高考生物一轮复习第7单元生物的变异育种和进化第22讲染色体变异与育种教学案新人教版必修2.docx
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高考生物一轮复习第7单元生物的变异育种和进化第22讲染色体变异与育种教学案新人教版必修2
第22讲 染色体变异与育种
[考纲明细] 1.染色体结构变异和数目变异（Ⅱ） 2.生物变异在育种上的应用（Ⅱ） 3.转基因食品的安全性（Ⅰ）4．实验：
低温诱导染色体加倍
考点1 染色体结构和数目变异
1．染色体结构的变异
（1）类型（连线）
答案 ①—Ⅲ—D ②—Ⅳ—C ③—Ⅰ—B ④—Ⅱ—A
（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
（2）染色体组
①概念：
细胞中的一组
非同源染色体，在
形态和功能上各不相同，但又互相协调，共同控制生物的生长、发育、
遗传和
变异。
②辨析
a．从染色体组成看，一个染色体组中
不含同源染色体。
b．从形态、大小和功能看，一个染色体组中所含的染色体
各不相同。
c．从所含的基因看，一个染色体组中含有控制本物种生物性状的
一整套基因，但不含等位基因。
（3）单倍体、二倍体和多倍体
单倍体
二倍体
多倍体
概念
体细胞中含有本物种
配子染色体数目的个体
由受精卵发育而来，体细胞中含有两个
染色体组的个体
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
续表
单倍体
二倍体
多倍体
植株特点
①植株
弱小
②二倍体形成的单倍体
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
染色
体组
一至多个
两个
三个或三个以上
发育
起点
配子
受精卵
受精卵
形成过程
形成原因
自然原因
单性生殖
正常的有性
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
[特别提醒]
（1）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。
（2）染色体组与基因组不是同一概念
染色体组：
二倍体生物配子中的染色体。
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。
1.（必修2P87相关信息）秋水仙素（C22H25O6N）是1937年发现的，是从百合科植物秋水仙的种子和球茎中提取出来的一种植物碱。
它是白色或淡黄色的粉末或针状结晶，有剧毒，使用时应当特别注意。
2．（必修2P89课后习题拓展题）针对三倍体无子西瓜，请思考：
（1）西瓜幼苗的芽尖是有丝分裂旺盛的地方，用秋水仙素处理有利于抑制细胞有丝分裂时形成纺锤体，从而形成四倍体西瓜植株。
（2）三倍体植株联会紊乱不能形成生殖细胞，因此，不能形成种子。
但并非绝对一颗种子都没有，其原因是在进行减数分裂时，有可能形成正常的卵细胞。
（3）为减少连年制种的麻烦，替代方法一，进行无性繁殖，将三倍体西瓜植株进行组织培养获取大量的组培苗，再进行移栽。
替代方法二，利用生长素或生长素类似物处理二倍体未受粉的雌蕊，以促进子房发育成无种子的果实，在此过程中要进行套袋处理，以避免受粉。
三种可遗传变异的辨析
比较
项目
基因突变
基因重组（基因
工程等除外）
染色体变异
变异的
本质
基因的结构发生改变
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
主要是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
细胞分裂间期或分裂期
适用范围
生物
种类
所有生物
均可发生
自然状态下，
真核生物
真核生物
生殖
类型
无性生殖、
有性生殖
有性生殖
无性生殖、
有性生殖
产生
结果
产生新基因但基因数目未变
产生新基因型，没有产生新基因
没有产生新基因，基因数目或顺序发生变化
续表
比较
项目
基因突变
基因重组（基因
工程等除外）
染色体变异
意义
生物变异的根本来源，提供生物进化的原始材料
