高三高考生物一轮复习课件 【知识精讲+对点专练】 染色体变异与生物育种

第21讲染色体变异与生物育种创设情境自主学习深度学习迁移应用情景1：李振声院士，有“中国小麦远缘杂交之父”之称。为研究小偃麦与普通小麦杂交后代的农艺性状和病害抗性，科学家们对小偃麦和普通小麦的杂交后代的染色体组成进行分析，发现其中一些植株的染色体缺失编号为3D的染色体片段，某些植株含有两对易位的染色体。创设情境自主学习深度学习迁移应用阅读教材P85-86，回答下列问题：1.3D-染色体片段的缺失和易位属于哪种变异类型？除此之外，染色体结构上还可能发生什么变异？这些变异导致的结果是什么？2.染色体片段的缺失与碱基对的缺失导致的结果有什么不同？3.易位与交叉互换有什么区别？考点一染色体结构的变异（1）缺失①含义：染色体某一片段缺失；②实例：猫叫综合征、果蝇缺刻翅③结果：染色体上基因数量减少（3）重复①含义：染色体增加了某一片段；②实例：果蝇的棒状眼③结果：染色体上基因数量增加（2）易位①含义：染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上；②实例：夜来香的变异、人慢性粒细胞白血病③结果：染色体上基因数量改变（4）倒位①含义：染色体某一片段的位置颠倒；②实例：习惯性流产（第9号染色体倒位）③结果：染色体上基因排序改变1.类型和实例深度学习自主学习创设情境迁移应用结果：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。影响：大多数染色体结构变异对生物体是不利的，有的甚至会导致死亡。数目或排列顺序考点一染色体结构的变异深度学习自主学习创设情境迁移应用缺失易位重复倒位1.类型和实例2.“染色体结构变异”与“基因突变”染色体结构变异细胞水平的变异，显微镜下能观察到。(没有产生新基因，发生了基因数目或排列顺序的变化)考点一染色体结构的变异深度学习自主学习创设情境迁移应用基因突变分子水平的变异，光学显微镜下不能观察到。(产生新基因，基因数目、排列顺序都没有变化)

前者属于染色体结构变异，会改变基因的数量，使DNA分子上若干个基因发生缺失，一般对生物性状影响较大；后者是DNA分子上某个基因内部碱基的缺失，会改变基因的碱基序列，不改变基因的数量和位置，属于基因突变。与染色体变异相比，基因突变对生物性状的影响一般较小。考点一染色体结构的变异深度学习自主学习创设情境迁移应用2.染色体片段的缺失与碱基对的缺失导致的结果有什么不同？3.“易位”与“交叉互换”的比较图像位置发生于非同源染色体之间发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间原理属于染色体结构变异属于基因重组观察显微镜下能看到显微镜下看不到减数第一次分裂前期考点一染色体结构的变异深度学习自主学习创设情境迁移应用1.某生物基因在染色体上的位置关系如图所示。该生物性原细胞经减数分裂形成了下图中的四种配子。关于这四种配子形成过程中所发生的变异的说法不正确的是()A.配子一的变异属于基因重组，发生在减数第一次分裂过程中B.配子二发生了染色体变异，最可能发生在减数第二次分裂过程中C.配子三发生了染色体易位，原因可能是基因b转移到非同源染色体上D.配子四的变异属于基因突变，原因可能是染色体复制时导致基因A或a缺失D深度学习自主学习创设情境迁移应用2.在细胞分裂过程中，末端缺失的染色体因失去端粒而不稳定，其姐妹染色单体可能会连接在一起，着丝点分裂后向两极移动时出现“染色体桥”结构，如下图所示。若某细胞进行有丝分裂时，出现“染色体桥”并在两着丝点间任一位置发生断裂，形成的两条子染色体移到细胞两极。不考虑其他变异，关于该细胞的说法错误的是（）A.可在分裂后期观察到“染色体桥”结构B.其子细胞中染色体的数目不会发生改变C.其子细胞中有的染色体上连接了非同源染色体片段D.若该细胞基因型为Aa，可能会产生基因型为Aaa的子细胞C深度学习自主学习创设情境迁移应用3.（2021年广东）人类（2n=46）14号与21号染色体二者的长臂在着丝点处融合形成14/21平衡易位染色体，该染色体携带者具有正常的表现型，但在产生生殖细胞的过程中，其细胞中形成复杂的联会复合物（如图），在进行减数分裂时，若该联会复合物的染色体遵循正常的染色体行为规律（不考虑交叉互换），下列关于平衡易位染色体携带者的叙述，错误的是（）A.观察平衡易位染色体也可选择有丝分裂中期细胞B.男性携带者的初级精母细胞含有45条染色体C.女性携带者的卵子最多含24种形态不同的染色体D.女性携带者的卵子可能有6种类型（只考虑图中的3种染色体）C深度学习自主学习创设情境迁移应用创设情境自主学习深度学习迁移应用情景2：在植物的进化史上，不同物种之间先杂交后发生染色体加倍，可以形成包含多个染色体组的多倍体，科学家们根据以下步骤，人工合成了普通小麦（如右图）。

