生物15 染色體變異與育種

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1、專題15染色體變異與育種高考生物高考生物考點(diǎn)一考點(diǎn)一 染色體變異染色體變異知識(shí)清單知識(shí)清單 一一 染色體變異類型染色體變異類型二二 單倍體、二倍體和多倍體單倍體、二倍體和多倍體1.單倍體單倍體:(1)體細(xì)胞中含有本物種配子染色體數(shù)目的個(gè)體。(2)單倍體植株的特點(diǎn):植株弱小、高度不育等。(3)常用花藥離體培養(yǎng)的方法獲得單倍體植株。2.二倍體二倍體:由受精卵發(fā)育而來(lái),體細(xì)胞中含有兩個(gè)染色體組的個(gè)體。3.多倍體多倍體:(1)由受精卵發(fā)育而來(lái),含有三個(gè)或三個(gè)以上染色體組。(2)多倍體植株的特點(diǎn):優(yōu)點(diǎn)是莖稈粗壯,葉片、果實(shí)、種子較大,(3)人工誘導(dǎo)多倍體形成:常用方法是用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗。三

2、三 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn): :低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化1.實(shí)驗(yàn)過(guò)程實(shí)驗(yàn)過(guò)程2.主要實(shí)驗(yàn)試劑主要實(shí)驗(yàn)試劑(1)卡諾氏液:固定細(xì)胞形態(tài)。(2)改良苯酚品紅染液:使染色體著色。(3)解離液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的鹽酸溶液和體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精溶液按1 1混合):使組織中的細(xì)胞相互分離開。1.染色體結(jié)構(gòu)變異的類型染色體結(jié)構(gòu)變異的類型類型圖像聯(lián)會(huì)異常實(shí)例缺失人的5號(hào)染色體片段缺失導(dǎo)致貓叫綜合征重復(fù)果蠅的棒狀眼倒位人類9號(hào)染色體長(zhǎng)臂倒位可導(dǎo)致習(xí)慣性流產(chǎn)易位人類慢性粒細(xì)胞白血病 2.染色體結(jié)構(gòu)變異與基因突變、基因重組的辨析染色體結(jié)構(gòu)變異與基因突變、基因重組的辨析(1)變異水平問(wèn)題染色體變異

3、細(xì)胞水平變異顯微鏡下可見(2)“缺失”的區(qū)別(3)“互換”的區(qū)別染色體易位交叉互換圖解區(qū)別發(fā)生于非同源染色體之間發(fā)生于同源染色體的非姐妹染色單體間屬于染色體結(jié)構(gòu)變異屬于基因重組可在顯微鏡下觀察到在顯微鏡下觀察不到(4)“實(shí)驗(yàn)法”探究染色體變異和基因突變方法一:取正在進(jìn)行分裂的實(shí)驗(yàn)材料制成臨時(shí)裝片,利用光學(xué)顯微鏡直接鏡檢。與正常組織細(xì)胞相對(duì)比,若觀察到染色體數(shù)目或結(jié)構(gòu)異常,說(shuō)明是染色體變異的結(jié)果,否則是基因突變的結(jié)果。方法二:雜交實(shí)驗(yàn)法,確定合適的雜交方案,預(yù)測(cè)染色體變異和基因突變的雜交結(jié)果,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果判斷變異類型。例例1(2017河北衡水中學(xué)上學(xué)期期中,37)如圖分別表示不同的變異類型,基因

4、a、a僅有圖所示片段的差異。相關(guān)敘述正確的是()A.圖中4種變異中能夠遺傳的變異是B.中的變異屬于染色體結(jié)構(gòu)變異中的缺失C.中的變異可能是染色體結(jié)構(gòu)變異中的缺失或重復(fù)D.都表示同源染色體非姐妹染色單體的交叉互換解析解析表示同源染色體的非姐妹染色單體間的交叉互換(發(fā)生在減數(shù)第一次分裂的前期),屬于基因重組,表示染色體結(jié)構(gòu)變異中的易位,表示由堿基對(duì)的增添引起的基因突變,表示染色體結(jié)構(gòu)變異中的片段重復(fù)或缺失,它們都是遺傳物質(zhì)的改變,都能遺傳。答案答案C3.單倍體、二倍體和多倍體的判斷單倍體、二倍體和多倍體的判斷(1)形成區(qū)別(2)判斷方法知能拓展知能拓展人工誘導(dǎo)染色體加倍的作用機(jī)理例例2(2017吉

