新高考生物一轮复习第六单元生物的变异与进化第22讲染色体畸变与育种讲义浙科版.docx
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新高考生物一轮复习第六单元生物的变异与进化第22讲染色体畸变与育种讲义浙科版
第22讲染色体畸变与育种
[考试标准]
知识内容
必考要求
加试要求
生物变异的来源
（1）染色体畸变
（2）染色体组
（3）二倍体、多倍体和单倍体
a
a
a
a
a
a
生物变异在生产上的应用
（1）杂交育种、诱变育种、单倍体育种和多倍体育种
（2）杂交育种和诱变育种在农业生产中的应用
（3）转基因技术
（4）生物变异在生产上的应用
（5）转基因生物和转基因食品的安全性
a
b
a
a
b
a
c
b
考点一 染色体畸变的判断与实验分析
1．染色体结构变异（连线）
2．染色体数目变异
（1）含义：
生物细胞中染色体数目的增加或减少。
（2）类型
①整倍体变异：
体细胞的染色体数目以染色体组的形式成倍增加或减少。
②非整倍体变异：
体细胞中个别染色体的增加或减少。
（3）染色体组
①一般将二倍体生物的一个配子中的全部染色体称为染色体组。
②特点：
这组染色体的形态结构、功能各不相同，但包含了控制该生物生长发育的全部遗传信息。
（4）单倍体、二倍体和多倍体
①单倍体：
体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。
②二倍体：
由受精卵发育而来，体细胞中含有两个染色体组的个体。
③多倍体：
由受精卵发育而来，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。
[诊断与思考]
1．判断下列叙述的正误
（1）染色体增加某一片段可提高基因表达水平，是有利变异（ × ）
（2）染色体缺失有利于隐性基因表达，可提高个体的生存能力（ × ）
（3）染色体易位不改变基因数量，对个体性状不会产生影响（ × ）
（4）染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加（ × ）
（5）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（ × ）
（6）单倍体体细胞中不一定只含有一个染色体组（ √ ）
2．如图表示某生物细胞中两条染色体及其上面的部分基因。
（1）下列各项的结果中哪些是由染色体畸变引起的？
它们分别属于何类变异？
能在光学显微镜下观察到的有哪些？
提示 与图中两条染色体上的基因相比可知：
①染色体片段缺失、②染色体片段易位、③基因突变、④染色体中片段倒位；①②④均为染色体畸变，可在光学显微镜下观察到，③为基因突变，不能在显微镜下观察到。
（2）①～④中哪类变异没有改变染色体上基因的数量和排列顺序？
提示 ①～④中③的基因突变只是产生了新基因，即改变基因的质，并未改变基因的量，故染色体上基因的数量和排列顺序均未发生改变。
3．下图表示细胞中所含的染色体，据图确定生物的倍性和每个染色体组所含有的染色体数目。
提示 ①甲代表的生物可能是二倍体，其每个染色体组含1条染色体；②乙代表的生物可能是三倍体，其每个染色体组含2条染色体；③丙代表的生物可能是二倍体，其每个染色体组含3条染色体；④丁代表的生物可能是单倍体，其每个染色体组含4条染色体。
4．单倍体一定只含1个染色体组吗？
提示 单倍体不一定只含1个染色体组，可能含同源染色体，可能含等位基因，也可能可育并产生后代。
题组一 染色体结构变异的分析与判断
1．甲、乙为两种果蝇（2n），下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
解析 A项，根据题干信息可知，甲、乙是两种果蝇，甲、乙杂交产生的F1虽然含有2个染色体组，但是因为来自甲、乙中的1号染色体不能正常联会配对，所以F1不能进行正常的减数分裂。
