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第七單元·生物的變異和進(jìn)化第20講染色體變異及遺傳育種舉例說(shuō)明染色體結(jié)構(gòu)變異和數(shù)目變異;闡明生物變異在育種上的應(yīng)用;低溫誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍(活動(dòng))。2022:遼寧卷、河北卷、北京卷、湖南卷、浙江卷、江蘇卷、湖北卷2021·廣東卷(11)、2021·河南卷(15)、2021·山東卷(22)、2020·天津卷(17)、2020·全國(guó)卷Ⅱ(4)、2020·全國(guó)卷Ⅲ(32)課標(biāo)要求——明考向近年考情——知規(guī)律
結(jié)構(gòu)與功能觀:分析染色體變異對(duì)生物性狀的影響;進(jìn)化與適應(yīng)觀:掌握理解染色體變異基本原理及其在生物學(xué)中的意義。運(yùn)用比較與綜合,分析染色體變異類型及育種方法;運(yùn)用批判性思維,理性看待轉(zhuǎn)基因技術(shù)。通過(guò)低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化、生物變異類型的判斷與實(shí)驗(yàn)探究以及育種方案的選擇與設(shè)計(jì),培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果分析的能力。運(yùn)用遺傳變異的觀點(diǎn),指導(dǎo)動(dòng)植物育種實(shí)踐;通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)基因食品的安全調(diào)查、科學(xué)認(rèn)識(shí),謹(jǐn)慎對(duì)待轉(zhuǎn)基因食品。生命觀念科學(xué)思維科學(xué)探究科學(xué)探究染色體變異的類型及分析12低溫誘導(dǎo)染色體數(shù)目變化3變異在遺傳育種中的應(yīng)用思維導(dǎo)學(xué)1染色體變異的類型及分析(1)染色體結(jié)構(gòu)變異不改變?nèi)旧w上的基因的數(shù)目或排列順序(
)(2)含有3個(gè)染色體組的個(gè)體就是三倍體(
)(3)秋水仙素或低溫能抑制紡錘體的形成,從而導(dǎo)致染色體數(shù)目加倍(
)(4)單倍體的體細(xì)胞中一定不存在同源染色體(
)(5)多倍體育種中,可用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗(
)(6)染色體變異對(duì)生物體的影響很大,都不利于個(gè)體生存
(
)(7)X射線可引起基因突變,也可引起染色體變異(
)(8)單倍體經(jīng)秋水仙素加倍后必定是純合的二倍體(
)×√×√××√×長(zhǎng)句默寫1.(必修2P87)染色體變異的概念:__________________________________
。2.(必修2P87)染色體數(shù)目的變異可以分為兩類:___________________________________________________________________________________________________________________________________________。3染色體組:_________________________________________________________________________________________________________________________。生物體的體細(xì)胞或生殖細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目或結(jié)構(gòu)的變化,稱為染色體變異一類是細(xì)胞內(nèi)個(gè)別染色體的增加或減少,另一類是細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目以一套完整的非同源染色體為基數(shù)成倍地增加或成套地減少是指細(xì)胞中的一組非同源染色體,在形態(tài)和功能上各不相同,攜帶著控制生物生長(zhǎng)發(fā)育的全部遺傳信息考點(diǎn)梳理類型圖像聯(lián)會(huì)異常實(shí)例_____
果蠅缺刻翅、貓叫綜合征_____
果蠅棒狀眼1.染色體結(jié)構(gòu)變異類型缺失重復(fù)類型圖像聯(lián)會(huì)異常實(shí)例_____
果蠅花斑眼、人類慢性粒細(xì)胞白血病_____
果蠅卷翅、人類9號(hào)染色體長(zhǎng)臂倒位可導(dǎo)致習(xí)慣性流產(chǎn)易位倒位2.染色體結(jié)構(gòu)變異的結(jié)果及影響位置不利(1)關(guān)于易位染色體間的易位可分為單向易位和相互易位。前者指一條染色體的某一片段轉(zhuǎn)移到了另一條染色體上,而后者則指兩條染色體間相互交換了片段,較為常見。請(qǐng)?jiān)诳驁D中畫出下列兩種易位發(fā)生后在四分體時(shí)期的染色體聯(lián)會(huì)情況:(2)關(guān)于“缺失或增加”(3)關(guān)于“交換”3.染色體數(shù)目變異的類型[以二倍體為例]個(gè)別染色體三倍體4.染色體組[以雄果蠅為例](1)來(lái)源:一個(gè)染色體組由細(xì)胞中的
組成,如圖中
。一套完整的非同源染色體Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y4.染色體組[以雄果蠅為例](2)形態(tài):一個(gè)染色體組中的非同源染色體在形態(tài)、大小上
。(3)功能:從所含的基因看,一個(gè)染色體組中含有控制本物種生長(zhǎng)、發(fā)育、遺傳和變異的
,不存在重復(fù)。
各不相同
一整套基因
(4)“三法”判定染色體組
方法1
根據(jù)同源染色體數(shù)目判定
