（北京专用）2019版高考生物一轮复习 第19讲 染色体变异与育种课件.ppt

第19讲染色体变异与育种,突破1染色体变异,突破2生物变异在育种上的应用,总纲目录,突破3实验低温诱导植物染色体数目的变化,一、染色体结构的变异(连一连),aDbCcBdA,名师点睛(1)基因中碱基对“缺失”染色体结构变异中的“缺失”。(2)“易位”“交叉互换”。二、染色体数目的变异1.染色体组(1)概念:细胞中的一组非同源染色体,在形态和功能上各不相同,但又互相协调,共同控制生物的生长、发育、遗传和变异,这样的一组染色体叫做一个染色体组。(2)组成:如图为一雄果蝇的染色体组成,其染色体组可表示为:、X或、Y。,2.二倍体、多倍体和单倍体的比较,1.图中a和b的操作是秋水仙素处理,其作用原理是抑制纺锤体的形成。,三、单倍体育种和多倍体育种四倍体二倍体单倍体纯合二倍体,2.图中c过程是花药离体培养。,3.单倍体育种的优点是明显缩短育种年限。,名师点睛(1)用秋水仙素或低温处理种子时一定要注意处理的是萌发的种子。(2)由配子形成的单倍体在染色体数目加倍时只能处理其幼苗。,1.杂交育种(1)含义: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)育种原理:基因重组。(3)方法:杂交自交选种自交。,四、杂交育种与诱变育种,2.诱变育种(1)含义: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。(2)育种原理:基因突变。,3.生物育种原理、方法、实例AaAeBcCbCd,1.基因突变与染色体结构变异都导致个体表现型改变。(),3.将杂合的二倍体植株的花粉培育成一株幼苗,然后用秋水仙素处理,使其能正常开花结果。该幼苗发育成的植株具有能稳定遗传的特征。(),2.染色体增加某一片段可提高基因表达水平,是有利变异。(),5.观察异常染色体应选择处于分裂间期的细胞。(),4.染色体结构变异可为生物进化提供原材料。(),6.三倍体西瓜植株的高度不育与减数分裂同源染色体联会行为有关。(),12.人工诱导多倍体的唯一方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。(),11.用AaBb个体进行单倍体育种,要用秋水仙素处理萌发的种子。(),10.人工诱变育种的优点是可以提高突变率,加速育种工作的进程。(),9.“将含抗病基因的重组DNA导入玉米细胞,经组织培养获得抗病植株”包含了基因工程技术。(),8.基因工程育种与杂交育种的原理相同。(),7.某染色体上缺失一个碱基对属于基因突变,缺失一个基因属于染色体变异。(),突破1染色体变异,1.染色体结构变异与基因突变、基因重组的辨析(1)染色体结构变异与基因突变的判断,(2)“缺失”问题(3)变异水平问题,2.单倍体、二倍体与多倍体的比较,3.染色体易位与交叉互换,归纳提升变异类型与细胞分裂的关系|,1.“三看”法判断生物变异的类型(1)DNA分子内的变异:,(2)DNA分子间的变异:,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个染色体组。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个染色体组。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.单倍体、二倍体和多倍体的判断方法,考向1以基础判断或相关图示的形式,考查染色体结构变异1.(2018北京海淀期末)某初级精母细胞在发生减数分裂时,两对同源染色体发生特殊的联会现象(如图,字母为染色体区段的标号,数字为染色体的标号),减数第一次分裂后期四条染色体随机两两分离,遗传信息不丢失的配子才成活。以下分析不正确的是(),A.可利用光镜观察这种特殊联会现象B.、发生了染色体结构的变异C.图中四条染色体共有4种分离方式D.含、或、的配子可以成活,答案C题图变异的原因是、发生了染色体结构变异中的易位,故可利用光镜观察这种特殊联会现象,A、B正确;由题意可知,图中四条染色体随机两两分离,共有3种分离方式,C错误;由题意可知,含、或、的配子,遗传信息没有丢失,可以成活,D正确。,2.甲、乙为两种果蝇(2n),如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,D,答案D分析图可知,甲的1号染色体倒位形成乙的1号染色体,B错误;染色体倒位后,染色体上的基因排列顺序改变,C错误;倒位后甲和乙的1号染色体不能正常联会,减数分裂异常,A错误。