内容正文:
第34讲 染色体变异与育种
对应学生P186
知识体系———定内容 核心素养———定能力
生命
观念
通过染色体变异会影响生物性状的分析,建立结
构与功能观,通过对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
科学
思维
通过比较与分类、归纳与演绎,明确三种可遗传变
异的类型及其判定
科学
探究
通过观察实验低温诱导染色体数目变化,培养实
验设计与结果分析的能力
对应学生P187
考点1 染色体变异
[必备知识复盘]
1.染色体数目变异
(1)染色体数目变异的类型
类
型
细胞内个别染色体的增加或减少,如三体、
单体
细胞内染色体数目以一套完整的非同源染
色体为基数成倍地增加或成套地减少,如
多倍体、单倍体
生物体内有丝分裂和减数分裂过程中染
色体移动异常都可导致染色体数目变异.
(2)染色体组(根据果蝇染色体组成图归纳)
①组成特点
形态上:细胞中的一套非同源染色体,在形态上各
不相同.
功能上:控制生物生长、发育、遗传和变异的一套
染色体,在功能上各不相同.
②染色体组数目的判定
◆[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.
(3)二倍体、多倍体及单倍体
①二倍体:由受精卵发育而来,体细胞中含有两个
染色体组的个体.
②
③
单倍体强调由配子发育而来,并非单倍
体都高度不育,某些如同源四倍体的单倍体是可
育的.
632
高考总复习 生物学
2.染色体结构变异类型
(1)类型及实例
染色体间的易位可分为单向易位和相互
易位(平衡易位).前者指一条染色体的某一片段
转移到了另一条染色体上,而后者则指两条染色
体间相互交换了片段,较为常见.
(2)结果
染色体结构的改变,会使排列在染色体上的基因
数目或排列顺序发生改变,导致性状的变异.
1.镜检根尖细胞分生区细胞的染色体,可鉴定出单倍
体幼苗. (2024江苏卷,16C)(√)
2.果蝇的棒眼(由X染色体上16A片段重复所致)属
于染色体结构变异.
(2024浙江6月选考,2C)(√)
3.雄蜂精子中染色体数目是其体细胞的一半. (×)
4.用秋水仙素处理单倍体植株后得到的一定是二
倍体. (×)
1.(必修2P87“问题探讨”节选)为什么平时吃的香蕉
是没有种子的?
答案:因为香蕉栽培品种是三倍体,减数分裂时染
色体发生联会紊乱,不能形成正常的配子,因此无
法形成受精卵,进而不能形成种子.
2.(必修2P89“正文”)单倍体都是高度不育吗? 说明
理由.
答案: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.
3.(情景探究)分析染色体的结构变异:
(1)图甲①~④的结果中哪些是由染色体变异引起
的? 它们分别属于哪类变异? 能在光学显微镜下
观察到的是哪几个?
(2)图乙、丙均发生了某些片段的交换,其交换对象
分别是什么? 它们属于哪类变异?
答案:(1)①染色体片段缺失;②染色体片段易位;
③基因突变;④染色体片段倒位.①②④均为染色
体变异,可在光学显微镜下观察到,③为基因突变,
不能在光学显微镜下观察到.
(2)图乙发生了非同源染色体间片段的交换,图丙
发生的是同源染色体的非姐妹染色单体间相应片
段的交换;前者属于染色体结构变异中的“易位”,
后者属于互换型基因重组.