細(xì)胞內(nèi)任意一種形態(tài)相同的同源染色體有幾條,則含有幾個(gè)染色體組。提醒:若個(gè)別染色體增加一條,染色體組數(shù)目不變;若個(gè)別染色體減少一條,染色體組數(shù)目減少一組。方法2根據(jù)基因型判定在細(xì)胞或生物體的基因型中,控制同一性狀的基因(包括同一字母的大、小寫)出現(xiàn)幾次,則含有幾個(gè)染色體組。提醒:①如果某一細(xì)胞中的染色體存在染色單體,染色體組的數(shù)目相應(yīng)減半;②如果因重復(fù)/缺失等染色體結(jié)構(gòu)變異或個(gè)別染色體增加/減少等染色體數(shù)目變異,導(dǎo)致相關(guān)基因數(shù)目異常時(shí),不要用這些異常的基因來(lái)判斷。12233方法3根據(jù)染色體數(shù)和染色體的形態(tài)數(shù)推算
染色體組數(shù)=染色體數(shù)/染色體形態(tài)數(shù)。如普通小麥體細(xì)胞中有42條染色體,分為7種形態(tài),則染色體組的數(shù)目為6,因此普通小麥?zhǔn)橇扼w。提醒:若個(gè)別染色體增加一條,仍用原始染色體數(shù)目計(jì)算;若個(gè)別染色體減少一條,則在原始染色體數(shù)目計(jì)算的結(jié)果上再減少一個(gè)染色體組數(shù)。5.單倍體、二倍體和多倍體項(xiàng)目單倍體二倍體多倍體概念體細(xì)胞中染色體數(shù)目與本物種
染色體數(shù)目相同的個(gè)體體細(xì)胞中含有兩個(gè)
的個(gè)體體細(xì)胞中含有三個(gè)或三個(gè)以上染色體組的個(gè)體發(fā)育起點(diǎn)_____受精卵(通常是)受精卵(通常是)植株特點(diǎn)①植株弱??;②高度不育正??捎偾o稈粗壯;②葉片、果實(shí)和種子較大;③營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量豐富配子染色體組配子體細(xì)胞染色體組數(shù)____2____三倍體和四倍體形成過(guò)程
形成原因自然原因單性生殖正常的有性生殖外界環(huán)境條件劇變(如低溫)人工誘導(dǎo)______________秋水仙素處理____________秋水仙素處理__________________舉例蜜蜂的雄蜂幾乎全部的動(dòng)物和過(guò)半數(shù)的高等植物香蕉(三倍體);馬鈴薯(四倍體);八倍體小黑麥≥1≥3花藥離體培養(yǎng)單倍體幼苗萌發(fā)的種子或幼苗明辨單倍體、二倍體與多倍體(1)單倍體的體細(xì)胞中并非只有一個(gè)染色體組:因?yàn)榇蟛糠值纳锸嵌扼w,由二倍體花藥離體培養(yǎng)形成的單倍體的體細(xì)胞中只含有一個(gè)染色體組,但是多倍體的配子發(fā)育成的單倍體體細(xì)胞中含有不止一個(gè)染色體組。(2)單倍體育種與多倍體育種的操作對(duì)象不同:兩種育種方式都出現(xiàn)了染色體加倍情況。單倍體育種的操作對(duì)象是單倍體幼苗,通過(guò)植物組織培養(yǎng),得到的植株是純合子;多倍體育種的操作對(duì)象是正常萌發(fā)的種子或幼苗。1.關(guān)于單倍體、二倍體和多倍體的判斷2.關(guān)于同源染色體聯(lián)會(huì)和分離同源染色體的聯(lián)會(huì)實(shí)質(zhì)是同源區(qū)的聯(lián)會(huì),因此在染色體結(jié)構(gòu)變異中會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的聯(lián)會(huì)現(xiàn)象。分離時(shí),聯(lián)會(huì)的染色體隨機(jī)分離,如果染色體組為偶數(shù)或偶數(shù)條染色體,則平均分配;如果染色體組為奇數(shù),則因聯(lián)會(huì)紊亂而無(wú)法正常分離;如果個(gè)別染色體為奇數(shù)條,則其中一邊會(huì)少一條。素養(yǎng)培優(yōu)提醒分析三體產(chǎn)生的配子類型時(shí),為了避免混淆,可以進(jìn)行標(biāo)號(hào),如AAa,可以記為A1A2a,則染色體的三種分離方式為1A1A2、1a,1A1、1A2a,1A2、1A1a,最后把A合并即可得到各種配子的比例。變異產(chǎn)生配子的類型分析素養(yǎng)提升生命觀念——結(jié)構(gòu)與功能觀1.單倍體為什么也可能可育?提示:自然狀態(tài)下,單倍體由本物種的配子發(fā)育而來(lái),是否可育取決于單倍體細(xì)胞中同源染色體組數(shù)目,如果為偶數(shù),則可育,如果為奇數(shù),則不可育(實(shí)質(zhì)是染色體能否正常聯(lián)會(huì)和分離)。因此單倍體不一定不可育,如四倍體的配子形成的單倍體含2個(gè)染色體組,表現(xiàn)為可育。科學(xué)思維——批判性思維2.二倍體是否一定可育?提示:二倍體不一定可育,同源二倍體(2N)含偶數(shù)組同源染色體,減數(shù)分裂能正常聯(lián)會(huì),表現(xiàn)為可育。但異源二倍體(如馬(2M)跟驢(2N)雜交后代騾子(M+N))不存在同源染色體,無(wú)法正常聯(lián)會(huì),因此不可育。科學(xué)思維——分析與推理3.為什么平時(shí)吃的香蕉是沒(méi)有種子的?提示:因?yàn)橄憬对耘嗥贩N體細(xì)胞中的染色體數(shù)目是33條,減數(shù)分裂時(shí)染色體發(fā)生聯(lián)會(huì)紊亂,不能形成正常的配子,因此無(wú)法形成受精卵,進(jìn)而形成種子。圍繞染色體變異考查生命觀念B棒眼和超棒眼的染色體b段重復(fù)增多,因此屬于染色體結(jié)構(gòu)變異中的重復(fù)。1.(2021·浙江1月選考,4)野生果蠅的復(fù)眼由正常眼變成棒眼和超棒眼,是由于某個(gè)染色體中發(fā)生了如下圖所示變化,a、b、c表示該染色體中的不同片段。棒眼和超棒眼的變異類型屬于染色體變異中的A.缺失
B.重復(fù)
C.易位
