1、第20讲染色体变异与育种单科命题备考导航核心素养解读命题趋势(1)举例说明染色体结构变异和数目变异(2)生物变异在育种上的应用(1)从结构与功能相适应的视角概述说明染色体结构和数量的变异都可能导致生物性状改变甚至死亡(2)通过染色体变异对生物性状的影响,解释染色体变异在现实生产生活中的应用题型内容:染色体结构变异与数目变异;育种考查形式:常结合细胞分裂中DNA数量变化、染色体的行为(差错)及育种技术进行命题考点一染色体变异1.染色体结构的变异(1)类型连一连(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)类型细胞内 个别染色体 的增加或减
2、少,如21三体综合征。细胞内染色体数目以 染色体组 的形式成倍地增加或减少,如多倍体、单倍体。(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,这样的一组染色体叫做一个染色体组。组成:如图为一雄性果蝇的染色体组成,其染色体组可表示为、X或、Y。(3)多倍体概念:由受精卵发育而来,体细胞中含三个或三个以上染色体组的个体。特点:多倍体植株茎秆粗壮,叶片、果实和种子都比较大,糖类和蛋白质等营养物质含量丰富。应用:人工诱导多倍体。(4)单倍体概念:由未受精的生殖细胞发育而来,体细胞中含有 本物种配子 染色体数目的个体。特点:与正常
3、植株相比,单倍体植株长得弱小,且 高度不育 。应用:单倍体育种。1.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.染色体易位不改变基因数量,对个体性状不会产生影响。()3.染色体上某个基因的丢失属于基因突变。()4.DNA分子中发生三个碱基对的缺失导致染色体结构变异。()5.非同源染色体某片段移接,仅发生在减数分裂过程中。()6.用秋水仙素处理某高等植物连续分裂的细胞群体,分裂期细胞的比例会减少。()7.染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加。()8.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。()9.水稻(2n=24)一个染色体组有12条
4、染色体,水稻单倍体基因组有12条染色体。()10.用秋水仙素处理单倍体植株后得到的一定是二倍体。()图甲、乙、丙是与变异相关的图解,据图分析下列问题:(1)图甲、图乙均发生了某些片段的交换,图甲发生了片段的交换,变异类型属于;图乙发生的是间相应片段的交换,变异类型属于。(2)图丙的结果中是由染色体变异引起的,它们的变异类型分别为,能在光学显微镜下观察到的是,因为。(3)图丙中变异没有改变染色体上基因的数量和排列顺序,因为。答案(1)非同源染色体间染色体结构变异中的易位同源染色体非姐妹染色单体交叉互换型基因重组(2)染色体片段缺失、染色体片段易位、染色体片段倒位均为染色体变异,可在光学显微镜下观
5、察到,为基因突变,不能在显微镜下观察到(3)为基因突变,只是产生了新基因,即改变基因的质,并未改变基因的量,故染色体上基因的数量和排列顺序均未发生改变1.染色体结构变异与基因突变、基因重组的辨析(1)染色体结构变异与基因突变的判断主要区别a.染色体结构变异是“线”的变化,变异程度大,在光学显微镜下可见;基因突变是“点”的变化,是DNA分子内部碱基对的变化,在光学显微镜下不可见。b.染色体结构变异改变基因的位置或数量;基因突变不改变基因的位置和数量。区别图示(2)“缺失”问题(3)变异水平问题变异类型变异水平显微观察结果基因突变分子水平变异显微镜下不可见基因重组染色体变异细胞水平变异显微镜下可见
6、2.染色体易位与交叉互换的区别染色体易位交叉互换图解区别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间属于染色体结构变异属于基因重组可在显微镜下观察到在显微镜下观察不到基因交换结构3.变异类型与细胞分裂的关系变异类型可发生的细胞分裂方式基因突变二分裂、无丝分裂、有丝分裂、减数分裂基因重组减数分裂染色体变异有丝分裂、减数分裂4.二倍体、多倍体和单倍体的比较项目二倍体多倍体单倍体概念由受精卵发育而来,体细胞中含有两个染色体组的个体由受精卵发育而来,体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体由未受精的生殖细胞发育而来,体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体染色体组两个三个或三个以上一至多个发
7、育起点受精卵受精卵配子形成原因自然成因正常的有性生殖外界环境条件剧变(如低温)单性生殖人工诱导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花药离体培养植物特点正常可育果实、种子较大,营养物质含量丰富,生长发育延迟,结实率低植株弱小,高度不育举例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)、八倍体小黑麦蜜蜂的雄蜂考向一考查染色体结构变异1.(2019贵州遵义航天中学高三七模)已知某DNA片段上有基因A、无效片段和基因B,其分布如图所示,现将某外来DNA片段(m)插入位点a或b,下列关于变异类型的说法正确的是()A.若m为有效片段且插入位点b,则发生了染色体变异B.若m为
8、有效片段且插入位点a,则发生了基因重组C.若m为无效片段且插入位点a,则发生了基因突变D.若m为无效片段且插入位点b,则发生了染色体变异1.答案B若m为有效片段且插入位点b,由于位点b位于基因B中,说明外来有效片段插入原基因内部,导致基因结构改变,原基因不表达,但插入基因表达,属于基因重组,A错误;若m为有效片段且插入位点a,由于位点a位于无效片段,所以对原基因无影响,属于基因重组,B正确;若m为无效片段且插入位点a,由于位点a也位于无效片段,所以没有发生基因突变,C错误;若m为无效片段且插入位点b,由于位点b位于基因B中,说明外来无效片段插入原基因内部,导致原基因结构被破坏,原基因不表达,这
9、属于基因突变,D错误。2.在细胞分裂过程中出现了甲、乙、丙、丁4种变异,属于染色体结构变异的是()A.甲、乙、丁B.乙、丙、丁C.乙、丁D.甲、丙2.答案C甲是同源染色体的非姐妹染色单体间发生的交叉互换,属于基因重组;乙是非同源染色体之间的易位,属于染色体结构变异;丙表示基因突变,由隐性基因突变为显性基因;丁是染色体片段的重复,属于染色体结构变异。考向二考查染色体数目的变异3.下列是对ah所示的生物体细胞图中各含有几个染色体组的叙述,正确的是()A.细胞中含有一个染色体组的是h图,该个体是单倍体B.细胞中含有两个染色体组的是g、e图,该个体是二倍体C.细胞中含有三个染色体组的是a、b图,但该个
10、体未必是三倍体D.细胞中含有四个染色体组的是f、c图,该个体一定是四倍体3.答案C形态、大小各不相同的一组非同源染色体组成一个染色体组。如图e,每种染色体含有4个,所以含有四个染色体组;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图含有两个染色体组,e、f图含有4个染色体组,d、g图含有一个染色体组。确认单倍体、二倍体、多倍体必须先看发育起点若由配子发育而来,无论含几个染色体组均属单倍体,若由受精卵发育而来,有几个染色体组即为几倍体。4.如图所示细胞中所含的染色体,下列有关叙述正确的是()A.图a含有2个染色体组,图b含有3个染色体组B.