[关键能力提升]
◆[提升点1] 通过染色体数目变异与染色体组,考
查判断推理能力
1.(2025平顶山市一中质检)下列是对a~h所示的
生物体细胞中各含有几个染色体组的叙述,正确
的是 ( )
A.细胞中含有一个染色体组的是图d、g,对应个体
一定是由雄配子发育而来的单倍体
B.细胞中含有两个染色体组的是图f、h,对应个体
是二倍体
732
第六单元 基因的本质与表达
C.细胞中含有三个染色体组的是图a、b,对应个体
不一定是三倍体
D.细胞中含有四个染色体组的是图c、f,对应个体
是四倍体
解析:C [细胞中含有一个染色体组的是图d、g,
对应个体也可能是由雌配子发育而来的,A错误;
细胞中含有两个染色体组的是图c、h,对应个体可
能是二倍体,B错误;细胞中含有三个染色体组的
是图a、b,对应个体如果是由受精卵发育形成的,
则为三倍体,如果是由配子直接发育形成的,则为
单倍体,C正确;细胞中含有四个染色体组的是图
e、f,对应个体不一定是四倍体,D错误.]
◆[提升点2] 通过染色体结构变异及变异类型的
推断,考查科学思维和科学探究能力
2.(2024浙江6月选考)野生型果蝇的复眼为椭圆
形,当果蝇X染色体上的16A片段发生重复时,形
成棒状的复眼(棒眼),如图所示.
棒眼果蝇X染色体的这种变化属于 ( )
A.基因突变 B.基因重组
C.染色体结构变异 D.染色体数目变异
解析:C [染色体结构的变异主要有缺失、重复、倒
位、易位四种类型,果蝇X染色体上的16A片段发
生重复时,复眼会由正常的椭圆形变成“棒眼”,该
变异属于染色体结构变异中的重复,C正确,ABD
错误.]
3.(2025山东潍坊期末)某生物基因组成及基因在
染色体上的位置关系如图所示.该生物性原细胞
经减数分裂形成了如图所示的几种配子.下列关
于这几种配子形成过程中所发生的变异的说法中
不正确的是 ( )
A.配子一的变异属于基因重组,发生在减数分裂Ⅰ
过程中
B.配子二发生了染色体变异,最可能发生在减数分
裂Ⅱ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
体复制发生错误导致基因A或a缺失
解析:D [配子一形成过程中,在减数分裂Ⅰ后
期,发生了非同源染色体上非等位基因的自由组
合,属于基因重组,A正确;配子二形成的原因是减
数分裂Ⅱ后期,姐妹染色单体分开后形成的子染色
体移向同一极,这属于染色体变异,B正确;a和b
是非同源染色体上的基因,而配子三中a和b位于
同一条染色体上,原因可能是基因b转移到非同源
染色体上,属于染色体结构变异中的易位,C正确;
配子四的变异属于染色体变异中的缺失,原因可能是
染色体复制发生错误导致基因A或a缺失,D错误.]
几种常考变异类型产生配子的分析方法
分析三体产生的配子类型时,为了避免
混淆,可以进行标号,如 AAa,可以记为 A1A2a,
则染色 体 的 三 种 分 离 方 式 为1A1A2、1a,1A1、
1A2a,1A2、1A1a,最后把A合并即可得到各种配
子的比例.
4.(2025江苏徐州检测)甲~丁表示细胞中不同的
变异类型,甲中英文字母表示染色体片段.下列叙
述正确的是 ( )
A.甲~丁的变异类型都会引起染色体上基因数量
的变化
B.甲~丁的变异类型都可能出现在根尖分生区细
胞的分裂过程中
C.若乙为精原细胞,则它一定不能产生正常的配子
D.图中所示的变异类型中甲、乙、丁可用光学显微
镜观察检验
解析:D [甲、丁的变异会引起染色体上基因数目
或排列顺序发生改变,乙、丙的变异不会导致染色
体上基因数量的变化,A错误;根尖分生区细胞有
丝分裂活动旺盛,丙细胞的变异类型(互换)不可能
发生在有丝分裂的过程中,B错误;若乙为精原细
胞,则其经减数分裂过程可能会产生正常的配子,
C错误;甲、乙、丁表示的均为染色体变异,能在光
学显微镜下观察到,而丙表示的基因重组无法在光
学显微镜下观察到,D正确.]
