2021届高考生物人教通用一轮复习方略课件：7.2染色体变异、生物变异与生物育种 .ppt

,第2课染色体变异、生物变异与生物育种,内容索引,核心素养测评,考点一染色体变异【必备知识速填】1.染色体结构的变异:(1)类型及实例:,(2)结果:使排列在染色体上的基因的_发生改变,从而导致性状的变异。,数目或排列顺序,2.染色体数目变异:(1)类型及实例:,个别染色体,染色体组,(2)染色体组(根据果蝇染色体组成图归纳):,组成:图中雄果蝇体细胞染色体中的一个染色体组可表示为:_。组成特点:a.形态上:细胞中的一组_,在形态和功能上各不相同。b.功能上:控制生物_的一组染色体。c.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的一整套基因,但不能重复。,、X或、,、Y,非同源染色体,生长、发育、遗传和变异,(3)单倍体、二倍体和多倍体,配子,染色体组,配子,1,3,花药离,体培养,单倍体幼苗,萌发的种子或,幼苗,【秒判正误】1.染色体易位不改变基因数量,对个体性状不会产生影响。()分析:染色体易位虽然没有改变基因数量,但是依然影响生物性状。2.染色体上某个基因的丢失属于基因突变。()分析:染色体上基因的丢失属于染色体结构变异,基因中碱基对的增添、缺失或替换属于基因突变。3.非同源染色体某片段移接,仅发生在减数分裂过程中。()分析:同源染色体交叉互换发生在减数分裂的过程中,非同源染色体片段交换属于易位,任何时期都有可能发生。,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。()分析:三倍体西瓜植株高度不育的原因是同源染色体联会紊乱,不能形成正常配子。5.单倍体体细胞中不一定只含有一个染色体组。()分析:体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体为单倍体,多倍体的配子发育成的单倍体体细胞中含有不止一个染色体组。6.组成一个染色体组的染色体中不含减数分裂中能联会的染色体。()分析:染色体组内的染色体皆为非同源染色体,减数分裂时同源染色体联会形成四分体,染色体组的染色体中不含减数分裂中能联会的染色体。,【重点难点讲透】1.三种可遗传的变异的比较:(1)染色体结构变异与基因突变的判断:,(2)染色体易位与交叉互换的区别:,2.细胞中的染色体组数目的判定:(1)依据染色体的形态判断:细胞内同一形态的染色体共有几条该细胞中就有几个染色体组,如图中形态相同的染色体(1号或2号)共有4条,故此细胞有4个染色体组。(2)依据个体的基因型判断:控制同一性状的基因(读音相同的大、小写字母)出现几次该细胞中就有几个染色体组,如基因型为AAabbb的个体,控制同一性状的基因有3个,故此细胞有3个染色体组。,(3)依据染色体数目和染色体形态数判断:染色体组数=,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。,3.单倍体、二倍体与多倍体:(1)单倍体的体细胞中并非只有一个染色体组:因为大部分的生物是二倍体,由二倍体花药离体培养形成的单倍体的体细胞中只含有一个染色体组,但是多倍体的配子发育成的单倍体体细胞中含有不止一个染色体组。(2)单倍体育种与多倍体育种的操作对象不同:两种育种方式都出现了染色体加倍情况。单倍体育种的操作对象是单倍体幼苗,通过植物组织培养,得到的植株是纯合子;多倍体育种的操作对象是正常萌发的种子或幼苗。,(3)单倍体并非都不育:二倍体的配子发育成的单倍体,表现为高度不育;多倍体的配子如含有偶数个染色体组,则发育成的单倍体含有同源染色体及等位基因,可育并能产生后代。,4.三体和三倍体的辨析:,【教材命题源】教材原文:必修2_P86“染色体结构的改变,会使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变,而导致性状的变异。”命题角度:角度1.所有生物都能发生染色体变异吗?细胞分裂时都可能发生染色体变异吗?提示:只有真核生物才有染色体,原核生物和病毒无染色体,不可能发生染色体变异。真核生物的有丝分裂和减数分裂过程中都有可能发生染色体变异,原核生物的二分裂不可能发生染色体变异。