高考生物一轮复习讲义必修2第7单元第2讲　基因突变和基因重组

第2讲染色体变异及其应用考纲要求全国卷五年考情1.染色体结构变异和数目变异(Ⅱ)2016·卷ⅢT32，2015·卷ⅡT62.生物变异在育种上的应用(Ⅱ)2014·卷ⅠT323.实验：低温诱导染色体加倍无考题考点一|染色体变异(对应学生用书第135页)[识记—基础梳理]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．染色体数目变异(1)类型①非整倍性变异：在正常的染色体组中，丢失或添加了一条或几条完整的染色体，即个别染色体的增加或减少等。②整倍性变异：细胞内染色体数目成倍地增加或减少，可分为单倍性变异和多倍性变异。(2)染色体组①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。②形态组成特点：细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同，但互相协调。③功能：共同控制生物的生长、发育、遗传和变异。(3)二倍体、多倍体和单倍体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发育起点受精卵受精卵配子eq\a\vs4\al([辨析与识图])1．判断正误(1)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导致个体表现型改变。(2)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】染色体易位不改变细胞内基因的数量，可能对当代生物体不产生影响，也可能产生影响，并且染色体变异大多对生物体是不利的。(3)在减数分裂和有丝分裂过程中，非同源染色体之间交换一部分片段，可导致染色体结构变异。(√)(4)染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化。(×)【提示】染色体片段缺失和重复一定会导致基因的数量变化，而重复不会导致基因的种类变化。(5)染色体增加某一片段可提高基因表达水平，是有利变异。(×)【提示】变异的有利与否要看它是否适应环境，染色体增加某一片段不一定提高基因表达水平，也不一定是有利变异。(6)染色体缺失有利于隐性基因表达，可提高个体的生存能力。(×)【提示】染色体缺失往往对生物体是不利的，有时甚至会导致生物体死亡。(7)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。(√)(8)六倍体小麦通过花药离体培养培育成的个体是三倍体。(×)【提示】花药离体培养获得的是单倍体。(9)体细胞含有两个染色体组的个体就是二倍体。(×)【提示】若是由受精卵发育而成的，体细胞含有两个染色体组的个体就是二倍体，若是由配子发育而成的则是单倍体。(10)在减数分裂和有丝分裂过程中都可能产生可遗传的变异，但仅发生在减数分裂过程中的是染色体不分离或不能移向两极，导致染色体数目变异。(×)【提示】在减数分裂和有丝分裂过程中都可以发生染色体不分离或不能移向两极，导致染色体数目变异。(11)染色体非整倍性增加会导致新基因的产生。(×)【提示】染色体非整倍性变化会导致基因数量的变化，但不会导致新基因的产生。2．据图思考(1)写出图中属于染色体结构变异的类型。②缺失、③重复、④倒位、⑤易位(填序号及名称)。(2)图中属于基因突变的是①，属于基因重组的是⑥(填序号)。(3)图中可在显微镜下观察到的是②③④⑤(填序号)。(4)图中基因的数目和排列顺序均未发生变化的是①(填序号)。[理解—深化探究]1．染色体结构变异(1)染色体结构变异的比较变异类型具体变化结果举例染色体结构变异缺失缺失某一片段排列在染色体上的基因数目或排列顺序发生改变猫叫综合征重复增加某一片段果蝇的棒状眼易位某一片段移接到另一条非同源染色体上人慢性粒细胞白血病倒位某一片段位置颠倒(2)易位与交叉互换的区别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2.