5、林普通中學(xué)畢業(yè)班一調(diào),29)下列說(shuō)法正確的是()A.體細(xì)胞中只有一個(gè)染色體組的個(gè)體才是單倍體B.八倍體小麥的單倍體有四個(gè)染色體組C.六倍體小麥花藥離體培養(yǎng)所得個(gè)體是三倍體D.體細(xì)胞中含有兩個(gè)染色體組的個(gè)體一定是二倍體解析解析單倍體的染色體組數(shù)目與該生物配子的染色體組數(shù)目相同,不一定只含有一個(gè)染色體組,如八倍體小麥的單倍體有四個(gè)染色體組,A錯(cuò)誤、B正確;由配子發(fā)育成的個(gè)體細(xì)胞中不管有幾個(gè)染色體組,都屬于單倍體,C、D錯(cuò)誤。答案答案B方法方法1 1染色體組的判定方法染色體組的判定方法1.判定原理判定原理染色體組特點(diǎn)染色體組特點(diǎn)(1)一個(gè)染色體組中不含同源染色體。(2)一個(gè)染色體組中所含的染色體形態(tài)

6、、大小和功能各不相同。(3)一個(gè)染色體組中含有控制該種生物性狀的一整套基因,但不重復(fù)。方法技巧方法技巧2.判定方法判定方法(1)根據(jù)“染色體形態(tài)”判斷判斷方法:染色體組數(shù)=細(xì)胞中同種形態(tài)的染色體條數(shù)(不分“黑”“白”)。如上圖中A、B、C、D4個(gè)細(xì)胞中分別含有4個(gè)、1個(gè)、2個(gè)、2個(gè)染色體組。(2)根據(jù)“基因型”判斷判斷方法:染色體組數(shù)=基因型中控制同一性狀的基因個(gè)數(shù)(不分顯隱性)。如基因型為AaBbCc和AAaaBBbb的個(gè)體分別含有2個(gè)和4個(gè)染色體組。(3)異源多倍體的染色體組判斷普通小麥的染色體組成為AABBDD,其中A、B、D各代表一個(gè)染色體組,所以普通小麥含有6個(gè)染色體組,屬于異源六倍

7、體。若其與二倍體黑麥(RR)雜交,得到的后代染色體組成為ABDR(不育的四倍體),用秋水仙素處理后可得到可育的八倍體小黑麥(AABBDDRR)。知能拓展知能拓展區(qū)別染色體組與基因組(1)染色體組:二倍體生物配子中的染色體,稱為一個(gè)染色體組。(2)基因組:對(duì)于有性染色體的生物(二倍體),其基因組為常染色體/2+性染色體;對(duì)于無(wú)性染色體的生物,其基因組與染色體組相同。(3)常見生物基因組和染色體組中染色體數(shù)目項(xiàng)目人(44+XY)果蠅(6+XY)家蠶(54+ZW)玉米(20同株)基因組22+X+Y=24條3+X+Y=5條27+Z+W=29條10條染色體組22+X(或Y)=23條3+X(或Y)=4條2

