舉例說(shuō)明染色體結(jié)構(gòu)和數(shù)量的變異都可能導(dǎo)致生物性狀的改變甚至死亡。
1.運(yùn)用比較法理解染色體變異的類型及單倍體、二倍體和多倍體。2.運(yùn)用比較法復(fù)習(xí)幾種變異類型。3.從原理、過(guò)程、優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)等幾個(gè)方面比較幾種育種方式。
第一環(huán)節(jié)　必備知識(shí)落實(shí)
第二環(huán)節(jié)　關(guān)鍵能力形成
第三環(huán)節(jié)　核心素養(yǎng)提升
知識(shí)篩查1.染色體變異的概念及種類(1)概念: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。(2)種類:染色體數(shù)目的變異和染色體結(jié)構(gòu)的變異。
2.染色體數(shù)目變異的類型及實(shí)例
3.染色體組在大多數(shù)生物的體細(xì)胞中,染色體都是兩兩成對(duì)的,也就是說(shuō)含有兩套非同源染色體,其中每套非同源染色體稱為一個(gè)染色體組。4.單倍體、二倍體和多倍體的比較
易錯(cuò)易混有關(guān)單倍體和多倍體的3個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)(1)單倍體的體細(xì)胞中并非只有一個(gè)染色體組。由多倍體的配子發(fā)育成的個(gè)體,其體細(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)培養(yǎng)得到的植株一般是純合子;多倍體育種的操作對(duì)象是正常萌發(fā)的種子或幼苗。(3)單倍體并非都不育。由二倍體的配子發(fā)育成的單倍體,表現(xiàn)為高度不育;若多倍體的配子若含有偶數(shù)個(gè)染色體組,則其發(fā)育成的單倍體含有同源染色體及等位基因,表現(xiàn)為可育。
知識(shí)落實(shí)1.洋蔥(2n=16)種群中偶爾會(huì)出現(xiàn)一種三體植物(4號(hào)染色體有3條)。在減數(shù)分裂時(shí),這3條染色體的任意2條向細(xì)胞一極移動(dòng),剩下1條移向另一極,細(xì)胞中其余同源染色體正常分離。下列關(guān)于三體洋蔥(基因型BBb)的敘述,錯(cuò)誤的是(　　)A.該三體洋蔥植株發(fā)生的變異屬于染色體變異,這種變異將為生物進(jìn)化提供原材料B.該三體洋蔥與基因型為Bb的洋蔥雜交,子代出現(xiàn)三體洋蔥的概率為1/3C.該三體洋蔥植株在進(jìn)行細(xì)胞分裂時(shí),體細(xì)胞中最多含有34條染色體D.該植株在細(xì)胞分裂時(shí),兩個(gè)B基因的分離可發(fā)生在減數(shù)分裂Ⅰ和減數(shù)分裂Ⅱ的后期
該三體洋蔥植株發(fā)生的變異屬于染色體數(shù)目變異,這種變異將為生物進(jìn)化提供原材料,A項(xiàng)正確。該三體洋蔥產(chǎn)生含兩個(gè)基因(BB、Bb)的配子的概率是1/2,故與基因型為Bb的洋蔥雜交,子代出現(xiàn)三體洋蔥的概率為1/2,B項(xiàng)錯(cuò)誤。該三體洋蔥植株的染色體數(shù)目為17條,在細(xì)胞有絲分裂后期時(shí),體細(xì)胞中最多含有34條染色體,C項(xiàng)正確。該植株在細(xì)胞分裂時(shí),兩個(gè)B基因的分離可發(fā)生在減數(shù)分裂Ⅰ和減數(shù)分裂Ⅱ的后期,D項(xiàng)正確。
2.下列有關(guān)染色體組、單倍體和多倍體的敘述,錯(cuò)誤的是(　　)A.水稻(2n=24)的一個(gè)染色體組有12條染色體,水稻單倍體基因組有12條染色體B.普通小麥(6n)的花藥離體培養(yǎng)后,長(zhǎng)成的植株細(xì)胞中含3個(gè)染色體組,但不是三倍體C.番茄(2n)和馬鈴薯(4n)體細(xì)胞雜交形成的雜種植株細(xì)胞中含2個(gè)染色體組,每個(gè)染色體組都包含番茄和馬鈴薯的各1條染色體D.馬(2n)和驢(2n)雜交的后代騾是不育的二倍體,而雄蜂是可育的單倍體