生物变异的来源之一，对生物进化有重要意义
对生物进化有一定意义
应用
诱变育种
杂交育种
单倍体、
多倍体育种
实例
青霉素高产菌株的培育
中国荷斯坦牛的获得
三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦
相同点
基因突变、基因重组、染色体变异都会引起遗传物质的改变，都是可遗传变异，但不一定遗传给后代
题组一 染色体结构变异的分析与判断
1．（2016·江苏高考）下图中甲、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
答案 B
解析 据图可知个体甲的变异是缺失，个体乙的变异是倒位，均可能导致表型异常，A、D错误；个体甲自交，后代可能出现无基因e个体致死现象，后代性状分离比不一定是3∶1，C错误；个体乙细胞减数分裂形成的四分体异常，B正确。
2．（2019·河北衡水中学模拟）如图①②③④分别表示不同的变异类型，基因a、a′仅有图③所示片段的差异。
相关叙述正确的是（ ）
A．图中4种变异中能够遗传的变异是①②④
B．③中的变异属于染色体结构变异中的缺失
C．④中的变异可能是染色体结构变异中的缺失或重复
D．①②都表示同源染色体非姐妹染色单体的交叉互换，发生在减数第一次分裂的前期
答案 C
解析 可遗传变异包括基因突变、基因重组和染色体变异。
由图可知，①为同源染色体的非姐妹染色单体之间交叉互换，属于基因重组；②为非同源染色体之间交换片段，属于染色体结构变异中的易位；③发生了碱基对的增添，属于基因突变；④为染色体结构变异中的缺失或重复，C正确。
1．染色体结构变异与基因突变的区别
2．易位与交叉互换的区别
项目
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之间
变异
类型
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
题组二 染色体组与生物体倍性的判断
3．下列有关单倍体、二倍体及染色体组的叙述，错误的是（ ）
A．有的单倍体生物的体细胞内存在同源染色体
B．蜜蜂的蜂王是二倍体，由其卵细胞直接发育成的雄蜂是单倍体
C．人的初级卵母细胞中的一个染色体组中可能存在等位基因
D．21三体综合征患者的体细胞中有三个染色体组
答案 D
解析 单倍体是体细胞中含本物种配子染色体数的个体，二倍体生物的单倍体只含一个染色体组，而多倍体生物的单倍体则可以含多个染色体组，存在同源染色体，A正确；蜜蜂的蜂王是由受精卵发育成的，是二倍体，雄蜂是由未受精的卵细胞直接发育成的，是单倍体，B正确；人的初级卵母细胞中的基因已经复制，如果发生基因突变或交叉互换，则在一个染色体组中可能存在等位基因，C正确；21三体综合征患者的体细胞中，21号染色体有三条，细胞中仍为两个染色体组，D错误。
4．下图表示细胞中所含的染色体，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
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，A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，B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错误。
1．三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→有几条就有几个染色体组。
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或相同基因→有几个就有几个染色体组。
如AAabbb个体中有3个染色体组。
（3）公式法
染色体组数＝
，如图染色体组数为4。
2．“两看法”判断单倍体、二倍体和多倍体
题组三 变异类型的实验探究
5．芦笋的幼苗是一种名贵蔬菜，又名石刀板，为XY型性别决定。
在某野生型窄叶种群中偶见几株阔叶芦笋幼苗，雌雄株都有。
（1）仅从染色体分析，雄性芦笋幼苗产生的精子类型将有________种，比例为________。
