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2022版高考生物一轮复习 第7单元 生物的变异、育种与进化 第2讲 染色体变异与生物育种学案

2022版高考生物一轮复习 第7单元 生物的变异、育种与进化 第2讲 染色体变异与生物育种学案

年级：
姓名：

- 22 -

第2讲　染色体变异与生物育种
课标要求
核心素养
举例说明染色体结构和数量的变异都可能导致生物性状的改变甚至死亡
1．通过染色体变异基本原理及其在生物学中意义的理解，建立起进化与适应的观点(生命观念)
2．通过三种可遗传变异的比较及育种方法的比较，培养归纳与概括的能力(科学思维)
3．通过低温诱导植物染色体数目的变化、生物变异类型的判断与实验探究以及育种方案的选择与设计，培养实验设计及结果分析的能力(科学探究)

考点一　染色体变异

1．染色体结构的变异
(1)类型(连线)

提示：①—Ⅲ—D　②—Ⅳ—C　③—Ⅰ—B　④—Ⅱ—A
(2)结果：使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，从而导致性状的变异。
2．染色体数目变异
(1)类型及实例
类型
实例
个别染色体的增加或减少
21三体综合征
以染色体组形式成倍地增加或减少
三倍体无子西瓜
(2)染色体组
①概念：细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同，但又互相协调，共同控制生物的生长、发育、遗传和变异。
②组成

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。
(3)二倍体、多倍体和单倍体的比较
项目
单倍体
二倍体
多倍体
发育起点
配子
受精卵
受精卵
特点
①植株弱小
②高度不育
正常植株
①茎秆粗壮
②叶、果实、种子较大
③营养物质含量丰富
体细胞染色体组数
配子中染色体组数
2个
3个或3个以上

1．染色体易位不改变基因数量，对个体性状不会产生影响。 (×)
提示：染色体易位可能对当代生物体不产生影响，也可能产生影响，且染色体变异大多对生物体是不利的。
2．染色体上某个基因的缺失属于基因突变。 (×)
提示：染色体上某个基因的缺失属于染色体结构变异中的缺失。
3．非同源染色体某片段移接，仅发生在减数分裂过程中。 (×)
提示：非同源染色体某片段的移接，是染色体易位，可以发生在减数分裂或有丝分裂过程中。
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。 (√)
5．单倍体体细胞中不一定只含有一个染色体组。 (√)
6．二倍体生物花药离体培养后即可得到纯合子。 (×)
提示：二倍体生物花药离体培养得到单倍体，后经秋水仙素处理加倍才能得到纯合子。

1．任何一种类型的染色体结构变异发生后，排列在染色体上的基因的种类、数目及排列顺序都发生改变，这种说法你赞同吗？请用文字描述理由。
_______________________________________________________
_____________________________________________________。
提示：不赞同。若基因种类和基因数目未变，但染色体上的基因排列顺序发生改变，则为倒位。若基因的种类和排列顺序未变，但基因的数目改变，则为重复。若基因的种类和数目发生改变，则为缺失或易位
2．三倍体无子西瓜培育时将一定浓度的秋水仙素溶液处理二倍体西瓜的芽尖的原因是_______________________________________________________
_____________________________________________________。
提示：西瓜幼苗的芽尖是有丝分裂旺盛的地方，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

同源四倍体减数分裂形成配子的种类及比例
同源四倍体(基因型为AAaa)产生配子时染色体以图示的情况排列在赤道板的两侧，析图可知最终产生Aa、AA、aa三种类型的配子，其比例为4∶1∶1。

根据上述推导过程，可知：
(1)若同源四倍体的基因型为Aaaa，其中A对a为完全显性，则产生的配子类型及比例：Aa∶aa＝1∶1。
(2)若同源四倍体的基因型为AAAa，其中A对a为完全显性，则产生的配子类型及比例：Aa∶AA＝1∶1。

1．辨析易位与交叉互换
项目
染色体易位
交叉互换
图解

位置
发生于非同源染色体之间
发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间
原理
染色体结构变异
基因重组
观察
可在显微镜下观察到
在显微镜下观察不到

2．有人让某品系的豌豆自交，子代出现了性状分离，且出现了高∶矮＝35∶1。原因可能是染色体加倍形成了四倍体的豌豆DDdd。请设计一个实验方案对你的解释加以验证。
提示：让该品系的豌豆与矮茎豌豆测交，若测交后代性状分离比为高∶矮＝5∶1，则验证了解释。