单倍体、二倍体和多倍体(1)三者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植株特点(1)植株弱小(2)高度不育正常可育(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≥12≥3形成原因自然成因单性生殖正常的有性生殖外界环境条件剧变(如低温)人工诱导花药离体培养秋水仙素处理单倍体幼苗秋水仙素处理萌发的种子或幼苗举例蜜蜂的雄蜂几乎全部的动物和过半数的高等植物香蕉(三倍体)；马铃薯(四倍体)；八倍体小黑麦形成过程(2)染色体组的确认①一个染色体组中无同源染色体，因此，一个染色体组中所含的染色体在形态、大小和功能上各不相同。②一个染色体组中含有控制生物性状的一整套遗传信息，不能重复，不能缺少。(3)多倍体的产生过程3．染色体数目非整倍性变异原因的分析方法假设某生物体细胞中含有2n条染色体，减数分裂时，某对同源染色体没有分开或者姐妹染色单体没有分开，导致产生含有(n＋1)、(n－1)条染色体的配子，如下图所示：性染色体数目的增加或减少与精子、卵细胞形成过程中的染色体分配的异常有关。减数第一次分裂和减数第二次分裂染色体分配异常，产生的结果不同，现总结如下：时期卵原细胞减数分裂异常(精原细胞减数分裂正常)精原细胞减数分裂异常(卵原细胞减数分裂正常)不正常卵细胞不正常子代不正常精子不正常子代减Ⅰ时异常XXXXX，XXYXYXXYOXO，YOOXO减Ⅱ时异常XXXXX，XXYXXXXXOXO，YOYYXYY－－OXO[运用—考向对练]◎考向1染色体结构变异1．在细胞分裂过程中出现了甲、乙、丙、丁4种变异，其中属于染色体结构变异的是()A．甲、乙、丁 B．乙、丙、丁C．乙、丁 D．甲、丙C[甲是同源染色体的非姐妹染色单体间发生的交叉互换，属于基因重组；乙是非同源染色体之间的易位，属于染色体结构变异；丙是同源染色体非姐妹染色单体间发生交叉互换后的结果，属于基因重组；丁是染色体片段的重复，属于染色体结构变异。]2．(2018·河南周口一模)如图表示果蝇体细胞内一条染色体发生了变异，①②代表染色体，下列说法中正确的是()A．果蝇的缺刻翅是基因b丢失造成的B．①和②构成一对同源染色体C．该变异能导致新基因的形成D．①和②都能被龙胆紫溶液染色D[分析图形可知，果蝇的缺刻翅是染色体片段缺失造成的，缺失的染色体区段含基因b，A错误；①和②是同一条染色体发生缺失变化前后的情况，B错误；该变异属于染色体结构变异中的缺失，不能形成新基因，C错误；①和②都是染色体，都能被龙胆紫溶液染成紫色，D正确。][规律总结]3种变异类型的辨析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eq\a\vs4\al([备选习题])(2014·上海高考)图中显示了染色体及其部分基因，对①和②过程最恰当的表述分别是()A．交换、缺失 B．倒位、缺失C．倒位、易位 D．交换、易位C[①过程中F与m位置相反，表示是染色体的倒位，②过程只有F，没有m，但多出了一段原来没有过的染色体片段，表示是染色体的易位，故C正确。]◎考向2染色体数目变异3．(2018·山东日照调研)果蝇的性染色体有如下异常情况：XXX与OY(无X染色体)为胚胎期致死型、XXY为可育雌蝇、XO(无Y染色体)为不育雄蝇。摩尔根的同事完成多次重复实验，发现白眼雌蝇与红眼雄蝇杂交，F1出现白眼雌蝇和不育红眼雄蝇的概率为1/2000。若用XA和Xa表示控制果蝇红眼、白眼的等位基因，下列叙述错误的是()【导学号：41780110】A．F1白眼雌蝇的基因型为XaXaYB．F1不育红眼雄蝇的基因型为XAOC．亲本红眼雄蝇不正常减数分裂产生异常精子致使例外出现D．亲本白眼雌蝇不正常减数分裂产生异常卵细胞致使例外出现C[白眼雌蝇(XaXa)与红眼雄蝇(XAY)杂交，正常情况下，F1只能出现白眼雄蝇(XaY)和红眼雌蝇(XAXa)，F1出现白眼雌蝇，该个体的基因型只能为XaXaY，F1出现不育红眼雄蝇，该个体的基因型只能为XAO；F1出现XaXaY，是由于亲本白眼雌蝇XaXa减数分裂异常产生了XaXa的卵细胞，F1出现XAO，是由于亲本产生的精子XA与不含有X染色体的卵细胞结合形成受精卵，因此，出现两种异常个体的原因都是母本减数分裂异常。]4.二倍体生物如果某一对同源染色体多出一条染色体，则称之为“三体”。三体在减数第一次分裂联会时，3条同源染色体中的任意2条随意配对联会正常分离，另1条同源染色体不能配对，随机地移向细胞的一极。