届高中生物一轮复习人教版生物变异与生物育种学案Word下载.docx

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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

染色体结构变异

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）染色体结构变异与基因突变的判断

2．三种方法确定染色体组数量

（1）染色体形态法

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）等位基因个数法

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）公式法

染色体组数＝

，如图中有4个染色体组。

3．“两看法”判断单倍体、二倍体和多倍体

4．基因突变、基因重组、染色体变异的比较

基因突变

染色体变异

变异的

本质

基因的分子结构发生改变

原有基因的重新组合

染色体结构或数目发生改变

发生

时间

主要在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期

减数第一次分裂前期和后期

有丝分裂、无丝分裂和减数分裂过程中

适用

范围

所有生物

真核生物、有性生殖核基因遗传

真核生物（细胞增殖过程）

产生

结果

产生新的基因

产生新基因型

未产生新基因，基因数目或顺序发生变化

鉴定

方法

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

[思维探究]

据图分析相关变异

（1）图甲、图乙均发生了某些片段的交换，其交换对象分别是什么？

它们属于何类变异？

提示：

图甲发生了非同源染色体间片段的交换，图乙发生的是同源染色体非姐妹染色单体间相应片段的交换，前者属染色体结构变异中的“易位”，后者则属于交叉互换型基因重组。

（2）图丙①～④的结果中哪些是由染色体变异引起的？

它们分别属于何类变异？

能在光镜下观察到的是________。

与图中两条染色体上的基因相比推知：

①染色体片段缺失②染色体片段的易位③基因突变④染色体中片段倒位　①②④均为染色体变异，③为基因突变　①②④

（3）图丙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？

图丙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。

[教材深挖]

1．（教材必修2P85图5－5）基因突变中碱基对的增添、缺失与染色体结构变异中的重复、缺失有何区别？

①基因突变中碱基对的增添、缺失是基因内部结构的变化，该基因还存在，只是变为原来的等位基因；

而染色体结构变异中的重复、缺失是某个基因或染色体片段重复出现或减少。

②基因突变中碱基对的增添、缺失属于分子水平的变化，在光学显微镜下观察不到；

染色体结构变异中的重复、缺失属于细胞水平的变化，在光学显微镜下能观察到。

2．（教材必修2P86～87图5－8和图5－9）若果蝇的某细胞在减数第一次分裂后期X染色体和Y染色体没有分离，最终形成的精子中含有的是不是一个染色体组？

不是。

命题点一　染色体结构变异的判断

1．（2016·

江苏卷，T14）右图中甲、乙两个体的

一对同源染色体中各有一条发生变异（字母表示基因）。

下列叙述正确的是（　　）

A．个体甲的变异对表型无影响

B．个体乙细胞减数分裂形成的四分体异常

C．个体甲自交的后代，性状分离比为3∶1

D．个体乙染色体没有基因缺失，表型无异常

B　[个体甲的变异为染色体结构变异中的缺失，由于基因互作，缺失了e基因对表型可能有影响，A选项错误；

个体乙的变异为染色体结构变异中的倒位，变异后个体乙细胞减数分裂时同源染色体联会形成的四分体异常，B选项正确；

若E、e基因与其他基因共同控制某种性状，则个体甲自交的后代性状分离比不一定为3∶1，C选项错误；

个体乙虽然染色体没有基因缺失，但是基因的排列顺序发生改变，可能引起性状的改变，D选项错误。

]