11、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代表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胞发育而成的,是单倍体4.答案C图a含有4个染色体组,A错误;如果图b表示体细胞,则图b代表的生物可能是单倍体或三倍体,B错误;由受精卵发育而来的体细胞含两个染色体组的个体一定是二倍体,C正确;图d代表的生物也可能是由雄配子发育而成的,D错误。题后悟道方法1.三种方法确定染色体组数量(1)染色体形态法同一形态的染色体有几条就有几组。如图中有4个染色体组。(2)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。(3)
12、公式法染色体组数=染色体数染色体形态数,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 。方法: 花药离体培养 。(2)过程:花药单倍体植株纯合子幼苗所需品种。(3)优点:明显缩短育种年限。获得稳定遗传的纯合子,自交后代不发生性状分离。2.多倍体育种(1)方法:用秋水仙素或低温处理萌发的种子或幼苗。(2)原理:秋水仙素或低温处理能够抑制 纺锤体 的形成,导致细胞分裂中的染色体不能移向细胞两极,引起细胞内染色体数目加倍。(3)实例:三倍体无子西瓜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
13、实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。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
14、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,需处理大量材料。5.基因工程育种(1)概念:基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。通俗地说,就是按照人们的意愿,把一种生物的某种基因提取出来,加以修饰改造,然后放到另一种生物的细胞里,定向地改造生物的遗传性状。(2)原理:不同生物间的基因重组。(3)基本工具基因的剪刀:限制性核酸内切酶。基因的针线:DNA连接酶。基因的运载体:目前常用的有质粒、噬菌体
15、和动植物病毒等。(4)操作步骤提取目的基因目的基因与运载体结合将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定。(5)应用作物育种;药物研制。1.抗病植株连续自交若干代,纯合抗病植株的比例逐代降低。()2.抗虫小麦与矮秆小麦杂交,通过基因重组可获得抗虫矮秆小麦。()3.诱变育种和杂交育种均可形成新基因。()4.通过花药离体培养可获得抗锈病高产小麦新品种。()5.利用高产、感病小麦与高产、晚熟小麦品种间杂交筛选可获得高产、抗病小麦的品种。()6.单倍体育种中,通过花药离体培养所得的植株均为纯合的二倍体。()7.已知a和b基因为优良基因,并分别独立控制不同的优良性状。欲利用现有的基因型为AABB、AAb
16、b、aaBB三种纯合子,较简单快捷地培育出优良新品种的方法是杂交育种。()8.诱变育种可通过改变基因的结构达到育种目的。()9.现有三个番茄品种,A种的基因型为aaBBDD,B种的基因型为AAbbDD,C种的基因型为AABBdd,三种等位基因分别位于三对同源染色体上。若通过杂交育种获得aabbdd植株,且每年只繁殖一代,至少需要的时间为4年。()10.用二倍体西瓜给四倍体西瓜授粉,则四倍体植株上会结出三倍体无子西瓜。()图中甲、乙表示水稻两个品种,A、a和B、b分别表示位于两对同源染色体上的两对等位基因,表示培育水稻新品种的过程,据图分析下列问题:(1)图中为单倍体育种的途径是过程,其能缩短育
17、种年限是因为。(2)图示处需用秋水仙素处理,从而获得纯合子;处常用秋水仙素处理,以诱导染色体加倍。(3)的育种原理分别是、。(4)图中最简便的育种途径为过程所示的,但育种周期较长;最难以达到育种目标的育种途径为过程所示的。(5)杂交育种选育从F2开始的原因是,其实践过程中(填“一定”或“不一定”)需要连续自交,因为。(6)原核生物常选用育种,因为。(7)大幅度改良某一品种,使之出现前所未有的性状,请设计育种方案:。答案(1)采用花药离体培养获得的单倍体植株,经人工诱导染色体加倍后,植株细胞内每对染色体上的基因都是纯合的,自交后代不会发生性状分离,因此缩短了育种年限(2)单倍体幼苗萌发的种子或幼
18、苗(3)基因突变染色体变异(4)杂交育种诱变育种(5)从F2开始发生性状分离不一定若选育显性优良纯种,需要连续自交筛选直至性状不再发生分离;若选育隐性优良纯种,则只要在F2出现该性状个体即可(6)诱变原核生物无减数分裂,不能进行杂交育种,所以一般选诱变育种(7)大幅度改良某一品种,使之出现前所未有的性状需采用诱变育种1.五种育种方法的比较项目原理常用方法优点缺点举例杂交育种基因重组选育纯种:杂交自交选种自交选育杂种:杂交杂交种使不同个体优良性状集中到一个个体上操作简便育种时间较长局限于亲缘关系较近的个体矮秆抗病小麦诱变育种基因突变辐射、激光诱变等提高变异频率,加速育种进程,大幅度改良性状有很大