某基因型为AaBb的二倍体番茄(A、a位于5号染色体，B、b位于6号染色体)，自交后代中出现一株基因型为AaBbb的三体(如图所示)。下列关于此三体的描述不正确的是()A．可以确定该三体是其亲本减数第一次分裂时6号染色体出错，产生了ABb基因型配子而形成的B．该三体减数分裂产生花粉的基因型为AB、Ab、Abb、ABb、aB、abb、ab、aBb，共8种C．三体的出现丰富了生物的遗传多样性，但还不是一个新的物种D．三体的形成属于染色体变异，可用显微镜观察其根尖细胞有丝分裂装片进行辨别A[亲本为二倍体，子代中出现三体，可能是精子或卵细胞形成过程出错，产生了基因型为ABb或aBb或Abb或abb的配子。三体不是一个新的物种，其形成属于染色体变异中的染色体数目变异。]5．(2018·黑龙江哈尔滨六中上学期月考)如图所示细胞中所含的染色体，下列有关叙述正确的是()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C[图a为有丝分裂后期，含有4个染色体组，图b有同源染色体，含有3个染色体组，A项错误；如果图b生物是由配子发育而成的，则图b代表的生物是单倍体，如果图b生物是由受精卵发育而成的，则图b代表的生物是三倍体，B项错误；图c中有同源染色体，含有2个染色体组，若是由受精卵发育而成的，则该细胞所代表的生物一定是二倍体，C项正确；图d中只含1个染色体组，一定是单倍体，可能是由雄性配子或雌性配子发育而成的，D项错误。][误区警示]染色体数目变异中的2个易错点1．单倍体的体细胞中并非只有一个染色体组。因为大部分的生物是二倍体，所以有时认为单倍体的体细胞中只含有一个染色体组，但是多倍体的配子发育成的个体体细胞中含有不止一个染色体组。2．单倍体并非都不育。二倍体的配子发育成的单倍体，表现为高度不育；多倍体的配子如含有偶数个染色体组，则发育成的单倍体含有同源染色体及等位基因，可育并能产生后代。eq\a\vs4\al([备选习题])下图是细胞中所含染色体，相关叙述不正确的是()A．甲代表的生物可能是二倍体，其每个染色体组含一条染色体B．乙代表的生物可能是二倍体，其每个染色体组含三条染色体C．丙代表的生物可能是二倍体，其每个染色体组含三条染色体D．丁代表的生物可能是单倍体，其一个染色体组含四条染色体B[甲图代表的生物若是由受精卵发育形成的则为二倍体，若是由配子发育形成的则为单倍体。根据染色体组的定义可知，乙图细胞中应含有三个染色体组，每个染色体组含有两条染色体，代表生物若是由受精卵发育形成的则为三倍体，若是由未受精的配子发育形成的则为单倍体。同理可知丙图细胞中应含有两个染色体组，每个染色体组含三条染色体，代表生物可能是二倍体，也可能是单倍体。丁图细胞中四条染色体大小形态各不相同，应属于一个染色体组，该细胞若是体细胞，则代表生物为单倍体，该细胞若是生殖细胞，则代表生物为二倍体。]◎考向3生物变异的综合考查6．下图①、②、③、④分别表示不同的变异类型，其中图③中的基因2由基因1变异而来。有关说法正确的是()A．图①②都表示易位，发生在减数分裂的四分体时期B．图③中的变异属于染色体结构变异中的缺失C．图④中的变异属于染色体结构变异中的缺失或重复D．图中4种变异能够遗传的是①③C[图①表示交叉互换，发生在减数分裂的四分体时期，图②表示易位；图③中的变异属于基因突变中的碱基对的缺失；图④中，若染色体3正常，则染色体4发生染色体结构变异中的缺失，若染色体4正常，则染色体3发生染色体结构变异中的重复；图中4种变异原因都是遗传物质的改变，都能够遗传。]7．几种性染色体异常果蝇的性别、育性等如图所示。(1)正常果蝇在减数第一次分裂中期的细胞内染色体组数为________，在减数第二次分裂后期的细胞中染色体数是________条。(2)白眼雌果蝇(XrXrY)最多能产生Xr、XrXr、________和________四种类型的配子。该果蝇与红眼雄果蝇(XRY)杂交，子代中红眼雌果蝇的基因型为________________。(3)用黑身白眼雌果蝇(aaXrXr)与灰身红眼雄果蝇(AAXRY)杂交，F1雌果蝇表现为灰身红眼，雄果蝇表现为灰身白眼。F2中灰身红眼与黑身白眼果蝇的比例为________，从F2灰身红眼雌果蝇和灰身白眼雄果蝇中各随机选取一只杂交，子代中出现黑身白眼果蝇的概率为________。