第四章生物的变异
第三节 染色体畸变可能引起性状改变
课后篇巩固提升
基础巩固
一、选择题
1.(2020金华十校高二上学期期末)两条染色体经过某种变异后的结果示意图如下,该图表示的变异为( )
A.缺失
B.重复
C.易位
D.同源染色体非姐妹染色单体的片段互换
解析根据示意图可知,染色体的某一片段移接到了另一非同源染色体的片段上,属于染色体结构变异中的易位,C项正确。
答案C
2.下图为果蝇细胞的染色体组成,以下说法正确的是( )
A.果蝇的一个染色体组含有的染色体是1、2、4、6、8
B.染色体3、6之间的片段交换属于基因重组
C.果蝇体内的细胞,除生殖细胞外都只含有两个染色体组
D.3、5、7、1(或2)四条染色体携有控制果蝇生长发育的全部遗传信息
解析一个染色体组中不含有同源染色体,1、2是同源染色体,A项错误;染色体3、6属于非同源染色体,它们之间的片段交换属于易位,B项错误;果蝇体细胞有丝分裂后期,着丝粒分裂,染色体加倍,会出现四个染色体组,C项错误;3、5、7、1(或2)构成一个染色体组,这四条染色体携有控制果蝇生长发育的全部遗传信息,D项正确。
答案D
3.猫叫综合征是第5号染色体短臂上缺失一段染色体片段引起的变异。该变异属于( )
A.基因突变
B.基因重组
C.染色体结构变异
D.染色体数目变异
解析染色体的结构变异包括染色体片段的缺失、重复、易位和倒位,C项正确。
答案C
4.下图甲显示某种生物体细胞中的两对染色体及其上基因的分布情况,若发生下图的四种变异,其中与特纳综合征变异类型相同的是( )
解析据分析可知,特纳综合征是细胞内个别染色体的减少导致的,与其变异类型相同的是D图。
答案D
5.下列关于育种的叙述,正确的是( )
A.杂交育种一般通过杂交、选择、纯合化等手段培育新品种
B.紫外线照射能增加DNA分子上的碱基发生变化的概率导致染色体畸变
C.诱导单倍体的染色体加倍获得的纯合子,即为可育良种
D.在单倍体与多倍体的育种中,通常用秋水仙素处理萌发的种子
解析杂交育种一般通过杂交、选择、纯合化等手段培育新品种,A项正确;紫外线照射能增加DNA分子上的碱基发生变化的概率导致基因突变,B项错误;诱导单倍体的染色体加倍获得的纯合子,经选择淘汰后可选育出可育良种,C项错误;在单倍体中通常用秋水仙素处理幼苗,而多倍体的育种中通常用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,D项错误。
答案A
6.下列关于杂交育种和单倍体育种的叙述中,正确的是
( )
A.单倍体育种得到的植株小而弱且高度不育
B.杂交育种一定要通过杂交、选择、纯合化等手段培育优良品种
C.这两种育种过程中通常都涉及基因重组原理
D.这两种育种都明显缩短了育种年限
解析单倍体育种需要经过花药离体培养和秋水仙素处理,故得到的植株是可育的植株,A项错误;杂交育种一般要通过杂交、选择、纯合化等手段将优良基因组合到一起,获得新品种,但优良品种不一定是纯合子,如杂种优势只有在杂种时才保持优良性状,故杂交育种不一定都需要纯合化处理,B项错误;单倍体育种过程中产生花粉时体现了基因重组,经过秋水仙素处理又体现了染色体畸变,杂交育种的原理是基因重组,C项正确;杂交育种一般需要的时间较长,D项错误。
答案C
7.无籽西瓜是目前栽培面积较广的西瓜品种,具有果实大、细胞内有机物的含量高及无籽等优异性状。下列有关叙述正确的是( )
A.无籽西瓜是经多倍体育种而成,原理是基因重组
B.无籽西瓜为三倍体,是不同于普通西瓜的新物种
C.无籽西瓜虽高度不育,但无籽性状属可遗传变异
D.无籽西瓜果实的发育需要三倍体西瓜花粉的刺激
解析无籽西瓜是经多倍体育种而成,原理是染色体数目变异,A项错误;三倍体高度不育,所以不能称为新物种,B项错误;无籽西瓜虽高度不育,但无籽性状是由染色体数目变异引起的,所以属可遗传变异,C项正确;无籽西瓜果实的发育需要二倍体西瓜花粉的刺激,D项错误。
答案C
8.(2020湖州高二上学期期末)水稻(基因型为AaBb)的花粉通过无菌操作,接入试管,经过如下过程培育试管苗。则试管苗的基因型为AABB的概率为( )
A.0
B.1/16
C.1/9
D.1/4
解析图示表示水稻花药离体培养过程,其中a→b过程表示脱分化,形成愈伤组织,细胞分化程度降低,但全能性升高;c→d过程表示再分化过程,该过程能形成胚状体,胚状体再进一步发育可以形成单倍体植株。这个过程可得到四种基因型的植株,分别是AB、Ab、aB、ab,要想得到基因型为AABB的试管苗,还需要用秋水仙素处理,故试管苗的基因型为AABB的概率为0。
答案A
二、非选择题
9.下图为生产实践中的几种育种方法的示意图,请据图分析回答下列问题。
(1)图中①→②→③所示的育种方法是 ,其优点是 ,过程②常用的方法是 。?