基因突变、染色体变异和基因重组为生物进化提供原材料,D正确。,考向2以基础判断或图示分析的形式,考查染色体数目变异3.(2018北京八中期中)下列关于子细胞基因型异常发生时期的判断,正确的是(),A,答案A基因组成为AaBb的细胞分裂形成的子细胞的基因组成为AAaBb和aBb,可推知在有丝分裂后期,含有A基因的两条子染色体移向了同一极,进入了基因组成为AAaBb的子细胞中,同时形成的另一个子细胞的基因组成为aBb,A正确;基因型为DD的个体,产生的子细胞基因组成为D、d,可推知这两个子细胞是配子,说明发生异常的时期是减数第一次分裂前的间期,发生了基因突变,B错误;基因型为AaBb的个体产生了基因组成为AaB、AaB、b、b的子细胞,可推知,在减数第一次分裂后期,含有A基因和a基因的同源染色体未分离,C错误;基因型为AaXBXb的个体产生了基因组成为AAXBXb、XBXb、a、a的子细胞,可推知,在减数第一次分裂后期,两条X染色体未分离,且减数第二次分裂后期,含有A基因的姐妹染色单体未分离,D错误。,4.如图表示细胞中所含的染色体,的基因型可以表示为()A.:AABb:AAABBb:ABCD:AB.:Aabb:AaBbCc:AAAaBBbb:ABC.:AaBb:AaaBbb:AAaaBBbb:AbD.:AABB:AaBbCc:AaBbCcDd:ABCD,C,答案C根据细胞中所含的染色体的类型判断,含有两个染色体组,含有三个染色体组,含有四个染色体组,含有一个染色体组,等位基因或相同基因位于同源染色体上,分析得出C正确。,突破2生物变异在育种上的应用,1.针对不同目的的杂交育种程序(1)培育杂合子品种在农业生产上,可以将杂种一代作为种子直接使用,如水稻、玉米等。其特点是可以利用杂种优势,获得高产、抗性强的品种,但种子只能种一年。培育的基本步骤如下: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双亲杂交()F1F2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选取双亲杂交()F1F2选出表现型符合要求的个体F3,选出稳定遗传的个体推广种植。,2.不同育种目标的育种方式选择(1)培育无子果实可选择多倍体育种,其原理是三倍体植株减数分裂时联会紊乱,不能形成种子。(2)要获得本物种没有的性状可选择诱变育种或基因工程育种,其中基因工程育种的目的性强。(3)如果要将不同个体的优良性状集中到同一个体,则可以选择杂交育种或单倍体育种,其中单倍体育种可大大缩短育种年限,从而快速获得纯种。(4)如果要克服远缘杂交不亲和的障碍,则可以选择基因工程育种和植物体细胞杂交技术。(5)如果要培育隐性性状个体,可自交或杂交,只要出现该性状即可。,(6)如果要使染色体加倍,则可以采用秋水仙素处理等方法,也可以采用细胞融合的方法,并且细胞融合可在两个不同物种之间进行。(7)有些植物如小麦、水稻等,杂交实验较难操作,则最简便的方法是自交。(8)实验材料若为动物,则杂交育种中一般不通过逐代自交,而应通过测交实验直接判断基因型。(9)实验植物若为营养繁殖类,如马铃薯、红薯等,则只要出现所需性状即可,不需要培育出纯种。(10)实验材料若为原核生物,则不能运用杂交育种,细菌的育种一般采用诱变育种和基因工程育种的方法。,育种图解的识别方法,1.育种程序图的识别,2.基于个体基因型的育种图解识别,根据基因型的变化可以判断:“aabbAABBAaBbAAbb”为杂交育种,“aabbAABBAaBbAbAAbb”为单倍体育种,“AABBAaBB”为诱变育种,“aabbAABBAaBbAAaaBBbb”为多倍体育种。,考向1以基础判断或图示分析的形式,考查育种原理及图解分析,1.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,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,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。,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)重组解析本题考查育种的相关知识。(1)要判断该变异株是否可用于育种,首先必须明确该变异是否为遗传物质改变引起的。(2)育种方法1为杂交育种,含有早熟基因的杂合子经过不断自交和选育,含有早熟基因的纯合子比例逐渐增大。