(4)用红眼雌果蝇(XRXR)与白眼雄果蝇(XrY)为亲本杂交，在F1群体中发现一只白眼雄果蝇(记为“M”)。M果蝇出现的原因有三种可能：第一种是环境改变引起表现型变化，但基因型未变；第二种是亲本果蝇发生基因突变；第三种是亲本雌果蝇在减数分裂时X染色体不分离。请设计简便的杂交实验，确定M果蝇的出现是由哪一种原因引起的。实验步骤：__________________________________________________。结果预测：Ⅰ.若________________，则是环境改变；Ⅱ.若__________________，则是基因突变；Ⅲ.若__________________，则是减数分裂时X染色体不分离。[解析](1)减数第一次分裂过程中细胞内的染色体数目与正常体细胞中相同，果蝇属于二倍体，细胞内有2个染色体组；经减数第一次分裂后，形成的子细胞中染色体数目减半，但由于在减数第二次分裂后期着丝点分裂，姐妹染色单体分离，导致染色体数目加倍，所以减数第二次分裂后期的细胞中染色体数是8条。(2)白眼雌果蝇(XrXrY)的卵原细胞在进行减数分裂产生配子的过程中，由于性染色体有三条，所以会出现联会紊乱现象，这样最多可形成Xr、XrXr、XrY、Y四种配子。若让该果蝇与红眼雄果蝇(XRY)交配，则子代中红眼雌果蝇的基因型见下表：♀配子♂配子XrXrXrXrYYXRXRXr(红眼♀)XRXrXr(死亡)XRXrY(红眼♀)Y(3)根据题中提供的信息，aaXrXr×AAXRY→F1，F1中雌果蝇的基因型是AaXRXr，雄果蝇的基因型为AaXrY，F2中灰身红眼∶黑身白眼＝(3/4×1/2)∶(1/4×1/2)＝3∶1。F2中灰身红眼雌果蝇的基因型为：2/3AaXRXr、1/3AAXRXr，灰身白眼雄果蝇的基因型为：2/3AaXrY、1/3AAXrY，它们随机交配后，子代中出现黑身白眼(aaXr_)的概率为2/3×2/3×1/4×1/2＝1/18。(4)根据题中的信息，可让M果蝇与正常白眼雌果蝇杂交，若为环境改变引起的，则不会改变M果蝇的正常遗传，即Ⅰ.若子代出现红眼(雌)果蝇，则是环境改变引起的。Ⅱ.若M果蝇是因基因突变引起的，则后代会全部表现为白眼。Ⅲ.若是因减数分裂时X染色体不分离引起的，该雄果蝇的基因型为XrO，表现为不育，则无子代产生。[答案](1)28(2)XrYY(注：两空顺序可颠倒)XRXr、XRXrY(3)3∶11/18(4)M果蝇与正常白眼雌果蝇杂交，分析子代的表现型Ⅰ.子代出现红眼(雌)果蝇Ⅱ.子代表现型全部为白眼Ⅲ.无子代产生[技法总结]变异类型的判定eq\a\vs4\al([备选习题])图1、图2表示某种生物的两种染色体行为示意图，其中①和②、③和④互为同源染色体，则两图所示的变异为()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．均发生在同源染色体之间D．均涉及DNA链的断开和重接D[图1为同源染色体的非姐妹染色单体间发生的交叉互换，属于基因重组。图2属于非同源染色体间的染色体片段移接，是易位，属于染色体结构变异。因染色体上有DNA分子，故二者均涉及DNA链的断开与重接。]考点二|染色体变异在育种上的应用(对应学生用书第139页)[识记—基础梳理]1．单倍体育种(1)原理：染色体数目变异(2)过程花药离体培养eq\o(→,\s\up8(获得))单倍体植株eq\o(→,\s\up8(人工),\s\do10(诱导))染色体数目加倍的纯合二倍体eq\o(→,\s\up8(人工),\s\do10(选择))优良品种(3)优点①后代是纯合子，自交后代不发生性状分离。②明显缩短育种年限2．多倍体育种(1)原理eq\x(分裂的细胞)eq\o(→,\s\up8(秋水仙素或低温),\s\do10(处理))eq\x(\a\al(抑制,纺锤体,形成))eq\o(→,\s\up8(导致))eq\x(\a\al(染色体不能移向细胞,两极，从而引起细胞内,染色体数目加倍))(2)方法：用秋水仙素或低温处理。(3)处理材料：萌发的种子或幼苗。(4)实例：三倍体无子西瓜①两次传粉eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(第一次传粉：杂交获得三倍体种子,第二次传粉：刺激子房发育成果实))②三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。