(2)⑤过程用射线处理的目的是使DNA分子中发生 ,从而引起DNA中基因结构的改变,该过程一般可用射线等因素来诱导。?
(3)⑦过程的常用试剂是 ,该试剂可抑制 的形成,最终使细胞中染色体的数目加倍。?
(4)若亲本基因型为AaBb,为了获得隐性纯合子,最简便的育种方法是 ,该育种方法的育种原理是 。?
解析图中①表示杂交,②表示花药离体培养,③表示用秋水仙素处理幼苗使染色体数目加倍,④表示自交,⑤表示射线诱变处理,⑦表示用秋水仙素处理种子或幼苗使染色体数目加倍。综上所述,图中“亲本→①→④→新品种”表示杂交育种,利用的原理为基因重组;“亲本→①→②→③→新品种”表示单倍体育种,原理为染色体畸变;“⑤→⑥→新品种”表示诱变育种,原理为基因突变;“⑦→新品种”表示多倍体育种,原理为染色体畸变。
(1)图中①→②→③方向所示的育种方法是单倍体育种,其优点是能明显缩短育种年限,过程②常用的方法是花药离体培养。
(2)⑤过程用射线处理的目的是使DNA分子中发生碱基对的替换、插入或缺失,从而引起其结构的改变,该过程一般用射线等因素来诱导。
(3)⑦过程的常用试剂是秋水仙素,该试剂的作用原理是抑制细胞分裂时纺锤体的形成,从而使细胞中染色体数目加倍。
(4)若亲本基因型为AaBb,为了获得隐性纯合子,最简便的育种方法是杂交育种,该育种方法的育种原理是基因重组。
答案(1)单倍体育种 能明显缩短育种年限 花药离体培养 (2)碱基对的替换、插入或缺失 (3)秋水仙素 纺锤体 (4)杂交育种 基因重组
能力提升
一、选择题
1.两条姐妹染色单体的同一位置所携带的基因不完全相同,其原因最不可能是( )
A.发生了易位
B.发生过交换重组
C.复制出现差错
D.同源染色体相互配对发生紊乱
解析非同源染色体片段发生交换即易位,可能导致姐妹染色单体所携带的基因不完全相同;同源染色体上的非姐妹染色单体间发生了交叉互换导致的重组也可能使姐妹染色单体所携带的基因不完全相同;间期复制时发生了差错,产生了基因突变,也可能导致姐妹染色单体所携带的基因不完全相同;同源染色体相互配对发生紊乱不会导致姐妹染色单体所携带的基因不完全相同。
答案D
2.下图为某植物细胞的一条染色体发生变异的过程(字母表示基因)。该变异可能属于( )
A.基因突变
B.缺失
C.倒位
D.易位
解析据图分析可知,变异后染色体的长度没有发生改变,基因的数量也没有发生改变,相关基因在染色体上的位置也没有发生改变,说明没有发生染色体结构的变异;但是B基因变成了b基因,说明发生了基因突变。
答案A
3.某个体染色体组成为AaBb,下列相关叙述,合理的是
( )
A.A、a(或B、b)代表两条非同源染色体
B.B与b之间染色体片段的互换一般属于易位
C.若A、B之间发生了染色体片段的互换,该个体不可能产生正常配子
D.若该个体为单倍体,其很可能是可育的
解析A、a(或B、b)代表同源染色体,A项不合理。B、b之间染色体片段的互换属于基因重组,B项不合理。A、B之间染色体片段互换后,该个体仍然可以产生ab这种正常配子,C项不合理。若该个体的亲本为四倍体,该个体虽然为单倍体,但由于同源染色体成对,减数分裂的过程中,可以正常联会,所以仍然具有可育能力,D项合理。
答案D
4.二倍体动物某个精原细胞形成精细胞过程中,依次形成四个不同时期的细胞,其染色体组数和同源染色体对数如下图所示。
下列叙述正确的是( )
A.甲形成乙过程中,DNA复制前需合成rRNA和蛋白质
B.乙形成丙过程中,同源染色体分离,着丝粒不分裂
C.丙细胞中,性染色体只有一条X染色体或Y染色体
D.丙形成丁过程中,同源染色体分离导致染色体组数减半
解析DNA复制前需要合成rRNA参与核糖体的形成,需要合成一些蛋白质,如DNA复制需要的酶等,A项正确;乙中染色体组数为2,同源染色体对数为2N,可表示减数第一次分裂前、中、后期,丙中染色体组数为2,同源染色体对数为0,说明丙处于减数第二次分裂后期,乙形成丙过程中,同源染色体消失且伴随着丝粒的分裂,B项错误;丙图表示减数第二次分裂后期着丝粒分裂后,同源染色体消失,染色体组数暂时加倍的细胞,则性染色体应该是两条X染色体或两条Y染色体,C项错误;丙形成丁的过程中,为减数第二次分裂完成,已经不存在同源染色体,是由于细胞分裂成两个子细胞而导致的染色体组数减半,D项错误。
答案A
5.(2020温州高二上学期期末B)基因型为AaBb的某哺乳动物体内某次减数分裂的部分过程如下图所示,下列叙述正确的是( )
A.甲细胞发生了基因突变和基因重组
B.甲细胞中染色体数和核DNA分子数均与乙细胞相等
C.丙细胞分裂结束可产生基因型为ab的卵细胞
D.该生物卵巢中的细胞,染色体组数最多时为2组
解析由图可知,甲细胞发生了基因突变,A项错误;甲细胞处于减数第一次分裂前期,乙细胞处于减数第一次分裂后期,两时期染色体数和核DNA分子数均相等,B项正确;由乙图可知,ab所在染色体进入到第一极体丙细胞中,故其分裂结束可产生基因型为ab的第二极体,C项错误;该生物卵巢中的卵原细胞有丝分裂后期,染色体组数可以达到最多,为4组,D项错误。
答案B
