②后代分离比推断法
后代表现型 亲本基因型组合 亲本表现型
全显 AA×AA(或Aa或aa) 亲本中一定有一个是显性纯合子
全隐 aa×aa 双亲均为隐性纯合子
显:隐=1:1 Aa×aa 亲本一方为显性杂合子,一方为隐性纯合子
显:隐=3:1 Aa×Aa 双亲均为显性杂合子

3、用配子的概率计算
(1)方法:先算出亲本产生几种配子,求出每种配子产生的概率,再用相关的两种配子的概率相乘。
(2)实例:如白化病遗传,Aa×Aa1AA:2Aa:laa,父方产生A、a配子的概率各是1/2,母方产生A、a配子的概率也各是1/2,因此生一个白化病(aa)孩子的概率为1/2×1/2=1/4。
3、亲代的基因型在未确定的情况下,如何求其后代某一性状发生的几率例如:一对夫妇均正常,且他们的双亲也都正常,但双方都有一白化病的兄弟,求他们婚后生白化病孩子的几率是多少?
解此题分三步进行:
(1)首先确定该夫妇的基因型及其几率。由前面分析可推知该夫妇是Aa的几率均为2/3,是AA的几率均为1/3。
(2)假设该夫妇均为Aa,后代患病可能性为1/4。
(3)最后将该夫妇均为Aa的几率2/3×2/3与假设该夫妇均为Aa情况下生白化病忠者的几率1/4相乘,其乘积1/9即为该夫妇后代中出现百化病患者的几率。
知识点拨:

1、基因型相同,表现型不一定相同;表现型相同,基因型也不一定相同。表现型是基因型与环境共同作用的结果。
2、显隐性关系不是绝对的,生物体内在环境和所处的外界环境的改变都会影响显性性状的表现。
常考比例:

分离定律比例:3:1;自由组合比例:9:3:3:1
(1)配子类型问题  如:AaBbCc产生的配子种类数为2×2×2=8种
(2)基因型类型   如:AaBbCc×AaBBCc,后代基因型数为多少?
先分解为三个分离定律:
Aa×Aa后代3种基因型(1AA:2Aa:1aa)Bb×BB后代2种基因型(1BB:1Bb)
Cc×Cc后代3种基因型(1CC:2Cc:1cc)所以其杂交后代有3x2x3=18种类型。
(3)表现类型问题  如:AaBbCc×AabbCc,后代表现数为多少?
先分解为三个分离定律:
Aa×Aa后代2种表现型  Bb×bb后代2种表现型 Cc×Cc后代2种表现型
所以其杂交后代有2x2x2=8种表现型。
(4)遗传病的基因型和表现型比例
例:人类多指基因(T)对手指正常基因(t)为显性,白化基因(a)对正常肤色基因(A)为隐性,两对非等位基因遵循基因的自由组合定律遗传,一家庭中,父亲多指,母亲正常。他们有一个白化病但手指正常的孩子,则下一个孩子正常或同时患有此两种疾病的几率分别是3/8、1/8
基因重组:

1、概念: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。
2、基因重组的类型及意义
基因重组类型 发生时间 发生重组的原因 特点
非同源染色体上非等位基因间的重组 减一后期 同源染色体分开,等位基因分离,非同源染色体自由组合,导致非同源染色体上非等位基因间的重组 ①只产生新的基因型,并产生新的基因→无新蛋白质→无新性状(新性状不同于新性状组合)②发生于真核生物、有性生殖的和遗传中(DNA重组除外)③两个亲本杂合性越高→遗传物质相差越大→基因重组类型越多→后代变异越多
同源染色体上非等位基因的重组 减一四分体时期 同源染色体上非姐妹染色单体之间交叉互换,导致基因重组
认为导致基因重组(DNA重组) 体内重组质粒 目的基因经运载体导入受体细胞,导致受体细胞中基因重组

细胞分裂图中的变异类型确定:

A图 B图
分裂类型 有丝分裂 减数分裂
变异类型 基因突变 基因突变或基因重组

基因突变和基因重组的意义不同:

比较项目 基因突变 基因重组
生物变异 生物变异的根本来源 生物变异的重要来源
生物进化 为生物进化提供最初原始材料 为生物进化提供丰富的材料(物质基础)
生物多样性 生物多样性的根本原因 生物多样性的重要原因之一

易错点拨:

1、基因重组使控制不同性状的基因重新组合,因此会产生不同于亲本的新类型,但只是原有的不同性状的重新组合,并不会产生新的性状。
2、基因重组发生的时间是在减数第一次分裂的后期和四分体时期,而不是在受精作用过程中。
3、基因重组为生物变异提供了极其丰富的来源,是形成生物多样性的重要原因之一。
4、基因重组在人工操作下也可实现,如基因工程、肺炎双球菌转化过程中都发生了基因重组。
例    如图是某个二倍体动物的几个细胞分裂示意图(数字代表染色体,字母代表染色体上带有的基因)。据图判断不正确的是(   )