eq\a\vs4\al([思维辨析])1．通过诱导多倍体的方法可克服远缘杂交不育，培育出作物新类型。(√)2．杂交育种一定比单倍体育种需要的时间长。(×)【提示】杂交育种若需要的是隐性性状的个体，获得即为纯合子，不再需要连续自交，因此需要时间共有一年。3．作物育种中最简捷的方法是杂交育种和单倍体育种。(×)【提示】杂交育种最简捷，单倍体育种所需时间短，但技术操作复杂。4．单倍体育种是为了获得单倍体新品种。(×)【提示】单倍体一般高度不育，而单倍体育种则是使单倍体幼苗染色体加倍后再获得新品种。5．通过诱变育种可获得青霉素高产菌株。(√)6．育种专家在稻田中发现一株十分罕见的“一秆双穗”植株，经鉴定该变异性状是由基因突变引起的，将该株水稻的花粉离体培养后即可获得稳定遗传的高产品系。(×)【提示】花粉离体培养获得的是单倍体，需用秋水仙素处理单倍体幼苗，才能获得稳定遗传的纯合品系。[理解—深化探究]1．单倍体的产生和应用(1)产生eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(自然单倍体：由配子直接发育而来，如雄蜂,人工诱导单倍体：花药离体培养))(2)单倍体育种——以选育抗病高产(aaBB)为例：2．多倍体的产生及育种(1)产生原理(2)多倍体育种——无子西瓜的培育图示3．比较各类育种方法原理常用方式优点缺点举例杂交育种基因重组杂交↓自交↓选种↓自交①使不同个体优良性状集中在一个个体上②操作简便①育种时间长②局限于亲缘关系较近的个体矮秆抗病小麦诱变育种基因突变辐射、激光、太空诱变等提高变异频率，加速育种进程，大幅度改良性状有很大盲目性，有利变异少，需大量处理实验材料青霉素高产菌株单倍体育种染色体变异花药离体培养，用秋水仙素处理①明显缩短育种年限②子代均为纯合子技术复杂，需与杂交育种配合单倍体育种获得矮秆抗病小麦多倍体育种染色体变异用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗器官大，提高营养物质含量只适用于植物，发育延迟，结实率低三倍体无子西瓜基因工程育种基因重组将一种生物的特定基因转移到另一种生物细胞中打破物种界限，定向改造生物的遗传性状技术复杂，生态安全问题较多转基因抗虫棉的培育[运用—考向对练]◎考向生物变异与育种方法、原理和技术手段等的综合考查1．下列关于育种的叙述，错误的是()A．诱变可提高基因突变频率和染色体畸变率B．花药离体培养是单倍体育种过程中采用的技术之一C．杂交育种可将多个优良性状组合在同一个新品种中D．多倍体育种常用秋水仙素促进着丝点分裂使染色体数目加倍D[秋水仙素能够抑制细胞分裂时纺锤体的形成，从而使染色体数目加倍，D错误。]2．(2018·中原名校联考)利用基因型为aabb与AABB的水稻作为亲本培育基因型为AAbb的新品种，有关叙述不正确的是()【导学号：41780111】A．操作最简便的是杂交育种，能明显缩短育种年限的是单倍体育种B．利用F1的花药进行离体培养可获得该新品种C．诱变育种不能定向获得该新品种D．若通过多倍体育种获得AAAAbbbb个体，和该新品种存在生殖隔离B[解答本题的关键是明确各种育种方法的特点。操作最简便的是杂交育种，能明显缩短育种年限的是单倍体育种，A正确。利用F1的花药进行离体培养可获得单倍体，需再用秋水仙素处理才能得到稳定遗传的该新品种，B错误。诱变育种的原理是基因突变，具有不定向性，所以不能定向获得该新品种，C正确。通过多倍体育种获得的AAAAbbbb个体和二倍体AAbb杂交产生的后代为三倍体，由于三倍体不育，故两个亲本之间存在生殖隔离，D正确。]3．(2018·河南焦作一模)如图表示培育小麦的几种育种方式，纯种高秆抗锈病植株基因型为DDRR，纯种矮秆不抗锈病植株基因型为ddrr，两对基因分别位于两对同源染色体上。据图回答下列问题：(1)图中植株A培育的方法是________，将亲本杂交的目的是______________________________________________________________。自交的目的是________________________________________________。