6.水稻的高秆、矮秆是一对相对性状,非糯性、糯性是另一对相对性状,两对相对性状独立遗传。现有一纯种高秆糯性水稻与一纯种矮秆非糯性水稻杂交,F1全是高秆非糯性。下列叙述正确的是( )
A.要培育矮秆糯性水稻,只需让F1连续自交、选优,6代后纯合子就能占95%以上
B.要培育矮秆糯性水稻,利用射线诱变矮秆非糯性水稻的原理是基因突变,而利用F1个体进行单倍体育种的原理则为染色体畸变
C.要培育高秆非糯性水稻,只需要对F1的花药离体培养,再从所得幼苗中选取所需个体
D.要培育高秆非糯性水稻,可将F1培育成四倍体并进行花药离体培养,得到所需品种的理论概率为1/36
解析由亲本为高秆非糯性×矮秆糯性,F1全是高秆非糯性水稻,可推出高秆对矮秆是显性(设受A、a控制),非糯性对糯性为显性(设受B、b控制),即高秆非糯性为两对相对性状中的显性性状;则亲本为高秆糯性AAbb×矮秆非糯性aaBB,F1为高秆非糯性AaBb,自交得F2,F2的表型为:9高秆非糯性∶3高秆糯性∶3矮秆非糯性∶1矮秆糯性。让F1(AaBb)自交一代,产生的F2种子,即可从中选育出糯性种子,将这些糯性种子种植后,长出F2植株,然后选育出矮秆,则一定为矮秆糯性纯合子,不需要6代以后,A项错误;要培育矮秆糯性水稻,利用射线诱变矮秆非糯性水稻的原理是基因突变,变异原理除基因突变外也有可能是染色体畸变,而利用F1个体进行单倍体育种的原理则为染色体畸变,B项错误;要培育高秆非糯性水稻,只需要对F1的花药离体培养,所得幼苗经秋水仙素加倍后选取所需个体,C项错误;要培育高秆非糯性水稻,可将F1(AaBb)培育成四倍体(AAaaBBbb),产生的配子为(AA+4Aa+aa)×(BB+4Bb+bb)并进行花药离体培养,得到所需品种(AABB)的理论概率为1/6AA×1/6BB=1/36AABB,D项正确。
答案D
二、非选择题
7.某农科院研究人员用γ射线处理大量的籼稻种子,将这些种子栽培后发现了一株具有籽粒明显增大特性的变异株,他们对该植株的变异来源及大籽粒新品种的培育方法进行了相关研究。请回答下列问题。
(1)判断该变异株的育种价值,首先要确定它的 是否发生了变化。?
(2)用γ射线处理籼稻种子培育新品种的方法属于 。?
(3)借助显微镜进行简易的初步判断该变异株是否发生了染色体畸变的基本思路是?? 。?
(4)若该变异株是染色体畸变导致,则可推测该变异株产生有活力的配子较少,其原因是?? 。?
(5)若该变异株是个别基因的突变体,则可采用杂交育种的方法培育出新品种,其基本手段是杂交、选择、 。为了加快这一进程,还可以采集变异株的花药放在人工培养基上进行 ,待幼苗形成后,将其用 处理,可获得可育的纯合植株。?
解析(1)变异包括不可遗传的变异和可遗传的变异,只有可遗传的变异才能遗传给后代,因此判断该变异株的育种价值,首先要确定它的遗传物质是否发生了改变。
(2)科研人员用γ射线处理籼稻种子,诱发其变异,这种育种方法属于诱变育种。
(3)由于染色体形态和数目变异可以通过显微镜观察,所以可以采取的最为简便的方法是将该变异植株的根尖制作临时装片,用显微镜观察比较。
(4)如果该变异植株属于染色体畸变,则该变异株减数分裂过程中同源染色体可能不能正常联会、分离,产生染色体形态、数目异常、生活力很低的配子。
(5)杂交育种的基本手段一般是通过杂交、选择、纯合化等手段培育出新品种。为了加快这一进程,可以采用单倍体育种的方法,具体操作为采集变异株的花药放在人工培养基上进行离体培养,花粉细胞经过多次分裂形成愈伤组织,诱导愈伤组织分化成幼苗,待幼苗形成后,用秋水仙素处理,染色体加倍后成为可育的纯合植株。
答案(1)遗传物质 (2)诱变育种 (3)将该变异植株的根尖制作临时装片,用显微镜观察比较染色体形态和数目 (4)减数分裂过程中产生的配子染色体形态、数目异常,染色体形态或数目异常对配子不利,甚至导致配子死亡 (5)纯合化 离体培养 秋水仙素(共43张PPT)
第三节 染色体畸变可能引起性状改变
课标阐释
学法指导
1.辨别染色体畸变的类型及其引起的性状改变。(生命观念)
2.举例概述染色体组的概念。
(生命观念、科学思维)
3.以单倍体育种、多倍体育种说明生物变异在生产上的应用。(科学思维)
4.举例概述产生生物变异的原因。(生命观念)
1.联系有丝分裂和减数分裂中染色体的行为,理解染色体畸变及染色体组的概念。
2.通过无籽西瓜等常见生物理解单倍体育种、多倍体育种的机理和过程。
一、染色体畸变
1.染色体畸变
(1)概念:指生物细胞中染色体在数目和结构上发生的变化。
(2)原因:在自然条件或人工因素的影响下,染色体可能发生数目与结构的变化,从而导致生物的变异。
(3)特点:可用显微镜直接观察。
2.染色体结构变异可能导致生物性状的改变
染色体结构变异
(1)概念:指染色体发生断裂后,在断裂处发生错误连接而导致
染色体结构不正常的变异。
(2)类型
类型
概 念
图 解
实例
缺失
染色体片段的丢失,引起片段上所带基因也随之丢失的现象
猫叫综合征
重复
染色体上增加了某个相同片段的现象
果蝇棒状眼
类型
概 念
图 解
实例
倒位
一个染色体上的某个片段的正常排列顺序发生180°颠倒的现象
?
