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課標(biāo)版 生物 第19講 染色體變異及育種,知識(shí)一 染色體變異 一、染色體結(jié)構(gòu)變異,二、染色體數(shù)目變異 1.類(lèi)型,2.染色體組 (1)組成 如圖中雄果蠅體細(xì)胞染色體中的一個(gè)染色體組可表示為:③ Ⅱ、Ⅲ、 Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y 。 (2)組成特點(diǎn): a.形態(tài)上:細(xì)胞中的一組④ 非同源染色體 ,在形態(tài)和功能上各不相同。,b.功能上:控制生物⑤ 生長(zhǎng)、發(fā)育、遺傳和變異 的一組染色體。 3.單倍體、二倍體和多倍體,1.判斷有關(guān)染色體變異敘述的正誤。 (1)染色體增加某一片段可提高基因表達(dá)水平,是有利變異。(2014江蘇單 科,7A)(?) (2)染色體易位不改變基因數(shù)量,對(duì)個(gè)體性狀不會(huì)產(chǎn)生影響。(2014江蘇單 科,7C)(?) (3)觀(guān)察異常染色體應(yīng)選擇處于分裂間期的細(xì)胞。(2013福建理綜,5B)(?) (4)“三倍體西瓜植株的高度不育”與減數(shù)分裂同源染色體聯(lián)會(huì)行為有 關(guān)。(2013安徽理綜,4③改編)(√),(5)某染色體上缺失一個(gè)堿基對(duì)屬于基因突變,缺失一個(gè)基因?qū)儆谌旧w變 異。 (√) (6)染色體組非整倍性變化必然導(dǎo)致新基因產(chǎn)生。(2011海南單科,19B)(?) (7)低溫抑制染色體著絲點(diǎn)分裂,使子染色體不能分別移向兩極,導(dǎo)致染色體 加倍。(2010福建理綜,3A)(?),2.下列關(guān)于染色體結(jié)構(gòu)變異的敘述,不正確的是 ( ) A.外界因素可提高染色體斷裂的頻率 B.染色體缺失了某段,可使生物性狀發(fā)生變化 C.一條染色體某一段顛倒180后,生物性狀不發(fā)生變化 D.染色體結(jié)構(gòu)變異一般可在顯微鏡下直接檢驗(yàn) 答案 C 染色體結(jié)構(gòu)變異是由于某些自然條件或人為因素造成的,染色 體變異可導(dǎo)致生物性狀發(fā)生相應(yīng)的改變。倒位是染色體某片段位置顛倒, 使其中的基因位置發(fā)生了改變,可導(dǎo)致生物的性狀發(fā)生變化。,,3.下列情況引起的變異屬于染色體變異的是 ( ) A.非同源染色體上非等位基因的自由組合 B.染色體的某一片段移接到另一條非同源染色體上 C.同源染色體的非姐妹染色單體之間發(fā)生局部交換 D.DNA分子中發(fā)生堿基對(duì)的增添、缺失和改變 答案 B 在減Ⅰ后期非同源染色體上的非等位基因隨著非同源染色體 的自由組合而自由組合和減Ⅰ四分體時(shí)期同源染色體的非姐妹染色單體 之間發(fā)生交叉互換屬于基因重組。B選項(xiàng)屬于染色體變異。D選項(xiàng)屬于基 因突變。,,知識(shí)二 育種 一、雜交育種 1.原理:① 基因重組 。 2.過(guò)程: (1)植物:選擇具有不同優(yōu)良性狀的親本② 雜交 ,獲得F1→F1自交→獲 得F2→③ 鑒別、選擇 需要的類(lèi)型,自交至不發(fā)生性狀分離為止。 (2)動(dòng)物:選擇具有不同優(yōu)良性狀的親本雜交,獲得F1→F1雌雄個(gè)體交配→ 獲得F2→鑒別、選擇需要的類(lèi)型與隱性類(lèi)型測(cè)交,選擇后代不發(fā)生性狀,分離的F2個(gè)體。 3.