创设情境自主学习深度学习迁移应用阅读教材P86-88，回答下列问题：1.举例说明染色体数目变异有哪些类型？2.什么叫染色体组？以雄果蝇为例总结染色体组在形态和功能上的组成特点。3.什么是单倍体、二倍体和多倍体？单倍体和多倍体有什么特点？可通过什么方法获得？4.《低温诱导染色体数目加倍》实验原理是什么？实验包括哪几个步骤？使用了哪些试剂？分别起什么作用？5.图示中的二粒小麦和滔氏山羊草的杂交后代是几倍体？理由是什么？该杂种植株不育的原因是什么？1.类型及实例考点一染色体数目的变异深度学习自主学习创设情境迁移应用个别染色体的增减以染色体组形式成倍增减21三体综合征三倍体无籽西瓜成因：亲本的原始生殖细胞减数分裂异常（减数第一次分裂后期21号同源染色体未分离或减数第二次分裂后期21号染色单体分开后未分离）。（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.染色体组(以果蝇为例)①从染色体来源看，一个染色体组中不含____________。②从形态、大小和功能看，一个染色体组中所含的染色体_____________。③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。同源染色体各不相同一整套基因考点一染色体数目的变异深度学习自主学习创设情境迁移应用（2）特点：项目二倍体多倍体单倍体概念发育起点植株特点

正常可育由受精卵发育而来，体细胞中含有两个染色体组的个体由受精卵发育而来，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体受精卵受精卵配子①茎秆粗壮；②叶片、果实和种子较大；③营养物质含量丰富①植株弱小；②高度不育3．单倍体、二倍体、多倍体深度学习自主学习创设情境迁移应用形成原因自然原因正常的有性生殖外界环境条件剧变(如低温)单性生殖人工诱导举例项目二倍体多倍体单倍体秋水仙素处理萌发的种子或幼苗花药离体培养香蕉(三倍体)；马铃薯(四倍体)；八倍体小黑麦几乎全部的动物和过半数的高等植物蜜蜂的雄蜂3．单倍体、二倍体、多倍体深度学习自主学习创设情境迁移应用项目二倍体多倍体单倍体体细胞染色体组数形成过程2≥3深度学习自主学习创设情境迁移应用≥1二倍体多倍体单倍体单倍体3．单倍体、二倍体、多倍体4．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→前期抑制纺锤体形成→后期染色体不能被拉向两极→末期细胞不能分裂为两个子细胞→细胞染色体数目加倍。深度学习自主学习创设情境迁移应用底部冰箱(4℃)卡诺氏液95%酒精漂洗制片低高(2)方法步骤：（3）实验中各种试剂的作用①卡诺氏液：固定细胞形态。②体积分数为95%的酒精：冲洗附着在根尖表面的卡诺氏液。③解离液(质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精1∶1混合)：使组织中的细胞相互分离。④清水：洗去解离液,防止解离过度影响染色。⑤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。底部冰箱(4℃)卡诺氏液95%酒精漂洗制片低高(2)方法步骤：低温处理后，所有的细胞染色体都实现加倍吗？视野中既有正常的二倍体细胞，也有染色体数加倍的细胞。4．低温诱导植物染色体数目的变化深度学习自主学习创设情境迁移应用5.图示中的二粒小麦和滔氏山羊草的杂交后代是几倍体？理由是什么？该杂种植株不育的原因是什么？考点一染色体数目的变异深度学习自主学习创设情境迁移应用