B项，根据题图，甲中1号染色体发生倒位形成了乙中的1号染色体。
C项，染色体中某一片段倒位会改变基因的排列顺序。
D项，可遗传的变异如基因突变、基因重组和染色体畸变都能为生物进化提供原材料。
2．如图表示某种生物的部分染色体发生了两种变异的示意图，图中①和②，③和④互为同源染色体，则图a、图b所示的变异（ ）
A．均为染色体结构变异
B．基因的数目和排列顺序均发生改变
C．均使生物的性状发生改变
D．均可发生在减数分裂过程中
答案 D
解析 由图可知，图a为同源染色体的非姐妹染色单体之间片段的交换，属于基因重组，基因的数目和排列顺序未发生改变，性状可能没有变化；图b是染色体结构变异，基因的数目和排列顺序均发生改变，性状也随之改变；两者均可发生在减数分裂过程中。
题组二 染色体组与生物倍性的判断
3．如图所示细胞中所含的染色体，下列叙述正确的是（ ）
A．图a含有2个染色体组，图b含有3个染色体组
B．如果图b表示体细胞，则图b代表的生物一定是三倍体
C．如果图c代表由受精卵发育成的生物的体细胞，则该生物一定是二倍体
D．图d代表的生物一定是由卵细胞发育而成的，是单倍体
答案 C
解析 图a为有丝分裂后期，含有4个染色体组，图b有同源染色体，含有3个染色体组；如果图b生物是由配子发育而成的，则图b代表的生物是单倍体，如果图b生物是由受精卵发育而成的，则图b代表的生物是三倍体；图c中有同源染色体，含有2个染色体组，若是由受精卵发育而成的，则该细胞所代表的生物一定是二倍体；图d中只含1个染色体组，一定是单倍体，可能是由雄性配子或雌性配子发育而成的。
4．下列有关单倍体的叙述中，不正确的是（ ）
A．由未经受精的卵细胞发育成的个体一定是单倍体
B．细胞内有两个染色体组的生物体可能是单倍体
C．一般单倍体植株长得弱小，高度不育，但有的单倍体生物是可育的
D．基因型是AAABBBCcc的植物一定是单倍体
答案 D
解析 单倍体是由配子发育而来的，与该生物配子中染色体数目相同；基因型是AAABBBCcc的植物含有3个染色体组，若是由受精卵发育而来的，则为三倍体，D项错误。
题组三 染色体畸变的分析与探究
5．普通果蝇的第3号染色体上的三个基因，按猩红眼－桃色眼－三角翅脉的顺序排列（St－P－DI）；同时，这三个基因在另一种果蝇中的顺序是St－DI－P，我们把这种染色体结构变异方式称为倒位。
仅仅这一倒位的差异便构成了两个物种之间的差别。
据此，下列说法正确的是（ ）
A．倒位和发生在同源染色体之间的交叉互换一样，属于基因重组
B．倒位后的染色体与其同源染色体完全不能发生联会
C．自然情况下，这两种果蝇之间不能产生可育子代
D．由于倒位没有改变基因的种类，所以发生倒位的果蝇性状不变
答案 C
解析 倒位发生在同一条染色体内部，属于染色体的结构变异，交叉互换发生在同源染色体之间，属于基因重组；倒位后的染色体与其同源染色体也可能发生联会；两种果蝇属于两个物种，它们之间存在生殖隔离，因此这两种果蝇之间不能产生可育子代；倒位虽然没有改变基因的种类，但由于染色体上基因的排列顺序改变，往往导致果蝇性状改变。
6．玉米糯性与非糯性、甜粒与非甜粒为两对相对性状。
一般情况下，用纯合非糯非甜粒与糯性甜粒两种亲本进行杂交时，F1表现为非糯非甜粒，F2有4种表现型，其数量比为9∶3∶3∶1。
若重复该杂交实验时，偶然发现一个杂交组合，其F1仍表现为非糯非甜粒，但某一F1植株自交，产生的F2只有非糯非甜粒和糯性甜粒2种表现型。
对这一杂交结果的解释，理论上最合理的是（ ）
A．发生了染色体易位
B．染色体组数目整倍增加
C．基因中碱基对发生了替换
D．基因中碱基对发生了增减
答案 A
解析 由纯合非糯非甜粒与糯性甜粒玉米杂交，F1表现为非糯非甜粒，F2有4种表现型，其数量比为9∶3∶3∶1可知，玉米非糯性对糯性为显性，非甜粒对甜粒为显性，且控制这两对相对性状的基因位于两对同源染色体上，遵循自由组合定律，F1的基因组成如图1。
