步步高全国通用版高考生物一轮复习 第七单元 生物的变异育种和进化 第25讲 染色体变异与育种Word格式文档下载.docx

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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变异引起的？

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均为染色体变异，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.如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。

5.染色体组与基因组是同一概念吗？

提示　

（1）染色体组：

二倍体生物配子中的染色体数目。

（2）基因组：

对于有性染色体的生物（二倍体），其基因组为常染色体/2＋性染色体；

对于无性染色体的生物，其基因组与染色体组相同。

题组一　染色体结构变异的分析与判断

1.（2015·

江苏，10）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，可遗传变异如基因突变、基因重组和染色体变异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

解析　由图可知，图a为同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换，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.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

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　染色体变异的实验分析与探究

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

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

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。

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；

染色体变异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。

考点二　生物变异在育种上的应用

1.单倍体育种和多倍体育种

（1）图中①和③的操作是秋水仙素处理，其作用原理是抑制纺锤体的形成。

（2）图中②过程是花药离体培养。

（3）单倍体育种的优点是能明显缩短育种年限。

2.杂交育种与诱变育种

（1）杂交育种

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。

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。

（2）诱变育种

利用物理因素或化学因素来处理生物，使生物发生基因突变，从而获得优良变异类型的育种方法。

选择生物→诱发基因突变→选择理想类型→培育。

3.基因工程

（1）概念：

基因工程，又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。

通俗地说，就是按照人们的意愿，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，定向地改造生物的遗传性状。

（2）操作的基本步骤：

提取目的基因→目的基因与运载体结合→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定。

4.生物育种原理、方法、实例（连线）

（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.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明显缩短育种年限，植株B纯合的概率为25%

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。

2.二倍体植物甲（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

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。

3.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

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

4.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

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。

由于基因突变是不定向的，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。

5.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__________________________________________。

答案　

（1）杂交育种　将位于两个亲本中的矮秆基因和抗病基因集中到F1上　通过基因重组使F2中出现矮秆抗病植株　

（2）基因突变　（3）植株C中只有一个染色体组，不能进行减数分裂产生配子（不可育）　利用秋水仙素处理幼苗C　（4）染色体数目变异　克服远缘杂交不亲和的障碍

解析　

（1）植株A的培育方法是杂交育种，第一步需要杂交，将相关的基因集中到F1上，但F1未表现出所需性状，自交的目的就是使F1发生基因重组，在F2中出现所需性状（矮秆抗病）植株。

（2）植株B的培育方法是诱变育种，其原理是基因突变。

（3）植株C是单倍体，由于细胞中的染色体组为一个，所以不能正常进行减数分裂，个体不可育，为了使单倍体获得可育性，用秋水仙素处理单倍体幼苗，抑制了纺锤体的形成，从而导致染色体数目加倍。

（4）从题图中可以看出，植株E的培育方法是利用了细胞工程中的植物体细胞杂交技术，其原理是染色体数目变异。

该育种方法和基因工程育种一样，都可以克服远缘杂交不亲和的障碍。

1.育种方式的选择

（1）根据育种目的和提供的材料选择合适的育种方法

①集中不同亲本的优良性状：

a.一般情况下，选择杂交育种，这也是最简捷的方法；

b.需要缩短育种年限（快速育种）时，选择单倍体育种。

②培育果实较大或植株较大或营养物质含量较高的新物种——多倍体育种。

③提高变异频率，“改良”“改造”或“直接改变”现有性状，获得当前不存在的基因或性状——诱变育种。

④若要培育隐性性状个体，可选择自交或杂交育种，只要出现该性状即可。

（2）根据育种流程图来辨别育种方式

①杂交育种：

涉及亲本的杂交和子代的自交。

②诱变育种：

涉及诱变因子，产生的子代中会出现新的基因，但基因的总数不变。

③单倍体育种：

常用方法为花药离体培养，然后人工诱导染色体加倍，形成纯合子。

④多倍体育种：

用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。

⑤基因工程育种：

与原有生物相比，出现了新的基因。

2.单倍体育种、多倍体育种及植物细胞工程育种的几个易错点

（1）单倍体育种一般应用于二倍体植物，因为若为四倍体植物，通过单倍体育种形成的个体不一定是纯合子。

（2）用秋水仙素处理植株使染色体数目加倍，若操作对象是单倍体植株，属于单倍体育种；

若操作对象为正常植株，叫多倍体育种，不能看到“染色体数目加倍”就认为是多倍体育种。

（3）单倍体育种和多倍体育种都需用秋水仙素处理，使染色体数目加倍。

单倍体育种在幼苗期处理，多倍体育种在种子萌发期或幼苗期处理。

（4）单倍体育种和植物细胞工程育种，都运用了植物组织培养技术。

考点三（实验）　低温诱导植物染色体数目的变化

1.实验原理

低温处理植物分生组织细胞→纺锤体不能形成→染色体不能被拉向两极→细胞不能分裂→细胞染色体数目加倍。

2.实验步骤

[深度思考]

（1）为什么选用洋葱（或大葱、蒜）作实验材料？

除此之外还可以选用哪种植物？

提示　选用实验材料的原则是既要容易获得，又便于观察；

常用洋葱（或大葱、蒜）的染色体是2n＝16条；

若用蚕豆（2n＝12条）染色体更便于观察。

（2）比较实验中所用试剂的使用方法及作用

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%的酒精溶液

冲洗经卡诺氏液处理后的根尖

洗去卡诺氏液

体积分数为95%的酒精溶液和质量分数为15%的盐酸溶液

两种溶液等体积混合作为解离液

解离根尖细胞，使细胞相互分离开来

清水

浸泡解离后的根尖约10min

漂洗根尖，洗去解离液

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

题组　低温诱导植物