優(yōu)點(diǎn):操作簡(jiǎn)便,可以把多個(gè)品種的④ 優(yōu)良性狀 集中在一起。 4.缺點(diǎn):獲得新品種的周期⑤ 長(zhǎng) 。 二、誘變育種 1.原理:① 基因突變 。 2.過(guò)程: 3.優(yōu)點(diǎn) (1)可以提高③ 突變頻率 ,在較短時(shí)間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類(lèi)型。,(2)大幅度地④ 改良某些性狀 。 4.缺點(diǎn):有利變異個(gè)體往往不多,需處理大量材料。 三、單倍體育種 1.原理:① 染色體(數(shù)目)變異 。 2.方法 花 藥 單倍體 幼苗 染色體數(shù)目 加倍,得到正,常純合子 3.優(yōu)點(diǎn):③ 明顯縮短育種年限 ,所得個(gè)體均為④ 純合體 。 4.缺點(diǎn):技術(shù)復(fù)雜。 四、多倍體育種 1.方法:用① 秋水仙素 或低溫處理。 2.處理材料:② 萌發(fā)的種子或幼苗 。 3.原理 抑制,③ 紡錘體 形成 ④ 染色體 不能移向細(xì) 胞兩極,從而引起細(xì)胞 內(nèi)染色體數(shù)目加倍 4.實(shí)例:三倍體無(wú)子西瓜,(1)兩次 傳粉 (2)三倍體西瓜無(wú)子的原因:三倍體西瓜在減數(shù)分裂過(guò)程中,由于染色體⑦ 聯(lián)會(huì)紊亂 ,不能產(chǎn)生正常配子。,1.判斷有關(guān)育種說(shuō)法的正誤。 (1)基因工程育種與雜交育種的原理相同。 (√) (2)“將含抗病基因的重組DNA導(dǎo)入玉米細(xì)胞,經(jīng)組織培養(yǎng)獲得抗病植株” 包含了基因工程技術(shù)。(2013全國(guó),5C改編)(√) (3)人工誘變育種的優(yōu)點(diǎn)可以提高突變率,加速育種工作的進(jìn)程。 (√) (4)用AaBb個(gè)體進(jìn)行單倍體育種,要用秋水仙素處理萌發(fā)的種子。 (?) (5)目前對(duì)轉(zhuǎn)基因生物安全性的爭(zhēng)論主要集中在食用安全性和環(huán)境安全性 上。(2013江蘇單科,15D)(√),(6)人工誘導(dǎo)多倍體的唯一方法是用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗。 (?),2.下列有關(guān)育種的說(shuō)法中,正確的是 ( ) A.雜交育種所依據(jù)的主要遺傳學(xué)原理是基因突變 B.生產(chǎn)上通常采用多倍體育種的方法來(lái)獲得無(wú)子番茄 C.誘變育種可以快速獲得具有新基因的純合子 D.植物體細(xì)胞雜交育種可以克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙 答案 D 雜交育種依據(jù)的遺傳學(xué)原理是基因重組,故A錯(cuò)誤;生產(chǎn)上主要 利用一定濃度的生長(zhǎng)素或生長(zhǎng)素類(lèi)似物來(lái)獲得無(wú)子番茄,故B錯(cuò)誤;誘變育 種的原理是基因突變,即使得到具有新基因的個(gè)體,其基因純合的可能性也 很低,所以誘變育種很難快速獲得具有新基因的純合子,故C錯(cuò)誤。,,3.如圖為四種不同的育種方法,請(qǐng)回答: (1)圖中A→D途徑表示雜交育種,一般從F2開(kāi)始選種,這是因?yàn)? 。,(2)若親本的基因型有以下四種類(lèi)型: ①兩親本相互雜交,后代表現(xiàn)型為3∶1的雜交組合是 。 ②選乙、丁為親本,經(jīng)A→B→C途徑可培育出 種純合植物。該育 種方法突出的優(yōu)點(diǎn)是 。 (3)E方法最不易獲得所需品種的原因是 。 (4)下列植物中,是通過(guò)圖中F方法培育而成的植物是 ( ),A.太空椒 B.無(wú)子番茄 C.白菜—甘藍(lán) D.八倍體小黑麥 答案 (1)從F2開(kāi)始出現(xiàn)性狀分離 (2)甲乙 4 明顯縮短育種年限 (3)基因突變頻率低且不定向 (4)D 解析 (1)圖中A→D途徑表示雜交育種,雜交育種是從出現(xiàn)性狀分離那代 開(kāi)始選種,即從F2開(kāi)始選種。(2)①兩親本雜交,后代表現(xiàn)型為3∶1,從圖解 不難看出兩親本為甲乙;②選乙、丁為親本,雜交子一代的基因型是AaBb 和Aabb,可以產(chǎn)生4種類(lèi)型的配子,經(jīng)A→B→C途徑可以培育出4種表現(xiàn)型,,的純合植物,該育種方式為單倍體育種,其優(yōu)點(diǎn)是明顯縮短育種年限。(3)基 因突變頻率低且具有不定向性。(4)圖中用F方法培育而成的植物是多倍 體,常用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗使其染色體數(shù)目加倍,八倍體小黑 麥的育種是多倍體育種。,突破一 染色體變異 1.染色體結(jié)構(gòu)變異與基因突變、基因重組的辨析 (1)染色體結(jié)構(gòu)變異與基因突變的判斷,(2)“缺失”問(wèn)題 (3)變異水平問(wèn)題,2.單倍體、二倍體與多倍體的不同,3.染色體易位與交叉互換,1.染色體組數(shù)量的判斷方法,(1)同一形態(tài)的染色體→有幾條就有幾組。如圖中有4個(gè)染色體組。 (2)控制同一性狀的等位基因→有幾個(gè)就有幾組。如AAabbb個(gè)體中有3 個(gè)染色體組。 (3)染色體組數(shù)= ,如圖中染色體組數(shù)為 =4。 2.單倍體、二倍體和多倍體的判斷方法 典例1 圖中①和②表示發(fā)生在常染色體上的變異。關(guān)于它們的敘述中錯(cuò),誤的是 ( ) A.①和②都是染色體結(jié)構(gòu)的變異 B.②屬于染色體結(jié)構(gòu)變異中的易位 C.兩種變異都沒(méi)有新的基因產(chǎn)生 D.②中的染色體不屬于同源染色體,解題關(guān)鍵 解析 ①圖表示的是同源染色體在四分體時(shí)期發(fā)生了非姐妹染色單體 間的交叉互換,屬于基因重組。②圖表示染色體的某一片段移接到另一條 非同源染色體上,屬于染色體結(jié)構(gòu)變異中的易位。 答案 A,,1-1 如圖表示某種生物的部分染色體發(fā)生了兩種變異的示意圖,圖中①和 ②,③和④互為同源染色體,則圖a、圖b所示的變異 ( ) A.均為染色體結(jié)構(gòu)變異 B.基因的數(shù)目和排列順序均發(fā)生改變 C.均使生物的性狀發(fā)生改變 D.均可發(fā)生在減數(shù)分裂過(guò)程中,答案 D 解析 由圖可知,圖a為交叉互換屬于基因重組,基因的數(shù)目和排列順序未 發(fā)生改變,性狀可能沒(méi)有變化;圖b是染色體結(jié)構(gòu)變異,基因的數(shù)目和排列順 序均發(fā)生改變,性狀也隨之改變;二者均可發(fā)生在減數(shù)分裂過(guò)程中。,1-2 如圖所示細(xì)胞含三個(gè)染色體組的是 ( ) 答案 B 解析 A圖中“○”形態(tài)的染色體有4條,A細(xì)胞中有4個(gè)染色體組;B圖中 “□”形態(tài)的染色體有3條,B細(xì)胞中有3個(gè)染色體組;C圖中控制同一性狀 的基因有2個(gè),故此細(xì)胞中有2個(gè)染色體組;D圖中染色體數(shù)和染色體形態(tài)數(shù) 分別為4、2,該細(xì)胞中的染色體組數(shù)為2。