2021版高考生物一轮复习 第7单元 生物的变异、育种与进化 第2讲 染色体变异与生物育种学案 苏教

1第2讲染色体变异与生物育种1.染色体结构变异和数目变异(Ⅱ)2.生物变异在育种上的应用(Ⅱ)3.实验：低温诱导染色体加倍1.通过染色体变异基本原理及其在生物学中意义的理解，建立起进化与适应的观点。（生命观念）2.通过三种可遗传变异的比较及育种方法的比较，培养归纳与概括的能力。（科学思维）3.通过低温诱导植物染色体数目的变化、生物变异类型的判断与实验探究以及育种方案的选择与设计，培养实验设计及结果分析的能力。（科学探究）染色体变异1．观察下列图示，填出变异类型(1)甲、乙、丙、丁所示变异类型分别属于缺失、重复、倒位、基因突变。(2)可在显微镜下观察到的是甲、乙、丙。(3)基因数目和排列顺序未变化的是丁。2．染色体数目变异(1)类型及实例类型实例个别染色体的增加或减少21-三体综合征以染色体组形式成倍地增加或减少三倍体无子西瓜(2)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。2②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。(3)二倍体、多倍体和单倍体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特点①植株弱小②高度不育正常植株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配子中染色体组数2个3个或3个以上1．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]染色体易位可能对当代生物体不产生影响，也可能产生影响，且染色体变异大多对生物体是不利的。2．染色体上某个基因的缺失属于基因突变。(×)[提示]染色体上某个基因的缺失属于染色体结构变异中的缺失。3．非同源染色体某片段移接，仅发生在减数分裂过程中。(×)[提示]非同源染色体某片段的移接，是染色体易位，可以发生在减数分裂或有丝分裂过程中。4．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使个体表现型改变。5．染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增减。(×)[提示]染色体组整倍性增加会导致基因的数量增加，但基因的种类不变。6．二倍体生物花药离体培养后即可得到纯合子。(×)[提示]二倍体生物花药离体培养得到单倍体，后经秋水仙素处理加倍才得到纯合子。7．单倍体含有的染色体组数都是奇数。(×)[提示]四倍体的单倍体染色体组数是两个，不是奇数。31．同源多倍体产生配子的种类及比例(1)若同源四倍体的基因型为Aaaa，其中A对a为完全显性，则产生的配子类型及比例：Aa∶aa＝1∶1。(2)若同源四倍体的基因型为AAAa，其中A对a为完全显性，则产生的配子类型及比例：AA∶Aa＝1∶1。(3)若同源四倍体的基因型为AAaa，其中A对a为完全显性，则产生的配子类型及比例：AA∶Aa∶aa＝1∶4∶1。2．多倍体的产生过程1．染色体结构变异中有的会导致生物体死亡，并不遗传给后代，为何还称为可遗传的变异？[提示]染色体结构变异使排列在染色体上基因的数目或排列顺序发生改变，即由遗传物质的变化引起的变异称为可遗传的变异。2．辨析易位与交叉互换项目染色体易位交叉互换图解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之间原理染色体结构变异基因重组观察可在显微镜下观察到在显微镜下观察不到3．有人让某品系的豌豆自交，子代出现了性状分离，且出现了高∶矮＝35∶1。原因可4能是染色体加倍形成了四倍体的豌豆DDdd。请设计一个实验方案对该解释加以验证。[提示]让该品系的豌豆与矮茎豌豆测交，若测交后代性状分离比为高∶矮＝5∶1，则验证了解释。考查染色体结构变异1．DNA分子中特定片段的“拷贝数变异”是指与本物种正常的基因组相比，染色体上发生的一种结构变异。某研究小组利用PCR方法，检测了莱芜猪(2n＝38)种群体细胞中R基因拷贝总数。如图为R基因在13号染色体上的位置及拷贝数示意图。以下叙述错误的是()A．R基因拷贝数的改变可能导致基因表达量的改变，引起性状的改变B．与a比较，b、c染色体发生了R基因所在片段的缺失、重复C．因为染色体的长度差异，减数分裂过程中，a、b、c三种染色体不会联会D．上述两种变异在光学显微镜下均可观察到C[虽然由于R基因拷贝不同染色体长度出现差异，但是a、b、c仍然是同源染色体，减数分裂过程中三种染色体可以发生联会，C错。]2．生物的某些变异可通过细胞分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减数分裂过程中出现的“环形圈”“十字形结构”现象，图中字母表示染色体上的基因。下列有关叙述正确的是()A．甲、乙两图所示变异类型分别属于染色体结构变异、基因重组B．甲图所示为个别碱基对的增添或缺失，导致染色体上基因数目改变C．乙图所示为四分体时期同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生交叉互换的结果D．甲、乙两图常出现在减数第一次分裂前期，染色体数目与DNA数目之比为1∶2D[甲图中染色体增添或缺失了部分片段，属于染色体结构变异；乙图表示的是两对同源染色体之间的片段互换，也属于染色体结构变异，而不是四分体时期同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生交叉互换。