D.倒位2.(2021·廣東,16)人類(2n=46)14號(hào)與21號(hào)染色體二者的長(zhǎng)臂在著絲粒處融合形成14/21平衡易位染色體,該染色體攜帶者具有正常的表型,但在產(chǎn)生生殖細(xì)胞的過(guò)程中,其細(xì)胞中形成復(fù)雜的聯(lián)會(huì)復(fù)合物(如圖)。在進(jìn)行減數(shù)分裂時(shí),若該聯(lián)會(huì)復(fù)合物的染色體遵循正常的染色體行為規(guī)律(不考慮同源染色體非姐妹染色單體的互換),下列關(guān)于平衡易位染色體攜帶者的敘述,錯(cuò)誤的是
C14/21平衡易位染色體,是通過(guò)染色體易位形成,屬于染色體變異,可通過(guò)顯微鏡觀察到,而有絲分裂中期染色體形態(tài)固定,故觀察平衡易位染色體也可選擇有絲分裂中期細(xì)胞,A正確;由題干信息可知,14/21平衡易位染色體,由14號(hào)和21號(hào)兩條染色體融合成一條染色體,故男性攜帶者的初級(jí)精母細(xì)胞含有45條染色體,B正確;由于形成14/21平衡易位染色體,該女性初級(jí)卵母細(xì)胞中含有45條染色體,經(jīng)過(guò)減數(shù)分裂該女性攜帶者的卵子最多含23種形態(tài)不同的染色體,C錯(cuò)誤;女性攜帶者的卵子可能有6種類型(只考慮圖中的3種染色體)分別是:①含有14、21號(hào)染色體的正常卵細(xì)胞、②僅含有14/21平衡易位染色體的卵細(xì)胞、③含有14/21平衡易位染色體和21號(hào)染色體的卵細(xì)胞、④僅含有14號(hào)染色體的卵細(xì)胞、⑤含有14/21平衡易位染色體和14號(hào)染色體的卵細(xì)胞、⑥僅含有21號(hào)染色體的卵細(xì)胞,D正確。A.觀察平衡易位染色體也可選擇有絲分裂中期細(xì)胞
B.男性攜帶者的初級(jí)精母細(xì)胞含有45條染色體
C.女性攜帶者的卵子最多含24種形態(tài)不同的染色體
D.女性攜帶者的卵子可能有6種類型(只考慮圖中的3種染色體)圍繞染色體變異考查科學(xué)思維CA、①細(xì)胞中有四條染色體,為兩對(duì)同源染色體,在減數(shù)第一次分裂前期兩對(duì)同源染色體聯(lián)會(huì),A正確;B、②細(xì)胞減數(shù)分裂時(shí)三條同源染色體中任意兩條正常分離,另一條隨機(jī)移向一極,最終產(chǎn)生的配子為1/12AR、1/12Ar、1/12aar、1/12aaR、1/6AaR、1/6Aar、1/6ar、1/6aR,其中正常配子為1/12AR、1/12Ar、1/6ar、1/6aR,剛好占一半,B正確;C、③細(xì)胞減數(shù)第一次分裂后期非同源染色體自由組合,最終產(chǎn)生4個(gè)配子,2種基因型,為AR、AR、ar、ar或Ar、Ar、aR、aR,C錯(cuò)誤;D、①發(fā)生了染色體結(jié)構(gòu)變異中的易位,②發(fā)生了染色體數(shù)目變異,理論上通過(guò)觀察染色體的結(jié)構(gòu)和細(xì)胞中的染色體數(shù)目就可以觀察到,D正確。3.(2021·河北·高考真題)圖中①、②和③為三個(gè)精原細(xì)胞,①和②發(fā)生了染色體變異,③為正常細(xì)胞。②減數(shù)分裂時(shí)三條同源染色體中任意兩條正常分離,另一條隨機(jī)移向一極。不考慮其他變異,下列敘述錯(cuò)誤的是(
)A.①減數(shù)第一次分裂前期兩對(duì)同源染色體聯(lián)會(huì)B.②經(jīng)減數(shù)分裂形成的配子有一半正常C.③減數(shù)第一次分裂后期非同源染色體自由組合,最終產(chǎn)生4種基因型配子D.①和②的變異類型理論上均可以在減數(shù)分裂過(guò)程中通過(guò)光學(xué)顯微鏡觀察到4.(2020·全國(guó)卷Ⅱ,T4)關(guān)于高等植物細(xì)胞中染色體組的敘述,錯(cuò)誤的是(
)
A.二倍體植物的配子只含有一個(gè)染色體組
B.每個(gè)染色體組中的染色體均為非同源染色體
C.每個(gè)染色體組中都含有常染色體和性染色體
D.每個(gè)染色體組中各染色體DNA的堿基序列不同
C二倍體植物體細(xì)胞含有兩個(gè)染色體組,減數(shù)分裂形成配子時(shí)染色體數(shù)目減半,即配子只含一個(gè)染色體組,A正確;由染色體組的定義可知,一個(gè)染色體組中所有染色體均為非同源染色體,不含同源染色體,B正確;不是所有生物都有性別之分,有性別之分的生物的性別不一定由性染色體決定,因此不是所有細(xì)胞中都有性染色體和常染色體之分,C錯(cuò)誤;一個(gè)染色體組中的所有染色體在形態(tài)和功能上各不相同,因此染色體DNA的堿基序列不同,D正確。2低溫誘導(dǎo)染色體數(shù)目變化考點(diǎn)梳理1.實(shí)驗(yàn)原理用低溫處理植物____________細(xì)胞,能夠抑制__________的形成,以致影響細(xì)胞有絲分裂中染色體被拉向兩極,導(dǎo)致細(xì)胞不能____________________,于是,植物細(xì)胞的染色體數(shù)目發(fā)生變化()。分生組織紡錘體
分裂成兩個(gè)子細(xì)胞提醒:低溫不會(huì)抑制著絲粒分裂,姐妹染色單體照樣會(huì)分離。卡諾氏液2.實(shí)驗(yàn)步驟95%的酒精低高解離制片3.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
