高考生物一轮复习 第七单元 生物的变异、育种与进化 第21讲 染色体变异课件.ppt

第21讲染色体变异 最新考纲 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 1 染色体结构的变异 1 类型 连线 考点一染色体变异的判断与分析 5年13考 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 数目或排列顺序 2 染色体数目变异 个别染色体 染色体组 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 注意 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 不含同源染色体 各不相同 一整套基因 3 单体体 二倍体和多倍体 配子 受精卵 受精卵 1或多个 2个 3 请解读下列三幅图示 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 提示与图中两条染色体上的基因相比推知 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 2016 经典高考 14 如图中甲 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 染色体结构变异的判断 a 个体甲的变异对表型无影响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3 1d 个体乙染色体没有基因缺失 表型无异常解析个体甲的变异属于缺失 基因 e 所在片段缺失 影响表型 a错误 个体乙发生的变异是倒位 减数分裂形成的四分体异常 呈 十字型 b正确 含缺失染色体的配子一般是败育的 故其后代一般不会发生性状分离 c错误 个体乙染色体没有基因缺失 但发生倒位 表型异常 d错误 答案b 2 2017 河北衡水中学期中 37 如图 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 解析可遗传变异包括基因突变 基因重组和染色体变异 由图可知 为同源染色体的非姐妹染色单体之间交叉互换 属于基因重组 为非同源染色体之间交换片段 属于染色体结构变异中的易位 发生了碱基对的增添 属于基因突变 为染色体结构变异中的缺失或重复 c正确 答案c 染色体结构变异与基因突变 基因重组的辨析 1 染色体易位与交叉互换 2 染色体结构变异与基因突变的判断 2017 经典高考 19 一株同源四倍体玉米的基因型为aaaa 其异常联会形成的部分配子也可受精形成子代 下列相关叙述正确的是 染色体数目变异与染色体组 a 上图表示的过程发生在减数第一次分裂后期b 自交后代会出现染色体数目变异的个体c 该玉米单穗上的籽粒基因型相同d 该植株花药培养加倍后的个体均为纯合子 解析同源染色体的联会发生在减数第一次分裂的前期 a错误 由于异常联会 形成染色体数目异常的配子 自交后代会出现染色体数目变异的个体 b正确 经过减数分裂可以成多种不同类型的配子 该玉米单穗上的籽粒基因型可能不同 c错误 由于减数分裂可形成杂合的配子则该植株花药培养加倍后的个体可为杂合子 d错误 答案b 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内形态相同的染色体有几条 则含有几个染色体组 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 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 方法体验 2018 湖北四市联考 下图是四种生物的体细胞示意图 a b图中的每一个字母代表细胞的染色体上的基因 c d图代表细胞的染色体情况 那么最可能属于多倍体的细胞是 解析体细胞中含有三个及三个以上染色体组的个体 称为多倍体 b中1个染色体组 由于a中基因重复 有可能是二倍体生物在有丝分裂时染色体复制过了 a b错误 c中2个染色体组 d中4个染色体组 c错误 d正确 答案d 染色体变异在实践中的应用 2017 河南洛阳三模 30 遗传学是一门探索生命起源和进化历程的学科 兴起于20世纪 发展异常迅速 请分析回答 1 最早证明基因位于染色体上的科学家是 填 孟德尔 萨顿 或 摩尔根 他发现了控制果蝇红白眼色的基因位于染色体上 2 在遗传学研究中 经常要通过实验来确定某基因位于哪一条常染色体 对于植物核基因的定位常用到下列方法 三体和单体产生的配子均为可育配子 且后代均存活 例如 让常染色体隐性突变型和野生型三体 2号染色体多一条 品系杂交 子一代中的三体个体再与隐性亲本回交 如果在它们的子代中野生型和突变型之比是5 1而不是 则说明该突变基因及其等位基因位于2号染色体上 也可让常染色体隐性突变型和野生型单体 2号染色体缺少一条 品系杂交 如果子一代中野生型和突变型之比是而不是 