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第22讲染色体变异与生物育种[考纲展示] [核心素养]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.转基因食品的安全(Ⅰ)。
4.实验：低温诱导染色体加倍。
1.生命观念——通过对染色体变异基本原理及在生物学中意义的理解，建立起进化与适应的观点。
2．科学思维——通过三种可遗传变异的比较，培养归纳与概括能力。
3．科学探究——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，培养实验设计及结果分析的能力。
[考情统计]2015·全国卷Ⅱ(6)；2014·全国卷Ⅰ(32)一、染色体变异1．染色体结构的变异(1)类型(连线)(2)结果：1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⎩⎪2个别染色体的增加或减少3染色体组的形式成倍地增加或减少(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4不含同源染色体。
5各不相同。
6一整套基因，但不能重复。
(3)单倍体、二倍体和多倍体项目单倍体二倍体多倍体概念体细胞中含有本物种7配子染色体数目的个体体细胞中含有两个8染色体组的个体体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体发育起点9配子受精卵受精卵植株特点(1)植株弱小正常可育(1)茎秆粗壮(2)叶片、(2)高度不育果实和种子较大(3)营养物质含量丰富体细胞染色体组数10≥1 2 11≥3形成过程形成原因自然原因单性生殖正常的有性生殖外界环境条件剧变(如低温) 人工诱导14花药离体培养秋水仙素处理15单倍体幼苗秋水仙素处理16萌发的种子或幼苗举例蜜蜂的雄蜂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)；八倍体小黑麦二、生物变异在育种上的应用(1)17染色体(数目)变异。
(2)过程(3)19明显缩短育种年限，所得个体均为20纯合子。
(4)缺点：技术复杂。
2．多倍体育种(1)21秋水仙素或低温处理。
第22讲染色体变异[考纲要求] 1.染色体结构变异和数目变异(Ⅰ)。
2.实验：低温诱导染色体加倍。
一、染色体结构的变异[连一连][解惑] 基因突变，名义上是基因在变，其实是基因内部碱基在变，基因的数目和位置都未变；染色体变异，名义上是染色体在变，其实是染色体内部基因在变，基因的数目和位置都改变。
二、染色体数目的变异1．染色体组(判一判)(1)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( √)(2)染色体组中一定没有等位基因( √)(3)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．判断单倍体、二倍体和多倍体(1)单倍体：体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。
(2)二倍体：由受精卵发育而来，体细胞中含有两个染色体组的个体。
(3)多倍体：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。
3．特点(1)单倍体：植株弱小，高度不育。
(2)多倍体：茎秆粗壮，叶片、果实、种子较大，营养物质含量高。
4．人工诱导法(1)单倍体：花药离体培养。
(2)多倍体：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗；低温处理植物分生组织细胞。