視野中既有染色體數(shù)目發(fā)生改變細(xì)胞,也有____________________的細(xì)胞。提醒:①看不到細(xì)胞分裂的動(dòng)態(tài)過(guò)程,因?yàn)榭ㄖZ氏液處理后細(xì)胞已經(jīng)死亡。②只有少部分細(xì)胞染色體數(shù)目改變,大部分仍然是正常的二倍體。③視野下觀察到細(xì)胞中的染色體的數(shù)目可能有2N、4N、8N等情況。正常的二倍體1.實(shí)驗(yàn)中的試劑及其作用試劑使用方法作用卡諾氏液將根尖放入卡諾氏液中浸泡0.5~1h固定細(xì)胞形態(tài)體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精沖洗用卡諾氏液處理的根尖洗去卡諾氏液與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的鹽酸等體積混合,浸泡經(jīng)固定的根尖解離根尖細(xì)胞質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的鹽酸與體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精等體積混合,作為解離液解離根尖細(xì)胞蒸餾水浸泡解離后的根尖約10min漂洗根尖,去除解離液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01g/mL的甲紫溶液把漂洗干凈的根尖放進(jìn)盛有甲紫溶液的玻璃皿中染色3~5min使染色體著色2.低溫誘導(dǎo)染色體加倍實(shí)驗(yàn)與觀察細(xì)胞有絲分裂實(shí)驗(yàn)的比較項(xiàng)目低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化觀察根尖分生組織細(xì)胞的有絲分裂培養(yǎng)待洋蔥長(zhǎng)出1cm左右不定根時(shí),低溫(4℃)培養(yǎng)適宜溫度下培養(yǎng)固定解離前用卡諾氏液進(jìn)行固定,然后用體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精沖洗2次不用固定素養(yǎng)培優(yōu)教材實(shí)驗(yàn)中“酒精”及其作用
脂肪鑒定中用于洗去(蘇丹Ⅲ染液)浮色土壤動(dòng)物類群豐富度探究實(shí)驗(yàn)中用于標(biāo)本的固定;進(jìn)行植物組織培養(yǎng)時(shí)用其對(duì)外植體消毒及實(shí)驗(yàn)室中用其對(duì)操作臺(tái)、操作者的雙手消毒觀察洋蔥根尖細(xì)胞有絲分裂實(shí)驗(yàn)中用其與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的鹽酸混合制備“解離液”低溫誘導(dǎo)染色體加倍實(shí)驗(yàn)中經(jīng)固定后用其洗去卡諾氏液,之后再用其與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的鹽酸混合制備解離液DNA粗提取實(shí)驗(yàn),用體積分?jǐn)?shù)為95%的冷酒精析出DNA,進(jìn)行DNA粗提取葉綠體色素提取實(shí)驗(yàn)中作為“色素提取劑”素養(yǎng)提升科學(xué)思維——?dú)w納與總結(jié)1.秋水仙素與低溫都能誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍,這兩種方法在原理上有什么相似之處?提示:秋水仙素與低溫都能誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍。可能都與抑制紡錘體的形成有關(guān),著絲粒分裂后沒(méi)有紡錘體的牽引作用,因而不能將染色體拉向細(xì)胞的兩極,導(dǎo)致細(xì)胞中的染色體數(shù)目加倍。2.待洋蔥長(zhǎng)出不定根時(shí),為何要將整個(gè)裝置放入冰箱內(nèi)低溫處理長(zhǎng)達(dá)36h?提示:如果低溫誘導(dǎo)洋蔥根尖時(shí)間過(guò)短,細(xì)胞將無(wú)法完成一個(gè)細(xì)胞周期,進(jìn)而可能觀察不到染色體數(shù)目加倍的細(xì)胞。3.卡諾氏液和解離液的作用一樣嗎?提示:不一樣??ㄖZ氏液是固定液的一種。固定液的作用是固定細(xì)胞形態(tài)以及細(xì)胞內(nèi)的各種結(jié)構(gòu),固定之后,細(xì)胞不再代謝也不再變化。解離液的作用主要是溶解細(xì)胞間的連接物質(zhì),將組織中的細(xì)胞分散開來(lái),便于觀察。圍繞實(shí)驗(yàn)考查科學(xué)思維和科學(xué)探究能力B低溫和秋水仙素都是抑制紡錘體的形成,從而使染色體數(shù)目加倍,A錯(cuò)誤;鹽酸酒精混合液可以使蒜根尖解離,B正確;用卡諾氏液固定細(xì)胞形態(tài)后,用體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精沖洗2次,C錯(cuò)誤;顯微鏡下可以看到少數(shù)細(xì)胞的染色體數(shù)目發(fā)生改變,大多數(shù)細(xì)胞染色體數(shù)目不變,D錯(cuò)誤。1.下列關(guān)于“低溫誘導(dǎo)植物細(xì)胞染色體數(shù)目的變化”實(shí)驗(yàn)的敘述,正確的是(
) A.原理:低溫和秋水仙素誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍的原理相同,都是抑制染色體著絲粒分裂 B.解離:鹽酸酒精混合液可以使蒜根尖解離 C.沖洗:用卡諾氏液固定細(xì)胞形態(tài)后,用清水沖洗2次 D.觀察:顯微鏡下可以看到大多數(shù)細(xì)胞的染色體數(shù)目發(fā)生改變,少數(shù)細(xì)胞染色體數(shù)目不變2.為探究秋水仙素誘發(fā)基因突變及染色體數(shù)目加倍的最佳濃度和作用時(shí)間,進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn),下列有關(guān)敘述不正確的是(
)
A.秋水仙素的濃度和作用時(shí)間屬于自變量
B.溫度屬于無(wú)關(guān)變量,會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果
C.變異細(xì)胞類型都可以用光學(xué)顯微鏡觀察檢驗(yàn)