2．下图中，甲、乙分别表示两种果蝇的一个染色体组，丙表示果蝇的X染色体及其携带的部分基因。

下列有关叙述正确的是（　　）

A．甲、乙杂交产生的F1减数分裂都正常

B．甲、乙1号染色体上的基因排列顺序相同

C．丙中①过程，可能是发生在X和Y的非姐妹染色单体之间的易位

D．丙中①②所示变异都可归类于染色体结构变异

D　[与甲相比，乙中的1号染色体发生了倒位，所以甲、乙杂交产生的F1，减数分裂过程中1号染色体不能正常联会，不能产生正常配子，A项错误；

因为乙中的1号染色体发生了倒位，所以甲、乙的1号染色体上的基因排列顺序不完全相同，B项错误；

丙中①过程基因的位置发生颠倒，属于倒位，丙中②过程染色体片段发生改变，属于染色体结构变异中的易位，①②都属于染色体结构变异，C项错误，D项正确。

利用四个“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、增添，属于基因突变。

（3）关于变异的水平：

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；

染色体变异属于细胞水平的变化，在光学显微镜下可以观察到。

（4）关于变异的“质”和“量”：

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，一般不改变基因的量，转基因技术会改变基因的量；

染色体变异不改变基因的质，会改变基因的量或基因的排列顺序。

命题点二　染色体组及生物体倍性的判断

3．下列是对a～h所示的生物体细胞图中各含有几个染色体组的叙述，正确的是（　　）

A．细胞中含有一个染色体组的是h图，该个体是单倍体

B．细胞中含有两个染色体组的是e、g图，该个体是二倍体

C．细胞中含有三个染色体组的是a、b图，但该个体未必是三倍体

D．细胞中含有四个染色体组的是c、f图，该个体一定是四倍体

C　[形态、大小各不相同的染色体组成一个染色体组，由此我们可知：

a、b图含有三个染色体组，c、h图含有两个染色体组，d、g图含有一个染色体组，e、f图含有四个染色体组。

确认单倍体、二倍体、三倍体必须先看发育起点：

若由配子发育而来，无论含几个染色体组均属于单倍体；

若由受精卵发育而来，有几个染色体组即属于几倍体。

4．下图所示细胞中对所含染色体的有关叙述正确的是（　　）

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，可能是由雄配子或雌配子发育而成的，D项错误。

命题点三　三种变异的判断

5．下列关于生物变异的叙述，正确的是（　　）

A．基因突变可以使基因的种类和数量发生改变

B．基因上碱基对的改变一定引起基因结构的改变

C．染色体组整倍增加或减少，必然会导致基因种类的增加

D．非同源染色体某片段的移接只能发生在减数分裂中

B　[基因突变可以产生新基因，改变基因的种类，不会改变基因的数目，A错误；

基因上碱基对的改变一定引起基因结构的改变，B正确；

染色体组整倍增加或减少，必然会导致基因数量的变化，不会导致基因种类增加，C错误；

非同源染色体某片段的移接，属于易位，既可以发生在减数分裂过程中，也可以发生在有丝分裂过程中，D错误。

6．视网膜母细胞瘤基因（R）是一种抑癌基因，杂合子（Rr）仍具有抑癌功能。

杂合子在个体发育过程中，一旦体细胞的杂合性丢失形成纯合子（rr）或半合子（r）就会失去抑癌的功能而导致恶性转化。

下图为视网膜母细胞增殖过程中杂合性丢失的可能机制，下列分析正确的是（　　）

A．1是由减数分裂导致含R的染色体移到另一个细胞中所形成的半合子（r）

B．2可能是由分裂时染色体分离不正常而导致纯合子（rr）的产生

C．1、2、3、4的变异都可以通过显微镜观察出来

D．1、2、3、4的变异有的对身体有利，有的对身体不利

B　[视网膜母细胞增殖方式是有丝分裂，1是有丝分裂导致含R的染色体移到另一个细胞中所形成的半合子（r），A错误；

2可能是有丝分裂后期染色体分离不正常而导致的，B正确；

4属于基因突变，显微镜下观察不到，1、3的变异可以通过显微镜观察出来，C错误；

据题干可知，图中无论哪种变异都会形成纯合子（rr）或半合子（r），对身体都是有害的，D错误。

“四法”判断生物变异的类型

（1）生物类型推断法

（2）细胞分裂方式推断法

（3）显微镜辅助推断法

（4）变异水平推断法

考点二　变异在育种中的应用

1．杂交育种

（1）原理：

（2）过程：

选择具有不同优良性状的亲本→杂交→获得F1→F1自交→获得F2→鉴别、选择需要的类型→优良品种。

（3）优点：

操作简便，可以把多个品种的优良性状集中在一起。

（4）缺点：

获得新品种的周期长。

2．诱变育种

基因突变。

（2）过程

（3）优点

①可以提高突变频率，在较短时间内获得更多的优良变异类型。

②大幅度地改良某些性状。

有利变异个体往往不多，需处理大量材料。

3．单倍体育种

染色体（数目）变异。

（2）方法

明显缩短育种年限，所得个体均为纯合子。

技术复杂。

4．多倍体育种

（1）方法：

用秋水仙素或低温处理。

（2）处理材料：

萌发的种子或幼苗。

（3）原理

（4）实例：

三倍体无子西瓜

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．根据育种程序图识别育种名称和过程

（1）首先要识别图解中各字母表示的处理方法：

A——杂交，D——自交，B——花药离体培养，C——秋水仙素处理，E——诱变处理，F——秋水仙素处理，G——转基因技术，H——脱分化，I——再分化，J——包裹人工种皮。