水稻是雌雄同株的植物,其細(xì)胞中的染色體沒(méi)有常染色體與性染色體之分,因此水稻的一個(gè)染色體組有12條染色體,其單倍體基因組也有12條染色體,A項(xiàng)正確。普通小麥的花藥離體培養(yǎng)后,長(zhǎng)成的植株細(xì)胞中雖然含3個(gè)染色體組,但由于其由配子發(fā)育而來(lái),所以是單倍體,而不是三倍體,B項(xiàng)正確。番茄和馬鈴薯體細(xì)胞雜交形成的雜種植株細(xì)胞中含6個(gè)染色體組,C項(xiàng)錯(cuò)誤。馬和驢之間存在生殖隔離,二者雜交的后代騾是不育的異源二倍體,蜜蜂的雄蜂是由未受精的卵細(xì)胞直接發(fā)育而來(lái)的,可通過(guò)“假減數(shù)分裂”產(chǎn)生可育的精子,所以雄蜂是可育的單倍體,D項(xiàng)正確。
3.下圖所示為細(xì)胞中所含的染色體。下列有關(guān)敘述正確的是(　　)A.a含有2個(gè)染色體組,b含有3個(gè)染色體組B.如果b表示體細(xì)胞,則b代表的生物一定是三倍體C.如果c表示某生物的體細(xì)胞,則該生物可能是二倍體D.d代表的生物一定是由卵細(xì)胞發(fā)育而來(lái)的單倍體
由題圖可知,a含有4個(gè)染色體組,A項(xiàng)錯(cuò)誤。b含有3個(gè)染色體組,如果b表示體細(xì)胞,則該生物可能是三倍體,也可能是單倍體,B項(xiàng)錯(cuò)誤。c含有2個(gè)染色體組,如果c表示某生物的體細(xì)胞,則該生物可能是二倍體,C項(xiàng)正確。d含有一個(gè)染色體組,所以d代表的生物是由配子發(fā)育而來(lái)的單倍體,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
知識(shí)篩查1.實(shí)驗(yàn)原理用低溫處理植物的分生組織細(xì)胞,能夠抑制紡錘體的形成,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)胞不能分裂成兩個(gè)子細(xì)胞,于是,植物細(xì)胞的染色體數(shù)目發(fā)生變化。
2.實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象(1)實(shí)驗(yàn)步驟
(2)現(xiàn)象:視野中既有正常的二倍體細(xì)胞,也有染色體數(shù)目發(fā)生改變的細(xì)胞。
3.實(shí)驗(yàn)中所用試劑及其作用
易錯(cuò)易混有關(guān)低溫誘導(dǎo)植物細(xì)胞染色體數(shù)目變化的4點(diǎn)注意事項(xiàng)(1)顯微鏡下觀察到的是死細(xì)胞,而不是活細(xì)胞:植物細(xì)胞經(jīng)卡諾氏液固定后細(xì)胞死亡。(2)選擇材料不能隨意,不能將“分生組織細(xì)胞”等同于“任何細(xì)胞”。因?yàn)槿旧w數(shù)目變化發(fā)生在細(xì)胞分裂時(shí),處理其他細(xì)胞不會(huì)出現(xiàn)染色體加倍的情況。(3)低溫處理時(shí)間并非越長(zhǎng)越好。低溫處理的目的只是抑制紡錘體形成,使染色體不能被拉向兩極。如果低溫持續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng),會(huì)影響細(xì)胞的各項(xiàng)功能,甚至導(dǎo)致細(xì)胞死亡。(4)著絲粒分裂不是紡錘絲牽引的結(jié)果。著絲粒是自動(dòng)分裂的,不需要紡錘絲牽引;紡錘絲牽引的作用是將染色體拉向兩極。
知識(shí)落實(shí)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:低溫抑制染色體的著絲粒分裂,使子染色體不能分別移向兩極B.解離:鹽酸、酒精混合液和卡諾氏液都可以使洋蔥根尖解離C.染色:甲紫溶液和醋酸洋紅液都可以使染色體著色D.觀察:顯微鏡下可以觀察到大多數(shù)細(xì)胞的染色體數(shù)目發(fā)生改變