D.正式實(shí)驗(yàn)前需進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn),以檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和可行性C由于探究秋水仙素誘發(fā)基因突變及染色體數(shù)目加倍的最佳濃度和作用時(shí)間,所以秋水仙素的濃度和作用時(shí)間屬于自變量,A正確;由于秋水仙素的濃度和作用時(shí)間屬于自變量,所以溫度等屬于無(wú)關(guān)變量,需要嚴(yán)格控制,否則會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果,B正確;變異細(xì)胞類型中只有染色體數(shù)目變化可以用光學(xué)顯微鏡觀察檢驗(yàn),而基因突變屬于分子水平,不能用光學(xué)顯微鏡觀察檢驗(yàn),C錯(cuò)誤;預(yù)實(shí)驗(yàn)是在正式實(shí)驗(yàn)之前,用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)或只用少量樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn),以便摸出最佳的實(shí)驗(yàn)條件,為正式實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ),所以正式實(shí)驗(yàn)前需進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn),以檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和可行性,D正確。(1)據(jù)題意“為獲得玉米多倍體植株”可用秋水仙素對(duì)萌發(fā)的種子進(jìn)行處理,抑制有絲分裂前期紡錘體的形成,導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)的染色體數(shù)目加倍,從而得到多倍體玉米。3.(2018·天津卷,T9)為獲得玉米多倍體植株,采用以下技術(shù)路線。據(jù)圖回答:(1)可用________________________對(duì)圖中發(fā)芽的種子進(jìn)行誘導(dǎo)處理。秋水仙素(或低溫)
(2)篩選鑒定多倍體時(shí),需要觀察染色體的數(shù)目,取玉米幼苗的根尖固定后,經(jīng)過(guò)解離、漂洗、染色、制片過(guò)程,進(jìn)行觀察。由于只有根尖的分生區(qū)進(jìn)行細(xì)胞分裂,因此可觀察分生區(qū)細(xì)胞的染色體數(shù)目。在進(jìn)行有絲分裂實(shí)驗(yàn)中,解離是使細(xì)胞相互分離開,壓片是進(jìn)一步使細(xì)胞相互分散開,如果解離不充分或壓片不充分,會(huì)使細(xì)胞均多層重疊。在觀察細(xì)胞分裂時(shí),材料經(jīng)過(guò)解離已經(jīng)死亡。觀察到的某一狀態(tài)的細(xì)胞數(shù)量越多,說(shuō)明該時(shí)期持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)。因此可用x1表示甲株細(xì)胞周期中的間期時(shí)間長(zhǎng)短,用x2+x3+x4+x5來(lái)表示甲株細(xì)胞周期中的分裂期的時(shí)間長(zhǎng)短。(2)篩選鑒定多倍體時(shí),剪去幼苗根尖固定后,經(jīng)過(guò)解離、漂洗、染色、制片,觀察_______區(qū)的細(xì)胞。若裝片中的細(xì)胞均多層重疊,原因是_______________________________________。統(tǒng)計(jì)細(xì)胞周期各時(shí)期的細(xì)胞數(shù)和細(xì)胞染色體數(shù)。下表分別為幼苗Ⅰ中的甲株和幼苗Ⅱ中的乙株的統(tǒng)計(jì)結(jié)果??梢岳帽碇袛?shù)值_______和_________________________,比較甲株細(xì)胞周期中的間期與分裂期的時(shí)間長(zhǎng)短。幼苗計(jì)數(shù)項(xiàng)目細(xì)胞周期間期前期中期后期末期甲株細(xì)胞數(shù)細(xì)胞染色體數(shù)x1x2x3x4x5--y2y-乙株細(xì)胞染色體數(shù)--2y4y-分生解離不充分(或壓片不充分)x1x2+x3+x4+x5(3)秋水仙素誘導(dǎo)導(dǎo)致幼苗在有絲分裂前期不出現(xiàn)紡錘體,因此后期染色體加倍后細(xì)胞不會(huì)分裂為兩個(gè)子細(xì)胞,進(jìn)而使細(xì)胞內(nèi)的染色體數(shù)目是誘導(dǎo)之前染色體數(shù)目的兩倍。再進(jìn)行下一次細(xì)胞分裂時(shí),按照加倍后的染色體數(shù)目進(jìn)行正常的有絲分裂。因此誘導(dǎo)處理使染色體數(shù)加倍的細(xì)胞周期及下一個(gè)細(xì)胞周期的染色體數(shù)變化曲線如圖所示(見答案)。(3)依表結(jié)果,繪出形成乙株的過(guò)程中,誘導(dǎo)處理使染色體數(shù)加倍的細(xì)胞周期及下一個(gè)細(xì)胞周期的染色體數(shù)變化曲線。3變異在遺傳育種中的應(yīng)用1.抗蟲小麥與矮稈小麥雜交獲得抗蟲矮稈小麥?zhǔn)腔蛑亟M的結(jié)果(
)2.通過(guò)花藥離體培養(yǎng)獲得的植株一定高度不育(
)3.利用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗獲得的植株都是純合子(
)4.通過(guò)誘變育種可獲得青霉素高產(chǎn)菌株(
)5.用二倍體西瓜給四倍體西瓜授粉,會(huì)結(jié)出三倍體無(wú)子西瓜(
)6.單倍體水稻米粒比普通水稻的小(
)7.通過(guò)誘導(dǎo)多倍體的方法可克服遠(yuǎn)緣雜交不育,培育出作物新類型(
)8.通過(guò)基因工程技術(shù)可定向改造生物體性狀,培養(yǎng)轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物(
)××√×√××√長(zhǎng)句默寫1.三倍體不育的原因是__________________________________________________
