版高考生物一轮复习第7单元生物的变异育种与进化第2讲基因突变和基因重组学案苏教版.docx
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版高考生物一轮复习第7单元生物的变异育种与进化第2讲基因突变和基因重组学案苏教版
第2讲 染色体变异及其应用
考纲要求
全国卷五年考情
1.染色体结构变异和数目变异（Ⅱ）
2016·卷ⅢT32，2015·卷ⅡT6
2.生物变异在育种上的应用（Ⅱ）
2014·卷ⅠT32
3.实验：
低温诱导染色体加倍
无考题
考点一|染色体变异
（对应学生用书第135页）
[识记—基础梳理]
1．染色体结构的变异
（1）类型（连线）
（2）结果：
使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，从而导致性状的变异。
2．染色体数目变异
（1）类型
①非整倍性变异：
在正常的染色体组中，丢失或添加了一条或几条完整的染色体，即个别染色体的增加或减少等。
②整倍性变异：
细胞内染色体数目成倍地增加或减少，可分为单倍性变异和多倍性变异。
（2）染色体组
①组成
如图中雄果蝇体细胞染色体中的一个染色体组可表示为：
Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y。
②形态组成特点：
细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同，但互相协调。
③功能：
共同控制生物的生长、发育、遗传和变异。
（3）二倍体、多倍体和单倍体
二倍体
多倍体
单倍体
概念
体细胞中含有两个染色体组的个体
体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体
体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体
染色体组
两个
三个或三个以上
一至多个
发育起点
受精卵
受精卵
配子
1．判断正误
（1）基因突变与染色体结构变异都导致个体表现型改变。
（×）
【提示】 基因突变与染色体结构变异都有可能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。
（×）
【提示】 染色体易位不改变细胞内基因的数量，可能对当代生物体不产生影响，也可能产生影响，并且染色体变异大多对生物体是不利的。
（3）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。
（√）
（4）染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化。
（×）
【提示】 染色体片段缺失和重复一定会导致基因的数量变化，而重复不会导致基因的种类变化。
（5）染色体增加某一片段可提高基因表达水平，是有利变异。
（×）
【提示】 变异的有利与否要看它是否适应环境，染色体增加某一片段不一定提高基因表达水平，也不一定是有利变异。
（6）染色体缺失有利于隐性基因表达，可提高个体的生存能力。
（×）
【提示】 染色体缺失往往对生物体是不利的，有时甚至会导致生物体死亡。
（7）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。
（√）
（8）六倍体小麦通过花药离体培养培育成的个体是三倍体。
（×）
【提示】 花药离体培养获得的是单倍体。
（9）体细胞含有两个染色体组的个体就是二倍体。
（×）
【提示】 若是由受精卵发育而成的，体细胞含有两个染色体组的个体就是二倍体，若是由配子发育而成的则是单倍体。
（10）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。
（×）
【提示】 在减数分裂和有丝分裂过程中都可以发生染色体不分离或不能移向两极，导致染色体数目变异。
（11）染色体非整倍性增加会导致新基因的产生。
（×）
【提示】 染色体非整倍性变化会导致基因数量的变化，但不会导致新基因的产生。
2．据图思考
（1）写出图中属于染色体结构变异的类型。
②缺失、③重复、④倒位、⑤易位（填序号及名称）。
（2）图中属于基因突变的是①，属于基因重组的是⑥（填序号）。
（3）图中可在显微镜下观察到的是②③④⑤（填序号）。
（4）图中基因的数目和排列顺序均未发生变化的是①（填序号）。
[理解—深化探究]
1．染色体结构变异
（1）染色体结构变异的比较
变异类型
具体变化
结果
举例
染色体结构变异
缺失
缺失某一片段
排列在染色体上的基因数目或排列顺序发生改变
