北京专用高考生物一轮复习第19讲染色体变异与育种名师课件

1、第19讲 染色体变异与育种 总纲目录总纲目录 突破突破1 1 染色体变异染色体变异 突破突破2 2 生物变异在育种上的应用生物变异在育种上的应用 突破突破3 3 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 ? 一、染色体结构的变异(连一连) ? a D bC cB dA ?名师点睛名师点睛 (1)基因中碱基对“缺失”染色体结构变异中的“缺 失”。(2)“易位”“交叉互换”。 二、染色体数目的变异 1.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)

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: 、 、X 或 、Y 。 2.二倍体、多倍体和单倍体的比较 概念 二倍体 多倍体 单倍体 体细胞中含有两个 染色体组 体细胞中含有三个或三体细胞中含有本物种 的个体 染色体组 两个 发育起点 受精卵 个以上染色体组的个体 配子 染色体数目的个体 三个或三个以上 一至多个 受精卵 配子 三、单倍体育种和多倍体育种 四倍体?二倍体?单倍体?纯合二倍体 1.图中a和b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c过程是? 花药离体培养 。 3.单倍体育种的优点是? 明显缩短育种年限 。 ?名师点睛名师点睛 (1)用秋

3、水仙素或低温处理种子时一定要注意处理的是萌 发的种子。 (2)由配子形成的单倍体在染色体数目加倍时只能处理其幼苗。 四、杂交育种与诱变育种 1.杂交育种 (1)含义: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)育种原理:? 基因重组 。 (3)方法:杂交? 自交 选种自交。 2.诱变育种 (1)含义: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 。 (2)育种原理:? 基因突变 。 3.生物育种原理、方法、实例 ? ? A a Ae Bc Cb Cd 1.基因突变与染色体结构变异都导致个体表现型改变。?( ? ) 2.染色

4、体增加某一片段可提高基因表达水平,是有利变异。?( ? ) 3.将杂合的二倍体植株的花粉培育成一株幼苗,然后用秋水仙素处理,使 其能正常开花结果。该幼苗发育成的植株具有能稳定遗传的特征。 ( ) 4.染色体结构变异可为生物进化提供原材料。?( ) 5.观察异常染色体应选择处于分裂间期的细胞。?( ? ? ) 6.三倍体西瓜植株的高度不育与减数分裂同源染色体联会行为有关。 ( ) 7.某染色体上缺失一个碱基对属于基因突变,缺失一个基因属于染色体 变异。?( ) 8.基因工程育种与杂交育种的原理相同。?( ) 9.“将含抗病基因的重组DNA导入玉米细胞,经组织培养获得抗病植 株”包含了基因工程技术

5、。?( ) 10.人工诱变育种的优点是可以提高突变率,加速育种工作的进程。( ) 11.用AaBb个体进行单倍体育种,要用秋水仙素处理萌发的种子。? ( ? ) 12.人工诱导多倍体的唯一方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。( ?) 突破突破1 1 染色体变异染色体变异 1.染色体结构变异与基因突变、基因重组的辨析 (1)染色体结构变异与基因突变的判断 ? (2)“缺失”问题 (3)变异水平问题 ? 2.单倍体、二倍体与多倍体的比较 形成过程 单倍体 ? ? 二倍体 多倍体 形成原因 自然成因 人工诱导 单性生殖 花药离体培养 正常的有性生殖 秋水仙素处理单倍体幼苗 外界环境条件剧变 秋水仙

6、素处理萌发的种子或幼苗 实例 蜜蜂的雄蜂 绝大多数动物 香蕉、马铃薯 3.染色体易位与交叉互换 图解 染色体易位 ? 交叉互换 ? 区别 发生于非同源染色体之间 属于染色体结构变异 发生于同源染色体的非姐妹染色单体间 属于基因重组 可在显微镜下观察到 在显微镜下观察不到 ?归纳提升归纳提升 变异类型与细胞分裂的关系| 可发生的细胞分裂方式 二分裂、无丝分裂、有丝分裂、减数分裂 减数分裂 有丝分裂、减数分裂 变异类型 基因突变 基因重组 染色体变异 1.“三看”法判断生物变异的类型 (1)DNA分子内的变异: ? (2)DNA分子间的变异: 2.染色体组数量的判断方法 (1)同一形态的染色体有几

7、条就有几个染色体组。如图中有4个染色 体组。 (2)控制同一性状的等位基因有几个就有几个染色体组。如AAabbb 个体中有3个染色体组。 染色体数8(3)染色体组数=?,如图中染色体组数为?=4。 染色体形态数23.单倍体、二倍体和多倍体的判断方法 ? 考向考向1 以基础判断或相关图示的形式以基础判断或相关图示的形式,考查染色体结构变异考查染色体结构变异 1.(2018北京海淀期末)某初级精母细胞在发生减数分裂时,两对同源染 色体发生特殊的联会现象(如图,字母为染色体区段的标号,数字为染色 体的标号),减数第一次分裂后期四条染色体随机两两分离,遗传信息不 丢失的配子才成活。以下分析不正确的是?

