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
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