2026届高三生物一轮复习课件：染色体变异和育种

第五章 生物的变异、育种与进化 [第二讲：染色体变异与育种] 课标要求：举例说明染色体结构和数量的变异都可能导致生物性状的改变甚至死亡。 1 1.概念：体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化。 （只发生在真核生物，显微镜下可见） 2.类型 染色体结构变异 染色体数目变异 个别染色体增减 染色体成倍增减 （以一套完整的非同源染色体为基数） 染色体变异 2 21三体综合征 产生的原因是什么？ 21号染色体有三条 1. 个别染色体数目的改变 考点一：染色体数目变异 3 减Ⅰ异常 减Ⅱ异常 发生原因及时间：多数发生有丝分裂和减数分裂的后期。（同源染色体未分离、姐妹染色单体未分离） 4 2. 以染色体组的形式成倍的增加或减少 （1）定义： ①一组非同源染色体 ②染色体的形态、大小、功能各不相同 ③含有该物种生长、发育、遗传、变异的全套遗传信息 染色体组 VS 基因组 判断一：根据染色体形态——形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组。 3个 1个 4个 2个 1个 2个 4个 判断二：根据基因型——控制同一性状的基因(读音相同的大小写字母)出现几次，则有几个染色体组。 4个 2个 3个 1个 5 （2）单倍体、二倍体与多倍体 二倍体：体细胞中含有两个染色体组的个体 多倍体：体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体 单倍体：体细胞中染色体数目与本物种配子染色体数目相同的个体 在自然界中，几乎全部动物和 过半数的高等植物都是二倍体。 配子发育而来 是否含有两个染色体组的都是二倍体？ 单倍体只含有一个染色体组吗？ 六倍体普通小麦的花药离体培养出来的个体就是三倍体 花药/花粉=雄配子 单倍体 不一定； 只含有一个染色体组的一定是单倍体 但单倍体不一定只含有一个染色体组 课本P91 T4 人体正常体细胞内有几个染色体组呢？像人体这样由受精卵发育而来，细胞中含有2个染色体组的就是二倍体。而普通小麦是多倍体。回顾多倍体、单倍体的概念 6 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 植株特点 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 四倍体：二倍体体细胞在进行有丝分裂时，染色体只复制未分离，也会形成四倍体 常常表现为茎秆粗壮，叶片、果实和种子比较大，营养物质含量高。 结实率低，发育迟缓。 植株弱小，二倍体植物的单倍体植株高度不育。 （3）人工诱导多倍体的方法 P88 常用方法有哪些？ 低温 Q：秋水仙素处理法的具体做法是什么？原理又是什么？ 方法：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。 原理：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两极，从而引起细胞内染色数目加倍。染色体数目加倍的细胞继续进行有丝分裂，将来就可能发育成多倍体植株。(P88) Q：为什么要处理萌发的种子或幼苗，处理成熟的植株可以不？ 秋水仙素的作用对象是正在有丝分裂的细胞，成熟的植株大多细胞不进行有丝分裂。 时期：有丝分裂前期 秋水仙素处理 8 考点二：染色体变异在育种上的应用 1.育种原理：染色体（数目）变异 2.处理材料：萌发的种子或幼苗 3.方法：秋水仙素或低温处理 萌发的种子 或幼苗 抑制纺锤体形成 染色体不能移向细胞两极，从而引起染色体数目加倍 秋水仙素 或低温处理 导致 4.优点：多倍体植株茎秆粗壮，叶、果实和种子比较大，营养物质含量丰富。 5.缺点：多倍体植株发育延迟，结实率低，一般只适用于植物。 柱头 花柱 珠被 卵细胞(1个) 极核(2个) 胚囊 胚珠 果皮 子房 发育 子房壁 子房壁 胚珠 种皮 发育 胚 +精子 发育 胚乳 （3N） +精子 发育 种子 ▲注意区分果实各部分的染色体倍数 果实 10 种植 秋水仙素处理 2n 传粉 4n 3n 2n 2n ♀ ♂ ♀ 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。 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 1. 三倍体无子西瓜的培育 无子西瓜： 无子番茄： 无子香蕉： 三类无子果实 知识延伸 染色体变异（联会紊乱） 生长素促进果实发育（未授粉） 三倍体（联会紊乱） 难点解析：同源与异源多倍体 同源多倍体： 同一物种经过染色体加倍形成的多倍体 异源多倍体： 不同物种杂交，产生的杂种后代经过染色体加倍形成的多倍体 如：八倍体小黑麦 如：香蕉、三倍体西瓜 × DD (滔氏麦草） 二粒小麦AABB 自然加倍 AA（一粒小麦） × BB (斯氏麦草） 普通小麦 自然加倍 ABD （AABBDDRR）异源八倍体小黑麦 (异源三倍体，不育) 可育 AB （异源二倍体，不育） AABBDD × RR (黑麦） ABDR (异源四倍体，不育) 人工加倍 秋水仙素 （一个字母代表一组染色体） 2. 人工诱导八倍体小黑麦（异源多倍体育种） 穗大，粒多，抗寒 同源与异源多倍体 同源多倍体： 同一物种经过染色体加倍形成的多倍体 异源多倍体： 不同物种杂交，产生的杂种后代经过染色体加倍形成的多倍体 香蕉、三倍体西瓜 N N N+N 2N+2N 4N=2N+2N 2N+2N 2N N N+N N+N+N 2N+2N+2N 6N=2N+2N+2N 2N 2N 秋水仙素 秋水仙素 （抗倒伏，不抗病） （抗倒伏抗病） 花药（粉）： 单倍体幼苗：DT Dt dT dt 正常植株：DDTT DDtt ddTT ddtt 新品种：DDtt 方法：花药离体培养 秋水仙素处理 缺点： 技术含量高，需与杂交育种配合，一般只适用于植物 优点： 明显缩短育种年限， 所得个体一般为纯合子 DDTT（♀）× ddtt（♂） 第一年 第二年 筛选 DdTt （抗倒伏，不抗病） （倒伏，抗病） 二倍体生物 （组织培养） DdTt植株 DT Dt dT dt 包括花药离体培养和秋水仙素处理两个过程 3. 