,角度2.基因突变和染色体变异中的“缺失或增加”对生物性状的影响一样吗?提示:DNA分子上若干基因的缺失或重复(增加),属于染色体结构变异,会改变基因的数量,不改变基因的结构,一般对生物性状影响较大;DNA分子上某个基因内部碱基对的缺失、增添(增加),会改变基因的结构,不改变基因的数量和位置,属于基因突变。与染色体变异相比基因突变对生物性状的影响一般较小。,【典例示范】(2020景德镇模拟)某些类型的染色体结构和数目的变异,可通过对细胞有丝分裂中期或减数第一次分裂时期的观察来识别。a、b、c、d为某些生物减数第一次分裂时期染色体变异的模式图,它们依次属于(),A.三倍体、染色体片段重复、三体、染色体片段缺失B.三倍体、染色体片段缺失、三体、染色体片段重复C.染色体片段缺失、三体、染色体片段重复、三倍体D.三体、染色体片段重复、三倍体、染色体片段缺失,【解析】选D。据题图分析,a图三对同源染色体中,有一对同源染色体多了一条,属于染色体数目的变异,为三体;b图一条染色体上4所在的片段重复了,属于染色体结构变异中的重复;c中所有的同源染色体皆为3条,个体发育起点为受精卵时为三倍体,个体发育起点为配子时为单倍体;d中一条染色体上的3、4片段丢失了,属于染色体结构变异中的缺失,故选D。,科学思维比较与分析三种可遗传变异的辨析(1)关于“互换”的问题:同源染色体非姐妹染色单体之间的交叉互换,属于基因重组;非同源染色体之间的部分互换,属于染色体结构变异中的易位。区分交叉互换与易位的关键是观察两条染色体是不是同源染色体。(2)关于“缺失”的问题:基因中碱基对的缺失,导致基因结构的改变为基因突变;染色体基因的缺失,导致基因数目的改变为染色体结构变异;完整染色体的缺失,导致染色体数目的改变为染色体数目变异。区分三者的关键是观察染色体、基因的数目是不是改变。,(3)关于变异的水平问题:基因突变、基因重组属于分子水平的变异,在光学显微镜下观察不到;染色体变异属于细胞水平的变化,在光学显微镜下可以观察到。区分染色体变异和基因突变、基因重组的关键是光学显微镜下观察到改变。(4)关于变异的“质”和“量”问题:基因突变改变基因的质(结构),不改变基因的量(数目);基因重组不改变基因的质(结构),一般不改变基因的量(数目),转基因技术会改变基因的量(数目);染色体变异不改变基因的质(结构),会改变基因的量(数目)或基因的位置(排列顺序)。,【素养新命题】(1)三体和三倍体产生的原因皆为染色体变异,请问染色体变异发生的原因?(科学思维:分析与综合)提示:染色体变异的发生是内因和外因共同作用的结果。外因有各种射线、化学药剂、温度的剧变等。内因有生物体内代谢过程的失调、衰老等。(2)三倍体西瓜、香蕉、无子番茄为什么没有种子呢?(生命观念:进化与适应观)提示:三倍体无子西瓜无子的原因是三倍体联会紊乱,不能产生正常配子。香蕉是天然三倍体,其无子的原因在于染色体联会紊乱,不能产生正常配子。无子番茄的产生是利用生长素促进果实发育的原理,其无子的原因是“未受粉”。,【热考角度通关】角度一染色体结构变异1.(2020济宁模拟)生物的某些变异可通过细胞分裂某一时期染色体的行为来识别。甲、乙两模式图分别表示细胞减数分裂过程中出现的“环形圈”“十字形结构”现象,图中字母表示染色体上的基因。丙图是细胞分裂过程中染色体在某一时期所呈现的形态。下列有关叙述正确的是(),A.甲、乙两图所示变异类型分别属于染色体结构变异、基因重组B.甲图是由于个别碱基对的增添或缺失,导致染色体上基因数目改变的结果C.乙图是四分体时期同源染色体非姐妹染色单体之间发生交叉互换的结果D.甲、乙、丙三图均发生在减数分裂过程中,【解析】选D。甲是染色体结构变异中的缺失或重复,乙是染色体结构变异中的易位,都是染色体结构变异,A错误;个别碱基对的增添或缺失属于基因突变,甲图中部分基因发生了增添或缺失,导致染色体上基因数目改变,B错误;四分体时期同源染色体非姐妹染色单体之间发生交叉互换属于基因重组,而乙图表示染色体易位现象,发生在非同源染色体之间,C错误;甲和乙都发生染色体联会现象,发生在减数第一次分裂前期,丙图同源染色体的非姐妹染色单体之间进行了交叉互换,也发生于减数第一次分裂前期,D正确。