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1、第三单元 生物变异、育种和进化,第2讲 染色体变异与生物育种,最新考纲 1.染色体结构变异和数目变异() 2.生物变异在育种上的应用() 3.转基因食品的安全() 4.实验：低温诱导染色体加倍,1染色体变异的两种类型 (1)结构变异：包括染色体片段的重复、缺失、倒位、易位。 (2)数目变异：包括个别染色体增减、染色体组成倍增减。 2三个概念 (1)染色体组两个组成特点 从形态上看：一个染色体组中所含的染色体形态、大小各不相同。 从功能上看：一个染色体组中含有控制本物种生物性状的一整套基因。,(2)单倍体是指由配子发育而来的，体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。配子发育成的个体一定是单倍体，
2、单倍体细胞中不一定只含一个染色体组。与正常植株相比，单倍体植株长得弱小，并且高度不育。 (3)多倍体是指由受精卵发育而来的，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。多倍体植株常常茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量较高。 3单倍体植株的两个特点 植株弱小，高度不育。,4多倍体植株的两个特点 (1)茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大。 (2)糖类和蛋白质等营养物质的含量较高。 5人工诱导多倍体的两种常用方法 低温诱导、秋水仙素处理。 6单倍体育种的三个流程 杂交、花药离体培养、秋水仙素处理。,课前导学 1染色体结构变异类型连一连,知识点一 染色体结构的变异,数目或排
3、列顺序,小题通关 思考判断： (1)基因突变与染色体结构变异都导致个体表现型改变。( ) (2)染色体易位不改变基因数量，对个体性状不会产生影响。( ) (3)染色体增加某一片段可提高基因表达水平，是有利变异。( ) (4)染色体缺失有利于隐性基因表达，可提高个体的生存能力。( ) (5)在减数分裂和有丝分裂过程中，非同源染色体之间交换一部分片段，可导致染色体结构变异。( ) (6)染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化。( ) (7)染色体变异可以在显微镜下观察到。( ) 【答案】(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7),知识点二 染色体数目变异及其应用,个别染色体,染色
4、体组,配子,染色体组,三个或三个以上,配子,受精卵,秋水仙素,抑制纺锤体的形成,花药离体培养,明显缩短育种年限,小题通关 思考判断： (1)染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加。( ) (2)染色体非整倍性增加会导致新基因的产生。( ) (3)在减数分裂和有丝分裂过程中都可能产生可遗传的变异，但仅发生在减数分裂过程中的是染色体不分离或不能移向两极，导致染色体数目变异。( ) (4)体细胞中含有两个染色体组的个体是二倍体，含有三个或三个以上染色体组的个体是多倍体。( ),(5)单倍体体细胞中不一定只含有一个染色体组。( ) (6)三倍体西瓜植株的高度不育与减数分裂同源染色体联会行为有关。(
5、) (7)用秋水仙素处理某高等植物连续分裂的细胞群体，分裂期细胞的比例会减少。( ) (8)低温诱导大蒜根尖细胞染色体加倍的实验中，多倍体形成增加了非同源染色体重组的机会。( ) 【答案】(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8),课前导学 1生物育种的原理、方法和实例连一连 【答案】aV e c b d,知识点三 生物育种,2杂交育种与诱变育种,不同优良性状,连续自交,基因突变,所需要,农作物和微生物,小题通关 1下列有关育种的叙述，错误的是( ) A诱变育种可提高突变频率，从而加速育种进程 B单倍体育种常用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 C为获得隐性纯合子，可利
