2024高考生物一轮复习第7单元生物的变异育种与进化第2讲染色体变异与生物育种教学案新人教版必修2

PAGE1-第2讲染色体变异与生物育种1.染色体结构变异和数目变异(Ⅱ)2.生物变异在育种上的应用(Ⅱ)3.试验：低温诱导染色体加倍4.转基因食品的平安(Ⅰ)1.通过染色体变异基本原理及其在生物学中意义的理解，建立起进化与适应的观点。(生命观念)2.通过三种可遗传变异的比较及育种方法的比较，培育归纳与概括的实力。(科学思维)3.通过低温诱导植物染色体数目的变更、生物变异类型的推断与试验探究以及育种方案的选择与设计，培育试验设计及结果分析的实力。(科学探究)染色体变异1．视察下列图示，填出变异类型(1)甲、乙、丙、丁所示变异类型分别属于缺失、重复、倒位、基因突变。(2)可在显微镜下视察到的是甲、乙、丙。(3)基因数目和排列依次未变更的是丁。2．染色体数目变异(1)类型及实例类型实例个别染色体的增加或削减21-三体综合征以染色体组形式成倍地增加或削减三倍体无子西瓜(2)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，但又相互协调，共同限制生物的生长、发育、遗传和变异。②组成如图中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)二倍体、多倍体和单倍体的比较项目单倍体二倍体多倍体发育起点配子受精卵受精卵特点①植株弱小②高度不育正常植株①茎秆粗大②叶、果实、种子较大③养分物质含量丰富体细胞染色体组数配子中染色体组数2个3个或3个以上1．染色体易位不变更基因数量，对个体性状不会产生影响。 (×)提示：染色体易位可能对当代生物体不产生影响，也可能产生影响，且染色体变异大多对生物体是不利的。2．染色体上某个基因的缺失属于基因突变。 (×)提示：染色体上某个基因的缺失属于染色体结构变异中的缺失。3．非同源染色体某片段移接，仅发生在减数分裂过程中。 (×)提示：非同源染色体某片段的移接，是染色体易位，可以发生在减数分裂或有丝分裂过程中。4．基因突变与染色体结构变异都导致个体表现型变更。 (×)提示：基因突变与染色体结构变异都有可能使个体表现型变更。5．染色体组整倍性变更必定导致基因种类的增减。 (×)提示：染色体组整倍性增加会导致基因的数量增加，但基因的种类不变。6．二倍体生物花药离体培育后即可得到纯合子。 (×)提示：二倍体生物花药离体培育得到单倍体，后经秋水仙素处理加倍才得到纯合子。7．单倍体含有的染色体组数都是奇数。 (×)提示：四倍体的单倍体染色体组数是两个，不是奇数。同源多倍体产生配子的种类及比例(1)若同源四倍体的基因型为Aaaa，其中A对a为完全显性，则产生的配子类型及比例：Aa∶aa＝1∶1。(2)若同源四倍体的基因型为AAAa，其中A对a为完全显性，则产生的配子类型及比例：AA∶Aa＝1∶1。(3)若同源四倍体的基因型为AAaa，其中A对a为完全显性，则产生的配子类型及比例：AA∶Aa∶aa＝1∶4∶1。1．染色体结构变异中有的会导致生物体死亡，并不遗传给后代，为何还称为可遗传的变异？提示：染色体结构变异使排列在染色体上基因的数目或排列依次发生变更，即由遗传物质的变更引起的变异称为可遗传的变异。2．辨析易位与交叉互换项目染色体易位交叉互换图解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染色体结构变异基因重组视察可在显微镜下视察到在显微镜下视察不到3．有人让某品系的豌豆自交，子代出现了性状分别，且出现了高∶矮＝35∶1。缘由可能是染色体加倍形成了四倍体的豌豆DDdd。请设计一个试验方案对该说明加以验证。提示：让该品系的豌豆与矮茎豌豆测交，若测交后代性状分别比为高∶矮＝5∶1，则验证了说明。染色体结构变异的分析与推断1．DNA分子中特定片段的“拷贝数变异”是指与本物种正常的基因组相比，染色体上发生的一种结构变异。某探讨小组利用PCR方法，检测了莱芜猪(2n＝38)种群体细胞中R基因拷贝总数。如图为R基因在13号染色体上的位置及拷贝数示意图。以下叙述错误的是()A．R基因拷贝数的变更可能导致基因表达量的变更，引起性状的变更B．与a比较，b、c染色体发生了R基因所在片段的缺失、重复C．因为染色体的长度差异，减数分裂过程中，a、b、c三种染色体不会联会D．上述两种变异在光学显微镜下均可视察到C[虽然由于R基因拷贝不同染色体长度出现差异，但是a、b、c仍旧是同源染色体，减数分裂过程中三种染色体可以发生联会，C错。]2．(2024·日照市高三期末)图甲是某二倍体生物体细胞染色体模式图，①～⑥是细胞发生变异后的染色体组成模式图。