在偶然发现的一个杂交组合中，由某一F1植株自交后代只有非糯非甜粒和糯性甜粒2种表现型可知，控制这两对相对性状的两对等位基因不遵循自由组合定律，可能的原因是：
这两对相对性状的基因发生了染色体易位，其F1的基因组成如图2。
故A选项较为合理，而B、C、D选项均不能对该遗传现象作出合理的解释。
7．二倍体动物缺失一条染色体称为单体。
大多数单体动物不能存活，但在黑腹果蝇中，点状染色体（Ⅳ号染色体）缺失一条可以存活，而且能够繁殖后代。
（1）果蝇群体中存在无眼个体，无眼基因位于常染色体上，将无眼果蝇个体与纯合野生型个体交配，子代的表现型及比例如下表：
无眼
野生型
F1
0
85
F2
79
245
据此判断，显性性状为________，理由是_____________________________________
________________________________________________________________________。
（2）根据上述判断结果，可利用正常无眼果蝇与野生型（纯合）单体果蝇交配，探究无眼基因是否位于Ⅳ号染色体上。
请完成以下实验设计：
实验步骤：
让正常无眼果蝇与野生型（纯合）单体果蝇交配，获得子代；统计子代的________________，并记录。
实验结果预测及结论：
①若子代中出现_________________________________________________________，
则说明无眼基因位于Ⅳ号染色体上；
②若子代全为____________，说明无眼基因不位于Ⅳ号染色体上。
答案
（1）野生型 F1全为野生型（F2中野生型∶无眼为3∶1）
（2）性状表现 ①野生型果蝇和无眼果蝇且比例为1∶1 ②野生型
解析
（1）由表中数据可知F1全为野生型，F2中野生型∶无眼约为3∶1，所以野生型是显性性状。
（2）要判断无眼基因是否在Ⅳ号染色体上，让正常无眼果蝇与野生型（纯合）Ⅳ号染色体单体果蝇交配，假设控制无眼的基因为b，如果无眼基因位于Ⅳ号染色体上，则亲本为bb×BO（BO表示缺失一条染色体），子代中会出现bO∶Bb＝1∶1，即无眼果蝇和野生型果蝇，且比例为1∶1。
如果无眼基因不在Ⅳ号染色体上，则亲本为bb×BB，子代全为野生型。
8．某二倍体植物宽叶（M）对窄叶（m）为显性，红花（R）对白花（r）为显性。
基因M、m与基因R、r在2号染色体上，基因H、h在4号染色体上。
现有一宽叶红花突变体，推测其体细胞内与该表现型相对应的基因组成为图甲、乙、丙中的一种，其他同源染色体数目及结构正常。
现只有各种缺失一条染色体的植株可供选择，请设计一步杂交实验，确定该突变体的基因组成是哪一种。
（注：
各型配子活力相同；控制某一性状的基因都缺失时，幼胚死亡）
实验步骤：
①________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
②观察、统计后代表现型及比例。
结果预测：
Ⅰ.若________________________________________________________，
则为图甲所示的基因组成；
Ⅱ.若________________________________________________________________________，
则为图乙所示的基因组成；
Ⅲ.若________________________________________________________________________，
则为图丙所示的基因组成。
答案 答案一：
①用该宽叶红花突变体与缺失一条2号染色体的窄叶白花植株杂交，收集并种植种子，长成植株
Ⅰ.子代中宽叶红花∶宽叶白花＝1∶1 Ⅱ.子代中宽叶红花∶宽叶白花＝2∶1 Ⅲ.子代中宽叶红花∶窄叶白花＝2∶1