6、用杂交育种的方法缩短育种时间 D为了解决三倍体无子西瓜年年制种的问题，可利用植物组织培养快速繁殖 【答案】B 【解析】单倍体育种需对单倍体幼苗进行诱导染色体加倍处理，单倍体高度不育无法形成种子，B错误。,2要用基因型为AaBB的植物培育出以下基因型的品种：AaBb、AaBBC、AAaaBBBB、aB。则对应的育种方法依次是( ) A诱变育种、转基因技术、多倍体育种、花药离体培养 B杂交育种、花药离体培养、转基因技术、多倍体育种 C花药离体培养、诱变育种、多倍体育种、转基因技术 D多倍体育种、花药离体培养、诱变育种、转基因技术,【答案】A 【解析】用基因型为AaBB的植物培育出AaBb品种，可利
7、用物理或化学方法处理材料，通过基因突变获得；要获得AaBBC的品种，由于本物种没有C基因，所以必须通过转基因技术；要获得AAaaBBBB的品种，可通过多倍体育种的方法使其染色体数目加倍而获得；要获得aB的品种，可利用花药离体培养。,一、变异的类型以及三种变异辨析 1正确区分可遗传变异与不可遗传变异,染色体变异,2.染色体结构变异与基因突变、基因重组的辨析 (1)染色体结构变异与基因突变的判断,(4)关于不同生物发生的可遗传变异的类型问题 病毒的可遗传变异的唯一来源是基因突变；细菌等原核生物不含染色体，所以不存在染色体变异，自然状态下也不存在基因重组；在大多数真核生物中，基因突变、基因重组、染色
8、体变异三种类型都存在。,3染色体易位与交叉互换的区别,二、染色体数目变异 1染色体组的组成特点,由上图可知，要构成一个染色体组应具备以下几条： (1)一个染色体组中不含同源染色体。 (2)一个染色体组中所含的染色体在形态、大小和功能上各不相同。 (3)一个染色体组中含有控制本物种生物性状的一整套基因，但不能重复。 2培育三倍体无子西瓜 (1)原理：染色体数目以染色体组的形式成倍增加。,(2)过程 3培育抗病高产植株 (1)原理：染色体数目以染色体组的形式成倍减少，再用秋水仙素处理，形成纯合子。 (2)实例：抗病高产植株(aaBB)的选育过程。,关于单倍体与多倍体的3个易误点 (1)单倍体的体细
9、胞中不一定只有一个染色体组 因为大部分的生物是二倍体，所以有时认为单倍体的体细胞中只含有一个染色体组，但是由多倍体的配子发育成的个体体细胞中含有不止一个染色体组。 (2)单倍体育种与多倍体育种的操作对象不同 两种育种方式都出现了染色体加倍情况：单倍体育种操作对象是单倍体幼苗，通过植物组织培养，得到的植株是纯合子；多倍体育种的操作对象是正常萌发的种子或幼苗。,(3)单倍体并非都不育 二倍体的配子发育成的单倍体，表现为高度不育；多倍体的配子如含有偶数个染色体组，则发育成的单倍体含有同源染色体及等位基因，可育并能产生后代。,1图甲是某生物一对同源染色体上的基因分布图(A与a、B与b、C与c为等位基因
10、，其他依次类推)，图乙是该对同源染色体的姐妹染色单体分离后形成的4条染色体的基因分布图，下列说法正确的是( ),考查染色体结构变异的类型,A该生物因交叉互换发生了染色体结构变异 B1和3、2和4分别为原来的姐妹染色单体分离后形成的两条子染色体 C该对同源染色体的非姐妹染色单体在减数分裂的四分体时期发生了交叉互换 D图乙细胞经减数分裂，2和3一定进入同一配子中 【答案】C 【解析】由图可知，1和2、3和4分别为原来的姐妹染色单体分离后形成的两条子染色体，而且在四分体时期，2和3发生了交叉互换，但并不影响基因在染色体上的排列顺序，这种变异属于基因重组。在形成配子时2、3不一定进入同一配子。,2(2
11、017年河北唐山模拟)如图表示某高等植物卵细胞内染色体数目和染色体形态模式图，此植物胚细胞、叶肉细胞内染色体组数和染色体数目分别是( ) A12、8和36、24 B6、6和24、24 C8、8和24、24 D8、16和24、48,考查染色体组数目的判断,【答案】B 【解析】图示植物卵细胞内，染色体有4种形态，大小、形状相同的染色体各有3条，则有3个染色体组，每个染色体组内有4条染色体，所以体细胞中的染色体组数和染色体总数分别为6组和24条。胚细胞和叶肉细胞都经受精卵有丝分裂而来，与其他正常体细胞相同。,判定染色体组的3种方法 方法1：根据染色体形态判定 细胞中形态、大小完全相同的染色体有几条，