—
易位
染色体上的某一片段移接到另一非同源染色体上的现象
?
—
3.染色体数目变异能导致生物性状的改变
(1)染色体数目变异
①概念:指生物细胞中染色体数目的增加或减少。
②类型
类型
含 义
举 例
整倍体
变异
体细胞的染色体数目以染色体组的形式成倍增加或减少
单倍体、多倍体等
非整倍
体变异
体细胞中个别染色体的增加或减少
先天愚型(唐氏综合征)、特纳综合征
③意义:染色体数目变异在生物界较为普遍,对育种有重要意义。
(2)染色体组
①概念:一般将二倍体生物的一个配子中的全部染色体称为染色体组。
②特点:一个染色体组中,染色体的形态结构、功能各不相同;一个染色体组中含有控制该生物生长发育的全部遗传信息。
(3)整倍体
①二倍体:由体细胞发育而来,具有两个染色体组的个体。
②多倍体:通常是指体细胞中所含染色体组数超过两个的生物。如香蕉是三倍体,花生、大豆、马铃薯等是四倍体,小麦、燕麦等是六倍体。
③单倍体:由配子不受精,直接发育而来,其体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。如昆虫中的雄蜂、雄蚁等就是正常的单倍体生物,它们是由未受精的卵发育而成的。
(4)非整倍体
个别染色体的增加或减少,往往是减数分裂过程中染色体的不正常分离引发的。如减数第一次分裂时同源染色体不分离、减数第二次分裂时姐妹染色单体不分离。
预习反馈
1.判断正误
(1)一个配子中的全部染色体是一个染色体组,是指来自父方或母方的全部染色体。一个染色体组中不含同源染色体。(
×
)
(2)单倍体是指含一个染色体组的个体,单倍体不含同源染色体。(
×
)
(3)先天愚型是由染色体数目变异引起的,特纳综合征的组型为XO。(
√
)
(4)染色体数目变异通常会导致染色体上基因数目和基因的排列顺序发生改变。(
×
)
(5)基因突变、基因重组和染色体结构变异都能导致DNA分子结构的改变,但能改变基因的“质”的仅是基因突变。(
√
)
2.(2020浙江1月选考)某条染色体经处理后,其结构发生了如图所示的变化。这种染色体结构的变异属于( )
A.缺失
B.倒位
C.重复
D.易位
答案:B
二、染色体变异可应用于单倍体育种和多倍体育种
1.单倍体育种
(1)单倍体的特点:植株弱小,高度不育。
(2)概念:利用单倍体作为中间环节产生具有优良性状的可育纯合子的育种方法。
(3)原理:染色体数目变异。
(4)主要特点
①缩短育种年限。
②能排除显隐性干扰,提高效率。
2.多倍体育种
(1)多倍体特点:细胞大,细胞内有机物的含量高、抗逆性强。
(2)概念:人们利用物理、化学因素来诱导多倍体产生的育种方法。
(3)方法:目前效果较好的方法是用秋水仙素处理萌发的种子、幼苗等,使它们的染色体数目加倍。
(4)原理:染色体数目变异。
(5)实例:三倍体无籽西瓜的培育。其培育过程如下:
预习反馈
1.判断正误
(1)花药离体培养是单倍体育种过程中采用的技术之一。(
√
)
(2)多倍体育种得到的新品种一定是纯合子。(
×
)
(3)单倍体育种得到的新品种一定是单倍体。(
×
)
(4)利用二倍体西瓜经多倍体育种可获得三倍体无籽西瓜主要依据的遗传学原理是基因突变。(
×
)
(5)杂合的二倍体水稻经秋水仙素处理和花药离体培养,将获得纯合的二倍体。(
×
)
2.(2020温州高二上学期期末B)选择合适的方法培育新品种可造福人类,下列相关叙述正确的是( )
A.杂交育种一般可通过杂交、选择、纯合化等手段获得新品种
B.诱变育种的原理是基因突变,能提高生物的突变概率
C.单倍体育种最终是筛选出具有优良性状的单倍体作为新品种
D.四倍体西瓜和二倍体西瓜杂交,所得后代为三倍体西瓜新物种
解析:杂交育种一般可通过杂交、选择、纯合化等手段获得新品种,A项正确;诱变育种的原理是基因突变和染色体畸变,B项错误;单倍体育种最终是筛选出具有优良性状的纯合植株作为新品种,C项错误;四倍体西瓜和二倍体西瓜杂交所得的三倍体西瓜不可育,不属于新物种,D项错误。
答案:A
三、生物变异来源
生物的变异可分为不遗传的变异和可遗传的变异。引起生物变异的原因主要有三种:一是环境条件的改变引起的,不涉及遗传物质的变化,其变异只限当代的表型改变。二是在强烈的物理、化学因素影响下发生的基因突变和染色体畸变。三是有性生殖过程中形成配子时,由于非同源染色体的自由组合和同源染色体的非姐妹染色单体间的片段交换而引起的基因重组。后两种变异属可遗传的变异,只有这两种变异的产物才能成为生物进化和培育新品种的材料。