下列叙述错误的是()A．①～⑥中发生染色体变异的是②③④⑥B．①②③的变异方式分别为基因重组、易位、倒位C．①～⑥能引起染色体上基因数目或排列依次发生变更D．甲→⑤过程可通过自交或花药离体培育后再加倍来实现C[图①～⑥中，②③④⑥为染色体变异，A正确；①②③的变异方式分别为基因重组、易位、倒位，B正确；②③引起基因的数量或排列依次发生变更，而④⑥为染色体数目变异，C错误；甲自交可产生⑤，通过甲的花药离体培育，然后用秋水仙素加倍，也可产生⑤，D正确。]染色体组与生物体倍性的推断3．一般认为烟草是由两个二倍体野生种合并起来的异源四倍体，其中一种甲含24条染色体，染色体组成用SS表示；另一种乙含24条染色体，染色体组成用TT表示，故烟草的染色体组成可表示为SSTT。某烟草单体含47条染色体，染色体组成用SSTT－1表示，与甲杂交的F1群体内，一些植株有36条染色体，另一些植株有35条染色体。细胞学检测表明，35条染色体的F1植株在减数分裂时，有22条染色体联会成11对同源染色体，还有13条染色体不联会，请回答下列问题：(1)F1植株的染色体组成可表示为_________________________。(2)该烟草单体所缺的那条染色体属于________(填“S组”或“T组”)染色体组。假如所缺的那条染色体属于另一个染色体组，则上述的35条染色体的F1植株在减数分裂时应当有________条染色体联会成对，同时形成________条不联会的染色体。(3)推断甲、乙烟草属于不同物种的依据是______________________________________________________。[解析](1)某烟草单体(SSTT－1)可产生配子的染色体组成类型是ST、ST－1或者ST、S－1T。甲(SS)产生的配子染色体组成类型为S。则杂交后F1群体内，一些植株有36条染色体，染色体组成为SST，另一些植株有35条染色体，染色体组成为SST－1或SS－1T。(2)甲(SS)含24条染色体，有12对同源染色体；乙(TT)含24条染色体，有12对同源染色体。细胞学检测表明，35条染色体的F1植株在减数分裂时，有22条染色体联会成11对同源染色体，还有13条染色体不联会，可以推断出该烟草单体所缺的那条染色体属于S组。假如所缺的那条染色体属于另一个染色体组，即T组，则上述的35条染色体的F1植株在减数分裂时应当有24条染色体(SS)联会成对，同时形成11条不联会的染色体(T)。(3)甲、乙烟草属于不同物种的依据是存在生殖隔离，即不能交配或交配后不能产生可育后代(有生殖隔离)。[答案](1)SST、SST－1或SS－1T(2)S组2411(3)不能交配或交配后不能产生可育后代(有生殖隔离)生物变异类型的推断4．一只红眼雄果蝇(XBY)与一只白眼雌果蝇(XbXb)杂交，子代中发觉有一只白眼雌果蝇。分析认为，该白眼雌果蝇出现的缘由有两种：亲本果蝇在产生配子过程中发生了基因突变或染色体片段缺失。(注：限制某一性状的基因都缺失时，胚胎致死；各型配子活力相同)(1)甲同学想通过一次杂交的方法以探究其缘由。请你帮助他完成以下试验设计。试验步骤：①____________________________________________________；②____________________________________________________。结果预料：Ⅰ.假如________________________，则为基因突变；Ⅱ.假如________________________，则为染色体片段缺失。(2)乙同学认为可以采纳更简便的方法验证甲同学的试验结论，乙同学的方法是_________________________________________。[解析](1)用代入法进行倒推，通过一次杂交的方法(让这只雌果蝇与正常红眼雄果蝇交配)来确定变异的类型。若发生了基因突变，这只雌果蝇的基因型为XbXb，子代中雌果蝇为红眼，雄果蝇为白眼，雌雄个体数之比为1∶1；若发生了含B基因的染色体片段缺失，这只雌果蝇的基因型为XXb，产生的子代中雌果蝇均为红眼，雄果蝇都是白眼，雌雄个体数之比为2∶1。(2)可以用显微镜检查该白眼雌果蝇细胞中的X染色体形态验证甲同学的结论。[答案](1)试验步骤：①让这只雌果蝇与正常红眼雄果蝇交配②视察并记录子代中雌雄比例结果预料：Ⅰ.子代中雌∶雄＝1∶1Ⅱ.子代中雌∶雄＝2∶1(2)用显微镜检查该白眼雌果蝇细胞中的X染色体形态生物变异类型的推断方法(1)可遗传变异与不行遗传变异及推断方法(2)基因突变与基因重组的推断(3)染色体变异与基因突变的推断①推断依据：光学显微镜下能视察到的是染色体变异，不能视察到的是基因突变。