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第七单元生物的变异、育种与进化第2讲染色体变异与生物育种1.染色体结构变异和数目变异(Ⅱ)2.生物变异在育种上的应用(Ⅱ)3.实验：低温诱导染色体加倍4.转基因食品的安全(Ⅰ)1.通过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。(生命观念)2.通过三种可遗传变异的比较及育种方法的比较，培养归纳与概括的能力。(科学思维)3.通过低温诱导植物染色体数目的变化、生物变异类型的判断与实验探究以及育种方案的选择与设计，培养实验设计及结果分析的能力。(科学探究)考点一染色体变异1．观察下列图示，填出变异类型(1)甲、乙、丙、丁所示变异类型分别属于_____________________________。(2)可在显微镜下观察到的是。(3)基因数目和排列顺序未变化的是。丁缺失、重复、倒位、甲、乙、丙基因突变2．染色体数目变异(1)类型及实例类型实例____________的增加或减少21-三体综合征以形式成倍地增加或减少三倍体无子西瓜染色体组个别染色体(2)染色体组①概念：细胞中的一组，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、遗传和变异非同源染色体②组成如图中雄果蝇体细胞染色体中的一个染色体组可表示为________________________________。Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y(3)二倍体、多倍体和单倍体的比较项目单倍体二倍体多倍体发育起点配子受精卵受精卵特点①植株弱小②高度不育正常植株①茎秆粗壮②叶、果实、种子较大③营养物质含量丰富体细胞染色体组数配子中染色体组数2个3个或3个以上1．染色体易位不改变基因数量，对个体性状不会产生影响。()提示：染色体易位可能对当代生物体不产生影响，也可能产生影响，且染色体变异大多对生物体是不利的。2．染色体上某个基因的缺失属于基因突变。()提示：染色体上某个基因的缺失属于染色体结构变异中的缺失。××3．非同源染色体某片段移接，仅发生在减数分裂过程中。()提示：非同源染色体某片段的移接，是染色体易位，可以发生在减数分裂或有丝分裂过程中。4．基因突变与染色体结构变异都导致个体表现型改变。()提示：基因突变与染色体结构变异都有可能使个体表现型改变。5．染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增减。()提示：染色体组整倍性增加会导致基因的数量增加，但基因的种类不变。×××6．二倍体生物花药离体培养后即可得到纯合子。()提示：二倍体生物花药离体培养得到单倍体，后经秋水仙素处理加倍才得到纯合子。7．单倍体含有的染色体组数都是奇数。()提示：四倍体的单倍体染色体组数是两个，不是奇数。××同源多倍体产生配子的种类及比例(1)若同源四倍体的基因型为Aaaa，其中A对a为完全显性，则产生的配子类型及比例：Aa∶aa＝1∶1。(2)若同源四倍体的基因型为AAAa，其中A对a为完全显性，则产生的配子类型及比例：AA∶Aa＝1∶1。(3)若同源四倍体的基因型为AAaa，其中A对a为完全显性，则产生的配子类型及比例：AA∶Aa∶aa＝1∶4∶1。1．染色体结构变异中有的会导致生物体死亡，并不遗传给后代，为何还称为可遗传的变异？提示：染色体结构变异使排列在染色体上基因的数目或排列顺序发生改变，即由遗传物质的变化引起的变异称为可遗传的变异。2．辨析易位与交叉互换项目染色体易位交叉互换图解位置发生于之间发生于____________________________之间同源染色体的非姐妹染非同源染色体色单体原理________________观察可在显微镜下观察到在显微镜下观察不到基因重组染色体结构变异3．有人让某品系的豌豆自交，子代出现了性状分离，且出现了高∶矮＝35∶1。原因可能是染色体加倍形成了四倍体的豌豆DDdd。