【生物】2020届 一轮复习 人教版 染色体变异和生物育种 学案

【生物】2020届 一轮复习 人教版 染色体变异和生物育种 学案

‎2020届 一轮复习 人教版 染色体变异和生物育种 学案 ‎【考纲要求】　1.染色体变结构变异和染色体数目变异(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：低温诱导植物染色体数目加倍。‎ ‎【学科素养】　1.科学思维—比较与综合：染色体变异类型、育种方法比较；批判性思维；理性看待转基因技术。2.生命观念—结构与功能观：染色体变异会影响生物性状。3.科学探究—实验设计与实验结果分析；低温诱导植物染色体数目变化实验。‎ 知识点1　染色体结构变异 基础回顾 据图回答有关染色体结构变异的问题 ‎(1)已知的染色体为“”。变异后的染色体如下列图所示：‎ ‎①判断变异类型：A.缺失，B.重复，C.倒位，D.基因突变。‎ ‎②可在显微镜下观察到的是A、B、C。(填图编号)‎ ‎③基因数目和排列顺序均未变化的是D。(填图编号)‎ ‎(2)辨析染色体的易位与交叉互换 ‎①图1是易位，图2是交叉互换。‎ ‎②发生对象：图1发生于非同源染色体之间，图2发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间。‎ ‎③变异类型：图1属于染色体结构变异，图2属于基因重组。‎ 方法规律 ‎1.归纳染色体结构变异的类型和结果 ‎2．从四个角度总结三种变异的区别 ‎(1)“互换”角度——同源染色体上的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互换，属于染色体结构变异中的易位。‎ ‎(2)“缺失”角度——DNA分子上若干基因的缺失属于染色体变异；DNA分子上若干碱基对的缺失，属于基因突变。‎ ‎(3)变异的水平角度——基因突变、基因重组属于分子水平的变化，光学显微镜下观察不到；染色体变异属于亚细胞水平的变化，光学显微镜下可以观察到。‎ ‎(4)变异的“质”和“量”角度——基因突变改变基因的质，不改变基因的量；基因重组不改变基因的质，一般也不改变基因的量，但转基因技术会改变基因的量；染色体变异不改变基因的质，但会改变基因的量或改变基因的排列顺序。‎ 知识点2　染色体数目变异 基础回顾 ‎1.据图回答有关染色体组的问题 ‎(1)如图中雄果蝇体细胞染色体中的一个染色体组可表示为：Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y。‎ ‎(2)组成特点 ‎①形态上：细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同。‎ ‎②功能上：共同控制生物生长、发育、遗传和变异的一组染色体。‎ ‎2．判断正误 ‎(1)由受精卵发育而成，体细胞含有两个染色体组的个体叫二倍体。(√)‎ ‎(2)含一个染色体组的个体是单倍体，但单倍体未必只含一个染色体组。(√)‎ ‎(3)未经受精的卵细胞发育成的植株，一定是单倍体。(√)‎ ‎(4)含有两个染色体组的生物体，一定不是单倍体。(×)‎ ‎(5)生物的精子或卵细胞一定都是单倍体。(×)‎ ‎(6)基因型是aaaBBBCcc的植株一定是单倍体。(×)‎ 方法规律 ‎1.总结判断染色体组的三种方法 ‎(1)根据染色体形态判断：细胞内形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组。下图所示的细胞中所含的染色体组数分别是：a为3个，b为2个，c为1个。‎ ‎(2)根据基因型判断：控制同一性状的基因出现几次，就含几个染色体组——每个染色体组内不含等位或相同基因。下图所示的细胞中，它们所含的染色体组数分别是：a为4个，b为2个，c为3个，d为1个。‎ ‎(3)根据染色体数与形态数的比值判断：染色体数与形态数比值意味着每种形态染色体数目的多少，每种形态染色体有几条，即含几个染色体组，如玉米的体细胞中共有20条染色体，10种形态，则玉米含有2个染色体组。‎ ‎2．归纳判断单倍体、二倍体与多倍体的方法 考点1　染色体结构变异和染色体数目变异 ‎[典例精析]‎ ‎　(2018·北京西城期末)控制玉米植株颜色的基因G(紫色)和g(绿色)位于6号染色体上。经X射线照射的纯种紫株玉米与绿株玉米杂交，F1出现极少数绿株①。为确定绿株的出现是由于G基因突变还是G基因所在的染色体片段缺失造成的，可行的研究方法②是(　　)‎ A．用该绿株与纯合紫株杂交，观察统计子代的表现型及比例 B．用该绿株与杂合紫株杂交，观察统计子代的表现型及比例 C．选择该绿株减数第一次分裂前期细胞，对染色体观察分析 D．提取该绿株的DNA，根据PCR能否扩增出g基因进行判断 ‎[破题关键]　①—紫色对绿色为显性；不发生变异，F1均为紫色。‎ ‎②‎ ‎—子一代中绿株可能是基因突变产生的(基因型为gg)，也可能是染色体变异后产生的(基因型为g)，答题的关键是扣住基因突变和染色体变异的区别。