届 一轮复习人教版 染色体变异和生物育种 学案doc文档格式.docx
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(1)“互换”角度——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)“缺失”角度——DNA分子上若干基因的缺失属于染色体变异;
DNA分子上若干碱基对的缺失,属于基因突变。
(3)变异的水平角度——基因突变、基因重组属于分子水平的变化,光学显微镜下观察不到;
染色体变异属于亚细胞水平的变化,光学显微镜下可以观察到。
(4)变异的“质”和“量”角度——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,一般也不改变基因的量,但转基因技术会改变基因的量;
染色体变异不改变基因的质,但会改变基因的量或改变基因的排列顺序。
知识点2 染色体数目变异
1.据图回答有关染色体组的问题
(1)如图中雄果蝇体细胞染色体中的一个染色体组可表示为:
Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y。
(2)组成特点
①形态上:
细胞中的一组非同源染色体,在形态和功能上各不相同。
②功能上:
共同控制生物生长、发育、遗传和变异的一组染色体。
2.判断正误
(1)由受精卵发育而成,体细胞含有两个染色体组的个体叫二倍体。
(√)
(2)含一个染色体组的个体是单倍体,但单倍体未必只含一个染色体组。
(3)未经受精的卵细胞发育成的植株,一定是单倍体。
(4)含有两个染色体组的生物体,一定不是单倍体。
(×
)
(5)生物的精子或卵细胞一定都是单倍体。
(6)基因型是aaaBBBCcc的植株一定是单倍体。
1.总结判断染色体组的三种方法
(1)根据染色体形态判断:
细胞内形态相同的染色体有几条,则含有几个染色体组。
下图所示的细胞中所含的染色体组数分别是:
a为3个,b为2个,c为1个。
(2)根据基因型判断:
控制同一性状的基因出现几次,就含几个染色体组——每个染色体组内不含等位或相同基因。
下图所示的细胞中,它们所含的染色体组数分别是:
a为4个,b为2个,c为3个,d为1个。
(3)根据染色体数与形态数的比值判断:
染色体数与形态数比值意味着每种形态染色体数目的多少,每种形态染色体有几条,即含几个染色体组,如玉米的体细胞中共有20条染色体,10种形态,则玉米含有2个染色体组。
2.归纳判断单倍体、二倍体与多倍体的方法
考点1 染色体结构变异和染色体数目变异
[典例精析]
(2018·
北京西城期末)控制玉米植株颜色的基因G(紫色)和g(绿色)位于6号染色体上。
经X射线照射的纯种紫株玉米与绿株玉米杂交,F1出现极少数绿株①。
为确定绿株的出现是由于G基因突变还是G基因所在的染色体片段缺失造成的,可行的研究方法②是( )
A.用该绿株与纯合紫株杂交,观察统计子代的表现型及比例
B.用该绿株与杂合紫株杂交,观察统计子代的表现型及比例
C.选择该绿株减数第一次分裂前期细胞,对染色体观察分析
D.提取该绿株的DNA,根据PCR能否扩增出g基因进行判断
[破题关键] ①—紫色对绿色为显性;
不发生变异,F1均为紫色。
②—子一代中绿株可能是基因突变产生的(基因型为gg),也可能是染色体变异后产生的(基因型为g),答题的关键是扣住基因突变和染色体变异的区别。
[解析] 基因突变在显微镜下无法观察到,而染色体变异可在显微镜下观察到,所以可以通过细胞学的方法来验证,即在显微镜下观察绿株细胞减数分裂过程中的染色体。
通过观察减数第一次分裂前期联会的6号染色体是否相同进行分析,C选项中的方法可行。
[答案] C
(2016·
江苏卷)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( )
①
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
[破题关键] ①—首先分析题图正确判断出染色体变异类型,即缺失、倒位;
回顾染色体结构变异对生物生存的影响;
染色体倒位在减数分裂过程中形成四分体的特点:
呈“十字形”。