“低溫誘導(dǎo)植物細(xì)胞染色體數(shù)目的變化”實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理是用低溫處理植物的分生組織細(xì)胞,抑制紡錘體的形成,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)胞不能分裂成兩個(gè)子細(xì)胞,從而形成染色體數(shù)目加倍的細(xì)胞,A項(xiàng)錯(cuò)誤。卡諾氏液用來(lái)固定細(xì)胞的形態(tài),而鹽酸和酒精混合液可以使洋蔥根尖解離,B項(xiàng)錯(cuò)誤。洋蔥根尖裝片中的細(xì)胞大多數(shù)處于分裂間期,因此在顯微鏡下可以觀察到只有少數(shù)細(xì)胞的染色體數(shù)目發(fā)生改變,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
2.某生物興趣小組的同學(xué)將生長(zhǎng)旺盛的洋蔥不定根置于4 ℃的冰箱冷藏室中培養(yǎng)36 h后,剪取根尖制成臨時(shí)裝片,然后用顯微鏡觀察細(xì)胞中染色體的分裂象。下列敘述正確的是(　　)A.低溫處理能阻斷洋蔥根尖細(xì)胞中DNA分子的復(fù)制B.用甲紫溶液處理根尖可使染色體著色C.制作臨時(shí)裝片前可用卡諾氏液維持細(xì)胞的活性D.低倍鏡視野中所有細(xì)胞的染色體數(shù)目都已發(fā)生改變
低溫處理能阻斷洋蔥根尖細(xì)胞中紡錘體的形成,A項(xiàng)錯(cuò)誤。用卡諾氏液固定后細(xì)胞已經(jīng)死亡,C項(xiàng)錯(cuò)誤。視野中只有少數(shù)細(xì)胞的染色體數(shù)目發(fā)生改變,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
3.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)中部分試劑的使用方法及其作用的敘述,錯(cuò)誤的是(　　)
卡諾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)胞死亡且定型,A項(xiàng)錯(cuò)誤。體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的鹽酸等體積混合后即為解離液,用于溶解細(xì)胞間的連接物質(zhì),使細(xì)胞相互分離開來(lái),便于觀察,B項(xiàng)正確。清水的作用是漂洗根尖,去除解離液,防止解離過(guò)度,C項(xiàng)正確。甲紫溶液是一種堿性染料,能使染色體著色,D項(xiàng)正確。
知識(shí)篩查1.染色體結(jié)構(gòu)變異的類型及實(shí)例
2.結(jié)果染色體結(jié)構(gòu)的改變,會(huì)使排列在染色體上的基因數(shù)目或排列順序發(fā)生改變,導(dǎo)致性狀的變異。
易錯(cuò)易混1.染色體結(jié)構(gòu)變異與基因突變、基因重組的比較(1)染色體結(jié)構(gòu)變異與基因突變的比較①染色體結(jié)構(gòu)變異是“線”的變化,變異程度大,在光學(xué)顯微鏡下可見(jiàn);基因突變是“點(diǎn)”的變化,是DNA分子內(nèi)部堿基的變化,在光學(xué)顯微鏡下不可見(jiàn)。②染色體結(jié)構(gòu)變異改變基因的位置或數(shù)量;基因突變不改變基因的位置和數(shù)量。(2)“缺失”問(wèn)題
2.染色體易位與互換的比較
知識(shí)落實(shí)1.(2023湖北卷)DNA探針是能與目的DNA配對(duì)的帶有標(biāo)記的一段核苷酸序列,可檢測(cè)識(shí)別區(qū)間的任意片段,并形成雜交信號(hào)。某探針可以檢測(cè)果蠅Ⅱ號(hào)染色體上特定DNA區(qū)間。某果蠅的Ⅱ號(hào)染色體中的一條染色體部分區(qū)段發(fā)生倒位,如下圖所示。
用上述探針檢測(cè)細(xì)胞有絲分裂中期的染色體(染色體上“-”表示雜交信號(hào)),結(jié)果正確的是(　　)
該果蠅的Ⅱ號(hào)染色體中的一條染色體發(fā)生倒位的區(qū)段位于探針識(shí)別區(qū)段,倒位后該區(qū)段一部分位置不變,另一部分位于著絲粒另一側(cè)。因?yàn)镈NA探針可檢測(cè)識(shí)別區(qū)間的任意片段,并形成雜交信號(hào),故該DNA探針可以與著絲粒兩側(cè)的探針識(shí)別區(qū)段(部分區(qū)段)結(jié)合,形成兩個(gè)雜交信號(hào)。另一條Ⅱ號(hào)染色體正常,只在著絲粒一側(cè)形成一個(gè)雜交信號(hào)。
