生物15 染色体变异与育种

专题15染色体变异与育种高考生物高考生物考点一考点一 染色体变异染色体变异知识清单知识清单 一一 染色体变异类型染色体变异类型二二 单倍体、二倍体和多倍体单倍体、二倍体和多倍体1.单倍体单倍体:(1)体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。(2)单倍体植株的特点:植株弱小、高度不育等。(3)常用花药离体培养的方法获得单倍体植株。2.二倍体二倍体:由受精卵发育而来,体细胞中含有两个染色体组的个体。3.多倍体多倍体:(1)由受精卵发育而来,含有三个或三个以上染色体组。(2)多倍体植株的特点:优点是茎秆粗壮,叶片、果实、种子较大,(3)人工诱导多倍体形成:常用方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。三三 实验实验: :低温诱导植物染色体数目的变化低温诱导植物染色体数目的变化1.实验过程实验过程2.主要实验试剂主要实验试剂(1)卡诺氏液:固定细胞形态。(2)改良苯酚品红染液:使染色体着色。(3)解离液(质量分数为15%的盐酸溶液和体积分数为95%的酒精溶液按1 1混合):使组织中的细胞相互分离开。1.染色体结构变异的类型染色体结构变异的类型类型图像联会异常实例缺失人的5号染色体片段缺失导致猫叫综合征重复果蝇的棒状眼倒位人类9号染色体长臂倒位可导致习惯性流产易位人类慢性粒细胞白血病 2.染色体结构变异与基因突变、基因重组的辨析染色体结构变异与基因突变、基因重组的辨析(1)变异水平问题染色体变异细胞水平变异显微镜下可见(2)“缺失”的区别(3)“互换”的区别染色体易位交叉互换图解区别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间属于染色体结构变异属于基因重组可在显微镜下观察到在显微镜下观察不到(4)“实验法”探究染色体变异和基因突变方法一:取正在进行分裂的实验材料制成临时装片,利用光学显微镜直接镜检。与正常组织细胞相对比,若观察到染色体数目或结构异常,说明是染色体变异的结果,否则是基因突变的结果。方法二:杂交实验法,确定合适的杂交方案,预测染色体变异和基因突变的杂交结果,根据实验结果判断变异类型。例例1(2017河北衡水中学上学期期中,37)如图分别表示不同的变异类型,基因a、a仅有图所示片段的差异。相关叙述正确的是()A.图中4种变异中能够遗传的变异是B.中的变异属于染色体结构变异中的缺失C.中的变异可能是染色体结构变异中的缺失或重复D.都表示同源染色体非姐妹染色单体的交叉互换解析解析表示同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换(发生在减数第一次分裂的前期),属于基因重组,表示染色体结构变异中的易位,表示由碱基对的增添引起的基因突变,表示染色体结构变异中的片段重复或缺失,它们都是遗传物质的改变,都能遗传。答案答案C3.单倍体、二倍体和多倍体的判断单倍体、二倍体和多倍体的判断(1)形成区别(2)判断方法知能拓展知能拓展人工诱导染色体加倍的作用机理例例2(2017吉林普通中学毕业班一调,29)下列说法正确的是()A.体细胞中只有一个染色体组的个体才是单倍体B.八倍体小麦的单倍体有四个染色体组C.六倍体小麦花药离体培养所得个体是三倍体D.体细胞中含有两个染色体组的个体一定是二倍体解析解析单倍体的染色体组数目与该生物配子的染色体组数目相同,不一定只含有一个染色体组,如八倍体小麦的单倍体有四个染色体组,A错误、B正确;由配子发育成的个体细胞中不管有几个染色体组,都属于单倍体,C、D错误。答案答案B方法方法1 1染色体组的判定方法染色体组的判定方法1.