[解析] 据图可知个体甲的变异是缺失,个体乙的变异是倒位,均会导致表型异常,A和D选项错误。
个体甲自交,后代可能出现缺失染色体纯合个体致死现象,后代性状分离比不一定是3∶1,C项错误。
个体乙细胞减数分裂形成的四分体异常,B项正确。
[答案] B
海南卷)蜜蜂中,雌蜂是雌雄配子结合产生的二倍体,雄蜂是由未受精的卵直接发育而来的①。
某对蜜蜂所产生子代的基因型为:
雌蜂是AADD、AADd、AaDD、AaDd;
雄蜂是AD、Ad、aD、ad。
这对蜜蜂的基因型是( )
A.AADd和adB.AaDd和aD
C.AaDd和ADD.Aadd和AD
[破题关键] ①—子代雄蜂的基因型即亲代雌性个体产生的配子类型。
[解析] 由雄蜂的基因型可推测亲本雌蜂的基因型为AaDd,后代的雌蜂是由雄性的精子与雌蜂的卵细胞结合形成的,据此推测亲本雄性的基因型为AD,C正确。
北京西城期末)下列有关变异的叙述,错误的是( )
A.非同源染色体上的非等位基因之间可发生基因重组
B.相对于DNA病毒,RNA病毒更容易发生基因突变
C.染色体结构变异均可导致基因的种类和数目发生改变
D.有丝分裂和减数分裂过程中均可发生染色体数目变异
[解析] 在减数第一次分裂后期,同源染色体分离,非同源染色体自由组合,非同源染色体上的非等位基因发生基因重组,A选项正确。
DNA一般为双链,RNA一般为单链,由于RNA的结构没有DNA的稳定,所以RNA病毒比DNA病毒更加容易发生基因突变,B选项正确。
染色体结构变异包括缺失、重复、倒位、易位。
易位、倒位等染色体结构变异通常不会导致基因的种类和数目发生改变,C选项错误。
在有丝分裂和减数分裂过程中,非同源染色体之间交换一部分片段,会导致染色体结构变异。
着丝点分裂后形成的两条染色体不能移向两极,会导致染色体数目变异,D选项正确。
染色体变异发生的范围为真核生物,在有丝分裂和减数分裂过程中均可发生。
考生容易混淆两点:
易将四分体时期的交叉互换误认为染色体结构变异;
误将基因突变中碱基对的增添或缺失认为是染色体结构变异。
另外,要注意基因突变和基因重组在光学显微镜下是观察不到的,而染色体属于显微结构,因此染色体数目变异和染色体结构变异均可在光学显微镜下观察到。
考什么
(1)染色体结构变异和数目变异
(2)染色体变异与表现型的关系
主要以非选择题的形式考查
学什么
(1)熟记染色体变异的类型
(2)理解染色体组的概念
(3)掌握三大可遗传变异(基因突变、基因重组和染色体变异)的区别
[知能拓展]
1.细胞分裂图像中染色体组数的判断方法
图
示
以生殖细胞中的染色体数为标准,判断题目中所给图像中的染色体组数。
如下图所示:
解
读
(1)图a为减数第一次分裂的前期,染色体4条,生殖细胞中染色体2条,该细胞中有2个染色体组,每个染色体组有2条染色体。
(2)图b为减数第一次分裂的末期或减数第二次分裂前期,染色体2条,生殖细胞中染色体2条,该细胞中有1个染色体组,每个染色体组中有2条染色体。
(3)图c为减数第一次分裂的后期,染色体4条,生殖细胞中染色体2条,该细胞中有2个染色体组,每个染色体组有2条染色体。
(4)图d为有丝分裂后期,染色体8条,生殖细胞中染色体2条,该细胞中有4个染色体组,每个染色体组有2条染色体。
2.“三看法”判断基因突变和染色体变异
[角度训练]
角度1 染色体组与单倍体、二倍体和多倍体
1.如图a~d分别表示不同生物的体细胞图像,有关这些图像的叙述,错误的是( )
A.细胞a含有一个染色体组,该生物体很可能是单倍体
B.细胞b含有两个染色体组,该生物体可能是单体
C.细胞c含有三个染色体组,该生物体一定是三倍体
D.若已知细胞d由受精卵发育而来,该生物体可能是三体
[解析] 细胞c的每一组字母都代表三个等位基因,同一组字母代表的三个等位基因分别位于三条同源染色体上,含有三个染色体组,若该生物体由受精卵发育而来,是三倍体;
若该生物由六倍体的配子直接发育而来,则是单倍体,C错误。
2.下图所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
[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。
角度2 染色体变异类型的判断
3.(2016·