A.该动物的性别是雄性
B.乙细胞表明该动物发生了基因突变或基因重组
C.1与2或1与4的片段交换,前者属基因重组,后者属染色体结构变异
D.丙细胞不能进行基因重组
思路点拨:3个图都来自于同一个体,所以只能来自雄性动物,A正确;甲图中,l、2同源染色体之间的片段交换为基因重组,1、4非同源染色体之间的片段交换为染色体结构变异,C正确;乙图为有丝分裂后期细胞,A、a所在染色体为同一染色体复制而来,A、a只能由基因突变而来,B错误;丙图为减Ⅱ后期细胞,不能发生基因重组,D正确。
答案B
染色体变异:

1、染色体变异分为染色体结构变异和数目变异。
(1)染色体结构变异
①概念:排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变,而导致性状的变异。
②类型:在自然条件或人为因素的影响下,染色体结构的变异主要有以下4种:缺失、重复、倒位、易位。 ③结果:染色体结构变异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,从而导致性状的改变。
类型 定义 实例 示意图
缺失 一条正常染色体断裂后丢失某一片段引起的变异。 猫叫综合征
重复 染色体增加某一片段引起的变异。一条染色体的某一片段连接到同源的另一条染色体上,结果后者就有一段重复基因。 果蝇棒状眼
倒位 染色体中某一片段位置颠倒180°后重新结合到原部位引起的变异。基因并不丢失,因此一般生活正常。
易位 染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上引起的变异 人慢性粒细胞白血病
2、染色体数目变异
(1)染色体数目变异的种类
①细胞内的个别染色体增加或减少。
②细胞内染色体数日以染色体组的形式成倍地增加或减少,
(2)染色体组
①概念:细胞中的一组非同源染色体,它们在形态和功能上各不相同,但是携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部遗传信息,这样的一组染色体叫做一个染色体组。
②条件:
a、一个染色体组中不含有同源染色体;
b、一个染色体组中所含的染色体形态、大小和功能各不相同;
c、一个染色体组中含有控制生物性状的一整套基因。
(3)单倍体和多倍体比较
项目 单倍体 多倍体
概念 体细胞中含有本物种配子染包体数目的个体 体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体
成因 自然成因 由配子直接发育成个体,如雄蜂是由未受精的卵细胞发育而来 外界环境条件剧变
人工诱导 花药离体培养 用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
发育起点 配子 受精卵或合子
植株特点 植株弱小 茎秆粗壮,叶片、果实和种子比较大,营养物质含量丰富,发育延迟,结实率低
可育性 高度不育 可育,但结实性差
应用 单倍体育种 多倍体育种
注:①二倍体:有受精卵发育而成,体细胞中含有两个染色体组的个体。
②染色体组:细胞中的一组非同源染色体,它们在形态和功能上各不相同,但是携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息,这样的一组染色体,叫做一个染色体组。
3、染色体变异在实践中的应用
(1)单倍体育种

例:

②优点:明显缩短育种年限,后代一般是纯合子。
(2)多倍体育种
①方法:用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。
②成因:秋水仙素抑制纺锤体的形成。
 
④实例:二倍体无子西瓜的培育。

表解基因重组、基因突变和染色体变异的不同:

项目 基因重组 基因突变 染色体变异
概念 因基因的重新组合而发生的变异 基因结构的改变,包括DNA碱基对的替换、增添和缺失 染色体结构或数目变化而引起的变异
类型 ①非同源染色体上的非等位基因自由组合;②同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换 ①自然状态下发生的——自然突变;②人为条件下发生的——人工诱变 ①染色体结构变异;②染色体数目变异
鉴定方法 光学显微镜下均无法检出,可根据是否有新性状或新性状组合确定 光学显微镜下可检出
适用范围 真核生物进行有性生殖的过程中发生 任何生物均可发生(包括原核生物、真核生物及非细胞结构的生物) 真核生物遗传中发生
生殖类型 自然状态下只在有性生殖中发生 无性生殖和有性生殖均可发生 无性生殖和有性生殖均可发生
产生机理 由基因的自由组合和交叉互换引起 基因的分子结构发生改变的结果 染色体的结构或数目发生变化的结果
细胞分裂 在减数分裂中发生 无丝分裂、有丝分裂、减数分裂均可发生 有丝分裂和减数分裂中均可发生
产生结果 只改变基因型,未发生基因的改变,既无“质”的变化,也无“量”的变化 产生新的基因,发生基因“种类”的改变,即有“质”的变化,但无“量”的变化 可引起基因“数量”的变化,如增添或缺失几个基因
意义 生物变异的来源之一,对生物进化有十分重要的意义 生物变异的根本来源,提供生物进化的原材料 对生物进化有一定意义
育种应用 杂交育种 诱变育种 单倍体、多倍体育种