请设计一个实验方案对该解释加以验证。提示：让该品系的豌豆与矮茎豌豆测交，若测交后代性状分离比为高∶矮＝5∶1，则验证了解释。染色体结构变异的分析与判断1．DNA分子中特定片段的“拷贝数变异”是指与本物种正常的基因组相比，染色体上发生的一种结构变异。某研究小组利用PCR方法，检测了莱芜猪(2n＝38)种群体细胞中R基因拷贝总数。如图为R基因在13号染色体上的位置及拷贝数示意图。以下叙述错误的是()A．R基因拷贝数的改变可能导致基因表达量的改变，引起性状的改变B．与a比较，b、c染色体发生了R基因所在片段的缺失、重复C．因为染色体的长度差异，减数分裂过程中，a、b、c三种染色体不会联会D．上述两种变异在光学显微镜下均可观察到C[虽然由于R基因拷贝不同染色体长度出现差异，但是a、b、c仍然是同源染色体，减数分裂过程中三种染色体可以发生联会，C错。]2．(2019·日照市高三期末)图甲是某二倍体生物体细胞染色体模式图，①～⑥是细胞发生变异后的染色体组成模式图。下列叙述错误的是()A．①～⑥中发生染色体变异的是②③④⑥B．①②③的变异方式分别为基因重组、易位、倒位C．①～⑥能引起染色体上基因数目或排列顺序发生改变D．甲→⑤过程可通过自交或花药离体培养后再加倍来实现C[图①～⑥中，②③④⑥为染色体变异，A正确；①②③的变异方式分别为基因重组、易位、倒位，B正确；②③引起基因的数量或排列顺序发生变化，而④⑥为染色体数目变异，C错误；甲自交可产生⑤，通过甲的花药离体培养，然后用秋水仙素加倍，也可产生⑤，D正确。]染色体组与生物体倍性的判断3．一般认为烟草是由两个二倍体野生种合并起来的异源四倍体，其中一种甲含24条染色体，染色体组成用SS表示；另一种乙含24条染色体，染色体组成用TT表示，故烟草的染色体组成可表示为SSTT。某烟草单体含47条染色体，染色体组成用SSTT－1表示，与甲杂交的F1群体内，一些植株有36条染色体，另一些植株有35条染色体。细胞学检测表明，35条染色体的F1植株在减数分裂时，有22条染色体联会成11对同源染色体，还有13条染色体不联会，请回答下列问题：(1)F1植株的染色体组成可表示为_________________________。(2)该烟草单体所缺的那条染色体属于________(填“S组”或“T组”)染色体组。如果所缺的那条染色体属于另一个染色体组，则上述的35条染色体的F1植株在减数分裂时应该有________条染色体联会成对，同时形成________条不联会的染色体。(3)判断甲、乙烟草属于不同物种的依据是______________________________________________________。[解析](1)某烟草单体(SSTT－1)可产生配子的染色体组成类型是ST、ST－1或者ST、S－1T。甲(SS)产生的配子染色体组成类型为S。则杂交后F1群体内，一些植株有36条染色体，染色体组成为SST，另一些植株有35条染色体，染色体组成为SST－1或SS－1T。(2)甲(SS)含24条染色体，有12对同源染色体；乙(TT)含24条染色体，有12对同源染色体。细胞学检测表明，35条染色体的F1植株在减数分裂时，有22条染色体联会成11对同源染色体，还有13条染色体不联会，可以推断出该烟草单体所缺的那条染色体属于S组。如果所缺的那条染色体属于另一个染色体组，即T组，则上述的35条染色体的F1植株在减数分裂时应该有24条染色体(SS)联会成对，同时形成11条不联会的染色体(T)。(3)甲、乙烟草属于不同物种的依据是存在生殖隔离，即不能交配或交配后不能产生可育后代(有生殖隔离)。[答案](1)SST、SST－1或SS－1T(2)S组2411(3)不能交配或交配后不能产生可育后代(有生殖隔离)生物变异类型的判断4．一只红眼雄果蝇(XBY)与一只白眼雌果蝇(XbXb)杂交，子代中发现有一只白眼雌果蝇。分析认为，该白眼雌果蝇出现的原因有两种：亲本果蝇在产生配子过程中发生了基因突变或染色体片段缺失。