猫叫综合征
重复
增加某一片段
果蝇的棒状眼
易位
某一片段移接到另一条非同源染色体上
人慢性粒细胞白血病
倒位
某一片段位置颠倒
（2）易位与交叉互换的区别
染色体易位
交叉互换
图解
区别
位置
发生于非同源染色体之间
发生于同源染色体的非姐妹染色单体间
原理
属于染色体结构变异
属于基因重组
观察
可在显微镜下观察到
在显微镜下观察不到
2.单倍体、二倍体和多倍体
（1）三者的比较
项目
单倍体
二倍体
多倍体
发育起点
配子
受精卵
受精卵
植株特点
（1）植株弱小
（2）高度不育
正常可育
（1）茎秆粗壮
（2）叶、果实、种子较大
（3）营养物质含量丰富
体细胞染色体组数
≥1
2
≥3
形成原因
自然成因
单性生殖
正常的有性生殖
外界环境条件剧变（如低温）
人工诱导
花药离体培养
秋水仙素处理单倍体幼苗
秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
举例
蜜蜂的雄蜂
几乎全部的动物和过半数的高等植物
香蕉（三倍体）；马铃薯（四倍体）；八倍体小黑麦
形成过程
（2）染色体组的确认
①一个染色体组中无同源染色体，因此，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。
②一个染色体组中含有控制生物性状的一整套遗传信息，不能重复，不能缺少。
（3）多倍体的产生过程
3．染色体数目非整倍性变异原因的分析方法
假设某生物体细胞中含有2n条染色体，减数分裂时，某对同源染色体没有分开或者姐妹染色单体没有分开，导致产生含有（n＋1）、（n－1）条染色体的配子，如下图所示：
性染色体数目的增加或减少与精子、卵细胞形成过程中的染色体分配的异常有关。
减数第一次分裂和减数第二次分裂染色体分配异常，产生的结果不同，现总结如下：
时期
卵原细胞减数分裂异常（精原细胞减数分裂正常）
精原细胞减数分裂异常（卵原细胞减数分裂正常）
不正常卵细胞
不正常子代
不正常精子
不正常
子代减Ⅰ时异常
XX
XXX，XXY
XY
XXY
O
XO，YO
O
XO
减Ⅱ时异常
XX
XXX，XXY
XX
XXX
O
XO，YO
YY
XYY
－
－
O
XO
[运用—考向对练]
◎考向1 染色体结构变异
1．在细胞分裂过程中出现了甲、乙、丙、丁4种变异，其中属于染色体结构变异的是（ ）
A．甲、乙、丁 B．乙、丙、丁
C．乙、丁D．甲、丙
C [甲是同源染色体的非姐妹染色单体间发生的交叉互换，属于基因重组；乙是非同源染色体之间的易位，属于染色体结构变异；丙是同源染色体非姐妹染色单体间发生交叉互换后的结果，属于基因重组；丁是染色体片段的重复，属于染色体结构变异。
]
2．（2018·河南周口一模）如图表示果蝇体细胞内一条染色体发生了变异，①②代表染色体，下列说法中正确的是（ ）
A．果蝇的缺刻翅是基因b丢失造成的
B．①和②构成一对同源染色体
C．该变异能导致新基因的形成
D．①和②都能被龙胆紫溶液染色
D [分析图形可知，果蝇的缺刻翅是染色体片段缺失造成的，缺失的染色体区段含基因b，A错误；①和②是同一条染色体发生缺失变化前后的情况，B错误；该变异属于染色体结构变异中的缺失，不能形成新基因，C错误；①和②都是染色体，都能被龙胆紫溶液染成紫色，D正确。
]
[规律总结]3种变异类型的辨析
1.染色体结构变异与基因突变的判断
2.“缺失”问题
3．变异水平问题
（2014·上海高考）图中显示了染色体及其部分基因，对①和②过程最恰当的表述分别是（ ）
A．交换、缺失B．倒位、缺失
C．倒位、易位D．交换、易位
C [①过程中F与m位置相反，表示是染色体的倒位，②过程只有F，没有m，但多出了一段原来没有过的染色体片段，表示是染色体的易位，故C正确。
]
◎考向2 染色体数目变异
3．（2018·山东日照调研）果蝇的性染色体有如下异常情况：
XXX与OY（无X染色体）为胚胎期致死型、XXY为可育雌蝇、XO（无Y染色体）为不育雄蝇。
摩尔根的同事完成多次重复实验，发现白眼雌蝇与红眼雄蝇杂交，F1出现白眼雌蝇和不育红眼雄蝇的概率为1/2000。
若用XA和Xa表示控制果蝇红眼、白眼的等位基因，下列叙述错误的是（ ）
【导学号：
41780110】
A．F1白眼雌蝇的基因型为XaXaY
B．F1不育红眼雄蝇的基因型为XAO
C．亲本红眼雄蝇不正常减数分裂产生异常精子致使例外出现
D．亲本白眼雌蝇不正常减数分裂产生异常卵细胞致使例外出现