8、7+Z(或W)=28條10條例例3(2017河南南陽(yáng)上學(xué)期期中,34)如圖所示細(xì)胞中所含的染色體,下列敘述正確的是()A.圖a含有2個(gè)染色體組,圖b含有3個(gè)染色體組B.如果圖b表示體細(xì)胞,則圖b代表的生物一定是三倍體C.如果圖c代表由受精卵發(fā)育成的生物的體細(xì)胞,則該生物一定是二倍體D.圖d代表的生物一定是由卵細(xì)胞發(fā)育而成的,是單倍體解析解析圖a含有4個(gè)染色體組,A錯(cuò)誤;圖b代表的生物是單倍體或三倍體,B錯(cuò)誤;由受精卵發(fā)育而來(lái)的體細(xì)胞中含兩個(gè)染色體組的個(gè)體一定是二倍體,C正確;圖d代表的生物也可能是由雄配子發(fā)育而成的,D錯(cuò)誤。答案答案C方法方法2 2幾種染色體變異類型產(chǎn)生配子的分析方法幾種染色體

9、變異類型產(chǎn)生配子的分析方法變異類型減數(shù)分裂“減半”配子的種類和比例缺失A O=1 1(O表示不含有該基因)單體A O=1 1(O表示不含有該基因)三體AA a Aa A=1 1 2 2例例4(2017黑吉兩省八校期中聯(lián)考,20)在黑腹果蠅(2n=8)中,缺失一條點(diǎn)狀染色體的個(gè)體(單體,如圖所示)仍可以存活,而且能夠繁殖后代,若兩條點(diǎn)狀染色體均缺失則不能存活。若干這樣的黑腹果蠅單體相互交配,其后代為單體的比例為()A.1B.1/2C.1/3D.2/3解析解析該單體的染色體組成可寫作AO,其產(chǎn)生的配子為A O=1 1,雌雄配子結(jié)合產(chǎn)生的子代中AA(正常) AO(單體) OO(死亡)=1 21,所以

10、后代存活個(gè)體中單體果蠅占2/3,D正確。答案答案D考點(diǎn)二考點(diǎn)二 生物育種生物育種 一一 誘變育種誘變育種1.原理原理:基因突變。2.過(guò)程過(guò)程:選擇生物誘發(fā)基因突變選擇理想類型培育。3.優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)(1)可以提高突變頻率,加速育種進(jìn)程。(2)由于可產(chǎn)生新的基因,所以可大幅度地改良某些性狀。4.缺點(diǎn)缺點(diǎn):有利變異少,需大量處理實(shí)驗(yàn)材料(有很大的盲目性)。5.實(shí)例實(shí)例:高產(chǎn)青霉菌株。二二 雜交育種雜交育種1.原理原理:基因重組。2.過(guò)程過(guò)程(1)植物:選擇具有不同優(yōu)良性狀的親本雜交獲得F1F1自交獲得F2篩選所需類型連續(xù)自交、選優(yōu)直至不發(fā)生性狀分離為止。(2)動(dòng)物:選擇具有不同優(yōu)良性狀的親本雜交獲得F1

11、F1雌雄個(gè)體交配獲得F2篩選所需類型進(jìn)行測(cè)交,根據(jù)雜交結(jié)果即可從F2中篩選出所需類型的純合子。3.優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):操作簡(jiǎn)便,可以把多個(gè)品種的優(yōu)良性狀集中在一起。4.缺點(diǎn)缺點(diǎn)(1)育種時(shí)間一般較長(zhǎng);(2)局限于同一種或親緣關(guān)系較近的個(gè)體。5.實(shí)例實(shí)例:用純種高稈抗病小麥與矮稈不抗病小麥培育矮稈抗病小麥。三三 單倍體育種單倍體育種1.原理原理:染色體(數(shù)目)變異。2.過(guò)程過(guò)程:選擇具有不同優(yōu)良性狀的親本雜交獲得F1利用F1進(jìn)行花藥離體培養(yǎng)得單倍體用秋水仙素處理單倍體幼苗,誘導(dǎo)細(xì)胞染色體數(shù)目加倍根據(jù)表現(xiàn)型即可選育出所需類型的純合子。3.優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):明顯縮短育種年限。4.缺點(diǎn)缺點(diǎn):技術(shù)復(fù)雜且需與雜交育種配合。