则说明该突变基因及其等位基因位于2号染色体上 解析 1 摩尔根以果蝇为实验材料 运用假说 演绎法 将控制红眼与白眼的基因与x染色体联系起来 证明了基因位于染色体上 2 设相关基因用a a表示 若突变基因在2号染色体上 常染色体隐性突变型 aa 和野生型三体 aaa 杂交获得的三体果蝇为aaa aaa产生的配子类型及比例为a aa aa a 2 2 1 1 故aaa与aa回交后代表现型及比例为野生型 突变型 5 1 若突变基因不在2号染色体上 野生型三体果蝇基因型为aa 它与常染色体隐性突变型 aa 杂交获得的果蝇为aa aa与aa回交后代表现型及比例为野生型 突变型 1 1 若突变基因在2号染色体上 常染色体隐性突变型 aa 和野生型单体 ao 杂交 子一代中野生型和突变型之比为aa ao 1 1 若该突变基因不在2号染色体上 野生型单体果蝇基因型为aa 它与常染色体隐性突变型 aa 杂交 子一代全为野生型 答案 1 摩尔根x 2 1 1 1 11 0 全为野生型 1 四法 判断生物变异的类型 1 生物类型推断法 2 细胞分裂方式推断法 3 显微镜辅助推断法 4 变异水平推断法 2 可遗传变异与不可遗传变异的判断 1 杂交育种 1 原理 基因重组 2 过程 选择具有不同优良性状的亲本 获得f1 f1 获得f2 需要的类型 优良品种 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 考点二变异在育种中的应用 杂交 自交 鉴别 选择 优良性状 长 2 诱变育种 1 原理 2 过程 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 基因突变 萌发种子或幼苗 突变频率 改良某些性状 3 单倍体育种 1 原理 2 方法 3 优点 所得个体均为 4 缺点 技术复杂 染色体 数目 变异 秋水仙素 明显缩短育种年限 纯合子 4 多倍体育种 1 方法 用 或低温处理 2 处理材料 3 原理 秋水仙素 萌发的种子或幼苗 纺锤体 染色体 4 实例 三倍体无子西瓜 三倍体种子 果实 联会紊乱 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 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 育种方法图解 图解中各字母表示的处理方法 a表示杂交 d表示自交 b表示花药离体培养 c表示秋水仙素处理 e表示诱变处理 f表示秋水仙素处理 g表示转基因技术 h表示脱分化 i表示再分化 j表示包裹人工种皮 这是识别各种育种方法的主要依据 1 2015 经典高考 某自花且闭花授粉植物 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 1 自然状态下该植物一般都是合子 育种方案的制定与评价 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有害性这三个特点 3 若采用杂交育种 可通过将上述两个亲本杂交 在f2等分离世代中 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的表现型及其比例为 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 解析本题主要考查学生对自由组合定律知识的掌握和灵活运用能力 1 由题干信息 某自花且闭花授粉植物 可推知自然状态下该植物一般都是纯合子 2 诱变育种时需要处理大量种子的主要原因在于基因突变具有多方向性 稀有性 低频性 和有害性 3 因为育种目的是培育抗病矮茎品种 因此可在f2等分离世代中选择抗病矮茎个体 经过连续自交等纯合化育种手段 最后得到稳定遗传的抗病矮茎品种 一般情况下 杂交育种需要连续自交选育 因此控制性状的基因数越多 使每对基因都达到纯合的自交代数越多 所需的年限越长 茎的高度由两对独立遗传的基因控制 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 若只考虑茎的高度 亲本基因型为ddee和ddee f1自交得到的f2代中 d e d ee dde ddee 9 6 1 4 遗传图解见答案 答案 1 纯 2 多方向性 稀有性 3 选择纯合化年限越长高茎 中茎 矮茎 1 6 9 4 基因重组和染色体畸变 2 2017 湖南长沙一模 下列关于育种的说法正确的是 a 多倍体育种和单倍体育种的最终目的分别是得到多倍体和单倍体b 单倍体育种相对杂交育种的优势是更易获得隐性纯合子c 三倍体无子西瓜培育时使用的秋水仙素作用于细胞有丝分裂的过程d 自然状态下基因突变是不定向的 而诱变育种时基因突变是定向的 解析多倍体育种得到的是多倍体 但是单倍体育种中得到的单倍体还需用秋水仙素处理使染色体加倍 a错误 单倍体育种相对于杂交育种的优势是明显缩短育种年限 b错误 秋水仙素作用于细胞有丝分裂前期 原理是抑制纺锤体形成 