高三一轮复习24 染色体变异与育种.docx

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高三一轮复习24染色体变异与育种

第24讲染色体变异与育种

【知识梳理】

Ⅰ染色体变异包括：

染色体变异和染色体变异。

1、染色体结构变异

1、概念：

染色体结构的改变，使排列在染色体上基因的或发生改变，从而导致的变异。

2、结果：

大多数染色体结构变异都是对生物体，有的甚至会导致生物体。

3、常见类型有：

、、、。

思考：

（1）染色体结构变异与基因突变的区别

基因突变是某一位点上基因的改变,基因的不变,在光学显微镜下

观察到;染色体变异导致基因改变，在光学显微镜下

观察到。

（2）易位与交叉互换的区别

易位

交叉互换

变异类型

染色体结构变异

基因重组

范围

非同源染色体之间

同源染色体内部非姐妹染色单体之间

交换对象

非等位基因

等位基因

图示

【变式训练1】如下图所示，已知染色体上发生了四种变异，下列相关叙述正确的是（　　）

A.①～④发生的变异均未产生新基因

B.①～④发生的变异依次是染色体倒位、缺失、重复与基因突变

C.①～④所发生的变异均可在光学显微镜下观察到

D.①②③依次为染色体结构变异中的缺失、重复、倒位，④为基因突变

【变式训练2】图①~④分别表示不同的变异.下列有关分析正确的是（）

A.①②都表示易位,发生在减数第一次分裂的前期

B.四种变异都属于可遗传变异类型

C.④一定是由于染色体结构变异中的重复导致的

D.③表示染色体结构变异中的缺失

【变式训练】

如图所示是一个基因型为AaBb（两对基因独立遗传）的精原细胞在一次减数分裂过程中产生的两个次级精母细胞，则该过程发生了（　　）

A.交叉互换、同源染色体未分离

B.交叉互换、姐妹染色单体未分离

C.基因突变、同源染色体分开形成的染色体移向同一极

D.基因突变、姐妹染色单体分开形成的染色体移向同一极

【变式训练】经X射线照射的紫花香豌豆品种，其后代中出现了几株开白花植株，下列叙述错误的是（　　）

A.白花植株的出现是对环境主动适应的结果，有利于香豌豆的生存

B.X射线不仅可引起基因突变，也会引起染色体变异

C.通过杂交实验，可以确定是显性突变还是隐性突变

D.观察白花植株自交后代的性状，可确定是否是可遗传变异

二、染色体数目变异：

染色体数目的变异包括细胞内的的增加或减少和细胞内的染色体以的形式成倍地增加或减少。

三、染色体组：

细胞内的一组，在和上各不相同，但又相互协调，共同控制生物的、、和，这样的一组染色体叫做一个染色体组。

1、染色体组的特点：

1（填“含”或“不含”）同源染色体。

②所含有的染色体形态、大小和功能相同。

2含有控制一种生物性状的基因，不能。

2、某生物体细胞中染色体组数目的判断

①根据基因型判断：

控制每一性状的基因出现几次，该次数就等于染色体组数。

如图2基因型为CcDdXBY的细胞生物体含有个染色体组。

②根据同源染色体的条数判断：

细胞中同一形状的染色体有几条，细胞内就含有几个染色体组。

如图一，含有个染色体组。

【变式训练】据细胞分裂图像进行识别判断

以生殖细胞中的染色体数为标准，判断右图每个细胞中的染色体组数。

图①图②

图③图④

3根据细胞中染色体总数和染色体形态判断：

即染色体组数＝

【变式训练】请据图判断

（1）细胞中含有一个染色体组的是（）

（2）细胞中含有二个染色体组的是（）