考查染色体结构变异的分析与判断
1．(2020·湖南省常德市高三质检)如图中，甲、乙分别表示两只雌、雄果蝇产生的含X染色体的配子，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(　　)

甲　　　　　乙

丙
A．甲、乙所示配子结合后发育的个体在减数分裂时能正常联会
B．甲、乙图中1号染色体上的基因排列顺序相同
C．丙图中①过程发生了染色体结构变异
D．丙图中②过程发生了基因突变
C　[与甲相比，乙中的1号染色体发生了倒位，甲、乙所示配子结合后发育的个体，联会会出现异常；甲、乙图中1号染色体上的基因排列顺序不同，A、B错误；丙图中①过程发生了染色体结构变异中的倒位，丙图中②过程发生了易位，C正确，D错误。]
2．(2020·漳州市高三模拟)基因型为AaBbDd的精原细胞(2n＝4)，经过减数分裂，产生4种不同的精细胞，如图所示。下列相关叙述正确的是(　　)

③　　　　　　④
A．①可能是发生了染色体片段颠倒位置
B．②可能是发生了基因突变，也可能是非同源染色体的交叉互换
C．③是同源染色体没有分离，导致A和a等位基因没有分离
D．④是少了一条染色体，导致A和a等位基因的缺失
A　[①细胞基因型为aBD，且与精原细胞相比，a、B在染色体上的位置颠倒，故①可能是发生了染色体片段颠倒位置，A正确；②细胞基因型为abd，且a所在位置的颜色与该染色体其他位置的颜色不同，故该细胞发生了交叉互换，发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间，B错误；③细胞基因型为AaBd，④细胞基因型为bD，分析题图可知应为d所在染色体移接了A所在染色体的部分片段所致，属于染色体结构的变异，C、D错误。]
考查染色体组与生物体倍性的判断
3．(2020·河南省开封市高三模拟)科学家在某二倍体的鱼中发现了“孤雄生殖”现象。关于这种鱼类的“孤雄生殖”，科学家提出了如图中A、B、C三种可能的发生途径，甲、乙、丙分别代表这三种途径所得到的“孤雄生殖”后代的体细胞。下列相关三种可能途径的分析中，正确的是(　　)

A．甲、乙、丙中均只含有父方的遗传物质
B．图中“含有两个染色体组的精子”是减数第一次分裂异常形成的
C．丙细胞中两条染色体上的基因不可能完全相同
D．甲细胞形成的过程中曾发生有丝分裂异常
D　[甲、乙、丙中细胞质中的遗传物质均来自母方，细胞核中的遗传物质均来自父方，A错误；图中“含有两个染色体组的精子”可能是减数第一次分裂异常形成的(同源染色体未分离)，也可能是减数第二次分裂异常形成的(姐妹染色单体分开，变成染色体移向同一极)，B错误；若C途径的精子来自同一次级精母细胞，不考虑突变和交叉互换的话，丙细胞中两条染色体上的基因完全相同，C错误；无核的卵细胞和精子结合形成受精卵，受精卵中只含1个染色体组，经过有丝分裂得到甲，甲含两个染色体组，因此甲细胞形成的过程中曾发生有丝分裂异常，D正确。]
4．簇毛麦(二倍体)具有许多普通小麦(六倍体)不具有的优良基因，如抗白粉病基因。为了改良小麦品种，育种工作者将簇毛麦与普通小麦杂交，过程如下：

