2018届高考生物总复习第七单元生物的变异育种和进化7_23染色体变异与育种(基因工程)课件20180518335.ppt

第23讲 染色体变异与育种(基因工程) 考纲导航 1.染色体结构变异和数目变异()。2.生物变异在育种上的应用()。3.转基因食品的安全()。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,(2)结果：使排列在染色体上的基因的_发生改变，从而导致性状的变异。 2染色体数目变异,数目或排列顺序,(2)染色体组(根据果蝇染色体组成图归纳),从染色体来源看，一个染色体组中_。 从形态、大小和功能看，一个染色体组中所含的染色体_。 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_，但不能重复。,不含同源染色体,各不相同,一整套基因,(3)单倍体、二倍体和多倍体,配子,染色体组,【判断与思考】 1判断下列说法的正误。 (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根据题图，回答问题。 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】 染色体片段缺失；染色体片段的易位；基因突变；染色体中片段倒位。 均为染色体变异，可在光学显微镜下观察到，为基因突变，不能在显微镜下观察到。,(3)图丙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】 图丙中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,【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。,考法1 染色体结构变异及与其他变异的区分 1(2018湖北省武汉市部分学校新高三起点调研)下图是蝗虫细胞中同源染色体(A1和A2)的配对情况。下列判断错误的是( ),A若A1正常，则A2可能发生了染色体片段的缺失 B若A2正常，则A1可能发生了染色体片段的增加 C图中的变异可以通过光学显微镜观察到 D该变异不能通过有性生殖遗传给下一代,【解析】 如果A1正常，A2染色体片段缺失某一片段，则A2可能发生了染色体结构变异中的缺失，A正确；若A2正常，A1染色体片段增加某一片段，则A1可能发生了染色体结构变异中的重复，B正确；染色体用龙胆紫或者醋酸洋红染色进而观察，所以染色体变异可通过光学显微镜观察，C正确；染色体结构变异属于可遗传变异，能通过有性生殖遗传给下一代，D错误。 【答案】 D,2如图分别表示不同的变异类型，a、a基因仅有图所示片段的差异。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 B中的变异属于染色体结构变异中的缺失 C中的变异可能是染色体结构变异中的缺失或重复 D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,【解析】 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；表示非同源染色体互换片段，发生的是染色体结构变异；表示基因突变，是由碱基对的增添引起的；表示染色体结构变异中的某一片段缺失或重复。 【答案】 C,【规律总结】 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。,考法2 染色体组及生物体倍性的判断 3观察图中ah所示的细胞图，关于它们所含的染色体组数的叙述，正确的是( ),A细胞中含有一个染色体组的是h图 B细胞中含有两个染色体组的是e、g图 C细胞中含有三个染色体组的是a、b图 D细胞中含有四个染色体组的是c、f图 【解析】 有一个染色体组的是d、g；有两个染色体组的是c、h；有三个染色体组的是a、b；有四个染色体组的是e、f。 【答案】 C,4(2018辽宁省庄河市高级中学高三下学期期末)下列关于染色体组、单倍体、二倍体和多倍体的叙述中，不正确的是( ) A组成一个染色体组的染色体中不含减数分裂中能联会的染色体 B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 C含一个染色体组的个体是单倍体，但单倍体未必含一个染色体组 D人工诱导多倍体唯一的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,【解析】 同一个染色体组中的染色体除X与Y外形态大小均不相同，不含同源染色体，A正确；由受精卵发育而成的体细胞含有两个染色体组的个体叫二倍体，B正确；单倍体是由含本物种配子染色体的配子直接发育而成的个体，含一个染色体组的个体是单倍体，但单倍体不一定只含一个染色体组，C正确；人工诱导多倍体常用的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，也可以用低温诱导的方法，D错误。 【答案】 D,【总结归纳】 1.“二看法”确认单倍体、二倍体、多倍体,2“三法”判定染色体组 方法1 根据染色体形态判定 细胞中形态、大小完全相同的染色体有几条，则有几个染色体组。如图A中形态、大小完全相同的染色体为1条，所以有1个染色体组，图B中彼此相同的(比如点状的)有3条，故有3个染色体组。同理，图C中有1个染色体组，图D中有2个染色体组。,方法2 根据基因型判定 在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的基因(包括同一字母的大、小写)出现几次，则含有几个染色体组。如图甲所示基因型为ABC，所以有1个染色体组。图乙所示基因型为AAa，A(a)基因有3个，即含有3个染色体组。同理，图丙中有2个染色体组，图丁中有3个染色体组。,注：判定染色体组的数目时只需参考其中任意一对等位基因的数量即可。 方法3 根据染色体数和染色体的形态数推算 染色体组数染色体数/染色体形态数。