832
高考总复习 生物学
三种可遗传变异的辨析
(1)染色体结构变异与基因突变的辨析
①染色体结构变异是细胞水平的变化,变异程度
大,基因突变是分子水平的变化.
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.
③“缺失”问题:
(2)染色体易位与互换的区别
比较项目 染色体易位 染色体互换
图解
区
别
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
可在光学显微镜
下观察到
在光学显微镜下
观察不到
考点2 生物变异在育种上的应用
[必备知识复盘]
1.单倍体育种
(1)原理:染色体(数目)变异.
(2)过程
花
药
离体
培养→
单倍体
幼苗
人工诱导
用秋水仙素处理→
染色体数目
加倍,并得到
纯合子
(3)优点:明显缩短育种年限.
(4)缺点:技术复杂.
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:染色体(数目)变异.
(4)实例:三倍体无子西瓜的培育
①两次传粉
第一次传粉:杂交获得三倍体种子
第二次传粉:刺激子房发育成果实{
②用秋水仙素处理幼苗后,分生组织分裂产生的
茎、叶、花染色体数目加倍,而未经处理部分(如根
部细胞)的染色体数不变.
③三倍体西瓜无子的原因:三倍体西瓜植株在减
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)原理:基因重组.
(2)过程
①培育杂合子品种
选取符合要求的纯种双亲杂交(♀×♂ )→F1(即
为所需品种).
②培育隐性纯合子品种
选取符合要求的双亲杂交(♀×♂ )→F1
→F2→
选出表型符合要求的个体种植并推广.
③培育显性纯合子品种
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→鉴别、选择需要的类
型,连续自交至不发生性状分离为止.
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→鉴别、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.
(3)优点:操作简便,可以把多个品种的优良性状集中
在一起.
(4)缺点:获得新品种的周期长.
4.诱变育种
(1)原理:基因突变.
(2)过程
萌发种子或幼苗
处理
→
物理
X射线、紫外线
化学
亚硝酸盐等
(3)优点
①可以提高突变率,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.
(4)缺 点:有 利 变 异 个 体 往 往 不 多,需 要 处 理 大
量材料.
932
第六单元 基因的本质与表达
1.秋水仙素处理韭菜(2n=16)的单倍体幼苗,所得细
胞中染色体数都是16.(2024江苏卷,16D)(×)
2.染色体变异是新物种产生的方式之一.
(2024江苏卷,8D)(√)
3.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. (√)
4.抗病植株连续自交若干代,纯合抗病植株的比例逐
代降低. (×)
1.(必修2P88“相关信息”改编)秋水仙素是一种怎样
的物质? 使用时应注意什么?
答案:秋水仙素(C22H25O6N)是从百合科植物秋水
仙的种子和球茎中提取的一种植物碱.它是白色
或淡黄色的粉末或针状结晶,有剧毒,使用时应当
特别注意.
2.(必修2P91“拓展应用2”节选)为什么用一定浓度
的秋水仙素溶液处理二倍体西瓜的芽尖而不是处
理其他部位?
答案: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.
3.(情景探究)图中甲、乙表示水稻两个品种,A、a和
B、b分别表示位于两对同源染色体上的两对等位
基因,①~⑥表示培育水稻新品种的过程,请分析:
(1)图中哪种途径为单倍体育种? 其为什么能缩短
育种年限?
答案:图中①③⑤过程表示单倍体育种.采用花药
离体培养获得的单倍体植株,经人工诱导染色体加
倍后,植株细胞内每对染色体上的基因都是纯合
的,自交后代不会发生性状分离,因此缩短了育种
年限.
(2)图中哪一标号处需用秋水仙素处理? 应如
何处理?
答案:图示⑤处需用秋水仙素处理单倍体幼苗,从
而获得纯合子;⑥处常用秋水仙素处理萌发的种子
或幼苗,以诱导染色体加倍.
(3)④⑥的育种原理分别是什么?
答案:④的育种原理为基因突变,⑥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标的育种途径
分别是哪个过程?
