1、第七单元生物变异、育种和进化1涵盖范围 本单元包括必修2第五章生物的三种可遗传变异基因突变、基因重组和染色体变异，第六章从杂交育种到基因工程和第七章现代生物进化理论三大部分内容。变异是进化的前提，变异是育种的原理，将三部分内容放到一个单元中体现了知识间的有机结合。单元教学分析2考情分析 (1)考查力度：占分比重相对较大，尤其是有关育种的题目。(2)考查内容 三种可遗传变异的实质与区别。遗传病的类型、判断与概率计算。变异与育种、基因工程的联系。基因频率的求解。现代生物进化理化的内容。(3)考查题型 多数考点以选择题形式考查。以简答题的形式考查作物育种与变异的联系。3复习指导 (1)复习线索 以可
2、遗传变异类型为线索，复习基因突变、基因重组、染色体变异与不同育种方式的联系。以现代生物进化理论的内容为线索，将达尔文自然选择 学说和现代生物进化理论有机联系在一起。(2)复习方法 列表比较三种可遗传变异。列表并结合图解掌握不同的育种方法。图示复习基因工程的操作工具及步骤。列表比较达尔文自然选择学说和现代生物进化理论的区别与联系。第 22 课时 染 色 体 变 异 回扣基础构建网络 基础导学 一、染色体变异的类型及实例 连一连 识图析图 二、染色体组及单倍体、二倍体和多倍体的概念 提醒 三体和三倍体分别属于染色体数目变异中的和(上图中)类型。变异的结果：不能产生新基因，但造成基因数目或排列顺序(
3、倒位)的改变。1染色体组 判一判 一个染色体组内没有同源染色体，但却含有控制生长发育的全部遗传信息 ()染色体组中一定没有等位基因 ()染色体组中染色体数就是体细胞染色体数的一半()提示 只对二倍体生物符合。2二倍体和多倍体 判一判 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()常见多倍体植物有香蕉三倍体、马铃薯四倍体、小麦六倍体、小黑麦八倍体 ()与二倍体植株相比，多倍体植株常常是茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类与蛋白质等营养物质含量丰富，成熟较早 ()提示 也有可能是单倍体。提示 发育迟缓。3单倍体 判一判 单倍体只含有一个染色体组 ()单倍体
4、只含有一条染色体 ()单倍体是含有本物种配子染色体数目的个体()单倍体只含有一对同源染色体 ()未经受精的配子发育成的个体是单倍体()四倍体水稻的配子形成的子代含两个染色体组，是二倍体 ()三倍体水稻的花粉经离体培养，可得到单倍体水稻，稻穗、米粒变小 ()提示 未经受精的配子直接发育成的个体不管含几个染色 体组都叫单倍体，所以单倍体不一定只含1个染色体组。提示 三倍体水稻高度不育，不能形成正常的配子，所以 无法形成单倍体。三、单倍体育种和多倍体育种 1图中和的操作是，其作用原理是。2图中过程是。3单倍体育种的优点是。4单倍体和四倍体的来源分别为和。5单倍体植株的特点是。秋水仙素处理抑制花药离体
5、培养明显缩短育种年限配子受精卵植株长的弱小且高度不育纺锤体形成 1教材8586页图55和图56，注意识图析图并通过图示确定是哪种结构变异。2教材86页图58及最后一段，理解染色体组的概念，是否含全部遗传信息及能否体现细胞全能性。3教材88页实验注意试剂作用，二、四倍体细胞的比例，与观察有丝分裂实验的比较。4教材89页练习一基础题中1和3及二拓展题。回扣教材知识网络染色体结构缺失重复易位染色体数目单倍体多倍体突破考点提炼方法 1下图ah所示的细胞图中，说明它们各含有几个染色体组，其中正确的是 ()析图突破概念染色体数目变异典例引领考点66 A细胞中含有一个染色体组的是h图 B细胞中含有二个染色体
6、组的是e、g图 C细胞中含有三个染色体组的是a、b图 D细胞中含有四个染色体组的是c、f图 解析 其形态、大小各不相同的染色体组成一个染色体组。根据图形判断染色体组数有如下规律：在细胞内，形态相同的染色体有几条就含有几个染色体组，如图e，每种染色体含有4个，所以是四个染色体组。在细胞内，含有几个同音字母，就含有几个染色体组，如d图中，同音字母仅有一个，所以该图只有一个染色体组。由此，我们可知：a、b图含有三个染色体组，c、h图含有二个染色体组，e、f图含有四个染色体组，d、g图含有一个染色体组。答案 C 排雷 染色体组内无同源染色体，无等位基因。二倍体生物配子中一组染色体即为一个染色体组，含全