,科学思维归纳与概括“还原法”判断变异类型在判断模式图中的变异类型时,可利用将变异后的图形还原或分开的方法予以判断,图示如下:,2.(2020襄阳模拟)如图分别表示不同的变异类型,基因a、a仅有图所示片段的差异。下列相关叙述正确的是()A.图中4种变异中能够遗传的变异是B.中的变异属于染色体结构变异中的缺失C.中的变异可能是染色体结构变异中的缺失或重复D.都表示同源染色体非姐妹染色单体的交叉互换,发生在减数第一次分裂的前期,【解析】选C。可遗传的变异包括基因突变、基因重组和染色体变异。由题图可知,为同源染色体的非姐妹染色单体之间交叉互换,属于基因重组;为非同源染色体之间交换片段,属于染色体结构变异中的易位;发生了基因中碱基对的增添,属于基因突变;为染色体结构变异中的缺失或重复,C正确。,角度二染色体数目变异3.图示果蝇体内细胞的染色体组成及某些基因的位置,下列相关叙述正确的是()A.图中的染色体1、3、5、7、8可组成一个染色体组B.图中标注的三对基因的遗传符合自由组合定律C.含有基因B、D的染色体片段发生交换属于染色体结构变异D.若该细胞分裂后产生了一个ABdXX的配子,则一定是减数第一次分裂异常,【解析】选C。染色体组含有本物种全套的遗传信息,但不含有同源染色体,图中1、3、5、7可组成一个染色体组,A错误;因为A、a,B、b两对基因位于一对同源染色体上,所以它们的遗传不符合自由组合定律,B错误;因为基因B、D分别位于两对同源染色体上,所以含有基因B、D的染色体片段发生交换属于染色体结构变异,C正确;因为图示细胞中含有的性染色体组成为XX,所以若该细胞分裂后产生了一个ABdXX的配子,则可能是减数第一次分裂同源染色体没有分离,也可能是减数第二次分裂着丝点分裂后,两条XX染色体移向了同一极,且1、2染色体发生了交叉互换,D错误。,4.(2019南通模拟)在自然条件下,二倍体植物(2n=4)形成四倍体植物的过程如图所示。下列有关叙述错误的是()A.过程中减数分裂异常可能发生于减数第一次分裂后期B.异常配子中同源染色体的相同位置上的基因一定相同C.过程如果发生异花受粉,则可能产生三倍体植物D.该事实说明新物种的诞生不一定需要经历长期的地理隔离,【解析】选B。过程中减数分裂异常,可能发生于减数第一次分裂后期,同源染色体没有分离,也可能发生在减数第二次分裂后期,着丝点分裂后形成的两条子染色体没有分开,A正确;异常配子若是由于减数第一次分裂异常所致,则同源染色体的相同位置上的基因可能不同,若是由于减数第二次分裂异常所致,则同源染色体的相同位置上的基因可能相同,B错误;过程如果发生异花受粉,则该异常配子与二倍体植物产生的正常配子受精,可产生三倍体植物,C正确;题图显示:含有2个染色体组的异常配子受精,形成的受精卵中含有4个染色体组,该受精卵发育形成四倍体植物,可见,该事实说明新物种的诞生不一定需要经历长期的地理隔离,D正确。,科学思维比较与分析“两看法”判断单倍体、二倍体和多倍体,角度三可遗传变异的实验分析5.果蝇的红眼和白眼是一对相对性状,缺刻翅和正常翅是另一对相对性状,分别受一对等位基因控制。现用一些纯合亲本果蝇进行杂交实验,结果如表:,请回答:(1)缺刻翅和正常翅这对相对性状中显性性状是_。(2)这两对相对性状的遗传_(填“遵循”或“不遵循”)基因的自由组合定律,理由是_。,(3)研究者在组别2的F1中偶然发现了一只缺刻翅雌果蝇,出现该果蝇的原因可能是亲本果蝇在形成配子时发生了基因突变,也可能是染色体片段缺失。请你选择合适的材料,设计杂交实验方案来判断出现该缺刻翅果蝇的原因。(注:各型配子活力相同;雄性个体一条染色体片段缺失时胚胎致死。)实验方案:_。结果预测:.若_,则为基因突变;.若_,则为染色体片段缺失。,【解析】(1)由于缺刻翅正常翅杂交后代中,雌性个体只有正常翅,说明正常翅对缺刻翅为显性性状。亲本的基因型为XbXb和XBY,F1的基因型为XBXb和XbY。(2)由组别1实验结果可判断控制果蝇红眼和白眼的基因位于X染色体上,由于控制这两对相对性状的两对等位基因都位于X染色体上,即位于同一对同源染色体上,所以这两对相对性状的遗传不遵循基因的自由组合定律。