预习反馈
1.判断正误
(1)花生在水肥充足的条件下会出现果实大且多的现象属于不遗传的变异。(
√
)
(2)不遗传变异只限当代的表型改变。(
√
)
(3)基因突变和染色体畸变属于可遗传的变异。(
√
)
(4)同源染色体的姐妹染色单体间的片段交换引起的基因重组,属于可遗传的变异。(
×
)
(5)只有基因突变为生物进化和培育新品种提供材料。(
×
)
2.下列关于遗传和变异的叙述,错误的是( )
A.种豆得豆的现象是遗传
B.兄弟姐妹之间长得很像的现象是遗传
C.花生水肥条件不同果实大小不一的现象是变异
D.非同源染色体上非等位基因的自由组合属于基因重组
解析:种豆得豆体现的是遗传,A项正确。兄弟姐妹之间长得很像但也有不同,体现的是遗传和变异,B项错误。花生水肥条件不同果实大小不一的现象属于环境引起的不可遗传的变异,C项正确。非同源染色体上非等位基因的自由组合属于基因重组,D项正确。
答案:B
探究点一
探究点二
探究点三
染色体组数目与生物体倍数的判定
问题情境
下图为果蝇的体细胞染色体图解,思考解决下列问题。
探究点一
探究点二
探究点三
1.什么是染色体组?图示果蝇的一个染色体组怎样表示?该果蝇一个细胞有几个染色体组?怎样确定染色体组?
提示:一般将二倍体生物的一个配子中的全部染色体称为染色体组。Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y。该果蝇一个细胞有2个染色体组。细胞中形态、大小完全相同的染色体有几条,则有几个染色体组。
2.果蝇是几倍体?怎样判断?
提示:二倍体。一是看发育来源,二是看染色体组数。
探究点一
探究点二
探究点三
典例剖析
下列有关细胞所含染色体的描述中,正确的是( )
A.①代表的生物一定是二倍体,其每个染色体组含4条染色体
B.②代表的生物可能是三倍体,其配子中有三条染色体
C.③代表的生物可能是单倍体,其配子中有两个染色体组
D.④代表的生物可能是单倍体,其基因型可以写成AaBB的形式
探究点一
探究点二
探究点三
解析:①所示的细胞有2个染色体组,每个染色体组含4条染色体,若它是由受精卵发育而来的,则代表二倍体,若是由配子发育而来的,则是单倍体,A项错误;②所示的细胞有3个染色体组,每个染色体组含2条染色体,若它是由受精卵发育而来的,则代表三倍体,其不能产生正常配子,B项错误;③所示的细胞有4个染色体组,每个染色体组含2条染色体,若它是由配子发育而来的,则代表单倍体,其配子中有两个染色体组,C项正确;④所示的细胞中含1个染色体组,故不含等位基因,D项错误。
答案:C
探究点一
探究点二
探究点三
归纳提升
1.染色体组数的判定
(1)根据染色体形态判定:细胞中形态、大小完全相同的染色体有几条,则有几个染色体组。如图A中形态、大小完全相同的染色体有1条,所以有1个染色体组;图B中彼此相同的染色体(比如点状的)有3条,故有3个染色体组;同理,图C中有1个染色体组,图D中有2个染色体组。
探究点一
探究点二
探究点三
(2)根据基因型判定:在细胞或生物体的基因型中,控制同一性状的基因(包括同一字母的大、小写)出现几次,则含有几个染色体组。如图甲所示基因型为ABC,所以有1个染色体组;图乙所示基因型为AAa,A(a)基因有3个,即含有3个染色体组;同理,图丙中有2个染色体组,图丁中有3个染色体组。
注意:判定染色体组的数目时只需参考其中任意一对等位基因的数量即可。
(3)根据染色体数和染色体的形态数推算:染色体组数=染色体数/染色体形态数。如果蝇体细胞中有8条染色体,有4种形态,则染色体组的数目为2。
探究点一
探究点二
探究点三
2.生物体倍数的判断
如果生物体由受精卵或合子发育而来,则体细胞中有几个染色体组,就叫几倍体。如果生物体是由生殖细胞——卵细胞或花粉直接发育而来,则不管细胞内有几个染色体组,都叫单倍体。
方法技巧
“二看法”判断单倍体、二倍体与多倍体
探究点一
探究点二
探究点三
活学活练
1.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。该幼苗发育成的植株是( )
A.杂合子
B.部分结构为纯合子
C.单倍体
D.四倍体
解析:杂合的二倍体植株有两个染色体组,花粉中含有一个染色体组,花药离体培养后得到单倍体植株,再用秋水仙素处理,染色体数目加倍后基因型为纯合子,A项错误;用秋水仙素处理单倍体植株后,只有一部分细胞的染色体数目加倍,由这部分细胞发育成的结构为纯合子,B项正确;花粉中含有一个染色体组,花粉离体培养后得到的是单倍体植株,再用秋水仙素处理,染色体的数目加倍后含有两个染色体组,为二倍体,C、D两项错误。