。2.騾子不育的原因是
。3.當(dāng)秋水仙素作用于正在分裂的細(xì)胞時(shí),________________________________
,從而引起細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍。三倍體個(gè)體在進(jìn)行減數(shù)分裂時(shí)染色體聯(lián)會(huì)紊亂,不能形成可育的配子騾子細(xì)胞內(nèi)無(wú)同源染色體,不能進(jìn)行正常的減數(shù)分裂能夠抑制紡錘體的形成,導(dǎo)致染色體不能移向細(xì)胞的兩極考點(diǎn)梳理1.雜交育種(1)原理:
。(2)過(guò)程①培育雜合子品種選取符合要求的純種雙親雜交(♀×♂)→F1(即為所需品種)?;蛑亟M③培育顯性純合子品種a.植物:選擇具有不同優(yōu)良性狀的親本雜交,獲得F1→F1自交→獲得F2→鑒別、選擇需要的類型,連續(xù)自交至
為止。b.動(dòng)物:選擇具有不同優(yōu)良性狀的親本雜交,獲得F1→F1雌雄個(gè)體交配→獲得F2→鑒別、選擇需要的類型與隱性類型測(cè)交,選擇____________
。不發(fā)生性狀分離后代不發(fā)生性狀分離的F2個(gè)體(3)優(yōu)點(diǎn):操作簡(jiǎn)便,可以把多個(gè)品種的
集中在一起。(4)缺點(diǎn):獲得新品種的周期
。優(yōu)良性狀長(zhǎng)提醒:雜交育種的周期不一定都很長(zhǎng),如動(dòng)物雜交育種中F2即可篩選出需要的新品種,植物雜交育種中如果新品種為隱形純合子,育種周期也可以很短。(3)優(yōu)點(diǎn)①可以提高
,在較短時(shí)間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類型。②大幅度地
。(4)缺點(diǎn):有利變異個(gè)體往往不多,需要處理大量材料,盲目性大。2.誘變育種(1)原理:
。(2)過(guò)程基因突變突變率改良某些性狀
分裂旺盛,容易誘發(fā)基因突變3.單倍體育種(1)原理:
。
(2)方法(3)優(yōu)點(diǎn):
,所得個(gè)體均為
。
(4)缺點(diǎn):技術(shù)復(fù)雜。染色體(數(shù)目)變異
秋水仙素
明顯縮短育種年限
純合子
花藥離體培養(yǎng)≠單倍體育種單倍體育種主要包括雜交、花藥離體培養(yǎng)、秋水仙素處理和篩選四個(gè)過(guò)程。單倍體育種培育的不一定都是純合子單倍體育種一般應(yīng)用于二倍體植物,因?yàn)槿魹樗谋扼w植物,通過(guò)單倍體育種形成的個(gè)體不一定是純合子。4.多倍體育種(1)方法:用
或低溫處理。
(2)處理材料:
。
(3)原理。秋水仙素
萌發(fā)的種子或幼苗
紡錘體
染色體
(4)實(shí)例:三倍體無(wú)子西瓜莖、葉、花三倍體種子
果實(shí)
不變聯(lián)會(huì)紊亂不可育≠不可遺傳的變異三倍體無(wú)子西瓜、騾子、二倍體的單倍體等均表現(xiàn)為“不育”,但它們均屬可遺傳的變異——其遺傳物質(zhì)已發(fā)生變化,若將其體細(xì)胞培養(yǎng)為個(gè)體,則可保持其變異性狀——這與僅由環(huán)境引起的不可遺傳的變異有著本質(zhì)區(qū)別。如無(wú)子番茄的“無(wú)子”原因是植株未受粉,生長(zhǎng)素促進(jìn)了果實(shí)發(fā)育,這種“無(wú)子”性狀是不可以保留到子代的,將無(wú)子番茄進(jìn)行組織培養(yǎng)時(shí),若能正常受粉,則可結(jié)“有子果實(shí)”。素養(yǎng)培優(yōu)從育種目的、方法特點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)材料確定育種方案素養(yǎng)提升生命觀念——結(jié)構(gòu)與功能觀1.為什么一定濃度的秋水仙素溶液處理二倍體西瓜的芽尖而不是處理其他部位?提示:西瓜幼苗的芽尖發(fā)育成地上的莖葉和果實(shí)等部分,是有絲分裂旺盛的地方,用秋水仙素處理有利于抑制細(xì)胞有絲分裂時(shí)形成紡錘體,從而形成四倍體西瓜植株。2.舉例說(shuō)明多倍體育種得到的不一定是純合子。提示:如基因型為Aa的二倍體植株經(jīng)秋水仙素處理后,加倍成的四倍體基因型為AAaa,即為雜合子。科學(xué)思維——模型與建模社會(huì)責(zé)任——實(shí)驗(yàn)與安全3.秋水仙素是一種怎樣的物質(zhì)?使用時(shí)應(yīng)注意什么?提示:秋水仙素(C22H25O6N)是從百合科植物秋水仙的種子和球莖中提取的一種植物堿。它是白色或淡黃色的粉末或針狀結(jié)晶,有劇毒,使用時(shí)應(yīng)當(dāng)特別注意。圍繞遺傳育種考查生命觀念和科學(xué)思維能力A白菜型油菜屬于二倍體生物,體細(xì)胞中含有兩個(gè)染色體組,而Bc是通過(guò)未受精的卵細(xì)胞發(fā)育而來(lái)的單倍體,其成熟葉肉細(xì)胞中含有一個(gè)染色體組,A錯(cuò)誤;Bc是通過(guò)未受精的卵細(xì)胞發(fā)育而來(lái)的單倍體,秋水仙素處理Bc幼苗可以培育出純合植株,此種方法為單倍體育種,能縮短育種年限,B、C正確;自然狀態(tài)下,Bc只含有一個(gè)染色體組,細(xì)胞中無(wú)同源染色體,減數(shù)分裂不能形成正常配子,而高度不育,D正確。1.(2021·廣東,11)白菜型油菜(2n=20)的種子可以榨取食用油(菜籽油),為了培育高產(chǎn)新品種,科學(xué)家誘導(dǎo)該油菜未受精的卵細(xì)胞發(fā)育形成完整植株Bc。下列敘述錯(cuò)誤的是A.Bc成熟葉肉細(xì)胞中含有兩個(gè)染色體組B.將Bc作為育種材料,能縮短育種年限C.秋水仙素處理Bc幼苗可以培育出純合植株D.自然狀態(tài)下Bc因配子發(fā)育異常而高度不育2.(2021·北京,7)研究者擬通過(guò)有性雜交的方法將簇毛麥(2n=14)的優(yōu)良性狀導(dǎo)入普通小麥(2n=42)中。用簇毛麥花粉給數(shù)以千計(jì)的小麥小花授粉,10天后只發(fā)現(xiàn)兩個(gè)雜種幼胚,將其離體培養(yǎng),產(chǎn)生愈傷組織,進(jìn)而獲得含28條染色體的大量雜種植株。以下表述錯(cuò)誤的是