三倍体二粒小麦（4N）减数分裂形成的配子含两个染色体组（AB），二倍体滔氏山羊草减数分裂形成的配子含一个染色体组（D），二者形成的受精卵含三个染色体组（ABD），发育而来的个体是（异源）三倍体。该杂种植株细胞内没有同源染色体，不能进行正常的减数分裂，因而不育。拓

展多倍体——普通小麦(6n)的培育约一万年前：一粒小麦

×山羊草(2n=14)(2n=14)AABB配子AB2n=14AB不育染色体加倍二粒小麦4n=28AABB约3000年前：二粒小麦

×节节草(4n=28)(2n=14)AABBDD配子ABD3n=21ABD不育染色体加倍普通小麦6n=42AABBDD普通小麦（6n）的染色体组，来自三个不同物种——异源多倍体；4.某些类型的染色体结构和数目的变异,可通过对细胞有丝分裂中期或减数第一次分裂时期的观察来识别。a、b、c、d为某些生物减数第一次分裂时期染色体变异的模式图,它们依次属于()

A.三倍体、染色体片段重复、三体、染色体片段缺失

B.三倍体、染色体片段缺失、三体、染色体片段重复

C.染色体片段缺失、三体、染色体片段重复、三倍体

D.三体、染色体片段重复、三倍体、染色体片段缺失D深度学习自主学习创设情境迁移应用5.如图所示细胞中对所含染色体的有关叙述,正确的是()

A.图a含有2个染色体组,图b含有3个染色体组B.如果图b表示体细胞,则图b代表的生物一定是三倍体C.如果图c表示由受精卵发育成的生物的体细胞,则该生物是二倍体D.图d代表的生物一定是由卵细胞发育而成的,是单倍体C深度学习自主学习创设情境迁移应用6.下列有关“低温诱导植物染色体数目的变化”的实验条件和试剂使用的叙述，错误的一组是()①低温：与“多倍体育种”中“秋水仙素”的作用机理相同②酒精：与在“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”中的使用方法相同③卡诺氏液：与“探究酵母菌细胞呼吸的方式”中“NaOH溶液”的作用相同④改良苯酚品红染液：与“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”中“醋酸洋红液”的使用目的相同A.①②B.①④C.②③D.③④C深度学习自主学习创设情境迁移应用深度学习自主学习创设情境迁移应用【解题心得】染色体组数目的判定方法(1)根据染色体形态判定

如图雄果蝇体细胞染色体中的一个染色体组可表示为：Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y。3个2个1个深度学习自主学习创设情境迁移应用【解题心得】染色体组数目的判定方法细胞分裂中“染色体组数”有丝分裂后期4个染色体组减Ⅱ后期2个染色体组减Ⅰ后期2个染色体组有丝分裂中期2个染色体组减Ⅱ中期1个染色体组深度学习自主学习创设情境迁移应用【解题心得】染色体组数目的判定方法(2)根据基因型判定

