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2022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.doc
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1、2022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2022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年级:姓名:- 22 -第2讲染色体变异与生物育种课标要求核心素养举例说明染色体结构和数量的变异都可能导致生物性状的改变甚至死亡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
2、探究)考点一染色体变异1染色体结构的变异(1)类型(连线)提示:DCBA(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。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、X或、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植株弱小高度不育正常植株茎秆粗壮叶、果实、种子较大营养物质
3、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。4三倍体西瓜植株的高度不育与减数分裂过程中同源染色体联会行为有关。()5单倍体体细胞中不一定只含有一个染色体组。()6二倍体生物花药离体培养后即可得到纯合子。
4、()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能得到纯合子。1任何一种类型的染色体结构变异发生后,排列在染色体上的基因的种类、数目及排列顺序都发生改变,这种说法你赞同吗?请用文字描述理由。_。提示:不赞同。若基因种类和基因数目未变,但染色体上的基因排列顺序发生改变,则为倒位。若基因的种类和排列顺序未变,但基因的数目改变,则为重复。若基因的种类和数目发生改变,则为缺失或易位2三倍体无子西瓜培育时将一定浓度的秋水仙素溶液处理二倍体西瓜的芽尖的原因是_。提示:西瓜幼苗的芽尖是有丝分裂旺盛的地方,用秋水仙素处理有利于抑制细胞有丝分裂时形成纺锤体,从而形成四倍体西瓜植株同源四倍体减数
5、分裂形成配子的种类及比例同源四倍体(基因型为AAaa)产生配子时染色体以图示的情况排列在赤道板的两侧,析图可知最终产生Aa、AA、aa三种类型的配子,其比例为411。根据上述推导过程,可知:(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:Aaaa11。(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:AaAA11。1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2有人让某品系的豌豆自交,子代出现了性状
6、分离,且出现了高矮351。原因可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你的解释加以验证。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51,则验证了解释。考查染色体结构变异的分析与判断1(2020湖南省常德市高三质检)如图中,甲、乙分别表示两只雌、雄果蝇产生的含X染色体的配子,丙表示果蝇的X染色体及其携带的部分基因。下列有关叙述正确的是()甲乙丙A甲、乙所示配子结合后发育的个体在减数分裂时能正常联会B甲、乙图中1号染色体上的基因排列顺序相同C丙图中过程发生了染色体结构变异D丙图中过程发生了基因突变C与甲相比,乙中的1号染色体发生了倒位,甲、乙所示配子结合
7、后发育的个体,联会会出现异常;甲、乙图中1号染色体上的基因排列顺序不同,A、B错误;丙图中过程发生了染色体结构变异中的倒位,丙图中过程发生了易位,C正确,D错误。2(2020漳州市高三模拟)基因型为AaBbDd的精原细胞(2n4),经过减数分裂,产生4种不同的精细胞,如图所示。下列相关叙述正确的是()A可能是发生了染色体片段颠倒位置B可能是发生了基因突变,也可能是非同源染色体的交叉互换C是同源染色体没有分离,导致A和a等位基因没有分离D是少了一条染色体,导致A和a等位基因的缺失A细胞基因型为aBD,且与精原细胞相比,a、B在染色体上的位置颠倒,故可能是发生了染色体片段颠倒位置,A正确;细胞基因