答案:图中最简便的育种途径为①②过程所示的杂
交育种,但育种周期较长;最难以达到育种目标的
途径为④过程.
[关键能力提升]
◆[提升点1] 通过生物变异在育种中的分析与应
用,考查观察能力、理解能力
1.(2025山东潍坊期末)普通小麦是由原始小麦与
不同物种杂交,并经染色体数目加倍形成的,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).下列
说法正确的是 ( )
A.原始小麦和拟斯卑尔脱山羊草杂交能产生可育
后代,两者不存在生殖隔离
B.拟二粒小麦属于四倍体,正常可能会产生 AA、
BB、AB三种类型配子
C.杂种Ⅰ处于有丝分裂后期的细胞中含有28条染
色体
D.原始小麦比普通小麦茎秆粗壮、种子大、营养物
质含量高
解析:C [据题图 可 知,原 始 小 麦 染 色 体 组 成 是
AA,拟斯卑尔脱山羊草染色体组成是BB,两者杂
交后代染色体组成是AB,不能产生可育后代,故原
始小麦和拟斯卑尔脱山羊草存在生殖隔离,A错
误;拟二粒小麦染色体组成是 AABB,属于异源四
倍体,正常可能会产生AB一种类型配子,B错误;
杂种Ⅰ染色体组成是AB,细胞中有14条染色体,
处于有丝分裂后期的细胞中染色体数目加倍,含有
28条染色体,C正确;原始小麦是二倍体,普通小麦
是异源六倍体,普通小麦茎秆粗壮、种子大、营养物
质含量高,D错误.]
2.(2025湖南四大名校联考)湖南师范大学生命科
学院运用人工诱导雌核发育(即采用物理、化学、生
物的方法,使精子的遗传物质失活,再以这种精子
激活卵子,但精子不参与受精卵的形成;卵子仅依
靠雌核而发育成胚胎的技术)、性别转变等技术大
量培育了三倍体雌鱼.该技术先通过伪“受精”让
甲鱼(Rr)卵原细胞完成减数分裂,待细胞分裂到减
数分裂Ⅱ时进行冷冻处理,之后细胞发育为成体二
倍体乙鱼,再对部分乙鱼进行性反转获得丙鱼.以
下说法错误的是 ( )
A.冷冻处理的作用是阻止甲鱼卵子完成减数分
裂Ⅱ,使其染色体数目加倍
B.乙鱼的基因型为RR或rr,性别为雌性
C.将乙鱼与丙鱼杂交,取受精卵进行冷冻休克处
理,最终发育出的成体鱼为三倍体鱼
D.该过程运用了多倍体育种技术
解析:C [在减数分裂Ⅱ时进行冷冻处理,冷冻处
理会抑制细胞中的纺锤体的形成,最终导致细胞染
色体数目加倍,A正确;乙鱼是由甲鱼卵原细胞在
042
高考总复习 生物学
减数分裂Ⅱ时进行冷冻处理发育而来的,次级卵母
细胞的基因型为RR或rr,性别为雌性,B正确;由
于乙鱼与丙鱼都是二倍体,且性别不同,可以进行
杂交,对受精卵进行冷冻休克处理,最终发育出的
成体鱼不一定为三倍体鱼,若对处于减数分裂Ⅱ的
卵原细胞进行冷冻处理,卵细胞染色体数目加倍后
再与精子结合才会得到三倍体,C错误;该过程运
用了 多 倍 体 育 种 技 术,原 理 是 染 色 体 变 异,
D正确.]
据不同育种目标选择不同育种方案
◆[提升点2] 通过育种方式在生产的应用,考查科
学思维和科学探究能力
3.(2025广东肇庆调研)家蚕养殖是华南地区的一
种传统经济发展模式.在家蚕养殖业中雄蚕(性染
色体组成为ZZ)的桑叶利用率高,且蚕丝质量好.