（2）有人对阔叶芦笋幼苗的出现进行分析，认为可能有两种原因：
一是基因突变，二是染色体加倍成为多倍体。
请设计一个简单的实验鉴定阔叶石刀板出现的原因。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）现已证实阔叶为基因突变的结果，为确定是显性突变还是隐性突变，选用多株阔叶雌雄株进行交配，并统计后代表现型。
若____________________，则为________________。
若____________________，则为________________。
（4）已经知道阔叶是显性突变所致，由于雄株芦笋幼苗产量高于雌株，养殖户希望在幼苗期就能区分雌雄，为了探求可行性，求助于科研工作者。
技术人员先用多株野生型雌石刀板与阔叶雄株杂交，你能否推断该技术人员做此实验的意图。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
若杂交实验结果出现________________________________________，养殖户的心愿可以实现。
答案
（1）2 1∶1
（2）取野生型植株和阔叶植株的根尖分生区制成装片，用显微镜观察有丝分裂中期细胞内的染色体数目，若观察到阔叶植株的染色体加倍，则说明是染色体组加倍的结果，否则为基因突变
（3）后代出现窄叶 显性突变 后代都为阔叶 隐性突变
（4）通过该杂交实验判断控制阔叶的基因是否在X染色体上 后代雌株都为阔叶，雄株为窄叶
解析
（1）由于芦笋为XY型性别决定，雄性植株的染色体组成为XY，减数分裂产生的精子类型为2种，即X∶Y＝1∶1。
（2）染色体变异在显微镜下可观察到，基因突变在显微镜下观察不到。
因此，区分染色体变异与基因突变的最简单的方法是取野生型植株和阔叶植株的根尖分生区制成装片，用显微镜观察有丝分裂中期细胞内染色体数目，若观察到阔叶植株的染色体加倍，则说明是染色体组加倍的结果，否则为基因突变。
（4）选用多对野生型雌性植株与突变型雄性植株作为亲本杂交。
若杂交后代野生型全为雄株，突变型全为雌株，则这对基因位于X染色体上；若杂交后代，野生型和突变型雌、雄均有，则这对基因位于常染色体上。
故该技术人员此实验的意图是通过该杂交实验判断控制阔叶的基因是否在X染色体上。
6．遗传学上将染色体上某一区段及其带有的基因一起丢失的现象叫缺失，若一对同源染色体中两条染色体在相同区域同时缺失叫缺失纯合子，若仅一条染色体发生缺失而另一条正常叫缺失杂合子。
缺失杂合子的生活力降低但能存活，缺失纯合子常导致个体死亡。
现有一红眼雄果蝇XAY与一白眼雌果蝇XaXa杂交，子代中出现一只白眼雌果蝇。
请采用两种方法判断这只白眼雌果蝇的出现是由于缺失造成的，还是由于基因突变引起的？
方法一：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
方法二：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 方法一：
取该果蝇有分裂能力的细胞制成装片，显微镜下观察染色体结构，若染色体正常，可能是基因突变引起的；反之可能是染色体缺失造成的
方法二：
选该白眼雌果蝇与雄果蝇杂交，若杂交子代中雌果蝇数与雄果蝇数之比为1∶1，则这只白眼雌果蝇的出现是由于基因突变引起的；若杂交子代中雌果蝇数与雄果蝇数之比为2∶1，则这只白眼雌果蝇的出现是由于缺失造成的
解析 方法一：
用显微镜观察该果蝇分裂的细胞中染色体结构是否发生改变，确定该变异是来自基因突变还是染色体缺失。
方法二：
利用题干信息：
缺失纯合子导致个体死亡这一现象，可将该果蝇与雄果蝇杂交，观察并统计子代雌雄个体数目的比例来确定该变异的来源。
若为基因突变，则XaXa×XY→XXa、XaY，子代雌雄比例为1∶1；若该变异为染色体缺失造成，则XaX－×XY→XXa、XX－、XaY、X－Y（致死），子代雌雄比例为2∶1。
考点2 生物变异在育种上的应用
1．单倍体育种
（1）原理：
染色体（数目）变异。
（2）过程：
具不同优良性状的亲本杂交→F1→花药离体培养→
秋水仙素处理单倍体幼苗→选育。
（3）优点：