‎ ‎[解析]　基因突变在显微镜下无法观察到，而染色体变异可在显微镜下观察到，所以可以通过细胞学的方法来验证，即在显微镜下观察绿株细胞减数分裂过程中的染色体。通过观察减数第一次分裂前期联会的6号染色体是否相同进行分析，C选项中的方法可行。‎ ‎[答案]　C ‎　(2016·江苏卷)下图中甲、乙两个体的一对同源染色体中各有一条发生变异(字母表示基因)。下列叙述正确的是(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　①‎ A．个体甲的变异对表型无影响 B．个体乙细胞减数分裂形成的四分体异常 C．个体甲自交的后代，性状分离比为3∶1‎ D．个体乙染色体没有基因缺失，表型无异常 ‎[破题关键]　①—首先分析题图正确判断出染色体变异类型，即缺失、倒位；回顾染色体结构变异对生物生存的影响；染色体倒位在减数分裂过程中形成四分体的特点：呈“十字形”。‎ ‎[解析]　据图可知个体甲的变异是缺失，个体乙的变异是倒位，均会导致表型异常，A和D选项错误。个体甲自交，后代可能出现缺失染色体纯合个体致死现象，后代性状分离比不一定是3∶1，C项错误。个体乙细胞减数分裂形成的四分体异常，B项正确。‎ ‎[答案]　B ‎　(2018·海南卷)蜜蜂中，雌蜂是雌雄配子结合产生的二倍体，雄蜂是由未受精的卵直接发育而来的①。某对蜜蜂所产生子代的基因型为：雌蜂是AADD、AADd、AaDD、AaDd；雄蜂是AD、Ad、aD、ad。这对蜜蜂的基因型是(　　)‎ A．AADd和ad B．AaDd和aD C．AaDd和AD D．Aadd和AD ‎[破题关键]　①—子代雄蜂的基因型即亲代雌性个体产生的配子类型。‎ ‎[解析]　由雄蜂的基因型可推测亲本雌蜂的基因型为AaDd，后代的雌蜂是由雄性的精子与雌蜂的卵细胞结合形成的，据此推测亲本雄性的基因型为AD，C正确。‎ ‎[答案]　C ‎　(2018·北京西城期末)下列有关变异的叙述，错误的是(　　)‎ A．非同源染色体上的非等位基因之间可发生基因重组 B．相对于DNA病毒，RNA病毒更容易发生基因突变 C．染色体结构变异均可导致基因的种类和数目发生改变 D．有丝分裂和减数分裂过程中均可发生染色体数目变异 ‎[解析]　在减数第一次分裂后期，同源染色体分离，非同源染色体自由组合，非同源染色体上的非等位基因发生基因重组，A选项正确。DNA一般为双链，RNA一般为单链，由于RNA的结构没有DNA的稳定，所以RNA病毒比DNA病毒更加容易发生基因突变，B选项正确。染色体结构变异包括缺失、重复、倒位、易位。易位、倒位等染色体结构变异通常不会导致基因的种类和数目发生改变，C选项错误。在有丝分裂和减数分裂过程中，非同源染色体之间交换一部分片段，会导致染色体结构变异。着丝点分裂后形成的两条染色体不能移向两极，会导致染色体数目变异，D选项正确。‎ ‎[答案]　C 染色体变异发生的范围为真核生物，在有丝分裂和减数分裂过程中均可发生。考生容易混淆两点：易将四分体时期的交叉互换误认为染色体结构变异；误将基因突变中碱基对的增添或缺失认为是染色体结构变异。另外，要注意基因突变和基因重组在光学显微镜下是观察不到的，而染色体属于显微结构，因此染色体数目变异和染色体结构变异均可在光学显微镜下观察到。‎ 考什么 ‎(1)染色体结构变异和数目变异 ‎(2)染色体变异与表现型的关系 主要以非选择题的形式考查 学什么 ‎(1)熟记染色体变异的类型 ‎(2)理解染色体组的概念 ‎(3)掌握三大可遗传变异(基因突变、基因重组和染色体变异)的区别 ‎[知能拓展]‎ ‎1．细胞分裂图像中染色体组数的判断方法 图 示 以生殖细胞中的染色体数为标准，判断题目中所给图像中的染色体组数。如下图所示：‎ 解 读 ‎(1)图a为减数第一次分裂的前期，染色体4条，生殖细胞中染色体2条，该细胞中有2个染色体组，每个染色体组有2条染色体。‎ ‎(2)图b为减数第一次分裂的末期或减数第二次分裂前期，染色体2条，生殖细胞中染色体2条，该细胞中有1个染色体组，每个染色体组中有2条染色体。‎ ‎(3)图c为减数第一次分裂的后期，染色体4条，生殖细胞中染色体2条，该细胞中有2个染色体组，每个染色体组有2条染色体。‎ ‎(4)图d为有丝分裂后期，染色体8条，生殖细胞中染色体2条，该细胞中有4个染色体组，每个染色体组有2条染色体。‎ ‎2.“三看法”判断基因突变和染色体变异 ‎[角度训练]‎ 角度1　染色体组与单倍体、二倍体和多倍体 ‎1．如图a～d分别表示不同生物的体细胞图像，有关这些图像的叙述，错误的是(　　)‎ A．细胞a含有一个染色体组，该生物体很可能是单倍体 B．细胞b含有两个染色体组，该生物体可能是单体 C．细胞c含有三个染色体组，该生物体一定是三倍体 D．若已知细胞d由受精卵发育而来，该生物体可能是三体 ‎[解析]　细胞c的每一组字母都代表三个等位基因，同一组字母代表的三个等位基因分别位于三条同源染色体上，含有三个染色体组，若该生物体由受精卵发育而来，是三倍体；若该生物由六倍体的配子直接发育而来，则是单倍体，C错误。‎ ‎[答案]　C ‎2．