8、型为abd,且a所在位置的颜色与该染色体其他位置的颜色不同,故该细胞发生了交叉互换,发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间,B错误;细胞基因型为AaBd,细胞基因型为bD,分析题图可知应为d所在染色体移接了A所在染色体的部分片段所致,属于染色体结构的变异,C、D错误。考查染色体组与生物体倍性的判断3(2020河南省开封市高三模拟)科学家在某二倍体的鱼中发现了“孤雄生殖”现象。关于这种鱼类的“孤雄生殖”,科学家提出了如图中A、B、C三种可能的发生途径,甲、乙、丙分别代表这三种途径所得到的“孤雄生殖”后代的体细胞。下列相关三种可能途径的分析中,正确的是()A甲、乙、丙中均只含有父方的遗传物质B图中“
9、含有两个染色体组的精子”是减数第一次分裂异常形成的C丙细胞中两条染色体上的基因不可能完全相同D甲细胞形成的过程中曾发生有丝分裂异常D甲、乙、丙中细胞质中的遗传物质均来自母方,细胞核中的遗传物质均来自父方,A错误;图中“含有两个染色体组的精子”可能是减数第一次分裂异常形成的(同源染色体未分离),也可能是减数第二次分裂异常形成的(姐妹染色单体分开,变成染色体移向同一极),B错误;若C途径的精子来自同一次级精母细胞,不考虑突变和交叉互换的话,丙细胞中两条染色体上的基因完全相同,C错误;无核的卵细胞和精子结合形成受精卵,受精卵中只含1个染色体组,经过有丝分裂得到甲,甲含两个染色体组,因此甲细胞形成的过
10、程中曾发生有丝分裂异常,D正确。4簇毛麦(二倍体)具有许多普通小麦(六倍体)不具有的优良基因,如抗白粉病基因。为了改良小麦品种,育种工作者将簇毛麦与普通小麦杂交,过程如下:注:(A、B、D、V)分别表示相应植物的一个染色体组(1)杂交产生的F1是_倍体植株,其染色体组的组成为_(用图中字母表示)。F1在产生配子时,来自簇毛麦和普通小麦的染色体几乎无法配对,说明它们之间存在_而不是同一物种。(2)为了使F1产生可育的配子,可用_对F1的幼苗进行诱导处理,为鉴定该处理措施的效果,可取其芽尖制成临时装片,在高倍显微镜下观察_期细胞,并与未处理的F1进行染色体比较。(3)对可育植株进行辐射等处理后,发
11、现来自簇毛麦1条染色体上的抗白粉病基因(e)移到了普通小麦的染色体上,这种变异类型属于_。在减数分裂过程中,该基因与另一个抗白粉病基因_(填“不”“一定”或“不一定”)发生分离,最终可形成_种配子,其中含有抗白粉病基因(e)配子的基因组成是_。解析(1)普通小麦是六倍体,产生的配子是ABD,而簇毛麦是二倍体,产生的配子是V,所以子代染色体组成是ABDV,为异源四倍体;来自簇毛麦和普通小麦的染色体几乎无法配对,说明两个物种之间存在生殖隔离而不是同一物种。(2)为了使F1产生可育的配子,可用秋水仙素或低温对F1幼苗进行诱导处理,抑制纺锤丝的形成,达到染色体加倍的目的;观察细胞染色体需要选择有丝分裂
12、中期的细胞,形态稳定,数目清晰。(3)将簇毛麦1条染色体上的抗白粉病基因(e)移到了普通小麦的染色体上,是属于非同源染色体之间的转移,属于染色体结构变异或易位;由于两个基因在非同源染色体上,在同源染色体分离时,非同源染色体自由组合,可能发生含有两个e基因的染色体移向两个子细胞,也可能含有两个e基因的染色体移向一极,所以形成4种配子;两个抗白粉病的基因不一定发生分离;含有抗病基因的基因组成是e和ee。答案(1)四ABDV生殖隔离(2)秋水仙素(或低温)有丝分裂中(3)染色体结构变异(易位)不一定4e、ee考查生物变异类型的判断5(2020重庆市八中高三期末)果蝇具有4对同源染色体,摩尔根的合作者
13、布里吉斯研究发现,红眼雄果蝇(XBY)和白眼雌果蝇(XbXb)杂交,在子一代2 0003 000只雌果蝇中会岀现一只白眼雌果蝇。有分析认为,该白眼雌果蝇出现的原因有三种:亲本果蝇在产生配子过程中发生了基因突变;染色体片段缺失导致眼色基因丢失以及染色体数目异常(注:B和b基因都缺失的胚胎致死,各类型配子活力相同。XXY的个体为雌果蝇,XO的个体为雄果蝇)。(1)如果是染色体数目异常导致出现白眼雌果蝇,产生的原因是_(填“父本”或“母本”)形成了染色体数目异常配子,该异常配子形成是由于_(填“减数第一次”“减数第二次”或“减数第一或第二次”)染色体分离异常所致。如果该白眼雌果蝇是染色体片段缺失,则
14、是_(填“精子”或“卵细胞”)异常所致。(2)如果已经确认该白眼雌果蝇不是染色体数目异常所致,请设计通过一次杂交实验,判断该白眼雌果蝇产生的原因是基因突变还是染色体片段缺失。写出实验思路,并预测结果及得出结论。实验思路:_。结果及结论:_。解析(1)染色体数目异常的白眼雌果蝇基因型为XbXbY,Y染色体来自父本,XbXb来自母本,则产生XbXb的原因是减数第一次分裂后期同源染色体未分离或减数第二次分裂后期姐妹染色单体未分开。如果该白眼雌果蝇是染色体片段缺失,则是精子中含B部分X染色体片段缺失所致。(2)实验思路:根据题意分析,该白眼雌果蝇的出现应该是基因突变或染色体缺失导致的,且要求通过一次杂