这是识别各种育种方法的主要依据。

（2）根据以上分析可以判断：

“亲本

新品种”为杂交育种，“亲本

新品种”为单倍体育种，“种子或幼苗

新品种”为诱变育种，“种子或幼苗

新品种”为多倍体育种，“植物细胞

新细胞

愈伤组织

胚状体

人工种子―→新品种”为基因工程育种。

2．有关生物育种的两点归纳

（1）据不同育种目标选择不同育种方案：

育种目标

育种方案

集中双亲优良性状

单倍体育种

杂交育种

对原品系实施“定向”改造

基因工程及植物细胞工程育种

让原品系产生新性状

诱变育种

使原品系营养器官“增大”或“加强”

多倍体育种

（2）根据提供的材料选择合适的育种方法

①有些植物如小麦、水稻等，杂交实验较难操作，则在选育显性纯合子时最简便的方法是自交。

②实验植物若为营养繁殖类，如土豆、地瓜等，则只要出现所需性状即可，不需要培育出纯种。

③实验材料若为原核生物，则不能运用杂交育种，细菌一般采用诱变育种和基因工程育种。

④动物育种时，只能选相同性状的个体相互交配，待性状分离后筛选，然后用测交方法检测纯合子，这是由于动物大多是雌雄异体，不能“自交”。

图中甲、乙表示水稻两个品种，A、a和B、b分别表示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，请分析：

（1）图中哪种途径为单倍体育种？

其为什么能缩短育种年限？

图中①③⑤过程表示单倍体育种。

采用花药离体培养获得的单倍体植株，经人工诱导染色体加倍后，植株细胞内每对染色体上的基因都是纯合的，自交后代不会发生性状分离，因此缩短了育种年限。

（2）图中哪一标号处需用秋水仙素处理？

应如何处理？

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处常用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，以诱导染色体加倍。