19、盲目性,有利变异少,需大量处理实验材料青霉素单倍体育种染色体变异花药离体培养,用秋水仙素处理明显缩短育种年限子代均为纯合子技术复杂,需与杂交育种配合单倍体多倍体育种染色体变异用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗器官大,提高营养物质含量只适用于植物,发育延迟,结实率低三倍体无子西瓜基因工程育种基因重组将一种生物的特定基因转移到另一种生物细胞中打破物种界限,定向改造生物的遗传性状技术复杂,生态安全问题较多转基因抗虫棉的培育2.单倍体育种与杂交育种的关系3.针对不同目的杂交育种流程(1)培育杂合子品种在农业生产上,可以将杂种一代作为种子直接使用,如水稻、玉米等。其特点是可以利用杂种优势,获得的品种高产、抗
20、性强,但种子只能种一年。培育的基本步骤如下:选取符合要求的纯种双亲杂交()F1(即为所需品种)。(2)培育隐性纯合子品种选取双亲杂交()F1F2选出表现型符合要求的个体种植并推广。(3)培育显性纯合子品种选取双亲杂交()F1F2选出表现型符合要求的个体F3选出稳定遗传的个体推广种植。考向一考查几种育种方式1.(2019黑龙江哈尔滨六中高三期中)下列关于育种的相关叙述,正确的是()A.诱变育种的原理是基因突变B.多倍体育种因优点突出,广泛应用于动植物育种C.单倍体育种过程中经花药离体培养得到的个体都是纯合子D.杂交育种过程都需要经过杂交、选择和纯化等手段1.答案A诱变育种的原理是基因突变,A正确
21、;多倍体动物一般很难成活,因此多倍体育种适用于植物,B错误;单倍体育种包括花药离体培养和人工诱导使染色体数目加倍两个阶段,花药离体培养得到的是单倍体,C错误;杂交育种过程都需要经过杂交、选择等手段,若所选育的品种为显性,需要经过连续自交实现纯化,若所选育的品种为隐性,则不需要纯化,D错误。2.(2019青海乐都高三期末)如图中的表示培育番茄新品种的三种育种方法。下列有关说法不正确的是()A.方法和的育种原理都是基因重组,但采用方法的变异是定向的B.方法诱导单倍体的过程中,体现了植物生殖细胞的全能性C.方法可将抗病基因直接导入叶肉细胞,使其与细胞中的DNA分子整合D.上述三种育种方法都没有培育出
22、新物种2.答案C方法和的育种原理都是基因重组,方法的变异是按照人们意愿进行的,所以是定向的,A正确;方法诱导单倍体的过程中,要进行花药离体培养,需要采用植物组织培养技术,体现了植物生殖细胞的全能性,B正确;方法必须先将抗病基因与质粒结合形成重组DNA分子,然后导入叶肉细胞,使其与细胞中的DNA分子整合,C错误;题述三种育种方法都没有培育出新物种,D正确。题后悟道归纳几种育种方式的注意点(1)单倍体育种与多倍体育种的操作对象不同。单倍体育种操作的对象是单倍体幼苗,多倍体育种操作的对象是正常萌发的种子或幼苗。(2)诱变育种:多用于植物和微生物,一般不用于动物的育种。(3)杂交育种:不一定需要连续自
23、交。若选育显性优良纯种,需要连续自交筛选,直至性状不再发生分离;若选育隐性优良纯种,则只要出现该性状个体即可。考向二考查育种方案的选择及实验3.(2019陕西西安高三期末校际联考)在农业生产中,选择合适的育种方法,能有效改良作物品质,提高产量。下列有关作物育种的说法正确的是()A.通过杂交育种,能从纯合低产不抗病的品种中选出高产抗病的新品种B.诱变育种能诱发突变,所以可在较短的时间内获得大量纯合变异类型C.利用单倍体育种可获得正常生殖的纯合个体,明显缩短了育种的年限D.人工诱导染色体数目加倍最常用的方法是低温处理萌发的种子或幼苗3.答案C本题主要考查科学思维素养中的归纳与概括。杂交育种是将两个
24、或多个品种的优良性状通过交配集中在一起。纯合低产不抗病的品种中没有与高产、抗病相关的基因,所以不能通过杂交育种从纯合低产不抗病的品种中选出高产、抗病的新品种,A错误。诱变育种与自然突变相比提高了突变频率,能在较短的时间内获得较多的优良变异类型,但这些变异类型一般都是杂合的,需要通过自交等方式获得纯合子,B错误。单倍体育种过程中,常采用花药(花粉)离体培养的方法来获得单倍体植株,然后经过人工诱导使染色体数目加倍,重新恢复到正常植株的染色体数目。因此用这种方法培育得到的植株,不仅能够正常生殖,而且每对染色体上的成对的基因都是纯合的,明显缩短了育种的年限,C正确。人工诱导染色体数目加倍的方法很多,目
25、前最常用而且最有效的方法是用秋水仙素来处理萌发的种子或幼苗,D错误。4.(2019山东青岛二中高三期末)某生物科技小组对一玉米农田进行实地调查,发现基因A和B同时存在时,玉米顶部开雄花,下部开雌花而成为正常株;基因A不存在,B存在时,玉米不能开出雌花而成为雄株;基因型中含有bb的玉米不能开出雄花而成为雌株。两对基因(分别用A、a和B、b表示)位于两对同源染色体上。请你运用所学知识回答下列问题:(1)育种工作者选用上述材料(不用雌雄同株)做亲本,杂交后得到下表中结果:类型正常株雄株雌株数目(株)9981 0011 999请问亲本的组合是。(2)玉米的纯合体雄株和雌株在育种工作中有重要的应用价值,