使染色体不能移向细胞两极从而使染色体数目加倍 c正确 自然状态下和诱变育种时基因突变都具有不定向性 d错误 答案c 1 山东高考 小麦品种是纯合子 生产上用种子繁殖 现要选育矮秆 aa 抗病 bb 的小麦新品种 马铃薯品种是杂合子 有一对基因杂合即可称为杂合子 生产上通常用块茎繁殖 现要选育黄肉 yy 抗病 rr 的马铃薯新品种 请分别设计小麦品种间杂交育种程序以及马铃薯品种间杂交育种程序 要求用遗传图解表示并加以简要说明 写出包括亲本在内的三代即可 诱变育种与杂交育种的应用 解析小麦品种是纯合子 aabb aabb 生产上用种子繁殖 现要选育矮秆 aa 抗病 bb 的小麦新品种 可采用杂交育种的方法 马铃薯品种是杂合子 有一对基因杂合即可称为杂合子 生产上通常用块茎繁殖 现要选育黄肉 yy 抗病 rr 的马铃薯新品种 可先采用杂交育种的方法获得黄肉 抗病品种 再用块茎进行无性繁殖 遗传图解见答案 答案 注 a b a bb aab aabb表示f2出现的9种基因型和4种表现型 写出f2的9种基因型和4种表现型即可 2 2017 河北石家庄模拟 30 研究人员在研究两个二倍体近种甲 乙间杂交时发现 获得的f1植株x不可育 已知甲乙的花色各由一对等位基因决定 a1 a2分别控制出现红色和蓝色 二者同时存在时表现为紫色 请根据图示回答 1 植株x产生配子的过程中四分体数量为 图中 处处理方法是用 处理 部位 进而获得可育植株y 2 植株x不可育的原因是 若想得到植株x上结的无子果实可采用的方法是 此时果皮细胞的染色体组数为 3 植株y有种基因型 其中紫色个体占 解析 1 植株x是甲乙进行有性杂交得到的 但由于甲乙为不同物种存在生殖隔离 其受精卵中不存在同源染色体 所以x产生配子过程中四分体数量为0 要想植株x由不育变为可育 则x的染色体就得加倍 所以可用秋水仙素处理幼苗的芽尖 抑制其分裂过程中纺锤体形成从而达到目的 2 植株x是甲乙进行有性杂交得到的 但由于甲乙为不同物种存在生殖隔离 二者产生的配子结合成的受精卵中不存在同源染色体 不能进行正常的减数分裂产生配子 因此植株x不可育 正常果实发育需要种子合成大量生长素 由于x无种子 若想得到x上结的无子果实需要人工将一定浓度生长素涂抹在x的雌蕊柱头上 从上述培育方法可以看出 这种无子果实的遗传物质并没改变 属于不可遗传变异 所以此时果皮 子房壁发育来 细胞的染色体组数仍旧与体细胞相同 为2 3 红色植株a1a1可产生a1 a1两种配子 蓝色植株a2a2可产生a2 a2两种配子 它们杂交得到的植株x共有a1a2 a2a1 a1a2 a1a2四种基因型 且各占1 4 植株x经秋水仙素处理后得到的植株y有4种基因型 分别是a1a1a2a2 紫色 a2a2a1a1 蓝色 a1a1a2a2 红色 a1a1a2a2 白色 其中紫色个体占1 4 答案 1 0秋水仙素幼苗的芽尖 2 没有同源染色体 不能进行正常的减数分裂产生配子用一定浓度生长素涂抹在x的雌蕊柱头上2 3 41 4 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 5 5种常考的育种方法 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 则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 只能选相同性状的个体相互交配 待性状分离后筛选 然后用测交方法检测纯合子 这是由于动物大多是雌雄异体 不能 自交 1 原理 步骤和现象 考点三实验 低温诱导植物染色体数目的变化 5年5考 2 低温诱导染色体数目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 特别提醒 1 显微镜下观察到的细胞是已被盐酸杀死的细胞 2 选材时应选用能进行分裂的分生组织细胞 否则不会出现染色体数目加倍的情况 1 本实验是否温度越低效果越显著 2 观察时是否所有细胞中染色体均已加倍 3 与洋葱根尖有丝分裂装片制作相比 本实验除用低温处理外 还有哪些不同之处 提示 1 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 2 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 3 与有丝分裂装片制作过程相比本实验在 解离 前使用 卡诺氏液 固定细胞 并使用95 酒精 洗去卡诺氏液 而且染色剂为 改良苯酚品红染液 1 福建卷 下列关于低温诱导染色体加倍实验的叙述正确的是 a 原理 低温抑制染色体着丝点分裂 使子染色体不能分别移向两极b 解离 盐酸酒精混合液和卡诺氏液都可以使洋葱根尖解离c 染色 改良苯酚品红溶液和醋酸洋红溶液都可以使染色体着色d 观察 显微镜下可以看到大多数细胞的染色体数目发生改变 解析低温诱导多倍体形成的实验原理是低温抑制纺锤体的形成 使染色体不能移向两极 a错误 卡诺氏液具有固定细胞的作用 而不能用于解离 b错误 