[判一判]1．细菌的变异类型有基因突变、基因重组和染色体变异( ×) 2．单倍体一定不存在同源染色体( ×) 3．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( ×)4．体细胞中含有两个染色体组的个体叫二倍体( ×)考点一分析染色体结构的变异3． 观察下列图示，填出变异类型并回答相关问题(1)变异类型(2)可在显微镜下观察到的是A 、B 、C(填字母)。
(3)基因数目和排列顺序均未变化的是D 。
易错警示 与染色体结构变异有关的3个易错点：(1)基因突变、基因重组、染色体变异都会引起遗传物质的改变，均可传给后代。
(2)基因突变是基因内部碱基对的改变，属于DNA 分子水平上的变化；染色体变异是染色体结构或数目的变异，属于细胞水平上的变化。
第22讲染色体变异课时训练•知能提升限时式检测梯级式提升(时刻:40分钟分值:90分)测控导航表知识点题号及难易度1.染色体结构变异1,2,11(中),12(中)2.染色体组、单倍体、二倍体、多倍体的判断3,4(中),5,6,11(中)3.单倍体育种与多倍体育种7,8(中),134.低温诱导植物染色体数目的变化9,10一、选择题:本大题共10小题,每题4分,共40分。
1.(2021山西高三上学期诊考)以下关于变异的表达,错误的是( C )A.生物发生变异,相应基因型不必然发生改变B.生物的性状发生改变,相应基因可能未发生改变C.可遗传变异都可通过显微镜观看到D.变异是不定向的,而自然选择是定向的解析:生物的变异假设是仅由环境因素引发的,那么基因型不发生改变,A、B正确;可遗传变异包括基因突变、基因重组和染色体变异,只有染色体变异可通过显微镜观看到,C错误;变异具有不定向性,但自然选择是定向的,D正确。
2.(2021江苏南京、盐城一模)科学家以玉米为实验材料进行遗传实验,实验进程和结果如下图,那么F1中显现绿株的全然缘故是( C )A.在产生配子的进程中,等位基因分离B.射线处置致使配子中的染色体数量减少C.射线处置致使配子中染色体结构缺失D.射线处置致使操纵茎颜色的基因发生突变解析:从图示看出,F1中显现绿株的全然缘故是射线处置致使配子中染色体结构缺失。
3.(2021福建高中毕业班质检)为取得果实较大的四倍体葡萄(4N=76),将二倍体葡萄茎段经秋水仙素溶液处置后栽培。
研究结果显示,植株中约40%的细胞的染色体被诱导加倍,这种植株含有2N细胞和4N细胞,称为“嵌合体”,其自交后代有四倍体植株。
以下表达错误的选项是( D )A.“嵌合体”产生的缘故之一是细胞的割裂不同步B.“嵌合体”能够产生含有38条染色体的配子C.“嵌合体”不同的花之间传粉后能够产生三倍体子代D.“嵌合体”根尖分生区的部份细胞含19条染色体解析:“嵌合体”植株含有2N细胞和4N细胞,前者染色体数量是38,后者染色体数量是76。
课时规范训练（22）【基础题组】1．下列关于染色体变异的叙述，正确的是()A．染色体结构变异和数目变异都有可能在有丝分裂和减数分裂过程中发生B．染色体结构变异能改变细胞中的基因数量，数目变异不改变基因数量C．染色体结构变异导致生物性状发生改变，数目变异不改变生物性状D．染色体结构变异通常用光学显微镜可以观察到，数目变异观察不到解析：选A。
有丝分裂和减数分裂中都可发生染色体结构变异和数目变异，A正确；染色体结构变异可改变基因的数量(缺失、重复)或排列顺序(倒位、易位)，染色体数目变异可改变基因数量，B错误；染色体结构变异和数目变异都会导致生物性状发生改变，C错误；染色体结构变异和数目变异通常用光学显微镜都可以观察到，D错误。
2．将杂合的二倍体植株的花粉培育成一株幼苗，然后用秋水仙素处理，使其能正常开花结果。
该幼苗发育成的植株具有的特征是()A．能稳定遗传B．单倍体C．有杂种优势D．含四个染色体组解析：选A。
