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1第25讲染色体变异与育种[考纲要求]1.染色体结构变异和数目变异(Ⅰ)。2.生物变异在育种上的应用(Ⅱ)。3.转基因食品的安全(Ⅰ)。4.实验：低温诱导染色体加倍。考点一染色体变异的判断与分析1．染色体结构的变异(1)类型(连线)(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。2．染色体数目的变异(1)类型①细胞内个别染色体的增加或减少，如21三体综合征。②细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少，如多倍体、单倍体。(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，但又互相协调，共同控制生物的生长、发育、遗传和变异，这样的一组染色体，叫做一个染色体组。②组成：如图为一雄果蝇的染色体组成，其染色体组可表示为：Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y。(3)二倍体、多倍体和单倍体的比较二倍体多倍体单倍体概念体细胞中含有两个染色体组的个体体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体染色体组两个三个或三个以上一至多个2发育起点受精卵受精卵配子[思维诊断](1)染色体增加某一片段可提高基因表达水平，是有利变异(2014·江苏，7A)(×)(2)染色体缺失有利于隐性基因表达，可提高个体的生存能力(2014·江苏，7B)(×)(3)染色体易位不改变基因数量，对个体性状不会产生影响(2014·江苏，7C)(×)(4)染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加(2011·海南，19A)(×)(5)体细胞中含有两个染色体组的个体是二倍体，含有三个或三个以上染色体组的个体是多倍体(×)(6)单倍体体细胞中不一定只含有一个染色体组(√)题组一染色体结构变异的分析与判断1．如下图所示，图1、图2表示某种生物的部分染色体发生变异的示意图，其中①和②、③和④互为同源染色体，则两图所示的变异()A．均为染色体结构变异B．基因的数目和排列顺序均发生改变C．均使生物的性状发生改变D．均可发生在减数分裂过程中答案D解析图1所示为同源染色体上非姐妹染色单体之间的交叉互换，属于基因重组，图2所示为染色体结构变异中的易位；基因重组中基因的数目和排列顺序没有发生改变，生物的性状不一定发生改变；基因重组和染色体变异均可发生在减数分裂过程中。2．科学家以玉米为实验材料进行遗传实验，实验过程和结果如图所示，则F1中出现绿株的根本原因是()3A．在产生配子的过程中，等位基因分离B．射线处理导致配子中的染色体数目减少C．射线处理导致配子中染色体结构缺失D．射线处理导致控制茎颜色的基因发生突变答案C解析从图示看出，F1中出现绿株的根本原因是射线处理导致配子中染色体结构缺失。思维辨析易位与交叉互换的区别项目染色体易位交叉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显微镜下观察到在显微镜下观察不到题组二变异类型的区分3．如下图所示，已知染色体发生了①～④四种变异，则相关叙述正确的是()A．①～④的变异均未产生新基因B．①～④的变异依次是染色体倒位、缺失、重复与基因突变C．①～④的变异均可在光学显微镜下观察到D．①、②、③依次为染色体结构变异中的缺失、重复、倒位，④的变异应属于基因突变答案D4．下图中图1为等位基因Aa间的转化关系图，图2为黑腹果蝇(2n＝8)的单体图，图3为某动物的精原细胞形成的四个精细胞的示意图，则图1、2、3分别发生何种变异()A．基因突变染色体变异基因重组B．基因突变染色体变异染色体变异C．基因重组基因突变染色体变异D．