参考其中任意一对等位基因的数量即可。1个3个2个3个深度学习自主学习创设情境迁移应用【解题心得】染色体组数目的判定方法(3)根据染色体数和染色体的形态数推算

(1)根据染色体形态判定

(2)根据基因型判定

P穗大粒轻×穗小粒重F1AaBb↓F2A_B_A_bbaaB_aabb第1年第3年↓×从F3中选出不发生性状分离的纯合子AAbb穗大粒重F2出现性状分离，有所需优良性状个体AABBaabb穗大粒轻实例1：小麦品种甲穗大但粒轻（AABB），乙穗小但粒重（aabb），根据你所学的知识，请用简单的方法获得穗大粒重的小麦品种用于农业生产，并说明其中的遗传学原理。第2年第一次杂交的目的？将控制优良性状的基因集中到一个个体为什么从F2开始选优？深度学习自主学习创设情境迁移应用考点三生物育种的原理及应用↓×F3P穗大粒轻×穗小粒重F1AaBb↓F2A_B_A_bbaaB_aabb第1年第3年↓×从F3中选出不发生性状分离的纯合子AAbb穗大粒重AABBaabb穗大粒轻实例1：小麦品种甲穗大但粒轻（AABB），乙穗小但粒重（aabb），根据你所学的知识，请用简单的方法获得穗大粒重的小麦品种用于农业生产，并说明其中的遗传学原理。第2年深度学习自主学习创设情境迁移应用1.杂交育种↓×①局限于同一种或亲缘关系较近的个体。②杂交后代会出现分离现象，育种进程缓慢。杂交育种是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。有目的地把多个品种上的优良性状集中在一起，操作简便。（4）缺点：（2）原理：考点三生物育种的原理及应用F3（1）概念：（3）优点：基因重组P穗大粒轻×穗小粒重F1AaBb↓F2A_B_A_bbaaB_aabb第1年第3年↓×从F3中选出不发生性状分离的纯合子AAbb穗大粒重AABBaabb穗大粒轻第2年深度学习自主学习创设情境迁移应用1.杂交育种↓×考点三生物育种的原理及应用F3（4）育种过程：①培育显性纯合子a.植物：选择具有不同优良性状的亲本杂交，获得F1→F1自交→获得F2→选择需要的类型，自交至不发生性状分离为止。②培育隐性纯合子b.动物：选择具有不同优良性状的亲本杂交，获得F1→F1雌雄个体交配→获得F2→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。选取符合要求的双亲杂交(♀×♂)→F1自交→F2→选择表现型符合要求的个体种植并推广。花药离体培养→P穗大粒轻AABB×穗小粒重aabbF1穗大粒轻

AaBb配子ABAbaBabABAbaBabAABBAAbbaaBBaabb↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓纯合体秋水仙素→

第1年第2年需要的穗大粒重品种单倍体幼苗实例2：上述方法至少需要多少年？你有什么办法可以缩短年限？请写出具体育种过程，并说明其中包含的遗传学原理。深度学习自主学习创设情境迁移应用考点三生物育种的原理及应用减数分裂→花药离体培养→P穗大粒轻AABB×穗小粒重aabbF1穗大粒轻

AaBb配子ABAbaBabABAbaBabAABBAAbbaaBBaabb↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓纯合体秋水仙素→

第1年第2年需要的穗大粒重品种单倍体幼苗实例2：上述方法至少需要多少年？你有什么办法可以缩短年限？请写出具体育种过程，并说明其中包含的遗传学原理。深度学习自主学习创设情境迁移应用考点三生物育种的原理及应用减数分裂→2.优点①明显缩短育种年限；②得到的植株一般是纯合体。技术复杂，要与杂交育种配合。3.缺点2.单倍体育种1.原理：染色体数目变异实例3：通过上述方法获得了穗大粒重的小麦，但易患“条锈病”（tt）。现有一株小麦的基因型是AAbbtt，怎么得到优良的能用于推广生产的穗大粒重抗条锈病小麦？深度学习自主学习创设情境迁移应用考点三生物育种的原理及应用可以提高突变频率，加快育种进程；大幅度改良某些性状。3.诱变育种AAbbtt(穗大粒重感病)γ射线AAbbTt(穗大粒重抗病)×AAbbTT纯合子