采用花药离体培养获得的是单倍体植株,再经过人工诱导使染色体数目加倍的育种方法称为单倍体育种。(3)如果该,变异植株为染色体组变异株,在减数分裂过程中染色体有多种联会方式,造成不规则的染色体分离,产生染色体数目不等、生活力很低的配子,因此种子数量减少。采用植物组织培养技术育种,需要不断制备组培苗。(4)新品种1是采用杂交育种方法获得的,选育过程中基因发生多次重组,后代中有多种基因型,只有符合要求的部分在选育过程中被保留下来。,考向2以实例分析的形式,考查育种方法的选择2.(2017北京理综)玉米(2n=20)是我国栽培面积最大的作物,近年来常用的一种单倍体育种技术使玉米新品种选育更加高效。(1)单倍体玉米体细胞的染色体数为,因此在分裂过程中染色体无法联会,导致配子中无完整的。(2)研究者发现一种玉米突变体(S),用S的花粉给普通玉米授粉,会结出一定比例的单倍体籽粒(胚是单倍体;胚乳与二倍体籽粒胚乳相同,是含有一整套精子染色体的三倍体。见图1)。根据亲本中某基因的差异,通过PCR扩增以确定单倍体胚的来源,结果见图2。,从图2结果可以推测单倍体的胚是由发育而来。玉米籽粒颜色由A、a与R、r两对独立遗传的基因控制,A、R同时存在时籽粒为紫色,缺少A或R时籽粒为白色。紫粒玉米与白粒玉米杂交,结出的籽粒中紫白=35,出现性状分离的原因是,推测白粒亲本的基因型是。将玉米籽粒颜色作为标记性状,用于筛选S与普通玉米杂交后代中的单倍体,过程如下:,请根据F1籽粒颜色区分单倍体和二倍体籽粒并写出与表型相应的基因型。(3)现有高产抗病白粒玉米纯合子(G)、抗旱抗倒伏白粒玉米纯合子(H),欲培育出高产抗病抗旱抗倒伏的品种。结合(2)中的育种材料与方法,育种流程应为:;将得到的单倍体进行染色体加倍以获得纯合子;选出具有优良性状的个体。,答案(1)10减数染色体组(2)卵细胞紫粒亲本是杂合子aaRr/Aarr单倍体籽粒胚的表型为白色,基因型为ar;二倍体籽粒胚的表型为紫色,基因型为AaRr;二者胚乳的表型均为紫色,基因型为AaaRrr(3)G与H杂交;将所得F1为母本与S杂交;根据籽粒颜色挑出单倍体解析本题考查遗传规律及育种的相关知识。(1)单倍体玉米体细胞的染色体数为20/2=10,没有同源染色体,因此在减数分裂过程中染色体无法联会,染色体随机分配到子细胞,导致配子中无完整的染色体组。(2)由图2可以直接看出,F1单倍体胚的基因与母本完全相同,说明单倍体胚是由母本的卵细胞发育而来的。由紫粒玉米和白粒玉米杂交后代的表型比例3/8=3/41/2可以推出,亲本中相关的两对基因,一对基因在,两个亲本中都是杂合的,另一对基因在一个亲本中是杂合的,在另一个亲本中是隐性纯合的,所以紫粒亲本的基因型为AaRr,白粒亲本的基因型为aaRr/Aarr。由题意可知该杂交实验后代中,二倍体籽粒胚的基因来自亲本双方,单倍体籽粒胚的基因只来自母本,二者的胚乳都由精子与极核结合形成的受精极核发育而来,所以单倍体籽粒胚的基因型为ar,表型为白色;二倍体籽粒胚的基因型为AaRr,表型为紫色;二者的胚乳基因型为AaaRrr,表型为紫色。(3)结合(2)中的育种方法可知,可以通过子代玉米籽粒的颜色筛选出S与普通玉米杂交后代中的单倍体,因此育种流程应为:用G和H杂交,将优良性状组合在一起,再将所得F1为母本与S杂交,获得单倍体籽粒和二倍体籽粒,根据籽粒颜色挑选出单倍体;最后将得到的单倍体进行染色体加倍以获得纯合子,选出具有优良性状的个体。,突破3实验低温诱导植物染色体数目的变化,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.低温诱导植物染色体数目的变化实验中的试剂及其作用,4.“低温诱导植物染色体数目的变化”与“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”的区别,考向1以基础判断的形式,考查“低温诱导植物染色体数目的变化”实验操作1.下列有关“低温诱导植物染色体数目的变化”实验的叙述,错误的是()A.低温处理植物分生组织细胞,能够抑制纺锤体的形成B.制作装片,包括解离、漂洗和制片3个步骤C.在低倍镜视野中既有正常的二倍体细胞,也有染色体数目发生改变的细胞D.把根尖放在卡诺氏液中浸泡,以固定细胞的形态,B,答案B低温处理植物的分生组织细胞,能够抑制纺锤体的形成,A正确;制作装片的顺序是解离漂洗染色制片,B错误;在低倍镜视野中既有正常的二倍体细胞,也有染色体数目发生改变的细胞,C正确;卡诺氏液适用于一般植物组织和细胞的固定,所以把根尖放在卡诺氏液中浸泡,可以固定