(3)由于组别2的F1中雌果蝇应该都是正常翅,现偶然发现了一只缺刻翅雌果蝇,可能是亲本果蝇在形成配子时发生了基因突变,也可能是染色体片段缺失,而雄性个体一条染色体片段缺失时胚胎致死。因此,可让这只缺刻翅雌果蝇(XbXb或XbO)与正常翅雄果蝇(XBY)杂交,观察子代表现型及比例。.如果子代中正常,翅(XBXb)缺刻翅(XbY)=11,即雌性雄性=11,说明亲本果蝇在形成配子时发生了基因突变;.由于雄性个体一条染色体片段缺失时胚胎致死,如果子代中正常翅(XBXb和XBO)缺刻翅XbY和OY(胚胎致死)=21,即雌性雄性=21,说明亲本果蝇在形成配子时发生了染色体片段缺失。答案:(1)正常翅(2)不遵循控制这两对相对性状的两对等位基因位于同一对同源染色体上(3)让这只缺刻翅雌果蝇与正常翅雄果蝇杂交,观察子代表现型及比例.正常翅缺刻翅=11或雌性雄性=11.正常翅缺刻翅=21或雌性雄性=21,【加固训练】1.图中,甲、乙分别表示两种果蝇的一个染色体组,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()A.甲、乙杂交产生的F1减数分裂都正常B.甲、乙1号染色体上的基因排列顺序相同C.丙中过程,可能是发生在X和Y的非姐妹染色单体之间的易位D.丙中所示变异都可归类于染色体结构变异,【解析】选D。与甲相比,乙中的1号染色体发生了倒位,所以甲、乙杂交产生的F1减数分裂过程中1号染色体不能正常联会,不能产生正常配子,A项错误;因为乙中的1号染色体发生了倒位,所以甲、乙的1号染色体上的基因排列顺序不完全相同,B项错误;丙中过程基因的位置发生颠倒,属于倒位,丙中过程染色体右侧的片段发生改变,显然来自它的非同源染色体,属于染色体结构变异中的易位,都属于染色体结构变异,C项错误,D项正确。,2.某二倍体生物在细胞分裂过程中出现了甲、乙、丙、丁4种类型的变异,图甲中字母表示染色体片段。下列叙述错误的是()A.图示中的生物变异都属于染色体变异B.若图乙为一性原细胞,其可能产生正常的配子C.与图丙相比较,图丁产生不利变异的可能性更大D.图中所示的变异类型在减数分裂中均可能发生,【解析】选A。甲、乙和丁属于染色体变异,丙属于基因重组;若图乙为一性原细胞,其减数分裂过程中可能产生正常的配子和异常的配子;图丁和图丙相比较,图丁属于染色体结构变异中的易位,其产生不利变异的可能性更大;图中所示的变异类型在减数分裂中均可能发生。,考点二低温诱导植物染色体数目的变化【必备知识速填】实验原理、步骤与现象:,【秒判正误】1.低温和秋水仙素诱导染色体数目加倍的原理相同。()2.该实验可以在显微镜下观察到整个细胞连续分裂的过程。()分析:显微镜下观察到的细胞是死细胞,不能观察到连续分裂的动态变化。3.低温诱导染色体加倍的实验,可剪取洋葱根尖0.51cm,放入冰箱的低温室内诱导36h。()分析:待洋葱长出约1cm的不定根时,将整个培养洋葱的装置放入冰箱低温(4)处理,然后剪取根尖。,4.解离时间越长,解离越充分,染色体染色效果越好。()分析:解离时间要严格掌握好,解离时间过短或者过长都不利于染色体染色。5.低温处理完之后所有细胞都会加倍。()分析:低温处理使部分细胞染色体加倍,部分细胞没有加倍,仍然为二倍体细胞。6.低温能抑制细胞有丝分裂前期纺锤体的形成,使细胞内染色体数目加倍。()分析:低温能够抑制有丝分裂前期纺锤体的形成导致染色体加倍,但不影响着丝点分裂。,【重点难点讲透】1.低温诱导植物染色体数目变化的实验中的试剂及其作用:,2.低温诱导植物染色体数目的变化与观察根尖分生组织细胞的有丝分裂实验的比较:,3.关注实验中的两个易误点:(1)选材:选用的实验材料为无色或白色便于观察。常用的观察材料有洋葱、大蒜等。选材时应选用能进行分裂的分生组织细胞,否则不会出现染色体数目加倍的情况。(2)观察:换用高倍镜观察材料,只能用细准焦螺旋进行调焦,切不可动粗准焦螺旋。显微镜下观察到的细胞是已被盐酸杀死的细胞。,【教材命题源】教材原文:必修2_P88“待洋葱长出约1_cm的不定根时,将整个装置放入冰箱的低温室内(4_),诱导培养36_h。”命题角度:角度1.本实验是否温度越低效果越显著?提示:不是,必须为“适当低温”,以防止温度过低对根尖细胞造成伤害。角度2.待洋葱长出不定根时,为何要将整个装置放入冰箱内低温处理长达36h?