上海卷)导致遗传物质变化的原因有很多,下图中字母代表不同基因,其中变异类型①和②依次是( )
A.突变和倒位B.重组和倒位
C.重组和易位D.易位和倒位
[解析] ①中少了基因a、b,多了基因j,是非同源染色体间发生了片段交换,属于染色体结构变异中的易位;
②中基因c、d、e位置发生了颠倒,属于染色体结构变异中的倒位。
[答案] D
4.如图所示,关于甲、乙、丙、丁的叙述,正确的是( )
A.甲属于基因突变,乙属于染色体变异
B.丙出现的变异只能出现在有丝分裂中
C.丁细胞含有两个染色体组
D.甲、乙、丙、丁均属于染色体变异
[解析] 染色体变异是指染色体结构和数目的改变。
染色体结构的变异主要有缺失、重复、倒位、易位四种类型。
甲中基因没有改变,只是b和d的位置发生了交换,属于染色体结构变异中的倒位,乙中基因gh重复出现,属于染色体结构变异中的重复;
丙是有丝分裂后期或减数第二次分裂后期,所以出现的变异不只出现在有丝分裂中,在四倍体减数分裂过程中也可能出现;
丁细胞中染色体大小相同,含有一对等位基因,所以含有两个染色体组;
甲、乙、丙、丁中,甲、乙、丙属于染色体变异,丁为基因突变。
考点2 实验——低温诱导植物染色体数目加倍
银川检测)下列关于低温诱导染色体加倍实验的叙述,正确的是( )
A.原理:
低温抑制染色体着丝点分裂,使子染色体不能分别移向两极
B.解离:
盐酸酒精混合液和卡诺氏液都可以使洋葱根尖解离
C.染色:
改良苯酚品红溶液和醋酸洋红溶液都可以使染色体着色
D.观察:
显微镜下可以看到大多数细胞的染色体数目发生改变
[解析] 低温诱导染色体数目加倍实验的原理是抑制纺锤体的形成,导致染色体不分离,从而产生染色体数目加倍的细胞;
卡诺氏液能固定细胞的形态,而盐酸酒精混合液可以使洋葱根尖解离;
改良苯酚品红溶液和醋酸洋红溶液都可以使染色体着色;
洋葱根尖装片中的细胞大部分处于有丝分裂间期,在显微镜下能观察到染色体数目发生改变的只是少数细胞。
对于“低温诱导植物染色体数目的变化”实验的分析,正确的是( )
A.在诱导染色体数目变化方面,低温与秋水仙素诱导的原理不同
B.从卡诺氏液中取出的根尖要用蒸馏水冲洗2次才可以进行制片
C.制作装片的具体操作方法与“观察植物细胞的有丝分裂”实验相同
D.需将培养的洋葱放入冰箱的冷冻室内低温处理
[解析] 低温与秋水仙素的作用原理相同,均抑制纺锤体的形成,A错误;
卡诺氏液用于固定细胞的形态,从卡诺氏液中取出的根尖要用体积分数为95%的酒精冲洗2次才可以进行制片,B错误;
将培养的洋葱放入冰箱的冷藏室内低温4℃处理,不能冷冻,冷冻会破坏细胞的结构导致细胞死亡,D错误。
1.实验原理
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.实验步骤与现象
3.注意事项
(1)显微镜下观察到的是死细胞,而不是活细胞:
植物细胞经卡诺氏液固定后细胞已死亡。
(2)选择材料不能随意:
误将低温处理“分生组织细胞”等同于“任何细胞”。
因为染色体数目变化发生在细胞分裂时,处理其他细胞不会出现染色体加倍的情况。
(3)低温处理的理解误区:
误认为低温处理时间越长越好。
低温处理的目的只是抑制纺锤体形成,使染色体不能被拉向两极。
如果低温持续时间过长,会影响细胞的各项功能,甚至死亡。
(4)着丝点分裂不是纺锤丝牵引的结果:
误将“抑制纺锤体形成”等同于“着丝点不分裂”。
着丝点是自动分裂,不需要纺锤丝牵引。
纺锤丝牵引的作用是将染色体拉向两极。
4.低温诱导植物染色体数目变化的实验中的试剂及其作用
5.低温诱导染色体加倍实验与观察细胞有丝分裂实验的操作步骤比较
项目
低温诱导植物染色体数目的变化
观察根尖分生组织细胞的有丝分裂
培养
待洋葱长出1cm左右不定根时4℃低温培养
适宜温度下培养
固定
解离前用卡诺氏液进行固定,然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次
不用固定
染色
用改良苯酚品红染液
用醋酸洋红液或龙胆紫溶液
1.下列关于低温诱导植物染色体数目变化的实验中,部分试剂的使用方法及其作用的叙述中错误的是( )
选项
试剂
使用方法
作用
A
卡诺氏液
将根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5~1h