7、部遗传信息，可发育成完整个体而体现全能性，例如雄蜂。关于单倍体和多倍体的可育性，主要看其染色体组的组成(来源和数目)，凡是奇数个染色体组的个体如染色体组成为A、AAA不可育，具偶数个染色体组的个体不一定可育。染色体组数与细胞分裂中染色体数变化保持一致；染色体数：N2N4N，则染色体组数分别为124个。提醒 二倍体生物染色体数和染色体组数最多的为有丝分裂后期，分别为4N和4个；有2个染色体组的细胞不一定含同源染色体，如减数第二次分裂后期。考点剖析 1染色体组概念的理解 不含同源染色体，没有等位基因。染色体形态、大小和功能各不相同。含有控制一种生物性状的一整套基因，但不能重复。2染色体组数量的判断
8、方法 据细胞分裂图像进行识别判断 以生殖细胞 中的染色体数为 标准，判断题目 图示中的染色体 组数。如图所示：减数第一次分裂前期，染色体4条，生殖细胞中染色体2条，每个染色体组有2条染色体，该细胞中有2个染色体组。减数第一次分裂末期或减数第二次分裂前期，染色体2条，生殖细胞中染色体2条，每个染色体组有2条染色体，该细胞中有1个染色体组。减数第一次分裂后期，染色体4条，生殖细胞中染色体2条，每个染色体组有2条染色体，该细胞中有2个染色体组。有丝分裂后期，染色体8条，生殖细胞中染色体2条，每个染色体组有2条染色体，该细胞中有4个染色体组。据染色体形态判断 细胞内形态相同的染色体有几条，则含有几个染
9、色体组。如下图所示的细胞中,形态相同的染色体a中有3条、b中有2条、c中各不相同，则可判定它们分别含3个、2个、1个染色体组。据基因型判断 控制同一性状的基因出现几次，就含几个染色体组每个染色体组内不含等位基因或相同基因，如图所示：(dg中依次含4、2、3、1个染色体组)据染色体数/形态数的比值判断 染色体数/形态数的比值意味着每种形态染色体数目的多 少，每种形态染色体有几条，即含几个染色体组。如果蝇该比值为8条/4种形态2，则果蝇含2个染色体组。3单倍体、二倍体和多倍体的确定方法 由合子发育来的个体，细胞中含有几个染色体组，就叫几倍体。由配子直接发育来的个体，不管含有几个染色体组，都只能叫单
10、倍体。1将某马铃薯品种的花药进行离体培养获得幼苗，在幼苗细胞中发现了12对染色体，此幼苗个体属于几倍体，马铃薯的体细胞含染色体数是多少 ()A单倍体，48 B二倍体，24 C四倍体，48 D四倍体，24 对位训练 答案 A 解析 花药中的花粉粒只有体细胞中的染色体数目的一半，花药离体培养获得的植株，无论细胞中含几个染色体组，都是单倍体；幼苗单倍体12对24条，则马铃薯为四倍体含48条。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。2(2011海南卷，19)关于植物染色体变异的叙述，正确的是 ()A染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加 B染色体组
11、非整倍性变化必然导致新基因的产生 C染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化 D染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺序的变化 列表比较法 基因突变、基因重组和染色体变异的比较 典例引领考点67 解析 染色体组整倍性变化会使基因整倍性变化，但基因种类不会改变；染色体组非整倍性变化也会使基因非整倍性增加或减少，但基因种类不一定会改变；染色体片段的缺失和重复会导致基因的缺失和重复，缺失可导致基因种类减少，但重 复只导致基因重复，种类不变；染色体片段的倒位和易位会导致其上的基因顺序颠倒。答案 D 排雷 比较 基因片段 DNA片段 改变 若丢失1个碱基对基因突变 若丢失1个基因染色体变异 结果