判定原理判定原理染色体组特点染色体组特点(1)一个染色体组中不含同源染色体。(2)一个染色体组中所含的染色体形态、大小和功能各不相同。(3)一个染色体组中含有控制该种生物性状的一整套基因,但不重复。方法技巧方法技巧2.判定方法判定方法(1)根据“染色体形态”判断判断方法:染色体组数=细胞中同种形态的染色体条数(不分“黑”“白”)。如上图中A、B、C、D4个细胞中分别含有4个、1个、2个、2个染色体组。(2)根据“基因型”判断判断方法:染色体组数=基因型中控制同一性状的基因个数(不分显隐性)。如基因型为AaBbCc和AAaaBBbb的个体分别含有2个和4个染色体组。(3)异源多倍体的染色体组判断普通小麦的染色体组成为AABBDD,其中A、B、D各代表一个染色体组,所以普通小麦含有6个染色体组,属于异源六倍体。若其与二倍体黑麦(RR)杂交,得到的后代染色体组成为ABDR(不育的四倍体),用秋水仙素处理后可得到可育的八倍体小黑麦(AABBDDRR)。知能拓展知能拓展区别染色体组与基因组(1)染色体组:二倍体生物配子中的染色体,称为一个染色体组。(2)基因组:对于有性染色体的生物(二倍体),其基因组为常染色体/2+性染色体;对于无性染色体的生物,其基因组与染色体组相同。(3)常见生物基因组和染色体组中染色体数目项目人(44+XY)果蝇(6+XY)家蚕(54+ZW)玉米(20同株)基因组22+X+Y=24条3+X+Y=5条27+Z+W=29条10条染色体组22+X(或Y)=23条3+X(或Y)=4条27+Z(或W)=28条10条例例3(2017河南南阳上学期期中,34)如图所示细胞中所含的染色体,下列叙述正确的是()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代表由受精卵发育成的生物的体细胞,则该生物一定是二倍体D.图d代表的生物一定是由卵细胞发育而成的,是单倍体解析解析图a含有4个染色体组,A错误;图b代表的生物是单倍体或三倍体,B错误;由受精卵发育而来的体细胞中含两个染色体组的个体一定是二倍体,C正确;图d代表的生物也可能是由雄配子发育而成的,D错误。答案答案C方法方法2 2几种染色体变异类型产生配子的分析方法几种染色体变异类型产生配子的分析方法变异类型减数分裂“减半”配子的种类和比例缺失A O=1 1(O表示不含有该基因)单体A O=1 1(O表示不含有该基因)三体AA a Aa A=1 1 2 2例例4(2017黑吉两省八校期中联考,20)在黑腹果蝇(2n=8)中,缺失一条点状染色体的个体(单体,如图所示)仍可以存活,而且能够繁殖后代,若两条点状染色体均缺失则不能存活。若干这样的黑腹果蝇单体相互交配,其后代为单体的比例为()A.1B.1/2C.1/3D.2/3解析解析该单体的染色体组成可写作AO,其产生的配子为A O=1 1,雌雄配子结合产生的子代中AA(正常) AO(单体) OO(死亡)=1 21,所以后代存活个体中单体果蝇占2/3,D正确。答案答案D考点二考点二 生物育种生物育种 一一 诱变育种诱变育种1.原理原理:基因突变。2.过程过程:选择生物诱发基因突变选择理想类型培育。3.优点优点(1)可以提高突变频率,加速育种进程。(2)由于可产生新的基因,所以可大幅度地改良某些性状。4.缺点缺点:有利变异少,需大量处理实验材料(有很大的盲目性)。5.实例实例:高产青霉菌株。二二 杂交育种杂交育种1.原理原理:基因重组。2.过程过程(1)植物:选择具有不同优良性状的亲本杂交获得F1F1自交获得F2筛选所需类型连续自交、选优直至不发生性状分离为止。(2)动物:选择具有不同优良性状的亲本杂交获得F1F1雌雄个体交配获得F2筛选所需类型进行测交,根据杂交结果即可从F2中筛选出所需类型的纯合子。3.优点优点:操作简便,可以把多个品种的优良性状集中在一起。