如果蝇体细胞中有8条染色体，分为4种形态，则染色体组的数目为2。,考法3 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(StPDI)；同时，这三个基因在另一种果蝇中的顺序是StDIP，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。 【答案】 C,6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： 若杂交子代_，则_。 若杂交子代_，则_。,【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ABBABbABAb1221；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)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Dddd11，前者是正常叶，后者是马铃薯叶；,如果D(d)基因位于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DDDDdd1221，测交后代的基因型是DDdDdDdddd1221，其中Dd、DDd、Ddd表现为正常叶，dd表现为马铃薯叶。,【答案】 (1)染色体数目变异 (2)ABBABbABAb1221 AABBb (3)F1的三体植株正常叶型与二倍体马铃薯叶型杂交 正常叶马铃薯叶11 D(或d)基因不在第6号染色体上 正常叶马铃薯叶51 D(或d)基因在第6号染色体上,考点二 生物变异在育种上的应用 1单倍体育种 (1)原理：_。 (2)方法,染色体(数目)变异,(3)优点：_，所得个体均为_。 (4)缺点：技术复杂。 2多倍体育种 (1)方法：用_或低温处理。 (2)处理材料：_。,明显缩短育种年限,纯合子,秋水仙素,萌发的种子或幼苗,(3)原理,(4)实例：三倍体无子西瓜,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_，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。,联会紊乱,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：_。 (2)过程 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)。 培育隐性纯合子品种：,基因重组,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_，获得F1F1自交获得F2_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F1F1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。,杂交,鉴别、选择,(3)优点：操作简便，可以把多个品种的_集中在一起。 (4)缺点：获得新品种的周期_。 4诱变育种 (1)原理：_。 (2)过程：,优良性状,长,基因突变,(3)优点： 可以提高_，在较短时间内获得更多的优良变异类型。 大幅度地_。 (4)缺点：有利变异个体往往不多，需处理大量材料。,突变频率,改良某些性状,【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。,5基因工程及其应用 (1)基因工程的概念,基因拼接,DNA分子,分子,导入,定向,(2)基因工程的基本工具 基因的“剪刀”与“针线”(如图)：,a基因的“剪刀”：指_。作用特点是一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割_。 b基因的“针线”：指_。连接脱氧核糖与磷酸交替连接而构成的DNA骨架上的缺口。 基因的“运输工具”：运载体，常用_、噬菌体、动植物病毒等。,限制性核酸内切酶,DNA分子,DNA连接酶,质粒,(3)基因工程的基本步骤：提取_目的基因与_结合将目的基因导入_目的基因的_。 (4)基因工程与作物育种：,目的基因,运载体,受体细胞,检测与鉴定,(5)环境保护：利用_降解有毒有害的化合物，吸收环境中的重金属，分解泄漏的石油，处理工业废水等。 【判断与思考】 1判断下列说法的正误。 (1)太空育种能按照人们的意愿定向产生所需优良性状。() (2)培育无子西瓜利用了基因重组的原理。() (3)杂合子品种的种子种植后会发生性状分离，故需年年制种。(),转基因细菌,(4)基因工程育种可以定向改造生物的性状。() (5)质粒存在于许多细菌、噬菌体及酵母菌等生物中。() (6)重组质粒中每个限制酶识别位点至少插入一个目的基因。() (7)没有限制酶就无法使用质粒运载体。(),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：,考法1 分析单倍体育种与多倍体育种的应用 1(2018湖北省武汉市部分学校新高三起点调研考试)下面是三倍体无子西瓜育种的流程图，以下说法错误的是( ),A四倍体母本上结出的西瓜，其果肉细胞内有三个染色体组 B秋水仙素作用于细胞分裂前期，能够抑制纺锤体的形成 C上述三倍体无子西瓜的育种原理是染色体数目变异 D三倍体植株所结的无子西瓜偶尔也会形成少量种子,【解析】 四倍体母本上结出的三倍体西瓜，其果肉是由四倍体的子房壁发育而来的，细胞内含有四个染色体组，A错误；秋水仙素的作用机理是抑制细胞分裂前期纺锤体的形成，B正确；三倍体无子西瓜的育种方法为多倍体育种，原理是染色体数目变异，C正确；三倍体植株细胞在减数第一次分裂过程中，一个染色体组的全部染色体移向细胞一极，另外两个染色体组的全部染色体移向另一极，可以形成正常的配子，从而形成少量的种子，D正确。 