下图所示细胞中所含的染色体，有关叙述正确的是(　　)‎ A．图a含有2个染色体组，图b含有3个染色体组 B．如果图b表示体细胞，则图b代表的生物一定是三倍体 C．如果图c代表由受精卵发育成的生物的体细胞，则该生物一定是二倍体 D．图d代表的生物一定是由卵细胞发育而成的，是单倍体 ‎[解析]　图a为有丝分裂后期，含有4个染色体组，图b有同源染色体，含有3个染色体组；如果图b生物是由配子发育而成的，则图b代表的生物是单倍体，如果图b生物是由受精卵发育而成的，则图b代表的生物是三倍体；图c中有同源染色体，含有2个染色体组，若是由受精卵发育而成的，则该细胞所代表的生物一定是二倍体；图d中只含1个染色体组，一定是单倍体，可能是由雄性配子或雌性配子发育而成的。‎ ‎[答案]　C 角度2　染色体变异类型的判断 ‎3．(2016·上海卷)导致遗传物质变化的原因有很多，下图中字母代表不同基因，其中变异类型①和②依次是(　　)‎ A．突变和倒位 B．重组和倒位 C．重组和易位 D．易位和倒位 ‎[解析]　①中少了基因a、b，多了基因j，是非同源染色体间发生了片段交换，属于染色体结构变异中的易位；②中基因c、d、e位置发生了颠倒，属于染色体结构变异中的倒位。‎ ‎[答案]　D ‎4．如图所示，关于甲、乙、丙、丁的叙述，正确的是(　　)‎ A．甲属于基因突变，乙属于染色体变异 B．丙出现的变异只能出现在有丝分裂中 C．丁细胞含有两个染色体组 D．甲、乙、丙、丁均属于染色体变异 ‎[解析]　‎ 染色体变异是指染色体结构和数目的改变。染色体结构的变异主要有缺失、重复、倒位、易位四种类型。甲中基因没有改变，只是b和d的位置发生了交换，属于染色体结构变异中的倒位，乙中基因gh重复出现，属于染色体结构变异中的重复；丙是有丝分裂后期或减数第二次分裂后期，所以出现的变异不只出现在有丝分裂中，在四倍体减数分裂过程中也可能出现；丁细胞中染色体大小相同，含有一对等位基因，所以含有两个染色体组；甲、乙、丙、丁中，甲、乙、丙属于染色体变异，丁为基因突变。‎ ‎[答案]　C 考点2　实验——低温诱导植物染色体数目加倍 ‎[典例精析]‎ ‎　(2018·银川检测)下列关于低温诱导染色体加倍实验的叙述，正确的是(　　)‎ A．原理：低温抑制染色体着丝点分裂，使子染色体不能分别移向两极 B．解离：盐酸酒精混合液和卡诺氏液都可以使洋葱根尖解离 C．染色：改良苯酚品红溶液和醋酸洋红溶液都可以使染色体着色 D．观察：显微镜下可以看到大多数细胞的染色体数目发生改变 ‎[解析]　低温诱导染色体数目加倍实验的原理是抑制纺锤体的形成，导致染色体不分离，从而产生染色体数目加倍的细胞；卡诺氏液能固定细胞的形态，而盐酸酒精混合液可以使洋葱根尖解离；改良苯酚品红溶液和醋酸洋红溶液都可以使染色体着色；洋葱根尖装片中的细胞大部分处于有丝分裂间期，在显微镜下能观察到染色体数目发生改变的只是少数细胞。‎ ‎[答案]　C ‎　对于“低温诱导植物染色体数目的变化”实验的分析，正确的是(　　)‎ A．在诱导染色体数目变化方面，低温与秋水仙素诱导的原理不同 B．从卡诺氏液中取出的根尖要用蒸馏水冲洗2次才可以进行制片 C．制作装片的具体操作方法与“观察植物细胞的有丝分裂”实验相同 D．需将培养的洋葱放入冰箱的冷冻室内低温处理 ‎[解析]　低温与秋水仙素的作用原理相同，均抑制纺锤体的形成，A错误；卡诺氏液用于固定细胞的形态，从卡诺氏液中取出的根尖要用体积分数为95%的酒精冲洗2次才可以进行制片，B错误；将培养的洋葱放入冰箱的冷藏室内低温4 ℃处理，不能冷冻，冷冻会破坏细胞的结构导致细胞死亡，D错误。‎ ‎[答案]　C ‎[知能拓展]‎ ‎1．实验原理 低温可抑制纺锤体形成，阻止细胞分裂，导致细胞染色体数目加倍。‎ ‎2．实验步骤与现象 ‎3．注意事项 ‎(1)显微镜下观察到的是死细胞，而不是活细胞：植物细胞经卡诺氏液固定后细胞已死亡。‎ ‎(2)选择材料不能随意：误将低温处理“分生组织细胞”等同于“任何细胞”。因为染色体数目变化发生在细胞分裂时，处理其他细胞不会出现染色体加倍的情况。‎ ‎(3)低温处理的理解误区：误认为低温处理时间越长越好。低温处理的目的只是抑制纺锤体形成，使染色体不能被拉向两极。如果低温持续时间过长，会影响细胞的各项功能，甚至死亡。‎ ‎(4)着丝点分裂不是纺锤丝牵引的结果：误将“抑制纺锤体形成”等同于“着丝点不分裂”。着丝点是自动分裂，不需要纺锤丝牵引。纺锤丝牵引的作用是将染色体拉向两极。‎ ‎4．低温诱导植物染色体数目变化的实验中的试剂及其作用 ‎5.低温诱导染色体加倍实验与观察细胞有丝分裂实验的操作步骤比较 项目 低温诱导植物染色体数目的变化 观察根尖分生组织细胞的有丝分裂 培养 待洋葱长出1 cm左右不定根时4 ℃低温培养 适宜温度下培养 固定 解离前用卡诺氏液进行固定，然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次 不用固定 染色 用改良苯酚品红染液 用醋酸洋红液或龙胆紫溶液 ‎[角度训练]‎ ‎1．