高考创新设计大一轮第21讲染色体变异

第21讲染色体变异,最新考纲1.染色体结构变异和数目变异（）。2.生物变异在育种上的应用（）。3.转基因食品的安全（）。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（5年13考）,1.染色体结构的变异,（1）类型（连线）,数目或排列顺序,（2）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。,2.染色体数目变异,（1）类型,个别染色体,染色体组,（2）染色体组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：。,组成特点：a.形态上：细胞中的一组，在形态和功能上各不相同。b.功能上：控制生物的一组染色体。,、X或、Y,非同源染色体,生长、发育、遗传和变异,（3）单倍体、二倍体和多倍体,配子,受精卵,受精卵,1或多个,2个,3,如图表示细胞中所含染色体，请思考：,（1）依次含几个染色体组？（2）对应的基因型应为下述AD中的哪一组？（）A.AABbAAABBbABCDAB.AabbAaBbCcAAAaBBbbABC.AaBbAaaBbbAAaaBBbbAbD.AABBAaBbCcAaBbCcDdABCD提示（1）二、三、四、一（2）C,请解读下列三幅图示：,（1）图甲、图乙均发生了某些片段的交换，其交换对象分别是什么？它们属于何类变异？提示图甲发生了非同源染色体间片段的交换，图乙发生的是同源染色体非姐妹染色单体间相应片段的交换，前者属染色体结构变异中的“易位”，后者则属于交叉互换型基因重组。,（2）图丙的结果中哪些是由染色体变异引起的？它们分别属于何类变异？能在光镜下观察到的是。提示与图中两条染色体上的基因相比推知：染色体片段缺失染色体片段的易位基因突变染色体中片段倒位均为染色体变异，可在光学显微镜下观察到，为基因突变，不能在显微镜下观察到。,（3）图丙中哪类变异没有改变染色体上基因的数量和排列顺序？提示图丙中的基因突变只是产生了新基因，即改变基因的质，并未改变基因的量，故染色体上基因的数量和排列顺序均未发生改变。,1.真题重组判断正误,（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江苏高考，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江苏高考，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江苏高考，7C）（）（4）XYY个体的形成及三倍体无子西瓜植株的高度不育均与减数分裂中同源染色体的联会行为有关（2013安徽高考，4改编）（）（5）染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加（2011海南高考，19A）（）,以上内容侧重考查教材必修2P8588染色体结构和数目变异及其特点，全面把握染色体结构变异类型及其结果，理解染色体组及单倍体、多倍体内涵，确认染色体变异与基因种类、数目、排列顺序的关系是解题关键。,2.（教材P89“拓展题”改编）针对三倍体无子西瓜，请思考：,（1）为何将一定浓度的秋水仙素溶液处理二倍体西瓜的芽尖？（2）与二倍体西瓜杂交后请依次写出当年四倍体母本植株上果皮、种皮、子叶、胚乳的染色体组数目：果皮个、种皮个、胚个、胚乳个。（3）三倍体西瓜缘何无种子？真的一颗都没有吗？（4）为减少连年制种的麻烦，是否有替代方法？,提示（1）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。