高考生物人教湖北课件第七单元第21讲.docx
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高考生物人教湖北课件第七单元第21讲
第21讲染色体变异与生物变异在育种上的应用
[目标要求]1.简述染色体结构变异和数目变异。
2.举例说明生物变异在育种上的应用。
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．染色体数目的变异
细胞内个别染色体的增加或减少
（1）类型细胞内以染色体组的形式成倍地增加或减少
（2）染色体组（根据果蝇染色体组归纳）
1从染色体来源看，一个染色体组中不含同源染色体。
2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。
3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，但不能重复。
（3）单倍体、二倍体和多倍体
项目
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
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
数目的个体
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）叶片、果实和种子较大
（3）营养物质含量丰富
体细胞染色
体组数
≥1
2
≥3
直接发育成个雄配子――――――
体体―→单倍体
＋
雌配子―直―接发―育―成―个―体→单倍体
形成过程
↓受精作用
二倍体两个染色体组
受精卵―发―育→生物体多倍体三个或三个
以上染色体组
形成
自然
原因
单性生殖
正常的有性生殖
外界环境条件剧变（如低温）
原因
人工
秋水仙素处理单倍
秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
花药离体培养
体幼苗
诱导
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
（1）DNA分子中发生三个碱基对的缺失导致染色体结构变异（×）
（2）染色体易位或倒位不改变基因数量，对个体性状不会产生影响（×）
（3）体细胞中含有两个染色体组的个体是二倍体，含有三个或三个以上染色体组的个体是多倍
体（×）
（4）用秋水仙素处理单倍体植株后得到的一定是二倍体（×）
（5）单倍体含有的染色体组数都是奇数（×）
易错警
有关染色体变异的3点提醒
（1）单倍体所含染色体组的个数不定，可能含1个、2个或多个染色体组，也可能含同源染色
体或等位基因。
（2）单倍体并非都不育。
多倍体的配子中若含有偶数个染色体组，则其发育成的单倍体中含有同源染色体就可育。
（3）“可遗传”≠“可育”。
三倍体无子西瓜、骡子、二倍体的单倍体等均表现为“不育但它们均属于可遗传变异。
考向一
辨析三种可遗传变异
可遗传变异类型的辨析
（1）图甲①～④的结果中哪些是由染色体变异引起的？
它们分别属于哪类变异？
能在光学显微镜下观察到的是哪几个？
提示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，不能在光学显微镜下观察到。
（2）图乙、丙均发生了某些片段的交换，其交换对象分别是什么？
它们分别属于哪类变异？
提示图乙发生了非同源染色体间片段的交换，图丙发生的是同源染色体上的非姐妹染色单
体间相应片段的交换；前者属于染色体结构变异中的“易位”，后者属于交叉互换型基因重组。
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（增加），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异，在光学显微镜下观察不到；染色体变异属于细胞水平的变异，在光学显微镜下可以观察到。
1．下列有关生物变异的说法，正确的是（）
A．某生物体内某条染色体上多了几个或少了几个基因，这种变化属于染色体数目的变异
B．黄圆豌豆×绿皱豌豆→绿圆豌豆，这种变异来源于基因突变
C．DNA分子中碱基对的增添、缺失和替换不一定都是基因突变
D．亲代与子代之间，子代与子代之间出现了各种差异，是因为受精过程中进行了基因重组
答案C
解析某生物体内某条染色体上多了几个或少了几个基因，这种变化属于染色体结构的变异，
A错误；黄圆豌豆×绿皱豌豆→绿圆豌豆，这属于杂交育种，而杂交育种的原理是基因重组，
B错误；DNA分子中碱基对的增添、缺失和替换不一定都是基因突变，如突变发生在没有遗传效应的DNA片段（基因以外的非编码序列）中，没有引起基因结构的改变，则不属于基因突变，C正确；亲代与子代之间，子代与子代之间出现了各种差异，是在产生配子的减数分裂过程中发生了基因重组，D错误。
2．如图①②③④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。
下列有关说法正确的是（）
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