（3）④⑥的育种原理分别是什么？

④的育种原理为基因突变，⑥的育种原理为染色体变异。

（4）图中最简便及最难以达到育种目标的育种途径分别是哪个过程？

图中最简便的育种途径为①②过程所示的杂交育种，但育种周期较长；

最难以达到育种目标的途径为④过程。

（5）杂交育种选育从F2开始的原因是什么？

其实践过程中一定需要连续自交吗？

为什么？

因为从F2开始发生性状分离。

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，则只要在F2出现该性状个体即可。

（6）原核生物常选哪种育种方式，为什么？

诱变育种。

原核生物无减数分裂，不能进行杂交育种，所以一般选诱变育种。

1．结合教材必修2P98～99和图6－1回答：

动物中优良品种的选育与植物的杂交育种有什么不同？

植物的杂交育种一般需要连续自交，既保留了优良品种又能不断提高纯合比例；

动物如果需要获得双隐性个体，一旦出现即是所需，如果需要获得显性个体，可以通过一次测交实验来鉴定其是否为纯合优良品种，与植物有较大区别。

2．结合教材必修2P100回答：

大幅度改良某一品种，使之出现前所未有的性状，如何设计育种方案？

大幅度改良某一品种，使之出现前所未有的性状需采用诱变育种。

命题点一　几种育种方式的判断

1．（2017·

江苏卷，T19）一株同源四倍体玉米的基因型为Aaaa，其异常联会形成的部分配子也可受精形成子代。

下列相关叙述正确的是（　　）

A上图表示的过程发生在减数第一次分裂后期

B．自交后代会出现染色体数目变异的个体

C．该玉米单穗上的籽粒基因型相同

D．该植株花药培养加倍后的个体均为纯合子

B　[A错：

联会发生在减数第一次分裂前期。

B对：

由题干知，异常联会形成的部分配子也可完成受精。

异常联会时，减数第一次分裂后期移向细胞两极的染色体数目不再均等分配，形成的配子中染色体的数目与正常配子相比发生变化，因此自交后代会出现染色体数目变异。

C错：

该玉米产生的雌、雄配子基因型有Aa、aa，自交后，单穗上籽粒的基因型有AAaa、aaaa、Aaaa。

D错：

基因型为Aa的花药经培养加倍后的个体基因型为AAaa，为杂合子。

2．下列有关生物变异和育种的叙述，正确的是（　　）

A．单倍体育种的目的是获得茎秆粗壮、营养丰富的植株

B．杂交育种可将优良性状从一个物种转移到另一个物种

C．诱变育种能定向改变生物的性状，获得人们所需的品种

D．秋水仙素在单倍体育种和多倍体育种过程中的作用相同

D　[一般来讲，单倍体育种的目的是获得能够稳定遗传的纯合子，A错误；

杂交育种是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法，B错误；

诱变育种的原理是基因突变，而基因突变具有不定向性，C错误；

秋水仙素在单倍体育种和多倍体育种过程中的作用相同，都是抑制纺锤体的形成，D正确。

3．如图是利用野生猕猴桃种子（aa,2n＝58）为材料培育无子猕猴桃新品种（AAA）的过程，下列叙述错误的是（　　）

A．③和⑥都可用秋水仙素处理来实现

B．若④是自交，则产生AAAA的概率为1/16

C．AA植株和AAAA植株是不同的物种

D．若⑤是杂交，产生的AAA植株的体细胞中染色体数目为87

B　[③和⑥都可用秋水仙素处理来完成染色体数目加倍，A项正确；

植株AAaa减数分裂产生的配子种类及比例为AA∶Aa∶aa＝1∶4∶1，所以AAaa自交产生AAAA的概率＝1/6×

1/6＝1/36，B项错误；

二倍体AA与四倍体AAAA杂交产生的AAA为不育的三倍体，因此AA植株和AAAA植株是不同的物种，C项正确；

该生物一个染色体组含有染色体58÷

2＝29（条），所以三倍体植株体细胞中染色体数为29×

3＝87（条），D项正确。

单倍体育种与多倍体育种的三个易错点

（1）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。

（2）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。

（3）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，但操作对象不同。

单倍体育种操作的对象是单倍体幼苗，通过组织培养得到纯合子植株；

多倍体育种操作的对象是正常萌发的种子或幼苗。

命题点二　育种方案的设计

4．（经典题）小麦品种是纯合子，生产上用种子繁殖，现要选育矮秆（aa）、抗病（BB）的小麦新品种；

马铃薯品种是杂合子（有一对基因杂合即可称为杂合子），生产上通常用块茎繁殖，现要选育黄肉（Yy）、抗病（Rr）的马铃薯新品种，请分别设计小麦品种间杂交育种程序以及马铃薯品种间杂交育种程序，要求用遗传图解表示并加以简要说明（写出包括亲本在内的三代即可）。

解析　小麦品种是纯合子（AABB、aabb），生产上用种子繁殖，现要选育矮秆（aa）、抗病（BB）的小麦新品种，可采用杂交育种的方法；

马铃薯品种是杂合子（有一对基因杂合即可称为杂合子），生产上通常用块茎繁殖，现要选育黄肉（Yy）、抗病（Rr）的马铃薯新品种，可先采用杂交育种的方法获得黄肉、抗病品种，再用块茎进行无性繁殖。

遗传图解见答案。

答案　

　　　　　小麦

第一代　AABB×

aabb　　　　亲本杂交

　　　　　　↓

第二代F1　　AaBb　　　　　种植F1代自交

　　　　自交↓　

第三代F2A_B_A_bbaaB_aabb　种植F2代，选矮秆、抗病（aaB_），

　　　　　　　　　　　　　继续自交，期望下代获得纯合子

（注：

①A_B_、A_bb、aaB_、aabb表示F2出现的9种基因型和4种表现型；

②写出F2的9种基因型和4种表现型即可）

　　　　马铃薯

第一代　　yyRr×

Yyrr　　　亲本杂交

　　　　　　↓示多

第二代　YyRryyRrYyrryyrr　种植，选黄肉、抗病（YyRr）

第三代　　　YyRr　　　　　用块茎繁殖

5．（2018·

广东深圳调研）玉米（2n＝20）是我国种植面积最大的作物。

在遗传学及农作物育种上具有极大的研究价值。

在生产中使用的玉米品种，都是具有优良性状的杂合子，现有长果穗白粒和短果穗黄粒品种，请设计快速的育种方案以实现长期培育长果穗黄粒品种的目的，（长果穗对短果穗是显性，用H/h表示相关基因。

