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第19講染色體變異與育種 突破1染色體變異 突破2生物變異在育種上的應(yīng)用 總綱目錄 突破3實(shí)驗(yàn) 低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化 一 染色體結(jié)構(gòu)的變異 連一連 a Db Cc Bd A 名師點(diǎn)睛 1 基因中堿基對(duì) 缺失 染色體結(jié)構(gòu)變異中的 缺失 2 易位 交叉互換 二 染色體數(shù)目的變異1 染色體組 1 概念 細(xì)胞中的一組 非同源染色體 在形態(tài)和功能上各不相同 但又互相協(xié)調(diào) 共同控制生物的生長(zhǎng) 發(fā)育 遺傳和變異 這樣的一組染色體叫做一個(gè)染色體組 2 組成 如圖為一雄果蠅的染色體組成 其染色體組可表示為 X或 Y 2 二倍體 多倍體和單倍體的比較 1 圖中a和b的操作是 秋水仙素處理 其作用原理是抑制紡錘體的形成 三 單倍體育種和多倍體育種四倍體二倍體單倍體純合二倍體 2 圖中c過(guò)程是花藥離體培養(yǎng) 3 單倍體育種的優(yōu)點(diǎn)是明顯縮短育種年限 名師點(diǎn)睛 1 用秋水仙素或低溫處理種子時(shí)一定要注意處理的是萌發(fā)的種子 2 由配子形成的單倍體在染色體數(shù)目加倍時(shí)只能處理其幼苗 1 雜交育種 1 含義 將兩個(gè)或多個(gè)品種的優(yōu)良性狀通過(guò)交配集中在一起 再經(jīng)過(guò)選擇和培育 獲得新品種的方法 2 育種原理 基因重組 3 方法 雜交 自交 選種 自交 四 雜交育種與誘變育種 2 誘變育種 1 含義 利用物理因素或化學(xué)因素來(lái)處理生物 使生物發(fā)生基因突變 2 育種原理 基因突變 3 生物育種原理 方法 實(shí)例A a A e B c C b C d 1 基因突變與染色體結(jié)構(gòu)變異都導(dǎo)致個(gè)體表現(xiàn)型改變 3 將雜合的二倍體植株的花粉培育成一株幼苗 然后用秋水仙素處理 使其能正常開(kāi)花結(jié)果 該幼苗發(fā)育成的植株具有能穩(wěn)定遺傳的特征 2 染色體增加某一片段可提高基因表達(dá)水平 是有利變異 5 觀察異常染色體應(yīng)選擇處于分裂間期的細(xì)胞 4 染色體結(jié)構(gòu)變異可為生物進(jìn)化提供原材料 6 三倍體西瓜植株的高度不育與減數(shù)分裂同源染色體聯(lián)會(huì)行為有關(guān) 12 人工誘導(dǎo)多倍體的唯一方法是用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗 11 用AaBb個(gè)體進(jìn)行單倍體育種 要用秋水仙素處理萌發(fā)的種子 10 人工誘變育種的優(yōu)點(diǎn)是可以提高突變率 加速育種工作的進(jìn)程 9 將含抗病基因的重組DNA導(dǎo)入玉米細(xì)胞 經(jīng)組織培養(yǎng)獲得抗病植株 包含了基因工程技術(shù) 8 基因工程育種與雜交育種的原理相同 7 某染色體上缺失一個(gè)堿基對(duì)屬于基因突變 缺失一個(gè)基因?qū)儆谌旧w變異 突破1染色體變異 1 染色體結(jié)構(gòu)變異與基因突變 基因重組的辨析 1 染色體結(jié)構(gòu)變異與基因突變的判斷 2 缺失 問(wèn)題 3 變異水平問(wèn)題 2 單倍體 二倍體與多倍體的比較 3 染色體易位與交叉互換 歸納提升變異類型與細(xì)胞分裂的關(guān)系 1 三看 法判斷生物變異的類型 1 DNA分子內(nèi)的變異 2 DNA分子間的變異 2 染色體組數(shù)量的判斷方法 1 同一形態(tài)的染色體 有幾條就有幾個(gè)染色體組 如圖中有4個(gè)染色體組 2 控制同一性狀的等位基因 有幾個(gè)就有幾個(gè)染色體組 如AAabbb個(gè)體中有3個(gè)染色體組 3 染色體組數(shù) 如圖中染色體組數(shù)為 4 3 單倍體 二倍體和多倍體的判斷方法 考向1以基礎(chǔ)判斷或相關(guān)圖示的形式 考查染色體結(jié)構(gòu)變異1 2018北京海淀期末 某初級(jí)精母細(xì)胞在發(fā)生減數(shù)分裂時(shí) 