（2）4435（3）三倍体植株不能进行正常的减数分裂形成生殖细胞，因此，不能形成种子。但并非绝对一颗种子都没有，其原因是在进行减数分裂时，有可能形成正常的卵细胞。（4）有其他的方法可以替代。方法一，进行无性繁殖。将三倍体西瓜植株进行组织培养获取大量的组培苗，再进行移栽。方法二，利用生长素或生长素类似物处理二倍体未受粉的雌蕊，以促进子房发育成无种子的果实，在此过程中要进行套袋处理，以避免受粉。,染色体结构变异的分析与判断,1.（2016江苏卷，14）如图中甲、乙两个体的一对同源染色体中各有一条发生变异（字母表示基因）。下列叙述正确的是（）,以,A.个体甲的变异对表型无影响B.个体乙细胞减数分裂形成的四分体异常C.个体甲自交的后代，性状分离比为31D.个体乙染色体没有基因缺失，表型无异常解析个体甲的变异属于缺失，基因“e”所在片段缺失，影响表型，A错误；个体乙发生的变异是倒位，减数分裂形成的四分体异常，呈“十字型”，B正确；含缺失染色体的配子一般是败育的，故其后代一般不会发生性状分离，C错误；个体乙染色体没有基因缺失，但发生倒位，表型异常，D错误。答案B,2.（2016郑州质检）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，发生在减数第一次分裂的前期,解析可遗传变异包括基因突变、基因重组和染色体变异。由图可知，为同源染色体的非姐妹染色单体之间交叉互换，属于基因重组；为非同源染色体之间交换片段，属于染色体结构变异中的易位；发生了碱基对的增添，属于基因突变；为染色体结构变异中的缺失或重复，C正确。答案C,染色体结构变异与基因突变、基因重组的辨析,（1）染色体易位与交叉互换,（2）染色体结构变异与基因突变的判断,染色体数目变异与染色体组,1.（2015江苏卷，10）甲、乙为两种果蝇（2n），下图为这两种果蝇的各一个染色体组，下列叙述正确的是（）,A.甲、乙杂交产生的F1减数分裂都正常B.甲发生染色体交叉互换形成了乙C.甲、乙1号染色体上的基因排列顺序相同D.图示染色体结构变异可为生物进化提供原材料,解析甲、乙的1号染色体，一为正常，一为倒位，二者排列顺序不同，属于染色体结构变异，A、B、C项错；染色体变异属于可遗传变异，可为生物进化提供原材料，D项对。答案D,2.下列是对ah所示的生物体细胞图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h图，该个体是单倍体B.细胞中含有两个染色体组的是g、e图，该个体是二倍体C.细胞中含有三个染色体组的是a、b图,但该个体未必是三倍体D.细胞中含有四个染色体组的是f、c图，该个体一定是四倍体,解析形态、大小各不相同的染色体组成一个染色体组。如图e，每种染色体含有4个，所以含有四个染色体组；d图中，同音字母仅有一个，所以该图只有一个染色体组。由此，我们可知：a、b图含有三个染色体组，c、h图含有两个染色体组，g图含有一个染色体组。确认单倍体、二倍体、多倍体必须先看发育起点若由配子发育而来，无论含几个染色体组均属单倍体，若由受精卵发育而来，有几个染色体组即为几倍体。答案C,（1）“二看法”确认单倍体、二倍体、多倍体,（2）“三法”判定染色体组方法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。如下图所示的细胞中，形态相同的染色体a中有4条，b中两两相同，c中各不相同，则可判定它们分别含4、2、1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。,注：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。