（3）细胞中含有三个染色体组的是（）

（4）细胞中含有四个染色体组的（）

【变式训练】韭菜的体细胞中有32条染色体，共有8种形态，那么韭菜应该是（　　）

A．二倍体　　　B．四倍体　　C．六倍体　　D．八倍体

【变式训练】果蝇的体细胞中有三对常染色体，一对性染色体。

因此，果蝇体细胞中的染色体有（）

A、一个染色体组  B、两个染色体组 C、四个染色体组 D、六个染色体组

【变式训练】如图表示某高等植物卵细胞的染色体数目和染色体形态模式图。

此植物的胚细胞、叶肉细胞的染色体组数目和染色体数目分别是（）

A．12、8和36、24B．6、6和24、24

C．8、8和24、24D．8、16和24、48

四、二倍体、多倍体和单倍体

（1）二倍体：

由发育而来的个体，体细胞中含有个染色体组的个体叫做二倍体。

自然界中，几乎全部动物和过半的高等植物都是二倍体，例：

人、果蝇、玉米等。

（2）多倍体：

①概念：

由发育而来的个体，体细胞中含有染色体组的个体

②人工诱导多倍体的方法：

用或处理。

③原理：

或处理能够，导致染色体不能移向细胞两极，引起细胞内染色体数目加倍

多倍体植株的特点：

优点：

。

缺点：

。

（3）单倍体：

①概念：

由发育而来的个体叫做单倍体。

例：

蜜蜂的雄蜂。

②形成原因：

自然界产生单倍体的原因：

单性生殖,如蜜蜂的孤雌生殖。

人工诱导单倍体的方法：

。

③单倍体植株的特点：

。

[归纳点拨]：

单倍体与二倍体、多倍体的判定

（1）由发育而成的个体，含有几个染色体组，就叫几倍体。

（2）由发育而成的个体，不论含几个染色体组，都称为倍体。

如八倍体生物的单倍体含有个染色体组。

（3）二倍体生物的配子中只含有个染色体组。

（4）含奇数倍染色体（如3组染色体的三倍体和单倍体）的个体不能产生正常的配子，原因：

。

【变式训练4】下列有关单倍体的叙述中，正确的是（）

A.未受精的卵细胞发育成的植株都是单倍体

B.普通六倍体小麦花药离体培养所获得的植株不是单倍体

C.含有两个染色体组的生物体不可能是单倍体

D.含有奇数染色体组的生物体一定是单倍体

五、低温诱导多倍体的实验：

1、实验原理：

。

2、制作植物临时装片的步骤：

———

3、试剂及用途

（1）卡诺氏液：

。

（2）改良苯酚品红染液：

。

（3）解离液[15%的盐酸和95%的酒精混合液（1︰1）]：

。

4、实验结论：

。

六、基因突变、基因重组、染色体变异的比较

项目

基因突变

基因重组

染色体变异

适用范围

生物

种类

所有生物（包括病毒）均可发生，具有普遍性

自然状态下，只发生在真核生物的有性生殖过程中，细胞核遗传

真核生物细胞增殖过程均可发生

生殖

无性生殖、有性生殖

有性生殖

无性生殖、有性生殖

类

型

可分为自然突变和诱发突变，

也可分为显性突变和隐性突变

自由组合型、

交叉互换型

染色体结构的改变、

染色体数目的变化

发生时间

有丝分裂间期和减数Ⅰ间期

减数Ⅰ前期和减数Ⅰ后期

细胞分裂期

产生结果

产生新的基因（产生了它的等位基因）、新的基因型、新的性状。

产生新的基因型，但不可以产生新的基因和新的性状。

不产生新的基因，但会引起基因数目或顺序变化。

镜检

光镜下均无法检出，可根据是否有新性状或新性状组合确定

光镜下可检出

本质

基因的分子结构发生改变，产生了新的基因，改变了基因的“质”，出现了新性状，但没有改变基因的“量”。