该二倍体植株的花粉经离体培养获得的为含一个染色体组的单倍体植株，再经秋水仙素处理后可得到纯合的二倍体，因此A项正确，B、D项错误；该过程并没有进行杂交，可见C项错误。
3．现用高秆抗病(AABB)品系和矮秆不抗病(aabb)品系培育矮秆抗病(aaBB)品系，对其过程分析错误的是()A．F1中虽未表现出矮秆抗病的性状，但已经集中了相关基因B．F2中出现重组性状的原因是F1产生配子时发生了基因重组C．选种一般从F2开始，因为F2出现了性状分离D．通常利用F2的花粉进行单倍体育种，可以明显缩短育种年限解析：选D。
高秆抗病(AABB)品系和矮秆不抗病(aabb)品系杂交，F1为AaBb(高秆抗病)，F1虽未表现出矮秆抗病性状，但已经集中了a 和B基因，A正确；F1产生配子时，非同源染色体的非等位基因自由组合可导致F2出现重组性状，B正确；F2开始出现性状分离，选种一般从F2开始，C正确；通常利用F1的花粉进行单倍体育种，可以明显缩短育种年限，D错误。
第22讲染色体变异课时训练•知能提升限时式检测梯级式提升 (时间:40分钟分值:90分)测控导航表学问点题号及难易度1.染色体结构变异1,2,11(中),12(中)2.染色体组、单倍体、二倍体、多倍体的推断3,4(中),5,6,11(中)3.单倍体育种与多倍体育种7,8(中),134.低温诱导植物染色体数目的变化9,10一、选择题:本大题共10小题,每小题4分,共40分。
1.(2022山西高三上学期诊考)下列关于变异的叙述,错误的是( C )A.生物发生变异,相应基因型不肯定发生转变B.生物的性状发生转变,相应基因可能未发生转变C.可遗传变异均可通过显微镜观看到D.变异是不定向的,而自然选择是定向的解析:生物的变异若是仅由环境因素引起的,则基因型不发生转变,A、B正确;可遗传变异包括基因突变、基因重组和染色体变异,只有染色体变异可通过显微镜观看到,C错误;变异具有不定向性,但自然选择是定向的,D正确。
2.(2021江苏南京、盐城一模)科学家以玉米为试验材料进行遗传试验,试验过程和结果如图所示,则F1中消灭绿株的根本缘由是( C ) A.在产生配子的过程中,等位基因分别B.射线处理导致配子中的染色体数目削减C.射线处理导致配子中染色体结构缺失D.射线处理导致把握茎颜色的基因发生突变解析:从图示看出,F1中消灭绿株的根本缘由是射线处理导致配子中染色体结构缺失。
3.(2022福建高中毕业班质检)为获得果实较大的四倍体葡萄(4N=76),将二倍体葡萄茎段经秋水仙素溶液处理后栽培。
争辩结果显示,植株中约40%的细胞的染色体被诱导加倍,这种植株含有2N细胞和4N细胞,称为“嵌合体”,其自交后代有四倍体植株。
下列叙述错误的是( D )A.“嵌合体”产生的缘由之一是细胞的分裂不同步B.“嵌合体”可以产生含有38条染色体的配子C.“嵌合体”不同的花之间传粉后可以产生三倍体子代D.“嵌合体”根尖分生区的部分细胞含19条染色体解析:“嵌合体”植株含有2N细胞和4N细胞,前者染色体数目是38,后者染色体数目是76。
根尖分生区细胞不进行减数分裂,不能产生含19条染色体的配子,D错误。
4.(2021江西南昌其次次模拟考试)粗糙型链孢霉是一种真核生物,繁殖过程中通常由单倍体菌丝杂交形成二倍体合子。
合子进行一次减数分裂后,再进行一次有丝分裂,最终形成8个孢子。
已知孢子大型(R)对小型(r)为显性,黑色(T)对白色(t)为显性。
如图表示粗糙型链孢霉的一个合子形成孢子的过程,有关叙述正确的是( A )A.若不考虑变异,a、b、c的基因组成相同B.图中c的染色体数目与合子相同,都是2NC.图示整个过程中DNA复制一次,细胞分裂一次D.①②过程中均有可能发生基因突变、基因重组和染色体变异解析:由图可以看出,a、b、c的基因组成均为Rt;c是经减数分裂和有丝分裂形成的,故染色体数目是合子的一半;图示全过程包括减数分裂和有丝分裂,故DNA复制两次,细胞分裂三次(减数分裂两次、有丝分裂一次);减数分裂和有丝分裂过程中均有可能发生基因突变和染色体变异,但基因重组一般发生在减数分裂过程中。