提示:如果低温诱导洋葱根尖时间过短,细胞将无法完成一个细胞周期,进而可能观察不到染色体数目加倍的细胞。,【典例示范】(2018天津高考)为获得玉米多倍体植株,采用以下技术路线。据图回答:(1)可用_对图中发芽的种子进行处理。(2)筛选鉴定多倍体时,剪去幼苗根尖固定后,经过解离、漂洗、染色、制片,观察_区的细胞。若装片中的细胞均多层重叠,原因是_。统计细胞周期各时期的细胞数和细胞染色体数。下表分别为幼苗中的甲株和幼苗中的乙株的统计结果。,可以利用表中数值_和_,比较甲株细胞周期中的间期与分裂期的时间长短。(3)依表结果,绘出形成乙株的过程中,诱导处理使染色体数加倍的细胞周期及下一个细胞周期的染色体数变化曲线。,【解析】本题考查多倍体的诱导、植物根尖装片的制作和观察、细胞分裂周期中染色体数目的变化等知识。(1)由图可知,幼苗是进行了多倍体诱导处理,可采用的手段是秋水仙素处理或低温诱导。(2)低温或秋水仙素处理的原理是抑制有丝分裂前期纺锤体的形成,容易诱导成功的部位是分生区细胞;若细胞多层重叠没有分散开来,原因可能是解离不充分或压片不充分;细胞周期中分裂时期的长短与该时期的细胞数目是相关的,故比较间期的细胞数目x1和分裂期中细胞数目之和(x2+x3+x4+x5)即可。,(3)若诱导染色体加倍成功,后期开始时染色体数目加倍(2y),但由于无纺锤体,故加倍的染色体不能移向两极,不能平均分配到2个子细胞中,但是下一个细胞周期正常,即仍然后期开始加倍,末期形成子细胞时染色体数减半,如答案图所示。,答案:(1)秋水仙素(或低温)(2)分生解离不充分或压片不充分x1x2+x3+x4+x5(3),【素养新命题】(1)“帕米尔”是塔吉克语“世界屋脊”的意思,高原海拔4000米7700米,当地高山植物中约65%的种类是多倍体,为什么?(生命观念:进化与适应观)提示:帕米尔高原地区海拔4000米7700米,气温变化剧烈,昼夜温差大,低温抑制细胞有丝分裂前期纺锤体的形成,使细胞内染色体数目加倍,导致当地高山植物多为多倍体。,(2)设计实验方案:请设计一个实验,探究秋水仙素诱导染色体加倍最适的浓度,写出实验的基本思路。(科学探究:实验设计)提示:确定系列等浓度梯度,根据染色体加倍的细胞数量比例确定最适浓度。如果第一次实验浓度设置梯度较大,还可以在细胞染色体加倍最多的两组所对应的浓度之间设置更小浓度梯度继续实验。,【热考角度通关】角度一实验基础1.下列有关“低温诱导植物染色体数目的变化”的实验条件和试剂使用的叙述中,错误的一组是()低温:与“多倍体育种”中“秋水仙素”的作用机理相同酒精:与在“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”中的使用方法相同卡诺氏液:与“探究酵母菌细胞呼吸的方式”中“NaOH溶液”的作用相同改良苯酚品红染液:与“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”中“醋酸洋红液”的使用目的相同A.B.C.D.,【解析】选C。低温和秋水仙素都可抑制纺锤体的形成,正确;检测生物组织的脂肪的实验中酒精的作用是洗去浮色,在低温诱导植物染色体数目变化的实验中,使用酒精的目的是冲洗残留的卡诺氏液,与盐酸混合用于解离根尖细胞,错误;卡诺氏液用于固定细胞的形态,在“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的实验中,NaOH溶液的作用是吸收空气中的CO2,错误;改良苯酚品红染液和醋酸洋红液的使用目的都是将染色体着色,正确。,科学思维试剂辨析实验试剂:卡诺氏液和解离液辨析(1)卡诺氏液是固定液的一种。固定液的作用是固定细胞形态以及细胞内的各种结构,固定之后细胞死亡并且定型,不再代谢也不再变化。(2)解离液的作用主要是溶解细胞间的连接物质,将组织中的细胞分散开来,便于观察,解离之后细胞死亡。,2.(2020琼海模拟)下列有关“低温诱导植物染色体数目的变化”实验的叙述中,正确的是()A.低温抑制染色体着丝点分裂,使染色体不能移向两极B.制作临时装片的程序为解离染色漂洗制片C.在高倍显微镜下观察到大多数细胞的染色体数目发生了加倍D.