下列关于低温诱导植物染色体数目变化的实验中，部分试剂的使用方法及其作用的叙述中错误的是(　　)‎ 选项 试剂 使用方法 作用 A 卡诺氏液 将根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5～1 h 培养根尖，促进细胞分裂 B 体积分数为 ‎95%的酒精 与质量分数为15%的盐酸等体积混合，浸泡经固定的根尖 解离根尖细胞，使细胞之间的联系变得疏松 C 蒸馏水 浸泡解离后的根尖约10 min 漂洗根尖，去除解离液 D 改良苯酚 品红染液 把漂洗干净的根尖放进盛有改良苯酚品红染液的玻璃皿中染色3～5 min 使染色体着色 ‎[解析]　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；体积分数为95%的酒精与质量分数为15%的盐酸等体积混合后即为解离液，用于溶解细胞间的连接物质，使细胞分开，便于观察；蒸馏水的作用是漂洗根尖，去除解离液，便于染色；改良苯酚品红染液是一种碱性染料，能使染色体着色。‎ ‎[答案]　A ‎2．(2018·陕西五校联考)某同学在做“低温诱导植物染色体数目的变化”实验时，将大蒜根尖随机分为12组，实验处理和结果如下表所示，请回答有关问题。‎ ‎(1)低温诱导植物染色体数目加倍的原理是低温会使细胞分裂过程中________的形成受阻，从而使细胞分裂过程中染色体数目加倍而细胞不分裂。低温处理与秋水仙素处理相比，具有_______________________________________________等优点。‎ ‎(2)实验中选择大蒜根尖________区细胞进行观察，效果最佳，原因是此处的细胞分裂比较________，在显微镜下观察，此处细胞的特点表现为____________________________________。‎ ‎(3)实验过程中需要用________________________对大蒜根尖细胞的染色体进行染色。‎ ‎(4)由实验结果可知，________________的条件下，加倍效果最为明显。‎ ‎[解析]　(1)低温能够抑制纺锤体的形成，实现染色体数目的加倍；用秋水仙素诱导染色体数目加倍，操作较为烦琐，且秋水仙素有毒，而低温诱导操作简单、安全无毒。(2)植物根尖分生区细胞呈正方形，排列紧密，且分裂较为旺盛，故观察时应选择根尖分生区细胞。(3)实验过程可用改良苯酚品红染液(或醋酸洋红或龙胆紫)对染色体着色。(4)由表中信息可知，在温度为4 ℃的条件下处理96小时，细胞中染色体数目加倍效果最佳。‎ ‎[答案]　(1)纺锤体　操作简单、安全无毒 ‎(2)分生　旺盛　呈正方形，排列紧密 ‎(3)改良苯酚品红染液(或醋酸洋红或龙胆紫)‎ ‎(4)4 ℃、96小时 考点3　生物育种 ‎[典例精析]‎ ‎　(2018·天津卷)芦笋是雌雄异株植物，雄株性染色体为XY，雌株为XX；其幼茎可食用，雄株产量高。以下为两种培育雄株的技术路线。有关叙述错误的是(　　)‎ A．形成愈伤组织可通过添加植物生长调节剂进行诱导 B．幼苗乙和丙的形成均经过脱分化和再分化过程 C．雄株丁的亲本的性染色体组成分别为XY、XX D．与雄株甲不同，雄株丁培育过程中发生了基因重组 ‎[解析]　‎ 本题主要考查育种的相关知识。植物组织培养过程中，利用植物生长调节剂调节愈伤组织的形成与分化，A正确；由花粉形成单倍体幼苗乙、丙的过程包括脱分化、再分化两个阶段，B正确；雄株丁的亲本乙、丙由雄株的花粉经单倍体育种培育而来，只有植物乙、丙的性染色体组成为XX、YY时，雄株丁的性染色体组才能成为XY，C错误；雄株丁的培育过程中经历了减数分裂产生花粉的过程，该过程中发生了基因重组，D正确。‎ ‎[答案]　C ‎　(2017·江苏卷)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①，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③，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)具有育种价值的变异属于可遗传变异，需先确定遗传物质是否发生了变化。(2)变异株是个别基因的突变体，则利用杂交育种，通过连续自交、选育，使早熟基因逐渐纯合，培育成新品种。加快育种进程，缩短育种年限，则采用单倍体育种，即采集变异株的花药进行处理，获得单倍体，然后用秋水仙素处理单倍体幼苗，诱导染色体数目加倍，获得纯合子。(3)染色体组变异株中染色体组发生了变化，则减数分裂中染色体有多种联会方式，染色体分离时不规则，就会形成染色体数目不等、生活力很低的配子，结果不能完成受精作用，得不到足量的种子。育种③是植物组织培养，需不断制备组培苗，成本较高。(4)新品种1是通过杂交育种培育而成的，属于有性生殖，是基因重组的结果，新品种3是植物组织培养的结果，属于无性繁殖，基因没有重组，所以前者产生的多种基因型中只有一部分保留下来，后者全部保留下来。