黄粒对白粒是显性，用F/f表示相关基因）

解析　根据题意分析，已知玉米品种都是具有优良性状的杂合子，则该实验的目的是利用长果穗白粒（Hhff）和短果穗黄粒（hhFf）品种，获得长果穗黄粒（HhFf）品种，若要达到长期培育长果穗黄粒品种的目的，应该先获得HHff和hhFF品种，具体实验方案如下：

①分別种植长果穗白粒（Hhff）、短果穗黄粒（hhFf）玉米，性成熟后，分別取其花药离体培养至单倍体幼苗，然后用秋水仙素处理得到二倍体纯合子，分別自交，选择长果穗白粒（HHff）、短果穗黄粒（hhFF）玉米分別留种。

②分別种植长果穗白粒（HHff）、短果穗黄粒（hhFF）玉米，选择一部分玉米进行杂交，获得长果穗黄粒（HhFf）的杂合子品种。

③其余另一部分玉米进行自交，获得长果穗白粒（HHff）、短果穗黄粒（hhFF）玉米分別留种。

答案　①分別种植长果穗白粒（Hhff）、短果穗黄粒（hhFf）玉米，性成熟后，分別取其花药离体培养至单倍体幼苗，然后用秋水仙素处理得到二倍体纯合子，分別自交，选择长果穗白粒（HHff）、短果穗黄粒（hhFF）玉米分別留种。

　②分別种植长果穗白粒（HHff）、短果穗黄粒（hhFF）玉米，选择一部分玉米进行杂交，获得长果穗黄粒（HhFf）的杂合子品种。

　③其余另一部分玉米进行自交，获得长果穗白粒（HHff）、短果穗黄粒（hhFF）玉米分別留种。

考点三（实验）　低温诱导植物染色体数目的变化

1．实验原理

（1）正常进行有丝分裂的组织细胞，在分裂后期着丝点分裂后，子染色体在纺锤丝作用下分别移向两极，进而平均分配到两个子细胞中去。

（2）低温可抑制纺锤体形成，阻止细胞分裂，导致细胞染色体数目加倍。

2．实验流程

[延伸思考]

1．本实验是否温度越低效果越显著？

不是，必须为“适当低温”，以防止温度过低对根尖细胞造成伤害。

2．观察时是否所有细胞中染色体均已加倍？

不是，只有少部分细胞实现“染色体加倍”，大部分细胞仍为二倍体分裂状况。

3．待洋葱长出不定根时，为何要将整个装置放入冰箱内低温处理长达36h?

如果低温诱导洋葱根尖时间过短，细胞将无法完成一个细胞周期，进而可能观察不到染色体数目加倍的细胞。

4．卡诺氏液和解离液的作用一样吗？

不一样。

卡诺氏液是固定液的一种。

固定液的作用是固定细胞形态以及细胞内的各种结构，固定之后，细胞死亡并且定型，不再代谢也不再变化。

解离液的作用主要是溶解细胞间的连接物质，将组织中的细胞分散开来，便于观察，解离之后细胞死亡。

[归纳提炼]

1．低温诱导植物染色体数目变化的实验中的试剂及其作用

试剂

使用方法

作用

卡诺氏液

将根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5～1h

固定细胞形态

体积分数为

95%的酒精

冲洗用卡诺氏液处理的根尖

洗去卡诺氏液

与质量分数为15%的盐酸等体积混合，浸泡经固定的根尖

解离根尖细胞

质量分数为

15%的盐酸

与体积分数为95%的酒精等体积混合，作为解离液

蒸馏水

浸泡解离后的根尖约10min

漂洗根尖，去

掉解离液

改良苯酚

品红染液

把漂洗干净的根尖放进盛有改良苯酚品红染液的玻璃皿中染色3～5min

使染色体着色

2．低温诱导染色体数目加倍实验与观察细胞有丝分裂实验操作的不同点

低温诱导植物