明显缩短育种年限，子代均为纯合子。
（4）缺点：
技术复杂。
（5）实例：
用高秆抗病（DDTT）和矮秆不抗病（ddtt）小麦品种培育矮秆抗病小麦，过程见图。
2．多倍体育种
（1）原理：
染色体（数目）变异。
（2）过程：
秋水仙素或低温处理萌发的
种子或幼苗，诱导细胞染色体数目加倍。
（3）优点：
多倍体植株茎秆粗壮，叶、果实和种子比较大，营养物质含量丰富。
（4）缺点：
多倍体植株发育延迟，结实率低，多倍体育种一般只适用于植物。
（5）实例：
三倍体无子西瓜的培育过程（如图所示）。
注：
一个A代表一个染色体组。
①两次传粉：
第一次传粉是杂交得到
三倍体种子，第二次传粉是为了刺激
子房发育。
②用秋水仙素处理幼苗后，分生组织分裂产生的茎、叶、花染色体数目
加倍，而未经处理部分（如根部细胞）的染色体数
不变。
③三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。
3．杂交育种
（1）原理：
基因重组。
（2）过程
①培育杂合子品种：
选取符合要求的纯种双亲杂交（♀×♂）→F1（即所需品种）。
②培育隐性纯合子品种：
选取符合要求的双亲杂交（♀×♂）→F1
F2，从中选出表现型符合要求的个体种植并推广。
③培育显性纯合子品种
植物
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，自交至
不发生性状分离为止
动物
选择具有
不同优良性状的亲本杂交，获得F1→F1雌雄个体交配→获得F2→鉴别、选择需要的类型与隐性类型
测交，选择后代不发生性状分离的F2个体
（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。
4．诱变育种
（1）原理：
基因突变。
（2）过程：
选择生物→诱发基因突变→选择理想类型→培育。
（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。
（4）缺点：
有利变异个体往往
不多，需处理大量材料。
5．基因工程与作物育种
（1）目的：
把各种优良基因通过
基因工程导入生物体内，从而改变生物的
遗传特性，获得高产、稳产和具有优良品质的农作物，培育出具有各种
抗逆性的作物新品种。
（2）原理：
基因重组。
（3）优点：
降低生产成本，减少因农药的使用而对环境造成的污染，提高农作物对不良环境的适应能力。
（4）缺点：
技术复杂，可能会产生食品安全问题。
（5）实例：
转基因抗虫棉的培育。
6．针对不同育种目标的育种方案
育种目标
育种方案
集中双亲
优良性状
单倍体育种（明显缩短育种年限）
杂交育种（耗时较长，但简便易行）
对原品系实施“定向”改造
基因工程育种及植物细胞工程（植物体细胞杂交）育种
让原品系产生新性状（无中生有）
诱变育种（可提高变异频率，期望获得理想性状）
使原品系营养器官“增大”或“加强”
多倍体育种
[特别提醒]
（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。
题组一 单倍体育种与多倍体育种过程及应用
1．（2019·安徽皖江名校联盟联考）小麦的高茎（A）对矮茎（a）为显性，抗病（T）对易感病（t）为显性。
如图所示为培育矮茎抗病优良品种的流程，其中高茎抗病亲本植株为纯合子。
下列相关叙述，错误的是（ ）
高茎抗锈病×矮茎易染锈病―→F1
花粉
幼苗
可育植株
矮茎抗锈病优良品种
A．图中①过程可能会出现两种基因重组
B．图中②过程的原理是植物体细胞的全能性
C．图中③过程常使用秋水仙素处理幼苗
D．图中④过程淘汰的个体也能稳定遗传
答案 B
解析 过程①是减数分裂形成雄配子的过程，会出现非同源染色体的自由组合与交叉互换两种重组，A正确；图中②过程的原理是植物生殖细胞的全能性，B错误；图中③过程常使用秋水仙素处理幼苗，使其染色体加倍，变成可育植株，C正确；图中④过程得到的个体均为纯合子，都能稳定遗传，D正确。
2．簇毛麦（VV）具有许多普通小麦（AAAAAA）不具有的优良基因，为了改良小麦品种，育种工作者将簇毛麦与普通小麦杂交，再将F1幼苗进行处理获得可育植株，下列叙述错误的是（ ）