利用物理方法（如X射线、γ射线、紫外线等）或化学方法（如亚硝酸、硫酸二乙酯）来处理生物，使生物发生基因突变。有利变异少，需要处理大量材料（4）缺点：（2）原理：（1）概念：（3）优点：基因重组基因突变具有不定向性和低频性。目的基因的表达与检测提取抗旱基因实例4：对全球播种面积超过30亿亩的小麦来说，2022年是一个不寻常的年份，连续高温干旱，全球小麦急剧减产；而荒漠齿肋赤藓具有超强耐旱能力的原因是其含有抗旱基因D。请设计一个实验培育出能抗旱的小麦，以应对剧烈的气候变化。深度学习自主学习创设情境迁移应用考点三生物育种的原理及应用从齿肋赤藓细胞中分离出DNA从大肠杆菌中提取质粒限制酶限制酶抗旱基因与质粒结合DNA连接酶目的基因导入小麦细胞同一种限制酶4.基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的性状。定向改造生物的遗传性状；克服了远缘杂交不亲和的障碍。（2）原理：（1）概念：（3）优点：基因重组实例5：无西瓜，不夏天！在有亿点点热的2022年暑假，冰镇西瓜就是我们的“抗旱基因”、消暑神器。那么，以上四种育种方法能够培育出无籽西瓜吗？请你简述无籽西瓜的培育过程，并与无子番茄的培育原理作比较。深度学习自主学习创设情境迁移应用考点三生物育种的原理及应用不能。种植秋水仙素处理2n传粉4n3n2n2n♀♂♀3n♂3n传粉2n种植第一年第二年传粉1：与亲本的四倍体植株杂交，获得三倍体种子。传粉2：刺激三倍体植株的子房发育成无子果实。为什么给三倍体植株授二倍体的花粉？二倍体花粉含少量的生长素，并能刺激三倍体的子房产生生长素。几乎不能形成正常的生殖细胞联会紊乱无子西瓜无子西瓜真的没子吗？每年制种麻烦，有好方法吗？植物组织培养深度学习自主学习创设情境迁移应用三倍体无子西瓜的培育