答案C
解析图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，A错误；图③中
的变异属于基因突变中的碱基对的缺失，B错误；图④中，若染色体3正常，染色体4则发生染色体结构变异中的缺失，若染色体4正常，染色体3则发生染色体结构变异中的重复，C正确；图中4种变异都是遗传物质的改变，都能够遗传，D错误。
考向二染色体组及生物体倍性的判断
据图回答下列问题：
（1）甲、乙、丙、丁4个细胞中，染色体组的数目依次为。
（2）蜜蜂中的雄蜂是由卵细胞直接发育形成的，则雄蜂是倍体；卵细胞能发育成完整
个体的原因是。
（3）如果含丙细胞的生物由受精卵发育而来，则该生物属于倍体；如果其由配子直接
发育而来，则其属于倍体；无论哪种情况，该生物都是（填“不可育”或“可
育”）的，原因是。
提示
（1）1、2、3、2
（2）单含有控制该生物生长、发育、繁殖等所需的全套遗传信息
（3）三单不可育在减数分裂时联会紊乱，不能形成正常的配子
（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
染色体数染色体组数＝，如图中有4个染色体组。
染色体形态数
（2）“两看法”判断单倍体、二倍体和多倍体
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g、e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f、c图，该个体一定是四倍体
答案
C
解析
分析题图可知，a、b图含有三个染色体组，c、h图含有两个染色体组，e、f图含有四
个染色体组，d、g图含有一个染色体组。
确认单倍体、二倍体、多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单倍体，若由受精卵发育而来，有几个染色体组即为几倍体。
4．下列对图中所示细胞所含染色体的相关叙述，正确的是（多选）（）
A．图a含有4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表示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AC
解析图a为有丝分裂后期，含有4个染色体组，图b含有3个染色体组，A项正确；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中只含有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。
1．单倍体育种
（1）原理：
染色体（数目）变异。
（2）过程
（3）优点：
明显缩短育种年限。
（4）缺点：
技术复杂。
2．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：
三倍体无子西瓜的培育
第一次传粉：
杂交获得三倍体种子第二次传粉：
刺激子房发育成果实
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：
三倍体西瓜植株在减数分裂过程中，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（即为所需品种）。
②培育隐性纯合子品种
?
选取符合要求的双亲杂交（♀×♂）→F1――?
→F2→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
a．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，连续自交至不发生性状分离为止。
b．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
（3）优点
①可以提高突变率，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，需要处理大量材料。
（1）抗虫小麦与矮秆小麦杂交，通过基因重组可获得抗虫矮秆小麦（√）
（2）通过花药离体培养可获得抗锈病高产小麦新品种（×）
（3）单倍体育种中，通过花药离体培养所得的植株均为纯合的二倍体（×）
（4）诱变育种可通过改变基因的结构达到育种目的（√）
（5）
（×）
用二倍体西瓜给四倍体西瓜授粉，则四倍体植株上会结出三倍体无子西瓜
有关育种的4点易错提醒
（1）诱变育种与杂交育种相比，前者能产生新基因，创造变异新类型，后者只是实现原有基因的重新组合。
（2）育种中“最简便”与“最快速”的差异。
“最简便”着重于技术含量应为“易操作”，如杂交育种，虽然年限长，但农民自己可简单操作。
“最快速”则未必简便，如单倍体育种可
明显缩短育种年限，但其技术含量却较高。
（3）“单倍体育种”≠“花药离体培养”：
单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理等过程；花药离体培养只是单倍体育种的一个操作步骤。