,,1-3 下列是某些細(xì)胞的基因型,其中含有3個(gè)染色體組的是 ( ) A.Mm B.abc C.DDd D.AaBbCc 答案 C 解析 由基因型判斷染色體組數(shù),控制同一性狀的基因有幾個(gè),則有幾個(gè) 染色體組,所以A、D選項(xiàng)有2個(gè)染色體組,B選項(xiàng)有1個(gè)染色體組,C選項(xiàng)有3 個(gè)染色體組。,,突破二 育種 1.針對(duì)不同目的的雜交育種程序 (1)培育雜合子品種(雜種優(yōu)勢(shì)) 選取符合要求的純種雙親雜交(♀♂)→F1(即為所需品種)。 (2)培育隱性純合子品種 選取雙親雜交(♀♂)→F1 F2→選出表現(xiàn)型符合要求的個(gè)體種植并 推廣。 (3)培育顯性純合子品種,選取雙親雜交(♀♂)→F1 F2→選出表現(xiàn)型符合要求的個(gè)體 F3 …… 選出穩(wěn)定遺傳的個(gè)體推廣種植。 2.針對(duì)不同育種目標(biāo)的育種方案,1.育種程序圖的識(shí)別,(1)首先要識(shí)別圖解中各字母表示的處理方法:A——雜交,D——自交,B ——花藥離體培養(yǎng),C——秋水仙素處理,E——誘變處理,F——秋水仙素 處理,G——轉(zhuǎn)基因技術(shù),H——脫分化,I——再分化,J——包裹人工種 皮。這是識(shí)別各種育種方法的主要依據(jù)。 (2)根據(jù)以上分析可以判斷:“親本 新品種”為雜交育種,“親本 新品種”為單倍體育種,“種子或幼苗 新品種”為誘變育種,“種子 或幼苗 新品種”為多倍體育種,“植物細(xì)胞 新細(xì)胞 愈傷組 織 胚狀體 人工種子 新品種”為基因工程育種。 2.基于個(gè)體基因型的育種圖解識(shí)別,根據(jù)基因型的變化可以判斷:“aabbAABB→AaBb→AAbb”為雜交育 種,“aabbAABB→AaBb→Ab→AAbb”為單倍體育種,“AABB→ AaBB”為誘變育種,“aabbAABB→AaBb→AAaaBBbb”為多倍體育種。,典例2 假設(shè)a、B為玉米的優(yōu)良基因,現(xiàn)有AABB、aabb兩個(gè)品種,控制兩 對(duì)相對(duì)性狀的基因位于兩對(duì)同源染色體上,實(shí)驗(yàn)小組用不同方法進(jìn)行了實(shí) 驗(yàn)(見(jiàn)圖),下列說(shuō)法不正確的是 ( ),A.過(guò)程①⑧育種方法運(yùn)用的原理是基因突變,最大優(yōu)點(diǎn)是能提高突變率,在 短時(shí)間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類(lèi)型 B.過(guò)程⑤使用的試劑是秋水仙素,它可作用于正在分裂的細(xì)胞,抑制紡錘體,的形成 C.過(guò)程②③④育種方法運(yùn)用的原理是基因重組,基因型aaB_的類(lèi)型經(jīng)④后, 子代中aaBB所占比例是5/6 D.過(guò)程②⑥⑦應(yīng)用了單倍體育種的方法,最大的優(yōu)點(diǎn)是明顯縮短育種年限,解析 過(guò)程①⑧育種方法是誘變育種。過(guò)程②③④育種方法是雜交育 種,原理是基因重組,基因型aaB_的類(lèi)型中aaBB占1/3, aaBb占2/3,經(jīng)過(guò)自交 后,子代中aaBB所占比例是1/2,故C錯(cuò)誤。 答案 C,2-1 如圖為水稻的幾種不同育種方法示意圖,據(jù)圖回答:,(1)B常用的方法是 ,C、F過(guò)程常用的藥劑是 。 (2)打破物種界限的育種方法是 (用圖中的字母表示),該方法所運(yùn),用的原理是 。 (3)假設(shè)你想培育一個(gè)穩(wěn)定遺傳的水稻品種,它的性狀都是由隱性基因控制 的,其最簡(jiǎn)單的育種方法是 (用圖中的字母表示);如果都是由顯性 基因控制的,為縮短育種時(shí)間常采用的方法是 (用圖中的字母表 示)。 (4)現(xiàn)有三個(gè)水稻品種,①的基因型為aaBBDD,②的基因型為AAbbDD,③的 基因型為AABBdd,三對(duì)等位基因分別位于三對(duì)同源染色體上。如果每年 只繁殖一代,若要獲得aabbdd植株,至少需要 年的時(shí)間。 答案 (1)花藥離體培養(yǎng) 秋水仙素 (2)E 基因重組,,(3)A→D A→B→C (4)3 解析 要培育的水稻品種若性狀都是由隱性基因控制的,最簡(jiǎn)單的育種 方法是雜交育種,若性狀都是由顯性基因控制的,快速育種常用的方法是單 倍體育種。比較①、②、③三個(gè)品種與新品種的基因型,可以發(fā)現(xiàn)新品種 中含①、②、③三個(gè)品種的基因各1對(duì),如果要想縮短獲得aabbdd植株的時(shí) 間,可采用單倍體育種:第一年可以先讓①和②(或③)雜交得到雜交一代 AaBbDD(或AaBBDd),第二年再用雜交一代與③(或②)雜交,得到雜交二代 AaBbDd,第三年種植雜交二代種子,待種子長(zhǎng)成植株開(kāi)花后,先用花藥離體 培養(yǎng)得到單倍體幼苗(基因型有ABD、ABd、AbD、aBD、Abd、aBd、,abD、abd),然后再用秋水仙素處理abd幼苗,當(dāng)年就能夠獲得aabbdd植株。 2-2 小麥?zhǔn)且环N重要的糧食作物,改善小麥的遺傳性狀是科學(xué)工作者不斷 努力的目標(biāo),如圖是遺傳育種的一些途徑。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:,(1)以矮稈易感病(ddrr)和高稈抗病(DDRR)小麥為親本進(jìn)行雜交,培育矮稈 抗病小麥品種過(guò)程中,F1自交產(chǎn)生F2,其中矮稈抗病類(lèi)型出現(xiàn)的比例是 ,選F2矮稈抗病類(lèi)型連續(xù)自交、篩選,直至 。 (2)若要在較短時(shí)間內(nèi)獲得上述新品種小麥,可選圖中 (填字母) 途徑所用的方法。其中的F環(huán)節(jié)是 。 (3)科學(xué)工作者欲使小麥獲得燕麥抗銹病的性狀,應(yīng)該選擇圖中 (填字母)表示的技術(shù)手段最為合理可行,該技術(shù)手段主要包括: 。 (4)小麥與玉米雜交,受精卵發(fā)育初期出現(xiàn)玉米染色體在細(xì)胞分裂時(shí)全部丟 失的現(xiàn)象,將種子中的胚取出進(jìn)行組織培養(yǎng),得到的是小麥 植株。,(5)兩種親緣關(guān)系較遠(yuǎn)的植物進(jìn)行雜交,常出現(xiàn)雜交不親和現(xiàn)象,這時(shí)可采用 技術(shù)手段進(jìn)行處理。 (6)圖中的遺傳育種途徑, (填字母)所表示的方法具有典型的不定 向性。 答案 (1)3/16 不再發(fā)生性狀分離 (2)EFG 花藥離體培養(yǎng) (3)CD 提取目的基因、目的基因與運(yùn)載體結(jié)合、將目的基因?qū)胧荏w細(xì) 胞、目的基因的檢測(cè)和表達(dá) (4)單倍體 (5)植物體細(xì)胞雜交,,(6)AB 解析 圖中AB為誘變育種方法,CD為基因工程育種方法,EFG為單倍體 育種方法,HI為細(xì)胞工程育種方法,JK為多倍體育種方法。(1)用矮稈易感 病(ddrr)和高稈抗病(DDRR)小麥為親本進(jìn)行雜交,培育矮稈抗病小麥品種 的過(guò)程叫做雜交育種,F2中矮稈抗病類(lèi)型出現(xiàn)的比例是3/16,讓F2矮稈抗病 類(lèi)型連續(xù)自交、篩選,直至不再發(fā)生性狀分離,新的品種即培育成功。