注：(A、B、D、V)分别表示相应植物的一个染色体组
(1)杂交产生的F1是_______倍体植株，其染色体组的组成为________(用图中字母表示)。F1在产生配子时，来自簇毛麦和普通小麦的染色体几乎无法配对，说明它们之间存在_______而不是同一物种。
(2)为了使F1产生可育的配子，可用_______对F1的幼苗进行诱导处理，为鉴定该处理措施的效果，可取其芽尖制成临时装片，在高倍显微镜下观察_______期细胞，并与未处理的F1进行染色体比较。
(3)对可育植株进行辐射等处理后，发现来自簇毛麦1条染色体上的抗白粉病基因(e)移到了普通小麦的染色体上，这种变异类型属于________。在减数分裂过程中，该基因与另一个抗白粉病基因________(填“不”“一定”或“不一定”)发生分离，最终可形成__________种配子，其中含有抗白粉病基因(e)配子的基因组成是________。
[解析]　(1)普通小麦是六倍体，产生的配子是ABD，而簇毛麦是二倍体，产生的配子是V，所以子代染色体组成是ABDV，为异源四倍体；来自簇毛麦和普通小麦的染色体几乎无法配对，说明两个物种之间存在生殖隔离而不是同一物种。(2)为了使F1产生可育的配子，可用秋水仙素或低温对F1幼苗进行诱导处理，抑制纺锤丝的形成，达到染色体加倍的目的；观察细胞染色体需要选择有丝分裂中期的细胞，形态稳定，数目清晰。(3)将簇毛麦1条染色体上的抗白粉病基因(e)移到了普通小麦的染色体上，是属于非同源染色体之间的转移，属于染色体结构变异或易位；由于两个基因在非同源染色体上，在同源染色体分离时，非同源染色体自由组合，可能发生含有两个e基因的染色体移向两个子细胞，也可能含有两个e基因的染色体移向一极，所以形成4种配子；两个抗白粉病的基因不一定发生分离；含有抗病基因的基因组成是e和ee。
[答案]　(1)四　ABDV　生殖隔离　(2)秋水仙素(或低温)　有丝分裂中　(3)染色体结构变异(易位)　不一定　4　e、ee
考查生物变异类型的判断
5．(2020·重庆市八中高三期末)果蝇具有4对同源染色体，摩尔根的合作者布里吉斯研究发现，红眼雄果蝇(XBY)和白眼雌果蝇(XbXb)杂交，在子一代2 000～3 000只雌果蝇中会岀现一只白眼雌果蝇。有分析认为，该白眼雌果蝇出现的原因有三种：亲本果蝇在产生配子过程中发生了基因突变；染色体片段缺失导致眼色基因丢失以及染色体数目异常(注：B和b基因都缺失的胚胎致死，各类型配子活力相同。XXY的个体为雌果蝇，XO的个体为雄果蝇)。
(1)如果是染色体数目异常导致出现白眼雌果蝇，产生的原因是________(填“父本”或“母本”)形成了染色体数目异常配子，该异常配子形成是由于__________________(填“减数第一次”“减数第二次”或“减数第一或第二次”)染色体分离异常所致。如果该白眼雌果蝇是染色体片段缺失，则是________(填“精子”或“卵细胞”)异常所致。
(2)如果已经确认该白眼雌果蝇不是染色体数目异常所致，请设计通过一次杂交实验，判断该白眼雌果蝇产生的原因是基因突变还是染色体片段缺失。写出实验思路，并预测结果及得出结论。
实验思路：______________________________________________
_____________________________________________________。
结果及结论：__________________________________________
_____________________________________________________。
[解析]　(1)染色体数目异常的白眼雌果蝇基因型为XbXbY，Y染色体来自父本，XbXb来自母本，则产生XbXb的原因是减数第一次分裂后期同源染色体未分离或减数第二次分裂后期姐妹染色单体未分开。如果该白眼雌果蝇是染色体片段缺失，则是精子中含B部分X染色体片段缺失所致。(2)实验思路：根据题意分析，该白眼雌果蝇的出现应该是基因突变或染色体缺失导致的，且要求通过一次杂交的方法来确定亲本果蝇在产生配子过程中发生了基因突变，还是染色体片段缺失，则可以让这只白眼雌果蝇与正常的雄果蝇(红眼)交配，观察并记录子代的表现型及比例。结果预测：若为基因突变，说明该白眼雌果蝇的基因型为XbXb，则后代雌∶雄＝1∶1，且雄果蝇都是白眼、雌果蝇都是红眼。若为染色体片段缺失，说明该白眼雌果蝇的基因型为X－Xb，则后代基因型为XBXb、XBX－、X－Y(胚胎致死)、XbY，表现型及比例为红眼雌果蝇∶白眼雄果蝇＝2∶1。
[答案]　(1)母本　减数第一或第二次　精子　(2)将这只白眼雌果蝇与正常红眼雄果蝇交配，观察并记录子代中雌雄(或眼色)比例。(将这只白眼雌果蝇与正常白眼雄果蝇交配，观察并记录子代中雌雄比例)　如果子代中雌∶雄＝1∶1(或红眼∶白眼＝1∶1)，则为基因突变；如果子代中雌∶雄＝2∶1(或红眼∶白眼＝2∶1)，则为染色体片段缺失(如果子代中雌∶雄＝1∶1，则为基因突变；如果子代中雌∶雄＝2∶1，则为染色体片段缺失)
　生物变异类型的判断方法
(1)可遗传变异与不可遗传变异及判断方法