,方法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。,染色体变异在实践中的应用,1.（2015广东卷，5）用秋水仙素处理某二倍体植物的愈伤组织，从获得的再生植株中筛选四倍体植株，预实验结果如下表，正式实验时秋水仙素浓度设计最合理的是（）,A.0、2、3、4、5、6B.0、4、5、6、7、8C.0、6、7、8、9、10D.0、3、6、9、12、15解析从题干可知，实验目的是获得再生植株中的四倍体植株，从表可知在秋水仙素浓度为48g/L时效果较好，A选项最大浓度只有6g/L不严谨，不一定包括最适浓度，A错误；C选项和D选项浓度都超过8g/L，所以都不正确；B选项实验组浓度在48g/L，比较合理，0g/L是空白对照，故B正确。答案B,2.（2016山东枣庄一模，4）二倍体植物甲（2n18）和二倍体植物乙（2n18）进行有性杂交，得到F1不育。若用秋水仙素处理F1幼苗的顶芽形成植株丙，丙开花后能自交获得后代。下列叙述正确的是（）,A.植物甲和乙都是二倍体生物，且体细胞中都含有18条染色体，所以它们属于同一物种B.若甲和乙杂交得到的受精卵，在发育初期来自甲的染色体全部丢失，而乙的染色体全部保留，则继续发育成的植株是单倍体C.F1植株丙发生了染色体变化，能决定生物进化的方向D.秋水仙素通过促进着丝点分裂，使染色体数目加倍,解析由于甲、乙杂交的后代不育，即甲、乙存在生殖隔离，故甲、乙不属于同一物种，A错误；受精卵中包含来自甲的9条染色体和来自乙的9条染色体，若来自甲的染色体全部丢失，则只剩下来自乙的9条染色体，含有乙物种配子染色体数目的个体是单倍体，B正确；植株丙染色体数目加倍，自然选择决定生物进化的方向，C错误；秋水仙素抑制纺锤体的形成，使染色体数目加倍，D错误。答案B,考点二变异在育种中的应用,1.单倍体育种和多倍体育种,（1）图中A和C的操作是用处理，其作用原理是抑制纺锤体的形成。（2）图中B过程是培养。（3）单倍体育种的优点是能育种年限。,秋水仙素,花药离体,明显缩短,2.杂交育种与诱变育种,（1）杂交育种原理：将两个或多个品种的通过交配集中在一起，再经过，获得新品种的方法。过程：选择具有不同优良性状的亲本获得F1F1获得F2需要的类型优良品种。（2）诱变育种原理：利用因素或因素来处理生物，使生物发生，从而获得优良变异类型的育种方法。过程：选择生物诱发选择理想类型培育。,优良性状,选择和培育,杂交,自交,鉴别、选择,物理,化学,基因突变,基因突变,3.基因工程,（1）原理：基因重组，又叫做基因拼接技术或DNA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，然后放到另一种生物的细胞里，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。,重组,修饰改造,定向,（3）基因操作的基本工具,（4）基因工程的应用作物育种，如抗虫棉。药物研制，如胰岛素等。环境保护，如转基因细菌分解石油。,限制性核酸内切酶,DNA连接酶,运载体,育种方法图解,图解中各字母表示的处理方法：A表示杂交，D表示自交，B表示花药离体培养，C表示秋水仙素处理，E表示诱变处理，F表示秋水仙素处理，G表示转基因技术，H表示脱分化，I表示再分化，J表示包裹人工种皮。这是识别各种育种方法的主要依据。,根据育种目标巧选育种类型,1.（2016临沂一模）现有高产、感病；低产、抗病；高产、晚熟三个小麦品种，为满足栽培需求，欲培育三类品种：a.高产、抗病；b.高产、早熟；c.高产、抗旱。下列育种方法可行的是（）,A.利用、品种间杂交筛选获得aB.对品种进行染色体加倍处理筛选获得bC.b的培育可采用杂交育种或诱变育种方法D.