兩對(duì)同源染色體發(fā)生特殊的聯(lián)會(huì)現(xiàn)象 如圖 字母為染色體區(qū)段的標(biāo)號(hào) 數(shù)字為染色體的標(biāo)號(hào) 減數(shù)第一次分裂后期四條染色體隨機(jī)兩兩分離 遺傳信息不丟失的配子才成活 以下分析不正確的是 A 可利用光鏡觀察這種特殊聯(lián)會(huì)現(xiàn)象B 發(fā)生了染色體結(jié)構(gòu)的變異C 圖中四條染色體共有4種分離方式D 含 或 的配子可以成活 答案C題圖變異的原因是 發(fā)生了染色體結(jié)構(gòu)變異中的易位 故可利用光鏡觀察這種特殊聯(lián)會(huì)現(xiàn)象 A B正確 由題意可知 圖中四條染色體隨機(jī)兩兩分離 共有3種分離方式 C錯(cuò)誤 由題意可知 含 或 的配子 遺傳信息沒(méi)有丟失 可以成活 D正確 2 甲 乙為兩種果蠅 2n 如圖為這兩種果蠅的各一個(gè)染色體組 下列敘述正確的是 A 甲 乙雜交產(chǎn)生的F1減數(shù)分裂都正常B 甲發(fā)生染色體交叉互換形成了乙C 甲 乙1號(hào)染色體上的基因排列順序相同D 圖示染色體結(jié)構(gòu)變異可為生物進(jìn)化提供原材料 D 答案D分析圖可知 甲的1號(hào)染色體倒位形成乙的1號(hào)染色體 B錯(cuò)誤 染色體倒位后 染色體上的基因排列順序改變 C錯(cuò)誤 倒位后甲和乙的1號(hào)染色體不能正常聯(lián)會(huì) 減數(shù)分裂異常 A錯(cuò)誤 基因突變 染色體變異和基因重組為生物進(jìn)化提供原材料 D正確 考向2以基礎(chǔ)判斷或圖示分析的形式 考查染色體數(shù)目變異3 2018北京八中期中 下列關(guān)于子細(xì)胞基因型異常發(fā)生時(shí)期的判斷 正確的是 A 答案A基因組成為AaBb的細(xì)胞分裂形成的子細(xì)胞的基因組成為AAaBb和aBb 可推知在有絲分裂后期 含有A基因的兩條子染色體移向了同一極 進(jìn)入了基因組成為AAaBb的子細(xì)胞中 同時(shí)形成的另一個(gè)子細(xì)胞的基因組成為aBb A正確 基因型為DD的個(gè)體 產(chǎn)生的子細(xì)胞基因組成為D d 可推知這兩個(gè)子細(xì)胞是配子 說(shuō)明發(fā)生異常的時(shí)期是減數(shù)第一次分裂前的間期 發(fā)生了基因突變 B錯(cuò)誤 基因型為AaBb的個(gè)體產(chǎn)生了基因組成為AaB AaB b b的子細(xì)胞 可推知 在減數(shù)第一次分裂后期 含有A基因和a基因的同源染色體未分離 C錯(cuò)誤 基因型為AaXBXb的個(gè)體產(chǎn)生了基因組成為AAXBXb XBXb a a的子細(xì)胞 可推知 在減數(shù)第一次分裂后期 兩條X染色體未分離 且減數(shù)第二次分裂后期 含有A基因的姐妹染色單體未分離 D錯(cuò)誤 4 如圖表示細(xì)胞中所含的染色體 的基因型可以表示為 A AABb AAABBb ABCD AB Aabb AaBbCc AAAaBBbb ABC AaBb AaaBbb AAaaBBbb AbD AABB AaBbCc AaBbCcDd ABCD C 答案C根據(jù)細(xì)胞中所含的染色體的類型判斷 含有兩個(gè)染色體組 含有三個(gè)染色體組 含有四個(gè)染色體組 含有一個(gè)染色體組 等位基因或相同基因位于同源染色體上 分析得出C正確 突破2生物變異在育種上的應(yīng)用 1 針對(duì)不同目的的雜交育種程序 1 培育雜合子品種在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上 可以將雜種一代作為種子直接使用 如水稻 玉米等 其特點(diǎn)是可以利用雜種優(yōu)勢(shì) 獲得高產(chǎn) 抗性強(qiáng)的品種 但種子只能種一年 培育的基本步驟如下 選取符合要求的純種雙親雜交 F1 即為所需品種 2 培育隱性純合子品種選取雙親雜交 F1F2 選出表現(xiàn)型符合要求的個(gè)體種植并推廣 3 培育顯性純合子品種選取雙親雜交 F1F2 選出表現(xiàn)型符合要求的個(gè)體F3 選出穩(wěn)定遺傳的個(gè)體推廣種植 2 不同育種目標(biāo)的育種方式選擇 1 培育無(wú)子果實(shí)可選擇多倍體育種 