C [白眼雌蝇（XaXa）与红眼雄蝇（XAY）杂交，正常情况下，F1只能出现白眼雄蝇（XaY）和红眼雌蝇（XAXa），F1出现白眼雌蝇，该个体的基因型只能为XaXaY，F1出现不育红眼雄蝇，该个体的基因型只能为XAO；F1出现XaXaY，是由于亲本白眼雌蝇XaXa减数分裂异常产生了XaXa的卵细胞，F1出现XAO，是由于亲本产生的精子XA与不含有X染色体的卵细胞结合形成受精卵，因此，出现两种异常个体的原因都是母本减数分裂异常。
]
4.二倍体生物如果某一对同源染色体多出一条染色体，则称之为“三体”。
三体在减数第一次分裂联会时，3条同源染色体中的任意2条随意配对联会正常分离，另1条同源染色体不能配对，随机地移向细胞的一极。
某基因型为AaBb的二倍体番茄（A、a位于5号染色体，B、b位于6号染色体），自交后代中出现一株基因型为AaBbb的三体（如图所示）。
下列关于此三体的描述不正确的是（ ）
A．可以确定该三体是其亲本减数第一次分裂时6号染色体出错，产生了ABb基因型配子而形成的
B．该三体减数分裂产生花粉的基因型为AB、Ab、Abb、ABb、aB、abb、ab、aBb，共8种
C．三体的出现丰富了生物的遗传多样性，但还不是一个新的物种
D．三体的形成属于染色体变异，可用显微镜观察其根尖细胞有丝分裂装片进行辨别
A [亲本为二倍体，子代中出现三体，可能是精子或卵细胞形成过程出错，产生了基因型为ABb或aBb或Abb或abb的配子。
三体不是一个新的物种，其形成属于染色体变异中的染色体数目变异。
]
5．（2018·黑龙江哈尔滨六中上学期月考）如图所示细胞中所含的染色体，下列有关叙述正确的是（ ）
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
C [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，A项错误；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，B项错误；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，C项正确；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，D项错误。
]
[误区警示]染色体数目变异中的2个易错点
1．单倍体的体细胞中并非只有一个染色体组。
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。
下图是细胞中所含染色体，相关叙述不正确的是（ ）
A．甲代表的生物可能是二倍体，其每个染色体组含一条染色体
B．乙代表的生物可能是二倍体，其每个染色体组含三条染色体
C．丙代表的生物可能是二倍体，其每个染色体组含三条染色体
D．丁代表的生物可能是单倍体，其一个染色体组含四条染色体
B [甲图代表的生物若是由受精卵发育形成的则为二倍体，若是由配子发育形成的则为单倍体。
根据染色体组的定义可知，乙图细胞中应含有三个染色体组，每个染色体组含有两条染色体，代表生物若是由受精卵发育形成的则为三倍体，若是由未受精的配子发育形成的则为单倍体。
同理可知丙图细胞中应含有两个染色体组，每个染色体组含三条染色体，代表生物可能是二倍体，也可能是单倍体。
丁图细胞中四条染色体大小形态各不相同，应属于一个染色体组，该细胞若是体细胞，则代表生物为单倍体，该细胞若是生殖细胞，则代表生物为二倍体。
]
◎考向3 生物变异的综合考查
6．下图①、②、③、④分别表示不同的变异类型，其中图③中的基因2由基因1变异而来。
有关说法正确的是（ ）
A．图①②都表示易位，发生在减数分裂的四分体时期
B．图③中的变异属于染色体结构变异中的缺失
C．图④中的变异属于染色体结构变异中的缺失或重复
D．图中4种变异能够遗传的是①③
C [图①表示交叉互换，发生在减数分裂的四分体时期，图②表示易位；图③中的变异属于基因突变中的碱基对的缺失；图④中，若染色体3正常，则染色体4发生染色体结构变异中的缺失，若染色体4正常，则染色体3发生染色体结构变异中的重复；图中4种变异原因都是遗传物质的改变，都能够遗传。
]
7．几种性染色体异常果蝇的性别、育性等如图所示。
（1）正常果蝇在减数第一次分裂中期的细胞内染色体组数为________，在减数第二次分裂后期的细胞中染色体数是________条。
（2）白眼雌果蝇（XrXrY）最多能产生Xr、XrXr、________和________四种类型的配子。
该果蝇与红眼雄果蝇（XRY）杂交，子代中红眼雌果蝇的基因型为________________。
（3）用黑身白眼雌果蝇（aaXrXr）与灰身红眼雄果蝇（AAXRY）杂交，F1雌果蝇表现为灰身红眼，雄果蝇表现为灰身白眼。
F2中灰身红眼与黑身白眼果蝇的比例为________，从F2灰身红眼雌果蝇和灰身白眼雄果蝇中各随机选取一只杂交，子代中出现黑身白眼果蝇的概率为________。