若低温处理根尖时间过短,可能难以观察到染色体数目加倍的细胞,【解析】选D。该实验的原理是低温能抑制有丝分裂过程中纺锤体的形成,使子染色体不能移向两极,A错误;制作临时装片的程序为:解离漂洗染色制片,B错误;显微镜下可看到大多数细胞处于间期,细胞中的染色体数目未发生改变,只有少部分细胞中染色体数目发生改变,C错误;低温诱导根尖时间过短,细胞将无法完成一个细胞周期,所以可能导致难以观察到染色体加倍的细胞,D正确。,3.对于低温诱导洋葱染色体数目变化的实验,下列描述错误的是()A.低温诱导出的染色体数目变化属于可遗传的变异B.在显微镜视野内可以观察到二倍体细胞和四倍体细胞C.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D.多倍体细胞形成过程中无完整的细胞周期,【解析】选C。低温诱导出的染色体数目变化属于可遗传的变异,A正确;因为细胞分裂是不同步的,所以在显微镜视野内可以观察到二倍体细胞和四倍体细胞,B正确;在解离时细胞已经死亡,不能观察到细胞从二倍体变为四倍体的过程,C错误;多倍体细胞形成过程中细胞到分裂后期时不再继续分裂,无完整的细胞周期,D正确。,角度二实验拓展4.(2019济南模拟)科学工作者在研究不同浓度的秋水仙素对科优527和博优128两种水稻品种染色体加倍的影响时得到的数据如下表。请回答下列问题:,(1)该实验的自变量为_;实验选择芽作为处理对象的原因是_。(2)利用秋水仙素处理或用药物破坏水稻芽尖生长点细胞中的高尔基体都可以使细胞内染色体数目加倍,但二者的原理不同,前者是不能形成纺锤体,后者是_。(3)分析表中数据可知,对于同一品种水稻来说,秋水仙素浓度与芽成活率、染色体加倍比率的关系为_;同一浓度的秋水仙素对不同品种水稻染色体加倍比率的影响不同,原因可能是不同品种水稻对秋水仙素反应的_不同。,【解析】(1)根据题干分析可知,该实验的自变量是秋水仙素的浓度和水稻的品种;秋水仙素的作用机理是抑制细胞分裂过程中纺锤体的形成,进而导致染色体数目加倍。由于芽尖生长点细胞分裂旺盛,易发生变异,所以该实验选择芽作为处理对象更容易获得染色体数目加倍的细胞。(2)高尔基体与植物细胞分裂末期细胞壁的形成有关,因此用药物破坏水稻芽尖生长点细胞中的高尔基体会导致子细胞壁不能形成,进而导致细胞中染色体数目加倍。(3)根据表格数据分析可知,对于同一品种水稻来说,随着秋水仙素浓度的增加,芽成活率逐渐降低,染色体加倍株数和比率逐渐增大。同一浓度的秋水仙素对不同品种水稻染色体加倍比率的影响不同,说明不同品种水稻对秋水仙素反应的敏感程度不同。,答案:(1)秋水仙素的浓度和水稻的品种芽尖生长点细胞分裂旺盛,易发生变异(2)抑制细胞壁形成(3)随着秋水仙素浓度的增大,芽成活率降低,染色体加倍比率增大敏感程度,【加固训练】洋葱是二倍体植物,某同学用低温诱导洋葱根尖细胞染色体加倍并获得成功。下列相关叙述中错误的是()A.低温诱导过程会使细胞出现不完整的细胞周期B.低温诱导只能使具有分裂能力的细胞染色体数目加倍C.低温和秋水仙素的作用原理相同D.低温诱导的根尖细胞,可能发生染色体数目变异,也可能发生基因重组,【解析】选D。低温会抑制纺锤体的形成,因此在有丝分裂后期,着丝点分裂后产生的子染色体不能被牵引到细胞两极,因此细胞周期没有末期,A正确;低温会抑制纺锤体的形成,只有具有分裂能力的细胞才会有纺锤体的形成,B正确;低温和秋水仙素都是抑制纺锤体的形成,C正确;低温诱导的根尖细胞,可能发生染色体数目变异,不能发生基因重组,基因重组只发生在减数分裂过程中,D错误。,考点三生物变异在育种上的应用【必备知识速填】1.育种的类型、原理及优缺点比较:,杂交,基因,突变,染色,体变,异,明显缩短育,种年限,基因,重组,2.基因工程及其应用:(1)基因工程的概念:,基因拼接,DNA分子,分子,导入,定向,(2)基因工程的基本工具。基因的“剪刀”与“针线”(如图):a:基因的“剪刀”:指_。作用特点是一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的核苷酸序列,并在特定的切点上切割_。b:基因的“针线”:指_。连接脱氧核糖与磷酸交替连接而构成的DNA骨架上的缺口。