(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
①判断依据：光学显微镜下能观察到的是染色体变异，不能观察到的是基因突变。
②具体操作：制作正常个体与待测变异个体的有丝分裂临时装片，找到中期图像进行染色体结构与数目的比较可以判断是否发生了染色体变异。

考点二　低温诱导植物染色体数目的变化(实验)

1．实验原理
低温处理植物分生组织细胞→纺锤体不能形成→染色体不能被拉向两极→细胞不能分裂→细胞染色体数目加倍。
2．实验流程

1．实验中各种试剂的作用
(1)卡诺氏液：固定细胞形态。
(2)体积分数为95%的酒精：冲洗附着在根尖表面的卡诺氏液。
(3)解离液(质量分数为15%的盐酸溶液和体积分数为95%的酒精以1∶1混合)：使组织中的细胞相互分离开来。
(4)清水：洗去解离液，防止解离过度影响染色。
(5)改良苯酚品红染液：使染色体着色，便于观察染色体的形态、数目和行为。
2．材料选用及处理
(1)本实验选用洋葱(或大葱、蒜)作实验材料，原因是洋葱(或大葱、蒜)染色体数目较少，便于观察。
(2)低温诱导：应设常温、低温4 ℃、0 ℃三种，以作对照，否则实验设计不严谨。
3．实验结果观察
(1)观察染色体数目是否加倍，应选择根尖分生区进行观察，该区的细胞特点是细胞呈正方形，排列紧密。
(2)观察染色体数目是否加倍，应选择处于有丝分裂中期的细胞进行观察。
(3)能使染色体染成深色的物质除了改良苯酚品红染液外，还有龙胆紫溶液、醋酸洋红溶液等试剂。

1．(2021·河北选择性考试模拟)下列关于“①观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”和“②低温诱导植物染色体数目的变化”实验的叙述，错误的是(　　)
A．实验①在能看到约5个细胞的高倍视野中统计不同时期细胞数，以比较各时期时长
B．实验②在诱导加倍成功的细胞内可见散乱排列的染色体
C．实验①和实验②的装片制作流程相同
D．实验①和实验②中根尖解离不充分会导致细胞重叠
A　[实验①在能看到约50个细胞的高倍视野中统计不同时期细胞数，以比较各时期时长，A错误；由于低温能抑制纺锤体的形成，从而使细胞分裂停留在后期，因此，实验②在诱导加倍成功的细胞内可见散乱排列的染色体，B正确；实验①和实验②的装片制作流程相同，均为解离→漂洗→染色→制片，C正确；实验①和实验②中根尖解离不充分会导致细胞重叠，从而影响观察，D正确。
2．(2020·北京市昌平区高三模拟)科研人员利用秋水仙素干扰植物小孢子的有丝分裂过程，结果如图所示。下列相关叙述错误的是(　　)

A．生殖细胞的形成需要经过不均等分裂
B．生殖细胞的形成经历细胞分裂和分化
C．高浓度秋水仙素可抑制纺锤体的形成
D．分裂结束生殖细胞中染色体数目减半
D　[据图分析可知，无秋水仙素处理的，生殖细胞与营养细胞形成时，细胞分裂是不均等的，A正确；小孢子经过分裂产生了生殖细胞和营养细胞，且生殖细胞中L基因不表达，而营养细胞中L基因表达，说明生殖细胞的形成经历细胞分裂和分化，B正确；高浓度秋水仙素可抑制纺锤体的形成，导致细胞不能完成分裂，只能形成1个营养细胞，C正确；图示分裂为有丝分裂，产生的生殖细胞中染色体数目不变，D错误。]

考点三　生物育种的原理及应用

1．单倍体育种
(1)原理：染色体(数目)变异。
(2)方法

(3)优点：明显缩短育种年限，所得个体均为纯合子。
(4)缺点：技术复杂。
2．多倍体育种
(1)方法：用秋水仙素或低温处理。
(2)处理材料：萌发的种子或幼苗。
(3)原理

