第21讲 染色体变异与育种-【名师大课堂】2025年高考生物艺术生总复习必备（word教师用书）

第21讲　染色体变异与育种 考点一　染色体变异 1．染色体数目变异 （1）类型 （2）染色体组（根据果蝇染色体组成图归纳） ①从染色体来源看，一个染色体组中　不含同源染色体　。 ②从形态、大小和功能看，一个染色体组中所含的染色体　各不相同　。 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　一整套基因　，但不重复。 （3）单倍体、二倍体和多倍体 单倍体 二倍体 多倍体 概念 体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体 由受精卵发育而成的个体，体细胞中含有两个染色体组的个体 由受精卵发育而成的个体，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体 染色 体组 一至多个 两个染色体组 三个或三个以上 发育 起点 配子 受精卵 受精卵 （4）单倍体、多倍体及育种 比较项目 多倍体 单倍体 特点 果实、种子较大，营养物质含量丰富，生长发育延迟，结实率低 植株弱小，高度不育 育种方法 秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 花药离体培养→人工诱导染色体加倍 续表 举例 香蕉（三倍体）、马铃薯（四倍体）、八倍体小黑麦 蜜蜂的雄蜂 育种方 法优点 培育品质优良的作物 　明显缩短育种年限　 [提醒]　单倍体育种最终得到的正常植株，均为纯合子。单倍体育种与多倍体育种都有人工诱导染色体加倍的操作，但由于单倍体植株高度不育，没有种子，因此单倍体育种操作对象是单倍体幼苗，而多倍体育种的操作对象是萌发的种子或幼苗。 2．染色体结构变异类型 （1）类型和实例 类型 实质 图解 显微镜观察的 联会异常 实例 缺失 染色体中某一片段__缺失__引起变异 __猫叫综合征__、果蝇的缺刻翅 重复 染色体中__增加__某一片段引起变异 __果蝇的棒状眼__ 易位 染色体的某一片段移接到另一条__非同源染色体__上引起变异 夜来香遗传 果蝇的花斑眼 倒位 染色体中某一片段__位置颠倒__引起变异 __果蝇的卷翅__ （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。 （3）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　。 [学以致用] 诊断常考语句，澄清易错易混 1．体细胞中含一个染色体组的生物体一定是单倍体。（　√　） 2．单倍体生物的体细胞中一定只含一个染色体组。（　×　） 3．体细胞中含有三个染色体组的生物体一定是三倍体。（　×　） 4．三倍体生物的体细胞中一定含三个染色体组。（　×　） 5．多倍体植物多表现为茎秆粗，叶、果实、种子较大，早熟、多籽性状。（　×　） 6．秋水仙素抑制纺锤体的形成，使着丝粒不能分裂，染色体数目加倍。（　×　） 阐述基本原理，突破长句表达 源于必修2 P91练习与应用·拓展应用 1．三倍体无子西瓜培育时将一定浓度的秋水仙素溶液处理二倍体西瓜的芽尖的原因是　西瓜幼苗的芽尖是有丝分裂旺盛的地方，用秋水仙素处理有利于抑制细胞有丝分裂时形成纺锤体，从而形成四倍体西瓜植株　。 2．三倍体不育的原因：　三倍体的原始生殖细胞中有三套非同源染色体，减数分裂时出现联会紊乱，因此不能形成可育的配子　。 1．染色体结构变异与基因突变的辨析 （1）主要区别 ①染色体结构变异是“线”的变化，变异程度大，在光学显微镜下可见；基因突变是“点”的变化，是DNA分子内部碱基对的变化，在光学显微镜下不可见。 ②染色体结构变异改变基因的位置或数量；基因突变不改变基因的位置和数量。 （2）区别图示 （3）“缺失”问题 → 2．变异水平问题 变异类型 变异水平 显微观察结构 基因突变 分子水平变异 光学显微镜下不可见 基因重组 染色体变异 细胞水平变异 光学显微镜下可见 3.染色体易位与交换的区别 比较项目 染色体易位 交换 图解 区别 位置 发生于非同源色体之间 发生于同源染色体的非姐妹染色单体间 原理 属于染色体结构变异 属于基因重组 观察 可在光学显微镜下观察到 在光学显微镜下观察不到 4.