答案:B
探究点一
探究点二
探究点三
2.(2020浙江“超级全能生”高考选考科目浙江省9月联考)下图甲、乙是小麦(6n=42)的两个纯种品系的部分染色体及基因组成。乙品系是由普通小麦甲与近缘种偃麦草杂交后经过多代选育而来(图中黑色部分是来自偃麦草的染色体片段,不能与原小麦中的任何染色体配对)。丙是某一突变种细胞中的部分染色体组成。下列叙述错误的是( )
探究点一
探究点二
探究点三
A.普通小麦的一个染色体组中含有7条染色体
B.若甲、乙杂交,F1个体在减数分裂时能观察到细胞中有20个正常的四分体
C.丙产生突变的原因不是染色体数目变异,而是染色体结构变异中的易位
D.丙突变的产生与环境条件的影响有关,可以发生在细胞分裂的各个时期
探究点一
探究点二
探究点三
解析:小麦体细胞中有42条染色体,有6个染色体组,故一个染色体组中含有7条染色体,A项正确;乙图中“黑色部分是来自偃麦草的染色体片段,不能与原小麦中的任何染色体配对”,故甲、乙杂交,F1个体在减数分裂时一对同源染色体不能配对,只能观察到细胞中有20个正常的四分体,B项正确;丙产生变异的原因不是染色体数目变异,而是染色体结构变异中的缺失,C项错误;染色体畸变可以发生在小麦细胞分裂的各个时期,D项正确。
答案:C
探究点一
探究点二
探究点三
单倍体和多倍体比较
问题情境
野生草莓是二倍体,下图是野生草莓与染色体加倍后草莓示意图,思考解决下列问题。
1.染色体加倍后的草莓有什么特点?
提示:果实和种子比较大。
2.染色体加倍一般处理试剂是什么?处理对象是什么?
提示:秋水仙素。萌发的种子或幼苗。
探究点一
探究点二
探究点三
典例剖析
普通小麦是六倍体,有42条染色体,科学家们用花药离体培养出的小麦幼苗是( )
A.单倍体、21条染色体
B.三倍体、21条染色体
C.三倍体、三个染色体组
D.单倍体、一个染色体组
解析:所有配子不经过受精形成的新个体都是单倍体,故以六倍体小麦的配子形成的子代虽然含有3个染色体组,但仍然是单倍体,染色体数目为21条。
答案:A
探究点一
探究点二
探究点三
归纳提升
单倍体和多倍体比较
项 目
单倍体
多倍体
概念
体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体
体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体
成
因
自然
成因
由配子直接发育成个体,如雄蜂是由未受精的卵细胞发育而来
由受精卵发育而来,外界环境条件剧变(如低温)
人工
诱导
花药离体培养
用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
发育起点
配子
受精卵或合子
植株特点
植株弱小
茎秆粗壮,叶片、果实和种子比较大,营养物质含量丰富,发育延迟,结实率低
可育性
高度不育
可育,但结实性差
应用
单倍体育种
多倍体育种
探究点一
探究点二
探究点三
活学活练
1.某雄果蝇的体细胞中染色体组成如下图所示。有关叙述错误的是( )
A.该果蝇为二倍体
B.该果蝇是三体
C.该果蝇发生了基因突变
D.该果蝇发生了染色体畸变
解析:从图示看,Ⅳ号染色体多了一条,属于染色体畸变中的数目变异,形成三体,C项错误。
答案:C
探究点一
探究点二
探究点三
2.下列关于生物体倍性关系的说法,正确的是( )
A.二倍体生物丢失一对同源染色体后,仍属于整倍体
B.雄蜂既是天然的单倍体,含一个染色体组
C.自然界中多倍体植物比多倍体动物更罕见
D.在单倍体生物体细胞中一定不存在同源染色体
解析:二倍体生物丢失一对同源染色体后,为染色体个别数目的减少,所以不属整倍体,A项错误;蜂王是二倍体,雄蜂是由其卵细胞直接发育来的,只含一个染色体组,所以是天然的单倍体,B项正确;自然界中多倍体动物比多倍体植物更罕见,C项错误;单倍体生物体细胞中,含有本物种配子的全部染色体,可能含有多个染色体组,所以可能存在同源染色体,D项错误。
答案:B
探究点一
探究点二
探究点三
常见育种方法的比较
问题情境
下图为普通西瓜与无籽西瓜示意图,思考回答下列问题。
1.西瓜从有籽到无籽的变异类型是什么?
提示:染色体畸变。
2.无籽西瓜是几倍体?