其原理是三倍體植株減數(shù)分裂時(shí)聯(lián)會(huì)紊亂 不能形成種子 2 要獲得本物種沒(méi)有的性狀可選擇誘變育種或基因工程育種 其中基因工程育種的目的性強(qiáng) 3 如果要將不同個(gè)體的優(yōu)良性狀集中到同一個(gè)體 則可以選擇雜交育種或單倍體育種 其中單倍體育種可大大縮短育種年限 從而快速獲得純種 4 如果要克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙 則可以選擇基因工程育種和植物體細(xì)胞雜交技術(shù) 5 如果要培育隱性性狀個(gè)體 可自交或雜交 只要出現(xiàn)該性狀即可 6 如果要使染色體加倍 則可以采用秋水仙素處理等方法 也可以采用細(xì)胞融合的方法 并且細(xì)胞融合可在兩個(gè)不同物種之間進(jìn)行 7 有些植物如小麥 水稻等 雜交實(shí)驗(yàn)較難操作 則最簡(jiǎn)便的方法是自交 8 實(shí)驗(yàn)材料若為動(dòng)物 則雜交育種中一般不通過(guò)逐代自交 而應(yīng)通過(guò)測(cè)交實(shí)驗(yàn)直接判斷基因型 9 實(shí)驗(yàn)植物若為營(yíng)養(yǎng)繁殖類 如馬鈴薯 紅薯等 則只要出現(xiàn)所需性狀即可 不需要培育出純種 10 實(shí)驗(yàn)材料若為原核生物 則不能運(yùn)用雜交育種 細(xì)菌的育種一般采用誘變育種和基因工程育種的方法 育種圖解的識(shí)別方法 1 育種程序圖的識(shí)別 2 基于個(gè)體基因型的育種圖解識(shí)別 根據(jù)基因型的變化可以判斷 aabb AABB AaBb AAbb 為雜交育種 aabb AABB AaBb Ab AAbb 為單倍體育種 AABB AaBB 為誘變育種 aabb AABB AaBb AAaaBBbb 為多倍體育種 考向1以基礎(chǔ)判斷或圖示分析的形式 考查育種原理及圖解分析 1 研究人員在柑橘中發(fā)現(xiàn)一棵具有明顯早熟特性的變異株 決定以此為基礎(chǔ)培育早熟柑橘新品種 請(qǐng)回答下列問(wèn)題 1 要判斷該變異株的育種價(jià)值 首先要確定它的物質(zhì)是否發(fā)生了變化 2 在選擇育種方法時(shí) 需要判斷該變異株的變異類型 如果變異株是個(gè)別基因的突變體 則可采用育種方法 使早熟基因逐漸 培育成新品種1 為了加快這一進(jìn)程 還可以采集變異株的進(jìn)行處理 獲得高度純合的后代 選育成新品種2 這種方法稱為育種 3 如果該早熟植株屬于染色體組變異株 可以推測(cè)該變異株減數(shù)分裂中染色體有多種聯(lián)會(huì)方式 由此造成不規(guī)則的 產(chǎn)生染色體數(shù)目不等 生活力很低的 因而得不到足量的種子 即使得到少量后代 早熟性狀也很難穩(wěn)定遺傳 這種情況下 可考慮選擇育種方法 其不足之處是需要不斷制備 成本較高 4 新品種1與新品種3均具有早熟性狀 但其他性狀有差異 這是因?yàn)樾缕贩N1選育過(guò)程中基因發(fā)生了多次 產(chǎn)生的多種基因型中只有一部分在選育過(guò)程中保留下來(lái) 答案 1 遺傳 2 純合花藥單倍體 3 染色體分離配子組培苗 4 重組解析本題考查育種的相關(guān)知識(shí) 1 要判斷該變異株是否可用于育種 首先必須明確該變異是否為遺傳物質(zhì)改變引起的 2 育種方法1為雜交育種 含有早熟基因的雜合子經(jīng)過(guò)不斷自交和選育 含有早熟基因的純合子比例逐漸增大 采用花藥離體培養(yǎng)獲得的是單倍體植株 再經(jīng)過(guò)人工誘導(dǎo)使染色體數(shù)目加倍的育種方法稱為單倍體育種 3 如果該 變異植株為染色體組變異株 在減數(shù)分裂過(guò)程中染色體有多種聯(lián)會(huì)方式 造成不規(guī)則的染色體分離 產(chǎn)生染色體數(shù)目不等 生活力很低的配子 因此種子數(shù)量減少 采用植物組織培養(yǎng)技術(shù)育種 需要不斷制備組培苗 4 新品種1是采用雜交育種方法獲得的 選育過(guò)程中基因發(fā)生多次重組 后代中有多種基因型 只有符合要求的部分在選育過(guò)程中被保留下來(lái) 考向2以實(shí)例分析的形式 考查育種方法的選擇2 2017北京理綜 玉米 2n 20 是我國(guó)栽培面積最大的作物 近年來(lái)常用的一種單倍體育種技術(shù)使玉米新品種選育更加高效 