(4)实例：三倍体无子西瓜

①两次传粉
②三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．杂交育种
(1)概念：将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。
(2)过程
①植物：选择具有不同优良性状的亲本杂交，获得F1→F1自交→获得F2→鉴别、选择需要的类型，自交至不发生性状分离为止。
②动物：选择具有不同优良性状的亲本杂交，获得F1→F1雌雄个体交配→获得F2→鉴别、选择需要的类型与隐性类型测交，选择后代不发生性状分离的F2个体。
(3)优良性状的选择
①若采用杂交育种，一般应从F2开始进行筛选，原因是F2才出现性状分离。
②若采用单倍体育种，对优良性状的选择应在秋水仙素处理之后(填“前”或“后”)，原因是秋水仙素处理之前为单倍体，一般植株较小，不能表现出优良性状。
(4)优点：操作简便，可以把多个品种的优良性状集中在一起。
(5)缺点：获得新品种的周期长。
4．诱变育种
(1)概念：利用物理因素或化学因素来处理生物，使生物发生基因突变，从而获得优良变异类型的育种方法。
(2)过程

(3)优点
①可以提高突变频率，在较短时间内获得更多的优良变异类型。
②大幅度地改良某些性状。
(4)缺点：有利变异个体往往不多，需要处理大量材料。
(5)诱变育种与上述杂交育种相比，二者最大的区别在于诱变育种能创造出新基因。
5．基因工程及其应用
(1)基因工程的概念
别称
基因拼接技术或DNA重组技术
操作环境
生物体体外
操作对象
DNA
操作水平
分子水平
基本过程
剪切→拼接→导入→鉴定
意义
定向改造生物的遗传性状
(2)应用
①育种，如抗虫棉。
②药物研制，如胰岛素等。
③环境保护，如转基因细菌分解石油。

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。 (×)
提示：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。 (×)
提示：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。 (×)
提示：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。 (√)
5．抗虫小麦与矮秆小麦杂交，通过基因重组获得抗虫矮秆小麦，此实践活动包含基因工程技术。 (×)
提示：此育种方式为杂交育种，原理是基因重组，不包含基因工程技术。
6．通过诱导多倍体的方法可克服远缘杂交不育，培育出作物新类型。 (√)

1．单倍体育种为什么能缩短育种年限？
_______________________________________________________
_____________________________________________________。
提示：采用花药离体培养获得的单倍体植株，经人工诱导染色体加倍后，植株细胞内每对染色体上的基因都是纯合的，自交后代不会发生性状分离，因此缩短了育种年限
2．诱变育种一般不用于动物，原因是_____________________
_____________________________________________________。
提示：诱变育种具有不定向性和低频性，需处理大量材料，且发生在动物体细胞中的变异难以遗传给后代

1．几种常考的育种方法

2．根据提供的材料选择合适的育种方法
(1)有些植物如小麦、水稻等，杂交实验较难操作，则最简单的方法是自交。
(2)实验材料若是动物，则杂交育种一般不通过逐代自交，而是应通过测交实验直接判断基因型。
(3)实验植物若是营养繁殖类，如土豆、地瓜等，则只要出现所需要性状即可，不需要培育出纯种。
(4)实验材料若是原核生物，则不能运用杂交育种，细菌的培育一般采用诱变育种和基因工程育种。

1．小麦品种是纯合子，生产上用种子繁殖，现要选育矮秆(aa)、抗病(BB)的小麦新品种。请设计小麦品种间杂交育种程序，要求用遗传图解表示并加以简要说明(写出包括亲本在内的三代即可)。

(注：①A_B_、A_bb、aaB_、aabb表示F2出现的9种基因型和4种表现型；②写出F2的9种基因型和4种表现型即可)
2．马铃薯是杂合子，生产中通常使用块茎繁殖，不同品种杂交后代往往表现出优于双亲的性状，即杂种优势。现要尽快选育出抗病(Aa)抗盐(Bb)的马铃薯新品种并进行大面积推广。
(1)所选杂交育种的亲本的基因型是什么？
(2)请用遗传图解的形式，写出马铃薯品种间杂交育种的程序。