(2)要 盡快獲得矮稈抗病類(lèi)型新品種,應(yīng)該采用圖中EFG單倍體育種的方法。(3) 欲使小麥獲得燕麥抗銹病的性狀,應(yīng)該用基因工程的育種方法,其過(guò)程包 括:提取目的基因、目的基因與運(yùn)載體結(jié)合、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞、 目的基因的檢測(cè)和表達(dá)。(4)小麥與玉米雜交后,由于發(fā)育初期受精卵中玉,米染色體全部丟失,胚的細(xì)胞中只剩下小麥生殖細(xì)胞中的染色體,因此將胚 取出進(jìn)行組織培養(yǎng),得到的是小麥單倍體植株。(5)要克服遠(yuǎn)緣雜交不親和 的障礙,需要采用植物細(xì)胞工程育種的方法,讓兩個(gè)植物物種的體細(xì)胞融 合,通過(guò)組織培養(yǎng)的方式,即可得到新的物種。(6)誘變育種具有不定向性。,突破三 實(shí)驗(yàn) 低溫誘導(dǎo)染色體加倍 1.實(shí)驗(yàn)原理 低溫可抑制紡錘體形成,阻止細(xì)胞分裂,導(dǎo)致細(xì)胞染色體數(shù)目加倍。 2.實(shí)驗(yàn)步驟與現(xiàn)象,,3.低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目變化的實(shí)驗(yàn)中的試劑及其作用,典例3 下列有關(guān)“低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化”實(shí)驗(yàn)的敘述中,正 確的是 ( ) A.洋蔥的不定根在冰箱的低溫室內(nèi)誘導(dǎo)36 h,可抑制細(xì)胞分裂中染色體的 著絲點(diǎn)分裂 B.改良苯酚品紅染液的作用是固定和染色 C.體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精可用于洗滌細(xì)胞固定過(guò)程中使用的卡諾氏液和 解離細(xì)胞 D.經(jīng)過(guò)解離、漂洗、染色和制片,在顯微鏡下觀(guān)察,發(fā)現(xiàn)所有細(xì)胞內(nèi)的染色 體數(shù)目都加倍 解析 低溫誘導(dǎo)不會(huì)抑制染色體著絲點(diǎn)的分裂,而是抑制紡錘體的形成,,使子染色體不能移向細(xì)胞的兩極;細(xì)胞不能分裂成兩個(gè)子細(xì)胞;改良苯酚品 紅染液的作用是染色,不能用于固定;顯微鏡下觀(guān)察,染色體數(shù)目加倍的細(xì) 胞只有少數(shù),多數(shù)細(xì)胞處于分裂間期,看不到染色體,還有部分細(xì)胞有染色 體,但可能進(jìn)行正常的有絲分裂。 答案 C,3-1 關(guān)于低溫誘導(dǎo)洋蔥染色體數(shù)目變化的實(shí)驗(yàn),不正確的描述是 ( ) A.處于分裂間期的細(xì)胞數(shù)目最多 B.在顯微鏡視野內(nèi)可以觀(guān)察到二倍體細(xì)胞和四倍體細(xì)胞 C.在高倍顯微鏡下可以觀(guān)察到細(xì)胞從二倍體變?yōu)樗谋扼w的過(guò)程 D.在誘導(dǎo)染色體數(shù)目變化方面,低溫與秋水仙素誘導(dǎo)的原理相似 答案 C 解析 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中洋蔥細(xì)胞由于已死亡,不會(huì)發(fā)生從二倍體變?yōu)樗谋扼w 的過(guò)程,C錯(cuò)誤。,,