广西2020版高考生物一轮复习 第8单元 第2讲 染色体变异及生物育种课件 新人教版必修2.ppt

第2讲染色体变异及生物育种,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:低温诱导植物染色体数目的变化。,核心梳理,提能探究,考向感悟,染色体变异的判断与分析1.染色体结构的变异(1)类型(连线),归纳总结,核心梳理,提能探究,考向感悟,(2)结果:使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变,从而导致性状的变异。教材深挖基因突变中碱基对的增添、缺失与染色体结构变异中的重复、缺失有何区别?提示:基因突变中碱基对的增添、缺失是基因内部结构的变化,该基因还存在,只是变为原基因的等位基因或其他基因;而染色体结构变异中的重复、缺失是某个基因或染色体片段重复出现或减少。基因突变中碱基对的增添、缺失属于分子水平的变化,在光学显微镜下观察不到;染色体结构变异中的重复、缺失属于细胞水平的变化,在光学显微镜下能观察到。,归纳总结,核心梳理,提能探究,考向感悟,2.染色体数目的变异(1)类型,归纳总结,核心梳理,提能探究,考向感悟,(2)染色体组概念: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。组成:下图为雌雄果蝇的染色体组成,其染色体组可表示为、X或、Y。,归纳总结,核心梳理,提能探究,考向感悟,(3)单倍体、二倍体和多倍体的比较,归纳总结,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,核心梳理,提能探究,考向感悟,教材深挖若果蝇的某细胞在减数第一次分裂后期X染色体和Y染色体没有分离,最终形成的精子中含有的是不是一个染色体组?提示:不是。,归纳总结,核心梳理,提能探究,考向感悟,(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目,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3个或3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1个染色体组。(),归纳总结,核心梳理,提能探究,考向感悟,1.下列甲、乙两图均发生了片段的交换,其交换对象分别是什么?它们各属于哪种变异?提示:图甲发生的是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。,归纳总结,核心梳理,提能探究,考向感悟,2.下图表示细胞发生的几种变异,据图回答问题。(1)分别属于哪种变异?提示:属于染色体结构变异中的缺失;属于染色体结构变异中的易位;属于基因突变;属于染色体结构变异中的倒位。(2)中哪种变异能在光学显微镜下观察到?提示:均为染色体变异,可在光学显微镜下观察到,为基因突变,不能在光学显微镜下观察到。,归纳总结,核心梳理,提能探究,考向感悟,(3)中哪种变异没有改变染色体上基因的数目和排列顺序?提示:中,基因突变只是产生了新基因,改变了基因的质,并未改变基因的量,故染色体上基因的数目和排列顺序均未发生改变。,归纳总结,核心梳理,提能探究,考向感悟,考向1染色体结构变异的分析与判断1.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()A.个体甲的变异对表现型无影响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31D.个体乙染色体没有基因缺失,表现型无异常,归纳总结,答案,解析,核心梳理,提能探究,考向感悟,2.(2018黑龙江哈尔滨六中段检)下图分别表示不同的变异类型,基因a、a仅有图所示片段的差异。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,归纳总结,答案,解析,核心梳理,提能探究,考向感悟,考向2染色体组与生物倍性的判断3.(2018安徽濉溪联考)下列关于单倍体、二倍体及染色体组的叙述,正确的是()A.单倍体生物的体细胞中都没有同源染色体B.21三体综合征患者的体细胞中有三个染色体组C.人的初级卵母细胞中的一个染色体组中可能存在等位基因D.用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗的芽尖后,芽尖的细胞中都含有四个染色体组,归纳总结,答案,解析,核心梳理,提能探究,考向感悟,4.下列对图ah所示的生物体细胞中含有的染色体组数目的叙述,正确的是()A.细胞中含有1个染色体组的是图h,对应的个体是单倍体B.细胞中含有2个染色体组的是图e、g,对应的个体是二倍体C.细胞中含有3个染色体组的是图a、b,对应的该个体未必是三倍体D.细胞中含有4个染色体组的是图c、f,对应的个体一定是四倍体,归纳总结,答案,解析,核心梳理,提能探究,考向感悟,考向3染色体变异的实验分析与探究5.用秋水仙素处理某二倍体植物的愈伤组织,从获得的再生植株中筛选四倍体植株。预实验结果如下表。正式实验时秋水仙素浓度设计最合理的是()A.0,2,3,4,5,6B.0,4,5,6,7,8C.0,6,7,8,9,10D.0,3,6,9,12,15,归纳总结,答案,解析,核心梳理,提能探究,考向感悟,6.二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(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所示:,据此判断,显性性状为,理由是。