考查育种原理、过程及方法等
1．番茄为一年生草本植物，因果实营养丰富深受人们喜爱。番茄的紫茎(A)对绿茎(a)为显性，正常果形(B)对多棱果(b)为显性，缺刻叶(C)对马铃薯叶(c)为显性，三对基因独立遗传。现有基因型分别为AABBcc、AAbbCC、aaBBCC三个番茄品种甲、乙、丙。请回答以下问题：
(1)利用甲、乙、丙三个品种通过杂交培育绿茎多棱果马铃薯叶的植株丁的过程为：________________________________________________________
____________________________________。此过程至少需要________年。
(2)在种植过程中，研究人员发现了一棵具有明显特性的变异株。要进一步判断该变异株的育种价值，首先要确定它是否属于________变异。若该变异株具有育种价值，要获得可以稳定遗传的植株，可根据变异类型及生产需要选择不同的育种方法。

如果变异株是个别基因的突变体，则可采用育种方法①，使突变基因逐渐________培育成新品种A；但若是显性突变，则该方法的缺点是______________________。为了规避该缺点，可以采用育种方法②，其中处理1采用的核心手段是________。若要在较短时间内获得大量具有该变异的幼苗，可采用育种方法③，该育种方法的基本原理是____________________________。
[解析]　(1)根据题意，能培育出绿茎多棱果马铃薯叶的植株。培育过程：甲(AABBcc)与乙(AAbbCC)杂交得到杂交一代(AABbCc)，杂交一代(AABbCc)与丙(aaBBCC)杂交，得到的杂交二代中有基因型为AaBbCc的个体，杂交二代自交，收获种子，播种种子得到杂交三代，其中基因型为aabbcc的个体表现型为绿茎多棱果马铃薯叶植株。以上培育过程中甲×乙杂交需一年，杂交一代与丙杂交需一年，杂交二代自交需一年，收获的种子从播种到长出所需植株需一年，因此至少需要4年。(2)要判断变异株的育种价值，首先要确定它是否属于可遗传变异。如果变异株是基因突变导致，则可采用育种方法①即杂交育种，使突变基因逐渐纯合，培育成新品种A。但若是显性突变，则该方法的缺点是获得新品种所需的时间(或周期)长。若要明显缩短育种年限，可采用单倍体育种的方法即育种方法②，其中处理1采用的核心手段是花药离体培养和秋水仙素处理(使染色体数目加倍)。育种方法③即通过植物组织培养快速繁殖，原理是植物细胞的全能性。
[答案]　(1)甲与乙杂交得到杂交一代，杂交一代与丙杂交，得到杂交二代，杂交二代自交，收获种子，播种种子选育出表现型为绿茎多棱果马铃薯叶植株(答案合理即可)　4　(2)可遗传　纯合　获得新品种所需的时间(或周期)长　花药离体培养和秋水仙素处理(使染色体数目加倍)　植物细胞的全能性
考查育种方案的选择与设计
2．利用遗传和变异的原理培育农作物的新品种在现代农业生产上得到了广泛应用。用某闭花受粉的植物进行育种实验。请回答下列问题：
(1)自然状态下该植物一般都是________合子。若采用诱变育种，在γ射线处理时，需要处理大量种子，其原因是基因突变具有_______________、_________和多害性等特点。
(2)生产中使用的该植物品种都是具有优良性状的杂合子(杂种优势)，且该植物的穗大(A)对穗小(a)为显性，黄粒(B)对白粒(b)为显性。请利用现有的穗大白粒和穗小黄粒品种(基因型未知)设计一个快速的育种方案，以实现长期培育穗大黄粒(AaBb)优良品种的目的。
[解析]　(1)闭花授粉的植物相当于自交，自然状态下一般都是纯合子；诱变育种的原理是基因突变，基因突变具有随机性、低频性、不定向性、少利多害性等特点。(2)快速育种常用单倍体育种方法：第一步：选育亲本纯合子：由于现有的穗大白粒和穗小黄粒品种基因型未知，先分别种植穗大白粒、穗小黄粒植株，性成熟后，分别取其花药离体培养至单倍体幼苗，然后用秋水仙素处理得到二倍体纯合子，分别自交，选择穗大白粒(AAbb)、穗小黄粒(aaBB)分别留种；第二步：培育穗大黄粒(AaBb)的杂合子：分别种植穗大白粒(AAbb)、穗小黄粒(aaBB)的植株，选择其中的一部分植株进行杂交，获得穗大黄粒(AaBb)的杂合子品种；第三步：保留纯合子：种植穗大白粒(AAbb)、穗小黄粒(aaBB)的植株分别自交，分别留种，以实现长期培育杂合子的目的。
[答案]　(1)纯　频率很低　不定向性　(2)①分别种植穗大白粒、穗小黄粒植株、性成熟后，分别取其花药离体培养至单倍体幼苗，然后用秋水仙素处理得到二倍体纯合子，分别自交，选择穗大白粒(AAbb)、穗小黄粒(aaBB)分别留种。②分别种植穗大白粒(AAbb)、穗小黄粒(aaBB)的植株，选择其中的一部分植株进行杂交，获得穗大黄粒(AaBb)的杂合子品种。③其余另一部分植株进行自交，获得穗大白粒(AAbb)、穗小黄粒(aaBB)分别留种。
易错矫正 突破选择题
长句背诵 突破非选择题
1．基因突变中碱基对的增添、缺失属于分子水平的变化，在光学显微镜下观察不到；染色体结构变异中的重复、缺失属于细胞水平的变化，在光学显微镜下能观察到。
2．单倍体不一定仅含1个染色体组：单倍体所含染色体组的个数不定，可能含1个、2个或多个染色体组，可能含同源染色体，可能含等位基因。
3．单倍体并非都不育。由二倍体的配子发育成的单倍体，表现为高度不育，而多倍体的配子若含有偶数个染色体组，则其发育成的单倍体中含有同源染色体就可育并能产生后代。
4．“可遗传”≠“可育”。三倍体无子西瓜、骡子、二倍体的单倍体等均表现为“不育”，但它们均属于可遗传变异。
5．诱变育种与杂交育种相比，前者能产生新基因，创造变异新类型；后者不能产生新基因，只是实现原有基因的重新组合。
6．诱变育种尽管能提高突变率，但仍然是未突变个体远远多于突变个体，有害突变多于有利突变，只是与自然突变的低频性相比，有利突变个体数有所增加。
7．正确理解“单倍体育种”与“花药离体培养”：单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理等过程；花药离体培养只是单倍体育种的一个操作步骤。
1．染色体结构改变的实质是排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，从而导致性状的变异。
2．染色体组的准确表述是细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同，但又互相协调，共同控制生物的生长、发育、遗传和变异。
3．单倍体是指体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。
4．多倍体是指由受精卵发育而来的个体，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。
5．能产生前所未有的新基因，创造变异新类型的育种方式是诱变育种。
6．能将两个或多个品种的优良性状集中到同一生物个体上的育种方式是杂交育种。
7．多倍体植株常常表现为茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量较高。