26、在杂交育种时可免除人工去雄的麻烦。为了确保纯合子雄株和雌株的杂交后代都是正常植株,那么培育出的符合生产要求的纯合体雄株和雌株的基因型分别为。(3)请根据单倍体育种的原理,利用该农田中的正常植株,写出培育符合生产要求的纯合体雄株和纯合体雌株的实验过程:;利用杂交的方法,鉴定符合要求的纯合体雄株和雌株。请简要写出步骤及结论:。4.答案(1)aaBbAabb(2)aaBB、AAbb(3)选取正常植株的花粉,进行花药离体培养,得到单倍体幼苗用适宜浓度的秋水仙素溶液处理单倍体玉米幼苗,得到纯合体二倍体玉米植株,表现型为正常株、雄株、雌株选取多株雌株玉米与雄株玉米分别杂交,若杂交后代只有正常株,则亲本为符
27、合生产要求的纯合体雌株和雄株;若后代是雄株,则亲本为不符合生产要求的纯合体雌株和雄株解析(1)aaBbAabbAaBbAabbaaBbaabb=1111,即正常株雄株雌株=112。(2)由于正常植株的基因型为A_B_,而雄株的基因型为aaB_,雌株的基因型为A_bb或aabb,所以选育出的雌株不能是aabb,且都是纯合体,因此,选育出的雄株和雌株的基因型分别为aaBB和AAbb。(3)由于正常植株AaBb经减数分裂能产生AB、Ab、aB、ab四种配子,所以选择正常植株的花粉,进行花药离体培养,得到单倍体幼苗。用适宜浓度的秋水仙素处理单倍体玉米幼苗,使其染色体数目加倍,得到纯合的二倍体植株AAB
28、B、AAbb、aaBB和aabb,其中雄株(aaBB)、雌株(AAbb)为符合生产要求的类型。选取多株雌株与雄株进行杂交,若杂交后代只有正常株,则亲本为符合生产要求的纯合体雌株和雄株;若后代是雄株,则亲本为不符合生产要求的纯合体雌株和雄株,应淘汰。题后悟道方法1.据不同育种目标选择不同育种方案育种目标育种方案集中双亲优良性状单倍体育种杂交育种对原品系实施“定向”改造基因工程及植物细胞工程育种让原品系产生新性状诱变育种使原品系营养器官“增大”或“加强”多倍体育种2.根据提供的材料选择合适的育种方法(1)有些植物如小麦、水稻等,杂交实验较难操作,则在选育显性纯合子时最简便的方法是自交。(2)实验植
29、物若为营养繁殖类,如土豆、地瓜等,则只要出现所需性状即可,不需要培育出纯种。(3)实验材料若为原核生物,则不能运用杂交育种,细菌一般采用诱变育种和基因工程育种。(4)动物育种时,只能选相同性状的个体相互交配,待性状分离后筛选,然后用测交方法检测纯合子,这是由于动物大多是雌雄异体,不能“自交”。1.(2019江苏,4,2分)下列关于生物变异与育种的叙述,正确的是()A.基因重组只是基因间的重新组合,不会导致生物性状变异B.基因突变使DNA序列发生的变化,都能引起生物性状变异C.弱小且高度不育的单倍体植株,进行加倍处理后可用于育种D.多倍体植株染色体组数加倍,产生的配子数加倍,有利于育种1.答案C
30、基因重组通过基因的重新组合,可能会使个体的生物性状发生变异,A错误;由于密码子具有简并性,DNA中碱基序列的改变不一定导致生物性状的改变,B错误;由二倍体植物的花粉发育而来的单倍体植株常常高度不育,但若用秋水仙素处理,使之染色体组加倍后,也可成为可育的植株从而用于育种,C正确;相比正常个体,诱导产生的多倍体植株染色体组数加倍,产生的配子中染色体数目也加倍,但产生的配子数并不一定加倍,D错误。2.(2017江苏,27,8分)研究人员在柑橘中发现一棵具有明显早熟特性的变异株,决定以此为基础培育早熟柑橘新品种。请回答下列问题:(1)要判断该变异株的育种价值,首先要确定它的物质是否发生了变化。(2)在
31、选择育种方法时,需要判断该变异株的变异类型。如果变异株是个别基因的突变体,则可采用育种方法,使早熟基因逐渐,培育成新品种1。为了加快这一进程,还可以采集变异株的进行处理,获得高度纯合的后代,选育成新品种2,这种方法称为育种。(3)如果该早熟植株属于染色体组变异株,可以推测该变异株减数分裂中染色体有多种联会方式,由此造成不规则的,产生染色体数目不等、生活力很低的,因而得不到足量的种子。即使得到少量后代,早熟性状也很难稳定遗传。这种情况下,可考虑选择育种方法,其不足之处是需要不断制备,成本较高。(4)新品种1与新品种3均具有早熟性状,但其他性状有差异,这是因为新品种1选育过程中基因发生了多次,产生
32、的多种基因型中只有一部分在选育过程中保留下来。2.答案 (1)遗传(2)纯合花药单倍体(3)染色体分离配子组培苗(4)重组解析本题考查育种的相关知识。(1)要判断该变异株是否可用于育种,首先必须明确该变异是不是由遗传物质改变引起的。(2)育种方法1为杂交育种,含有早熟基因的杂合子经过不断自交和选育,含有早熟基因的纯合子比例逐渐增大。采用花药离体培养获得的是单倍体植株,再经过人工诱导使染色体数目加倍的育种方法称为单倍体育种。(3)如果该变异植株为染色体组变异株,在减数分裂过程中染色体有多种联会方式,造成不规则的染色体分离,产生染色体数目不等、生活力很低的配子,因此种子数量减少。采用植物组织培养技
33、术育种,需要不断制备组培苗。(4)新品种1是采用杂交育种方法获得的,选育过程中基因发生多次重组,后代中有多种基因型,只有符合要求的部分基因型在选育过程中被保留下来。3.野生猕猴桃是一种多年生富含VC的二倍体(2n=58)小野果。下图是某科研小组以大量的野生猕猴桃种子(aa)为实验材料培育抗虫猕猴桃无籽新品种的过程,分析正确的是()A.该培育过程中不可使用花药离体培养B.过程必须使用秋水仙素C.的亲本不是同一物种D.过程得到的个体是四倍体3.答案C图中过程中可用花药离体培养,再诱导染色体数加倍获得基因型为AA的个体;秋水仙素或低温诱导均可导致染色体数加倍;的亲本中,AA为二倍体,AAAA为四倍体