4.缺点缺点(1)育种时间一般较长;(2)局限于同一种或亲缘关系较近的个体。5.实例实例:用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦。三三 单倍体育种单倍体育种1.原理原理:染色体(数目)变异。2.过程过程:选择具有不同优良性状的亲本杂交获得F1利用F1进行花药离体培养得单倍体用秋水仙素处理单倍体幼苗,诱导细胞染色体数目加倍根据表现型即可选育出所需类型的纯合子。3.优点优点:明显缩短育种年限。4.缺点缺点:技术复杂且需与杂交育种配合。四四 多倍体育种多倍体育种1.原理原理:染色体(数目)变异。2.过程过程:秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,诱导细胞染色体数目加倍。3.优点优点:操作简单,得到的多倍体植株茎秆粗壮,叶片、果实和种子比较大,营养物质含量丰富。4.缺点缺点:多倍体植株发育延迟、结实率低,多倍体育种一般只适用于植物。1.常用育种方法的选择常用育种方法的选择(1)根据育种目的和育种要求进行选择 (2)结合实验材料进行选择有些植物如小麦、水稻等,杂交实验较难操作,则最简便的方法是自交。若为动物,杂交育种中纯合子的获得不能通过逐代自交,而应通过测交实验直接判断基因型。若为营养繁殖类如土豆、红薯等,则只要出现所需性状即可,不需要培育出纯种。若为原核生物,不能运用杂交育种,细菌的育种一般采用诱变育种和基因工程育种。2.针对不同育种目的针对不同育种目的,选取不同的杂交育种方案选取不同的杂交育种方案(1)培育杂合子品种在农业生产上,可以将杂种一代作为种子直接利用,如水稻、玉米等。其特点是利用杂种优势,品种高产、抗性强,但种子只能种一年。培育基本步骤如下:选取符合要求的纯种双亲P杂交()F1(即为所需品种)。(2)培育隐性纯合子品种选取双亲P杂交()F1F2选出表现型符合要求的个体种植推广。(3)培育显性纯合子品种选取双亲P杂交()F1F2选出表现型符合要求的个体F3选出稳定遗传的个体推广种植。3.单倍体育种和多倍体育种的基本步骤单倍体育种和多倍体育种的基本步骤(1)单倍体育种实例:用高秆抗病(DDTT)和矮秆不抗病(ddtt)小麦品种,培育矮秆抗病小麦的过程,见图:(2)多倍体育种实例:无子西瓜的培育两次传粉三倍体西瓜无子的原因: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。:第一次传粉 杂交获得三倍体种子第二次传粉 诱导合成生长素刺激子房发育成果实例例5(2017河南南阳上学期期中,36)现有基因型为aabb和AABB的水稻品种,通过不同的育种方法可以培育出不同的类型,下列有关叙述不正确的是()A.将基因型为aabb的个体进行人工诱变可获得基因型为aaBb的个体,则B基因的产生来源于基因突变B.通过多倍体育种获得的基因型为AAaaBBbb的个体与基因型AaBb的个体相比具有茎秆粗壮、蛋白质等营养物质含量丰富等特点C.通过杂交育种可获得基因型为AAbb的个体,其变异发生在减数第二次分裂后期D.通过单倍体育种可获得基因型为AAbb的个体,变异原理有基因重组和染色体变异解析解析诱变育种的原理是基因突变,A正确;多倍体与二倍体相比,具有茎秆粗壮、蛋白质等营养物质含量丰富等特点,B正确;杂交育种的原理为基因重组,有性生殖过程中的基因重组发生在减数第一次分裂,C错误;利用单倍体育种方法获得AAbb,首先让基因型为aabb与AABB的个体杂交得AaBb,然后将AaBb产生的配子进行花药离体培养得单倍体幼苗,再用秋水仙素处理其幼苗使其染色体加倍变成可育的二倍体,挑选所需的AAbb个体,在此过程中变异的原理有基因重组和染色体变异,D正确。答案答案C