真题体验| 感悟高考　淬炼考能
[全国卷·命题研析借鉴]
1．(多选)(2021·江苏新高考适应性考试)栽培苹果品种以二倍体为主，通过离体培养苹果成熟胚(2n)，可诱导再生获得品质改良的四倍体苹果。下列叙述正确的是(　　)
A．可通过低温或秋水仙素诱导处理获得四倍体
B．经诱导获得的再生苗都为纯合体
C．诱导获得的植株需经染色体倍性鉴定
D．通过二倍体的体细胞杂交方法也可获得四倍体植株
ACD　[可通过低温或秋水仙素诱导从而抑制纺锤体的形成使得染色体加倍，进而获得四倍体，A正确；若原二倍体植株为杂合子，则经诱导获得的再生苗也是杂合子，B错误；诱导获得的植株不一定都能成为四倍体，所以需经染色体倍性鉴定，C正确；通过二倍体的体细胞杂交方法也可获得四倍体植株，D正确。]
2．(2020·全国卷Ⅱ)关于高等植物细胞中染色体组的叙述，错误的是(　　)
A．二倍体植物的配子只含有一个染色体组
B．每个染色体组中的染色体均为非同源染色体
C．每个染色体组中都含有常染色体和性染色体
D．每个染色体组中各染色体DNA的碱基序列不同
C　[一个染色体组是指细胞中的一组非同源染色体，它们在形态和功能上各不相同，但又互相协调，共同控制生物的生长、发育、遗传和变异，B、D选项正确；二倍体植物的配子是经减数分裂产生的，配子中只含有一个染色体组，A选项正确；雌雄同体的高等植物如水稻、豌豆等没有性染色体，C选项错误。]
3．(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
C　[基因重组是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错误；多倍体的染色体组数如果奇倍数的增加(如三倍体)，其后代遗传会严重地不平衡，在减数分裂形成配子时，同源染色体联会紊乱，不能形成正常的配子，因此不利于育种，D错误。]
4．(2018·天津高考)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
C　[花粉是经过减数分裂产生的，其配子含有X染色体或Y染色体，经过花药离体培养，得到单倍体，再经过秋水仙素处理后得到的植株乙与丙的基因型为XX或YY，因此雄株丁的亲本的基因型分别为XX或YY，C错。]
5．(2020·全国卷Ⅰ)遗传学理论可用于指导农业生产实践。回答下列问题：
(1)生物体进行有性生殖形成配子的过程中，在不发生染色体结构变异的情况下，产生基因重新组合的途径有两条，分别是_________________
_____________________________________________________。
(2)在诱变育种过程中，通过诱变获得的新性状一般不能稳定遗传，原因是___________________________________________________________，
若要使诱变获得的性状能够稳定遗传，需要采取的措施是_______________。
[解析]　(1)交叉互换型基因重组发生在减数第一次分裂前期同源染色体联会过程中，在该过程中非姐妹染色单体之间进行交叉互换；自由组合型基因重组发生在减数第一次分裂后期，伴随着非同源染色体的自由组合，位于非同源染色体上的非等位基因自由组合。(2)诱变育种过程中，突变体一般为杂合体，即控制新性状的基因型是杂合的，不能稳定遗传；对于杂合体，可以采用连续自交和不断选择的方法，获得纯合体，即通过自交筛选性状能稳定遗传的子代。
[答案]　(1)在减数分裂过程中，随着非同源染色体的自由组合，非等位基因自由组合；同源染色体上的等位基因随着非姐妹染色单体的交换而发生交换，导致染色单体上的基因重组　(2)控制新性状的基因型是杂合的　通过自交筛选性状能稳定遗传的子代
6．(2020·天津等级考)小麦的面筋强度是影响面制品质量的重要因素之一，如制作优质面包需强筋面粉，制作优质饼干需弱筋面粉等。小麦有三对等位基因(A/a，B1/B2，D1/D2)分别位于三对同源染色体上，控制合成不同类型的高分子量麦谷蛋白(HMW)，从而影响面筋强度。科研人员以两种纯合小麦品种为亲本杂交得F1，F1自交得F2，以期选育不同面筋强度的小麦品种。相关信息见下表。