实例5：无西瓜，不夏天！在有亿点点热的2022年暑假，冰镇西瓜就是我们的“抗旱基因”、消暑神器。那么，以上四种育种方法能够培育出无籽西瓜吗？请你简述无籽西瓜的培育过程，并与无子番茄的培育原理作比较。深度学习自主学习创设情境迁移应用考点三生物育种的原理及应用不能。5.多倍体育种(1)原理：(2)方法：染色体数目变异用秋水仙素或低温处理萌发的种子或幼苗。实例5：无西瓜，不夏天！在有亿点点热的2022年暑假，冰镇西瓜就是我们的“抗旱基因”、消暑神器。那么，以上四种育种方法能够培育出无籽西瓜吗？请你简述无籽西瓜的培育过程，并与无子番茄的培育原理作比较。深度学习自主学习创设情境迁移应用考点三生物育种的原理及应用项目原理化学试剂无子原因能否遗传三倍体无子西瓜染色体变异秋水仙素联会紊乱不能产生可育配子二倍体无子西瓜/番茄生长素促进果实发育生长素未受精不能，后代有子能，后代仍无子杂交育种单倍体育种多倍体育种诱变育种原理方法优点缺点举例基因重组杂交→F1自交→F2选优→自交→筛选“集优”操作简便育种周期长矮杆抗病小麦的培育染色体数目变异花药离体培养再经人工诱导染色体数目加倍明显缩短育种年限技术复杂，常与杂交育种相配合快速矮杆抗病小麦的培育染色体数目变异用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗茎秆粗壮，器官大、营养物质含量高发育迟缓、结实率低三倍体无子西瓜基因突变物理或化学方法处理→筛选提高突变率、获得新品种有利变异少，需要大量处理实验材料青霉素高产菌、“黑农五号”大豆、太空椒7.如图所示为两种育种方法的过程，有关说法错误的是()A.过程①的目的是将A品种和B品种的优良性状基因组合到C品种中B.过程③和过程④都可能会发生基因突变、基因重组和染色体变异C.过程⑤可以用秋水仙素处理D.通过“C植株→D植株→新品种”的育种方式获得的新品种符合要求的性状若是隐性，则无需连续自交B深度学习自主学习创设情境迁移应用8.普通小麦是目前世界各地栽培的重要粮食作物。普通小麦的形成包括不同物种杂交和染色体加倍过程，如图所示（其中A、B、D分别代表不同物种的一个染色体组，每个染色体组均含7条染色体）。在此基础上，人们又通过杂交育种培育出许多优良品种。回答下列问题：（1）在普通小麦的形成过程中，杂种一是高度不育的，原因是_______________________________。已知普通小麦是杂种二染色体加倍形成的多倍体，普通小麦体细胞中有_____条染色体。一般来说，与二倍体相比，多倍体的优点是________________________（答出2点即可）。（2）若要用人工方法使植物细胞染色体加倍，可采用的方法有_______________________（答出1点即可）。无同源染色体，不能进行正常的减数分裂42营养物质含量高、茎秆粗壮秋水仙素处理深度学习自主学习创设情境迁移应用8.普通小麦是目前世界各地栽培的重要粮食作物。普通小麦的形成包括不同物种杂交和染色体加倍过程，如图所示（其中A、B、D分别代表不同物种的一个染色体组，每个染色体组均含7条染色体）。在此基础上，人们又通过杂交育种培育出许多优良品种。回答下列问题：深度学习自主学习创设情境迁移应用（3）现有甲、乙两个普通小麦品种（纯合体），甲的表现型是抗病易倒伏，乙的表现型是易感病抗倒伏。若要以甲、乙为实验材料设计实验获得抗病抗倒伏且稳定遗传的新品种，请简要写出实验思路。甲、乙两个品种杂交，F1自交，选取F2中既抗病又抗倒伏、且自交后代不发生性状分离的植株。

9.用EMS(甲基磺酸乙酯)处理萌发的纯合非甜(SS)玉米种子，种植并让成熟植株自交，发现自交子代中出现了极少量的甜玉米(ss)。EMS诱发基因突变的作用机理如下图所示。下列分析错误的是()A.该事例可体现基因突变的低频性B.与S基因相比，s中(A＋T)/(G＋C)的值增大C.植株自交后代中出现ss是基因重组的结果D.诱变育种能提高基因突变的频率和加速育种进程C深度学习自主学习创设情境迁移应用考点四生物变异类型的判断与实验探究深度学习自主学习创设情境迁移应用【例1】某植物为严格自花传粉植物，在野生型窄叶种群中偶见几株阔叶幼苗。回答下列问题：（1）判断该变异性状是否能够遗传，最为简便的方法是_______________________________________________________________。（2）有人对阔叶幼苗的出现进行分析，认为可能有两种原因：一是基因突变，二是染色体加倍成为多倍体。请设计一个简单的实验鉴定阔叶幼苗出现的原因。____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（3）已知该性状是通过基因突变产生的，若要判断该突变是显性突变还是隐性突变，应选择的实验方案是________________________。

①若后代________________________，说明该突变为隐性突变；②若后代________________________，说明该突变为显性突变。

待该阔叶幼苗长大成熟后，让其自交，观察后代是否出现阔叶性状取野生型植株和阔叶植株的根尖分生区制成装片，用显微镜观察有丝分裂中期细胞内的染色体数