基因的“运输工具”:运载体,常用_、噬菌体、动植物病毒等。,限制性核酸内切酶,DNA分子,DNA连接酶,质粒,(3)基因工程的基本步骤。提取_目的基因与_结合将目的基因导入_目的基因的_。,目的基因,运载体,受体细胞,检测与鉴定,【秒判正误】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。()分析:杂合子连续自交,杂合子比例逐渐下降,纯合子比例逐渐增加。2.通过花药离体培养可获得抗锈病高产小麦新品种。()分析:花药离体培养得到的单倍体植株往往高度不育,需要秋水仙素处理诱导使其染色体加倍。3.诱变育种和杂交育种均可形成新基因。()分析:杂交育种不产生新基因,只出现新的基因型。,4.诱变育种可通过改变基因的结构达到育种的目的。()分析:诱变育种的原理是基因突变,基因突变会造成基因结构的改变。5.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。()分析:用二倍体西瓜给四倍体西瓜授粉,四倍体植株上结出的瓜是有子的,将此种子种下去得到三倍体植株,三倍体植株上结出的才是无子西瓜。,【重点难点讲透】1.生物育种程序图分析:,(1)识别图解中各字母表示的处理方法:A:杂交,D:自交,B:花药离体培养,C:秋水仙素(低温)处理,E:诱变处理,F:秋水仙素(低温)处理,G:DNA重组技术,H:脱分化,I:再分化,J:包裹人工种皮。(2)识别图中育种方法“亲本新品种”为杂交育种;“亲本新品种”为单倍体育种;“种子或幼苗新品种”为诱变育种;“种子或幼苗新品种”为多倍体育种;“植物细胞新品种”为基因工程育种。,2.单倍体育种与杂交育种的关系:,3.几种育种方式的注意事项:(1)单倍体育种与多倍体育种的操作对象不同。单倍体育种的操作对象是单倍体幼苗,多倍体育种的操作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为止;若选育隐性优良纯种,则只要出现该性状个体即可。,【教材命题源】教材原文:必修2P104“1978年,科学家将人体内能够产生胰岛素的基因与大肠杆菌的DNA分子重组,并且在大肠杆菌内获得成功的表达。”命题角度:角度1.大肠杆菌体内“成功”表达了人胰岛素原基因,产生的胰岛素却没有生物活性,请结合细胞器功能的知识,解释原因。,提示:人胰岛素原基因只能把胰岛素的氨基酸顺序正确排列出来,但是胰岛素作为大分子蛋白质要发挥它的功能,就必须要具备一定的空间结构,需要高尔基体、内质网等对肽链进行空间折叠修饰等,但是大肠杆菌作为一种细菌,除了核糖体之外没有其他细胞器,所以它无法对胰岛素的肽链结构进行加工,所以胰岛素无活性。,角度2.转基因食品是一种通过基因技术加入了外来基因或去除原有基因的食品,转基因食品近年来也陆续摆到了超市的货架上,吃了转基因食品之后,动植物的基因是否会转移到人体中?我们应该如何对待转基因食品?提示:不会,不论基因来源如何,基因进入人体后,都会被酶分解,不会将外来遗传信息带到人的基因组中。“科技是一把双刃剑”,我们既需要正视转基因食品的安全性和对生态的影响,更应该以科学和理性的态度来对待转基因食品,要用发展的眼光来看待和解决转基因技术领域存在的问题,使这种新技术更大限度地造福人类。,【典例示范】(2019北京高考)甲、乙是严重危害某二倍体观赏植物的病害。研究者先分别获得抗甲、乙的转基因植株,再将二者杂交后得到F1,结合单倍体育种技术,培育出同时抗甲、乙的植物新品种。以下对相关操作及结果的叙述,错误的是()A.将含有目的基因和标记基因的载体导入受体细胞B.通过接种病原体对转基因的植株进行抗病性鉴定C.调整培养基中植物激素比例获得F1花粉再生植株D.经花粉离体培养获得的若干再生植株均为二倍体,【解析】选D。本题考查基因工程的操作步骤以及单倍体育种方法。导入受体细胞的基因表达载体应含有目的基因和标记基因等,A项正确;对转基因植株可以用接种病原体的方法进行个体水平鉴定,B项正确;脱分化和再分化过程所用生长素和细胞分裂素的浓度比例不同,C项正确;经过花粉离体培养获得的幼苗是单倍体,需要经过秋水仙素诱导处理,使染色体数加倍,才能获得二倍体,D项错误。