答案二：
①用该宽叶红花突变体与缺失一条2号染色体的窄叶红花植株杂交，收集并种植种子，长成植株 Ⅰ.子代中宽叶红花∶宽叶白花＝3∶1 Ⅱ.子代中全部为宽叶红花植株 Ⅲ.子代宽叶红花∶窄叶红花＝2∶1
解析 确定基因型可用测交的方法，依题意选择缺失一条2号染色体的窄叶白花植株mr与该宽叶红花突变体进行测交。
若为图甲所示的基因组成，即MMRr与moro，后代为MmRr、MoRo、Mmrr、Moro，宽叶红花∶宽叶白花＝1∶1；若为图乙所示的基因组成，即MMRo与moro杂交，后代为MmRr、MoRo、Mmro、Mooo（幼胚死亡），
宽叶红花∶宽叶白花＝2∶1；若为图丙所示的基因组成，即MoRo与moro杂交，后代为MmRr、MoRo、moro、oooo（幼胚死亡），宽叶红花∶窄叶白花＝2∶1。
也可用缺失一条2号染色体的窄叶红花植株进行测交。
1．利用三个“关于”区分三种变异
（1）关于“互换”：
同源染色体上的非姐妹染色单体之间染色体片段的交换，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“缺失或增加”：
DNA分子上若干基因的缺失或重复（增加），属于染色体结构变异；DNA分子上若干碱基对的缺失、增加，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，在光学显微镜下观察不到；染色体畸变属于细胞水平的变化，在光学显微镜下可以观察到。
2．染色体组数量的判断方法
（1）同一形态的染色体→有几条就有几组。
如图中有4个染色体组。
（2）控制同一性状的等位基因→有几个就有几组。
如AAabbb个体中有3个染色体组。
（3）染色体组数＝
，如图中染色体组数为
＝4。
3．“二看法”判断单倍体、二倍体与多倍体
先看待判定个体是由受精卵发育而成的，还是由配子发育而成的。
若待判定个体是由配子发育而成的，不论含有几个染色体组都是单倍体，单倍体是生物个体，而不是配子，所以精子、卵细胞属于配子，但不是单倍体。
若待判定个体是由受精卵发育而成的，再看它含有几个染色体组：
含有两个染色体组的是二倍体，含有三个或三个以上染色体组的就是多倍体。
4．利用“假设—推理法”解决生物变异实验探究题
“假设—推理法”指在观察和分析的基础上提出问题以后，通过推理和想象提出解释问题的某种假设，然后根据假设进行演绎推理，再通过实验检验演绎推理的结论。
如果实验结果与预期结论相符，就证明假设是正确的，反之，则说明假设是错误的。
孟德尔发现基因分离定律和自由组合定律的过程就是“假设—推理法”的充分体现。
高考复习中，通过挖掘“假设—推理法”内涵，运用它解答遗传设计题时分解为3步：
提出假设，正向演绎推理（结论→结果），逆向答题（结果→结论），取得了良好的效果。
考点二 生物变异在生产上的应用
1．杂交育种与诱变育种
（1）杂交育种
①含义：
有目的地将两个或多个品种的优良性状组合在一起，培育出更优良的新品种的方法。
一般可以通过杂交、选择、纯合化等手段培养出新品种。
②育种原理：
基因重组。
③方法：
杂交→自交→选种→自交。
（2）诱变育种
①含义：
利用物理、化学因素诱导生物发生变异，并从变异后代中选育新品种的过程。
②育种原理：
基因突变和染色体畸变。
③方法：
辐射诱变、化学诱变。
④特点：
a.可提高突变频率；b.能在较短时间内有效地改良生物品种的某些性状；c.改良作物品质，增强抗逆性。
2．单倍体育种与多倍体育种
（1）单倍体育种
①含义：
利用单倍体作为中间环节产生具有优良性状的可育纯合子的育种方法。
②原理：
染色体数目变异。
③优点
④花药离体培养育种程序
用常规方法获得杂种F1
↓
将F1的花药离体培养形成愈伤组织，并诱导其分化成幼苗
↓
用秋水仙素处理幼苗，获得可育的纯合植株
（2）多倍体育种
①方法：
用秋水仙素处理萌发的种子、幼苗等，使染色体加倍。