12、则有几个染色体组。如图A中形态、大小完全相同的染色体为1条，所以有1个染色体组；图B中彼此相同的染色体(比如点状的)有3条，故有3个染色体组。同理，图C中有1个染色体组，图D中有2个染色体组。,方法2：根据基因型判定 在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的基因(包括同一字母的大、小写)出现几次，则含有几个染色体组。如图甲所示基因型为ABC，所以有1个染色体组。图乙所示基因型为AAa，A(a)基因有3个，即含有3个染色体组。同理，图丙中有2个染色体组，图丁中有3个染色体组。,(注：判定染色体组的数目时只需参考其中任意一对等位基因的数量即可) 方法3：根据染色体数和染色体的形态数推算 染色体组数
13、染色体数染色体形态数。如果蝇体细胞中有8条染色体，分为4种形态，则染色体组的数目为2。,3(2017年辽宁沈阳模拟)下列关于染色体组、单倍体、二倍体和多倍体的叙述中，不正确的是( ) A组成一个染色体组的染色体中不含减数分裂中能联会的染色体 B由受精卵发育而成，体细胞中含有两个染色体组的个体叫二倍体 C含一个染色体组的个体是单倍体，但单倍体未必只含一个染色体组 D人工诱导多倍体唯一的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,考查二倍体、单倍体和多倍体的特点,【答案】D 【解析】一个染色体组中的染色体是非同源染色体，减数分裂中能联会的染色体是同源染色体，A正确；二倍体指的是由受精卵发育而成，体细胞中
14、含有两个染色体组的个体，B正确；含一个染色体组的个体是单倍体，但单倍体未必只含一个染色体组，如小麦的单倍体含有三个染色体组，C正确；人工诱导多倍体的方法是用秋水仙素或低温处理萌发的种子或幼苗，D错误。,“二看法”确认单倍体、二倍体、多倍体,4在细胞分裂过程中出现了图甲丁4种变异，图甲中英文字母表示染色体片段。下列有关叙述正确的是( ),考查生物变异的判断,A图甲丁都发生了染色体结构变异，增加了生物变异的多样性 B图甲、乙、丁中的变异类型都可以用显微镜观察检验 C图甲、乙、丁中的变异只会出现在有丝分裂过程中 D图乙、丙中的变异只会出现在减数分裂过程中 【答案】B 【解析】图甲属于倒位；图乙一对姐
15、妹染色单体移向细胞同一极，属于染色体数目变异；图丙表示一对同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了交叉互换，属于基因重组；图丁表示两条非同源染色体之间发生交换，属于易位，A错误。图甲、乙、丁中的变化可出现在有丝分裂和减数分裂过程中，C、D错误。染色体变异，可用显微镜检验，B正确。,5小鼠尾形的弯曲与正常为一对相对性状，由等位基因B、b控制，若小鼠的受精卵无控制尾形的基因(B、b)，将导致胚胎致死。正常尾雌鼠与弯曲尾雄鼠交配，F1雌鼠全为弯曲尾，雄鼠全为正常尾。请回答： (l)控制小鼠尾形性状的基因位于_染色体上，且弯曲尾性状为_性。,考查生物变异有关的实验分析,(2)在一次正常尾雌鼠与弯曲尾雄鼠交
16、配中，F1中出现了一只正常尾雌鼠(T)，推测可能是父本产生配子时B基因突变为b或B基因所在染色体片段缺失所致，为检验是何种原因所致，某研究小组让这只正常尾雌鼠(T)与弯曲尾雄鼠交配，得F1中的雌鼠全为弯曲尾，再让F1雌鼠与弯曲尾雄鼠交配得F2，若F2幼鼠中雌雄_，则为B基因突变为b基因所致；若F2幼鼠中雌雄_，则为B基因所在染色体片段缺失所致。 【答案】(1)X 显 (2)11 43,【解析】(1)正常尾雌鼠与弯曲尾雄鼠交配，F1雌鼠全为弯曲尾，雄鼠全为正常尾，后代雌雄表现不一样，且雌性后代与父本表现型相同，雄性后代与母本表现型相同，说明控制该性状的基因在X染色体上，正常尾是隐性性状，弯曲尾是
17、显性性状。(2)F1中出现了一只正常尾雌鼠(T)，若是父本产生配子时B基因突变为b，则该小鼠基因型为XbXb，让这只正常尾雌鼠(T)与弯曲尾雄鼠(XBY)交配，得F1中的雌鼠全为弯曲尾(基因型为XBXb)，再让F1雌鼠(XBXb)与弯曲尾雄鼠(XBY)交配得F2，F2幼鼠中雌雄11；,若是B基因所在染色体片段缺失所致，则该小鼠基因型为XbX，让这只正常尾雌鼠(T)与弯曲尾雄鼠(XBY)交配，得F1中的雌鼠全为弯曲尾(基因型为XBXb、XBX，且二者各占1/2)，再让F1雌鼠与弯曲尾雄鼠(XBY)交配得F2，后代中基因型为：1/2(XBXB、XBXb、XBY、XbY)、1/2(XBXB、XBX、