(2)植株B的培育运用的原理是_______________________________。(3)植株C需要染色体加倍的原因是_____________________________________________________________________________________________，诱导染色体加倍的最常用的方法是______________________________________________________________________________________________。(4)植株E培育方法的原理是_______________________________，该育种方法和基因工程育种一样，都可以________________________________________________________________________________________。[解析](1)植株A的培育方法是杂交育种，第一步需要杂交，将相关的基因集中到F1上，但F1未表现出所需性状，自交的目的就是使F1发生基因重组，在F2中出现所需性状(矮秆抗病)植株。(2)植株B的培育方法是诱变育种，其原理是基因突变。(3)植株C是单倍体，由于细胞中的染色体组为一个，所以不能正常进行减数分裂，个体不可育，为了使单倍体获得可育性，用秋水仙素处理单倍体幼苗，抑制了纺锤体的形成，从而导致染色体数目加倍。(4)从题图中可以看出，植株E的培育方法是利用了细胞工程中的植物体细胞杂交技术，其原理是染色体数目变异。该育种方法和基因工程育种一样，都可以克服远缘杂交不亲和的障碍。[答案](1)杂交育种将位于两个亲本中的矮秆基因和抗病基因集中到F1上通过基因重组使F2中出现矮秆抗病植株(2)基因突变(3)植株C中只有一个染色体组，不能进行减数分裂产生配子(不可育)利用秋水仙素处理幼苗C(4)染色体数目变异克服远缘杂交不亲和的障碍[规律总结]关于选择育种方法的总结1．根据育种目标确定育种方法育种目标育种方案集中双亲优良性状(“集优”)单倍体育种(明显缩短育种年限)杂交育种(耗时较长，但简便易行)对原品系实施“定向”改造基因工程及植物细胞工程(植物体细胞杂交)育种让原品系产生新性状(无中生有)诱变育种(可提高变异频率，期望获得理想性状)使原品系营养器官“增大”或“加强”多倍体育种2.根据不同需求确定育种方法(1)若要培育隐性性状个体，可用自交或杂交，只要出现该性状即可。(2)若要快速获得纯种，用单倍体育种方法。(3)若实验植物为营养繁殖，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。(4)若要培育原先没有的性状，可用诱变育种。eq\a\vs4\al([备选习题])染色体部分缺失在育种方面也有重要作用。下图所示为育种专家对棉花品种的培育过程，相关叙述错误的是()A．太空育种依据的原理主要是基因突变B．粉红棉M的出现是染色体缺失的结果C．深红棉S与白色棉N杂交产生深红棉的概率为1/4D．粉红棉M自交产生白色棉N的概率为1/4C[太空育种的原理主要是基因突变，可以产生新的基因，由图可知，粉红棉M是由于染色体缺失了一段形成的。若用b－表示染色体缺失的基因，则bb×b－b－→bb－(全部为粉红棉)；粉红棉bb－自交，得白色棉bb的概率为1/4。]考点三|低温诱导染色体数目加倍(实验)(对应学生用书第141页)[原理流程]1．实验原理(1)正常进行有丝分裂的组织细胞，在分裂后期着丝点分裂后，子染色体在纺锤体作用下分别移向两极，进而平均分配到两个子细胞中去。(2)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．实验流程根尖培养：将蚕豆种子埋入盛有蛭石、沙土的花盆内，在盆内浇适量清水。将花盆放在窗台上阳光充足的地方待种子萌发↓低温诱导：幼根长到1～1.5cm时，将整个装置放入冰箱的低温环境中(4℃)，诱导培养36h↓材料固定：剪取根尖0.5～1cm，放入卡诺氏液中浸泡0.5～1h，固定其形态，然后用95%酒精冲洗2次↓制作装片：解离→漂洗→染色→制片(同观察植物细胞的有丝分裂)↓观察：先用低倍镜观察，找到变异细胞，再换用高倍镜观察3．