提示:三倍体。
探究点一
探究点二
探究点三
典例剖析
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。下列叙述错误的是( )
A.要判断该变异株的育种价值,首先要确定它的遗传物质是否发生了变化
B.若该变异株是个别基因的突变体,可采用连续自交的方法,使早熟基因逐渐纯化,培育出新品种
C.若欲加快育种进程,可采集变异株的花药进行离体培养,即可获得高度纯合的新品种
D.若该变异株是染色体畸变变异株,减数分裂时染色体配对紊乱,可采用植物组织培养方法获得新品种
探究点一
探究点二
探究点三
解析:要判断该变异株的育种价值,前提是确定其遗传物质是否发生改变,A项正确;若该变异株是个别基因的突变体,则是杂合子,可采用连续自交的方法,使早熟基因逐渐纯化,培育出新品种,B项正确;若欲加快育种进程,可采用单倍体育种的方法,将花药离体培养获得幼苗,然后用秋水仙素处理幼苗使染色体加倍,才可获得高度纯合的新品种,C项错误;若该变异株是染色体畸变变异株,减数分裂时染色体配对紊乱,不会产生配子,只能采用植物组织培养方法获得新品种,D项正确。
答案:C
探究点一
探究点二
探究点三
归纳提升
1.育种流程
探究点一
探究点二
探究点三
2.常见育种方法的原理与优缺点
方法
原 理
常用方法
优 点
缺 点
杂交
育种
基因重组
杂交、选择、纯合化
操作简单,培育多个优良性状的新品种
育种年限长
诱变
育种
基因突变、
染色体畸变
辐射诱变、
化学诱变
提高突变率,加速育种进程
有利变异少,需大量处理实验材料
多倍体
育种
染色体畸变
秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
操作简单,且能在较短的时间内获得所需品种
所得品种发育迟缓,结实率低;在动物中无法开展
探究点一
探究点二
探究点三
方法
原 理
常用方法
优 点
缺 点
单倍体
育种
染色体畸变
花药离体培养后,再用秋水仙素处理
明显缩短育种年限
技术复杂,需要与杂交育种配合
转基因
技术
基因重组
将一种生物特定的基因转移到另一种生物细胞中
能定向改造生物的遗传性状,实现种间遗传物质转移
有可能引发生态危机
探究点一
探究点二
探究点三
活学活练
1.利用基因型为YYrr和yyRR的个体培育出基因型为YYRR的个体,最快捷的育种方法是( )
A.诱变育种
B.杂交育种
C.单倍体育种
D.转基因技术
探究点一
探究点二
探究点三
解析:基因突变可应用于诱变育种,而基因突变是多方向性的,因此不能快速获得所需个体,A项错误;杂交育种的流程为:YYrr和yyRR杂交→F1自交→从F2中选择出Y_R_个体连续自交,直到后代不发生性状分离为止→最终获得性状稳定的优良品种YYRR,其育种时间长,B项错误;利用单倍体育种,最终得到的植株都是可育的纯合子,能明显缩短育种年限,C项正确;通俗地说,转基因技术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,定向改造生物的遗传性状,因此借助转基因技术,利用基因型为YYrr和yyRR的个体不能培育出基因型为YYRR的个体,D项错误。
答案:C
探究点一
探究点二
探究点三
2.(2020绍兴柯桥高二上学期期末)通过单倍体育种将宽叶不抗病(AAbb)和窄叶抗病(aaBB)两个烟草品种培育成宽叶抗病(AABB)新品种。下列关于育种过程的叙述正确的是( )
A.将AAbb和aaBB相互授粉得到AaBb的过程发生了基因重组
B.对F1的花药进行离体培养,可得到四种纯合子
C.育种过程需要用秋水仙素处理诱发染色体畸变
D.育种过程中淘汰了杂合个体,明显缩短了育种年限
解析:将AAbb和aaBB相互授粉得到AaBb的过程没有发生基因重组,A项错误;对F1的花药进行离体培养,可得到单倍体植株,B项错误;单倍体育种过程需要用秋水仙素处理诱发染色体数目加倍,C项正确;单倍体育种过程中没有淘汰杂合个体,D项错误。
答案:C第四章生物的变异
第三节 染色体畸变可能引起性状改变
课后篇巩固提升
基础巩固
一、选择题
1.(2020金华十校高二上学期期末)两条染色体经过某种变异后的结果示意图如下,该图表示的变异为( )
A.缺失
B.重复
C.易位
D.同源染色体非姐妹染色单体的片段互换
2.下图为果蝇细胞的染色体组成,以下说法正确的是( )
A.果蝇的一个染色体组含有的染色体是1、2、4、6、8
B.染色体3、6之间的片段交换属于基因重组
C.果蝇体内的细胞,除生殖细胞外都只含有两个染色体组
D.3、5、7、1(或2)四条染色体携有控制果蝇生长发育的全部遗传信息
3.猫叫综合征是第5号染色体短臂上缺失一段染色体片段引起的变异。该变异属于( )
A.基因突变
B.基因重组
C.染色体结构变异
D.染色体数目变异
4.下图甲显示某种生物体细胞中的两对染色体及其上基因的分布情况,若发生下图的四种变异,其中与特纳综合征变异类型相同的是( )
5.下列关于育种的叙述,正确的是( )
A.杂交育种一般通过杂交、选择、纯合化等手段培育新品种
B.紫外线照射能增加DNA分子上的碱基发生变化的概率导致染色体畸变
C.诱导单倍体的染色体加倍获得的纯合子,即为可育良种
D.在单倍体与多倍体的育种中,通常用秋水仙素处理萌发的种子
6.下列关于杂交育种和单倍体育种的叙述中,正确的是
( )
A.单倍体育种得到的植株小而弱且高度不育
B.杂交育种一定要通过杂交、选择、纯合化等手段培育优良品种
C.这两种育种过程中通常都涉及基因重组原理
D.这两种育种都明显缩短了育种年限
7.无籽西瓜是目前栽培面积较广的西瓜品种,具有果实大、细胞内有机物的含量高及无籽等优异性状。下列有关叙述正确的是( )
A.无籽西瓜是经多倍体育种而成,原理是基因重组
B.无籽西瓜为三倍体,是不同于普通西瓜的新物种
C.无籽西瓜虽高度不育,但无籽性状属可遗传变异
D.无籽西瓜果实的发育需要三倍体西瓜花粉的刺激
8.(2020湖州高二上学期期末)水稻(基因型为AaBb)的花粉通过无菌操作,接入试管,经过如下过程培育试管苗。则试管苗的基因型为AABB的概率为( )
A.0
B.1/16
C.1/9
D.1/4
二、非选择题
9.下图为生产实践中的几种育种方法的示意图,请据图分析回答下列问题。
(1)图中①→②→③所示的育种方法是 ,其优点是 ,过程②常用的方法是 。?