培养根尖,促进细胞分裂
B
体积分数为
95%的酒精
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,使细胞之间的联系变得疏松
C
蒸馏水
浸泡解离后的根尖约10min
漂洗根尖,去除解离液
D
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
[解析] 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;
体积分数为95%的酒精与质量分数为15%的盐酸等体积混合后即为解离液,用于溶解细胞间的连接物质,使细胞分开,便于观察;
蒸馏水的作用是漂洗根尖,去除解离液,便于染色;
改良苯酚品红染液是一种碱性染料,能使染色体着色。
[答案] A
2.(2018·
陕西五校联考)某同学在做“低温诱导植物染色体数目的变化”实验时,将大蒜根尖随机分为12组,实验处理和结果如下表所示,请回答有关问题。
(1)低温诱导植物染色体数目加倍的原理是低温会使细胞分裂过程中________的形成受阻,从而使细胞分裂过程中染色体数目加倍而细胞不分裂。
低温处理与秋水仙素处理相比,具有_______________________________________________等优点。
(2)实验中选择大蒜根尖________区细胞进行观察,效果最佳,原因是此处的细胞分裂比较________,在显微镜下观察,此处细胞的特点表现为____________________________________。
(3)实验过程中需要用________________________对大蒜根尖细胞的染色体进行染色。
(4)由实验结果可知,________________的条件下,加倍效果最为明显。
[解析]
(1)低温能够抑制纺锤体的形成,实现染色体数目的加倍;
用秋水仙素诱导染色体数目加倍,操作较为烦琐,且秋水仙素有毒,而低温诱导操作简单、安全无毒。
(2)植物根尖分生区细胞呈正方形,排列紧密,且分裂较为旺盛,故观察时应选择根尖分生区细胞。
(3)实验过程可用改良苯酚品红染液(或醋酸洋红或龙胆紫)对染色体着色。
(4)由表中信息可知,在温度为4℃的条件下处理96小时,细胞中染色体数目加倍效果最佳。
[答案]
(1)纺锤体 操作简单、安全无毒
(2)分生 旺盛 呈正方形,排列紧密
(3)改良苯酚品红染液(或醋酸洋红或龙胆紫)
(4)4℃、96小时
考点3 生物育种
天津卷)芦笋是雌雄异株植物,雄株性染色体为XY,雌株为XX;
其幼茎可食用,雄株产量高。
以下为两种培育雄株的技术路线。
有关叙述错误的是( )
A.形成愈伤组织可通过添加植物生长调节剂进行诱导
B.幼苗乙和丙的形成均经过脱分化和再分化过程
C.雄株丁的亲本的性染色体组成分别为XY、XX
D.与雄株甲不同,雄株丁培育过程中发生了基因重组
[解析] 本题主要考查育种的相关知识。
植物组织培养过程中,利用植物生长调节剂调节愈伤组织的形成与分化,A正确;
由花粉形成单倍体幼苗乙、丙的过程包括脱分化、再分化两个阶段,B正确;
雄株丁的亲本乙、丙由雄株的花粉经单倍体育种培育而来,只有植物乙、丙的性染色体组成为XX、YY时,雄株丁的性染色体组才能成为XY,C错误;
雄株丁的培育过程中经历了减数分裂产生花粉的过程,该过程中发生了基因重组,D正确。
(2017·
江苏卷)研究人员在柑橘中发现一棵具有明显早熟特性的变异株,决定以此为基础培育早熟柑橘新品种。
请回答下列问题:
(1)要判断该变异株的育种价值,首先要确定它的________物质是否发生了变化。
(2)在选择育种方法时,需要判断该变异株的变异类型。
如果变异株是个别基因的突变体,则可采用育种方法①,使早熟基因逐渐________,培育成新品种1。
为了加快这一进程,还可以采集变异株的________进行处理,获得高度纯合的后代,选育成新品种2,这种方法称为________育种。
(3)如果该早熟植株属于染色体组变异株,可以推测该变异株减数分裂中染色体有多种联会方式,由此造成不规则的________________,产生染色体数目不等、生活力很低的________,因而得不到足量的种子。