5.(2022辽宁沈阳二中阶段测试)自然界中多倍体植株的形成过程一般是( A )①细胞中染色体加倍②形成加倍合子③减数分裂受阻④形成加倍配子⑤有丝分裂受阻⑥细胞染色体减半A.⑤①④②B.①②⑥⑤C.③⑥⑤②D.④①②③解析:自然界中,在外界因素(如低温)的影响下,进行有丝分裂的植物细胞纺锤体形成受阻,导致细胞中染色体加倍,加倍的部位分化,通过减数分裂形成加倍配子,再通过有性生殖过程形成加倍合子,发育成为一个多倍体植株。
6.下列关于染色体组、单倍体和二倍体的叙述,错误的是( D )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肯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解析:人工诱导染色体加倍的常用方法有秋水仙素和低温处理萌发的种子或幼苗,故D错误。
7.(2022江西两校联考)将二倍体玉米的幼苗用秋水仙素处理,待其长成后用其花药进行离体培育得到了新的植株,下列有关新植株的叙述正确的一组是( B ) (1)是单倍体(2)体细胞内没有同源染色体(3)不能形成可育的配子(4)体细胞内有同源染色体(5)能形成可育的配子(6)可能是纯合子也有可能是杂合子(7)肯定是纯合子(8)是二倍体A.(4)(5)(7)(8)B.(1)(4)(5)(6)C.(1)(2)(3)(6)D.(1)(4)(5)(7)解析:假设该二倍体玉米的基因型是Aa,用秋水仙素处理后基因型为AAaa,产生的花粉有AA、aa、Aa,经花药离体培育得到的单倍体有AA、aa、Aa,既有纯合子,也有杂合子。
该单倍体植株有同源染色体,能产生可育配子,B项正确。
8.(2021四川成都二诊)玉米花药培育得到的单倍体幼苗,经秋水仙素处理后形成二倍体玉米。
下图是该过程中某时段细胞核染色体含量变化示意图,下列叙述错误的是( D )A. e～f所示过程中可能发生基因突变B.该试验体现了细胞的全能性,培育的玉米为纯种C.整个过程中不能发生基因重组,i～j过程细胞内含4个染色体组D.低温处理单倍体幼苗,也可抑制f～g过程纺锤体的形成,导致染色体数目加倍解析:e～f过程中完成了DNA复制和姐妹染色单体分别,但由于秋水仙素抑制了纺锤体形成,因此f～g阶段染色体加倍,在DNA复制过程中可能发生基因突变,A正确。
由玉米花药最终培育形成二倍体玉米的过程体现了细胞的全能性,由二倍体植物的花药经单倍体育种形成的二倍体肯定是纯种,B正确。
整个过程中只进行了有丝分裂,没发生减数分裂,因此不能发生基因重组;由曲线的起点可知,玉米单倍体(含一个染色体组)中含10条染色体,而i～j过程含40条染色体,有4个染色体组,C 正确。
低温诱导染色体加倍的温度是-4 ℃,会冻伤玉米幼苗;纺锤体形成发生在e～f,D错误。
9.(2022河北保定高三调研)分别用等量清水(甲组)和香烟浸出液(乙组)培育大蒜,一段时间后分别取其根尖制成有丝分裂装片置于显微镜下观看,下列有关说法错误的是( D )A.乙组视野中处于分裂期的细胞比甲组少,说明香烟浸出液可能抑制细胞分裂B.乙组视野中处于分裂期的细胞比甲组少,说明香烟浸出液可能延长细胞周期C.乙组视野中可能消灭染色体数目特别的细胞,甲组没有,说明香烟浸出液能诱导染色体数目转变D.乙组视野中可能消灭基因突变的细胞,甲组没有,说明香烟浸出液能诱导基因突变解析:结合题意,乙组视野中处于分裂期的细胞比甲组少,可能是香烟浸出液抑制细胞分裂或香烟浸出液延长细胞周期,使解离杀死细胞的某个瞬间,处于分裂期的细胞数目削减;乙组视野消灭染色体数目特别的细胞而甲组没有,说明香烟浸出液能诱导细胞中染色体数目转变;基因突变在显微镜下观看不到,D错误。