【答案】 A,2(2018安徽省合肥一中、马鞍山二中等六校教育研究会高三上学期第一次联考)科学家用纯种的高秆(D)抗锈病(T)小麦与矮秆(d)易染锈病(t)小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种，方法如图。下列叙述正确的是( ),A过程甲产生的F1有四种表现型 B该育种方法选育的优良品种不可育 C过程乙没有涉及花药离体培养 D该育种方法可以明显缩短育种年限,【解析】 根据题干信息分析，过程甲产生的子一代的基因型为DdTt，表现为高秆矮茎，只有一种表现型，A错误；该育种方法为单倍体育种，过程乙经过了花药离体培养和秋水仙素处理后，获得的优良品种是可育的且肯定是纯合子，B、C错误；单倍体育种可以明显缩短育种年限，D正确。 【答案】 D,考法2 诱变育种和杂交育种的应用 3(2018河北省大名县第一中学高三上学期第一次月考)下列关于杂交育种与诱变育种的叙述正确的是( ) A诱变育种是通过改变原有基因结构而导致新品种出现的方法 B基因重组是杂交育种的原理，基因重组发生在受精作用过程中,C诱变育种一定能较快选育出新的优良品种 D通过杂交育种方式培育新品种，从F1就可以进行选择,【解析】 诱变育种的原理是基因突变，基因突变是指DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失而引起的基因结构的改变，所以说诱变育种是通过改变原有基因结构而导致新品种出现的方法，A正确；基因重组是杂交育种的原理，基因重组发生在减数分裂过程中，B错误；由于基因突变是不定向的、而且突变频率较低，因此诱变育种不一定能较快选育出新的优良品种，C错误；通过杂交育种方式培育新品种，一般从F2开始进行选择，因为从F2开始发生性状分离，D错误。 【答案】 A,4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)设计培育能稳定遗传的黑色长毛兔的育种方案。 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”？ _(能或不能)。为什么？_ _ _ _。,【解析】 (1)要想获得BBee，应选择黑色短毛兔(BBEE)和褐色长毛兔(bbee)作为亲本杂交，但是获得的子一代全为杂合子，因此必须让子一代个体之间相互交配，在子二代中选择出黑色长毛兔，然后再通过测交的方法选择出后代不发生性状分离的即可。(2)杂交育种的原理为基因重组。(3)黑色长毛兔的基因型为B_ee，如果让这样表现型的雌雄兔子两两相互交配，如果所产生的子代均为黑色长毛，只能说明这两只黑色长毛兔中至少有一只是能稳定遗传的，因此不能确定这两只兔子就是能稳定遗传的黑色长毛兔。,【答案】 (1)BBEE bbee 雌雄个体相互交配 褐色长毛兔(或褐色短毛兔) 不出现性状分离 (2)基因重组 (3)不能 两只黑色长毛的雌雄兔子交配，所产生的子代均为黑色长毛，只能说明这两只黑色长毛兔中至少有一只是能稳定遗传的,考法3 生物育种的综合判断 5(2018陕西省西安市第一中学高三上学期第一次考试)下图表示利用农作物和培育出的过程，相关叙述中不正确的是( ),A在之间存在着生殖隔离 B过程依据的原理是基因重组 C过程在有丝分裂和减数分裂中均可发生 D的过程中要应用植物组织培养技术,【解析】 都是二倍体，不存在生殖隔离，如可以杂交产生，A错误；过程为杂交育种，依据的原理是基因重组，B正确；过程为诱变育种，原理是基因突变，基因突变可以发生在有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期，C正确；的过程为单倍体育种，其中过程要应用植物组织培养技术，D正确。 【答案】 A,6(2018河南省新乡市第一中学高三月考)如图表示培育新品种(或新物种)的不同育种方法，下列分析错误的是( ),A过程的育种方法能产生新的基因型，过程的育种方法能产生新的基因 B过程的育种和过程的育种原理相同，均利用了染色体变异的原理 C过程自交的目的不同，后者是筛选符合生产要求的纯合子 D图中A、B、C、D、E、F中的染色体数相等，通过过程产生的新物种的染色体数是B的两倍,【解析】 过程的育种方法为杂交育种，能产生新的基因型，过程是诱变育种，原理是基因突变，能产生新的基因，A正确；过程为单倍体育种，过程是多倍体育种，它们育种原理相同，均利用了染色体变异的原理，B正确；过程自交的目的不同，前者是产生符合要求的性状，后者是筛选符合生产要求的纯合子，C正确；图中E幼苗是由花药发育而来，为单倍体植株，染色体数目减半，D错误。 【答案】 D,【规律总结】 1.根据育种目标选择育种方案,2.关注“三最”定方向 (1)最简便侧重于技术操作，杂交育种操作最简便。 (2)最快侧重于育种时间，单倍体育种所需时间明显缩短。 (3)最准确侧重于目标精准度，基因工程技术可“定向”改变生物性状。,考点三 低温诱导植物染色体数目的变化(实验) 1实验原理 低温处理植物分生组织细胞_不能形成_不能被拉向两极细胞不能分裂细胞染色体数目加倍。,纺锤体,染色体,2实验步骤,1低温诱导植物染色体数目变化的实验中的试剂及其作用,2.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基本相同，但也有不同,【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2n16条；若用蚕豆(2n12条)染色体更便于观察。 (2)本实验是否温度越低效果越显著？ 【提示】 不是，必须为“适当低温”，以防止温度过低对根尖细胞造成伤害。,(3)观察时是否所有细胞中染色体均已加倍？ 【提示】 不是，只有少部分细胞实现“染色体加倍”，大部分细胞仍为二倍体分裂状况。,考法1 实验基础 1(2018四川省新津中学高三上学期入学考试)用浓度为2%的秋水仙素处理植物分生组织56 小时，能够诱导细胞内染色体数目加倍。某生物小组为了探究一定时间的低温(如4 )处理水培的洋葱根尖是否也能诱导细胞内染色体数目加倍进行了相关实验，下列有关叙述错误的是( ),A实验的假设是：一定