单倍体、二倍体和多倍体 项目 单倍体 二倍体 多倍体 概念 由受精卵发育而来，体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体 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 发育起点 配子 受精卵 受精卵 植株特点 (1)植株弱小； (2)高度不育 正常可育 (1)茎秆粗壮； (2)叶片、果实和种子较大； (3)糖类和蛋白质等营养物质含量增加 体细胞染色体组数 ≥1 2 ≥3 形成过程 形成原因 自然 原因 单性生殖 正常的有性生殖 外界环境条件剧变(如低温) 人工 诱导 花药离体培养 秋水仙素处理单倍体幼苗 秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 举例 蜜蜂的雄蜂 几乎全部动物和过半数的高等植物 香蕉(三倍体)、马铃薯(四倍体)、八倍体小黑麦 [真题真练] （2024·浙江1月选考）某精原细胞同源染色体中的一条发生倒位，如图甲。减数分裂过程中，由于染色体倒位，同源染色体联会时会形成倒位环，此时经常伴随同源染色体的交叉互换，如图乙。完成分裂后，若配子中出现染色体片段缺失，染色体上增加某个相同片段，则不能存活，而出现倒位的配子能存活。下列叙述正确的是（　C　） A．图甲发生了①至③区段的倒位 B．图乙细胞中Ⅱ和Ⅲ发生交叉互换 C．该精原细胞减数分裂时染色体有片段缺失 D．该精原细胞共产生了3种类型的可育雄配子 解析：由图甲可知，①至④区段发生了倒位，A错误。由图乙可知，细胞中Ⅱ和Ⅳ发生了交叉互换，B错误。由题干可知，若配子中出现染色体片段缺失或重复，则配子不能存活，而出现倒位的配子能存活。由图乙可知，该精原细胞可能会形成四个配子：ABCDE（正常）、adcbe（倒位但能存活）、ABcda（缺失了E/e，不能存活）、ebCDE（缺失了A/a，不能存活），因此该精原细胞共产生了2种类型的可育雄配子，C正确、D错误。 考点二　生物育种的原理及应用 1．生物育种的原理、方法和实例（连线） 答案：①－a－Ⅴ；①－e－Ⅲ；②－c－Ⅰ；③－b－Ⅱ；③－d－Ⅳ 2．常见育种方法比较 育种方法 原理 过程 优点 缺点 杂交 育种 基因 重组 选取符合要求的双亲杂交→F1F2 操作简便，可以把多个品种的优良性状集中在一起 获得新品种的周期长 诱变 育种 基因 突变 ①可以提高突变频率，在较短时间内获得更多的优良变异类型 ②大幅度地改良某些性状 有利变异个体往往不多，需处理大量材料 单倍体育种 染色体 (数目) 变异 __明显缩短育种年限__，所得个体均为__纯合子__ 技术复杂 多倍体育种 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__ 操作简单，较短时间内能获得所需品种 多倍体发育迟缓，结实率低 [学以致用] 诊断常考语句，澄清易错易混 1．抗虫小麦与矮秆小麦杂交，通过基因重组可获得抗虫矮秆小麦（　√　） 2．通过花药离体培养可获得抗锈病高产小麦新品种（　×　） 3．单倍体育种中，通过花药离体培养所得的植株均为纯合的二倍体（　×　） 4．诱变育种可通过改变基因的结构达到育种目的（　√　） 5．用二倍体西瓜给四倍体西瓜授粉，则四倍体植株上会结出三倍体无子西瓜（　×　） 阐述基本原理，突破长句表达 当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，　能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞两极，从而引起细胞内染色体数目加倍　。 染色体数目加倍的细胞继续进行有丝分裂，就可能发育成多倍体植株。 1．比较各类育种方法 原理 常用方式 优点 缺点 举例 杂交 育种 基因 重组 杂交 　↓ 自交 　↓ 选种 　↓ 自交 ①使不同个体优良性状集中在一个个体上 ②操作简便 ①育种时间长 ②局限于亲缘关系较近的个体 矮秆抗病小麦 诱变 育种 基因 突变 辐射、激光、太空诱变等 提高变异频率，加速育种进程，大幅度改良性状 有很大盲目性，有利变异少，需大量处理实验材料 青霉素高产菌株 单倍体 育种 基因 重组 和染 色体 变异 花药(或花粉)离体培养，然后用秋水仙素处理 ①明显缩短育种年限；②二倍体植物单倍体育种所得子代均为纯合子 技术复杂，需与杂交育种配合 矮秆抗病小麦的快速培育 多倍体 育种 染色 体变 异 用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 器官大，提高营养物质含量 只适用于植物，发育延迟，结实率低 三倍体无子西瓜 基因 工程 育种 基因 重组 将一种生物的特定基因转移到另一种生物细胞中 打破物种界限，定向改造生物的遗传性状 技术复杂，生态安全问题较多 转基因抗虫棉的培育 2.