‎ ‎[答案]　(1)遗传 ‎(2)纯合　花药　单倍体 ‎(3)染色体分离　配子　组培苗 ‎(4)重组 ‎[知能拓展]‎ 四种育种方法的比较 ‎[角度训练]‎ 角度1　生物育种过程与分析 ‎1．(2018·山西四校联考)野生猕猴桃是一种多年生富含Vc的二倍体(2n＝58)小野果。下图是某科研小组以大量的野生猕猴桃种子(aa)为实验材料培育抗虫猕猴桃无子新品种的过程，分析正确的是(　　)‎ A．该培育过程中不可使用花药离体培养 B．③⑦过程必须使用秋水仙素 C．⑤的亲本不是同一物种 D．⑥过程得到的个体是四倍体 ‎[解析]　图中②过程中可用花药离体培养，诱导染色体加倍获得基因型为AA的个体；秋水仙素或低温诱导均可导致染色体数加倍；⑤的亲本中，AA为二倍体，AAAA为四倍体，不是同一物种；⑥过程为基因工程导入抗虫基因，获得的仍是三倍体。‎ ‎[答案]　C ‎2．(2018·北京石景山期末)下列关于育种的叙述中，正确的是(　　)‎ A．杂交育种和诱变育种均可产生新的基因 B．三倍体植物不能由受精卵发育而来 C．花药离体培养获得的单倍体中可能含有等位基因 D．人工诱变获得的突变体大多数表现出优良性状 ‎[解析]　诱变育种的原理是基因突变，可产生新的基因；杂交育种获得的新品种并没有产生新基因，只能产生新的基因型，A项错误。三倍体植物能由二倍体和四倍体的配子形成的受精卵发育而来，B项错误。四倍体等多倍体的花粉经离体培养、秋水仙素处理后，可能产生杂合子。如BBbb的花粉基因型有三种：BB、Bb、bb，培养处理后单倍体基因型分别是BBBB、BBbb(杂合子)、bbbb。因此花药离体培养获得的单倍体中可能含有等位基因，C项正确。基因突变具有不定向性、多害少利性和低频性，诱变获得的性状多数对个体的生存不利，D项错误。‎ ‎[答案]　C 本题的知识点是基因突变的特点和基因突变在育种中的应用、多倍体育种、三倍体的形成。对基因突变、基因重组和染色体变异的理解和掌握是解题的关键。‎ 角度2　育种方法的选择与设计 ‎3．(2018·北京丰台期末)改良缺乏某种抗病性的水稻品种，不宜采用的方法是(　　)‎ A．杂交育种 B．诱变育种 C．单倍体育种 D．基因工程育种 ‎[解析]　可以用杂交育种的方法，将该水稻品种与另一有相关抗病性的水稻品种杂交，使优良性状集中在一起，A项不符合题意；因要改良缺乏某种抗病性的水稻品种，可采用诱变育种的方法，诱导该水稻品种发生基因突变，产生相关抗病性基因，B项不符合题意；因该水稻品种缺乏抗病性基因，不能用单倍体育种法获得抗病植株，C项符合题意；可以用基因工程的方法，定向导入相关抗病性基因以改变水稻性状，D项不符合题意。‎ ‎[答案]　C ‎4．(2018·天津武清检测)某生物的基因型为AaBB，通过下列技术可以分别将它转变为以下基因型的生物：①AABB；②aB；③AaBBC；④AAaaBBBB。则以下排列正确的是(　　)‎ A．诱变育种、转基因技术、花药离体培养、细胞融合 B．杂交育种、花药离体培养、转基因技术、多倍体育种 C．花药离体培养、诱变育种、多倍体育种、转基因技术 D．细胞融合、杂交育种、诱变育种、多倍体育种 ‎[解析]　与基因型为AaBB的生物相比，①基因型为AABB，染色体数目没有发生改变，可采用杂交育种或诱变育种的方法；②基因型为aB，因染色体数目减半，所以采用花药离体培养的方法；③基因型为AaBBC，多了一个外源基因C，可以采用基因工程的方法；④‎ 基因型为AAaaBBBB，染色体数目成倍地增加，采用多倍体育种的方法。‎ ‎[答案]　B 考点4　生物变异类型的判断与实验探究 ‎[典例精析]‎ ‎　(2018·北京朝阳期末)下列关于育种的叙述中，正确的是(　　)‎ A．通过花药离体培养得到的单倍体植株都是高度不育的 B．转基因技术增加了生物变异的范围，实现了种间遗传物质的交换 C．诱变育种诱变出的变异品种就是生产上需要的品种 D．杂交育种利用染色体畸变的原理，使多个优良性状组合在一个个体上 ‎[解析]　四倍体的花粉经离体培养得到的单倍体含两个染色体组是可育的，A错误；基因工程可以克服远缘杂交不亲和的障碍，实现种间遗传物质的交换，B正确；诱变育种的原理是基因突变，基因突变具有不定向性，C错误；杂交育种的原理是基因重组，D错误。‎ ‎[答案]　B ‎　(2018·北京海淀期末)穿梭育种是近年来小麦育种采用的新模式。农业科学家将一个地区的品种与国内国际其他地区的品种进行杂交，然后通过在两个地区间不断地反复交替穿梭种植、选择、鉴定，最终选育出多种抗病高产的小麦新品种。下列关于穿梭育种的叙述不正确的是(　　)‎ A．自然选择方向不同使各地区的小麦基因库存在差异 B．穿梭育种培育的新品种可适应两个地区的环境条件 C．穿梭育种充分地利用了小麦的遗传多样性 D．穿梭育种利用的主要原理是染色体变异 ‎[解析]　自然选择决定了生物进化的方向，自然选择方向不同使各地区的小麦基因库存在差异，A正确。由题干可知，穿梭育种是通过在两个地区间不断地反复交替穿梭种植小麦，再进行选择、鉴定，最终选育出小麦新品种，这说明此新品种能够适应两个地区的环境，B正确。本题中的穿梭育种是将一个地区的品种与国内国际其他地区的品种进行杂交，最终选育出小麦新品种。