10.(2022辽宁沈阳阶段测试)对于“低温诱导洋葱染色体数目变化的试验”,不正确的描述是( C )A.低温诱导出的染色体数目变化将引起可遗传变异B.在显微镜视野内可以观看到二倍体细胞和四倍体细胞C.用根尖分生区作材料,在高倍镜下可以观看到细胞从二倍体变为四倍体的全过程D.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像解析:低温可抑制纺锤体形成,从而引起染色体加倍,因此在显微镜视野内可以观看到二倍体细胞和四倍体细胞,低温与秋水仙素诱导染色体数目变化的原理相像。
用根尖分生区作材料,观看染色体数目试验中,已经将细胞解离,解离后的细胞为死细胞,故无法观看到从二倍体变为四倍体的全过程。
二、非选择题:本大题共3小题,共50分。
11.(15分)番茄是二倍体植物(染色体2N=24)。
有一种三体,其6号染色体的同源染色体有三条(比正常的番茄多了一条6号染色体)。
三体在减数分裂时,3条同源染色体中的任意2条任凭配对联会,另1条同源染色体不能配对,减数第一次分裂的后期,组成二价体的同源染色体正常分别,组成单价体的1条染色体随机地移向细胞的任何一极,而其他如5号染色体正常配对、分别(如图所示)。
(1)在方框中绘出三体番茄减数第一次分裂后期图解。
(只要画出5、6号染色体就可以,并用“5、6号”字样标明相应的染色体)(2)设三体番茄的基因型为AABBb,则其花粉的基因型及其比例是。
则根尖分生区连续分裂两次所得到的子细胞的基因型为。
(3)从变异的角度分析,三体的形成属于,形成的缘由是。
(4)以马铃薯叶型(dd)的二倍体番茄为父本,以正常叶型(DD或DDD)的三体番茄为母本(纯合子)进行杂交。
试回答下列问题:①假设D(或d)基因不在第6号染色体上,使F1的三体植株正常叶型与二倍体马铃薯叶型杂交,杂交子代叶型的表现型及比例为。
②假设D(或d)基因在第6号染色体上,使F1的三体植株正常叶型与二倍体马铃薯叶型杂交,杂交子代叶型的表现型及比例为。
解析:(1)因6号染色体有3条,所以在减数第一次分裂后期,同源染色体分别使细胞一极有2条6号染色体和1条5号染色体,另一极有1条5号染色体和1条6号染色体。
(2)BBb中,BB到一极,b到另一极有1种状况;Bb到一极,B到另一极有两种状况,故花粉的基因型及比例为ABB∶ABb∶AB∶Ab=1∶2∶2∶1;因根尖分生区的细胞分裂方式为有丝分裂,故得到的子细胞的基因型仍为AABBb。
(3)三体属于染色体数目的变异,可由减数第一次分裂后期同源染色体未分别或减数其次次分裂后期有一对姐妹染色单体未分别而产生的配子与正常减数分裂形成的配子结合形成的受精卵发育而形成。
(4)D或d不在第6号染色体上时,F1的基因型为Dd,其与dd杂交,子代基因型为Dd∶dd=1∶1,故杂交子代叶型的表现型及比例为正常叶型∶马铃薯叶型=1∶1。
D 或d在第6号染色体上时,F1三体植株的基因型为DDd,其产生的配子种类及比例为DD∶Dd∶D∶d=1∶2∶2∶1,即d占1/6,故F1与二倍体马铃薯叶型dd杂交,其子代中马铃薯叶型占1/6,正常叶型占5/6,故杂交子代叶型的表现型及比例为正常叶型∶马铃薯叶型=5∶1。
答案:(1)如图(2)ABB∶ABb∶AB∶Ab=1∶2∶2∶1AABBb(3)染色体(数目)变异减数第一次分裂有一对同源染色体未分开或是减数其次次分裂有一对姐妹染色单体未分别,而是移向了同一极,这样形成的特别配子和正常减数分裂形成的配子结合成的受精卵发育而成(4)①正常叶型∶马铃薯叶型=1∶1②正常叶型∶马铃薯叶型=5∶112.(2021四川成都石室中学一诊)(20分)(1)某植物子粒颜色是由三对独立遗传的基因共同打算的,其中基因型A B R 的子粒为红色,其余基因型的子粒均无色。