,归纳总结,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(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:.若子代中出现,则说明无眼基因位于号染色体上;.若子代全为,则说明无眼基因不位于号染色体上。,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,答案:(1)野生型F1全为野生型(F2中野生型无眼=31)(2)性状表现野生型果蝇和无眼果蝇且比例为11野生型解析:(1)由表中数据可知F1全为野生型,F2中野生型果蝇无眼果蝇=31,所以野生型是显性性状。(2)要判断无眼基因是否在号染色体上,可让正常无眼果蝇与野生型(纯合)号染色体单体果蝇交配。假设控制无眼的基因为b,如果无眼基因位于号染色体上,则亲本为bbBO(O表示缺失一条染色体),子代中会出现bOBb=11,即后代出现野生型果蝇和无眼果蝇且比例为11。如果无眼基因不在号染色体上,则亲本为bbBB,子代全为野生型。,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,1.染色体结构变异与基因突变的区别(1)变异范围不同基因突变是分子水平上的变异,只涉及基因中一个或几个碱基的改变,这种变化在光学显微镜下观察不到。染色体结构的变异是在染色体水平上的变异,涉及染色体某一片段的改变,这一片段可能含有若干个基因,这种变化在光学显微镜下可观察到。,核心梳理,提能探究,(2)变异的方式不同基因突变包括基因中碱基对的增添、缺失和替换;染色体结构的变异包括染色体片段的缺失、重复、倒位和易位。它们的区别可用下图表示。,考向感悟,归纳总结,核心梳理,提能探究,(3)变异的结果不同基因突变导致新基因的产生,但基因数目不变,生物的性状不一定改变。染色体结构的变异使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变,从而导致性状的变异,但未形成新的基因。,考向感悟,归纳总结,核心梳理,提能探究,2.易位与交叉互换的区别,考向感悟,归纳总结,核心梳理,提能探究,3.“四法”判定染色体组的数目(1)据细胞分裂图像进行识别判断以生殖细胞中的染色体数为标准,判断题目图示中的染色体组数。如下页左上图所示。,考向感悟,归纳总结,核心梳理,提能探究,A为减数第一次分裂前期,染色体为4条,生殖细胞中染色体为2条,每个染色体组有2条染色体,该细胞中有2个染色体组。B为减数第二次分裂前期,染色体为2条,生殖细胞中染色体为2条,每个染色体组有2条染色体,该细胞中有1个染色体组。C为减数第一次分裂后期,染色体为4条,生殖细胞中染色体为2条,每个染色体组有2条染色体,该细胞中有2个染色体组。若D为有丝分裂后期,染色体为8条,生殖细胞中染色体为2条,每个染色体组有2条染色体,该细胞中有4个染色体组;若D为减数第二次分裂后期,染色体为8条,生殖细胞中染色体为4条,每个染色体组有2条染色体,该细胞中有4个染色体组。,考向感悟,归纳总结,核心梳理,提能探究,(2)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。如下图所示的细胞中,a中形态相同的染色体有3条,b中有2条,c中染色体各不相同,则可判定它们分别含3个、2个、1个染色体组。,考向感悟,归纳总结,核心梳理,提能探究,(3)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基因或相同基因,如下图所示:dg中依次含4,2,3,1个染色体组。(4)据染色体数与染色体形态数的比值判断染色体数与形态数的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。例如,果蝇中该比值为8/4=2,则果蝇含2个染色体组。,考向感悟,归纳总结,核心梳理,提能探究,4.“二看法”判断单倍体、二倍体、多倍体,考向感悟,归纳总结,核心梳理,归纳总结,(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被拉向两极细胞不能分裂细胞染色体数目加倍。,核心梳理,归纳总结,2.实验步骤,核心梳理,归纳总结,3.实验现象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。,核心梳理,归纳总结,典例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,错误的是(),答案,解析,核心梳理,归纳总结,强化训练选取生理状况相同的二倍体草莓(2n=14)幼苗若干,随机分组,每组30株,用不同浓度的秋水仙素溶液处理幼芽,得到实验结果如下图所示。下列有关叙述错误的是(),A.该实验的自变量有2个B.高倍镜下观察草莓茎尖细胞的临时装片,发现有的细胞分裂后期的染色体数目为56条C.秋水仙素与龙胆紫溶液都属于碱性染料,能对染色体着色,从而诱导染色体加倍D.在本实验中,用质量分数为0.2%的秋水仙素溶液处理草莓幼苗的幼芽1d,诱导成功率最高,答案,解析,核心梳理,归纳总结,“低温诱导植物染色体数目的变化”实验的注意事项(1)选材选用的实验材料既要容易获得,又要便于观察。常用的观察材料有蚕豆(染色体数目比洋葱少,故首选)、洋葱、大蒜等。(2)实验中各种液体的作用卡诺氏液:固定细胞形态。体积分数为95%的酒精:冲洗附着在根尖表面的卡诺氏液。解离液(质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精11混合):使组织中的细胞相互分离。