2.下圖①②③④分別表示不同的變異類型,基因a、a'僅有圖③所示片段的差異。下列相關(guān)敘述正確的是(　　)A.圖示4種變異能夠遺傳的是①②④B.③中的變異屬于染色體結(jié)構(gòu)變異中的缺失C.④中的變異可能是染色體結(jié)構(gòu)變異中的缺失或增加D.①②都表示同源染色體非姐妹染色單體的互換,發(fā)生在減數(shù)分裂Ⅰ的前期
可遺傳的變異包括基因突變、基因重組和染色體變異。由題圖可知,①為同源染色體的非姐妹染色單體之間的互換,屬于基因重組;②為非同源染色體之間交換片段,屬于染色體結(jié)構(gòu)變異中的易位;③發(fā)生了堿基的增添,屬于基因突變;④為染色體結(jié)構(gòu)變異中的缺失或增加。
典型例題下列關(guān)于a~h所示的生物體細(xì)胞中所含染色體組的敘述,正確的是(　　)A.細(xì)胞中含有1個(gè)染色體組的是h圖,該個(gè)體是單倍體B.細(xì)胞中含有2個(gè)染色體組的是e、g、d圖,相應(yīng)個(gè)體是二倍體C.細(xì)胞中含有3個(gè)染色體組的是a、b圖,但相應(yīng)個(gè)體未必是三倍體D.細(xì)胞中含有4個(gè)染色體組的是c、f圖,相應(yīng)個(gè)體一定是四倍體
由題圖可知,a、b圖含有3個(gè)染色體組,c、h圖含有2個(gè)染色體組,g圖含有1個(gè)染色體組,d、e、f圖含有4個(gè)染色體組。判斷單倍體、二倍體、三倍體必須先看發(fā)育起點(diǎn),若由配子發(fā)育而來(lái),無(wú)論含幾個(gè)染色體組均屬于單倍體;若由受精卵發(fā)育而來(lái),有幾個(gè)染色體組即為幾倍體。
整合構(gòu)建“三法”判定染色體組(1)根據(jù)染色體形態(tài)判定細(xì)胞內(nèi)形態(tài)相同的染色體有幾條,則含有幾個(gè)染色體組。
(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。
(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)。如果蠅體細(xì)胞中有8條染色體,4種形態(tài),則染色體組的數(shù)目為2。
訓(xùn)練突破1.下列關(guān)于單倍體、二倍體及染色體組的敘述,正確的是(　　)A.單倍體生物的體細(xì)胞中都沒(méi)有同源染色體B.唐氏綜合征患者的體細(xì)胞中有3個(gè)染色體組C.人的初級(jí)卵母細(xì)胞中的1個(gè)染色體組中可能存在等位基因D.用秋水仙素處理二倍體西瓜幼苗的芽尖后,芽尖的細(xì)胞中都含有4個(gè)染色體組
同源四倍體的單倍體中含有2個(gè)染色體組,有同源染色體,A項(xiàng)錯(cuò)誤。唐氏綜合征患者體細(xì)胞中的21號(hào)染色體為3條,而不是其體細(xì)胞中有3個(gè)染色體組,B項(xiàng)錯(cuò)誤。因?yàn)樵贒NA復(fù)制時(shí)可能出現(xiàn)基因突變,在減數(shù)分裂Ⅰ前期可能發(fā)生互換,所以人的初級(jí)卵母細(xì)胞中的1個(gè)染色體組中可能存在等位基因,C項(xiàng)正確。用秋水仙素處理二倍體西瓜幼苗的芽尖后,芽尖細(xì)胞的染色體數(shù)目不一定均加倍,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
2.下圖中字母代表正常細(xì)胞中所含有的基因。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)A.①可以表示經(jīng)過(guò)秋水仙素處理后的四倍體西瓜體細(xì)胞的基因組成B.②可以表示果蠅體細(xì)胞的基因組成C.③可以表示唐氏綜合征患者體細(xì)胞的基因組成D.④可以表示雄蜂體細(xì)胞的基因組成
秋水仙素可誘導(dǎo)細(xì)胞中染色體數(shù)目加倍,基因數(shù)目也隨之加倍,基因?yàn)閮蓛上嗤?或四個(gè)都相同,不會(huì)出現(xiàn)三個(gè)為A,一個(gè)為a的情況,A項(xiàng)錯(cuò)誤。果蠅為二倍體生物,②可以表示果蠅體細(xì)胞的基因組成,B項(xiàng)正確。唐氏綜合征患者的21號(hào)染色體多出一條,③可以表示其基因組成,C項(xiàng)正確。雄蜂是由卵細(xì)胞直接發(fā)育成的個(gè)體,為單倍體,含一個(gè)染色體組,④可以表示雄蜂體細(xì)胞的基因組成,D項(xiàng)正確。