(注：控制某一性状的基因都缺失时，胚胎致死；各型配子活力相同)(1)甲同学想通过一次杂交的方法以探究其原因。请你帮助他完成以下实验设计。实验步骤：①____________________________________________________；②____________________________________________________。结果预测：Ⅰ.如果________________________，则为基因突变；Ⅱ.如果________________________，则为染色体片段缺失。(2)乙同学认为可以采用更简便的方法验证甲同学的实验结论，乙同学的方法是_________________________________________。[解析](1)用代入法进行倒推，通过一次杂交的方法(让这只雌果蝇与正常红眼雄果蝇交配)来确定变异的类型。若发生了基因突变，这只雌果蝇的基因型为XbXb，子代中雌果蝇为红眼，雄果蝇为白眼，雌雄个体数之比为1∶1；若发生了含B基因的染色体片段缺失，这只雌果蝇的基因型为XXb，产生的子代中雌果蝇均为红眼，雄果蝇都是白眼，雌雄个体数之比为2∶1。(2)可以用显微镜检查该白眼雌果蝇细胞中的X染色体形态验证甲同学的结论。[答案](1)实验步骤：①让这只雌果蝇与正常红眼雄果蝇交配②观察并记录子代中雌雄比例结果预测：Ⅰ.子代中雌∶雄＝1∶1Ⅱ.子代中雌∶雄＝2∶1(2)用显微镜检查该白眼雌果蝇细胞中的X染色体形态生物变异类型的判断方法(1)可遗传变异与不可遗传变异及判断方法(2)基因突变与基因重组的判断(3)染色体变异与基因突变的判断①判断依据：光学显微镜下能观察到的是染色体变异，不能观察到的是基因突变。②具体操作：制作正常个体与待测变异个体的有丝分裂临时装片，找到中期图像进行染色体结构与数目的比较可以判断是否发生了染色体变异。考点二低温诱导植物染色体数目的变化(实验)1．实验原理低温处理植物分生组织细胞→→染色体不能被拉向两极→细胞不能分裂→细胞染色体数目加倍。纺锤体不能形成2．实验流程1．实验中各种试剂的作用(1)卡诺氏液：固定细胞形态。(2)体积分数为95%的酒精：冲洗附着在根尖表面的卡诺氏液。(3)解离液(体积分数为15%的盐酸溶液和体积分数为95%的酒精以1∶1混合)：使组织中的细胞相互分离开来。(4)清水：洗去解离液，防止解离过度影响染色。(5)改良苯酚品红染液：使染色体着色，便于观察染色体的形态、数目和行为。2．材料选用及处理(1)本实验选用洋葱(或大葱、蒜)作实验材料，原因是洋葱(或大葱、蒜)染色体数目较少，便于观察。(2)低温诱导：应设常温、低温4℃、0℃三种，以作对照，否则实验设计不严谨。3．实验结果观察(1)观察染色体数目是否加倍，应选择根尖分生区进行观察，该区的细胞特点是细胞呈正方形，排列紧密。(2)观察染色体数目是否加倍，应选择处于有丝分裂中期的细胞进行观察。(3)能使染色体染成深色的物质除了改良苯酚品红染液外，还有龙胆紫溶液、醋酸洋红液等试剂。1．如图是“低温诱导染色体数目加倍”实验的流程图。下列说法合理的是()A．实验所用材料必须取自植物的分生组织B．步骤②和③的顺序可以调换C．③的目的是将细胞分裂阻断在中期D．④中所用的改良苯酚品红将DNA染成红色A[步骤②和③的顺序不可调换，否则染色体无法加倍，B错；③的目的是固定细胞形态，便于观察，C错；④中所用的改良苯酚品红将染色体染成红色，D错。]2．某科研小组利用基因型为Aa的普通二倍体玉米(2N＝20)，人工诱导得到了同源四倍体玉米(植株A)，从收获的同源四倍体玉米穗中随机抽取10个穗子，统计完全成熟的粒数并求其结实率如下表所示。序号12345678910平均应结实数567656514350400384322240480320423.3实际结实数642885206453432151434.3结实率/%11.34.316.55.71.511.710.613.33.14.48.1为进一步研究同源四倍体玉米的遗传特性，该科研小组对植株A进行了如图甲所示的系列实验。请回答下列问题：甲乙(1)获得同源四倍体玉