清水:洗去解离液,防止解离过度影响染色。改良苯酚品红染液:使染色体着色,便于观察染色体的形态、数目和行为。,核心梳理,归纳总结,(3)根尖培养培养不定根:要使材料湿润以利生根。低温诱导:应设常温、低温4、0三种,以作对照,否则实验设计不严谨。(4)观察:换用高倍镜观察材料时,只能用细准焦螺旋进行调焦,切不可动粗准焦螺旋。,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,生物变异在育种上的应用几种常见生物育种方式的比较,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,教材深挖1.大幅度改良某一品种,使之出现前所未有的性状,如何设计育种方案?提示:大幅度改良某一品种,使之出现前所未有的性状需采用诱变育种。2.动物中优良品种的选育与植物的杂交育种有什么不同?提示:植物的杂交育种一般需要连续自交,既保留了优良品种,又能不断提高纯合比例;动物如果需要获得隐性个体,一旦出现即是所需,如果需要获得显性个体,可以通过一次测交实验来鉴定其是否为纯合优良品种,与植物有较大区别。,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(1)抗虫高秆小麦与不抗虫矮秆小麦杂交,通过基因重组可获得抗虫矮秆小麦。()(2)杂合抗病植株连续自交若干代,纯合抗病植株的比例逐代降低。()(3)通过花药离体培养可获得抗锈病高产小麦新品种。()(4)诱变育种和杂交育种均可形成新基因。()(5)利用高产、感病小麦与高产、晚熟小麦品种间杂交、筛选,可获得高产、抗病小麦品种。(),核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,1.如何利用基因型为TTrr和ttRR的亲代个体培育出具有双隐性性状的优良植株个体?大约需要几年(植株为一年生)?提示:两亲本个体杂交得F1,F1自交得F2,F2中出现的具有双隐性性状的植株即为所选植株。需要3年。,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,2.下图为育种流程图,据图回答问题。(1)图中哪种途径为单倍体育种?提示:图中过程表示单倍体育种。(2)图中哪一过程需用秋水仙素处理?应如何处理?提示:图中过程需用秋水仙素处理单倍体幼苗,从而获得纯合子;过程需用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,以诱导染色体加倍。,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(3)的育种原理分别是什么?提示:的育种原理为基因突变,的育种原理为染色体变异。(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:图中最简便的育种途径为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诱变育种。,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,考向1几种育种方法的比较1.下图是利用玉米(2n=20)的幼苗芽尖细胞(基因型为BbTt)进行实验的流程示意图。下列分析错误的是()A.基因重组发生在图中过程,过程中能够在显微镜下看到染色单体的时期是前期和中期B.秋水仙素诱导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%,答案,解析,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,2.下图是与水稻有关的育种途径。下列相关叙述错误的是()A.AB过程可获得原水稻没有的优良性状B.CD过程能定向改变水稻的性状C.EH过程依据的原理是基因重组D.EG过程用秋水仙素处理成熟植株,答案,解析,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,考向2育种流程设计3.某自花且闭花受粉植物,抗病性和茎的高度是独立遗传的性状。抗病和感病由基因R和r控制,抗病为显性;茎的高度由两对独立遗传的基因(D、d,E、e)控制,同时含有D和E表现为矮茎,只含有D或E表现为中茎,其他表现为高茎。现有感病矮茎和抗病高茎两品种的纯合种子,欲培育纯合的抗病矮茎品种。请回答下列问题。(1)自然状态下该植物一般都是合子。(2)若采用诱变育种,在射线处理时,需要处理大量种子,其原因是基因突变具有和多害少利性这三个特点。,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(3)若采用杂交育种,可通过将上述两个亲本杂交,在F2中抗病矮茎个体,再经连续自交等手段,最后得到稳定遗传的抗病矮茎品种。据此推测,一般情况下,控制性状的基因数越多,其育种过程所需的。若只考虑茎的高度,亲本杂交所得的F1在自然状态下繁殖,则理论上,F2的表现型及比例为。(4)若采用单倍体育种,该过程涉及的原理有。请用遗传图解表示其过程(说明:选育结果只需写出所选育品种的基因型、表现型及其比例)。,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,答案:(1)纯(2)不定向性、低频性(3)选择纯合化年限越长高茎中茎矮茎=169(4)基因重组和染色体变异,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,解析:(1)自然状态下,自花且闭花受粉植物一般不能进行杂交,自然状态下,都是纯合子。