A.簇毛麥與小麥之間存在生殖隔離
B.培養(yǎng)過(guò)程中幼胚細(xì)胞經(jīng)過(guò)脫分化和再分化
C.雜種植株減數(shù)分裂時(shí)染色體能正常聯(lián)會(huì)
D.雜種植株的染色體加倍后能產(chǎn)生可育植株C簇毛麥與小麥的后代在減數(shù)分裂時(shí)染色體聯(lián)會(huì)紊亂,不可育,故二者之間存在生殖隔離,A正確;幼胚細(xì)胞經(jīng)過(guò)脫分化形成愈傷組織,愈傷組織經(jīng)過(guò)再分化形成胚狀體或叢芽,從而得到完整植株,B正確;雜種植株細(xì)胞內(nèi)由于沒(méi)有同源染色體,故減數(shù)分裂時(shí)染色體無(wú)法正常聯(lián)會(huì),C錯(cuò)誤;雜種植株的染色體加倍后能獲得可育植株,D正確。關(guān)注育種設(shè)計(jì),強(qiáng)化社會(huì)責(zé)任(1)基因型為Mm的植株自交一代,F(xiàn)1的基因型種類及比例為1/4MM、1/2Mm、1/4mm;F1中的mm雄性不育,不能進(jìn)行自交,F(xiàn)1中的MM(占1/3)、Mm(占2/3)可以進(jìn)行自交,1/3MM自交后代為1/3MM,2/3Mm自交后代為1/6MM、1/3Mm、1/6mm,據(jù)此推知F2中雄性不育植株所占的比例為1/6。基因型為mm的植株雄性不育,基因型為MM、Mm的植株可育,基因型為Rr的植株表現(xiàn)為晚熟紅果,所以雄性不育植株(mm)與野生型植株雜交所得可育晚熟紅果雜交種的基因型為MmRr。以該雜交種MmRr為親本連續(xù)種植,若每代均隨機(jī)受粉,F(xiàn)1的基因型種類及比例為1/16MMRR、2/16MMRr、2/16MmRR、4/16MmRr、1/16MMrr、2/16Mmrr、1/16mmRR、2/16mmRr、1/16mmrr,F(xiàn)1隨機(jī)受粉,F(xiàn)1產(chǎn)生的雌配子種類及比例為1/4MR、1/4Mr、1/4mR、1/4mr,由于基因型為mm的植株雄性不育,F(xiàn)1產(chǎn)生的雄配子種類及比例為1/3MR、1/3Mr、1/6mR、1/6mr,雌配子與雄配子隨機(jī)結(jié)合,可得出F2中可育晚熟紅果植株(M_Rr)所占比例為5/12。3.(2021·山東卷)番茄是雌雄同花植物,可自花受粉也可異花受粉。M、m基因位于2號(hào)染色體上,基因型為mm的植株只產(chǎn)生可育雌配子,表現(xiàn)為小花、雄性不育?;蛐蜑镸M、Mm的植株表現(xiàn)為大花、可育。R、r基因位于5號(hào)染色體上,基因型為RR、Rr、rr的植株表現(xiàn)型分別為正常成熟紅果、晚熟紅果、晚熟黃果。細(xì)菌中的H基因控制某種酶的合成,導(dǎo)入H基因的轉(zhuǎn)基因番茄植株中,H基因只在雄配子中表達(dá),噴施萘乙酰胺(NAM)后含H基因的雄配子死亡。不考慮基因突變和交叉互換。(1)基因型為Mm的植株連續(xù)自交兩代,F(xiàn)2中雄性不育植株所占比例為______。雄性不育植株與野生型植株雜交所得可育晚熟紅果雜交種的基因型為_________,以該雜交種為親本連續(xù)種植,若每代均隨機(jī)受粉,則F2中可育晚熟紅果植株所占比例為______。1/6
MmRr
5/12(2)導(dǎo)入H基因的轉(zhuǎn)基因番茄植株中,H基因只在雄配子中表達(dá),噴施萘乙酰胺(NAM)后含H基因的雄配子死亡。將H基因?qū)牖蛐蜑镸m的細(xì)胞并獲得轉(zhuǎn)基因植株甲和乙,植株甲(Mm)和乙(Mm)分別與雄性不育植株(mm)雜交,在形成配子時(shí)噴施NAM,F(xiàn)1均表現(xiàn)為雄性不育(mm),說(shuō)明甲(Mm)和乙(Mm)產(chǎn)生的含M的雄配子均因?yàn)楹琀基因而死亡,只有含m的雄配子因?yàn)椴缓琀基因而存活,而雄性不育植株(mm)產(chǎn)生的卵細(xì)胞也不含H基因,所以所得F1的體細(xì)胞中含有0個(gè)H基因。若植株甲(Mm)的體細(xì)胞中僅含1個(gè)H基因,因?yàn)榧?Mm)產(chǎn)生的含M的雄配子死亡了,可以推知H基因插入了M所在的染色體上,造成了含M的雄配子死亡。若植株乙的體細(xì)胞中含n個(gè)H基因,因?yàn)橐?Mm)產(chǎn)生的含M的雄配子死亡了,而含m的雄配子存活,可推知必須有1個(gè)H基因位于M所在染色體上(使含M的雄配子死亡),且2條同源染色體上不能同時(shí)存在H基因(使含m的雄配子中每條染色體上均不含H基因)。植株乙(Mm)與雄性不育植株雜交,植株乙(Mm)產(chǎn)生的不含H基因的雄配子的比例為1/2n,雄性不育植株(mm)產(chǎn)生的雌配子為m,若不噴施NAM,則子一代中不含H基因的雄性不育植株所占比例為1/2n。(2)已知H基因在每條染色體上最多插入1個(gè)且不影響其他基因。將H基因?qū)牖蛐蜑镸m的細(xì)胞并獲得轉(zhuǎn)基因植株甲和乙,植株甲和乙分別與雄性不育植株雜交,在形成配子時(shí)噴施NAM,F(xiàn)1均表現(xiàn)為雄性不育。若植株甲和乙的體細(xì)胞中含1個(gè)或多個(gè)H基因,則以上所得F1的體細(xì)胞中含有____個(gè)H基因。若植株甲的體細(xì)胞中僅含1個(gè)H基因,則H基因插入了________所在的染色體上。若植株乙的體細(xì)胞中含n個(gè)H基因,則H基因在染色體上的分布必須滿足的條件是_____________________________________________________________________。植株乙與雄性不育植株雜交,若不噴施NAM,則子一代中不含H基因的雄性不育植株所占比例為________。0