②详细操作：制作正常个体与待测变异个体的有丝分裂临时装片，找到中期图像进行染色体结构与数目的比较可以推断是否发生了染色体变异。低温诱导植物染色体数目的变更(试验)1．试验原理低温处理植物分生组织细胞→纺锤体不能形成→染色体不能被拉向两极→细胞不能分裂→细胞染色体数目加倍。2．试验流程1．试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(体积分数为15%的盐酸溶液和体积分数为95%的酒精以1∶1混合)：使组织中的细胞相互分别开来。(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，便于视察染色体的形态、数目和行为。2．材料选用及处理(1)本试验选用洋葱(或大葱、蒜)作试验材料，缘由是洋葱(或大葱、蒜)染色体数目较少，便于视察。(2)低温诱导：应设常温、低温4℃、0℃三种，以作比照，否则试验设计不严谨。3．试验结果视察(1)视察染色体数目是否加倍，应选择根尖分生区进行视察，该区的细胞特点是细胞呈正方形，排列紧密。(2)视察染色体数目是否加倍，应选择处于有丝分裂中期的细胞进行视察。(3)能使染色体染成深色的物质除了改良苯酚品红染液外，还有龙胆紫溶液、醋酸洋红液等试剂。1．如图是“低温诱导染色体数目加倍”试验的流程图。下列说法合理的是()A．试验所用材料必需取自植物的分生组织B．步骤②和③的依次可以调换C．③的目的是将细胞分裂阻断在中期D．④中所用的改良苯酚品红将DNA染成红色A[步骤②和③的依次不行调换，否则染色体无法加倍，B错；③的目的是固定细胞形态，便于视察，C错；④中所用的改良苯酚品红将染色体染成红色，D错。]2．某科研小组利用基因型为Aa的一般二倍体玉米(2N＝20)，人工诱导得到了同源四倍体玉米(植株A)，从收获的同源四倍体玉米穗中随机抽取10个穗子，统计完全成熟的粒数并求其牢固率如下表所示。序号12345678910平均应牢固数567656514350400384322240480320423.3实际牢固数642885206453432151434.3牢固率/%11.34.316.55.71.511.710.613.33.14.48.1为进一步探讨同源四倍体玉米的遗传特性，该科研小组对植株A进行了如图甲所示的系列试验。请回答下列问题：甲乙(1)获得同源四倍体玉米的育种方式为________，据表中数据分析可知该育种方式的局限性为______________________________。(2)基因重组能够发生在图甲所示过程________(填序号)中。(3)为视察同源四倍体玉米细胞中染色体的状况，可取植株A中部分组织，进行_____________、制片后进行镜检。若发觉染色体出现如图乙所示的异样状况，推想该过程发生在________(时期)。在过程③中，最多能视察到染色体数目为________，可视察到四分体________个。(4)假设四倍体玉米全部花粉母细胞的染色体都能两两配对胜利并平均安排，则植株B中杂合子所占比例为________。[解析](1)由二倍体Aa诱导形成同源四倍体AAaa的过程为多倍体育种；依据表格数据分析，多倍体实际牢固数较少、牢固率很低，说明多倍体育种的局限性为牢固率低。(2)基因重组发生在减数第一次分裂，即图甲中的②过程中。(3)视察同源四倍体玉米细胞中染色体必需先制作临时装片，制作临时装片的过程为解离、漂洗、染色和制片；分析可知，图乙中的染色体异样状况发生在减数第一次分裂前期；过程③发生的是有丝分裂，在有丝分裂后期，染色体数目最多为体细胞的两倍，为40×2＝80条；有丝分裂过程中不会出现四分体。(4)依据题意分析，植株A的基因型为AAaa，花药离体培育得到的幼苗的基因型及其比例为AA∶Aa∶aa＝1∶4∶1，则染色体数目加倍以后得到的植株B的基因型及其比例为AAAA∶AAaa∶aaaa＝1∶4∶1，因此植株B中杂合子所占比例为2/3。[答案](1)多倍体育种牢固率低(2)②(3)解离、漂洗、染色减数第一次分裂前期800(4)2/3生物变异在育种上的应用1．单倍体育种(1)原理：染色体(数目)变异。(2)方法(3)优点：明显缩短育种年限，所得个体均为纯合子。(4)缺点：技术困难。2．多倍体育种(1)方法：用秋水仙素或低温处理。(2)处理材料：萌发的种子或幼苗。(3)原理(4)实例：三倍体无子西瓜①两次传粉eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(第一次传粉：杂交获得三倍体种子,其次次传粉：刺激子房发育成果实))②三倍体西瓜无子的缘由：三倍体西瓜在减数分裂过程中，由于染色体联会紊乱，不能产生正常配子。