用转基因技术将外源抗旱基因导入中获得c,解析利用、品种间杂交，并让产生的后代自交，从子二代中筛选获得a，A错误；对品种进行染色体加倍处理可获得多倍体，仍然是高产晚熟，不可能筛选获得b，B错误；由于在亲本中没有早熟性状的个体，而新基因只能通过基因突变产生，因此b的培育只能采用诱变育种的方法，因为品种中无早熟性状，故b的培育不能用杂交育种，C错误；可通过基因工程技术，将外源抗旱基因导入高产品种细胞内，经组织培养可获得c高产、抗旱品种，D正确。答案D,2.（2016广东肇庆模拟）下图为水稻的几种不同育种方法的示意图，据图回答：,（1）B过程常用的方法是；可能用到秋水仙素的过程有（用图中字母表示）。（2）可以打破物种界限的育种方法是（用图中的字母表示），该方法所运用的原理是_。,（3）假设要培育一个能稳定遗传的水稻品种，它的性状都是由隐性基因控制的，则最简单的育种方法是（用图中的字母表示）；如果它的性状都是由显性基因控制的，为缩短育种时间常采用的方法是（用图中的字母表示）。（4）现有三个水稻品种：的基因型为aaBBDD，的基因型为AAbbDD，的基因型为AABBdd。这三对等位基因分别位于三对同源染色体上。请通过杂交育种方法利用以上三个品种获得基因型为aabbdd的植株（用文字简要描述获得过程即可）：_。,解析（1）A、B、C过程表示单倍体育种过程，其中B过程常用的方法是花药离体培养，C过程常需要用适宜浓度的秋水仙素处理单倍体幼苗，F表示多倍体育种，也常需要用适宜浓度的秋水仙素处理。（2）图中E表示基因工程育种，此方法可以打破物种的界限；基因工程育种运用的原理是基因重组。（3）育种时若要选育表现为隐性性状的个体，最简单的育种方法是杂交育种；运用单倍体育种能明显缩短育种年限。（4）三个水稻品种的基因型均为“双显加一隐”的组合方式，要利用杂交育种方法培育基因型为aabbdd的品种，可选择任意两个品种作亲本杂交得到杂交一代，然后杂交一代与剩下的一个品种杂交得到杂交二代，杂交二代自交即可得到基因型为aabbdd的种子，由基因型为aabbdd的种子长成的植株即为符合要求的植株。,答案（1）花药离体培养C、F（2）E基因重组（3）A、DA、B、C（4）与杂交得到杂交一代，杂交一代与杂交得到杂交二代，杂交二代自交可以得到基因型为aabbdd的植株（合理即可）,（1）杂交育种只能利用现有的基因进行重组，不能创造新基因。（2）基因突变是不定向的，诱变育种并不能定向改变生物性状。（3）转基因技术最大的优点是打破了生殖隔离，能定向改变生物性状。（4）秋水仙素可抑制纺锤体的形成，使染色体数目加倍，还可作为化学诱变剂，诱发基因突变。,（5）从育种材料和方法特点的角度确定育种方法，如图所示。,育种方案的选择,1.（2014全国课标，32）现有两个纯合的某作物品种：抗病高秆（易倒伏）和感病矮秆（抗倒伏）品种。已知抗病对感病为显性，高秆对矮秆为显性，但对于控制这两对相对性状的基因所知甚少。回答下列问题。,（1）在育种实践中，若利用这两个品种进行杂交育种，一般来说，育种目的是获得具有优良性状的新品种。（2）杂交育种前，为了确定F2代的种植规模，需要正确预测杂交结果。若按照孟德尔遗传定律来预测杂交结果，需要满足3个条件：条件之一是抗病与感病这对相对性状受一对等位基因控制，且符合分离定律；其余两个条件是_。,（3）为了确定控制上述这两对性状的基因是否满足上述3个条件，可用测交实验来进行检验，请简要写出该测交实验的过程。_。解析（1）杂交育种的目的是获得集多种优良性状于一身的纯合新品种，从题意知，抗病与矮秆（抗倒伏）为优良性状。（2）孟德尔遗传定律研究的是真核生物细胞核基因的遗传特点。两对基因分别位于两对同源染色体上，遵循基因的自由组合定律。