【备考2023】高考生物一轮复习：第21讲 染色体变异与育种(共79张PPT)

新教材
新高考
教材淡化:单倍体育种改为小 形成关注科学育种,提高粮食产量与品质的责
字内容
任和意识
考向探究 考向1单倍体育种与多倍体育种的应用 1.(2020全国Ⅲ)普通小麦是目前世界各 地栽培的重要粮食作物。普通小麦的 形成包括不同物种杂交和染色体加倍 过程,如右图所示(其中A、B、D分别代 表不同物种的一个染色体组,每个染色 体组均含7条染色体)。在此基础上,人 们又通过杂交育种培育出许多优良品 种。回答下列问题。
一至多个
受精卵 受精卵
配子
项目 二倍体 多倍体
单倍体
形
自然 成因
正常的有 性生殖
外界环境条件剧变(如低温)
单性生殖
成
秋水仙素
原 人工 处理单倍 秋水仙素处理
萌发
的种子 花药离体培养
因 诱导 体幼苗 或幼苗
项目 二倍体
植物 特点 正常可育
举例
几乎全部 的动物和 过半数的 高等植物
多倍体
单倍体
果实、种子较大,营养物质 含量丰富,生长发育延迟,结
答案 D 解析 题图中甲、乙所示的变异类型可用光学显微镜观察检验。由题图可 知,丙为同源染色体上非姐妹染色单体间的互换,属于基因重组,发生在减 数分裂过程中,且基因的数量不改变,A、B两项错误;若乙变异类型发生在 某精原细胞中,则该精原细胞经过减数分裂,可能会产生正常的配子,C项错 误;题图中的甲、乙、丁均为染色体变异,可用光学显微镜观察检验,D项正 确。
【备考2023】高考生物一轮复习 第7单元 第21讲 染色体变异与育种
素养目标
1.染色体数目变异 (1)类型及实例
一、染色体变异
(2)染色体组(根据果蝇染色体组成图归纳)
①从染色体来源看,一个染色体组中
不含同源染色体
。
②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 。
③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
考题点睛
2.(2022山东济宁模拟)下图中甲~丁表示不同的变异类型,甲中英文字母表 示染色体片段。下列叙述正确的是( )
A.甲~丁的变异类型都会引起染色体上基因数量的变化 B.甲~丁的变异类型都可能出现在根尖分生区细胞的分裂过程中 C.若乙变异类型发生在某精原细胞中,则该精原细胞一定不能产生正常的 配子 D.图示变异类型中甲、乙、丁可用光学显微镜观察检验
易错辨析
基于染色体变异的类型和特点,判断下列表述是否正确。 (1)染色体结构变异不改变染色体上的基因的数目或排列顺序,可在显微镜 下观察到。( × ) (2)含有3个染色体组的个体就是三倍体。( × ) (3)秋水仙素或低温能抑制纺锤体的形成,从而导致染色体数目加倍。
(√ ) (4)单倍体的体细胞中一定不存在同源染色体。( × ) (5)染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺序的变化。( √ ) (6)低温可抑制染色体着丝粒分裂,使子染色体不能分别移向两极。( × )
3.单倍体育种
(1)原理: 染色体(数目)变异
。
(2)方法
秋水仙素
(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。
特别提醒花药离体培养≠单倍体育种
单倍体育种主要包括杂交、花药离体培养、秋水仙素处理和筛选四个过
程。
4.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。
型是易感病抗倒伏。若要以甲、乙为实验材料设计实验获得抗病抗倒伏
且稳定遗传的新品种,请简要写出实验思路。
答案 (1)无同源染色体,不能进行正常的减数分裂 42 营养物质含量高、 茎秆粗壮 (2)用秋水仙素处理 (3)甲、乙两个品种杂交,F1自交,选取F2中 既抗病又抗倒伏、且自交后代不发生性状分离的植株。
考向3染色体数目变异 4.(2022湖北部分重点中学开学联考)当前田间的栽培稻由“祖先”二倍体野 生稻经过数千年的人工驯化而来。研究发现,除了二倍体栽培稻,稻属还有 其他25种野生植物,按照基因组特征又可以分成11类,包括6类二倍体基因 组和5类四倍体基因组。CCDD基因组异源四倍体野生稻是将CC基因组水 稻和DD基因组水稻的两套完整二倍体基因组进行融合,获得的植株具有 天然的杂种优势。下列相关叙述正确的是( ) A.二倍体野生稻经驯化为栽培稻的过程中遗传多样性会减少 型野生稻与DD型野生稻杂交后直接获得异源四倍体稻 C.C或D可能代表一条染色体,异源四倍体形成中发生了进化 型野生稻与DD型野生稻形成的异源四倍体高度不育