A．杂交产生的F1有4个染色体组
B．杂交得到的植株可能较为弱小
C．可用秋水仙素对F1的幼苗进行诱导处理
D．处理F1幼苗后得到的植株均是可育的
答案 D
解析 簇毛麦（VV）与普通小麦（AAAAAA）杂交产生的F1有4个染色体组（VAAA），A正确；杂交得到的子一代植株虽然含有4个染色体组，但属于异源多倍体，因此植株可能较为弱小，B正确；可用秋水仙素对F1的幼苗进行诱导处理，使染色体数目加倍，进而形成可育植株，C正确；用秋水仙素处理F1幼苗，不一定完全诱导成功，因此获得的植株不一定全部可育，D错误。
题组二 诱变育种与杂交育种过程及应用
3．下列育种方法中可通过改变基因的结构达到育种目的是（ ）
A．杂交育种B．诱变育种
C．单倍体育种D．转基因育种
答案 B
解析 诱变育种的原理是基因突变，基因突变是指DNA分子中发生碱基对的替换、增添、缺失，而引起的基因结构的改变，B正确；杂交育种和转基因育种的原理是基因重组，单倍体育种的原理是染色体变异，不能改变基因的结构，A、C、D错误。
4．番茄（2n＝24）的抗病（A）对感病（a）为显性，红果（B）对黄果（b）为显性，这两对基因自由组合，现有纯合抗病红果和感病黄果两个品种。
若通过这两个品种杂交获取抗病黄果新品种，请完善相关操作步骤：
第一步：
将纯合抗病红果和感病黄果两个品种杂交得到F1；
第二步：
________；
第三步：
从F2中选择抗病黄果植株________直至不发生性状分离，即获得抗病黄果品种。
上述步骤需年限较长，如条件允许，可采用单倍体育种以缩短育种年限，其不同操作方法是对F1代实施__________________________，再用________________________，选择获得抗病黄果新品种，该抗病黄果新品种体细胞中染色体有________条。
答案 F1自交获得F2 连续自交 花药离体培养获得单倍体 秋水仙素处理获得纯合子 24
题组三 生物育种的综合判断
5．如图表示利用农作物①和②培育出⑥的过程，相关叙述中不正确的是（ ）
A．在①②⑥之间存在着生殖隔离
B．Ⅰ→Ⅴ过程依据的原理是基因重组
C．过程Ⅱ在有丝分裂和减数分裂中均可发生
D．Ⅰ→Ⅲ→Ⅵ的过程中要应用植物组织培养技术
答案 A
解析 ①②⑥属于同一个物种，它们之间不存在生殖隔离，A错误；Ⅰ→Ⅴ表示杂交育种，其原理是基因重组，B正确；Ⅱ表示诱导基因突变，在有丝分裂和减数分裂中均可发生，C正确；Ⅰ→Ⅲ→Ⅵ表示单倍体育种，该育种方法首先是要花药离体培养形成单倍体，因此要应用植物组织培养技术，D正确。
6．（2019·四川双流中学月考）已知玉米（2N）的高秆（易倒伏）对矮秆（抗倒伏）为显性，抗病对易感病为显性，控制上述两对性状的两对基因分别位于两对同源染色体上。
为获得纯合矮秆抗病玉米植株，研究人员采用了下图所示的方法。
下列有关说法不正确的是（ ）
A．图中①②过程均发生了等位基因的分离和非等位基因的自由组合
B．图中③过程常用秋水仙素处理单倍体幼苗或萌发的种子
C．图中④过程产生转基因植株是基因重组的结果
D．图中⑤过程“航天育种”的原理是基因突变
答案 B
解析 图中①自交和②花药离体培养过程均进行了减数分裂，因此都发生了同源染色体分离，非同源染色体自由组合，A正确；图中③过程常用秋水仙素处理单倍体幼苗，单倍体植株高度不育，不能产生种子，B错误；图中④是基因工程育种，原理是基因重组，C正确；图中⑤过程是诱变育种，发生的变异类型是基因突变，D正确。
1．根据育种过程识别育种方法
（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
新品种”为基因工程育种。
2．根据基因型的改变确定育种方法
对于某些图解，可根据基因型的改变进行育种方法的判别。
如图所示：
根据基因型的变化可以判断：
“aabb×AABB
AaBb
AAbb”为杂交育种，“aabb×AABB
AaBb
Ab
AAbb”为单倍体育种，“AABB
AaBB”为诱变育种，“aabb×AABB
AaBb
AAaaBBbb”为多倍体育种。
3
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