典型例題將某種二倍體植物①②兩個(gè)植株雜交得到③,將③再做進(jìn)一步處理,如下圖所示。下列分析錯(cuò)誤的是(　　)A.由③到④的育種過(guò)程依據(jù)的主要原理是基因突變B.由⑤×⑥過(guò)程形成的⑧植株既不屬于物種⑤,也不屬于物種⑥C.若③的基因型為AaBbdd,則⑩植株中能穩(wěn)定遺傳的個(gè)體占總數(shù)的1/4D.由⑦到⑨的過(guò)程會(huì)發(fā)生突變和基因重組,可為生物進(jìn)化提供原材料
由③到④的過(guò)程是誘變育種,依據(jù)的原理主要是基因突變,A項(xiàng)正確。由于⑥植株是四倍體,而⑤植株是二倍體,雜交后代⑧是三倍體,高度不育,所以⑧植株既不屬于物種⑤,也不屬于物種⑥,B項(xiàng)正確。若③的基因型為AaBbdd,說(shuō)明含有兩對(duì)雜合基因和一對(duì)純合基因,因此⑩植株中能穩(wěn)定遺傳的個(gè)體占總數(shù)的1/4,C項(xiàng)正確。⑦到⑨是用秋水仙素處理,使染色體數(shù)目加倍的過(guò)程,屬于染色體變異,可為生物進(jìn)化提供原材料,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
整合構(gòu)建1.單倍體育種與雜交育種的關(guān)系
2.針對(duì)不同育種目標(biāo)的育種方案
特別提醒“最簡(jiǎn)便”不等于“最快速”“最簡(jiǎn)便”著重于技術(shù)含量,應(yīng)為“易操作”,如雜交育種,雖然年限長(zhǎng),但操作簡(jiǎn)單。“最快速”則不一定最簡(jiǎn)便,如單倍體育種可明顯縮短育種年限,但其技術(shù)含量較高,操作過(guò)程比較復(fù)雜。
訓(xùn)練突破1.將基因型為AAbbcc、aaBBcc植株雜交得到幼苗,對(duì)其分別作如下圖所示處理。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)A.經(jīng)過(guò)多次選育不一定能得到所需性狀的是①植株B.②植株中能穩(wěn)定遺傳的個(gè)體占總數(shù)的1/4C.③植株能夠提供9種類型的雄配子D.④到⑤過(guò)程中,基因A、a所在的染色體會(huì)移向細(xì)胞同一極
由題圖可知,①植株的育種方法是誘變育種,其原理是基因突變,而基因突變具有不定向性、低頻性等特點(diǎn),因此經(jīng)過(guò)多次選育不一定能得到所需性狀,A項(xiàng)正確。②植株的育種方法是雜交育種,親本基因型為AAbbcc、aaBBcc,則子一代(題圖中的幼苗)基因型為AaBbcc,因此②植株中能穩(wěn)定遺傳的個(gè)體占總數(shù)的(1/2)×(1/2)×1=1/4,B項(xiàng)正確。幼苗的基因型為AaBbcc,則③植株的基因型為AAaaBBbbcccc,因此③植株產(chǎn)生的雄配子的種類為3×3×1=9(種),C項(xiàng)正確。④植株是花藥離體培養(yǎng)獲得的單倍體,細(xì)胞中只有A、a中的一個(gè),因此④到⑤過(guò)程中,不會(huì)出現(xiàn)基因A、a所在的染色體移向細(xì)胞同一極的現(xiàn)象,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
2.某自花傳粉且閉花受粉植物,抗病性和莖的高度是獨(dú)立遺傳的性狀?？共『透胁∮苫騌和r控制,抗病為顯性;莖的高度由兩對(duì)獨(dú)立遺傳的基因(D、d,E、e)控制,同時(shí)含有D和E的表現(xiàn)為矮莖,只含有D或E的表現(xiàn)為中莖,其他表現(xiàn)為高莖?，F(xiàn)有感病矮莖和抗病高莖兩品種的純合種子,欲培育純合的抗病矮莖品種。請(qǐng)回答下列問(wèn)題。(1)自然狀態(tài)下該植物一般都是　　　　合子。?(2)若采用誘變育種,在γ射線處理時(shí),需要處理大量種子,其原因是基因突變具有　　　　　　、　　　　　和多害少利性的特點(diǎn)。?