原有基因的重新组合，产生了新的基因型，使性状重新组合，但未改变基因的“质”和“量”。

染色体结构或数目发生改变，没有产生新的基因，基因的数量可发生改变

条件

外界条件剧变和内部因素的相互作用

不同个体间的杂交，有性生殖过程中的减数分裂和受精作用

存在染色体的真核生物

特点

普遍性、随机性、不定向性、低频率性、多害少利性

原有基因的重新组合

存在普遍性

意义

新基因产生的途径，生物变异的根本来源，也是生物进化的原材料

是生物产生变异的来源之一，是生物进化的重要因素之一。

对生物的进化有一定的意义

发生可能性

可能性小，突变频率低

非常普遍，产生的变异类型多

可能性较小

应用

诱变育种

杂交育种

单倍体育种、多倍体育种

生物多样性

产生新的基因，丰富了基因文库

产生配子种类多、组合方式多，受精卵多。

变异种类多

实例

果蝇的白眼、镰刀型细胞贫血症等

豌豆杂交等

无籽西瓜的培育等

联系

①三者均属于可遗传的变异，都为生物的进化提供了原材料；②基因突变产生新的基因，为进化提供了最初的原材料，是生物变异的根本来源；基因突变为基因重组提供大量可供自由组合的新基因，基因突变是基因重组的基础；③基因重组的变异频率高，为进化提供了广泛的选择材料，是形成生物多样性的重要原因之一；④基因重组和基因突变均产生新的基因型，可能产生新的表现型。

三种变异的实质解读：

若把基因视为染色体上的一个位“点”，染色体视为点所在的“线段”，则基因突变——“点”的变化（点的质变，但数目不变）；基因重组——“点”的结合或交换（点的质与量均不变）；染色体变异——“线段”发生结构或数目的变化；染色体结构变异——线段的部分片段增添、缺失、倒位、易位（点的质不变，数目和位置可能变化）；

染色体数目变异——个别线段增添、缺失或线段成倍增减（点的质不变、数目变化）。

几种育种方案的比较及应用

一、杂交育种

1.概念：

将两个或多个品种的优良性状通过集中在一起，再经过，获得新品种的方法。

2.原理：

杂交育种依据的遗传学原理是，发生在时期。

3.过程：

选择具有不同优良性状的亲本通过获得F1，F1连续或杂交，从中筛选获得需要的类型。

4.特点：

（1）优点：

①可以将多个品种的优良性状在一起；②操作简便

（2）缺点：

获得新品种周期，杂交后代会出现现象，育种过程缓慢。

5.应用：

根据需要培育理想类型，如改良作物，提高单位面积，也可用于、家禽的育种

【变式训练】育种专家用高秆抗锈病水稻与矮秆不抗锈病水稻杂交，培育出了矮秆抗锈病水稻，这种水稻出现的原因是（）

A．基因突变B．基因重组C．染色体变异D．环境条件的改变

二、单倍体育种

1．原理：

。

2．人工诱导单倍体的方法：

。

3．单倍体育种的优点：

（1）

（2）

4．单倍体育种过程：

形成单倍体植株，经过处理（人工诱导染色体数目加倍）形成正常生殖的纯合子，选择出新品种。

【变式训练】将杂合的二倍体植株的花粉培育成一株幼苗，然后用秋水仙素处理，使其能正常开花结果。

该幼苗发育成的植株具有的特征是（　　）

A.能稳定遗传B.单倍体C.有杂种优势D.含四个染色体组

【变式训练】下列技术中不能获得抗锈高产小麦新品种的是（）

A.诱变育种B.细胞融合C.花粉离体培养D.转基因

三、诱变育种

1．概念：

利用物理或化学因素来处理生物，使生物发生，从而获得优良类型的方法。

【思考】诱变育种依据的遗传学原理是，发生在时期。

2.方法:

（1）物理因素：

X射线、γ射线、、激光、（太空诱变）等诱变。

（2）化学因素：

、硫酸二乙酯等诱变。

3．过程：

选择生物→→选择所需类型→培育。

4.特点：

（1）优点：

提高，大幅度改良某些优良性状，育种进程。

（2）缺点：

有利变异，需大量处理实验材料，盲目性。

【思考】与杂交育种相比，诱变育种有的优点。

5.应用：

（1）农作物育种：

培育出的新品种具有抗病力强、产量高、品质好等优点。

（2）微生物育种：

如的选育。

【变式训练】诱变育种能使植物体产生更多的突变个体，生物细胞对辐射、化学诱变剂敏感的时期是细胞分裂的（）

A、间期　　　B、前期　　　　C、后期　　　D、末期

四、多倍体育种

1．原理：

。

2．人工诱导多倍体的方法：

处理的种子或幼苗（常用），处理。

3．多倍体植株的特点：

。

4．实例：

三倍体无籽西瓜易混辨析：

无子西瓜和无子番茄辨析不清

比较项目

无子西瓜

无子番茄

培育原理

染色体变异

生长素促进果实发育

无子原因

三倍体植物在减数分裂中同源染色体联会紊乱，不能形成正常的配子而无子

未授粉，胚珠内的卵细胞没有经过受精，所以果实中没有形成种子

无子性状

能否遗传

能，结无子西瓜的植株经植物组织培养后，所结西瓜仍是无子

不能，结无子番茄的植株经植物组织培养后，所结番茄有子

所用试剂

秋水仙素

生长素

【变式训练】a.番茄和三倍体西瓜的无子性状是否能遗传？

b.番茄和三倍体西瓜的枝条扦插生成的植株所结果实中是否有种子？

（）

A.a能，不能；b无，有B.a不能，不能；b有，无

C.a不能，能；b有，无D.a能，能；b无，无

【变式训练】已知西瓜的染色体数目2n=22，请根据下面的西瓜育种流程回答有关问题：

（1）图中①③过程所用的试剂分别是和。

（2）培育无子西瓜A的育种方法称为。

（3）④过程中形成单倍体植株所采用的方法是。

该过程利用了植物细胞的性。

（4）为确认某植株是否为单倍体，应在光学显微镜下观察根尖细胞的染色体，观察的最佳时期为。

五、基因工程（基因工程育种）

1．概念：

又叫或。

即按照人们的意愿，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，地改造生物的遗传性状（操作水平为DNA分子水平）