12、产生新的基因，导致基因种类增加，基因在染色体上的位置和数量不变 导致基因的数量和排列顺序改变，但基因种类不变，即未产生新基因 影响 多害少利性 一般是有害的，有的甚至会致死 变异类型 基因突变 交叉互换(基因重组)染色体变异(易位)结果 产生新基因新基因型 只产生新的基因型 基因排序改变 等位基因分离时期 减后期和减后期 减后期和减后期 减后期 产生配子 AB、aB、ab 三种 AB、ab、Ab、aB四种 AB、CB、ab三种 考点剖析比较项目 基因突变 基因重组 染色体变异 变异的 本质 基因的分子结构发生改变 原有基因的重新 组合 染色体结构或数目发生改变 发生时间 有丝分裂间期和减数第一
13、次分裂间期 减数第一次分裂前期和后期 细胞分裂期 适用范围 生物种类 所有生物均可发生 自然状态下，真核生物 真核生物细胞增殖过程均可发生 生殖类型 无性生殖、有性生殖 有性生殖 无性生殖、有性生殖 产生结果 产生新的基因、新的基因型 产生新基因型，不产生新基因 不产生新基因，基因数目或顺序发生变化 鉴定方法 光镜下均无法检出，可根据是否有新性状或新性状组合确定 光镜下可检出 特别提醒 三种变异的实质解读：若把基因视为染色体上的一个位“点”，染色体视为点所在的“线段”，则 基因突变“点”的变化(点的质变，但数目不变)；基因重组“点”的结合或交换(点的质与量均不变)；染色体变异“线段”发生结构或
14、数目的变化；染色体结构变异线段的部分片段增添、缺失、倒位、易位(点的质不变，数目和位置可能变化)；染色体数目变异个别线段增添、缺失或线段成倍增减(点的质不变、数目变化)。应用 诱变育种 杂交育种 单倍体、多倍体育种 联系 三者均属于可遗传的变异，都为生物的进化提供了原材料；基因突变产生新的基因，是生物变异的根本来源；基因突变是基因重组的基础；基因重组是形成生物多样性的重要原因之一 基因突变和基因重组的判断：根据变异个体数量确定是否发生基因突变，如一群棕猴中出现一只白猴，一片红花植株中偶尔出现一株白花，即可确定是由基因突变造成的；若出现一定比例白猴或白花，则由于等位基因分离，配子经受精作用随机结
15、合产生的，但该过程不叫基因重组。基因突变和染色体结构变异的判断：染色体结构变异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。基因突变是“基因结构”的改变，包括DNA分子中碱基对的替换、增添和缺失。基因突变导致“新基因”的产生，染色体结构变异未形成新的基因。如图所示：辨析染色体变异方式 图a为三体(个别染色体增加)；图c为三倍体(染色体组成倍增加)；图b和图f皆为染色体结构变异中的重复；图d和图e皆为染色体结构变异中的缺失。2如图表示某生物细胞中两条染色体及其上的部分基因，下列选项的结果中，不属于染色体变异引起的是()对位训练 答案 C 解析 A项属于染色体的部分(bC
16、)缺失；B项属于染色体的易位；D项属于染色体的倒位。C项不属于染色体变异，属于基因突变。3有关“低温诱导大蒜根尖细胞染色体加倍”的实验，正确的叙述是 ()A可能出现三倍体细胞，主要是二倍体和四倍体细胞 B多倍体细胞形成的比例可达到100%C多倍体细胞形成过程中无完整的细胞周期，且间期细胞最多 D多倍体形成过程增加了非同源染色体重组的机会 E在高倍显微镜下可以观察到细胞从二倍体变为四倍体的过程 F在诱导染色体数目变化方面，低温与秋水仙素诱导的原理相似 实验技能提升低温诱导植物染色体数目的变化 典例引领考点68 解析 显微镜下观察的细胞已被杀死，故E错；主要是二倍体细胞，四倍体细胞有但数量少，三倍
17、体不可能出现，因该过程为有丝分裂，故A、D错；四倍体形成的原理是低温抑制纺锤体的形成，导致细胞周期不完整无末期，染色体数目加倍。答案 CF 排雷 注意实验中各步骤的时间控制和根尖长度 诱导培养时间36 h，卡诺氏液固定0.51 h。解离时间：35 min，不宜过长也不宜过短。过长，根尖过于酥软，无法捞起，导致以后的制片工作无法进行；过短，组织中的细胞没有相互分离开来，给下一步的染色和制片工作造成困难。漂洗时间：10 min，不宜过短，否则解离液未洗去，染色困难。染色时间：35 min，不宜过长也不宜过短。时间过长，染色过度，导致观察到的细胞一片颜色(与染色液相同)，分不清哪是染色体(质)，无法