即使得到少量后代,早熟性状也很难稳定遗传。
这种情况下,可考虑选择育种方法③,其不足之处是需要不断制备________,成本较高。
(4)新品种1与新品种3均具有早熟性状,但其他性状有差异,这是因为新品种1选育过程中基因发生了多次________,产生的多种基因型中只有一部分在选育过程中保留下来。
[解析]
(1)具有育种价值的变异属于可遗传变异,需先确定遗传物质是否发生了变化。
(2)变异株是个别基因的突变体,则利用杂交育种,通过连续自交、选育,使早熟基因逐渐纯合,培育成新品种。
加快育种进程,缩短育种年限,则采用单倍体育种,即采集变异株的花药进行处理,获得单倍体,然后用秋水仙素处理单倍体幼苗,诱导染色体数目加倍,获得纯合子。
(3)染色体组变异株中染色体组发生了变化,则减数分裂中染色体有多种联会方式,染色体分离时不规则,就会形成染色体数目不等、生活力很低的配子,结果不能完成受精作用,得不到足量的种子。
育种③是植物组织培养,需不断制备组培苗,成本较高。
(4)新品种1是通过杂交育种培育而成的,属于有性生殖,是基因重组的结果,新品种3是植物组织培养的结果,属于无性繁殖,基因没有重组,所以前者产生的多种基因型中只有一部分保留下来,后者全部保留下来。
[答案]
(1)遗传
(2)纯合 花药 单倍体
(3)染色体分离 配子 组培苗
(4)重组
四种育种方法的比较
角度1 生物育种过程与分析
1.(2018·
山西四校联考)野生猕猴桃是一种多年生富含Vc的二倍体(2n=58)小野果。
下图是某科研小组以大量的野生猕猴桃种子(aa)为实验材料培育抗虫猕猴桃无子新品种的过程,分析正确的是( )
A.该培育过程中不可使用花药离体培养
B.③⑦过程必须使用秋水仙素
C.⑤的亲本不是同一物种
D.⑥过程得到的个体是四倍体
[解析] 图中②过程中可用花药离体培养,诱导染色体加倍获得基因型为AA的个体;
秋水仙素或低温诱导均可导致染色体数加倍;
⑤的亲本中,AA为二倍体,AAAA为四倍体,不是同一物种;
⑥过程为基因工程导入抗虫基因,获得的仍是三倍体。
北京石景山期末)下列关于育种的叙述中,正确的是( )
A.杂交育种和诱变育种均可产生新的基因
B.三倍体植物不能由受精卵发育而来
C.花药离体培养获得的单倍体中可能含有等位基因
D.人工诱变获得的突变体大多数表现出优良性状
[解析] 诱变育种的原理是基因突变,可产生新的基因;
杂交育种获得的新品种并没有产生新基因,只能产生新的基因型,A项错误。
三倍体植物能由二倍体和四倍体的配子形成的受精卵发育而来,B项错误。
四倍体等多倍体的花粉经离体培养、秋水仙素处理后,可能产生杂合子。
如BBbb的花粉基因型有三种:
BB、Bb、bb,培养处理后单倍体基因型分别是BBBB、BBbb(杂合子)、bbbb。
因此花药离体培养获得的单倍体中可能含有等位基因,C项正确。
基因突变具有不定向性、多害少利性和低频性,诱变获得的性状多数对个体的生存不利,D项错误。
本题的知识点是基因突变的特点和基因突变在育种中的应用、多倍体育种、三倍体的形成。
对基因突变、基因重组和染色体变异的理解和掌握是解题的关键。
角度2 育种方法的选择与设计
3.(2018·
北京丰台期末)改良缺乏某种抗病性的水稻品种,不宜采用的方法是( )
A.杂交育种B.诱变育种
C.单倍体育种D.基因工程育种
[解析] 可以用杂交育种的方法,将该水稻品种与另一有相关抗病性的水稻品种杂交,使优良性状集中在一起,A项不符合题意;
因要改良缺乏某种抗病性的水稻品种,可采用诱变育种的方法,诱导该水稻品种发生基因突变,产生相关抗病性基因,B项不符合题意;
因该水稻品种缺乏抗病性基因,不能用单倍体育种法获得抗病植株,C项符合题意;
可以用基因工程的方法,定向导入相关抗病性基因以改变水稻性状,D项不符合题意。
4.(2018·
天津武清检测)某生物的基因型为AaBB,通过下列技术可以分别将它转变为以下基因型的生物:
①AABB;
②aB;
③AaBBC;
④AAaaBBBB。
则以下排列正确的是( )
A.诱变育种、转基因技术、花药离体培养、细胞融合
B.杂交育种、花药离体培养、转基因技术、多倍体育种
C.花药离体培养、诱变
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