（3）先由纯合的抗病高秆和感病矮秆杂交得到抗病高秆的杂合子，再与感病矮秆（隐性纯合子）杂交，如果后代出现抗病高秆感病高秆抗病矮秆感病矮秆1111的性状分离比，则可说明这两对基因的遗传遵循基因的自由组合定律。,答案（1）抗病矮秆（2）高秆与矮秆这对相对性状受一对等位基因控制，且符合分离定律；控制这两对相对性状的基因位于非同源染色体上（3）将纯合抗病高秆与感病矮秆植株杂交，产生F1，让F1与感病矮秆杂交,2.（2016淮南一模，12）两个亲本的基因型分别为AAbb和aaBB，这两对基因按照自由组合定律遗传，欲培育出基因型为aabb的新品种，最简捷的育种方法是（）,A.人工诱变育种B.基因工程育种C.单倍体育种D.杂交育种解析人工诱变育种有很大的盲目性；基因工程育种难度比较大；单倍体育种操作复杂；杂交育种则只需双亲杂交后，F1自交，即可在F2中直接选育出所需的新品种（aabb），育种周期短，且操作简便。选D。答案D,根据提供的材料选择合适的育种方法（1）有些植物如小麦、水稻等，杂交实验较难操作，则在选育显性纯合子时最简便的方法是自交。（2）实验植物若为营养繁殖类，如土豆、地瓜等，则只要出现所需性状即可，不需要培育出纯种。（3）实验材料若为原核生物，则不能运用杂交育种，细菌一般采用诱变育种和基因工程育种。,考点三实验：低温诱导植物染色体数目的变化（5年5考）,1.实验原理,低温处理植物分生组织细胞不能形成不被拉向两极细胞不能分裂成两个子细胞细胞染色体数目加倍。,纺锤体,染色体,2.实验步骤,洋葱底,部,冰,箱（4）,卡诺氏液,95%的酒精,漂洗,染色,制片,低,高,（1）本实验是否温度越低效果越显著？（2）观察时是否所有细胞中染色体均已加倍？（3）与洋葱根尖有丝分裂装片制作相比，本实验除用低温处理外，还有哪些不同之处？提示（1）不是，必须为“适当低温”，以防止温度过低对根尖细胞造成伤害。（2）不是，只有少部分细胞实现“染色体加倍”，大部分细胞仍为二倍体分裂状况。（3）与有丝分裂装片制作过程相比本实验在“解离”前使用“卡诺氏液”固定细胞，并使用95%酒精“洗去卡诺氏液”，而且染色剂为“改良苯酚品红染液”（当然，本实验也可使用龙胆紫或醋酸洋红染液）。,1.（2016河南百校联盟质检，1）下列关于“低温诱导植物染色体数目的变化”实验的叙述中，正确的是（）,A.低温处理洋葱根尖后会引起成熟区细胞染色体数目的变化B.在观察低温处理的洋葱根尖装片时，通过观察一个细胞可以看到染色体的变化情况C.低温处理和利用秋水仙素处理材料的原理是相同的D.观察洋葱根尖装片时要先在低倍镜下找到所要观察的细胞，将所要观察的细胞移到视野的中央，调节视野的亮度，再转动粗准焦螺旋直至物像清晰,解析洋葱根尖成熟区细胞不能进行有丝分裂，A错误；制成装片时细胞已经死亡，所以不能通过一个细胞观察染色体的变化情况，B错误；低温处理和利用秋水仙素处理都是通过抑制纺锤体的形成诱导细胞染色体加倍的，C正确；在高倍镜下观察时不能使用粗准焦螺旋，D错误。答案C,2.（经典题）关于低温诱导植物染色体数目变化的实验中，部分试剂的使用方法及其作用的叙述中不正确的是（）,解析卡诺氏液是固定液的一种。固定液的作用是固定细胞形态以及细胞内的各种结构，固定之后，细胞死亡并且定型，A错误；体积分数为95%的酒精与质量分数为15%的盐酸等体积混合后即为解离液，用于溶解细胞间的连接物质，使细胞分开，便于观察，B正确；蒸馏水的作用是漂洗根尖，去除解离液，便于染色，C正确；改良苯酚品红染液是一种碱性染料，能使染色体着色，D正确。答案A,（1）选材选用的实验材料既要容易获得，又要便于观察。常用的观察材料有蚕豆（染色体较洋葱少故首选）、洋葱、大蒜等。（2）归纳实验中各种液体的作用卡诺氏液：固定细胞形态。体积分数为95%的酒精：冲洗附着在根尖表面的卡诺氏液。