②诱导剂作用机理：
抑制细胞分裂时纺锤体的形成，因此染色体虽已复制，但不能分离，最终导致染色体数目加倍。
③实例：
三倍体无籽西瓜的培育
3．转基因技术
（1）含义：
利用分子生物学和基因工程的手段，将某种生物的基因（外源基因）转移到其他生物物种中，使其出现原物种不具有的新性状的技术。
（2）原理：
基因重组。
（3）过程：
用人工方法将目的基因导入受体细胞
↓
目的基因整合到受体细胞的染色体上
↓
目的基因在受体细胞内得以表达，并能稳定遗传
4．生物育种原理、方法、实例（连线）
[诊断与思考]
1．判断下列叙述的正误
（1）杂交育种一定需要连续自交（ × ）
（2）育种过程中的“最简便”和“最快”是一回事（ × ）
（3）花药离体培养就是单倍体育种（ × ）
（4）单倍体育种和多倍体育种所用的秋水仙素操作对象相同（ × ）
2．玉米的抗病和不抗病（基因为A、a）、高秆和矮秆（基因为B、b）是两对独立遗传的相对性状。
现有不抗病矮秆玉米种子（甲），研究人员欲培育抗病高秆玉米，进行以下实验：
取适量的甲，用合适剂量的γ射线照射后种植，在后代中观察到白化苗4株、抗病矮秆1株（乙）和不抗病高秆1株（丙）。
将乙与丙杂交，F1中出现抗病高秆、抗病矮秆、不抗病高秆和不抗病矮秆。
请用遗传图解表示乙与丙植株杂交得到F1的过程。
提示 如图所示
3．
（1）如图所示，科研小组用60Co照射棉花种子，诱变当代获得棕色（纤维颜色）新性状，诱变Ⅰ代获得低酚（棉酚含量）新性状。
已知棉花的纤维颜色由一对等位基因（A、a）控制，棉酚含量由另一对等位基因（B、b）控制，两对基因独立遗传。
两个新性状中，其中低酚是__________性状；诱变当代中，棕色高酚的棉花植株以及白色高酚的棉花植株的基因型分别是________________。
（2）棕色棉抗虫能力强，低酚棉产量高。
为获得抗虫高产棉花新品种，研究人员将诱变Ⅰ代中棕色、高酚植株自交，每株自交后代种植在一个单独的区域，从不发生性状分离的区域中得到纯合棕色、高酚植株。
请你利用该纯合子作为一个亲本，再从诱变Ⅰ代中选择另一个亲本，设计一方案，尽快选育出抗虫高产（棕色、低酚）的纯合棉花新品种（用遗传图解和必要的文字表示）。
提示
（1）隐性 AaBB、aaBb
（2）如图所示
4．如图甲、乙表示水稻两个品种，A、a和B、b表示分别位于两对同源染色体上的两对等位基因，①～⑥表示培育水稻新品种的过程，请思考：
（1）图中哪种途径为单倍体育种？
（2）图中哪一标号处需用秋水仙素处理？
应如何处理？
（3）④、⑥的育种原理分别是什么？
（4）图中最简便及最难以达到育种目的的育种途径分别是哪种？
提示
（1）图中③～⑤过程表示单倍体育种。
（2）图示⑤处需用秋水仙素处理单倍体幼苗，从而获得纯合子，⑥处需用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，以诱导染色体加倍。
（3）④的育种原理为基因突变，⑥的育种原理为染色体变异。
（4）图中最简便的育种途径为①～②过程所示的杂交育种，但育种周期较长；最难以达到育种目的的途径为④诱变育种。
题组一 育种方法的选择与分析
1．现有高秆不抗病（Bbcc）和矮秆抗病（bbCc）两作物品种，为了达到长期培育高秆抗病（BbCc）杂交种的目的，下列有关快速育种方案的叙述中，正确的是（ ）
A．每年让高秆不抗病（Bbcc）和矮秆抗病（bbCc）杂交就可以达到目的
B．利用诱变育种技术可以达到快速育种的目的
C．制备纯合的亲本对长期培育杂交种是必要的
D．只要使用单倍体育种技术就能实现快速育种的目的
答案 C
解析 解答本题的关键是抓住题干关键词——“长期培育”。
为了达到长期培育高秆抗病（BbCc）杂交种的目的，就必须先培育出BBcc和bbCC的纯合子，利用单倍体育种或连续自交的方法可以获得上述纯合子，因此本题应选C。