(3)若采用雜交育種,可通過(guò)將上述兩個(gè)親本雜交,在F2等分離世代中選擇　　　　個(gè)體,再經(jīng)連續(xù)自交等,最后得到穩(wěn)定遺傳的抗病矮莖品種。據(jù)此推測(cè),一般情況下,控制性狀的基因數(shù)越多,其育種過(guò)程所需的年限　　　。若只考慮莖的高度,親本雜交所得的F1在自然狀態(tài)下繁殖,則理論上F2的表型及比例為　　　　　　　　　　　　　　　　　。?(4)若采用單倍體育種,該過(guò)程涉及的原理有　　　　　　　　　　　。請(qǐng)用遺傳圖解表示其過(guò)程。(說(shuō)明:選育結(jié)果只需寫出所選育品種的基因型、表型及其比例)?
答案:(1)純(2)不定向性　低頻性(3)抗病矮莖　越長(zhǎng)　高莖∶中莖∶矮莖=1∶6∶9(4)基因重組、細(xì)胞的全能性和染色體變異
解析:(1)由于該植物是自花且閉花受粉植物,所以在自然狀態(tài)下一般都是純合子。(2)誘變育種的原理是基因突變,由于基因突變具有不定向性、低頻性和多害少利性等特點(diǎn),所以需要處理大量種子。(3)若采用雜交育種,可通過(guò)將上述兩個(gè)親本雜交,在F2中選擇抗病矮莖個(gè)體,再經(jīng)連續(xù)自交等方法,最后得到穩(wěn)定遺傳的抗病矮莖品種;據(jù)此推測(cè),一般情況下,控制性狀的基因數(shù)越多,其育種過(guò)程所需的時(shí)間越長(zhǎng);若只考慮莖的高度,F1(DdEe)在自然狀態(tài)下繁殖即自交后,F2表型及比例為矮莖(D_E_)∶中莖(D_ee、ddE_)∶高莖(ddee)=9∶6∶1。(4)單倍體育種過(guò)程包括親本雜交、花藥離體培養(yǎng)、人工誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍等過(guò)程,其中親本雜交時(shí)涉及的原理是基因重組;花藥離體培養(yǎng)過(guò)程中涉及的原理是細(xì)胞的全能性;人工誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍過(guò)程涉及的原理是染色體變異。
3.研究人員在柑橘中發(fā)現(xiàn)一棵具有明顯早熟特性的變異株,決定以此為基礎(chǔ)培育早熟柑橘新品種。 請(qǐng)回答下列問(wèn)題。
(1)要判斷該變異株的育種價(jià)值,首先要確定它的　　　　　是否發(fā)生了變化。(2)在選擇育種方法時(shí),需要判斷該變異株的變異類型。如果變異株是個(gè)別基因的突變體,則可采用育種方法①,使早熟基因逐漸　　　　,培育成新品種1。為了加快這一進(jìn)程,還可以采集變異株的　　　　進(jìn)行處理,獲得高度純合的后代,選育成新品種2,這種方法稱為　　　　　　育種。?(3)如果該早熟植株屬于染色體組變異株,可以推測(cè)該變異株減數(shù)分裂中染色體有多種聯(lián)會(huì)方式,由此造成不規(guī)則的　　　　　　　　　　　,產(chǎn)生染色體數(shù)目不等、生活力很低的　　　　,因而得不到足量的種子。即使得到少量后代,早熟性狀也很難穩(wěn)定遺傳。這種情況下,可考慮選擇育種方法③,其不足之處是需要不斷制備　　　　　　,成本較高。 ?(4)新品種1與新品種3均具有早熟性狀,但其他性狀有差異,這是因?yàn)樾缕贩N1選育過(guò)程中基因發(fā)生了多次　　　　,產(chǎn)生的多種基因型中只有一部分在選育過(guò)程中被保留下來(lái)。?