基因突变基因重组基因突变4答案A解析等位基因A、a是由基因突变形成的，图1反映了突变的不定向性；图2黑腹果蝇正常体细胞的染色体数为8条，单体则有7条，此变异应属于染色体数目变异；图3形成了四个染色体各不相同的精子，可推断某动物的精原细胞在减数第一次分裂时同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了交叉互换。技法提炼“三看法”判断可遗传变异的类型一看基因种类：即看染色体上的基因种类是否发生改变，若发生改变即为基因突变，由基因中碱基对的替换、增添或缺失所致。二看基因位置：若基因种类和基因数目未变，但染色体上的基因位置改变，应为染色体结构变异中的“易位”。三看基因数目：若基因的种类和位置均未改变，但基因的数目改变则为染色体结构变异中的“重复”或“缺失”。题组三染色体组与生物体倍性的判断5．下图表示细胞中所含的染色体，下列叙述中不正确的是()A．甲代表的生物可能是二倍体，其每个染色体组含1条染色体B．乙代表的生物可能是二倍体，其每个染色体组含3条染色体C．丙代表的生物可能是二倍体，其每个染色体组含3条染色体D．丁代表的生物可能是单倍体，其每个染色体组含4条染色体答案B解析乙中形态相同的染色体有三条，即含有三个染色体组，因此乙代表的生物可能是三倍体。6．(2014·湖南四校联考)如图表示细胞中所含的染色体，①②③④的基因型可以表示为()A．①：AABb②：AAABBb③：ABCD④：AB．①：Aabb②：AaBbCc③：AAAaBBbb④：ABC．①：AaBb②：AaaBbb③：AAaaBBbb④：AbCDD．①：AABB②：AaBbCc③：AaBbCcDd④：ABCD答案C技法提炼染色体数目与生物体倍性的判定5(1)染色体组数的判定①根据染色体形态判定：细胞中形态、大小完全相同的染色体有几条，则有几个染色体组。如图A中形态、大小完全相同的染色体有1条，所以有1个染色体组；图B中彼此相同的染色体(比如点状的)有3条，故有3个染色体组；同理，图C中有1个染色体组，图D中有2个染色体组。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。如图甲所示基因型为ABC，所以有1个染色体组；图乙所示基因型为AAa，A(a)基因有3个，即含有3个染色体组；同理，图丙中有2个染色体组，图丁中有3个染色体组。注意判定染色体组的数目时只需参考其中任意一对等位基因的数量即可。③根据染色体数和染色体的形态数推算：染色体组数＝染色体数/染色体形态数。如果蝇体细胞中有8条染色体，分为4种形态，则染色体组的数目为2。(2)生物体倍性的判断如果生物体由受精卵或合子发育而来，则体细胞中有几个染色体组，就叫几倍体。如果生物体是由生殖细胞——卵细胞或花粉直接发育而来，则不管细胞内有几个染色体组，都叫单倍体。注意单倍体是生物个体，而不是配子，精子和卵细胞属于配子，但不是单倍体。考点二生物变异在育种上的应用1．单倍体育种和多倍体育种四倍体――→①二倍体――→②单倍体――→③纯合二倍体(1)图中①和③的操作是秋水仙素处理，其作用原理是抑制纺锤体的形成。(2)图中②过程是花药离体培养。(3)单倍体育种的优点是能明显缩短育种年限。2．杂交育种与诱变育种(1)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：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→优良品种。(2)诱变育种6①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→选择理想类型→培育。3．基因工程(1)概念：基因工程，又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。(2)操作的基本步骤：提取目的基因→目的基因与运载体结合→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定。4．