解离液（质量分数为15%的盐酸溶液和体积分数为95%的酒精为11混合）：使组织中的细胞相互分离。,低温诱导染色体数目变化实验的5个问题,清水：洗去解离液，防止解离过度影响染色。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、行为。（3）根尖培养培养不定根：要使材料湿润以利生根。低温诱导：应设常温、低温4、0三种，以作对照，否则实验设计不严密。（4）制作装片：按观察有丝分裂装片制作过程进行。（5）观察：换用高倍镜观察材料，只能用细准焦螺旋进行调焦，切不可动粗准焦螺旋。,易错防范清零,易错清零,易错点1误认为单倍体只含一个染色体组或认为含多个染色体组者均为多倍体,点拨单倍体强调的是由配子发育而来的个体，其细胞中染色体组数取决于配子中所含染色体组数，可能为1组、2组或多组。含多个染色体组的个体是单倍体还是多倍体取决于其发育起点是“配子”还是受精卵，若为前者，一定是单倍体，若为后者，一定是多倍体。,易错点2混淆“可遗传变异”与“可育”,点拨“可遗传变异”“可育”：三倍体无子西瓜、骡子、二倍体的单倍体等均表现“不育”，但它们均属可遗传变异其遗传物质已发生变化，若将其体细胞培养为个体，则可保持其变异性状这与仅由环境引起的不可遗传的变异有着本质区别。如无子番茄的“无子”原因是植株未受粉，生长素促进了果实发育，这种“无子”性状是不可以保留到子代的，将无子番茄进行组织培养时，若能正常受粉，则可结“有子果实”。,易错点3混淆育种中“最简便”与“最快”,点拨“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，单就花粉培养成幼苗已很难实现。,易错点4错将四倍体AAaa（由Aa秋水仙素诱导后形成）产生的配子类型及比例算作1AA2Aaaa,点拨AAaa产生配子状况可按如图分析，由于染色体互为同源染色体，减数分裂时四条染色体分至细胞两极是“随机”的，故最终产生的子细胞染色体及基因状况应为与（AA与aa）、与（Aa与Aa）、与（Aa与Aa），由此可见，AAaa产生的配子类型及比例为1AA4Aa1aa而不是AAAaaa121。,易错点5错将“单倍体育种”等同于“花药离体培养”,点拨单倍体育种的过程如下：,由此可见单倍体育种主要包括杂交、花药离体培养、秋水仙素处理和筛选四个过程，不能简单认为花药离体培养就是单倍体育种的全部。,易错点6混淆三类“无子果实”,点拨（1）无子西瓜利用染色体变异原理，由四倍体（）二倍体（）三倍体，无子的原因是三倍体联会紊乱，不能正常产生配子。（2）无子番茄利用生长素促进果实发育的原理，在未受粉的雌蕊柱头上，涂抹一定浓度的生长素培育而来，其无子的原因是“未受粉”。（3）无子香蕉天然三倍体，无子的原因在于染色体联会紊乱，不能正常产生配子。以上三类无子果实中，无子西瓜、无子香蕉，其遗传物质均已发生改变，为可遗传变异，而无子番茄则属不可遗传变异。,易错点7混淆“三体”与“三倍体”,点拨三倍体是指由受精卵发育而成，体细胞中含三个染色体组的个体，其每种形态的染色体为“三三相同”（如图1所示）；三体则是二倍体（含两个染色体组），只是其中某形态的染色体“多出了一条”而成为3条，其余染色体均为两两相同（如图2所示）。,纠错小练,1.（2016江西赣州期末，17）下图中字母代表正常细胞中所含有的基因，下列说法错误的是（）,A.可以表示经过秋水仙素处理后四倍体西瓜体细胞的基因组成B.可以表示果蝇体细胞的基因组成C.可以表示21三体综合征患者体细胞的基因组成D.可以表示雄性蜜蜂体细胞的基因组成解析秋水仙素可诱导细胞中染色体数目加倍，其上的基因应也“加倍”，不会出现一个“a”的情况。答案A,2.（2016内蒙古包头期中，3）如图是利用野生猕猴桃种子（aa，2n58）为材料培育无籽猕猴桃新品种（