18、XBY、XY)，其中XY致死。则F2幼鼠中雌雄43。综上所述，若F2幼鼠中雌雄11，则为B基因突变为b基因所致；若F2幼鼠中雌雄43，则为B基因所在染色体片段缺失所致。,利用4个“关于”区分三种变异 (1)关于“互换”问题。同源染色体上的非姐妹染色单体之间的交叉互换，属于基因重组；非同源染色体之间的互换，属于染色体结构变异中的易位。 (2)关于“缺失”问题。DNA分子上若干基因的缺失属于染色体结构变异；DNA分子上若干碱基对的缺失，属于基因突变。 (3)关于变异的水平问题。基因突变、基因重组属于分子水平的变化，光学显微镜下观察不到；染色体变异属于亚细胞水平的变化，光学显微镜下可以观察到。,(4
19、)关于变异的“质”和“量”问题。基因突变改变基因的质，不改变基因的量；基因重组不改变基因的质，一般也不改变基因的量，但转基因技术会改变基因的量；染色体变异不改变基因的质，但会改变基因的量或改变基因的排列顺序。,1几种育种方法的比较,生物育种,2.针对不同目的的杂交育种程序 (1)培育杂合子品种 在农业生产上，可以将杂种一代作为种子直接使用，如水稻、玉米等。其特点是可以利用杂种优势，获得的品种高产、抗性强，但种子只能种一年。培育的基本步骤如下： 选取符合要求的纯种双亲杂交()F1(即为所需品种)。,3针对不同育种目标的育种方案,不同育种方式的选择误区 (1)原核生物不能进行减数分裂，所以不能运用
20、杂交的方法进行育种，如细菌的育种一般采用的方法是诱变育种。 (2)杂交育种不一定需要连续自交。若选育显性优良纯种，需要连续自交筛选，直至性状不再发生分离；若选育隐性优良纯种，则只要出现该性状个体即可。 (3)单倍体育种主要包括杂交、花药离体培养、秋水仙素处理和筛选四个过程，不能简单地认为花药离体培养就是单倍体育种的全部。,(4)“最简便”不等于“最快”。 “最简便”着重于技术含量应为“易操作”，如杂交育种，虽然年限长，但操作简单；而“最快速”则未必简便，如单倍体育种可明显缩短育种年限，但其技术含量却较高，单是花粉培养成幼苗就已很难实现。,1水稻的高秆、矮秆分别由A和a控制，抗病和不抗病分别由B
21、和b控制。现有基因型为aabb与AABB的水稻品种，如图为不同的育种方法培育矮秆抗病植株的过程，下列有关叙述正确的是( ) A杂交育种包括过程，其原理是基因突变和基因重组 B人工诱变育种为过程，B可能来自b的基因突变,根据育种目标巧选育种类型,C单倍体育种包括过程，过程常用花药离体培养法 D多倍体育种包括过程，原理是染色体结构和数目变异 【答案】B 【解析】过程为杂交育种，其原理是基因重组，而不是基因突变，A错误；过程为人工诱变育种，将aabb人工诱变可获得aaBB，b变成B源于基因突变，B正确；过程为单倍体育种，子一代产生的配子经花药离体培养()得到单倍体，单倍体经秋水仙素处理()染色体加倍
22、成为纯合体，选育得到aaBB，C错误；过程为多倍体育种，可获得多倍体aaaaBBBB，多倍体育种的原理是染色体数目加倍，即染色体数目变异，D错误。,2现有两纯种小麦，一纯种小麦性状是高秆(D)、抗锈病(T)；另一纯种小麦的性状是矮秆(d)、易染锈病(t)(两对基因独立遗传)。育种专家提出了如图、两种育种方法以获得小麦新品种，请分析回答问题：,遗传、变异与生物育种的综合考查,(1)要缩短育种年限，应选择的方法依据的变异原理是_，图中的基因组成是_。 (2)(四)过程所做的处理是_。方法一般从F1经(五)过程后开始选种，这是因为_。 (3)(五)过程产生的抗倒伏抗锈病植株中的纯合体占_，若要在其中
23、选出最符合生产要求的新品种，最简便的方法是_，让F1按该方法经(五)(六)过程连续进行2代，则中符合生产要求的能稳定遗传的个体占_。 (4)如将方法中获得的植株杂交，再让所得到的后代自交，则后代基因型及比例为_。,(5)除上述方法外，也可将高秆抗锈病纯种小麦用射线等照射获得矮抗是由于发生了_。 【答案】(1)染色体数目变异 DT (2)秋水仙素处理幼苗 F1自交后发生性状分离 (3)1/3 自交 1/2 (4)DDttDdttddtt121 (5)基因突变 【解析】(1)要缩短育种年限，应选择的育种方法是单倍体育种，原理是染色体数目变异，该方法获得的个体都是纯合的，自交后代不会发生性状分离。由
