高考生物一轮复习第七单元第24讲.docx

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高考生物一轮复习第七单元第24讲

[考纲要求]　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（Ⅰ）。

4.实验：

低温诱导染色体加倍。

考点一　染色体变异

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

（2）染色体组（根据果蝇染色体组成图归纳）

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

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

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

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

1．判断常考语句，澄清易混易错

（1）染色体增加某一片段可提高基因表达水平，是有利变异（　×　）

（2）染色体缺失有利于隐性基因表达，可提高个体的生存能力（　×　）

（3）染色体易位不改变基因数量，对个体性状不会产生影响（　×　）

（4）染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加（　×　）

（5）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（　×　）

（6）单倍体体细胞中不一定只含有一个染色体组（　√　）

2．分析命题热图，明确答题要点

观察下列甲、乙、丙三幅图示，请分析：

（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，前者属于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哪几个？

提示　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，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。

（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？

提示　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。

1．通过图示辨析染色体结构的变异

类型

图解

变异杂合子染色体组成

显微观察的联会异常

缺失

重复

易位

倒位

2.比较单倍体、二倍体和多倍体

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

形成过程

形成原因

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）

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）单倍体不一定仅含1个染色体组

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数目。

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。

命题点一　染色体变异及与其他变异的区分

1．（2016·福建四地六校联考）如图所示的是某种生物体细胞中染色体及部分基因，下列选项中不属于染色体变异的是（　　）

答案　C

解析　A项中abc所在的染色体和GH所在的染色体之间发生了交叉互换，而且这两条染色体为非同源染色体，属于染色体结构变异中的易位；B项中所示染色体应该是fgh所在的染色体缺失了h基因所在片段，属于染色体结构变异中的缺失；C项中ABCDe基因应该是由题图中的d基因突变成D基因形成的，属于基因突变，不属于染色体变异；D项中基因BACde应该是由题图中基因ABCde所在的染色体发生了颠倒形成的，属于染色体结构变异中的倒位。

2．（2016·郑州预测）如图①②③④分别表示不同的变异类型，a、a′基因仅有图③所示片段的差异。

下列相关叙述正确的是（　　）

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　①表示同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换（发生在减数第一次分裂的前期），导致基因重组；②表示非同源染色体互换片段，发生的是染色体结构变异；③表示基因突变，是由碱基对的增添引起的；④表示染色体结构变异中的某一片段缺失或重复。

3．（2016·江西九校联考）生物的某些变异可通过细胞分裂某一时期染色体的行为来识别。

甲、乙两模式图分别表示细胞减数分裂过程中出现的“环形圈”“十字形结构”现象，图中字母表示染色体上的基因。

下列有关叙述正确的是（　　）

A．甲、乙两图所示变异类型分别属于染色体结构变异、基因重组

B．甲图所示为个别碱基对的增添或缺失，导致染色体上基因数目改变

C．乙图所示为四分体时期同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生交叉互换的结果

D．甲、乙两图常出现在减数第一次分裂前期，染色体数目与DNA数目之比为1∶2

答案　D

解析　甲图中染色体增添或缺失了部分片段，属于染色体结构变异；乙图表示的是两对同源染色体之间的片段互换，也属于染色体结构变异，而不是四分体时期同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生交叉互换。

染色体的出现及同源染色体的联会发生在减数第一次分裂前期，此时每条染色体上有两条姐妹染色单体，故染色体数目与DNA数目之比为1∶2。

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

4．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　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单倍体，若由受精卵发育而来，有几个染色体组即几倍体。

5．下列有关染色体组、单倍体和多倍体的相关叙述，说法错误的是（　　）

A．水稻（2n＝24）一个染色体组有12条染色体，水稻单倍体基因组有12条染色体

B．普通小麦的花药离体培养后，长成的植株细胞中含三个染色体组，但不是三倍体

C．番茄和马铃薯体细胞杂交形成的杂种植株细胞中含两个染色体组，每个染色体组都包含番茄和马铃薯的各一条染色体

D．马和驴杂交的后代骡是不育的二倍体，而雄蜂是可育的单倍体

答案　C

解析　番茄是二倍体，马铃薯是四倍体，两者体细胞杂交后培养得到的是异源六倍体的杂种植株，C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＝