单倍体育种 16 实验：低温诱导植物细胞染色体数目的变化 1.实验原理： 2.实验步骤： 低温抑制纺锤体的形成，以致影响染色体被拉向两极，细胞不能分裂成两个子细胞，于是染色体数目加倍。 17 ③实验现象： ④实验中的试剂及其作用： 视野中既有正常的二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞。 1.卡诺氏液：固定细胞形态 2.体积分数为95%的酒精：洗去卡诺氏液 3.质量分数为15%的盐酸：解离根尖细胞 4.蒸馏水：漂洗根尖，去除解离液 5.质量浓度为0.01g/ml的甲紫溶液：使染色体着色 18 教材实验中酒精及其作用 自交 基因重组 优良性状 长 ③只能利用已有的基因重组，不能创造新的基因。 提醒　 （1）植物杂交育种中，优良性状的纯合子获得一般采用多次 自交选种； （2）动物杂交育种中，优良性状的纯合子获得一般采用测交， 选择测交后代不发生性状分离的亲本；（p407 T8） （3）如果优良性状是隐性，直接在F2中选出即为纯合体。 4. 杂交育种 提醒　 （1）植物杂交育种中，优良性状的纯合子获得一般采用多次 自交选种； （2）动物杂交育种中，优良性状的纯合子获得一般采用测交， 选择测交后代不发生性状分离的亲本； （3）如果优良性状是隐性，直接在F2中选出即为纯合体。 利用物理因素（如X射线、紫外线、激光等）或化学因素（如亚硝酸等）处理生物，使生物发生基因突变。从中筛选有利变异。 基因突变 突变频率 创造人们所需要的优良变异类型。 5. 诱变育种 类 型 杂交育种 诱变育种 单倍体育种 多倍体育种 育种原理 育种方法 优点 应用 实例 基因突变 染色体变异 基因重组 染色体变异 杂交→自交→选优 →自交 物理或化学的方法处理生物 花药离体培养后再用秋水仙素加倍 使不同亲本的优良性状集中于同一个体上 提高变异频率加速育种进程 明显缩短育种年限 器官大型， 营养含量高 培育矮抗小麦 培育青霉素高产菌株 培育矮抗小麦 三倍体无子 西瓜的培育 用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 p186 跳出题海 根据不同的育种目标选择最优育种方案 ①“可遗传”与“可育” 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。 ②“最简便”与“最快速” 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。但最快速则未必简便，如单倍体育种可明显缩短育种年限，但其技术含量却较高。 ③“单倍体育种”与“花药离体培养” 单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理等过程； 花药离体培养只是单倍体育种的一个操作步骤。 P181 T4某大豆突变株表现为黄叶，其基因组成为rr。为进行R/r基因的染色体定位，用该突变株作父本，与不同的三体(2n＋1)绿叶纯合子植株杂交，选择F1中的三体与黄叶植株杂交得F2，下表为部分研究结果。以下叙述错误的是（ ） A.F1中三体的概率是1/2 B.可用显微观察法初步鉴定三体 C.突变株基因r位于10号染色体上 D.三体绿叶纯合子的基因型为RRR或RR C 母体 F2表型及数量 黄叶 绿叶 9-三体 21 110 10-三体 115 120 利用三体进行基因定位 24 考点三：染色体结构变异 1. 染色体结构变异类型 25 ①染色体的某一片段缺失引起变异 猫叫综合征 5号染色体部分片段缺失 26 ②染色体中增加某一片段引起变异 果蝇棒状眼 27 ③一条染色体某一片段，移接到另一条非同源染色体上 28 ④染色体的某一片段位置颠倒也可引起变异 正常翅 卷翅 29 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 1.类型和实例 时间：多数发生在有丝分裂和减数分裂的间期。 分裂期染色体因高度螺旋化，较稳定。 2. 染色体结构变异结果 30 染色体结构变异 显微镜下观察到 (没有产生新基因，发生了基因数目或排列顺序的变化) 基因突变 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) 染色体某一位点上基因的改变(基因中碱基对的改变) “染色体结构变异”与“基因突变” 辨析1 项目 基因突变 染色体结构变异 变异水平 变异对象 光学显微镜下 变异结果 发生时期 DNA分子水平 细胞水平 观察不到 可观察到 基因内部碱基的增添、缺失或替换 染色体片段的缺失、重复、倒位和易位 产生新基因，基因数目位置不变 不产生新基因，基因的数目和排列顺序改变 主要间期 任何时期 染色体结构变异与基因突变的区别 都导致DNA碱基序列改变 项目 染色体片段移接 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 染色体结构变异 基因重组 观察 光学显微镜下可见 光学显微镜下不可见 染色体片段移接和互换的比较 辨析2 33 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 例.(2019·高考江苏卷)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序列发生的变化，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 例.如图是某植物的多种育种方法途径，A～F是育种处理手段(其中E是射线处理)，甲、乙、丙分别代表不同植株。分析以下说法错误的是( ) A.植株甲和植株丙是纯系植株， 乙是具有新基因的种子或幼苗 B.D和B过程可发生基因重组， F过程发生了染色体变异 C.图中C、F过程都可用秋水仙素 处理萌发的种子或幼苗 D.杂交育种过程如需获得显性纯合子需经历较长的纯化过程，单倍体育种由配子直接加倍获得纯合子,育种年限短 C 36 $