低温诱导多倍体形成主要作用于细胞的分裂前期 而细胞大多数处于细胞分裂间期 而且细胞染色体变异率较低 所以大多数细胞的染色体数目没有改变 d错误 改良苯酚品红溶液和醋酸洋红溶液 都是能使染色体染成深色的碱性染料 c正确 答案c 2 关于低温诱导洋葱染色体数目变化的实验 错误的描述是 a 处于分裂间期的细胞数目最多b 在显微镜视野内可以观察到二倍体细胞和四倍体细胞c 在高倍显微镜下可以观察到细胞从二倍体变为四倍体过程d 在诱导染色体数目变化方面 低温与秋水仙素诱导的原理相似 解析由于在一个细胞周期中 分裂间期所处的时间占95 左右 所以处于分裂间期的细胞最多 a正确 如果观察的细胞处于前期 中期 则细胞内含二个染色体组 如果观察的细胞处于后期 则细胞内含四个染色体组 所以在显微镜视野内可以观察到二倍体细胞和四倍体细胞 b正确 由于在制作装片过程中 要进行解离 使细胞失去活性 所以在显微镜下不可能观察到细胞从二倍体变为四倍体的过程 c错误 在诱导染色体数目变化方面 低温与秋水仙素诱导的原理相似 都是有丝分裂前期 抑制纺锤体的形成 d正确 答案c 低温诱导染色体数目变化实验的5个问题 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 洋葱 大蒜等 2 归纳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 的盐酸溶液和体积分数为95 的酒精为1 1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 行为 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 否则实验设计不严密 4 制作装片 按观察有丝分裂装片制作过程进行 5 观察 换用高倍镜观察材料 只能用细准焦螺旋进行调焦 切不可动粗准焦螺旋 显微镜下观察到的细胞是已被杀死的细胞 易错 防范清零 易错清零 易错点1误认为单倍体只含一个染色体组或认为含多个染色体组者均为多倍体 点拨单倍体强调的是由配子发育而来的个体 其细胞中染色体组数取决于配子中所含染色体组数 可能为1组 2组或多组 含多个染色体组的个体是单倍体还是多倍体取决于其发育起点是 配子 还是受精卵 若为前者 一定是单倍体 若为后者 一定是多倍体 易错点2混淆 可遗传变异 与 可育 点拨 可遗传变异 可育 三倍体无子西瓜 骡子 二倍体的单倍体等均表现 不育 但它们均属可遗传变异 其遗传物质已发生变化 若将其体细胞培养为个体 则可保持其变异性状 这与仅由环境引起的不可遗传的变异有着本质区别 易错点3混淆育种中 最简便 与 最快 点拨 最简便 着重于技术含量应为 易操作 如杂交育种 虽然年限长 但农民自己可简单操作 但 最快速 则不一定简便 如单倍体育种可明显缩短育种年限 易错点4错将四倍体aaaa 由aa秋水仙素诱导后形成 产生的配子类型及比例算作1aa 2aa 1aa 点拨aaaa产生配子状况可按下图分析 由于染色体 互为同源染色体 减数分裂时四条染色体分至细胞两极是 随机 的 故最终产生的子细胞染色体及基因状况应为 与 aa与aa 与 aa与aa 与 aa与aa 由此可见 aaaa产生的配子类型及比例为1aa 4aa 1aa而不是aa aa aa 1 2 1 易错点5错将 单倍体育种 等同于 花药离体培养 点拨单倍体育种的过程如下 由此可见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 不能简单认为花药离体培养就是单倍体育种的全部 易错点6混淆三类 无子果实 点拨 1 无子西瓜 利用染色体变异原理 无子的原因是三倍体联会紊乱 不能产生正常配子 2 无子番茄 利用生长素促进果实发育的原理 其无子的原因是 未受粉 3 无子香蕉 天然三倍体 无子的原因在于染色体联会紊乱 不能产生正常配子 易错点7混淆 三体 与 三倍体 点拨三倍体是指由受精卵发育而成 体细胞中含三个染色体组的个体 其每种形态的染色体为 三条相同 如图1所示 三体则是二倍体 含两个染色体组 只是其中某形态的染色体 多出了一条 而成为3条 其余染色体均为两两相同 如图2所示 1 下列说法正确的是 a 体细胞中只有一个染色体组的个体才是单倍体b 八倍体小麦的单倍体有四个染色体组c 六倍体小麦花药离体培养所得个体是三倍体d 体细胞中含有两个染色体组的个体一定是二倍体解析单倍体的染色体组数量与该生物配子的染色体组数量相同 不一定只含有一个染色体组 如八倍体小麦的单倍体有四个染色体组 a错误 b正确 由配子发育成的个体细胞中不管有几个染色体组 都属于单倍体 c d错误 答案b 纠错小练 2 2017 河北衡水期中 40 下图中字母代表正常细胞中所含有的基因 下列说法正确的是 a 为多倍体 通常茎秆粗壮 籽粒较大b 为单倍体 通常茎秆弱小 籽粒较小c 若 和 杂交 后代基因型分离比为1 5 5 1d 细胞所代表的个体分别是四倍体 二倍体 三倍体和单倍体 解析 细胞含4个相同 等位 基因 即4