(2)诱变育种的原理是基因突变,基因突变具有不定向性、低频性和多害少利性,处理大量种子的目的是增加突变数,为选种提供更多的材料。(3)纯合抗病矮茎个体的基因型为RRDDEE,若采用杂交育种培育纯合抗病矮茎品种,离不开连续自交等纯合化处理和连续选择的环节。若只考虑茎的高度,亲本的基因型为DDEEddee,F1的基因型为DdEe,F1自交产生的F2的表现型和比例为高茎(ddee)中茎(D_ee和ddE_)矮茎(D_E_)=1(3+3)9=169。(4)利用亲本进行单倍体育种的过程图示如下:,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,基因型为RrDdEe的抗病矮茎杂合子产生花粉的过程会发生基因重组。诱导单倍体染色体数目加倍的过程中会发生染色体数目的变异。,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,4.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。,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(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。,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,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,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,解析:(1)某变异株是否有育种价值关键是看其遗传物质是否发生了变化。(2)通过自交会逐代提高纯合子的比例。为加快育种进程一般采用单倍体育种:先采集变异植株的花药进行离体培养,获得单倍体植株;再用秋水仙素处理单倍体植株幼苗,进而获得纯合的变异植株。(3)染色体组变异会导致联会紊乱,造成不规则的染色体分离,会产生部分染色体数目异常的配子。组织培养得到的个体可保持亲本的优良性状,但需不断制备组培苗,成本较高。(4)育种方法的原理为基因重组,控制其他性状的基因在选育过程中会发生多次重组,产生多种基因型,只有部分基因型在选育过程中保留下来,保留下来的基因型可能与原早熟柑橘植株的基因型不同。,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,1.育种中的常见要点总结(1)杂交育种只能利用现有的基因进行重组,不能创造新基因。(2)基因突变是不定向的,诱变育种并不能定向改变生物的性状。(3)转基因技术最大的优点是打破了生殖隔离,能定向改变生物的性状。(4)秋水仙素可抑制纺锤体的形成,使染色体数目加倍,还可作为化学诱变剂,诱发基因突变。,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(5)5种常考的育种方法,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,2.根据提供的材料选择合适的育种方法(1)有些植物如小麦、水稻等,杂交实验较难操作,在选育显性纯合子时最简便的方法是自交。(2)实验植物若为营养繁殖类,如土豆、地瓜等,则只要出现所需性状即可,不需要培育出纯种。(3)实验材料若为原核生物,则不能运用杂交育种,细菌一般采用诱变育种和基因工程育种。(4)动物育种时,一般选具有相同性状的个体相互交配,待性状分离后筛选,然后用测交的方法检测纯合子。这是由于动物大多是雌雄异体的,不能“自交”。,通关记,通关辨,通关练,1.染色体变异的实质是基因数目和位置的改变。2.染色体组是指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。3.体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体,叫单倍体。与正常植株相比,单倍体植株长得弱小,而且高度不育。4.由受精卵发育而来,体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体叫多倍体。多倍体植株一般茎秆粗壮,叶片、果实和种子都比较大,糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加。5.诱变育种能产生前所未有的新基因,创造变异新类型。6.杂交育种能将多个优良性状集中到同一生物个体上。,通关记,通关辨,通关练,1.辨析基因突变、基因重组与染色体变异(1)基因突变、基因重组、染色体变异都会引起遗传物质的改变,均是可遗传的变异。(2)基因突变是基因内部碱基对的改变,属于DNA分子水平上的变化。(3)染色体的某一个位点上基因的改变属于基因突变,这种改变在光学显微镜下是无法直接观察到的。而染色体变异可以用显微镜直接观察到。,通关记,通关辨,通关练,2.染色体变异及育种(1)染色体变异中的可育、不可育与可遗传的界定单倍体并非都不育。由二倍体的配子发育成的单倍体,表现为高度不育;多倍体的配子若含有偶数个染色体组,则其发育成的单倍体中含有同源染色体及等位基因,可育。“可遗传”不等于可育。三倍体无子西瓜、骡子、二倍体的单倍体等均表现为“不育”,但它们均属于可遗传的变异。(2)单倍体育种与多倍体育种分析单倍体育种包括花药离体培养和诱导染色体数目加倍过程,花药离体培养只是单倍体育种的一个操作步骤。两种育种方式都出现了染色体加倍的情况:单倍体育种的操作对象是单倍体幼