（4）单倍体育种和多倍体育种都需用秋水仙素处理，前者操作对象是幼苗期的单倍体植株；后
者操作对象为萌发期的种子或幼苗期的正常植株。
考向一分析单倍体育种与多倍体育种的应用
5．下图为某二倍体植物单倍体育种过程，下列叙述错误的是（多选）（）
A．①中发生了染色体数目变异
B．②一般采用花药离体培养的方法C．③中秋水仙素抑制着丝点分裂
1
D．④中选到的植株中4为纯合子
答案ACD
A错误；②为花药离体培养过程，
解析①为杂交过程，产生的子代染色体数目没有改变，可获得单倍体植株，B正确；③中秋水仙素的作用是抑制纺锤体的形成，但是不抑制着丝点的分裂，C错误；④过程产生比例相等的4种纯合子，D错误。
6．某二倍体植株的体细胞中染色体数为24，基因型为AaBb。
请据图完成下列问题：
（1）图中A所示的细胞分裂方式是。
（2）产生的花粉基因型有种，由花粉发育成的单倍体有哪几种基因型？
。
（3）若C处是指用秋水仙素处理，则个体①的体细胞中含染色体条，它是纯合
子还是杂合子？
。
（4）若该植物进行自花传粉，在形成的以个体②组成的群体中可能有几种基因型？
。
（5）若A表示水稻的高秆基因，a表示水稻的矮秆基因；B表示水稻的抗病基因，b表示水稻的不抗病基因，这两对基因按自由组合定律遗传。
那么该水稻自花传粉的后代中，矮秆抗病的个体所占比例是，若要获得稳定遗传的矮秆抗病水稻，应让矮秆抗病的水稻
进行自交，在自交的后代中纯种的矮秆抗病水稻所占比例为。
（6）若要尽快获得纯种的矮秆抗病水稻，则应采用图中（填字母）过程进行育种，
这种育种方法称为。
31
答案
（1）减数分裂
（2）4AB、Ab、aB、ab（3）24纯合子（4）9种（5）162（6）A、B、C单倍体育种
解析植物产生花粉或卵细胞要经过减数分裂，由于该植株基因型为AaBb，所以能产生4
种基因型花粉，将花粉经花药离体培养产生的单倍体也应该有4种基因型：
AB、Ab、aB、ab。
花粉中染色体数是体细胞的一半，即12条，经秋水仙素处理后的纯合子染色体数应该为
24条，基因型为AaBb的个体自交，后代应该有9种基因型。
矮秆抗病的个体基因型有两种：
123
aaBB和aaBb，在后代中所占比例是16（aaBB）＋16（aaBb）＝16。
当矮秆抗病的水稻进行自交，
112
纯合子（aaBB）是3，自交后代中纯种矮秆抗病比例为3，而杂合子（aaBb）是3，自交的后代中纯
种矮秆抗病比例为3×4＝6，所以矮秆抗病的水稻进行自交，后代中矮秆抗病纯合子所占比例
考向二分析诱变育种和杂交育种的应用
（）
7．如图表示培育多种花色的某种植物的流程，下列叙述正确的是
A．培育粉红花N运用的遗传学原理是基因突变
B．用X射线照射深红花S的种子后即可获得粉红花M植株
C．白花N的自交后代不会发生性状分离，能稳定遗传
1
D．深红花S与白花N杂交，产生深红花植株的概率为4
答案C
解析培育粉红花N运用的遗传学原理是染色体结构变异，A错误；由于基因突变具有不定向性，因此用X射线照射深红花S的种子后不一定能获得粉红花M植株，B错误；白花N为纯合子，能稳定遗传，其自交后代不会发生性状分离，C正确；深红花S与白花N杂交，产生深红花植株的概率为1，D错误。
8．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）。
答案如图
（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）
解析小麦品种是纯合子，生产上用种子繁殖，现要选育矮秆（aa）、抗病（BB）的小麦新品种，
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。
考向三生物育种的综合判断
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？
这种方法为什么能缩短育种年限？
提示图中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？
提示图示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？
提示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？
提示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过程所示的诱变育种。
（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？
提示因为从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中出现该性状个体即可。
（6）在培育无子西瓜的过程中，为何用一定浓度的秋水仙素溶液处理二倍体西瓜的芽尖？
三倍体西瓜为什么无种子？
一颗种子都没有吗？
提示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。
三倍体植株不能进行正常的减数分裂形成生殖细胞，因此，不能形成种子。