注：“＋”表示有相应表达产物；“－”表示无相应表达产物
据表回答：
(1)三对基因的表达产物对小麦面筋强度的影响体现了基因可通过控制________来控制生物体的性状。
(2)在F1植株上所结的F2种子中，符合强筋小麦育种目标的种子所占比例为________，符合弱筋小麦育种目标的种子所占比例为________。
(3)为获得纯合弱筋小麦品种，可选择F2中只含________产物的种子，采用________等育种手段，选育符合弱筋小麦育种目标的纯合品种。
[解析]　(1)由题干信息可知，小麦的三对等位基因(A/a，B1/B2，D1/D2)可控制合成不同类型的高分子量麦谷蛋白，从而影响面筋强度，这体现了基因可通过控制蛋白质的结构来控制生物体的性状。(2)由题中信息可知，小偃6号和安农91168的基因组成分别为AAB2B2D1D1、AAB1B1D2D2，所要选育的强筋小麦的基因组成为AAB2B2D2D2，弱筋小麦的基因组成为aaB1B1D1D1；F1的基因组成为AAB1B2D1D2，F1植株上所结的F2种子中符合强筋小麦育种目标的种子(基因组成为AAB2B2D2D2)所占比例为1×1/4×1/4＝1/16，符合弱筋小麦育种目标的种子(基因组成为aaB1B1D1D1)所占比例为0。(3)弱筋小麦的基因组成为aaB1B1D1D1，若要获得纯合弱筋小麦品种，可选择F2中只含甲、乙、丁产物的种子，采用人工诱变、基因工程等育种手段进行选育。
[答案]　(1)蛋白质的结构　(2)1/16　0　(3)甲、乙、丁　诱变、基因工程、将其与不含甲产物的小麦品种进行杂交