1 單倍體玉米體細(xì)胞的染色體數(shù)為 因此在分裂過(guò)程中染色體無(wú)法聯(lián)會(huì) 導(dǎo)致配子中無(wú)完整的 2 研究者發(fā)現(xiàn)一種玉米突變體 S 用S的花粉給普通玉米授粉 會(huì)結(jié)出一定比例的單倍體籽粒 胚是單倍體 胚乳與二倍體籽粒胚乳相同 是含有一整套精子染色體的三倍體 見(jiàn)圖1 根據(jù)親本中某基因的差異 通過(guò)PCR擴(kuò)增以確定單倍體胚的來(lái)源 結(jié)果見(jiàn)圖2 從圖2結(jié)果可以推測(cè)單倍體的胚是由發(fā)育而來(lái) 玉米籽粒顏色由A a與R r兩對(duì)獨(dú)立遺傳的基因控制 A R同時(shí)存在時(shí)籽粒為紫色 缺少A或R時(shí)籽粒為白色 紫粒玉米與白粒玉米雜交 結(jié)出的籽粒中紫 白 3 5 出現(xiàn)性狀分離的原因是 推測(cè)白粒親本的基因型是 將玉米籽粒顏色作為標(biāo)記性狀 用于篩選S與普通玉米雜交后代中的單倍體 過(guò)程如下 請(qǐng)根據(jù)F1籽粒顏色區(qū)分單倍體和二倍體籽粒并寫出與表型相應(yīng)的基因型 3 現(xiàn)有高產(chǎn)抗病白粒玉米純合子 G 抗旱抗倒伏白粒玉米純合子 H 欲培育出高產(chǎn)抗病抗旱抗倒伏的品種 結(jié)合 2 中的育種材料與方法 育種流程應(yīng)為 將得到的單倍體進(jìn)行染色體加倍以獲得純合子 選出具有優(yōu)良性狀的個(gè)體 答案 1 10減數(shù)染色體組 2 卵細(xì)胞 紫粒親本是雜合子aaRr Aarr 單倍體籽粒胚的表型為白色 基因型為ar 二倍體籽粒胚的表型為紫色 基因型為AaRr 二者胚乳的表型均為紫色 基因型為AaaRrr 3 G與H雜交 將所得F1為母本與S雜交 根據(jù)籽粒顏色挑出單倍體解析本題考查遺傳規(guī)律及育種的相關(guān)知識(shí) 1 單倍體玉米體細(xì)胞的染色體數(shù)為20 2 10 沒(méi)有同源染色體 因此在減數(shù)分裂過(guò)程中染色體無(wú)法聯(lián)會(huì) 染色體隨機(jī)分配到子細(xì)胞 導(dǎo)致配子中無(wú)完整的染色體組 2 由圖2可以直接看出 F1單倍體胚的基因與母本完全相同 說(shuō)明單倍體胚是由母本的卵細(xì)胞發(fā)育而來(lái)的 由紫粒玉米和白粒玉米雜交后代的表型比例3 8 3 4 1 2可以推出 親本中相關(guān)的兩對(duì)基因 一對(duì)基因在 兩個(gè)親本中都是雜合的 另一對(duì)基因在一個(gè)親本中是雜合的 在另一個(gè)親本中是隱性純合的 所以紫粒親本的基因型為AaRr 白粒親本的基因型為aaRr Aarr 由題意可知該雜交實(shí)驗(yàn)后代中 二倍體籽粒胚的基因來(lái)自親本雙方 單倍體籽粒胚的基因只來(lái)自母本 二者的胚乳都由精子與極核結(jié)合形成的受精極核發(fā)育而來(lái) 所以單倍體籽粒胚的基因型為ar 表型為白色 二倍體籽粒胚的基因型為AaRr 表型為紫色 二者的胚乳基因型為AaaRrr 表型為紫色 3 結(jié)合 2 中的育種方法可知 可以通過(guò)子代玉米籽粒的顏色篩選出S與普通玉米雜交后代中的單倍體 因此育種流程應(yīng)為 用G和H雜交 將優(yōu)良性狀組合在一起 再將所得F1為母本與S雜交 獲得單倍體籽粒和二倍體籽粒 根據(jù)籽粒顏色挑選出單倍體 最后將得到的單倍體進(jìn)行染色體加倍以獲得純合子 選出具有優(yōu)良性狀的個(gè)體 突破3實(shí)驗(yàn) 低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化 1 實(shí)驗(yàn)原理 低溫可抑制紡錘體形成 阻止細(xì)胞分裂 導(dǎo)致細(xì)胞染色體數(shù)目加倍 2 實(shí)驗(yàn)步驟與現(xiàn)象 3 低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化實(shí)驗(yàn)中的試劑及其作用 4 低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化 與 觀察根尖分生組織細(xì)胞的有絲分裂 的區(qū)別 考向1以基礎(chǔ)判斷的形式 考查 