但并非绝对一颗种子都没有，原因是在进行减数分裂时，有可能形成正常的卵细胞。
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。
A、DB、C
（2）根据以上分析可以判断：
“亲本―A―、→D新品种”为杂交育种，“亲本―B―、→C新品种”为单倍
EF
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
GHIJ
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。
9．为提高产量，在生产中使用的玉米种子都是杂交种。
现有长果穗（M）白粒（n）和短果穗（m）
黄粒（N）两个玉米杂合子品种，为了达到长期培育长果穗黄粒（MmNn）杂交种玉米的目的，请
你完善下列两个品种间杂交育种方案：
方案一：
长果穗白粒（Mmnn）和短果穗黄粒（mmNn）品种分别连续自交，。
方案二：
让长果穗白粒（Mmnn）和短果穗黄粒（mmNn）两玉米杂合子品种杂交，。
方案三：
请以遗传图解的形式表示并简要说明。
答案方案一：
分别选育出基因型为MMnn和mmNN的玉米植株，部分自交留种，部分杂交即可获得长果穗黄粒的杂交玉米方案二：
从子代中选择表现型为短果穗白粒的玉米留种，选择表现型为长果穗黄粒的玉米植株连续自交，再选育出基因型为MMNN的玉米留种，取一部分留种的玉米间相互杂交即可获得长果穗黄粒的杂交玉米
10．（2020山·东高考模拟）水稻的育性由一对等位基因M、m控制，基因型为MM和Mm的个体可产生正常的雌、雄配子，基因型为mm的个体只能产生正常的雌配子，表现为雄性不育，基因M可使雄性不育个体恢复育性。
通过转基因技术将基因M与雄配子致死基因A、蓝色素生成基因D一起导入基因型为mm的个体中，并使其插入到一条不含m基因的染色体上，如图所示。
基因D的表达可使种子呈现蓝色，无基因D的种子呈现白色。
该方法可以利用转基因技术大量培育不含转基因成分的雄性不育个体。
（1）基因型为mm的个体在育种过程中作为（填“父本”或“母本”），该个体与育
性正常的非转基因个体杂交，子代可能出现的基因型为。
（2）图示的转基因个体自交，F1的基因型及比例为，其中雄性可育（能产生
可育的雌、雄配子）的种子颜色为。
F1个体之间随机授粉，得到的种子中
雄性不育种子所占比例为，快速辨别雄性不育种子和转基因雄性可育种子的方
法是。
（3）若转入的基因D由于突变而不能表达，将该种转基因植株和雄性不育植株间行种植，使其随机授粉也能挑选出雄性不育种子，挑选方法是。
但该方法只能将部
分雄性不育种子选出，原因是。
因此生
产中需利用基因D正常的转基因植株大量获得雄性不育种子。
答案
（1）母本Mm、mm
（2）ADMmm∶mm＝1∶1蓝色3/4根据种子颜色辨别（或雄性不育种子为白色、转基因雄性可育种子为蓝色）
（3）挑选雄性不育植株所结的种子转基因植株上所结种子中既有雄性可育的也有雄性不育
的，且均为白色，无法区分
1．染色体结构改变的实质是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．染色体组的准确表述是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。
3．单倍体是指体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。
4．多倍体是指由受精卵发育而来的个体，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。
5．能产生前所未有的新基因，创造变异新类型的育种方式是诱变育种。
6．能将两个或多个品种的优良性状集中到同一生物个体上的育种方式是杂交育种。
1．（2015·海南，21）关于基因突变和染色体结构变异的叙述，正确的是（）
A．基因突变都会导致染色体结构变异B．基因突变与染色体结构变异都导致个体表现型改变C．基因突变与染色体结构变异都导致碱基序列的改变
D．基因突变与染色体结构变异通常都能用光学显微镜观察
答案C
解析基因突变只是基因中个别碱基对的替换、增添或缺失，而染色体结构变异是染色体中某个片段的增加、缺失、倒位、易位，所以基因突变不会导致染色体结构变异，A错误；基因突变中若发生碱基对的替换，可能因为密码子的简并性，不会改变氨基酸的种类，进而表现型也不会改变，若突变个体之前为一个显性纯合子AA，突变成为Aa，个体的表现型也可能不改变，B错误；基因突变中无论是碱基对的替换、增添、缺失，都会引起基因中碱基序列发生改变，染色体结构变异中染色体某个片段的增加、缺失、倒位、易位的情况也会导致
DNA中碱基序列发生改变，C正确；基因突变是染色体的某个位点上碱基对的改变，这种改
变在光学显微镜下是无法直接观察到的，而染色体结构变异是可以用显微镜直接观察到的，
D错误。
2．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
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