实验关键(1)实验中的试剂及其作用试剂使用方法作用卡诺氏液将根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5～1h固定细胞形态体积分数为95%的酒精冲洗用卡诺氏液处理的根尖洗去卡诺氏液与质量分数为15%的盐酸等体积混合，浸泡经固定的根尖解离根尖细胞，使细胞之间的联系变得疏松质量分数为15%的盐酸与体积分数为95%的酒精等体积混合，作为解离液解离根尖细胞蒸馏水浸泡解离后的根尖约10min漂洗根尖，去掉解离液改良苯酚品红染液把漂洗干净的根尖放进盛有改良苯酚品红染液的玻璃皿中染色3～5min使染色体着色(2)低温诱导染色体加倍实验与观察细胞有丝分裂实验的区别项目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培养待洋葱长出1cm左右不定根时4℃低温培养适宜温度下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次不用固定染色用改良苯酚品红染液用醋酸洋红液或龙胆紫溶液(3)关于“低温诱导植物染色体数目的变化”实验的四个易错提醒①细胞是死的而非活的：显微镜下观察到的细胞是已被盐酸杀死的细胞。②材料不能随意选取：误将低温处理“分生组织细胞”等同于“任何细胞”。选材时应注意以下内容：a．选用的实验材料既要容易获得，又要便于观察。b．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。c．选材的时候必须选用能够进行分裂的分生组织，不分裂的细胞染色体不复制，不会出现染色体数目加倍的情况。③根尖培养a．培养不定根：要使材料湿润以利生根。b．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着丝点分裂与纺锤体无关：误将“抑制纺锤体形成”等同于“着丝点不分裂”。着丝点是自动分裂，无纺锤丝牵引，着丝点也分裂。[对点练习]1．用质量分数为2%的秋水仙素处理植物分生组织5～6h，能够诱导细胞内染色体加倍。某生物小组为了探究用一定时间的低温(如4℃)处理水培的洋葱根尖是否也能诱导细胞内染色体加倍进行了相关实验设计。下列关于该实验的叙述中，错误的是()A．本实验的假设是用一定时间的低温处理水培的洋葱根尖能够诱导细胞内染色体加倍B．本实验可以在显微镜下观察和比较经过不同处理后根尖细胞内的染色体数目C．本实验需要制作根尖细胞的临时装片，制作步骤是解离→漂洗→染色→制片D．本实验可以看到一个细胞完整的染色体数目加倍的过程D[由于在解离过程中已经将细胞杀死，所以用显微镜观察时看不到一个细胞完整的染色体数目加倍的过程，故D项错误。]2．(2018·深圳模拟)以下材料选自某同学所做实验的部分记录。实验名称：低温诱导植物染色体数目的变化。实验步骤：①培养固定：将洋葱放在装满清水的广口瓶上，待根长出1cm左右，剪取根尖0.5～1cm，置于盛有清水的培养皿内，并在冰箱的冷藏室诱导培养36h。将诱导后的根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5～1h，然后用体积分数为95%的酒精冲洗两次。②装片制作：解离→染色→漂洗→制片。③观察：先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂图像，确认某个细胞染色体发生数目变化后，再用高倍镜观察。实验结论：低温条件下根尖所有细胞染色体数目都加倍。问题：(1)请将上述内容中错误之处予以改正。____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)低温导致染色体加倍的原因是________________________。如果要探究诱导染色体数目变化的最适温度，请写出简单的设计思路：____________________________。(3)洋葱体细胞的一个细胞周期约为12h。某同学利用洋葱根尖观察细胞有丝分裂，得到了如下结果。细胞周期样本1样本2总数间期424385分裂期前期437中期101后期112末期235计数细胞的总数100上述样本1和样本2表示________________________________，间期为________h。