8、( ) ? A.可利用光镜观察这种特殊联会现象 B.、发生了染色体结构的变异 C.图中四条染色体共有4种分离方式 D.含、或、的配子可以成活 答案答案 C 题图变异的原因是、发生了染色体结构变异中的易位, 故可利用光镜观察这种特殊联会现象,A、B正确;由题意可知,图中四条 染色体随机两两分离,共有3种分离方式,C错误;由题意可知,含、或 、的配子,遗传信息没有丢失,可以成活,D正确。 2.甲、乙为两种果蝇(2 n),如图为这两种果蝇的各一个染色体组,下列叙 述正确的是?( D ) ?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

9、同 D.图示染色体结构变异可为生物进化提供原材料 答案答案 D 分析图可知,甲的1号染色体倒位形成乙的1号染色体,B 错误;染色体倒位后,染色体上的基因排列顺序改变,C错误;倒位后甲和 乙的1号染色体不能正常联会,减数分裂异常,A错误。基因突变、染色 体变异和基因重组为生物进化提供原材料,D正确。 考向考向2 以基础判断或图示分析的形式以基础判断或图示分析的形式,考查染色体数目变异考查染色体数目变异 3.(2018北京八中期中)下列关于子细胞基因型异常发生时期的判断,正 确的是?( A ) 选项 A B C D 个体基因型 AaBb DD AaBb AaX XBb 子细胞基因型 AAaBb、a

10、Bb D、d AaB、AaB、b、b AAX X 、X X 、a、a BbBb异常发生时期 有丝后期 减后期 减后期 减后期 答案答案 A 基因组成为AaBb的细胞分裂形成的子细胞的基因组成为 AAaBb和aBb,可推知在有丝分裂后期,含有A基因的两条子染色体移向 了同一极,进入了基因组成为AAaBb的子细胞中,同时形成的另一个子 细胞的基因组成为aBb,A正确;基因型为DD的个体,产生的子细胞基因 组成为D、d,可推知这两个子细胞是配子,说明发生异常的时期是减数 第一次分裂前的间期,发生了基因突变,B错误;基因型为AaBb的个体产 生了基因组成为AaB、AaB、b、b的子细胞,可推知,在减数

11、第一次分裂 后期,含有A基因和a基因的同源染色体未分离,C错误;基因型为AaXX 的个体产生了基因组成为AAXBXb、XBXb、a、a的子细胞,可推知,在减 数第一次分裂后期,两条X染色体未分离,且减数第二次分裂后期,含有A 基因的姐妹染色单体未分离,D错误。 Bb4.如图表示细胞中所含的染色体,的基因型可以表示为?( C ) ?A.:AABb :AAABBb :ABCD :A B.:Aabb :AaBbCc :AAAaBBbb :AB C.:AaBb :AaaBbb :AAaaBBbb :Ab D.:AABB :AaBbCc :AaBbCcDd :ABCD 答案答案 C 根据细胞中所含的染色

12、体的类型判断,含有两个染色体组, 含有三个染色体组,含有四个染色体组,含有一个染色体组,等位 基因或相同基因位于同源染色体上,分析得出C正确。 突破突破2 2 生物变异在育种上的应用生物变异在育种上的应用 1.针对不同目的的杂交育种程序 (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使用,如水稻、玉米等。 其特点是可以利用杂种优势,获得高产、抗性强的品种,但种子只能种 一年。培育的基本步骤如下: 选取符合要求的纯种双亲杂交()F1(即为所需品种)。 (2)培育隐性纯合子品种 选取双亲杂交()F1?F2选出表现型符合要求的个体种植并 推广。 (3)培育显性纯合子品种 选取双亲杂交

13、()F1?F2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。 2.不同育种目标的育种方式选择 (1)培育无子果实可选择多倍体育种,其原理是三倍体植株减数分裂时 联会紊乱,不能形成种子。 (2)要获得本物种没有的性状可选择诱变育种或基因工程育种,其中基 因工程育种的目的性强。 (3)如果要将不同个体的优良性状集中到同一个体,则可以选择杂交育 种或单倍体育种,其中单倍体育种可大大缩短育种年限,从而快速获得 纯种。 (4)如果要克服远缘杂交不亲和的障碍,则可以选择基因工程育种和植 物体细胞杂交技术。 (5)如果要培育隐性性状个体,可自交或杂交,只要出现该性状即可。 (6)如果要使染色