18、观察；时间过短，染色体(质)着色浅，也不易区分染色体(质)与其他结构，无法观察。培养根长到1 cm(有丝分裂长到5 cm)，剪取长度0.5 1 cm(有丝分裂23 mm)。1原理、步骤和现象 考点剖析 2注意问题 选材 选用的实验材料既要容易获得，又要便于观察；常用的观察材料有蚕豆(染色体较洋葱少故首选)、洋葱、大蒜等。试剂及用途：卡诺氏液：固定细胞形态；改良苯酚品红染液：使染色体着色；解离液体积分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精混合液(11)：使组织中的细胞相互分离开。根尖培养 培养不定根：要使材料湿润以利生根；低温诱导：应设常温、低温4、0 三种，以作对照，否则实验设计不严密。固定
19、：用卡诺氏固定液(无水酒精3份冰醋酸1份或无水乙醇6份氯仿3份冰醋酸1份)是为了杀死固定细胞，使其停留在一定的分裂时期以利于观察。制作装片：按有丝分裂过程进行。冲洗载玻片时水的流速要尽量慢一些，忌直接用水龙头冲洗，防止细胞被水流冲走。观察：换用高倍镜观察材料时，只能用细准焦螺旋进行调焦，切不可动粗准焦螺旋。3(2010福建卷，3)下列关于低温诱导染色体加倍实验的叙述，正确的是 ()A原理：低温抑制染色体着丝点分裂，使子染色体不能分别移向两极 B解离：盐酸酒精混合液和卡诺氏液都可以使洋葱根尖解离 C染色：改良苯酚品红溶液和醋酸洋红溶液都可以使染色体着色 D观察：显微镜下可以看到大多数细胞的染色体
20、数目发生改变 对位训练 答案 C 解析 低温可抑制纺锤体的形成，使子染色体不能移向两极。盐酸酒精混合液可用于解离，卡诺氏液用于固定。显微镜下可观察到少部分细胞发生了染色体变异。1无子西瓜培育过程中果实各部分染色体分析 方法体验 三倍体无子西瓜的培育方法 果实类型 比较项目 第一年所结果实 第二年所结果实 果实位置 四倍体植株上 三倍体植株上 果皮染色体组数 4 3 种皮染色体组数 4 3 种子中染色体组数 3 无 2.无子西瓜和无子番茄辨析所用试剂 2.无子西瓜和无子番茄辨析所用试剂 比较项目 无子西瓜 无子番茄 培育原理 染色体变异 生长素促进果实发育 无子原因 三倍体植物在减数分裂中同源染
21、色体联会紊乱，不能形成正常的配子而无子 未授粉，胚珠内的卵细胞没有经过受精，所以果实中没有形成种子 无子性状能否遗传 能，结无子西瓜植株经植物组织培养后，所结西瓜仍是无子 不能，结无子番茄的植株经植物组织培养后，所结番茄有子 所用试剂 秋水仙素 生长素 典例 已知西瓜的染色体数目2n22，请根据下面的西瓜育种流程回答有关问题：图中过程所用的试剂分别是和。培育无子西瓜A的育种方法称为。过程中形成单倍体植株所采用的方法是。该过程利用了植物细胞的性。为确认某植株是否为单倍体，应在显微镜下观察根尖分生区细胞的染色体，观察的最佳时期为。秋水仙素 生长素多倍体育种花药离体培养全能有丝分裂中期 解析 试剂为
22、秋水仙素，试剂为生长素而不是生长激素(动物激素)，不要混淆。无子西瓜A是三倍体，联会紊乱，不育无法结子，应为多倍体育种。单倍体育种基本流程：植株杂交花药离体培养单倍体植株秋水仙素加倍筛选获得纯合子。典例 下图中和表示发生在常染色体上的变异。和所表示的变异类型分别属于 ()A重组和易位 B易位和易位 C易位和重组 D重组和重组 易错警示 混淆基因重组中交叉互换和染色体易位 错因分析 辨析不清基因重组和染色体易位的范围及结果。解析 图表示的是同源染色体形成的四分体发生了非姐 妹染色单体的交叉互换，属于基因重组。图表示染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上，属于染色体结构变异中的易位。答案 A
23、纠错笔记 交叉互换与染色体易位的区别 交叉互换 染色体易位 图解 区别 发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间 发生于非同源染色体之间 属于基因重组 属于染色体结构变异 在显微镜下观察不到 可在显微镜下观察到 检测落实体验成功 1.在细胞分裂过程中出现了甲、乙2种变异，甲图中英文字母表示染色体片段。下列有关叙述正确的是()题组一 基因重组 甲图中发生了染色体结构变异，增加了生物变异的多样性 乙图中出现的这种变异属于染色体变异 甲、乙两图中的变化只会出现在有丝分裂中 甲、乙两图中的变异类型都可以用显微镜观察检验 A B C D 答案 C 解析 由甲图染色体上的基因排序变化可知，染色体发生了结构变异