染色体的出现及同源染色体的联会发生在减数第一次分裂前期，此时每条染色体上有两条姐妹染色单体，故染色体数目与DNA数目之比为1∶2。]考查染色体数目变异53.二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。]4．(2019·辽宁省实验中学高三模拟)二倍体(染色体组成为2n)生物中，某一对同源染色体少一条，染色体表示为2n－1的个体称为单体；缺失一对同源染色体，染色体表示为2n－2的个体称为缺体。请回答有关问题：(1)单体、缺体这些植株的变异类型为________，缺体形成的原因之一可能是亲代中的一方在减数第一次分裂过程中____________________所致。理想情况下，某单体植株(2n－1)自交后代中，染色体组成和比例为________。(2)小麦的染色体数为2n＝42，无芒(S)对有芒(s)是显性。现有21种无芒的单体品系，可利用杂交实验把S基因定位在具体染色体上。现想了解S基因是否在6号染色体上，请写出实验的基本思路，预期实验结果和结论。基本思路：_____________________________________。预期实验结果和结论：_____________________________________________。[解析](1)由题干信息可知单体、缺体这些植株的变异类型为染色体数目变异。若亲代中的双方在减数第一次分裂后期有一对同源染色体未分离，则可能产生n－1的配子，两种n－1配子的结合后发育的个体为2n－2的缺体。单体(2n－1)产生的配子有n和n－1两6种类型，故单体自交后代为2n∶2n－1∶2n－2(正常∶单体∶缺体)＝1∶2∶1。(2)为确定S基因是否在6号染色体上，可让正常有芒植株(ss)与无芒的6号单体品系进行杂交，观察并统计后代表现型及比例。若S不在缺失的6号染色体上，则无芒单体品系的基因型为SS，杂交后代均为无芒；若S在缺失的6号染色体上，则无芒单体品系的基因型为S0，杂交后代中无芒(Ss)∶有芒(s0)＝1∶1。[答案](1)(个别)染色体(数目)变异同源染色体未分离2n∶2n－1∶2n－2(正常∶单体∶缺体)＝1∶2∶1(2)基本思路：正常有芒植株(ss)与无芒的6号单体品系进行杂交，观察并统计后代表现型及比例预期实验结果和结论：如果后代都是无芒的，则表明S基因不在缺失的6号染色体上；如果后代无芒∶有芒＝1∶1，则表明S基因在缺失的6号染色体上考查综合考查生物变异类型及其判断（1）可遗传变异与不可遗传变异及判断方法(2)基因突变与基因重组的判断(3)染色体变异与基因突变的判断①判断依据：光学显微镜下能观察到的是染色体变异，不能观察到的是基因突变。②具体操作：制作正常个体与待测变异个体的有丝分裂临时装片，找到中期图进行染色体结构与数目的比较可以判断是否发生了染色体变异。5．如图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()7A．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。]6．一只红眼雄果蝇(XBY)与一只白眼雌果蝇(XbXb)杂交，子代中发现有一只白眼雌果蝇。分析认为，该白眼雌果蝇出现的原因有两种：亲本果蝇在产生配子过程中发生了基因突变或染色体片段缺失。(注：控制某一性状的基因都缺失时，胚胎致死；各型配子活力相同)(1)甲同学想通过一次杂交的方法以探究其原因。请你帮助他完成以下实验设计。实验步骤：①__________________________________________________②_________________________________________________。结果预测：Ⅰ.如果________________________，则为基因突变；Ⅱ.如果________________________，则为染色体片段缺失。(2)乙同学认为可以采用更简便的方法验证甲同学的实验结论，乙同学的方法是______________________________________。[解析](1)用代入法进行倒推，通过一次杂交的方法(让这只雌果蝇与正常红眼雄果蝇交配)来确定变异的类型。若发生了基因突变，这只雌果蝇的基因型为XbXb，子代中雌果蝇为红眼，雄果蝇为白眼，雌雄个体数之比为1∶1；若发生了含B基因的染色体片段缺失，这只雌果蝇的基因型为XXb，产生的子代中雌果蝇均为红眼，雄果蝇都是白眼，雌雄个体数之比为2∶1。(2)可以用显微镜检查该白眼雌果蝇细胞中的X染色体形态验证甲同学的结论。[答案](1)实验步骤：①让这只雌果蝇与正常红眼雄果蝇交配②观察并记录子代中雌雄比例结果预测：Ⅰ.子代中雌∶雄＝1∶1Ⅱ.子代中雌∶雄＝2∶1(2)用显微镜检查该白眼雌果蝇细胞中的X染色体形态8低温诱导植物染色体数目的变化(实验)1．实验原理低温处理植物分生组织细胞→纺锤体不能形成→染色体不能被拉向两极→细胞不能分裂→细胞染色体数目加倍。2．实验流程1．实验中各种试剂的作用(1)卡诺氏液：固定细胞形态。(2)体积分数为95%的酒精：冲洗附着在根尖表面的卡诺氏液。(3)解离液(体积分数为15%的盐酸溶液和体积分数为95%的酒精以1∶1混合)：使组织中的细胞相互分离开来。(4)清水：洗去解离液，防止解离过度影响染色。(5)改良苯酚品红染液：使染色体着色，便于观察染色体的形态、数目和行为。2．材料选用及处理(1)本实验选用洋葱(或大葱、蒜)作实验材料，原因是洋