4.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0.5~1 h 固定细胞形态
冲洗用卡诺氏液处理过的根尖
洗去卡诺氏液
体积分数为
95%的酒精
与质量分数为15%的盐酸等体积混 合,浸泡经过固定的根尖
解离根尖细胞
质量分数为 与体积分数为95%的酒精等体积混 解离根尖细胞 15%的盐酸 合,作为解离液
答案 A 解析 栽培品种的体细胞中含3个染色体组,野生祖先种体细胞中含两个染 色体组,两者每个染色体组都含11条染色体,A项正确;栽培品种和野生祖先 种不能杂交产生后代,存在生殖隔离,属于不同的物种,B项错误;用秋水仙 素处理野生祖先种的幼苗,染色体加倍成为四倍体,不能直接获得三倍体栽 培品种香蕉,C项错误;栽培品种香蕉为三倍体,减数分裂时联会紊乱,不能 形成正常的配子,D项错误。
方法突破 1.染色体结构变异与基因突变的区别
2.易位与互换的区别
项目
易位
互换
图解
位置 区别
原理 观察
发生于非同源染色体
染色体结构变异 可在光学显微镜下观察到
发生于同源染色体的非姐妹染 色单体之间 基因重组 在光学显微镜下观察不到
3.“三法”判定染色体组 方法1 根据染色体形态判定 细胞内形态相同的染色体有几条,则含有几个染色体组。
5.关于单倍体育种和多倍体育种的3点说明
三、实验:低温诱导植物细胞染色体数目的变化 1.实验原理 有丝分裂前期形成,低温并非抑制着丝粒分裂
低温抑制纺锤体的形成,以致影响染色体被拉向两极,细胞不能分裂成两个 子细胞,于是染色体数目加倍。
2.实验步骤
卡诺氏液 95%的酒精
低
高
3.实验现象 视野中既有 正常的二倍体 细胞,也有 染色体数目发生改变 的 细胞。
的 一整套基因 ,不存在重复。
(3)二倍体、多倍体和单倍体的比较
项目
概念
染色 体组 发育 起点
二倍体 多倍体
单倍体
由受精卵发
由未受精的生
育而来,体
殖细胞发育而
细胞中含有 由受精卵发育而来,体细胞中含有3个或3 来,体细胞中含
两个
个以上染色体组的个体
有本物种
染色体组的
配子 染色
个体
体数目的个体
两个
3个或3个以上
方法2 根据基因型判定 在细胞或生物体的基因型中,控制同一性状的基因(包括同一字母的大、小 写)出现几次,则含有几个染色体组。
方法3 根据染色体数和染色体的形态数推算 染色体组数=染色体数/染色体形态数。如果蝇体细胞中有8条染色体,分为 4种形态,则染色体组的数目为2。
考点二 变异在育种中的应用
植株弱小 不育
实率低
香蕉(三倍体)、马铃薯(四 倍体)、八倍体小黑麦
蜜蜂的雄蜂
,高度
特别提醒单倍体不一定只含1个染色体组,可能含同源染色体,可能含等位 基因,也可能可育并产生后代,如四倍体马铃薯产生的单倍体。
2.染色体结构的变异 (1)类型及实例
易位 倒位
(2)结果和影响
旁栏边角 (必修2,第90页,图5-7)基因突变中碱基的增添、缺失与染色体结构变异中 的重复、缺失的区别是什么?
答案 A 解析 CCDD是异源四倍体,由CC基因组水稻和DD基因组水稻融合形成,其 体细胞中含有4个染色体组,2个C染色体组,2个D染色体组。二倍体野生稻 经驯化为栽培稻的过程中是按照人们的需求选择的,在选择过程中淘汰了 不符合人们需要的品种,因此遗传多样性减少,A项正确;CC型野生稻与DD 型野生稻杂交后获得CD二倍体,需要加倍处理才能得到异源四倍体,B项错 误;C或D可能代表一个染色体组,C项错误;CC型野生稻与DD型野生稻形 成的异源四倍体能够正常联会可育,D项错误。
蒸馏水 浸泡解离后的根尖细胞约10 min 漂洗根尖,去掉解离液
质量浓度为1 g/mL的 度为0.01 g/mL的甲紫溶液的玻璃皿 使染色体着色 甲紫溶液 中染色3~5 min
知识拓展教材实验 中“酒精”及其作用
考点一 染色体变异
新教材
新高考
(1)教材新增:染色体变异的概念 (2)教材改动:二倍体概念;染色体 组概念
(1)在普通小麦的形成过程中,杂种一是高度不育的,原因
是
。已知普通小麦是
杂种二染色体加倍形成的多倍体,普通小麦体细胞中有
条染色体。
