2020届高考生物一轮复习讲义 第7单元 第21讲染色体变异与育种
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1、第21讲染色体变异与生物变异在育种上的应用考纲要求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染色体数目的变异(1)类型(2)染色体组(根据果蝇染色体组成图归纳)从染色体来源看,一个染色体组中不含同源染色体。从形态、大小和功能看,一个染色体组中所含的染色体各不相同。从所含的基因看,一个染色体组中含有控制本物种生物性状的一整套基因,但不能重复。(3)单倍体、二倍体和多倍体项目单倍体二倍体
2、多倍体概念体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体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)叶片、果实和种子较大(3)营养物质含量丰富体细胞染色体组数123形成过程雄配子 单倍体雌配子单倍体受精作用受精卵生物体形成原因自然原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1判断下列有关染色体结构变异的叙述(1)染色体上某
3、个基因的丢失属于基因突变()(2)DNA分子中发生三个碱基对的缺失导致染色体结构变异()(3)染色体易位或倒位不改变基因数量,对个体性状不会产生影响()(4)非同源染色体某片段移接,仅发生在减数分裂过程中()(5)染色体缺失有利于隐性基因表达,可提高个体的生存能力()2判断下列有关染色体数目变异的叙述(1)体细胞中含有两个染色体组的个体是二倍体,含有三个或三个以上染色体组的个体是多倍体()(2)染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加()(3)水稻(2n24)一个染色体组有12条染色体,水稻单倍体基因组有12条染色体()(4)用秋水仙素处理单倍体植株后得到的一定是二倍体()(5)单倍体含有的染
4、色体组数都是奇数()分析染色体的结构变异和数目变异(1)图甲的结果中哪些是由染色体变异引起的?它们分别属于哪类变异?能在光学显微镜下观察到的是哪几个?提示染色体片段缺失;染色体片段易位;基因突变;染色体片段倒位。均为染色体变异,可在光学显微镜下观察到,为基因突变,不能在光学显微镜下观察到。(2)图乙、丙均发生了某些片段的交换,其交换对象分别是什么?它们属于哪类变异?提示图乙发生了非同源染色体间片段的交换,图丙发生的是同源染色体上的非姐妹染色单体间相应片段的交换;前者属于染色体结构变异中的“易位”,后者属于交叉互换型基因重组。(3)下图中丁是某二倍体生物体细胞染色体模式图,戊、己、庚是发生变异后
5、的不同个体的体细胞中的染色体组成模式图,据图回答:若果蝇的某细胞在减数第一次分裂后期X染色体和Y染色体没有分离,最终形成的精子中含有的是不是一个染色体组?不是。上图中戊所示个体减数分裂产生的配子种类及比例如何?提示bBabaB1111。辨析“三体”“三倍体”吗?提示三体是二倍体(含两个染色体组),只是其中某形态的染色体“多出了一条”,其余染色体均为两两相同(如上图己);三倍体则是指由受精卵发育而来的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”(如上图庚)。命题点一辨析三种可遗传变异1(2019贵阳调研)下图中,甲、乙分别表示两种果蝇的一个染色体组,丙表示果蝇的X染色体及其携带
6、的部分基因。下列有关叙述正确的是()A甲、乙杂交产生的F1减数分裂都正常B甲、乙1号染色体上的基因排列顺序相同C丙中过程,可能是发生在X和Y的非姐妹染色单体之间的易位D丙中所示变异都可归类于染色体结构变异答案D解析与甲相比,乙中的1号染色体发生了倒位,所以甲、乙杂交产生的F1,减数分裂过程中1号染色体不能正常联会,不能产生正常配子,A项错误;因为乙中的1号染色体发生了倒位,所以甲、乙的1号染色体上的基因排列顺序不完全相同,B项错误;丙中过程基因的位置发生颠倒,属于倒位,丙中过程染色体片段发生改变,属于染色体结构变异中的易位,都属于染色体结构变异,C项错误,D项正确。2生物的某些变异可通过细胞分