34、,不是同一物种;过程为利用DNA重组技术导入抗虫基因,获得的仍是三倍体。4.在某严格自花传粉的二倍体植株中,野生型植株基因型均为AA(无A基因的植株表现为矮化植株)。现发现甲、乙两株矮化突变体植株的相关基因在同源染色体上的位置如图所示,矮化程度与a基因的数量呈正相关。下列相关叙述,错误的是()A.甲突变体植株在产生配子的过程中,一个四分体最多含有4个a基因B.乙突变体植株产生的原因可能是在甲突变体植株的基础上发生了染色体结构变异C.甲突变体植株产生的根本原因是基因突变,其自交后代只有一种矮化植株D.若各类型配子和植株均能成活,则乙突变体植株自交后代中存在两种矮化植株4.答案D甲突变体植株在产生
35、配子的过程中,由于染色体的复制,所以一个四分体最多含有4个a基因;由图可知,乙突变体植株产生的原因可能是在甲突变体植株的基础上发生了染色体结构变异;甲突变体植株产生的根本原因是基因突变,其自交后代的基因型均为aa,故只有一种矮化植株;乙突变体植株可产生含有2个a基因的配子和无a基因的配子,雌雄配子结合,F1存在含有4个a基因、含有2个a基因和无a基因三种矮化植株。5.【不定项选择题】我国科学家合成了4条酿酒酵母染色体,合成的染色体删除了研究者认为无用的DNA,加入了人工接头,总体长度比天然染色体缩减8%,为染色体疾病、癌症和衰老等提供研究与治疗模型,下列说法正确的是()A.合成人工染色体需要氨
36、基酸和脱氧核苷酸作为原料B.通过荧光标记染色体上基因可以知道基因在染色体的位置C.若染色体上的DNA某处发生了个别碱基对增添,则一定发生了基因突变D.酿酒酵母可能会发生基因突变、基因重组和染色体变异5.答案ABD染色体的主要成分是DNA和蛋白质,而合成DNA和蛋白质的原料分别是氨基酸和脱氧核苷酸,因此合成人工染色体需要氨基酸和脱氧核苷酸作为原料;通过荧光标记染色体上基因,可以知道基因在染色体的位置;染色体上的DNA某处发生了个别碱基对增添,如果发生的位置在基因与基因之间的区域,而没有引起基因结构的改变,则不属于基因突变;酿酒酵母属于真核生物,能进行有性生殖,可能会发生基因突变、基因重组和染色体
37、变异。6.【不定项选择题】已知性染色体组成为XO(体细胞内只含1条性染色体X)的果蝇,表现为雄性不育,用红眼雌果蝇(XRXR)与白眼雄果蝇(XrY)为亲本进行杂交,在F1群体中,发现一只白眼雄果蝇M。为探究M果蝇出现的原因,某研究小组用M果蝇与正常白眼雌果蝇杂交,再根据杂交结果进行分析推理。下列有关实验结果和实验结论的叙述,正确的是()A.若子代雌、雄果蝇的表现型都为白眼,则M果蝇的出现是由基因突变引起的B.若子代雌果蝇都是红眼、雄果蝇都是白眼,则M果蝇的出现是由环境改变引起的C.若无子代产生,则M果蝇的基因组成为XrO,由不能进行正常的减数第一次分裂引起D.若无子代产生,则M果蝇的基因组成为
38、XrY,由基因重组引起6.答案ABCM果蝇与正常白眼雌果蝇(XrXr)杂交,若子代雌、雄果蝇的表现型都为白眼,则M果蝇的基因型为XrY,其出现是由基因突变引起的;若子代雌果蝇都是红眼、雄果蝇都是白眼,则M果蝇的基因型为XRY,其出现是由环境改变引起的;若无子代产生,则M果蝇的基因组成为XrO,表现为雄性不育,是由不能进行正常的减数第一次分裂引起的。一、单项选择题1.(2019江西南昌二中期末)下列变异中,属于染色体结构变异的是()A.果蝇号染色体上的片段与号染色体上的片段发生交换B.整个染色体组成倍增加或减少C.高茎豌豆因缺水缺肥而生长矮小D.同源染色体的非姐妹染色单体之间交叉互换1.答案A果
39、蝇号染色体上的片段与号染色体上的片段发生交换,属于非同源染色体之间的交换,是染色体结构变异中的易位;整个染色体组成倍增加或减少属于染色体数目的变异;因缺水缺肥引起的变异属于不可遗传的变异;同源染色体的非姐妹染色单体之间片段的互换属于基因重组。2.甲、乙、丙、丁表示细胞中不同的变异类型,图甲英文字母表示染色体片段。下列叙述正确的是()A.图示中的生物变异都是染色体变异B.若图乙为精原细胞,则不可能产生正常的配子C.图丙、图丁所示的变异类型都能产生新的基因D.图中所示变异类型在减数分裂中均可能发生2.答案D图甲中出现了两个c,发生的是染色体结构变异中的重复。图乙中染色体数目个别增加,形成三体,属于
40、染色体数目的变异,但可产生正常的配子。图丙表示同源染色体上非姐妹染色单体之间的交叉互换,属于基因重组。图丁表示非同源染色体之间的易位,属于染色体结构变异。图中所示变异类型包括基因重组和染色体变异,在减数分裂中均可能发生,D正确。3.下列关于染色体变异的叙述,不正确的是()A.染色体变异通常都可用光学显微镜观察到B.染色体结构的改变会使染色体上的基因数目或排列顺序发生改变C.染色体片段的缺失或重复必然导致基因种类的改变D.染色体之间交换部分片段不一定属于染色体结构变异3.答案C染色体的数目变异和结构变异在光学显微镜下都可观察到;染色体结构变异中的倒位和易位可使基因的排列顺序发生改变,缺失或重复能