五种育种方法的比较方法原理常用方法优点缺点代表实例杂交育种基因重组杂交操作简单，目的性强育种年限长矮秆抗病小麦诱变育种基因突变辐射诱变、激光诱变等提高突变率，加速育种进程有利变异少，需大量处理实验材料高产青霉菌株多倍体育种染色体变异秋水仙素处理萌发的种子或幼苗操作简单，且能在较短的时间内获得所需品种所得品种发育迟缓，结实率低；在动物中无法开展无子西瓜、八倍体小黑麦单倍体育种染色体变异花药离体培养后，再用秋水仙素处理明显缩短育种年限技术复杂，需要与杂交育种配合“京花1号”小麦基因工程育种基因重组将一种生物特定的基因转移到另一种生物细胞中能定向改造生物的遗传性状有可能引发生态危机转基因抗虫棉[深度思考](1)杂交育种一定需要连续自交吗？提示杂交育种不一定需要连续自交。若选育显性优良纯种，则需要连续自交筛选直至性状不再发生分离；若选育隐性优良纯种，则只要在子二代出现该性状个体即可。(2)动植物杂交育种有怎样的区别？提示植物杂交育种中纯合子的获得一般通过逐代自交的方法；而动物杂交育种中纯合子的获得一般通过双亲杂交获得F1，F1雌雄个体间交配，选F2与异性隐性纯合子测交的方法。7(3)以培育一对相对性状的显性纯合子为例，亲本Aa在逐代自交过程中将隐性纯合子去掉，自交n代后显性个体中纯合子(AA)所占比例为多少？提示2n－12n＋1。题组不同育种方法的比较1．作物育种技术是遗传学研究的重要内容之一，关于作物育种的叙述正确的是()A．培育高产、抗逆性强的杂交水稻属于诱变育种B．改良缺乏某种抗病性的水稻品种常采用单倍体育种C．培育无子西瓜过程中可用一定浓度的秋水仙素处理二倍体幼苗D．把两个小麦品种的优良性状结合在一起，常采用植物体细胞杂交技术答案C解析培育高产、抗逆性强的杂交水稻常采用的方法是杂交育种；培养B选项所述水稻品种常采用的方法是基因工程育种；把两个小麦品种的优良性状结合在一起常采用的方法是杂交育种。2．如图甲、乙表示水稻两个品种(两对相对性状独立遗传)，①～⑧表示培育水稻新品种的过程。下列说法正确的是()A．如果过程②中逐代自交，那么自交代数越多纯合植株的比例越高B．⑤与⑧过程的育种原理相同，③过程表示单倍体育种C．育种过程②⑤⑥中需要进行筛选，筛选不会改变任何一个基因的频率D．经过①和⑦过程培育的品种和甲、乙品种基因型不同，但是仍然属于同一个物种答案A解析由图可知，①②为杂交育种，①③④为单倍体育种，①⑧为基因工程育种，①⑦为多倍体育种，⑤⑥为诱变育种。杂合子连续自交，随自交代数的增加纯合子的比例逐代增加；诱变育种的原理是基因突变，基因工程育种的原理是基因重组；筛选过程中种群的基因频率发生改变；甲、乙品种为二倍体植物，经过①和⑦过程培育的品种为四倍体植物，二倍体植物与四倍体植物杂交后代是三倍体，由于三倍体植物不可育，因此二倍体与四倍体间存在生殖隔离，为不同的物种。技法提炼育种方式的选择(1)根据育种目的和提供的材料选择合适的育种方法①集中不同亲本的优良性状：a.一般情况下，选择杂交育种，这也是最简捷的方法；b.需要缩短8育种年限(快速育种)时，选择单倍体育种。②培育果实较大或植株较大或营养物质含量较高的新物种——多倍体育种。③提高变异频率，“改良”“改造”或“直接改变”现有性状，获得当前不存在的基因或性状——诱变育种。④若要培育隐性性状个体，可选择自交或杂交育种，只要出现该性状即可。⑤实现定向改变现有性状——基因工程育种。⑥若培育的植物的生殖方式为营养繁殖(如马铃薯)，则不需要培育成纯种，只要出现该性状即可。(2)根据育种流程图来辨别育种方式①杂交育种：涉及亲本的杂交和子代的自交。②诱变育种：涉及诱变因子，产生的子代中会出现新的基因，但基因的总数不变。③单倍体育种：常用方法为花药离体培养，然后人工诱导染色体加倍，形成纯合子。④多倍体育种：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。⑤基因工程育种：与原有生物相比，出现了新的基因。考点三(实验)低温诱导植物染色体数目的变化1．实验原理低温处理植物分生组织细胞→纺锤体不能形成→染色体不被拉向两极→细胞不能分裂→细胞染色体数目加倍。2．实验步骤[思维诊断](1)选材时常用分生组织的细胞(√)(2)卡诺氏液可使组织细胞互相分离开(×)(3)低温诱导和利用秋水仙素都能使染色体加倍(√)(4)该实验可观察到整个细胞分裂过程(×)(5)分裂间期的细