（4）用红眼雌果蝇（XRXR）与白眼雄果蝇（XrY）为亲本杂交，在F1群体中发现一只白眼雄果蝇（记为“M”）。
M果蝇出现的原因有三种可能：
第一种是环境改变引起表现型变化，但基因型未变；第二种是亲本果蝇发生基因突变；第三种是亲本雌果蝇在减数分裂时X染色体不分离。
请设计简便的杂交实验，确定M果蝇的出现是由哪一种原因引起的。
实验步骤：
__________________________________________________。
结果预测：
Ⅰ.若________________，则是环境改变；
Ⅱ.若__________________，则是基因突变；
Ⅲ.若__________________，则是减数分裂时X染色体不分离。
[解析]
（1）减数第一次分裂过程中细胞内的染色体数目与正常体细胞中相同，果蝇属于二倍体，细胞内有2个染色体组；经减数第一次分裂后，形成的子细胞中染色体数目减半，但由于在减数第二次分裂后期着丝点分裂，姐妹染色单体分离，导致染色体数目加倍，所以减数第二次分裂后期的细胞中染色体数是8条。
（2）白眼雌果蝇（XrXrY）的卵原细胞在进行减数分裂产生配子的过程中，由于性染色体有三条，所以会出现联会紊乱现象，这样最多可形成Xr、XrXr、XrY、Y四种配子。
若让该果蝇与红眼雄果蝇（XRY）交配，则子代中红眼雌果蝇的基因型见下表：
♀配子
♂配子
Xr
XrXr
XrY
Y
XR
XRXr
（红眼♀）
XRXrXr
（死亡）
XRXrY
（红眼♀）
Y
（3）根据题中提供的信息，aaXrXr×AAXRY→F1，F1中雌果蝇的基因型是AaXRXr，雄果蝇的基因型为AaXrY，F2中灰身红眼∶黑身白眼＝（3/4×1/2）∶（1/4×1/2）＝3∶1。
F2中灰身红眼雌果蝇的基因型为：
2/3AaXRXr、1/3AAXRXr，灰身白眼雄果蝇的基因型为：
2/3AaXrY、1/3AAXrY，它们随机交配后，子代中出现黑身白眼（aaXr_）的概率为2/3×2/3×1/4×1/2＝1/18。
（4）根据题中的信息，可让M果蝇与正常白眼雌果蝇杂交，若为环境改变引起的，则不会改变M果蝇的正常遗传，即Ⅰ.若子代出现红眼（雌）果蝇，则是环境改变引起的。
Ⅱ.若M果蝇是因基因突变引起的，则后代会全部表现为白眼。
Ⅲ.若是因减数分裂时X染色体不分离引起的，该雄果蝇的基因型为XrO，表现为不育，则无子代产生。
[答案]
（1）2 8
（2）XrY Y（注：
两空顺序可颠倒）XRXr、XRXrY （3）3∶1 1/18 （4）M果蝇与正常白眼雌果蝇杂交，分析子代的表现型 Ⅰ.子代出现红眼（雌）果蝇 Ⅱ.子代表现型全部为白眼 Ⅲ.无子代产生
[技法总结]变异类型的判定
图1、图2表示某种生物的两种染色体行为示意图，其中①和②、③和④互为同源染色体，则两图所示的变异为（ ）
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．均发生在同源染色体之间
D．均涉及DNA链的断开和重接
D [图1为同源染色体的非姐妹染色单体间发生的交叉互换，属于基因重组。
图2属于非同源染色体间的染色体片段移接，是易位，属于染色体结构变异。
因染色体上有DNA分子，故二者均涉及DNA链的断开与重接。
]
考点二|染色体变异在育种上的应用
（对应学生用书第139页）
[识记—基础梳理]
1．单倍体育种
（1）原理：
染色体数目变异
（2）过程
花药离体培养
单倍体植株
染色体数目加倍的纯合二倍体
优良品种
（3）优点
①后代是纯合子，自交后代不发生性状分离。
②明显缩短育种年限
2．多倍体育种
（1）原理
（2）方法：
用秋水仙素或低温处理。
（3）处理材料：
萌发的种子或幼苗。
（4）实例：
三倍体无子西瓜
①两次传粉
②三倍体西瓜无子的原因：
三倍体西瓜在减数分裂过程中，由于染色体联会紊乱，不能产生正常配子。
1．通过诱导多倍体的方法可克服远缘杂交不育，培育出作物新类型。
（√）
2．杂交育种一定比单倍体育种需要的时间长。
（×）
【提示】 杂交育种若需要的是隐性性状的个体，获得即为纯合子，不再需要连续自交，因此需要时间共有一年。
3．作物育种中最简捷的方法是杂交育种和单倍体育种。
（×）
【提示】 杂交育种最简捷，单倍体育种所需时间短，但技术操作复杂。
4．单倍体育种是为了获得单倍体新品种。
（×）
【提示】 单倍体一般高度不育，而单倍体育种则是使单倍体幼苗染色体加倍后再获得新品种。
5．通过诱变育种可获得青霉素高产菌株。
（√）