24、图中的DDTT向上推出的基因组成为DT。,(2)(四)过程所做的处理是秋水仙素处理幼苗，秋水仙素能抑制纺锤体的形成，在有丝分裂过程中着丝点分裂后，而染色体不能移向两极，从而使染色体数目加倍。方法一般从F1经(五)过程后开始选种，这是因为F1自交后可发生性状分离。(3)F1 DdTt自交后产生的抗倒伏抗锈病植株基因型为ddTT或ddTt，其中ddTT占1/3。在杂交育种过程中为了获得纯合子最简单的方法是自交，让F1按该方法经(五)(六)过程连续进行2代，则中符合生产要求的能稳定遗传的个体为ddTT，(五)过程产生1/3ddTT和2/3ddTt，自交后ddTT所占比例为2/31/41/31/2。(
25、4)如将方法中获得的DDtt和ddtt植株杂交得到Ddtt，再让所得到的后代自交，后代基因型及比例为DDttDdttddtt121。(5)除上述方法外，也可将高秆抗锈病纯种小麦用射线等照射诱发基因突变，获得矮抗品种，该育种方法称为诱变育种。,育种技术中的“四最”和“一明显” (1)最简便的育种技术杂交育种(但耗时较长)。 (2)最具预见性的育种技术转基因技术或基因工程育种(但技术含量高)。 (3)最盲目的育种诱变育种(但可获得新基因，性状可较快稳定)。 (4)最能提高产量的育种多倍体育种(尤其是营养器官增大)。 (5)可明显缩短育种年限的育种单倍体育种。,实验理论 1实验原理、步骤和现象,实验
26、：低温诱导植物染色体数目的变化,2实验过程中，低温诱导时，应设常温、低温(4 )、0 3种温度，以做对照，否则实验设计不严谨。 3实验分析 (1)低温诱导时控制的温度为4 ，诱导时间为36 h。 (2)制作装片的步骤与“观察植物细胞有丝分裂”实验的步骤相同，即：解离漂洗染色制片。,方法透析 低温诱导植物染色体数目变化的实验中的试剂及其作用,诊断小练 1下列关于低温诱导染色体加倍实验的叙述，正确的是( ) A原理：低温抑制染色体着丝点分裂，使子染色体不能分别移向两极 B解离：盐酸酒精混合液和卡诺氏液都可以使洋葱根尖解离 C染色：改良苯酚品红溶液和醋酸洋红溶液都可以使染色体着色 D观察：显微镜下可
27、以看到大多数细胞的染色体数目发生改变 【答案】C,【解析】低温处理植物分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不分离，从而产生染色体数目加倍的细胞，A错误；卡诺氏液能固定细胞的形态，而盐酸酒精混合液可以使洋葱根尖细胞解离，不能把两种试剂的作用混淆，B错误；改良苯酚品红溶液和醋酸洋红溶液都可使染色体着色，C正确；洋葱根尖中的细胞大部分处于有丝分裂间期，因此在显微镜下能观察到的染色体数目发生改变的只是少数细胞，D错误。,2(2017年湖南娄底质检)将洋葱(2n16)放在装满清水的广口瓶上，让洋葱底部接触水面。待洋葱长出约1 cm左右的不定根时，再将整个装置放入4 环境下继续培养36 h，然后
28、取根尖制作成临时装片在显微镜下观察，下列与此相关的叙述中正确的是( ) A卡诺氏液的作用是使洋葱根尖的组织细胞相互分离开来 B显微镜的视野中可以观察到16、32或64条染色体的细胞 C显微镜的视野中可以观察到四分体和同源染色体分离观象 D4 的低温通过抑制着丝点的分裂而使细胞染色体数目加倍,【答案】B 【解析】卡诺氏液的作用是固定细胞形态，解离液的作用是使组织细胞相互分离开来，A错误；由于低温诱导，有的细胞中染色体加倍了，有的没有加倍，加倍后染色体数目为32条，或没有加倍的细胞中染色体数目在有丝分裂后期为32条，加倍后的染色体在有丝分裂后期为64条，而正常细胞染色体数目为16条，B正确；有丝分裂过程没有同源染色体联会形成四分体及同源染色体分离的现象，同源染色体联会形成四分体及分离是减数第一次分裂的特征，C错误；低温抑制细胞分裂过程中的纺锤体的形成，而不是抑制着丝点的分裂，无纺锤体的牵引染色体无法向两极移动而保留在一个细胞中，从而使染色体加倍，D错误。,