41、使基因的数目发生改变;染色体片段的缺失能导致基因缺失,可能使基因种类发生改变,但染色体结构变异中的重复不会使基因的种类发生改变;若染色体之间的交换发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间,则属于基因重组,不属于染色体结构变异。4.(2020山东模拟)果蝇的性别决定是XY型,性染色体数目异常会影响果蝇的性别特征甚至使果蝇死亡,如性染色体组成XO的个体为雄性,XXX、OY的个体胚胎致死。果蝇红眼和白眼分别由基因R和r控制。某同学发现一只异常果蝇,该果蝇左半侧表现为白眼雄性,右半侧表现为红眼雌性。若产生该果蝇的受精卵染色体组成正常,且第一次分裂形成的两个细胞核中只有一个细胞核发生变异,则该受精卵的基因型
42、及变异细胞核产生的原因可能是()A.XRXr;含基因R的X染色体丢失B.XrXr;含基因r的X染色体丢失C.XRXr;含基因r的X染色体结构变异D.XRXR;含基因R的X染色体结构变异4.答案A由题意可知,该果蝇一半为白眼雄性,基因型可能为XrY或XrO;另一半为红眼雌性,基因型可能为XRXR或XRXr。产生该果蝇的受精卵正常,第一次分裂产生的一个细胞异常。若受精卵为XrY或XrO,则不会出现一半的红眼雌性;受精卵为XRXR,不会出现一半的白眼雄性;受精卵为XRXr,且第一次分裂时XR丢失,可能出现一半白眼雄性(XrO),一半红眼雌性(XRXr),故选A。5.(2019江西南昌二中高三第六次考
43、试)从理论上分析,下列各项关于染色体“倍性”的判断,正确的是()A.多倍体植株往往植株弱小、高度不育B.三倍体和三倍体杂交,二倍体和四倍体杂交都能得到三倍体C.单倍体育种得到的植株不一定含有2个染色体组,但都是单倍体D.高原地区经常低温,容易出现多倍体和二倍体“嵌合”在一体的植株5.答案D植株弱小、高度不育主要是单倍体植株的特点,多倍体一般茎秆粗壮,果实、种子较大,A错误;三倍体不育,三倍体之间不能正常杂交,B错误;单倍体育种一般需经花药离体培养和秋水仙素处理两个阶段,花药离体培养得到的植株为单倍体,秋水仙素处理后的植株细胞中有几个染色体组就叫几倍体,C错误;“嵌合体”是部分细胞染色体数目正常
44、,部分细胞染色体数目加倍的个体,是染色体数目变异现象,高原地区经常低温,容易出现多倍体和二倍体“嵌合”在一体的植株,D正确。6.如图是某二倍体植物细胞有丝分裂过程中秋水仙素作用原理的示意图,分别代表处在不同时期的细胞。下列说法错误的是()A.秋水仙素在细胞分裂的时期起作用B.时期的细胞可正常分裂发育成多倍体植株C.图中所示过程是新物种形成的途径之一D.低温处理与用秋水仙素处理的作用原理相似6.答案A纺锤体的形成时期为细胞分裂前期,所以秋水仙素在细胞分裂的时期起作用;时期的细胞中染色体数加倍,通过分裂、分化可发育为四倍体植株;处理二倍体所获得的四倍体能产生可育后代,是一个新物种,这是新物种形成的
45、途径之一;低温和秋水仙素都可以抑制细胞分裂前期纺锤体的形成,从而使细胞染色体数目加倍。7.(2019吉林长春外国语学校高三期末)下列关于变异及育种的说法正确的是()A.染色单体之间的片段交换均属于基因重组B.单倍体植株的体细胞中可能存在同源染色体C.基因突变和染色体变异均可用光学显微镜观察到D.人工选择获得的优良品种都能适应不同的自然环境7.答案B同源染色体的非姐妹染色单体之间的片段交换属于基因重组,非同源染色体的染色单体之间的片段交换属于染色体结构变异中的易位,A错误;单倍体是由未受精的生殖细胞直接发育成的个体,体细胞中含本物种配子染色体数的个体,二倍体生物的单倍体只含一个染色体组,而多倍体
46、生物的单倍体则可以含多个染色体组,存在同源染色体,B正确;染色体变异可以用光学显微镜直接观察,而基因突变是染色体的某一位点上基因的改变,用光学显微镜观察不到,C错误;人工选择获得的优良品种不一定能适应自然环境,D错误。8.(2019广东深圳诊断)下面列举了四种育种方法,有关的叙述错误的是()A.第种方法一般从F2开始选种,因为从F2开始出现新的性状组合B.在第种方法中,若F1中n对等位基因独立遗传,则单倍体幼苗有3n种类型C.第种育种方法的作用机理是秋水仙素抑制纺锤体形成D.第种方法中卫星搭载的种子应当选用萌发的种子或幼苗8.答案B是杂交育种,其原理是基因重组,F2因同源染色体分离、非同源染色
47、体自由组合出现重组性状,所以一般从F2开始选种;是单倍体育种,若F1中n对等位基因独立遗传,非等位基因之间将遵循基因自由组合定律,F1产生的配子有2n种,单倍体幼苗有2n种类型;是多倍体育种,秋水仙素的作用是抑制纺锤体的形成,使细胞不能正常分裂,从而使细胞中染色体数加倍;萌发的种子或幼苗因细胞分裂旺盛,容易诱导基因突变,可作为诱变育种的材料。9.(2019山东临沂高三一轮质检)关于育种方法的叙述。正确的是()A.诱变育种中不能根据是否出现新性状,判断是否产生新基因B.将一株杂合体水稻的花粉离体培养后,所得到的植株都是二倍体C.人工诱变育种可以提高有利变异的频率,从而加快了育种进程D.单倍体育种
48、中,常用一定浓度的秋水仙素溶液处理幼苗或萌发的种子9.答案A本题通过对不同育种方法的分析考查科学思维中的归纳与概括能力。诱变育种的原理是基因突变,可以产生新的基因,从而产生新的性状,但新性状的产生也可能是环境因素导致的,所以不能根据是否出现新性状,判断是否产生新基因,A正确;将一株杂合体水稻的花粉离体培养后,所得到的植株都是单倍体,B错误;人工诱变育种可提高突变频率,由于基因突变是不定向的,不一定能提高有利变异的频率,可改良生物的性状,从而加快育种进程,C错误;由于单倍体植株高度不育无法形成种子,所以单倍体育种常用一定浓度的秋水仙素溶液处理幼苗,抑制纺锤体的形成,使得染色体数目加倍,D错误。二