这个过程利用小麦的遗传多样性，基本原理是基因重组，没有涉及染色体变异，故C正确、D错误。‎ ‎[答案]　D ‎　(2018·北京卷节选)水稻是我国最重要的粮食作物。稻瘟病是由稻瘟病菌(Mp)侵染水稻引起的病害，严重危害我国粮食生产安全。与使用农药相比，抗稻瘟病基因的利用是控制稻瘟病更加有效、安全和经济的措施。‎ ‎(1)水稻对Mp表现出的抗病与感病为一对相对________。为判断某抗病水稻是否为纯合子，可通过观察自交子代______________来确定。‎ ‎(2)研究发现，水稻的抗病表现不仅需要自身抗病基因(R1、R2、R3等)编码的蛋白，也需要Mp基因(A1、A2、A3等)编码的蛋白。只有R蛋白与相应的A蛋白结合，抗病反应才能被激活。若基因型为R1R1r2r2R3R3和r1r1R2R2R3R3的水稻，被基因型为a1a1A2A2a3a3的Mp侵染，推测这两种水稻的抗病性表现依次为______________。‎ ‎(3)研究人员每年用Mp(A1A1a2a2a3a3)人工接种水稻品种甲(R1R1r2r2r3r3)，几年后甲品种丧失了抗病性，检测水稻的基因未发现变异。推测甲品种抗病性丧失的原因是______________________。‎ ‎(4)水稻种植区的Mp是由不同基因型组成的群体。大面积连续种植某个含单一抗病基因的水稻品种，将会引起Mp种群________，使该品种抗病性逐渐减弱直至丧失，无法在生产中继续使用。‎ ‎(5)根据本题所述水稻与Mp的关系，为避免水稻品种抗病性丧失过快，请从种植和育种两个方面给出建议_____________________。‎ ‎[解析]　(1)水稻的抗病与感病符合同一种生物的同一性状的不同表现型，是一对相对性状；通过观察自交子代是否发生性状分离来确定纯合子、杂合子的情况。(2)基因型为R1R1r2r2R3R3和r1r1R2R2R3R3的水稻被基因型为a1a1A2A2a3a3的Mp侵染，因只有R蛋白与相应的A蛋白结合，抗病反应才能被激活，基因型为R1R1r2r2R3R3的水稻没有R2蛋白与Mp的A2蛋白结合，抗病反应不能被激活；基因型为r1r1R2R2R3R3的水稻中有与A2蛋白结合的相应的R2蛋白，抗病反应能被激活，因此这两种水稻的抗病性表现依次为感病、抗病。(3)每年用Mp(A1A1a2a2a3a3)人工接种水稻品种甲(R1R1r2r2r3r3)，几年后甲品种丧失了抗病性，由于水稻的基因没有变异，只能是Mp(A1A1a2a2a3a3)的A1基因发生突变，使甲品种R1蛋白没有A1蛋白与之结合，抗病反应不能被激活，丧失抗性。(4)由于Mp有多种不同基因型的个体，而单一抗病类型的水稻只对其中一种Mp有抗性，长期种植这一种类型将会引起Mp种群中其他类型的个体大量繁殖，其A基因频率升高，该品种不能对其他类型的Mp有抗性，导致其抗病性逐渐减弱直至丧失，无法再生产中继续使用。(5)为避免单一抗病类型的水稻品种抗病性丧失过快，可以将不同水稻抗病品种(甲、乙、丙)混种；育种时培养同时含有多对抗性基因的纯合子品种(如R1R1R2R2R3R3)。‎ ‎[答案]　(1)性状　性状是否分离 ‎(2)感病、抗病 ‎(3)Mp的A1基因发生了突变 ‎(4)(A类)基因(型)频率改变 ‎(5)将含有不同抗病基因的品种轮换/间隔种植；将多个不同抗病基因通过杂交整合到一个品种中 ‎[知能拓展]‎ ‎1．可遗传变异与不可遗传变异及判断方法 ‎(1)可遗传变异与不可遗传变异 ‎(2)判断方法 ‎2．基因突变与基因重组的判断 ‎3．染色体变异与基因突变的判断 ‎4.变异类型实验探究题的答题模板 ‎[角度训练]‎ ‎1．(2014·全国卷Ⅰ)现有两个纯合的某作物品种：抗病高秆(易倒伏)和感病矮秆(抗倒伏)品种，已知抗病对感病为显性，高秆对矮秆为显性，但对于控制这两对相对性状的基因所知甚少。回答下列问题：‎ ‎(1)在育种实践中，若利用这两个品种进行杂交育种，一般来说，育种目的是获得具有________优良性状的新品种。‎ ‎(2)杂交育种前，为了确定F2的种植规模，需要正确预测杂交结果。若按照孟德尔遗传定律来预测杂交结果，需要满足3个条件：条件之一是抗病与感病这对相对性状受一对等位基因控制，且符合分离定律；其余两个条件是________________________________。‎ ‎(3)为了确定控制上述这两对性状的基因是否满足上述3个条件，可用测交实验来进行检验。请简要写出该测交实验的过程。‎ ‎[解析]　‎ ‎(1)通过杂交育种，可将两个或多个品种的优良性状集中在一起。(2)抗病与感病、高秆与矮秆各自受一对等位基因控制，两对基因位于两对同源染色体上均符合分离定律时，才可依据自由组合定律对杂交结果进行正确预测。(3)纯合抗病高秆和感病矮秆杂交获得F1，让F1与感病矮秆测交，若测交后代有抗病高秆、抗病矮秆、感病高秆和感病矮秆四种表现型，且比例为1∶1∶1∶1，则这两对等位基因满足上述3个条件。