6．育种专家在稻田中发现一株十分罕见的“一秆双穗”植株，经鉴定该变异性状是由基因突变引起的，将该株水稻的花粉离体培养后即可获得稳定遗传的高产品系。
（×）
【提示】 花粉离体培养获得的是单倍体，需用秋水仙素处理单倍体幼苗，才能获得稳定遗传的纯合品系。
[理解—深化探究]
1．单倍体的产生和应用
（1）产生
（2）单倍体育种——以选育抗病高产（aaBB）为例：
2．多倍体的产生及育种
（1）产生原理
（2）多倍体育种——无子西瓜的培育图示
3．比较各类育种方法
原理
常用方式
优点
缺点
举例
杂交育种
基因重组
杂交
↓
自交
↓
选种
↓
自交
①使不同个体优良性状集中在一个个体上
②操作简便
①育种时间长
②局限于亲缘关系较近的个体
矮秆抗病小麦
诱变育种
基因突变
辐射、激光、太空诱变等
提高变异频率，加速育种进程，大幅度改良性状
有很大盲目性，有利变异少，需大量处理实验材料
青霉素高产菌株
单倍体育种
染色体变异
花药离体培养，用秋水仙素处理
①明显缩短育种年限
②子代均为纯合子
技术复杂，需与杂交育种配合
单倍体育种获得矮秆抗病小麦
多倍体育种
染色体变异
用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
器官大，提高营养物质含量
只适用于植物，发育延迟，结实率低
三倍体无子西瓜
基因工程育种
基因重组
将一种生物的特定基因转移到另一种生物细胞中
打破物种界限，定向改造生物的遗传性状
技术复杂，生态安全问题较多
转基因抗虫棉的培育
[运用—考向对练]
◎考向 生物变异与育种方法、原理和技术手段等的综合考查
1．下列关于育种的叙述，错误的是（ ）
A．诱变可提高基因突变频率和染色体畸变率
B．花药离体培养是单倍体育种过程中采用的技术之一
C．杂交育种可将多个优良性状组合在同一个新品种中
D．多倍体育种常用秋水仙素促进着丝点分裂使染色体数目加倍
D [秋水仙素能够抑制细胞分裂时纺锤体的形成，从而使染色体数目加倍，D错误。
]
2．（2018·中原名校联考）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（ ）
【导学号：
41780111】
A．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
B．利用F1的花药进行离体培养可获得该新品种
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
B [解答本题的关键是明确各种育种方法的特点。
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，A正确。
利用F1的花药进行离体培养可获得单倍体，需再用秋水仙素处理才能得到稳定遗传的该新品种，B错误。
诱变育种的原理是基因突变，具有不定向性，所以不能定向获得该新品种，C正确。
通过多倍体育种获得的AAAAbbbb个体和二倍体AAbb杂交产生的后代为三倍体，由于三倍体不育，故两个亲本之间存在生殖隔离，D正确。
]
3．（2018·河南焦作一模）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。
据图回答下列问题：
（1）图中植株A培育的方法是________，将亲本杂交的目的是
______________________________________________________________。
自交的目的是________________________________________________。
（2）植株B的培育运用的原理是_______________________________。
（3）植株C需要染色体加倍的原因是_______________________________
______________________________________________________________，
诱导染色体加倍的最常用的方法是________________________________
______________________________________________________________。
（4）植株E培育方法的原理是_______________________________，
该育种方法和基因工程育种一样，都可以__________________________
___________________________________________________
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