[解析](1)剪去根尖后，根尖将失去营养物质的供给，细胞将随之失去分裂能力，故应先将整个装置放入冰箱的低温室中进行诱导培养，再剪取诱导处理的根尖制片观察；装片的制作步骤不正确，应当在解离之后随之漂洗；在低温诱导下可能部分细胞染色体数目发生变化，也可能诱导不成功都没有发生变化。(2)低温导致染色体加倍是通过抑制纺锤体的形成来实现，使加倍的染色体不能平均分配到两个子细胞中去，从而导致细胞中染色体数目的加倍；要探究诱导染色体数目变化的最适温度，应将温度作为实验变量，设置不同系列温度形成相互对照，然后观察比较结果，其中染色体数目变化最明显的结果所对应的温度为最适温度。(3)样本1和样本2是在不同视野中观察到的细胞分裂各时期的细胞数目，间期的时长计算要根据间期细胞数目与计数细胞的总数以及一个细胞周期所经历的时间来确定，其计算式为12×(85/100)＝10.2h。[答案](1)①应将整个培养装置放入冰箱的低温室内，诱导36h后剪取根尖；②装片制作顺序应为：解离→漂洗→染色→制片；③实验结论应为：部分细胞染色体数目发生变化或者没有细胞发生染色体数目变化(2)抑制纺锤体的形成和细胞分裂设置不同温度梯度的对照组，观察并比较结果(3)两个不同视野所看到的处在分裂各期的细胞数目10.2真题验收|感悟高考淬炼考能(对应学生用书第142页)1．(2015·全国卷Ⅱ)下列关于人类猫叫综合征的叙述，正确的是()A．该病是由于特定的染色体片段缺失造成的B．该病是由于特定染色体的数目增加造成的C．该病是由于染色体组数目成倍增加造成的D．该病是由于染色体中增加某一片段引起的A[人类猫叫综合征是人的第5号染色体部分缺失引起的遗传病。]2．(2015·海南高考)关于基因突变和染色体结构变异的叙述，正确的是()A．基因突变都会导致染色体结构变异B．基因突变与染色体结构变异都导致个体表现型改变C．基因突变与染色体结构变异都导致碱基序列的改变D．基因突变与染色体结构变异通常都用光学显微镜观察C[基因突变的实质是基因中碱基对序列的改变，结果是产生等位基因，不会导致染色体结构变异，A项错误；基因突变不一定引起个体表现型的改变，B项错误；由于染色体是DNA的主要载体，染色体结构变异会引起DNA碱基序列的改变，C正确；基因突变在光学显微镜下是看不见的，D项错误。]3．(2017·北京高考)玉米(2n＝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。【导学号：41780112】(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)。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。②玉米籽粒颜色由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＝3∶5，出现性状分离的原因是________________，推测白粒亲本的基因型是________。③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：eq\a\vs4\al(P♀普通玉米,（白粒，aarr）)eq\a\vs4\al(×,↓)eq\a\vs4\al(♂突变体S,（紫粒，AARR）)F1二倍体籽粒，单倍体籽粒请根据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)③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。[解析](1)二倍体玉米体细胞内含有20条染色体，单倍体玉米体细胞内含有10条染色体。单倍体玉米细胞内只含有一个染色体组，因此在减数分裂时染色体无法联会，导致配子中无完整的染色体组。(2)①从图2可知，单倍体胚与普通玉米(母本)的基因经PCR扩增后，电泳图谱中基因的位置相同，说明单倍体胚由普通玉米(母本)的卵细胞发育而来。②控制玉米籽粒颜色的基因由两对基因控制。紫粒玉米和白粒玉米杂交后，子代玉米籽粒中紫∶白＝3∶5，是3∶1∶3∶1的变式，因此亲代中紫色玉米为杂合子，基因型为AaRr，白色玉米的基因型为aaRr或Aarr。③后代二倍体籽粒是通过正常受精作用发育而来的，因此其胚的表型为紫色，基因型为AaRr；单倍体籽粒是由母本的卵细胞