，如图染色体组数为4。

2．“两看法”判断单倍体、二倍体和多倍体

命题点三　变异类型的实验探究

6．（2016·烟台期末）番茄是二倍体植物。

有一种三体，其6号染色体的同源染色体有3条，在减数分裂联会时，3条同源染色体中的任意2条随意配对联会形成一个二价体，另1条同源染色体不能配对而形成一个单价体。

减数第一次分裂的后期，组成二价体的同源染色体正常分离，组成单价体的1条染色体随机地移向细胞的任何一极，而其他染色体正常配对、分离。

（1）从变异类型的角度分析，三体的形成属于__________________。

（2）若三体番茄的基因型为AABBb，则其产生的花粉的基因型及其比例为______________，其根尖分生区一细胞连续分裂两次所得到的子细胞的基因型为________。

（3）现以马铃薯叶型（dd）的二倍体番茄为父本，以正常叶型（DD或DDD）的三体纯合子番茄为母本，设计杂交实验，判断D（或d）基因是否在第6号染色体上，最简单可行的实验方案是______________________________________________________________________。

实验结果：

①若杂交子代__________________，则______________________。

②若杂交子代__________________，则______________________________。

答案　

（1）染色体数目变异　

（2）ABB∶ABb∶AB∶Ab＝1∶2∶2∶1　AABBb　（3）F1的三体植株正常叶型与二倍体马铃薯叶型杂交

①正常叶∶马铃薯叶＝1∶1　D（或d）基因不在第6号染色体上

②正常叶∶马铃薯叶＝5∶1　D（或d）基因在第6号染色体上

解析　

（1）由题意知，正常番茄中体细胞的6号染色体是2条，三体的6号染色体是3条，属于染色体数目变异。

（2）三体番茄的基因型为AABBb，依题意分析其产生的配子的基因型及比例是ABB∶ABb∶AB∶Ab＝1∶2∶2∶1；根尖细胞进行有丝分裂，分裂后形成的子细胞的基因与亲代细胞相同，都是AABBb。

（3）①如果D（d）基因不在6号染色体上，则马铃薯叶型的基因型是dd，正常叶型的基因型是DD，杂交子代的基因型是Dd，与dd进行测交，测交后代的基因型及比例是Dd∶dd＝1∶1，前者是正常叶，后者是马铃薯叶；②如果D（d）基因位于6号染色体上，则马铃薯叶型的基因型dd，正常叶型的基因型是DDD，杂交子代的基因型是Dd、DDd,其中DDd是三体植株，DDd与dd进行测交，DDd产生的配子的基因型及比例是DD∶D∶Dd∶d＝1∶2∶2∶1，测交后代的基因型是DDd∶Dd∶Ddd∶dd＝1∶2∶2∶1，其中Dd、DDd、Ddd表现为正常叶，dd表现为马铃薯叶。

考点二　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）方法

（3）优点：

明显缩短育种年限，所得个体均为纯合子。

（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

分裂的细胞

（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。

特别提醒　

（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。

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，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。

归纳总结　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。

1．判断常考语句，澄清易混易错

（1）杂交育种一定需要连续自交（　×　）

（2）花药离体培养就是单倍体育种（　×　）

（3）抗病植株连续自交若干代，纯合抗病植株的比例逐代降低（　×　）

（4）花药离体培养可获得抗锈病高产小麦新品种（　×　）

（5）诱变育种和杂交育种均可形成新基因（　×　）

（6）利用高产、感病小麦与高产、晚熟小麦品种间杂交筛选可获得高产、抗病小麦的品种（　×　）

2．分析命题热图，明确答题要点

图中甲、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，请分析：

（1）图中哪种途径为单倍体育种？

提示　图中①、③、⑤过程表示单倍体育种。

（2）图中哪一标号处需用秋水仙素处理？

应如何处理？

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）④、⑥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；最难以达到育种目标的途径为④过程。

命题点一　分析单倍体育种与多倍体育种的应用

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%

答案　D

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，得到的植株B全部为纯合子，故D错误。

2．（2016·包头九中上学期期中）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

答案　B

解析　③和⑥都可用秋水仙素处理来完成染色体数目加倍，A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为29×3＝87（条），D正确。