‎ ‎[答案]　(1)抗病矮秆 ‎(2)高秆与矮秆这对相对性状受一对等位基因控制，且符合分离定律；控制这两对性状的基因位于非同源染色体上 ‎(3)将纯合的抗病高秆与感病矮秆杂交，产生F1，让F1与感病矮秆杂交 ‎2．(2018·庐江联考)芦笋的幼苗是一种名贵蔬菜，又名石刀板，为XY型性别决定。在某野生型窄叶种群中偶见几株阔叶芦笋幼苗，雌雄株都有。‎ ‎(1)仅从染色体分析，雄性芦笋幼苗产生的精子类型将有________种，比例为________。‎ ‎(2)有人对阔叶芦笋幼苗的出现进行分析，认为可能有两种原因：一是基因突变，二是染色体加倍成为多倍体。请设计一个简单的实验鉴定阔叶石刀板出现的原因。‎ ‎(3)现已证实阔叶为基因突变的结果，为确定是显性突变还是隐性突变，选用多株阔叶雌雄株进行交配，并统计后代表现型。‎ 若____________，则为_____________________________。‎ 若____________，则为_____________________________。‎ ‎(4)已经知道阔叶是显性突变所致，由于雄株芦笋幼苗产量高于雌株，养殖户希望在幼苗期就能区分雌雄，为了探求可行性，求助于科研工作者。技术人员先用多株野生型雌石刀板与阔叶雄株杂交，你能否推断该技术人员做此实验的意图。__________________。‎ 若杂交实验结果出现______________________________，‎ 养殖户的心愿可以实现。‎ ‎[解析]　(1)由于芦笋为XY型性别决定，雄性植株的染色体组成为XY，减数分裂产生的精子类型为2种，即X∶Y＝1∶‎ ‎1。(2)染色体变异在显微镜下可观察到，基因突变在显微镜下观察不到。因此，区分染色体变异与基因突变的最简单的方法是取野生型植株和阔叶植株的根尖分生区制成装片，用显微镜观察有丝分裂中期细胞内的染色体数目，若观察到阔叶植株的染色体加倍，则说明是染色体加倍的结果，否则为基因突变。(3)选用多株阔叶突变型石刀板雌雄株相交，若杂交后代出现了野生型，则阔叶植株的出现为显性突变所致；若杂交后代仅出现突变型，则阔叶植株的出现为隐性突变所致。(4)选用多对野生型雌性植株与突变型雄性植株作为亲本杂交。若杂交后代野生型全为雄株，突变型全为雌株，则这对基因位于X染色体上；若杂交后代，野生型和突变型雌、雄株均有，则这对基因位于常染色体上。故该技术人员此实验的意图是通过该杂交实验判断控制阔叶的基因是否在X染色体上。‎ ‎[答案]　(1)2　1∶1‎ ‎(2)取野生型植株和阔叶植株的根尖分生区制成装片，用显微镜观察有丝分裂中期细胞内的染色体数目，若观察到阔叶植株的染色体加倍，则说明是染色体加倍的结果，否则为基因突变 ‎(3)后代出现窄叶　显性突变　后代都为阔叶　隐性突变 ‎(4)通过该杂交实验判断控制阔叶的基因是否在X染色体上　后代雌株都为阔叶，雄株为窄叶 ‎3．遗传学上将染色体上某一区段及其带有的基因一起丢失的现象叫缺失，若一对同源染色体中两条染色体在相同区域同时缺失叫缺失纯合子，若仅一条染色体发生缺失而另一条正常叫缺失杂合子。缺失杂合子的生活力降低但能存活，缺失纯合子常导致个体死亡。‎ 现有一红眼雄果蝇XAY与一白眼雌果蝇XaXa杂交，子代中出现一只白眼雌果蝇。请采用两种方法判断这只白眼雌果蝇的出现是由于缺失造成的，还是由于基因突变引起的？‎ ‎[解析]　‎ 方法一：用显微镜观察该果蝇分裂的细胞中染色体结构是否发生改变，确定该变异是来自基因突变还是染色体缺失。方法二：利用题干信息：缺失纯合子导致个体死亡这一现象，可将该果蝇与红眼雄果蝇杂交，观察并统计子代雌雄个体数目的比例来确定该变异的来源。若为基因突变，则XaXa×XAY→XAXa、XaY，子代雌雄比例为1∶1；若该变异为染色体缺失造成，则XaX×XAY→XAXa、XAX、XaY、XY(致死)，子代雌雄比例为2∶1。‎ ‎[答案]　方法一：取该果蝇有分裂能力的细胞制成装片，显微镜下观察染色体结构，若染色体正常，可能是基因突变引起的；反之可能是染色体缺失造成的。‎ 方法二：选该白眼雌果蝇与红眼雄果蝇杂交，若杂交子代中雌果蝇数与雄果蝇数之比为1∶1，则这只白眼雌果蝇的出现是由于基因突变引起的；若杂交子代中雌果蝇数与雄果蝇数之比为2∶1，则这只白眼雌果蝇的出现是由于缺失造成的。‎ ‎1．(2015·全国卷Ⅱ)下列关于人类猫叫综合征的叙述，正确的是(　　)‎ A．该病是由于特定的染色体片段缺失造成的 B．该病是由于特定染色体的数目增加造成的 C．该病是由于染色体组数目成倍增加造成的 D．该病是由于染色体中增加某一片段引起的 ‎[解析]　猫叫综合征是人的第5号染色体部分缺失引起的染色体异常遗传病。‎ ‎[答案]　A ‎2．(2018·宜宾二诊)如图所示为两种育种方法的过程，有关说法正确的是(　　)‎ A．基因重组只发生在图示①③过程中 B．过程③④的育种方法称为单倍体育种 C．E植株体细胞中只含有一个染色体组 D．图示育种方法不能定向改变生物性状 ‎[解析]　根据题意和图示分析可知，①②为杂交育种并让植株连续自交进行筛选；①③④⑤是单倍体育种，其中④为选取花药进行离体培养，⑤过程用秋水仙素处理幼苗。