家蚕卵(受精卵)的颜色受10号染色体上的两对等
位基因A/a、B/b控制.a基因纯合时卵表现为杏
黄色,b基因纯合时卵表现为黄褐色,a基因和b基
因同时纯合则为黄色,其他基因型则表现为黑色.
回答下列问题.
(1)家蚕卵色的遗传遵循 定律.纯合杏黄
色卵家蚕与纯合黄褐色卵家蚕杂交,F1 表型为
.F1 相互杂交,F2 的表型及比例为
(不考虑变异的情况).
(2)育种工作者用辐射诱变的方法处理上述F1,通
过特定方法选出缺失a基因或b基因的个体.有人
提出可通过正常黄色卵个体(aabb)与经辐射后的
F1 个体杂交来选择a基因或b基因缺失的个体.
你同意他的观点吗? 请说明理由(缺失a基因或b
基因的配子存活力不受影响,且aa与a_表型相同、
bb与b_表型相同):
.
(3)若已获得a基因或b基因缺失的家蚕,再通过其
他方法使有部分片段缺失的10号染色体转移到 W
染色体上,如图1所示.在产生配子时两条正常染
色体移向一极,则仅考虑图中染色体和基因,该突
变体能产生的两种配子分别为 .进一步
选育后共形成了甲、乙、丙、丁四个品系家蚕,如图2
所示.通过在四个品系中选择特定的杂交组合,可
实现连续多代根据卵色筛选雄蚕进行生产.请写
出杂交和选择方案(答出一种方案即可).
.
解析:(1)据题意分析,家蚕卵色受10号染色体上
的两对等位基因A/a、B/b控制,由于这两对基因位
于一对同源染色体上,遵循基因分离定律.aaB_为
杏黄色,A_bb为黄褐色,aabb为黄色,A_B_为黑
色.纯合杏黄色卵家蚕(aaBB)与纯合黄褐色卵家
蚕(AAbb)杂交,F1 的基 因 型 为 AaBb,表 型 为 黑
色.F1 相互杂交,F2 的基因型和表型及比例为1杏
黄色(aaBB)∶1黄褐色(AAbb)∶2黑色(AaBb).
(2)育种工作者用辐射诱变的方法处理F1,通过特
定方法选出缺失a基因或b基因的个体.有人提出
可通过正常黄色卵个体(aabb)与经辐射后的F1 个
体杂交来选择a基因或b基因缺失的个体.该杂交
方法为测交,测交能检测待测个体产生的配子的种
类和比例,但由于aa与a_表型相同、bb与b_表型
相同,即后代中无论a基因或b基因缺失与否均表
现为杏黄色∶黄褐色=1∶1.
(3)在产生配子时两条正常染色体移向一极,则仅
考虑图中染色体和基因,该突变体能产生的两种配
子分别为aBZ、WA︵.进 一 步 选 育 后 共 形 成 了 甲、
乙、丙、丁四个品系家蚕,因为甲个体的 W 上有 A
基因,因此需要选择没有 A基因的雄性个体,即丙
个体进行杂交,二者产生的后代中雌性卵为黑色,
雄性卵为杏黄色,因此选择杏黄色卵进行生产,同
时选择杏黄色卵和黑色卵进行留种;也可选择乙和
丁品系杂交,选择黄褐色卵进行生产,同时选择黄
褐色卵和黑色卵进行留种.
答案:(1)基因分离 黑色 杏黄色∶黄褐色∶黑
色=1∶1∶2 (2)不同意,正常黄色卵个体与待测
个体杂交后,无论是否存在a基因缺失或b基因缺
失,后代均为杏黄色∶黄褐色=1∶1
(3)aBZ、WA︵(W 染色体和A基因的书写形式不作
要求) 选择甲品系与丙品系杂交,选择杏黄色卵
进行生产,同时选择杏黄色卵和黑色卵进行留种;
或选择乙和丁品系杂交,选择黄褐色卵进行生产,
同时选择黄褐色卵和黑色卵进行留种
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第六单元 基因的本质与表达