7、裂某一时期染色体的行为来识别,甲、乙两模式图分别表示细胞分裂过程中出现的“环形圈”“十字形结构”现象,图中字母表示染色体上的基因,丙图是细胞分裂过程中染色体在某一时期所呈现的形态。下列有关叙述正确的是()A甲、乙两种变异类型分别属于染色体结构变异、基因重组B甲图是由于个别碱基对的增添或缺失,导致染色体上基因数目改变的结果C乙图是由于四分体时期同源染色体非姐妹染色单体之间发生交叉互换的结果D甲、乙、丙三图均发生在减数分裂过程中答案D解析甲是染色体结构变异中的缺失或重复,乙是染色体结构变异中的易位,都是染色体结构变异,A错误;个别碱基对的增添或缺失属于基因突变,甲图中部分基因发生了增添或缺失,导致
8、染色体上基因数目改变,B错误;四分体时期同源染色体非姐妹染色单体之间发生交叉互换属于基因重组,而乙图的易位现象,发生在非同源染色体之间,C错误;甲和乙都发生联会现象,发生在减数第一次分裂前期,丙图同源染色体的非姐妹染色单体之间进行了交叉互换,也发生于减数第一次分裂前期,D正确。易混辨析利用四个“关于”区分三种变异(1)关于“互换”:同源染色体上的非姐妹染色单体之间的交叉互换,属于基因重组;非同源染色体之间的互换,属于染色体结构变异中的易位。(2)关于“缺失或增加”:DNA分子上若干基因的缺失或重复(增加),属于染色体结构变异;DNA分子上若干碱基对的缺失、增添(增加),属于基因突变。(3)关于
9、变异的水平:基因突变、基因重组属于分子水平的变化,在光学显微镜下观察不到;染色体变异属于细胞水平的变化,在光学显微镜下可以观察到。(4)关于变异的“质”和“量”:基因突变改变基因的质,不改变基因的量;基因重组不改变基因的质,一般不改变基因的量,转基因技术会改变基因的量;染色体变异不改变基因的质,会改变基因的量或基因的排列顺序。命题点二染色体组及生物体倍性的判断3下图所示细胞中对所含染色体的有关叙述,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表示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
10、胞发育而成的,是单倍体答案C解析图a为有丝分裂后期,含有4个染色体组,图b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中只含有1个染色体组,一定是单倍体,可能是由雄配子或雌配子发育而成的,D项错误。4图中字母代表正常细胞中所含有的基因,下列说法正确的是()A为多倍体,通常茎秆粗壮、子粒较大B为单倍体,通常茎秆弱小、子粒较小C若和杂交,后代基因型分离比为1551D细胞所代表的个
11、体分别是四倍体、二倍体、三倍体和单倍体答案C解析如果是由受精卵发育而成的个体中的正常细胞,则细胞所代表的个体分别是四倍体、二倍体、三倍体和单倍体,如果是由配子发育而来的,则不成立。含3个染色体组,减数分裂过程中联会紊乱,不能产生正常配子,不能结出子粒,A、D错误;为单倍体,通常茎秆弱小、高度不育,所以没有子粒,B错误;四倍体(AAaa)经减数分裂可产生3种配子,其基因型及比例为AAAaaa141,二倍体(Aa)经减数分裂可产生2种配子,其基因型及比例为Aa11,因此,它们杂交所得后代的基因型及比例为AAAAAaAaaaaa1551,C正确。科学思维(1)三种方法确定染色体组数量染色体形态法同一
12、形态的染色体有几条就有几组,如图中有4个染色体组。等位基因个数法控制同一性状的等位基因有几个就有几组,如AAabbb个体中有3个染色体组。公式法染色体组数,如图中有4个染色体组。(2)“两看法”判断单倍体、二倍体和多倍体命题点三变异类型的实验探究5遗传学上将染色体上某一区段及其带有的基因一起丢失的现象叫做缺失,若一对同源染色体中两条染色体在相同区域同时缺失叫做缺失纯合子,若仅一条染色体发生缺失而另一条正常叫做缺失杂合子。缺失杂合子的个体生活力降低但能存活,缺失纯合子常导致个体死亡。现有一红眼雄果蝇XAY与一白眼雌果蝇XaXa杂交,子代中出现一只白眼雌果蝇。请采用两种方法判断这只白眼雌果蝇的出现
13、是由于缺失造成的,还是由于基因突变引起的。答案方法一:取该果蝇有分裂能力的细胞制成装片,在显微镜下观察染色体结构,若染色体正常,可能是基因突变引起的;反之可能是染色体缺失造成的。方法二:选该白眼雌果蝇与红眼雄果蝇杂交,若杂交子代中雌果蝇数与雄果蝇数之比为11,则这只白眼雌果蝇的出现是由于基因突变引起的;若杂交子代中雌果蝇数与雄果蝇数之比为21,则这只白眼雌果蝇的出现是由于缺失造成的。解析方法一:用显微镜观察该果蝇分裂的细胞中染色体结构是否发生改变,确定该变异是来自基因突变还是染色体缺失。方法二:利用题干信息“缺失纯合子导致个体死亡”这一现象,可将该果蝇与红眼雄果蝇杂交,观察并统计子代雌雄个体数