 知识点拨:染色体组数的判定

 1.染色体组数的判断方法
(1)根据细胞中染色体的形态判断

细胞内同一种形态的染色体有几条,则含有几个染色体组。如图A细胞内同种形态的染色体有3条,则该细胞中有3个染色体组;图C细胞内同一种形态的染色体有1条,则该细胞中有1个染色体组。
细胞内有几种形态的染色体,一个染色体组内就有几条染色体。如图A细胞内有3种形态的染色体,则该细胞的一个染色体组内就有3条染色体;如图C 细胞内有5种形态的染色体,则该细胞的一个染色体组内就有5条染色体。
(2)根据基因型判断
在细胞或生物体的基因型中,控制同一性状的基因出现几次,则含有几个染色体组,可简记为“同一英文字母无论大写还是小写,出现几次就含几个染色体组”。如图B细胞内控制同一性状的基因出现4次,则含有4个染色体组。
(3)根据染色体数目的形态数判断
染色体组的数目=染色体数/染色体的形态数
如图A细胞内共含有9条染色体,染色体的形态数是3种,9/3=3,则该细胞内含有3个染色体组;如图 B细胞内共含有8条染色体,染色体的形态数是2种, 8/2=4,则该细脆内含有4个染色体组;如图C细胞内共含有5条染色体,染色体的形态数是5种,5/5=1,则该细胞内含有1个染色体组。
2.一些细胞分裂图中的染色体组数判断(如图)

①减数第一次分裂的前期,染色体4条,生殖细胞中含有染色体2条,每个染色体组有2条染色体,该细胞中有2个染色体组。
②减数第二次分裂的前期,染色体2条,生殖细胞中含有染色体2条,每个染色体组有2条染色体,该细胞中有1个染色体组。
③减数第一次分裂的后期,染色体4条,生殖细胞中含有染色体2条,每个染色体组有、2条染色体,该细胞中有2个染色体组。
④有丝分裂后期,染色体8条,生殖细胞中含有染色体2条,每个染色体组有2条染色体,该细胞中有4 个染色体组。


知识拓展

1、基因突变是染色体的某一位点上基因中碱基对的改变,是分子水平的变异,而染色体变异则是比较明显的染色体结构或数目的变异,属于细胞水平的变异。
2、判定生物是单倍体、二倍体、多倍体的关键是看它的发育起点。若发育起点是配子,不论其体细胞中含有几个染色体组都叫单倍体。若发育起点是受精卵,其体细胞中有几个染色体组就叫几倍体。
 3、体细胞染色体组为奇数的单倍体与多倍体高度不育的原因:进行减数分裂形成配子时,同源染色体无法正常联会或联会紊乱,不能产生正常配子。
4、单倍体育种得到的一般是纯合子。二倍体生物的花粉经单倍体育种后,得到的一定是纯合子植株。四倍体等多倍体的花粉经离体培养、秋水仙素处理后,可能产生杂合子。如BBbb的花粉基因型有三种:BB、 Bb、bb,培养处理后基因型分别是BBBB、BBbb(杂合子)、bbbb。
5、用秋水仙素处理使植株染色体数目加倍,若操作对象是单倍体植株,叫单倍体育种;若操作对象为正常植株,叫多倍体育种。不能看到“染色体数目加倍” 就认为是多倍体育种。
6、不同生物的变异类型不同,不同生殖方式所带来的变异类型亦不相同,探究变异原因与变异类型时首先应注意的是生物的不同种类和生殖方式。
(1)病毒的可遗传变异的来源——基因突变。
(2)原核生物可遗传变异的来源——基因突变。
(3)真核生物可遗传变异的来源:
①进行无性生殖时——基因突变和染色体变异;
②进行有性生殖时——基因突变、基因重组和染色体变异。
现代生物技术在育种上的应用:

1、转基因技术育种:是指按照人们的意愿,把一种生物的某个基因克隆出来,加以修饰和改造,再转移到另一种生物的细胞里,从而定向地改造生物的遗传性状。包括目的基因的制备和目的基因导入受体细胞的过程。
2、转基因植物的实例:转基因烟草、转基因耐贮藏番茄、转基因抗虫作物(抗虫棉、抗虫玉米、抗虫杨树和抗虫甘蓝)、抗除草剂作物。
3、转基因动物的实例:超级小鼠、绵羊、兔等。
4、细胞杂交育种:指将同类或不同类生物体地原生质体或体细胞,在一定的物理或化学条件下进行融合形成杂种细胞,再创造条件将杂种细胞培养成完整的杂种生物个体。(如马铃薯--番茄植株和白菜——甘蓝)

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