14、体加倍,则可以采用秋水仙素处理等方法,也可以采用 细胞融合的方法,并且细胞融合可在两个不同物种之间进行。 (7)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。 (8)实验材料若为动物,则杂交育种中一般不通过逐代自交,而应通过测 交实验直接判断基因型。 (9)实验植物若为营养繁殖类,如马铃薯、红薯等,则只要出现所需性状 即可,不需要培育出纯种。 (10)实验材料若为原核生物,则不能运用杂交育种,细菌的育种一般采用 诱变育种和基因工程育种的方法。 ? 育种图解的识别方法 1.育种程序图的识别 ? (1)首先要识别图解中各字母表示的处理方法:A杂交,D自交,B 花药离体培养,C秋

15、水仙素处理,E诱变处理,F秋水仙 素处理,G转基因技术,H脱分化,I再分化,J 包裹人工种 皮。这是识别各种育种方法的主要依据。 (2)根据以上分析可以判断:“亲本?新品种”为杂交育种,“亲本 ?新品种”为单倍体育种,“种子或幼苗?新品种”为诱变育种, “种子或幼苗?新品种”为多倍体育种,“植物细胞?新细胞? 愈伤组织?胚状体?人工种子?新品种”为基因工程育种。 2.基于个体基因型的育种图解识别 根据基因型的变化可以判断:“aabbAABBAaBbAAbb”为杂交 育种,“aabbAABBAaBbAbAAbb”为单倍体育种,“AABB AaBB”为诱变育种,“aabbAABBAaBbAAaaB

16、Bbb”为多倍体育 种。 ? 考向考向1 以基础判断或图示分析的形式以基础判断或图示分析的形式,考查育种原理及图解分析考查育种原理及图解分析 1.研究人员在柑橘中发现一棵具有明显早熟特性的变异株,决定以此为 基础培育早熟柑橘新品种。请回答下列问题: ? (1)要判断该变异株的育种价值,首先要确定它的 物质是否发 生了变化。 (2)在选择育种方法时,需要判断该变异株的变异类型。如果变异株是 个别基因的突变体,则可采用育种方法,使早熟基因逐渐 ,培 育成新品种1。为了加快这一进程,还可以采集变异株的 进行 处理,获得高度纯合的后代,选育成新品种2,这种方法称为 育 种。 (3)如果该早熟植株属于染

17、色体组变异株,可以推测该变异株减数分裂 中染色体有多种联会方式,由此造成不规则的 ,产生染色 体数目不等、生活力很低的 ,因而得不到足量的种子。即使得 到少量后代,早熟性状也很难稳定遗传。这种情况下,可考虑选择育种 方法,其不足之处是需要不断制备 ,成本较高。 (4)新品种1与新品种3均具有早熟性状,但其他性状有差异,这是因为新 品种1选育过程中基因发生了多次 ,产生的多种基因型中只有一 部分在选育过程中保留下来。 答案答案 (1)遗传 (2)纯合 花药 单倍体 (3)染色体分离 配子 组 培苗 (4)重组 解析解析 本题考查育种的相关知识。(1)要判断该变异株是否可用于育 种,首先必须明确该

18、变异是否为遗传物质改变引起的。(2)育种方法1为 杂交育种,含有早熟基因的杂合子经过不断自交和选育,含有早熟基因 的纯合子比例逐渐增大。采用花药离体培养获得的是单倍体植株,再经 过人工诱导使染色体数目加倍的育种方法称为单倍体育种。(3)如果该 变异植株为染色体组变异株,在减数分裂过程中染色体有多种联会方 式,造成不规则的染色体分离,产生染色体数目不等、生活力很低的配 子,因此种子数量减少。采用植物组织培养技术育种,需要不断制备组 培苗。(4)新品种1是采用杂交育种方法获得的,选育过程中基因发生多 次重组,后代中有多种基因型,只有符合要求的部分在选育过程中被保 留下来。 考向考向2 以实例分析的

19、形式以实例分析的形式,考查育种方法的选择考查育种方法的选择 2.(2017北京理综)玉米(2 n=20)是我国栽培面积最大的作物,近年来常用 的一种单倍体育种技术使玉米新品种选育更加高效。 (1)单倍体玉米体细胞的染色体数为 ,因此在 分裂过 程中染色体无法联会,导致配子中无完整的 。 (2)研究者发现一种玉米突变体(S),用S的花粉给普通玉米授粉,会结出 一定比例的单倍体籽粒(胚是单倍体;胚乳与二倍体籽粒胚乳相同,是含 有一整套精子染色体的三倍体。见图1)。 根据亲本中某基因的差异,通过PCR扩增以确定单倍体胚的来源,结 果见图2。 ?从图2结果可以推测单倍体的胚是由 发育而来。 玉米籽粒颜