15、交的方法来确定亲本果蝇在产生配子过程中发生了基因突变,还是染色体片段缺失,则可以让这只白眼雌果蝇与正常的雄果蝇(红眼)交配,观察并记录子代的表现型及比例。结果预测:若为基因突变,说明该白眼雌果蝇的基因型为XbXb,则后代雌雄11,且雄果蝇都是白眼、雌果蝇都是红眼。若为染色体片段缺失,说明该白眼雌果蝇的基因型为XXb,则后代基因型为XBXb、XBX、XY(胚胎致死)、XbY,表现型及比例为红眼雌果蝇白眼雄果蝇21。答案(1)母本减数第一或第二次精子(2)将这只白眼雌果蝇与正常红眼雄果蝇交配,观察并记录子代中雌雄(或眼色)比例。(将这只白眼雌果蝇与正常白眼雄果蝇交配,观察并记录子代中雌雄比例)如果
16、子代中雌雄11(或红眼白眼11),则为基因突变;如果子代中雌雄21(或红眼白眼21),则为染色体片段缺失(如果子代中雌雄11,则为基因突变;如果子代中雌雄21,则为染色体片段缺失)生物变异类型的判断方法(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。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,找到中期图像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。考点二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
17、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(质量分数为15%的盐酸溶液和体积分数为95%的酒精以11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,原因是洋葱(或大葱、蒜)染色体数目较少,便于观察。(2)低温诱导:应设常温、低温4 、0 三种,以作对照,否则实验设计不严谨。3实验结果观察(1)观察染
18、色体数目是否加倍,应选择根尖分生区进行观察,该区的细胞特点是细胞呈正方形,排列紧密。(2)观察染色体数目是否加倍,应选择处于有丝分裂中期的细胞进行观察。(3)能使染色体染成深色的物质除了改良苯酚品红染液外,还有龙胆紫溶液、醋酸洋红溶液等试剂。1(2021河北选择性考试模拟)下列关于“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”和“低温诱导植物染色体数目的变化”实验的叙述,错误的是()A实验在能看到约5个细胞的高倍视野中统计不同时期细胞数,以比较各时期时长B实验在诱导加倍成功的细胞内可见散乱排列的染色体C实验和实验的装片制作流程相同D实验和实验中根尖解离不充分会导致细胞重叠A实验在能看到约50个细胞的高倍视
19、野中统计不同时期细胞数,以比较各时期时长,A错误;由于低温能抑制纺锤体的形成,从而使细胞分裂停留在后期,因此,实验在诱导加倍成功的细胞内可见散乱排列的染色体,B正确;实验和实验的装片制作流程相同,均为解离漂洗染色制片,C正确;实验和实验中根尖解离不充分会导致细胞重叠,从而影响观察,D正确。2(2020北京市昌平区高三模拟)科研人员利用秋水仙素干扰植物小孢子的有丝分裂过程,结果如图所示。下列相关叙述错误的是()A生殖细胞的形成需要经过不均等分裂B生殖细胞的形成经历细胞分裂和分化C高浓度秋水仙素可抑制纺锤体的形成D分裂结束生殖细胞中染色体数目减半D据图分析可知,无秋水仙素处理的,生殖细胞与营养细胞
20、形成时,细胞分裂是不均等的,A正确;小孢子经过分裂产生了生殖细胞和营养细胞,且生殖细胞中L基因不表达,而营养细胞中L基因表达,说明生殖细胞的形成经历细胞分裂和分化,B正确;高浓度秋水仙素可抑制纺锤体的形成,导致细胞不能完成分裂,只能形成1个营养细胞,C正确;图示分裂为有丝分裂,产生的生殖细胞中染色体数目不变,D错误。考点三生物育种的原理及应用1单倍体育种(1)原理:染色体(数目)变异。(2)方法(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三倍体
21、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。3杂交育种(1)概念:将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起,再经过选择和培育,获得新品种的方法。(2)过程植物: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。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)优良性状的选择若采用杂交育种,一般应从F2开始进行筛选,原因是F2才出现性状分离。若采用单倍体育种,对优良性状的选择应在秋水仙素处理之后(填“前”或
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