2．下图是利用玉米（2n＝20）的幼苗芽尖细胞（基因型BbTt）进行实验的流程示意图。
下列分析不正确的是（ ）
A．基因重组发生在图中②过程，过程③中能够在显微镜下看到染色单体的时期是前期和中期
B．秋水仙素用于培育多倍体的原理是其能够抑制纺锤体的形成
C．植株A为二倍体，其体细胞内最多有4个染色体组；植株C属于单倍体，其发育起点为配子
D．利用幼苗2进行育种的最大优点是能明显缩短育种年限，植株B纯合的概率为25%
答案 D
解析 图中②为花药的形成，减数分裂过程会发生基因重组；过程③为有丝分裂，染色体在间期复制，结果1条染色体含2条染色单体，染色单体在后期分离，后期无染色单体，故A项正确。
秋水仙素用于培育多倍体的原理是其能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞两极，引起染色体数目加倍，故B项正确。
植株A为二倍体，其体细胞进行有丝分裂，后期染色体组加倍，最多有4个染色体组；植株C由配子直接发育而来，为单倍体，故C项正确。
利用幼苗2进行育种的最大优点是能明显缩短育种年限，得到的个体全部为纯合子，故D错。
3．二倍体植物甲（2N＝10）和二倍体植物乙（2n＝10）进行有性杂交，得到的F1不育。
用物理撞击的方法使F1在减数第一次分裂时整套的染色体分配到同一个次级精（卵）母细胞中，减数第二次分裂正常，再让这样的雌雄配子结合，产生F2。
下列有关叙述正确的是（ ）
A．植物甲和乙能进行有性杂交，说明它们属于同种生物
B．F1为四倍体，具有的染色体数目为N＝10，n＝10
C．若用适宜浓度的秋水仙素处理F1幼苗，则长成的植株是可育的
D．用物理撞击的方法使配子中染色体数目加倍，产生的F2为二倍体
答案 C
解析 甲和乙有性杂交产生的F1是不育的，说明二者之间存在生殖隔离，它们属于不同的物种；F1含有2个染色体组，共10条染色体，其中5条来自甲，5条来自乙；F1幼苗经秋水仙素处理后，染色体数目加倍，长成的植株是可育的；利用物理撞击的方法使配子中染色体数目加倍，产生的F2为四倍体。
4．染色体部分缺失在育种方面也有重要作用。
下图所示为育种专家对棉花品种的培育过程，相关叙述错误的是（ ）
A．太空育种依据的原理主要是基因突变
B．粉红棉M的出现是染色体缺失的结果
C．深红棉S与白色棉N杂交产生深红棉的概率为
D．粉红棉M自交产生白色棉N的概率为
答案 C
解析 太空育种的原理主要是基因突变，可以产生新的基因；由图可知，粉红棉M是由于染色体缺失了一段形成的；若用b－表示染色体缺失的基因，则bb×b－b－→bb－（全部为粉红棉）；粉红棉bb－自交，得白色棉bb的概率为
。
题组二 生物变异在育种上的应用
5．利用基因型为aabb与AABB的水稻作为亲本培育基因型为AAbb的新品种，有关叙述不正确的是（ ）
A．利用F1的花药进行离体培养可获得该新品种
B．操作最简便的是杂交育种，能明显缩短育种年限的是单倍体育种
C．诱变育种不能定向获得该新品种
D．若通过多倍体育种获得AAAAbbbb个体，和该新品种存在生殖隔离
答案 A
解析 利用F1的花药进行离体培养得到的是单倍体，还需经过秋水仙素诱导加倍后才能获得该新品种，A项错误。
杂交育种是最简便的操作方法；单倍体育种得到的都是纯合子，能明显缩短育种年限，B项正确。
由于基因突变具有多方向性，所以诱变育种不能定向获得该新品种，C项正确。
通过多倍体育种获得的AAAAbbbb个体与AAbb的新品种是两个不同的物种，所以它们之间存在生殖隔离，D项正确。
6．如图表示培育小麦的几种育种方式，纯种高秆抗锈病植株基因型为DDRR，纯种矮秆不抗锈病植株基因型为ddrr，两对基因分别位于两对同源染色体上。
请据图回答下列问题：
（1）图中植株A培育的方法是________________，将亲本杂交的目的
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