答案:(1)遺傳物質(zhì)　 (2)純合　花藥　單倍體　 (3)染色體分離　配子　組培苗　 (4)重組解析:(1)某變異株是否有育種價(jià)值關(guān)鍵是看其遺傳物質(zhì)是否發(fā)生了變化。(2)自交會(huì)逐代提高純合子的比例。為加快育種進(jìn)程一般采用單倍體育種:先采集變異植株的花藥進(jìn)行離體培養(yǎng),獲得單倍體植株;再用秋水仙素處理單倍體植株幼苗,進(jìn)而獲得純合的變異植株。(3)染色體組變異會(huì)導(dǎo)致聯(lián)會(huì)紊亂,造成不規(guī)則的染色體分離,進(jìn)而會(huì)產(chǎn)生部分染色體數(shù)目異常的配子。組織培養(yǎng)得到的個(gè)體可保持親本的優(yōu)良性狀,但需不斷制備組培苗,成本較高。(4)育種方法①的原理為基因重組,控制其他性狀的基因在選育過(guò)程中會(huì)發(fā)生多次重組,產(chǎn)生多種基因型,只有部分基因型在選育過(guò)程中被保留下來(lái),保留下來(lái)的基因型可能與原早熟柑橘植株的基因型不同。
高考真題剖析【例題】 (2020山東卷)在細(xì)胞分裂過(guò)程中,末端缺失的染色體因失去端粒而不穩(wěn)定,其姐妹染色單體可能會(huì)連接在一起,著絲粒分裂后向兩極移動(dòng)時(shí)出現(xiàn)“染色體橋”結(jié)構(gòu),如右圖所示。若某細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂時(shí),出現(xiàn)“染色體橋”并在兩著絲粒間任一位置發(fā)生斷裂,形成的兩條子染色體移到細(xì)胞兩極。不考慮其他變異,下列關(guān)于該細(xì)胞的說(shuō)法,錯(cuò)誤的是(　　)A.可在分裂后期觀察到“染色體橋”結(jié)構(gòu)B.其子細(xì)胞中染色體的數(shù)目不會(huì)發(fā)生改變C.其子細(xì)胞中有的染色體上連接了非同源染色體片段D.若該細(xì)胞基因型為Aa,則可能會(huì)產(chǎn)生基因型為Aaa的子細(xì)胞
核心素養(yǎng)考查點(diǎn)剖析:本題以“染色體橋”圖示為載體,綜合考查對(duì)染色體變異類型的理解,較好地考查了“科學(xué)思維”這一學(xué)科素養(yǎng)。答案:C解析:由題干可知,姐妹染色單體連接在一起,著絲粒分裂后向兩極移動(dòng)時(shí)出現(xiàn)“染色體橋”結(jié)構(gòu),因此可在分裂后期觀察到“染色體橋”結(jié)構(gòu),A項(xiàng)正確。進(jìn)行有絲分裂時(shí),“染色體橋”在兩著絲粒間任一位置發(fā)生斷裂,形成的兩條子染色體移到細(xì)胞兩極,因此其子細(xì)胞中染色體的數(shù)目不會(huì)發(fā)生改變,B項(xiàng)正確。姐妹染色單體連接在一起,著絲粒分裂后出現(xiàn)“染色體橋”結(jié)構(gòu),其子細(xì)胞中染色體上不會(huì)連接非同源染色體片段,C項(xiàng)錯(cuò)誤。姐妹染色單體形成的“染色體橋”結(jié)構(gòu)分裂時(shí),在兩著絲粒間任一位置都可能發(fā)生斷裂,形成的兩條子染色體中一條子染色體可能攜帶有兩個(gè)相同基因,移到細(xì)胞一極,若該細(xì)胞基因型為Aa,則可能會(huì)產(chǎn)生基因型為Aaa的子細(xì)胞,D項(xiàng)正確。
典題訓(xùn)練1.(2021廣東卷)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