24、，该变异既可以发生在减数分裂过程，也可以在有丝分裂过程中。乙图是发生在有丝分裂后期，染色体没有平均分配而导致的染色体数目变异。染色体结构变异和数目变异均可在显微镜下直接观察到。2家蚕的性别决定为ZW型。用X射线处理使第2染色体上的含显性斑纹基因PB的区段易位到W染色体上，再将雌蚕与白体雄蚕交配，其后代凡是雌蚕都有斑纹，凡是雄蚕都无斑纹，这样有利于“去雌留雄”，提高蚕丝产量。该育种方法依据的原理是()A基因突变 B基因重组 C染色体结构的变异 D染色体数目的变异 答案 C 解析 根据题意可知，用X射线处理后，家蚕第2染色体上的含显性斑纹基因PB的区段易位到W染色体 上，即将染色体的某一片段移接到
25、另一条非同源染色体上，这种变异属于染色体结构的变异。3(2010江苏卷，10)为解决二倍体普通牡蛎在夏季因产卵而出现肉质下降的问题，人们培育出三倍体牡蛎。利用普通牡蛎培育三倍体牡蛎合理的方法是()A利用水压抑制受精卵的第一次卵裂，然后培育形成新个体 B用被 射线破坏了细胞核的精子刺激卵细胞，然后培育形成新个体 C将早期胚胎细胞的细胞核植入去核卵细胞中，然后培育形成新个体 D用化学试剂阻止受精后的次级卵母细胞释放极体，然后培育形成新个体 题组二 核心概念二倍体、单倍体、多倍体的 答案 D 解析 水压抑制受精卵第一次卵裂，使细胞染色体数目加倍，发育成的个体为四倍体，不能形成三倍体；射线破坏精子细胞
26、核，刺激卵细胞发育为新个体，为单倍体；早期胚胎细胞核移植入去核卵细胞中是克隆动物的培育过程，其结果形成的个体是二倍体；极体是单倍的，受精卵是二倍的，二倍的受精卵加上单倍的极体的遗传物质，发育成的个体恰好为三倍体。4下列均属于单倍体的一组是()蜜蜂中的雄蜂 香蕉 无子西瓜 具有三个染色体组的普通小麦 具有一个染色体组的玉米 具有两个染色体组的马铃薯 A B C D 答案 A 解析 单倍体是指体细胞中含有本物种配子染色体数的个体。蜜蜂中的雄蜂是由未受精的卵细胞发育而成；香蕉、无子西瓜均为三倍体；普通小麦为六倍体，其配子中有三个染色体组；玉米是二倍体，其配子中有一个染色体组；马铃薯是四倍体，其单倍体
27、中含有两个染色体组。5下列关于染色体组、单倍体和二倍体的叙述，不正确的是 ()A一个染色体组不含同源染色体 B由受精卵发育成的，体细胞中含有两个染色体组的个体叫二倍体 C单倍体生物体细胞中不一定含有一个染色体组 D人工诱导多倍体的唯一方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 答案 D 解析 染色体组中不含有同源染色体；判断单倍体不是看体细胞中的染色体组的数目，而是看发育起点；人工诱导多倍体的方法有多种，如低温、秋水仙素等。6下列细胞分裂图像中含有2个染色体组的是()A B C D 题组三 染色体组辨析及低温诱导染色体加倍实验 答案 C 解析 染色体组数变化与染色体数变化相辅相成；染色体数为2N含2
28、个染色体组；有丝分裂后期染色体数2N4N，则染色体组变成4个；减半则染色体组只有1个。7用2%的秋水仙素处理植物分生组织5 6 h，能够诱导细胞内染色体加倍。那么，用一定时间的低温(如4)处理水培的洋葱根尖时，是否也能诱导细胞内染色体加倍呢？请对这个问题进行实验探究。针对以上问题，你作出的假设是。你提出此假设的依据是。低温处理植物材料时，通常需要较长时间才能产生低温效应，根据这个提示将你设计的实验以表格形式列出来。用一定时间的低温处 低温能够影响酶的活性(或纺锤丝 理水培的洋葱根尖能够诱导细胞内染色体加倍 的形成、着丝点的分裂)，使细胞不能正常进行有丝分裂 培养时间 培养温度 5 h 10 h 15 h 常温 4 0 在显微镜下观察和比较经过不同 按照你的设计思路，以。作为鉴别低温是否诱导细胞内染色体加倍的依据。为此，你要进行的具体操作是：第一步：剪取根尖23 mm。第二步：按照的步骤制作。解离 漂洗 染色 制片 细胞 处理后根尖细胞内染色体数目(或染色体计数)有丝分裂装片 解析