2．原理：

不同物种间的。

3．步骤：

提取→目的基因与结合→将目的基因

受体细胞→目的基因的。

【思考】重组成功的标志是获得产物

4．工具：

（1）基因的“剪刀”——，一种限制酶只能识别。

（2）基因的“针线”——，作用部位是。

（3）基因的——将外源基因送入受体细胞，常用的运载体有。

【思考】限制酶的作用部位是。

5.特点：

（1）优点：

目的性，育种周期短；克服了的障碍。

（2）缺点：

技术复杂，安全性问题多，有可能引发生态危机。

【变式训练】下列有关基因工程技术的叙述中，正确的是（　　）

A、重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体

B、所有的限制酶只能识别同一种特定的核苷酸序列

C、选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快

D、只要目的基因进入了受体细胞就能成功实现表达

归纳总结：

最简便的：

最快速的：

能创造新性状的：

能得到无子果实的：

能创造新物种的：

能在种间进行育种的：

【变式训练】两个亲本的基因型分别为AAbb和aaBB，这两对基因按自由组合定律遗传，要培育出基因型为aabb的新品种，最简捷的方法是（　　）

A．单倍体育种B．杂交育种C．人工诱变育种D．细胞工程育种

【变式训练】育种的方法有杂交育种、单倍体育种、诱变育种、多倍体育种、基因工程育种等，下面对这五种育种的说法正确的是（）

A、涉及的原理有：

基因突变、基因重组、染色体变异

B、都不可能产生定向的可遗传变异

C、都在细胞水平上进行操作

D、都不能通过产生新基因从而产生新性状

【变式训练】番茄是自花受粉植物，已知红果（Ｒ）对黄果（ｒ）为显性，正常果形（Ｆ）对多棱果形（ｆ）为显性。

以上两对基因分别位于非同源染色体上，现有红色正常果品种、黄色多棱果品种、黄色正常果品种（均为纯合子），育种学家期望获得红色多棱果形的新品种，为此进行了杂交。

请回答下列问题：

（1）应选用以上哪两个品种作为杂交亲本？

（2）在Ｆ2中红色多棱果形植株出现的比例是

在Ｆ2中能稳定遗传红色多棱果形植株出现的比例是

（3）某同学设计了如下的遗传图解来表示该育种过程，请补充完善如何获得F3，并写出F3代基因型、表现型。

请用简洁的语言准确描述该育种过程。

第一年：

第二年：

第三年：

第四年：

【思维拓展】

1、上题育种过程中植株产生能稳定遗传的红色多棱果番茄种子至少需要多少年？

。

产生能稳定遗传的红色多棱果番茄的植株至少需要多少年？

。

要选育出能稳定遗传的红色多棱果品种至少需要多少年？

。

如何操作？

。

。

2、杂交育种（填“能”或“不能”）应用于大肠杆菌，原因是。

【思维拓展】在家兔中黑色（B）对褐色（b）为显性，短毛（E）对长毛（e）为显性，这些基因是独立分配的。

现有纯合黑色短毛兔和褐色长毛兔（雌雄均有）。

试回答下列问题：

（1）试设计培育出能稳定遗传的黑色长毛兔的育种方案

①　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；

②　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；

③　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（2）F2中黑色长毛兔的基因型有　　　　和　　　　两种，其纯合体占黑色长毛兔总数的　　　　，杂合体占F2总数的　　　　。

【总结提升】植物杂交育种中纯合子的获得不能通过测交，只能通过逐代自交的方法获得；而动物杂交育种中纯合子的获得一般不通过逐代自交，而通过测交的方法获得。

【变式训练3】用纯合的二倍体水稻品种高秆抗锈病（DDTT）和矮秆不抗锈病（ddtt）进行育种时，一种方法是杂交得到F1，F1再自交得F2；另一种方法是用F1的花药进行离体培养，再用秋水仙素处理幼苗得到相应植株。

下列叙述正确的是（）

A.前一种方法所得的F2中重组类型和纯合子各占5/8、1/4

B.后一种方法所得的植株中可用于生产的类型比例为2/3

C.前一种方法的原理是基因重组，原因是非同源染色体自由组合

D.后一种方法的原理是染色体变异，是由于染色体结构发生改变

【当堂检测】农科所通过如图育种过程培育出了高品质的糯小麦,相关叙述正确的是（）

A.b育种过程中运用的遗传学原理是基因突变

B.要获得yyRR，b过程需要进行不断的自交来提高纯合率

C.a、c过程都需要使用秋水仙素，都作用于萌发的种子

D.a过程能提高突变率，明显缩短育种年限

【小结】

（1）上题a、b、c分别代表了哪些育种方法？

。

（2）a过程表示的育种方式，获得单倍体常用的方法是。

（3）a过程使用秋水仙素处理的对象是，c过程使用秋水仙素处理的对象是。

（4）a过程表示的育种方式与b过程表示的育种方式相比，其优点是。

（5）能提高突变率的育种方法是，与b过程表示的育种方式相比，其优点是

。

（6）原核生物不能运用杂交的方法进行育种，原因是，如细菌的育种一般采用

课后拓展练习

1．进行无性生殖的生物，发生变异的原因不可能是（）

A．基因突变B．基因重组C．染色体变异D．环境条件的改变

2.（2013·海南理综）某二倍体植物染色体上的基因B2是由其等位基因B1突变而来的，如不考虑染色体变异，下列叙述错误的是（）

A．该突变可能是碱基对替换或碱基对插入造成的

B．基因B1和B2编码的蛋白质可以相同，也可以不同

C．基因B1和B2指导蛋白质合成时使用同一套遗传密码

D．基因B1和B2可同时存在于同一个体细胞中或同一个配子中

3．有关“低温诱导大蒜根尖细胞染色体加倍”的实验，正确的叙述是（）

A．可能出现三倍体细胞B．多倍体细胞形成的比例常达100%

C．多倍体细胞形成过程无完整的细胞周期

D．多倍体形成过程增加了非同源染色体重组的机会

4.下列关于染色体组的叙述，正确的是（）

¢Ù一个体细胞中任意两个染色体组之间染色体的数目、形态一定相同¢Ú一个染色体组中必然包含个体生长发育、遗传变异的全部信息¢Û一个染色体组中各条染色体的形态、大小各不相同，互称为非同源染色体¢Ü一个体细胞中，如果含有奇数个染色体组，则很可能不能产生正常可育的配子