,【素养新命题】(1)在培育无子西瓜的过程中,为何用一定浓度的秋水仙素溶液处理二倍体西瓜的萌发的种子或幼苗?三倍体西瓜为什么无种子?(科学思维:分析与综合)提示:萌发的种子或幼苗有丝分裂旺盛,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。三倍体植株染色体组为奇数,联会紊乱,不能形成种子。,(2)太空育种即航天育种,是将作物种子或诱变材料搭乘返回式卫星送到太空,利用太空特殊的环境诱导种子产生变异,是培育作物新品种的新兴育种技术,太空育种的原理是什么?有什么优点?(社会责任:关注民生)提示:太空育种主要是通过强辐射、微重力和高真空等太空环境因素诱发植物产生突变。太空育种具有变异多、变幅大、稳定快以及高产优质、抗病能力强等优点,其变异率较普通诱变育种高34倍,育种周期明显缩短,但太空育种仍无法控制突变的方向,依然多害少利。,【热考角度通关】角度一育种过程和育种原理的理解1.(2019江苏高考)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,【解析】选C。基因重组是生物在有性生殖的过程中,控制不同性状的基因的重新组合,会导致后代性状发生改变,A项错误;基因突变会导致DNA的碱基序列发生改变,但由于密码子的简并性等原因,基因突变不一定会导致生物体性状发生改变,B项错误;二倍体花药离体培养获得的单倍体高度不育,但是用秋水仙素处理后使得其染色体数目加倍,为可育的二倍体,而且是纯种,C项正确;染色体组加倍后,配子的染色体组数加倍,但不影响配子数,D项错误。,2.(2020湖南四校联考)下列有关几种常见育种方法的叙述,错误的是()A.在杂交育种中,一般从F2开始选种,因为从F2开始发生性状分离B.在多倍体育种中,一般用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗C.在单倍体育种中,一般先筛选F1花粉类型再分别进行花药离体培养获得单倍体D.在诱变育种中,最初获得的显性优良性状个体一般是杂合子,【解析】选C。通过杂交将控制不同优良性状的基因集中到F1中,F1自交,F2会出现性状分离,因此可从F2开始筛选出人们需要的新品种。在多倍体育种中,用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,秋水仙素能抑制纺锤体形成,从而使子代染色体不能平分到两极,细胞中的染色体数目加倍。在单倍体育种中,一般不对花粉进行筛选,而是直接对所取的全部花药离体培养获得单倍体。在诱变育种中,通常只是一条染色体上的基因发生突变,最初获得的显性优良性状个体一般是杂合子。,科学思维批判性思维多倍体育种和单倍体育种的辨析(1)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,不能简单地认为花药离体培养就是单倍体育种的全部。(2)三倍体无子西瓜培育过程中两次传粉的目的不同: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。(3)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.(2017江苏高考)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_,产生的多种基因型中只有一部分在选育过程中保留下来。,【解析】(1)生物的变异包括可遗传的变异和不可遗传的变异,区别在于遗传物质是否改变,只有遗传物质改变引起的可遗传的变异才具有育种价值。(2)育种方法是杂交育种,可以将基因突变产生的变异株进行连续多代自交,使早熟基因逐渐纯合,进而培育成新品种1。由于单倍体育种能明显缩短育种年限,所以也可以采集变异株的花药进行花药离体培养,获得单倍体幼苗,然后用秋水仙素处理后获得高度纯合的后代。,(3)如果该早熟植株属于染色体组变异株,可以推测该变异株在减数分裂过程中染色体有多种联会方式,由此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,影响受精卵的形成,因而得不到足量的种子。育种方法是植物组织培养,在这种育种方法中需要不断