根据育种程序图识别育种名称和过程 （1）首先要识别图解中各字母表示的处理方法：A－杂交，D－自交，B－花药（或花粉）离体培养，C－秋水仙素处理，E－诱变处理，F－秋水仙素处理，G－转基因技术，H－脱分化，I－再分化，J－包裹人工种皮。这是识别各种育种方法的主要依据。 （2）根据以上分析可以判断：“亲本新品种”为杂交育种，“亲本新品种”为单倍体育种，“种子或幼苗新品种”为诱变育种，“种子或幼苗新品种”为多倍体育种，“植物细胞新细胞愈伤组织 胚状体人工种子―→新品种”为基因工程育种。 [真题真练] （2024·黑吉辽卷）栽培马铃薯为同源四倍体，育性偏低。GBSS基因（显隐性基因分别表示为G和g）在直链淀粉合成中起重要作用，只有存在G基因才能产生直链淀粉。不考虑突变和染色体互换，下列叙述错误的是（　C　） A．相比二倍体马铃薯，四倍体马铃薯的茎秆粗壮，块茎更大 B．选用块茎繁殖可解决马铃薯同源四倍体育性偏低问题，并保持优良性状 C．Gggg个体产生的次级精母细胞中均含有1个或2个G基因 D．若同源染色体两两联会，GGgg个体自交，子代中产直链淀粉的个体占35/36 解析：与二倍体植株相比，多倍体植株常常是茎秆粗壮，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，A正确；栽培马铃薯为同源四倍体，育性偏低，选用块茎繁殖可解决马铃薯同源四倍体育性偏低问题，利用块茎繁殖后代的方式为营养生殖，其优点是能保持优良性状，B正确；Gggg个体经减数第一次分裂（减数第一次分裂后期，同源染色体分离）产生的次级精母细胞中含有0个或2个G基因，C错误；若同源染色体两两联会，则GGgg个体经减数分裂产生的配子的种类及比例为GG∶Gg∶gg＝1∶4∶1，由于只有存在G基因才能产生直链淀粉，因此GGgg个体自交，子代中产直链淀粉的个体占1－1/6×1/6＝35/36，D正确。 考点三　实验：低温诱导植物细胞染色体数目的变化 1．低温诱导植物染色体数目变化的实验中的试剂及其作用 试剂 使用方法 作用 卡诺氏液 剪取诱导处理的根尖0.5～1 cm，放入__卡诺氏液__中浸泡0.5～1 h __固定__细胞形态 体积分数为95%的酒精 冲洗用卡诺氏液处理过的根尖 洗去卡诺氏液 与质量分数__15%__的盐酸等体积混合，浸泡经过固定的根尖 __解离__根尖细胞 质量分数为15%的盐酸 与体积分数为95%的酒精等体积混合，作为解离液 解离根尖细胞 清水 漂洗解离后的根尖约10 min 洗去药液，防止解离过度 甲紫溶液 把漂洗后的根尖放进盛有甲紫溶液的使玻璃皿中染色3～5 min 使__染色体__着色 2.低温诱导植物细胞染色体数目的变化与观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂实验的比较 项目 低温诱导植物细胞染色体数目的变化 观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂 培养 待蒜（或洋葱）长出约1 cm长的不定根时，放入冰箱冷藏室内诱导培养48～72 h 适宜温度下培养 固定 解离前用　卡诺氏液　进行固定，然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次 不用固定 3.关注实验中的三个易误点 （1）选材 ①常用的观察材料有洋葱、蒜等。 ②选材时应选用能进行分裂的　分生组织　细胞，否则不易观察到染色体数目加倍的情况。 （2）观察 ①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。 ②显微镜下观察到的是已经　死亡　的细胞。 （3）实验试剂：卡诺氏液和解离液 ①卡诺氏液是固定液的一种。固定液的作用是固定细胞形态以及细胞内的各种结构，固定之后细胞死亡并且定型，不再代谢也不再变化。 ②解离液的作用主要是溶解细胞间的连接物质，将组织中的细胞分离开来，解离之后细胞死亡。 [模拟演练] （2024·湖北模拟预测）在诱导植物细胞染色体数目变化的实验中，因低温条件容易控制，常用低温处理植株幼苗，实验中低温所起的主要作用是（　C　） 　　　　　　　　　　　　　　　　 A．促进染色体复制 B．促进着丝粒分裂 C．抑制纺锤体形成 D．抑制着丝粒分裂 解析：据分析可知，该实验低温所起主要作用是抑制纺锤丝的形成，而不影响着丝点分裂，导致细胞内染色体数目加倍，而不是抑制DNA的复制或促进DNA的复制，C正确，ABD错误。故选C。 学科网（北京）股份有限公司 $$