20、色由A、a与R、r两对独立遗传的基因控制,A、R同时存 在时籽粒为紫色,缺少A或R时籽粒为白色。紫粒玉米与白粒玉米杂交, 结出的籽粒中紫白=35,出现性状分离的原因是 , 推测白粒亲本的基因型是 。 将玉米籽粒颜色作为标记性状,用于筛选S与普通玉米杂交后代中的 单倍体,过程如下: 请根据F1籽粒颜色区分单倍体和二倍体籽粒并写出与表型相应的基因 型 。 (3)现有高产抗病白粒玉米纯合子(G)、抗旱抗倒伏白粒玉米纯合子(H), 欲培育出高产抗病抗旱抗倒伏的品种。结合(2)中的育种材料与方 法,育种流程应为: ;将得到的单倍体进行染色体加倍以获得纯合子;选出具有 优良性状的个体。 答案答案 (1)1

21、0 减数 染色体组 (2)卵细胞 紫粒亲本是杂合子 aaRr/Aarr 单倍体籽粒胚的表型为白色,基因型为ar;二倍体籽粒 胚的表型为紫色,基因型为AaRr;二者胚乳的表型均为紫色,基因型为 AaaRrr (3)G与H杂交;将所得F1为母本与S杂交;根据籽粒颜色挑出单 倍体 解析解析 本题考查遗传规律及育种的相关知识。(1)单倍体玉米体细胞的 染色体数为20/2=10,没有同源染色体,因此在减数分裂过程中染色体无 法联会,染色体随机分配到子细胞,导致配子中无完整的染色体组。(2) 由图2可以直接看出,F1单倍体胚的基因与母本完全相同,说明单倍体 胚是由母本的卵细胞发育而来的。由紫粒玉米和白粒玉

22、米杂交后代 的表型比例3/8=3/41/2可以推出,亲本中相关的两对基因,一对基因在 两个亲本中都是杂合的,另一对基因在一个亲本中是杂合的,在另一个 亲本中是隐性纯合的,所以紫粒亲本的基因型为AaRr,白粒亲本的基因 型为aaRr/Aarr。由题意可知该杂交实验后代中,二倍体籽粒胚的基因 来自亲本双方,单倍体籽粒胚的基因只来自母本,二者的胚乳都由精子与极核结合形成的受精极核发育而来,所以单倍体籽粒胚的基因型为ar,表型为白色;二倍体籽粒胚的基因型为AaRr,表型为紫色;二者的胚乳基因型为AaaRrr,表型为紫色。(3)结合(2)中的育种方法可知,可以通过子代玉米籽粒的颜色筛选出S与普通玉米杂交

23、后代中的单倍体,因此育种流程应为:用G和H杂交,将优良性状组合在一起,再将所得F1为母本与S杂交,获得单倍体籽粒和二倍体籽粒,根据籽粒颜色挑选出单倍体;最后将得到的单倍体进行染色体加倍以获得纯合子,选出具有优良性状的个体。 突破突破3 3 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.实验原理:低温可抑制纺锤体形成,阻止细胞分裂,导致细胞染色体数 目加倍。 2.实验步骤与现象 3.低温诱导植物染色体数目的变化实验中的试剂及其作用 试剂 卡诺氏液 体积分数为 使用方法 将根尖放入卡诺氏液中浸泡0.51 h 冲洗用卡诺氏液处理的根尖 与质量分数为15%的盐酸等体积混合,浸泡

24、经 固定的根尖 质量分数为 15%的盐酸 蒸馏水 改良苯酚 与体积分数为95%的酒精等体积混合,作为解 离液 浸泡解离后的根尖约10 min 把漂洗干净的根尖放进盛有改良苯酚品红染 漂洗根尖,去掉解离液 使染色体着色 解离根尖细胞 作用 固定细胞形态 洗去卡诺氏液 解离根尖细胞 95%的酒精 品红染液 液的玻璃皿中染色35 min 4.“低温诱导植物染色体数目的变化”与“观察根尖分生组织细胞的 有丝分裂”的区别 项目 培养 低温诱导植物染色体数目的变化 观察根尖分生组织细胞的有丝分裂 待洋葱长出约1 cm左右不定根时4 适宜温度下培养 低温培养 固定 解离前用卡诺氏液进行固定,然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次 染色 用改良苯酚品红染液 用醋酸洋红溶液或龙胆紫溶液 不用固定 ? 考向考向1 以基础判断的形式以基础判断的形式,考查考查“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” 实验操作实验操作 1.下列有关“低温诱导植物染色体数目的变化”实验的叙述,错误的是 ?( B ) A.低温处理植物分生组织细胞,能够抑制纺锤体的形成 B.制作装片,包括解离、漂洗和制片3个步骤 C.在低倍镜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 D.把根尖放在卡诺氏液中浸泡,以固定细胞的形态 答案答案 B 低温处理植物的分生组织细胞,能够