3．杂交育种(1)概念：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)过程：①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→鉴别、选择须要的类型，自交至不发生性状分别为止。②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→鉴别、选择须要的类型与隐性类型测交，选择后代不发生性状分别的F2个体。(3)优良性状的选择①若采纳杂交育种，一般应从F2起先进行筛选，缘由是F2才出现性状分别。②若采纳单倍体育种，对优良性状的选择应在秋水仙素处理之后(填“前”或“后”)，缘由是秋水仙素处理之前为单倍体，一般植株较小，不能表现出优良性状。4．诱变育种(1)概念：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，从而获得优良变异类型的育种方法。(2)过程：选择生物→诱发基因突变→选择志向类型→培育。(3)诱变育种与上述杂交育种相比，二者最大的区分在于诱变育种能创建出新基因。5．基因工程及其应用(1)基因工程的概念别称基因拼接技术或DNA重组技术操作环境生物体体外操作对象DNA操作水平分子水平基本过程剪切→拼接→导入→鉴定意义定向改造生物的遗传性状(2)应用①育种，如抗虫棉。②药物研制，如胰岛素等。③环境爱护，如转基因细菌分解石油。1．将大豆种子用60Co处理后，筛选出一株杂合子抗病植株连续自交若干代，则其纯合抗病植株的比例逐代下降。 (×)提示：杂合子自交，随自交后代数增加，纯合子逐代增多。2．通过诱导多倍体的方法可克服远缘杂交不育，培育出作物新类型。 (√)3．抗虫小麦与矮秆小麦杂交，通过基因重组获得抗虫矮秆小麦，此实践活动包含基因工程技术。 (×)提示：此育种方式属于杂交育种，原理是基因重组，不包含基因工程技术。4．通过诱变育种可获得青霉素高产菌株。 (√)5．最简便的育种途径是杂交育种，但育种周期较长。 (√)6．诱变育种可通过变更基因的结构达到育种的目的。 (√)1．几种常考的育种方法2．依据供应的材料选择合适的育种方法(1)有些植物如小麦、水稻等，杂交试验较难操作，则最简洁的方法是自交。(2)试验材料若是动物，则杂交育种一般不通过逐代自交，而是应通过测交试验干脆推断基因型。(3)试验植物若是养分繁殖类，如土豆、地瓜等，则只要出现所须要性状即可，不须要培育出纯种。(4)试验材料是原核生物，则不能运用杂交育种，细菌的培育一般采纳诱变育种和基因工程育种。某闭花受粉的植物，生产中运用的该植物品种都是具有优良性状的杂合子(杂种优势)，且该植物的穗大(A)对穗小(a)为显性，黄粒(B)对白粒(b)为显性。请利用现有的穗大白粒和穗小黄粒品种(基因型未知)设计一个快速的育种方案，以实现长期培育穗大黄粒(AaBb)优良品种的目的。提示：①分别种植穗大白粒、穗小黄粒植株，性成熟后，分别取其花药离体培育至单倍体幼苗，然后用秋水仙素处理得到二倍体纯合子，分别自交，选择穗大白粒(AAbb)、穗小黄粒(aaBB)分别留种。②分别种植穗大白粒(AAbb)、穗小黄粒(aaBB)的植株，选择其中的一部分植株进行杂交，获得穗大黄粒(AaBb)的杂合子品种。③其余另一部分植株进行自交，获得穗大白粒(AAbb)、穗小黄粒(aaBB)分别留种。考查育种原理、过程及方法等1．探讨人员在柑橘中发觉一棵具有明显早熟特性的变异株，确定以此为基础培育早熟柑橘新品种。请回答下列问题：(1)要推断该变异株的育种价值，首先要确定它的__________物质是否发生了变更。(2)在选择育种方法时，须要推断该变异株的变异类型。假如变异株是个别基因的突变体，则可采纳育种方法①，使早熟基因渐渐________，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)假如该早熟植株属于染色体组变异株，可以推想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。这种状况下，可考虑选择育种方法③，其不足之处是须要不断制备____________，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。[解析](1)育种的目的是获得人类所须要的有价值的性状，只有由遗传物质变更引起的性状变更才能遗传下去，才具有育种价值。(2)方法①是自交，连续自交过程中，早熟基因渐渐纯合，培育成新品种1。