低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化 實(shí)驗(yàn)操作1 下列有關(guān) 低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化 實(shí)驗(yàn)的敘述 錯(cuò)誤的是 A 低溫處理植物分生組織細(xì)胞 能夠抑制紡錘體的形成B 制作裝片 包括解離 漂洗和制片3個(gè)步驟C 在低倍鏡視野中既有正常的二倍體細(xì)胞 也有染色體數(shù)目發(fā)生改變的細(xì)胞D 把根尖放在卡諾氏液中浸泡 以固定細(xì)胞的形態(tài) B 答案B低溫處理植物的分生組織細(xì)胞 能夠抑制紡錘體的形成 A正確 制作裝片的順序是解離 漂洗 染色 制片 B錯(cuò)誤 在低倍鏡視野中既有正常的二倍體細(xì)胞 也有染色體數(shù)目發(fā)生改變的細(xì)胞 C正確 卡諾氏液適用于一般植物組織和細(xì)胞的固定 所以把根尖放在卡諾氏液中浸泡 可以固定細(xì)胞的形態(tài) D正確 考向2以實(shí)驗(yàn)探究形式 考查實(shí)驗(yàn)原理的應(yīng)用與分析2 用一定濃度的秋水仙素溶液處理植物分生組織 能夠誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍 形成多倍體植物細(xì)胞 那么 用一定時(shí)間的低溫 4 處理水培的洋蔥根尖 是否也能誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目的加倍呢 請(qǐng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究低溫對(duì)細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目的影響是否與秋水仙素作用相同 材料器具 長(zhǎng)出根的洋蔥若干 小燒杯或廣口瓶若干 清水 冰箱 一定濃度的秋水仙素溶液 1 實(shí)驗(yàn)假設(shè) 2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案 前期準(zhǔn)備 用清水培養(yǎng)洋蔥 待根尖長(zhǎng)到1cm長(zhǎng) 分組處理 甲組滴加一定濃度的秋水仙素溶液 乙組放在下 丙組放在室溫下進(jìn)行培養(yǎng) 觀察現(xiàn)象 一段時(shí)間后 制作洋蔥根尖臨時(shí)裝片 在光學(xué)顯微鏡下觀察根尖區(qū)細(xì)胞內(nèi)的 3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)測(cè)與結(jié)論 若 則說(shuō)明低溫與秋水仙素作用相同 低溫能誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目的加倍 若 則說(shuō)明低溫與秋水仙素作用不同 低溫不能誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目的加倍 答案 1 低溫與秋水仙素的作用原理相同 可以誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目的加倍 或低溫與秋水仙素的作用不同 不能誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目的加倍 2 4 低溫 分生染色體數(shù)目 3 乙與甲染色體數(shù)目的變化相同 與丙不同 乙與丙染色體數(shù)目的變化相同 與甲不同解析實(shí)驗(yàn)假設(shè)的表述應(yīng)參照實(shí)驗(yàn)?zāi)康?由于實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖?探究低溫對(duì)細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目的影響是否與秋水仙素作用相同 因此可以假設(shè) 作用原理相同 也可以假設(shè) 作用原理不同 該實(shí)驗(yàn)的自變量為低溫和秋水仙素處理 因變量 或觀測(cè)指標(biāo) 為細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目的變化 核心構(gòu)建