12、四四 多倍體育種多倍體育種1.原理原理:染色體(數(shù)目)變異。2.過(guò)程過(guò)程:秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗,誘導(dǎo)細(xì)胞染色體數(shù)目加倍。3.優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):操作簡(jiǎn)單,得到的多倍體植株莖稈粗壯,葉片、果實(shí)和種子比較大,營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量豐富。4.缺點(diǎn)缺點(diǎn):多倍體植株發(fā)育延遲、結(jié)實(shí)率低,多倍體育種一般只適用于植物。1.常用育種方法的選擇常用育種方法的選擇(1)根據(jù)育種目的和育種要求進(jìn)行選擇 (2)結(jié)合實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行選擇有些植物如小麥、水稻等,雜交實(shí)驗(yàn)較難操作,則最簡(jiǎn)便的方法是自交。若為動(dòng)物,雜交育種中純合子的獲得不能通過(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。若為營(yíng)養(yǎng)繁殖類如土豆、紅薯等,則只要出現(xiàn)所需性狀即可,不需

13、要培育出純種。若為原核生物,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。2.針對(duì)不同育種目的針對(duì)不同育種目的,選取不同的雜交育種方案選取不同的雜交育種方案(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利用,如水稻、玉米等。其特點(diǎn)是利用雜種優(yōu)勢(shì),品種高產(chǎn)、抗性強(qiáng),但種子只能種一年。培育基本步驟如下:選取符合要求的純種雙親P雜交()F1(即為所需品種)。(2)培育隱性純合子品種選取雙親P雜交()F1F2選出表現(xiàn)型符合要求的個(gè)體種植推廣。(3)培育顯性純合子品種選取雙親P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。3.單倍體育種和多倍體育種的

14、基本步驟單倍體育種和多倍體育種的基本步驟(1)單倍體育種實(shí)例:用高稈抗病(DDTT)和矮稈不抗病(ddtt)小麥品種,培育矮稈抗病小麥的過(guò)程,見圖:(2)多倍體育種實(shí)例:無(wú)子西瓜的培育兩次傳粉三倍體西瓜無(wú)子的原因:三倍體西瓜在減數(shù)分裂過(guò)程中,由于染色體聯(lián)會(huì)紊亂,不能產(chǎn)生正常配子。:第一次傳粉 雜交獲得三倍體種子第二次傳粉 誘導(dǎo)合成生長(zhǎng)素刺激子房發(fā)育成果實(shí)例例5(2017河南南陽(yáng)上學(xué)期期中,36)現(xiàn)有基因型為aabb和AABB的水稻品種,通過(guò)不同的育種方法可以培育出不同的類型,下列有關(guān)敘述不正確的是()A.將基因型為aabb的個(gè)體進(jìn)行人工誘變可獲得基因型為aaBb的個(gè)體,則B基因的產(chǎn)生來(lái)源于基因

15、突變B.通過(guò)多倍體育種獲得的基因型為AAaaBBbb的個(gè)體與基因型AaBb的個(gè)體相比具有莖稈粗壯、蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量豐富等特點(diǎn)C.通過(guò)雜交育種可獲得基因型為AAbb的個(gè)體,其變異發(fā)生在減數(shù)第二次分裂后期D.通過(guò)單倍體育種可獲得基因型為AAbb的個(gè)體,變異原理有基因重組和染色體變異解析解析誘變育種的原理是基因突變,A正確;多倍體與二倍體相比,具有莖稈粗壯、蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量豐富等特點(diǎn),B正確;雜交育種的原理為基因重組,有性生殖過(guò)程中的基因重組發(fā)生在減數(shù)第一次分裂,C錯(cuò)誤;利用單倍體育種方法獲得AAbb,首先讓基因型為aabb與AABB的個(gè)體雜交得AaBb,然后將AaBb產(chǎn)生的配子進(jìn)行花藥離體培養(yǎng)得單倍體幼苗,再用秋水仙素處理其幼苗使其染色體加倍變成可育的二倍體,挑選所需的AAbb個(gè)體,在此過(guò)程中變異的原理有基因重組和染色體變異,D正確。答案答案C