A．¢Ù¢ÚB．¢Ù¢Û¢ÜC．¢Ù¢ÛD．¢Ú¢Û¢Ü

5．性染色体为（a）XY和（b）YY的精子是如何产生的（）

A．（a）减数第一次分裂不分离，（b）减数第一次分裂不分离

B．（a）减数第二次分裂不分离，（b）减数第二次分裂不分离

C．（a）减数第一次分裂不分离，（b）减数第二次分裂不分离

D．（a）减数第二次分裂不分离，（b）减数第一次分裂不分离

6.（2013·四川理综）大豆植株的体细胞含40条染色体。

用放射性60Co处理大豆种子后，筛选出一株抗花叶病的植株X，取其花粉经离体培养得到若干单倍体植株，其中抗病植株占50%。

下列叙述正确的是（）

A.用花粉离体培养获得的抗病植株，其细胞仍具有全能性

B.单倍体植株的细胞在有丝分裂后期，共含有20条染色体

C.植株X连续自交若干代，纯合抗病植株的比例逐代降低

D.放射性60Co诱发的基因突变，可以决定大豆的进化方向

7.基因型为AAbb和aaBB的植物杂交得到F1，对其幼苗用适当浓度秋水仙素来处理，该植物的基因型和染色体倍数分别是（）

A．AAaaBBbb四倍体B．AaBb二倍体

C．AAbb二倍体D．AAaaBBbb八倍体

8．萝卜（2n=18）与甘蓝（2n=18）杂交，能得到种子，一般是高度不育的，但偶然发现个别种子种下去后能产生可育的后代。

出现这种现象的原因是（）

A．基因自由组合B．染色体结构变异C．基因突变D．染色体加倍

9、下列有关单倍体的叙述中，正确的是（）

A．含有两个染色体组的生物体，一定不是单倍体

B．生物的精子或卵细胞一定都是单倍体

C．含有奇数染色体组的个体一定是单倍体

D．未经受精的卵细胞发育成的植物，一定是单倍体

10．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：

显微镜下可以看到大多数细胞的染色体数目发生改变

11.细胞有丝分裂和减数分裂都可能产生可遗传的变异，其中发生在减数分裂过程的变异是（）

A.染色体不分离或不能移向两极，导致染色体数目变异

B.非同源染色体自由组合，导致基因重组

C.染色体复制时受诱变因素影响，导致基因突变

D.非同源染色体某片段移接，导致染色体结构变异

12.为解决二倍体普通牡蛎在夏季因产卵而出现肉质下降的问题，人们培育出三倍体牡蛎。

利用普通牡蛎培育三倍体牡蛎合理的方法是（）

A.利用水压抑制受精卵的第一次卵裂，然后培育形成新个体

B.用被

射线破坏了细胞核的精子刺激卵细胞，然后培育形成新个体

C.将早期胚胎细胞的细胞核植人去核卵细胞中，然后培育形成新个体

D.用化学试剂阻止受精后的次级卵母细胞释放极体，然后培育形成新个体

13.如图是果蝇细胞的染色体组成，以下说法正确的是（）

A．染色体1、2、4、5组成果蝇的一个染色体组

B．染色体3、6之间的交换属于基因重组

C．控制果蝇红眼或白眼的基因位于2号染色体上

D．果蝇基因组可由1、2、3、6、7的DNA分子组成

14.（多选）在有丝分裂和减数分裂的过程中均可产生的变异是（）

A．DNA复制时发生碱基对的增添、缺失或改变，导致基因突变

B．非同源染色体之间发生自由组合，导致基因重组

C．非同源染色体之间交换一部分片段，导致染色体结构变异

D．着丝点分裂后形成的两条染色体不能移向两极，导致染色体数目变异