单倍体育种能明显缩短育种年限，可先通过花药离体培育，再用秋水仙素处理单倍体幼苗。(3)若是由染色体组数目变更引起的变异，则该变异株减数分裂时联会紊乱，从而造成不规则的染色体分别，产生染色体数目不等、生活力很低的异样配子，只有极少数配子正常，故只能得到少量的种子。方法③须要先进行植物组织培育获得柑橘苗，此过程操作困难、成本较高。(4)在新品种1的选育过程中，连续自交使早熟性状相关基因与其他性状相关基因发生了多次重组。而在植物组织培育过程中不发生基因重组。[答案](1)遗传(2)纯合花药单倍体(3)染色体分别配子组培苗(4)重组育种方案的选择与设计2．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)。[解析]依据题意，小麦用种子繁殖，所以选育的矮秆(aa)、抗病(BB)的小麦新品种必需是纯合子，可采纳杂交育种的方法把矮秆不抗病(aabb)和高秆抗病(AABB)两个品种杂交，获得矮秆抗病(aaB_)个体，再通过自交选育获得矮秆抗病的纯合子即可。马铃薯生产上通常用块茎繁殖，育种只须要获得具有优良性状的个体即可，不必获得纯合子，要选育黄肉(Yy)、抗病(Rr)的马铃薯新品种，可先采纳杂交育种的方法把优良性状重组，即将黄肉不抗病个体和非黄肉抗病个体杂交，获得黄肉抗病品种即可，而后用块茎进行无性繁殖。详细遗传图解见答案。[答案](注：①A_B_、A_bb、aaB_、aabb表示F2出现的9种基因型和4种表现型；②写出F2的9种基因型和4种表现型即可) 马铃薯1.基因突变中碱基对的增加、缺失属于分子水平的变更，在光学显微镜下视察不到；染色体结构变异中的重复、缺失属于细胞水平的变更，在光学显微镜下能视察到。2．单倍体不肯定仅含1个染色体组：单倍体所含染色体组的个数不定，可能含1个、2个或多个染色体组，可能含同源染色体，可能含等位基因。3．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，而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就可育并能产生后代。4．“可遗传”≠“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变异。5．诱变育种与杂交育种相比，前者能产生新基因，创建变异新类型；后者不能产生新基因，只是实现原有基因的重新组合。6．诱变育种尽管能提高突变率，但仍旧是未突变个体远远多于突变个体，有害突变多于有利突变，只是与自然突变的低频性相比，有利突变个体数有所增加。7．正确理解“单倍体育种”与“花药离体培育”：单倍体育种包括花药离体培育和秋水仙素处理等过程；花药离体培育只是单倍体育种的一个操作步骤。1.染色体变异与染色体组(1)染色体变异的实质是基因数目和位置的变更。(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，但又相互协调，共同限制生物的生长、发育、遗传和变异。2．单倍体与多倍体(1)体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体，叫做单倍体。与正常植株相比，单倍体植株一般长得弱小，并且高度不育。(2)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做多倍体。多倍体植株经常茎秆粗大，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等养分物质的含量较高。3．两种方法(1)花药离体培育法：得到的是单倍体植株，是单倍体育种的一个环节。(2)秋水仙素处理法：在多倍体育种时处理萌发的种子或幼苗；在单倍体育种时处理单倍体植株的幼苗。4．简述用基因型为AaBb(抗病卵形叶)的植株作材料，获得基因型为AABB的抗病卵形叶植株的过程：取AaBb植株的花药离体培育得单倍体幼苗，秋水仙素诱导染色体加倍，用相应病原体感染卵形叶植株，保留抗病植株。真题体验|感悟高考淬炼考能1．(2024·江苏高考)下列关于生物变异与育种的叙述，正确的是()A．基因重组只是基因间的重新组合，不会导致生物性状变异B．基因突变使DNA序列发生的变更，都能引起生物性状变异C．弱小且高度不育的单倍体植株，进行加倍处理后可用于育种D．多倍体植株染色体组数加倍，产生的配子数加倍，有利于育种C[基因重组是在有性生殖的过程中，限制不同性状的基因的重新组合，会导致后代性状发生变更，A错误；基因突变会导致DNA的碱基序列发生变更，但由于密码子的简并性等缘由，基因突变不肯定会导致生物体性状发生变更，B错误；多倍体的