(2)⑤过程用射线处理的目的是使DNA分子中发生 ,从而引起DNA中基因结构的改变,该过程一般可用射线等因素来诱导。?
(3)⑦过程的常用试剂是 ,该试剂可抑制 的形成,最终使细胞中染色体的数目加倍。?
(4)若亲本基因型为AaBb,为了获得隐性纯合子,最简便的育种方法是 ,该育种方法的育种原理是 。?
能力提升
一、选择题
1.两条姐妹染色单体的同一位置所携带的基因不完全相同,其原因最不可能是( )
A.发生了易位
B.发生过交换重组
C.复制出现差错
D.同源染色体相互配对发生紊乱
2.下图为某植物细胞的一条染色体发生变异的过程(字母表示基因)。该变异可能属于( )
A.基因突变
B.缺失
C.倒位
D.易位
3.某个体染色体组成为AaBb,下列相关叙述,合理的是
( )
A.A、a(或B、b)代表两条非同源染色体
B.B与b之间染色体片段的互换一般属于易位
C.若A、B之间发生了染色体片段的互换,该个体不可能产生正常配子
D.若该个体为单倍体,其很可能是可育的
4.二倍体动物某个精原细胞形成精细胞过程中,依次形成四个不同时期的细胞,其染色体组数和同源染色体对数如下图所示。
下列叙述正确的是( )
A.甲形成乙过程中,DNA复制前需合成rRNA和蛋白质
B.乙形成丙过程中,同源染色体分离,着丝粒不分裂
C.丙细胞中,性染色体只有一条X染色体或Y染色体
D.丙形成丁过程中,同源染色体分离导致染色体组数减半
5.(2020温州高二上学期期末B)基因型为AaBb的某哺乳动物体内某次减数分裂的部分过程如下图所示,下列叙述正确的是( )
A.甲细胞发生了基因突变和基因重组
B.甲细胞中染色体数和核DNA分子数均与乙细胞相等
C.丙细胞分裂结束可产生基因型为ab的卵细胞
D.该生物卵巢中的细胞,染色体组数最多时为2组
6.水稻的高秆、矮秆是一对相对性状,非糯性、糯性是另一对相对性状,两对相对性状独立遗传。现有一纯种高秆糯性水稻与一纯种矮秆非糯性水稻杂交,F1全是高秆非糯性。下列叙述正确的是( )
A.要培育矮秆糯性水稻,只需让F1连续自交、选优,6代后纯合子就能占95%以上
B.要培育矮秆糯性水稻,利用射线诱变矮秆非糯性水稻的原理是基因突变,而利用F1个体进行单倍体育种的原理则为染色体畸变
C.要培育高秆非糯性水稻,只需要对F1的花药离体培养,再从所得幼苗中选取所需个体
D.要培育高秆非糯性水稻,可将F1培育成四倍体并进行花药离体培养,得到所需品种的理论概率为1/36
二、非选择题
7.某农科院研究人员用γ射线处理大量的籼稻种子,将这些种子栽培后发现了一株具有籽粒明显增大特性的变异株,他们对该植株的变异来源及大籽粒新品种的培育方法进行了相关研究。请回答下列问题。
(1)判断该变异株的育种价值,首先要确定它的 是否发生了变化。?
(2)用γ射线处理籼稻种子培育新品种的方法属于 。?
(3)借助显微镜进行简易的初步判断该变异株是否发生了染色体畸变的基本思路是?? 。?
(4)若该变异株是染色体畸变导致,则可推测该变异株产生有活力的配子较少,其原因是?? 。?
(5)若该变异株是个别基因的突变体,则可采用杂交育种的方法培育出新品种,其基本手段是杂交、选择、 。为了加快这一进程,还可以采集变异株的花药放在人工培养基上进行 ,待幼苗形成后,将其用 处理,可获得可育的纯合植株。?