由題干信息可知,白菜型油菜是二倍體,有兩個(gè)染色體組,Bc是由該油菜未受精的卵細(xì)胞發(fā)育形成的,其成熟葉肉細(xì)胞中只有一個(gè)染色體組,A項(xiàng)錯(cuò)誤。以Bc為材料通過(guò)誘導(dǎo)(用秋水仙素或低溫處理)使其染色體加倍,從而培育出純合的符合要求的二倍體白菜型油菜,與雜交育種相比,該方法能明顯縮短育種年限,B、C兩項(xiàng)正確。Bc是單倍體,只有一個(gè)染色體組,自然狀態(tài)下不能進(jìn)行減數(shù)分裂,不能產(chǎn)生配子,因此Bc高度不育,D項(xiàng)正確。
2.(2021廣東卷)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(見(jiàn)下圖)。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(　　)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)
有絲分裂中期的染色體的形態(tài)比較穩(wěn)定,數(shù)目比較清晰,是觀察的最佳時(shí)期,因此可以選擇有絲分裂中期細(xì)胞觀察平衡易位染色體,A項(xiàng)正確。正常男性的初級(jí)精母細(xì)胞中含有46條染色體,其中一條14號(hào)染色體和一條21號(hào)染色體融合為一條染色體(14/21平衡易位染色體),故平衡易位染色體攜帶者的染色體數(shù)目為45條,B項(xiàng)正確。減數(shù)分裂時(shí)聯(lián)會(huì)復(fù)合物中的3條染色體在減數(shù)第一次分裂后期隨機(jī)分配到兩極,任意2條染色體進(jìn)入同一個(gè)配子中,剩余的1條染色體進(jìn)入另一個(gè)配子中,因此女性卵子中最多含有21+2=23(種)形態(tài)不同的染色體,C項(xiàng)錯(cuò)誤。女性攜帶者的卵子類型可能為(14)、(21和14/21)、(21)、(14和14/21)、(14/21)、(14和21)這6種類型,D項(xiàng)正確。
3.普通小麥?zhǔn)悄壳笆澜绺鞯卦耘嗟闹匾Z食作物。普通小麥的形成包括不同物種雜交和染色體加倍過(guò)程,如下圖所示(其中A、B、D分別代表不同物種的一個(gè)染色體組,每個(gè)染色體組均含7條染色體)。在此基礎(chǔ)上,人們又通過(guò)雜交育種培育出許多優(yōu)良品種?；卮鹣铝袉?wèn)題。
(1)在普通小麥的形成過(guò)程中,雜種一是高度不育的,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　。已知普通小麥?zhǔn)请s種二染色體加倍形成的多倍體,普通小麥體細(xì)胞中有　　　　條染色體。一般來(lái)說(shuō),與二倍體相比,多倍體的優(yōu)點(diǎn)是　　　　　　　　　　　(答出2 點(diǎn)即可)。(2)若要用人工方法使植物細(xì)胞染色體加倍,可采用的方法有　　　　(答出1點(diǎn)即可)。?(3)現(xiàn)有甲、乙兩個(gè)普通小麥品種(純合子),甲的表型是抗病易倒伏, 乙的表型是易感病抗倒伏。若要以甲、乙為實(shí)驗(yàn)材料設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)獲得抗病抗倒伏且穩(wěn)定遺傳的新品種,請(qǐng)簡(jiǎn)要寫出實(shí)驗(yàn)思路。
答案:(1)無(wú)同源染色體,不能進(jìn)行正常的減數(shù)分裂　42　營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量高、莖稈粗壯(2)秋水仙素處理(3)甲、乙兩個(gè)品種雜交,F1自交,選取F2中既抗病又抗倒伏、且自交后代不發(fā)生性狀分離的植株。

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