基因重组发生在减数分裂过程中，所以可发生在图示①②③过程中；过程③④⑤的育种方法称为单倍体育种；单倍体是指体细胞含有本物种配子中染色体数目的个体，所以E植株体细胞中不一定只含有一个染色体组；杂交育种和多倍体育种不能定向改变生物性状，基因工程育种可定向改变生物性状。‎ ‎[答案]　D ‎3．现有小麦种质资源包括：①高产、感病；②低产、抗病；③高产、晚熟等品种。为满足不同地区及不同环境条件下的栽培需求，育种专家要培育3类品种：a.高产、抗病；b.高产、早熟；c.高产、抗旱。下述育种方法不可行的是(　　)‎ A．利用①、②品种间杂交筛选获得a B．对品种③进行染色体加倍处理筛选获得b C．a、b和c的培育均可采用诱变育种方法 D．用转基因技术将外源抗旱基因导入③中获得c ‎[解析]　欲获得高产、抗病品种，可利用①和②进行品种间杂交筛选；欲获得高产、早熟品种，则应对③进行诱变育种；诱变育种可以产生新基因，因此a、b和c都可以通过诱变育种获得；基因工程可定向改变生物性状，要获得高产、抗旱品种，可通过基因工程导入外源抗旱基因实现。‎ ‎[答案]　B ‎4．一对毛色正常鼠交配，产下多只鼠，其中一只雄鼠的毛色异常。分析认为，鼠毛色出现异常的原因有两种：一是基因突变的直接结果(控制毛色基因的显隐性未知，突变只涉及一个亲本常染色体上一对等位基因中的一个基因)；二是隐性基因携带者之间交配的结果(只涉及亲本常染色体上一对等位基因)。假定这只雄鼠能正常生长发育，并具有生殖能力，后代可成活。为探究该鼠毛色异常的原因，用上述毛色异常的雄鼠分别与其同一窝的多只雌鼠交配，得到多窝子代。请预测结果并作出分析。‎ ‎(1)如果每窝子代中毛色异常鼠与毛色正常鼠的比例均为________，则可推测毛色异常是________性基因突变为________性基因的直接结果，因为________________________________。‎ ‎(2)如果不同窝子代出现两种情况，一种是同一窝子代中毛色异常鼠与毛色正常鼠的比例为________，另一种是同一窝子代全部表现为________鼠，则可推测毛色异常是隐性基因携带者之间交配的结果。‎ ‎[解析]　如果毛色异常雄鼠是基因突变的结果(由于基因突变只涉及一个亲本常染色体上一对等位基因中的一个基因)，则毛色正常鼠是隐性纯合子，毛色异常雄鼠是杂合子。将毛色异常雄鼠与其同窝的多只雌鼠交配(相当于测交)，每窝子代中毛色异常鼠与毛色正常鼠的比例均为1∶1。如果毛色异常雄鼠是隐性基因携带者之间交配的结果，则毛色异常鼠是隐性纯合子，与其同窝的毛色正常雌鼠有一部分是杂合子，有一部分是显性纯合子。将毛色异常雄鼠与其同窝的多只雌鼠交配有两种情况，一种是同一窝子代中毛色异常鼠与毛色正常鼠的比例为1∶1，另一种是同一窝子代全部表现为毛色正常。‎ ‎[答案]　(1)1∶1　隐　显　只有两个隐性纯合亲本中一个亲本的一个隐性基因突变为显性基因时，才能得到每窝毛色异常鼠与毛色正常鼠的比例均为1∶1的结果 ‎(2)1∶1　毛色正常 ‎5．(2016·全国卷Ⅲ)基因突变和染色体变异是真核生物可遗传变异的两种来源。回答下列问题：‎ ‎(1)基因突变和染色体变异所涉及的碱基对的数目不同，前者所涉及的数目比后者________。‎ ‎(2)在染色体数目变异中，既可发生以染色体组为单位的变异，也可发生以________为单位的变异。‎ ‎(3)基因突变既可由显性基因突变为隐性基因(隐性突变)，也可由隐性基因突变为显性基因(显性突变)。若某种自花受粉植物的AA和aa植株分别发生隐性突变和显性突变，且在子一代中都得到了基因型为Aa的个体，则最早在子________代中能观察到该显性突变的性状；最早在子________代中能观察到该隐性突变的性状；最早在子________代中能分离得到显性突变纯合体；最早在子________代中能分离得到隐性突变纯合体。‎ ‎[解析]　(1)基因突变涉及某一基因中碱基对的增添、缺失和替换，而染色体变异往往涉及许多基因中碱基对的缺失、重复或排列顺序的改变，故基因突变所涉及的碱基对的数目比染色体变异少。(2)染色体数目变异可以分为两类：一类是细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少，另一类是细胞内个别染色体的增加或减少。(3)根据题干信息“AA和aa植株分别发生隐性突变和显性突变，且在子一代中都得到了基因型为Aa的个体”可知，AA和aa植株突变后的基因型都为Aa。若AA植株发生隐性突变，F1(Aa)自交，子二代的基因型为AA、Aa、aa，则最早在子二代中能观察到该隐性突变的性状，且最早在子二代中能分离得到隐性突变的纯合体。若aa植株发生显性突变，则最早在子一代中可观察到该显性突变的性状，F1(Aa)自交，子二代(F2)的基因型为AA、Aa、aa，由于基因型为AA和Aa的个体都表现为显性性状，欲分离出显性突变纯合体，需让F2自交，基因型为AA的个体的后代(F3)不发生性状分离，杂合子自交后代会出现性状分离则最早在子三代中能分离得到显性突变的纯合体。‎ ‎[答案]　(1)少 ‎(2)染色体 ‎(3)一　二　三　二