命题点二　分析诱变育种和杂交育种的应用

3．家蚕（2n＝28）雌性体细胞内有两个异型的性染色体ZW，雄性体细胞内有两个同型性染色体ZZ。

人们用辐射的方法使常染色体上带有卵色基因的片段易位到W染色体，使ZW卵和不带卵色基因的ZZ卵有所区别，从而在家蚕卵还未孵化时就能区分雌雄。

下列有关说法错误的是（　　）

A．这种育种方式属于诱变育种

B．辐射的目的是为了提高基因的突变率，更容易筛选到卵色基因

C．上述带有卵色的受精卵将来会发育为雌性家蚕

D．上述带有卵色基因的家蚕染色体组型图与正常家蚕不同

答案　B

解析　人们用辐射的方法使常染色体上带有卵色基因的片段易位到W染色体上，说明该方法是诱变育种，A正确；辐射的目的是为了提高基因的突变率，更容易筛选到含有卵色基因的个体，B错误；根据题意可知，卵色基因的片段易位到W染色体上，则带有卵色的受精卵为ZW，为雌性家蚕，C正确；上述带有卵色基因的家蚕W染色体多了一段染色体，所以其染色体组型图与正常家蚕不同，D正确。

4．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

（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。

5．玉米长果穗（H）对短果穗（h）为显性，黄粒（F）对白粒（f）为显性，两对基因独立遗传。

现有甲（HHFF）、乙（hhFF）、丙（HHff）三个品系的纯种玉米。

（1）将甲与短果穗白粒植株杂交得F1，F1再与某植株杂交，后代的表现型及比例为长果穗黄粒∶短果穗黄粒＝3∶1，那么某植株的基因型是________。

（2）为提高产量，在生产中使用的玉米种子都是杂交种。

现有长果穗白粒和短果穗黄粒两个玉米杂合子品种，为了达到长期培育长果穗黄粒（HhFf）玉米杂交种的目的，科研人员设计了如图的快速育种方案。

图中的处理方法A和B分别是指__________________________________________、

________________。

以上育种过程中所依据的两个遗传学原理是________________________。

答案　

（1）HhFF　

（2）花药离体培养　秋水仙素处理　染色体变异、基因重组

解析　

（1）纯种长果穗黄粒与短果穗白粒玉米杂交得F1，F1基因型为HhFf，F1与某品种杂交，后代的表现型及比例为长果穗黄粒∶短果穗黄粒＝3∶1，所以该品种为HhFF。

（2）图中的处理方法A和B分别是指花药离体培养、秋水仙素处理。

以上育种过程中所依据的两个遗传学原理是染色体变异、基因重组。

6．在家兔中黑毛（B）对褐毛（b）是显性，短毛（E）对长毛（e）是显性，遵循基因的自由组合定律。

现有纯合黑色短毛兔，褐色长毛兔，褐色短毛兔三个品种。

（1）设计培育出能稳定遗传的黑色长毛兔的育种方案简要程序：

第一步：

让基因型为________的兔子和基因型为______________的异性兔子杂交，得到F1。

第二步：

让F1__________________________________，得到F2。

第三步：

选出F2中表现型为黑色长毛兔的个体，让它们各自与表现型为__________的异性兔杂交，分别观察每对兔子产生的子代，若后代足够多且________________，则该F2中的黑色长毛兔即为能稳定遗传的黑色长毛兔。

（2）该育种方案原理是________________。

（3）在上述方案的第三步能否改为让F2中表现型为黑色长毛的雌雄兔子两两相互交配，若两只兔子所产生的子代均为黑色长毛，则这两只兔子就是能稳定遗传的黑色长毛兔？

为什么？

________（能或不能），原因：

_____________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（4）在一年生植物烟草的杂交育种中，用AAbb（宽叶不抗病）和aaBB（窄叶抗病）培育符合要求的宽叶抗病纯合子（AABB）时，一般是先用AAbb和aaBB杂交获得F1，再F1自交得到F2，最后筛选出表现型为宽叶抗病植株连续自交来提高纯合子比例，这种方法年限很长，为了快速培育出能稳定遗传的宽叶抗病品种，某同学以F1为材料设计了两种方案：

方案一：

取F1植株的花