49、、不定项选择题10.(2019河北承德模拟)家蚕中,基因S(黑缟斑)、s(无斑)位于2号染色体上,基因Y(黄血)和y(白血)也位于2号染色体上,假定两对等位基因间完全连锁无互换。用X射线处理蚕卵后,发生了图中所示的变异,具有该类型变异的一对家蚕交配产生的子代中,黑缟斑白血无斑白血为21。下列相关叙述正确的是()A.缺失杂合体和缺失纯合体的存活率相同B.具有乙图基因的家蚕表现为黑缟斑、白血C.具有甲图基因的家蚕交配产生的后代有三种基因型D.X射线照射后发生的变异为染色体缺失10.答案BCD由于两对基因完全连锁,该类型变异的一对家蚕交配,产生的配子基因型及比例为Ssy=11,配子随机结合后代基因型
50、及比例应为SSSsyssyy=121,表现型分别为黑缟斑、黑缟斑白血、无斑白血,根据题干后代比例可知,SS由于缺少血色基因而致死,即说明缺失杂合体和缺失纯合体的存活率不等;乙图基因型为Ssy,因此家蚕表现为黑缟斑、白血;甲图SsYy的家蚕产生的配子种类有SYsy=11,该种基因型的家蚕交配产生的后代有SSYY、SsYy、ssyy三种基因型;用X射线处理蚕卵后,Y基因所在的染色体片段丢失,该变异属于染色体结构变异中的缺失。11.(2019河南九师联盟高三5月质检)豌豆茎的高度与花的颜色分别由两对等位基因D/d、R/r控制,两对等位基因与染色体位置关系尚不明确,现有基因型为DdRr、DDdRr、D
51、ORr(仅考虑D/d一对基因异常,“O”表示相应基因缺失)的豌豆都能产生配子,但某对等位基因均缺失时,受精卵不发育。下列叙述正确的是()A.基因型为DDdRr的植株可能是发生染色体结构变异导致的B.基因型为DORr的植株自交,子代染色体异常的植株约占2/3C.若两对等位基因位于一对同源染色体上,则一个基因型为DdRr的精原细胞可能产生4种精子D.若两对等位基因位于两对同源染色体上,则基因型为DDdRr的植株能产生的正常配子数约占1/311.答案ABC根据题意,由于两对等位基因与染色体位置关系不明确,因此产生基因型为DDdRr的植株的原因可能是发生了染色体结构变异,也可能是发生了染色体数目变异,
52、A正确;无论基因与染色体位置关系如何,基因型为DORr的植株自交,子代染色体异常的植株均约占2/3,B正确;若两对等位基因位于一对同源染色体上,一个基因型为DdRr的精原细胞,若在减数分裂过程中发生了交叉互换,则产生4种精子,C正确;若两对等位基因位于两对同源染色体上,则基因型为DDdRr的植株能产生关于等位基因D和d的配子数为DDdDdD=1122,因此正常的配子数占1/2,D错误。12.下图为自然界形成普通小麦的过程示意图。下列说法错误的是()A.甲的体细胞中含有两个染色体组,所以甲可育B.甲成为丙过程中,细胞中核DNA分子数目、染色体数目和染色体组数目都发生了加倍C.若从播种到收获种子需
53、1年时间,且所有的有性杂交都从播种开始。理论上从一粒小麦和山羊草开始,第2年即可产生普通小麦的植株D.普通小麦体细胞中最多可含有12套遗传信息12.答案AC由图可知甲中有两个染色体组,一个来自一粒小麦,一个来自山羊草,因为没有同源染色体,无法联会,不能产生正常配子,所以甲高度不育。甲成为丙的过程中,需要用秋水仙素进行处理,细胞核中DNA分子数目、染色体数目和染色体组数目都发生了加倍。如果从播种到收获种子需要1年时间,且所有的有性杂交都从播种开始,从一粒小麦和山羊草开始,由图可知在第2年可产生普通小麦的种子,在第3年才能产生普通小麦的植株。普通小麦体细胞中此时含有42条染色体,每套遗传信息即一个
54、染色体组是7条染色体,普通小麦在有丝分裂后期最多可有84条染色体,最多含有12套遗传信息。三、非选择题13.(2019江西奉新高级中学高三月考)如图表示水稻育种的一些途径。请回答下列问题:(1)若要获得矮秆抗稻瘟病的纯合子,以矮秆易感稻瘟病(ddrr)和高秆抗稻瘟病(DDRR)水稻为亲本进行杂交,从F2开始选取符合要求个体,再自交,直至不发生性状分离,这是因为新品种一定为。(2)图中途径的常用方法是。过程常用试剂是,其作用原理是。该种育种方法主要优点是。(3)科学工作者欲培育能产生人体蛋白的水稻新品种,应该选择图中(填数字)表示的途径最为合理可行,该技术手段依据的基本原理是。13.答案(1)纯
55、合子(2)花药离体培养秋水仙素抑制纺锤体形成,使染色体加倍明显缩短育种年限(3)基因重组解析(1)纯合子自交后代不发生性状分离。以矮秆易感稻瘟病(ddrr)和高秆抗稻瘟病(DDRR)水稻为亲本进行杂交,F1的基因型为DdRr。让F1自交,从F2开始选取符合要求的矮秆抗稻瘟病(ddR_)个体,再自交,直至不发生性状分离,这说明新品种一定为纯合子。(2)图中途径得到的是单倍体植株,获得单倍体常用的方法是花药离体培养。过程为人工诱导染色体加倍,常用的试剂是秋水仙素。秋水仙素的作用原理是抑制纺锤体形成,使染色体加倍。通过途径获得新品种的育种方法属于单倍体育种,其主要优点是明显缩短育种年限。(3)欲培育