14、目的比例来确定该变异的来源。若为基因突变,则XaXaXAYXAXa、XaY,子代雌雄比例为11;若该变异为染色体缺失造成的,则XaXXAYXAXa、XAX、XaY、XY(致死),子代雌雄比例为21。6番茄是二倍体植物。有一种三体,其6号染色体的同源染色体有3条,在减数分裂联会时,3条同源染色体中的任意2条随意配对联会形成一个二价体,另1条同源染色体不能配对而形成一个单价体。减数第一次分裂的后期,组成二价体的同源染色体正常分离,组成单价体的1条染色体随机地移向细胞的任何一极,而其他染色体正常配对、分离。请回答问题:(1)从变异类型的角度分析,三体的形成属于_。(2)若三体番茄的基因型为AABBb
15、,则其产生的花粉的基因型及其比例为_,其根尖分生区一细胞连续分裂两次所得到的子细胞的基因型为_。(3)现以马铃薯叶型(dd)的二倍体番茄为父本,以正常叶型(DD或DDD)的三体纯合子番茄为母本,设计杂交实验,判断D(或d)基因是否在第6号染色体上,最简单可行的实验方案是_。实验结果:若杂交子代_,则_。若杂交子代_,则_。答案(1)染色体数目变异(2)ABBABbABAb1221AABBb(3)F1的三体植株正常叶型与二倍体马铃薯叶型杂交正常叶马铃薯叶11D(或d)基因不在第6号染色体上正常叶马铃薯叶51D(或d)基因在第6号染色体上解析(1)由题意可知,正常番茄中体细胞的6号染色体是2条,三
16、体的6号染色体是3条,属于染色体数目变异。(2)三体番茄的基因型为AABBb,依题意分析,其产生的配子的基因型及比例是ABBABbABAb1221;根尖细胞进行有丝分裂,分裂后形成的子细胞的基因型与亲代细胞相同,都是AABBb。(3)马铃薯叶型的基因型是dd,正常叶型的基因型是DD,杂交子代的基因型是Dd,与dd进行测交,测交后代的基因型及比例是Dddd11,前者是正常叶,后者是马铃薯叶;如果D(或d)基因位于第6号染色体上,则马铃薯叶型的基因型是dd,正常叶型的基因型是DDD,杂交子代的基因型是Dd、DDd, 其中DDd是三体植株,DDd与dd进行测交,DDd产生的配子的基因型及比例是DDD
17、Ddd1221,测交后代的基因型是DDdDdDdddd1221,其中Dd、DDd、Ddd表现为正常叶,dd表现为马铃薯叶。方法技巧变异类型实验探究题的答题模板考点二生物变异在育种上的应用1单倍体育种(1)原理:染色体(数目)变异。(2)过程(3)优点:明显缩短育种年限,所得个体均为纯合子。(4)缺点:技术复杂。2多倍体育种(1)方法:用秋水仙素或低温处理。(2)处理材料:萌发的种子或幼苗。(3)原理(4)实例:三倍体无子西瓜两次传粉用秋水仙素处理幼苗后,分生组织分裂产生的茎、叶、花染色体数目加倍,而未经处理部分(如根部细胞)的染色体数不变。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
18、染色体联会紊乱,不能产生正常配子。3杂交育种(1)原理:基因重组。(2)过程培育杂合子品种 选取符合要求的纯种双亲杂交()F1(即为所需品种)。培育隐性纯合子品种选取符合要求的双亲杂交()F1F2选出表现型符合要求的个体种植并推广。培育显性纯合子品种a植物:选择具有不同优良性状的亲本杂交,获得F1F1自交获得F2鉴别、选择需要的类型,自交至不发生性状分离为止。b动物:选择具有不同优良性状的亲本杂交,获得F1F1雌雄个体交配获得F2鉴别、选择需要的类型与隐性类型测交,选择后代不发生性状分离的F2个体。(3)优点:操作简便,可以把多个品种的优良性状集中在一起。(4)缺点:获得新品种的周期长。4诱变
19、育种(1)原理:基因突变。(2)过程(3)优点可以提高突变频率,在较短时间内获得更多的优良变异类型。大幅度地改良某些性状。(4)缺点:有利变异个体往往不多,需要处理大量材料。归纳总结根据育种程序图识别育种名称和过程(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
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