一般来说,与二倍体相比,多倍体的优点是
(答出2
点即可)。
(2)若要用人工方法使植物细胞染色体加倍,可采用的方法有
(答
出1点即可)。
(3)现有甲、乙两个普通小麦品种(纯合子),甲的表型是抗病易倒伏, 乙的表
解析 (1)由题图可知,杂种一是由一粒小麦和斯氏麦草两种植物杂交得到 的,虽然杂种一的体细胞中含有2个染色体组,但它们来自两个不同的物种, 即体细胞中无同源染色体,不能进行正常的减数分裂,无法形成正常的生殖 细胞,故杂种一是高度不育的。由题图可知,杂种二的体细胞中含有3个染 色体组,是三倍体,每个染色体组均含7条染色体;普通小麦是由杂种二染色 体加倍形成的多倍体,故普通小麦体细胞中含有42条染色体。与二倍体相 比,多倍体的优点是营养物质含量高,茎秆粗壮,叶片、果实和种子都比较 大等。(2)使植物细胞染色体加倍的人工方法有用秋水仙素处理萌发的种 子或幼苗;用低温处理植物分生组织的细胞。(3)根据试题要求,应设计杂 交育种方案获得纯合的抗病抗倒伏小麦,因为只有纯合体才能稳定遗传。 杂交实验方案为:甲、乙两个品种杂交获得F1,F1自交,选取F2中既抗病又抗 倒伏、且自交后代不发生性状分离的植株。
二、变异在育 种中的应用 1.杂交育种
基因重组
杂交
鉴别、选择
优良性状 长
特别提醒“最简便”与“最快速” “最简便”应为“易操作”,“最快速”则未必简便,如用单倍体育种获得的有显 性性状的纯合子,可明显缩短育种年限,但其技术含量却较高。
2.诱变育种
基因突变
突变频率 改良某些性状
萌发的种 子或幼苗
纺锤体
染色体
(4)实例:三倍体无子西瓜。
①两次传粉 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。
特别提醒可遗传的变异≠可育 三倍体无子西瓜、骡子、二倍体的单倍体等均表现为“不育”,但它们均属 可遗传的变异——其遗传物质已发生变化,若将其体细胞培养为个体,则可 保持其变异性状——这与仅由环境引起的不可遗传的变异有着本质区别。 如无子番茄的“无子”原因是植株未受粉,生长素促进了果实发育,这种“无 子”性状是不可以保留到子代的,将无子番茄进行组织培养时,若能正常受 粉,则可结“有子果实”。
通过生物变异类型的判断与实验,培养实 验设计及结果分析的能力
考向探究 考向1染色体结构变异 1.(2022山东日照一模)在细胞分裂过程中,某些正常的染色体容易断裂,若 断裂发生于染色体的两个末端,那么断裂下来的两个片段彼此可以黏合成 无着丝粒染色体片段,而带着丝粒的部分可通过两断端的黏合形成环状染 色体(如右图所示)。不带着丝粒的片段往往消失,而带着丝粒的部分能继 续进行复制、分裂。已知基因型为Aa的细胞中含有一条环状染色体,下列 关于该细胞进行有丝分裂(不考虑其他变异)的说法,错误的是( ) A.在间期时可形成两条环状染色单体 B.其子细胞中可能不含环状染色体 C.其子细胞中染色体数目与母细胞相同 D.其子细胞的基因型可能为A、a或Aa
考向2染色体组概念及生物体倍性判断 3.(2022山东济南期中)下图是野生祖先种和栽培品种香蕉的染色体核型图, 下列相关叙述正确的是( )
A.栽培品种和野生祖先种体细胞中每个染色体组都含11条染色体 B.栽培品种和野生祖先种都是香蕉,不存在生殖隔离 C.用秋水仙素处理野生祖先种的幼苗可以直接获得栽培品种香蕉 D.栽培品种香蕉可正常进行减数分裂,形成的配子含有11条染色体
答案 B 解析 在该细胞分裂过程中,间期环状染色体复制后可形成由同一个着丝粒 连接的两条环状染色单体,A项正确;该正在分裂的细胞中已形成一条环状 染色体,环状染色体能继续进行细胞分裂(有丝分裂),其子细胞中均存在环 状染色体,B项错误;虽然环状染色体的形成是正常染色体断裂所致,但环状 染色体能继续进行复制、着丝粒分裂,细胞中染色体数目并未发生改变,子 细胞与母细胞染色体数目相同,C项正确;因为不清楚Aa基因的位置,有可能 其中一个基因随无着丝粒染色体片段丢失,所以子细胞基因型可能为A、a、 或Aa,D项正确。
提示 ①基因突变中碱基的增添、缺失是基因内部结构的变化,该基因还存 在,只是变为原来的等位基因;而染色体结构变异中的重复、缺失是某个基 因或染色体片段重复出现或减少。②基因突变中碱基的增添、缺失属于 分子水平的变化,在光学显微镜下观察不到;染色体结构变异中的重复、缺 失属于细胞水平的变化,在光学显微镜下能观察到。