M基因必須有1個(gè)H基因位于M所在染色體上,且2條同源染色體上不能同時(shí)存在H基因1/2n(3)植株甲的基因型為Mm,若植株甲的細(xì)胞中僅含一個(gè)H基因,在不噴施NAM的情況下,利用植株甲及非轉(zhuǎn)基因植株通過(guò)一次雜交即可選育出與植株甲基因型相同的植株,可以植株甲為父本(Mm),雄性不育植株(mm)為母本進(jìn)行雜交,子代有兩種基因型Mm和mm,其中基因型為Mm的植株表現(xiàn)為大花,基因型為mm的植株表現(xiàn)為小花,子代中大花植株即為所需植株。(3)若植株甲的細(xì)胞中僅含1個(gè)H基因。在不噴施NAM的情況下,利用植株甲及非轉(zhuǎn)基因植株通過(guò)一次雜交即可選育出與植株甲基因型相同的植株。請(qǐng)寫出選育方案。______________________________________________________________________________________________________________________________________。以雄性不育植株為母本、植株甲為父本進(jìn)行雜交,子代中大花植株即為所需植株(或利用雄性不育株與植株甲雜交,子代中大花植株即為所需植株)4.(2021·河北卷)我國(guó)科學(xué)家利用栽培稻(H)與野生稻(D)為親本,通過(guò)雜交育種方法并輔以分子檢測(cè)技術(shù),選育出了L12和L7兩個(gè)水稻新品系。L12的12號(hào)染色體上帶有D的染色體片段(含有耐缺氮基因TD),L7的7號(hào)染色體上帶有D的染色體片段(含有基因SD),兩個(gè)品系的其他染色體均來(lái)自H(圖1)。H的12號(hào)和7號(hào)染色體相應(yīng)片段上分別含有基因TH和SH。現(xiàn)將兩個(gè)品系分別與H雜交,利用分子檢測(cè)技術(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)一親本及部分F2的TD/TH基因進(jìn)行檢測(cè),對(duì)實(shí)驗(yàn)二親本及部分F2的SD/SH基因進(jìn)行檢測(cè),檢測(cè)結(jié)果以帶型表示(圖2)。(1)水稻是雌雄同株植物,水稻細(xì)胞沒(méi)有性染色體,圖1顯示水稻細(xì)胞有12對(duì)染色體,建立水稻基因組數(shù)據(jù)庫(kù),需要測(cè)定每對(duì)染色體中的一條,即完成12條染色體的DNA測(cè)序。(2)依題意,對(duì)于12號(hào)染色體而言,實(shí)驗(yàn)一中親本L12和H的基因型分別為TDTD和THTH,分別對(duì)應(yīng)圖2實(shí)驗(yàn)一中下面的帶型和上面的帶型,F(xiàn)1的基因型為TDTH,F(xiàn)1自交,F(xiàn)2的基因型為1TDTD(帶型Ⅲ)、2TDTH(帶型Ⅱ)、1THTH(帶型Ⅰ),故F2中產(chǎn)生帶型Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的個(gè)體數(shù)量比為1∶2∶1。回答下列問(wèn)題:(1)為建立水稻基因組數(shù)據(jù)庫(kù),科學(xué)家完成了水稻_____條染色體的DNA測(cè)序。(2)實(shí)驗(yàn)一F2中基因型TDTD對(duì)應(yīng)的是帶型_____。理論上,F(xiàn)2中產(chǎn)生帶型Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的個(gè)體數(shù)量比為__________。12Ⅲ
1∶2∶1(3)實(shí)驗(yàn)二中,親本的基因型為SDSD和SHSH,F(xiàn)1的基因型為SDSH,F(xiàn)2中產(chǎn)生帶型α(SDSD)、β(SDSH)、γ(SHSH)個(gè)體數(shù)量比為12∶120∶108,12∶120∶108不符合基因分離定律1∶2∶1的分離比,表明F2群體的基因型比例偏離(基因的)分離定律。帶型α(SDSD)的個(gè)體數(shù)量明顯偏少,由題干信息可知F1的雌配子均正常,則可能是F1中含有SD基因的部分花粉無(wú)活性。(3)實(shí)驗(yàn)二F2中產(chǎn)生帶型α、β和γ的個(gè)體數(shù)量分別為12、120和108,表明F2群體的基因型比例偏離______________定律。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),F(xiàn)1的雌配子均正常,但部分花粉無(wú)活性。已知只有一種基因型的花粉異常,推測(cè)無(wú)活性的花粉帶有______(填“SD”或“SH”)基因。(基因的)分離SD(4)L7和L12的基因型分別為SDSDTHTH和SHSHTDTD,想要選育基因型為SDSDTDTD的純合品系X,考慮到基因SD/SH和TD/TH位于兩對(duì)同源染色體上,其遺傳遵循基因的自由組合定律,因此,主要實(shí)驗(yàn)步驟包括:①選取L7和L12雜交得F1(SDSHTDTH),F(xiàn)1自交得F2(其中有基因型為SDSDTDTD的個(gè)體);②對(duì)最終獲得的F2所有植株進(jìn)行分子檢測(cè),同時(shí)具有帶型Ⅲ和α的植株(基因型為SDSDTDTD)即為目的植株。(4)以L7和L12為材料,選育同時(shí)帶有來(lái)自D的7號(hào)和12號(hào)染色體片段的純合品系X(圖3)。主要實(shí)驗(yàn)步驟包括:①__________________________________;②對(duì)最終獲得的所有植株進(jìn)行分子檢測(cè),同時(shí)具有帶型________的植株即為目的植株。選取L7和L12雜交得F1,F(xiàn)1自交得F2Ⅲ和α(5)品系X和H雜交,即SDSDTDTD×SHSHTHTH,F(xiàn)1的基因型為SDSHTDTH,若F1產(chǎn)生的無(wú)活性花粉所占比例與實(shí)驗(yàn)二結(jié)果相同,則F1自交,F(xiàn)2為(12SDSD∶120SDSH∶108SHSH)×(1TDTD∶
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