56、能产生人体蛋白的水稻新品种,应该采用基因工程育种,即选择图中的表示的途径,该技术手段依据的基本原理是基因重组。14.(2019四川成都调研)某二倍体植物宽叶(M)对窄叶(m)为显性,红花(R)对白花(r)为显性。m、r的位置如图所示。一批窄叶白花植株经诱导产生了如图甲、乙、丙所示的突变。现有一株由纯种宽叶红花诱导得到的突变体,推测其体细胞内发生的变异与M无关,且为图甲、乙、丙所示变异类型中的一种,其他同源染色体数目及结构正常。现只有甲、乙、丙植株可供选择,请设计一代杂交实验确定该宽叶红花突变体的变异类型是图示甲、乙、丙类型中的哪一种。(注:各型配子活力相同,控制某一性状的基因都缺失时,幼胚死亡
57、)(1)图甲、乙、丙所示的变异类型依次是、(请具体表述)。(2)实验步骤:。观察、统计后代表现型及比例。(3)结果预测:.若,则该宽叶红花突变体为图甲所示变异类型;.若,则该宽叶红花突变体为图乙所示变异类型;.若,则该宽叶红花突变体为图丙所示变异类型。14.答案(1)基因突变(染色体结构变异中的)缺失染色体数目个别减少(变异)(2)用该突变体与乙或丙植株杂交(3).宽叶红花与宽叶白花植株的比为11.宽叶红花与宽叶白花植株的比为21.宽叶红花与窄叶白花植株的比为21解析(1)根据分析可知,图甲发生了基因突变,图乙发生了染色体结构变异中的缺失,图丙中一条染色体缺失,属于染色体数目的变异。(2)要通
58、过一代杂交实验确定该宽叶红花突变体的变异类型是图示甲、乙、丙类型中的哪一种,可以让该突变体与乙或丙植株杂交,通过观察、统计后代表现型及比例进行判断。(3).若后代的宽叶红花与宽叶白花植株的比为11,说明该宽叶红花突变体为图甲所示变异类型;.若宽叶红花与宽叶白花植株的比为21(控制某一性状的基因都缺失时,幼胚死亡),说明该宽叶红花突变体为图乙所示变异类型;.若宽叶红花与窄叶白花植株的比为21,则该宽叶红花突变体为图丙所示变异类型。15.玉米(2N=20)是一种雌雄同株的植物,是重要的粮食作物之一。请回答下列问题:图1图2(1)测定玉米基因组DNA序列,需测定条DNA碱基序列。(2)某品种玉米2号
59、染色体上的基因S在编码蛋白质时,控制最前端几个氨基酸的DNA序列如图1所示,已知起始密码子为AUG,基因S发生转录时模板链是链。若基因S中箭头所指碱基对G/C缺失,则该处对应的密码子将改变为。(3)玉米花序的正常和异常是由一对等位基因控制的相对性状。某显性植株X自交,F1表现为:正常花序异常花序=11。取F1正常花序植株的花粉进行离体培养,获得的幼苗用秋水仙素处理后都是异常花序植株。由此推测是显性性状,植株X自交的子代性状分离比为11的原因是。(4)玉米的易倒伏(H)对抗倒伏(h)为显性,抗病(R)对易感病(r)为显性,两对基因分别位于两对同源染色体上。图2表示利用品种甲(HHRR)和乙(hh
60、rr)通过三种育种方法()培育优良品种(hhRR)的过程。方法、的育种原理分别是,三种方法中难以获得优良品种(hhRR)的是方法,原因是。方法中HhRr自交获得F2,假设只保留F2中抗倒伏抗病植株的雄蕊(其他雄蕊全部去除),所有植株雌蕊全部保留且都能成功受粉和发育,则所得F3中能稳定遗传的抗倒伏抗病植株占。15.答案(1)10(2)bGUU(3)花序正常含有正常花序(显性)基因的花粉不育,而含有异常花序(或隐性)基因的花粉可育(4)染色体变异、基因重组基因突变是不定向的而且频率很低1/6解析(1)由于玉米是雌雄同株的植物,所以育种学家要测定玉米基因组DNA序列,只需要测定玉米的一个染色体组的1
61、0条染色体的DNA序列。(2)起始密码子为AUG,则转录起始密码子的模板链是TAC,分析基因中的a链和b链,TAC位于b链,因此转录的模板链是b链;基因S的b链中箭头所指碱基对G/C缺失,转录形成的mRNA在该处顺延一个碱基,该处的密码子变成GUU。(3)根据题意可知,玉米花序的正常和异常是由一对等位基因控制的相对性状。某显性植株X自交,F1表现为1/2的正常花序和1/2的异常花序,说明显性植株X为杂合子;取F1正常花序植株的花粉进行离体培养,获得的幼苗用秋水仙素处理后都是异常花序植株(隐性个体),说明显性基因的花粉致死。由此推断花序正常是显性性状,植株X自交的子代性状分离比为11的原因是含有
62、正常花序(显性)基因的花粉不育,而含有异常花序(或隐性)基因的花粉可育。(4)方法是单倍体育种,其原理是染色体变异;方法是杂交育种,其原理是基因重组,方法是诱变育种,由于基因突变是不定向的而且频率很低,因此运用方法难以获得优良品种(hhRR)。据题意可知,F2抗倒伏抗病植株的基因型及比例是hhRRhhRr=12,产生的配子的基因型及比例是hRhr=21,F2中其他能产生hR配子的个体的基因型及比例为4/16HhRr、2/16HhRR、1/16hhRR、2/16hhRr,这四种基因型的个体产生hR配子的概率之和为(4/161/4)+(2/161/2)+1/16+(2/161/2)=1/4,只有抗倒伏抗病植株产生的雄配子(hR)与其他个体产生的基因型为hR的雌配子结合,才会产生稳定遗传的抗倒伏抗病植株,因此F3中能稳定遗传的抗倒伏抗病植株占2/31/4=1/6。
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