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实验10低温诱导植物染色体数目的变化基础梳理.实验原理低温处理植物分生组织细胞一鳍便不能形成一染色住不被拉向两极f细胞不能分裂成两个子细胞f细胞染色体数目加倍.实验流程根尖培养:将洋葱等材料放在装满清水的广口瓶上,底部接触水面,置于适宜条件下,使之生根低温诱导:等不定根长至1cm时,将整个装置放入冰箱的低温室内4工,诱导培养36h材料固定剪取根尖约
0.5〜1cm放入卡诺氏液中浸泡
0.5-1h固定其形态,然后用体积分数为多的酒精冲洗2次制作装片:解离T漂洗一染色一制片同观察植物细胞的有丝分裂观察:先用低倍镜观察,找到变异细胞再换用高倍镜观察特别提醒低温诱导染色体加倍实验中的理解误区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体的植株常常茎秆粗壮,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都有所增加2常常用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,使植物细胞内染色体数目加倍3以甲、乙为实验材料获得抗病抗倒伏且稳定遗传的新品种,可以通过杂交育种的方法获得据此可以写出实验思路让甲、乙两个普通小麦品种进行杂交获得FiFi再进行自交,从F2中选择抗病抗倒伏的小麦个体,让其自交后代未出现性状分离的个体即为抗病抗倒伏且稳定遗传的新品种
8.2020•天津卷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/aBi/BzD】/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玛,F】自交得Fz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;“一”表示无相应表达产物据表回答⑴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蛋白质的结构来控制生物体的性状2在艮植株上所结的F2种子中,符合强筋小麦育种目标的种子所占比例为“屿,符合弱筋小麦育种目标的种子所占比例为53为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,采用诱变、基因工程、将其与不含甲产物的小麦品种进行杂交等育种手段,选育符合弱筋小麦育种目标的纯合品种解析
(1)由题意可知,三对等位基因通过控制合成不同类型的高分子量麦谷蛋白(HMW)来影响小麦面筋的强度,因此基因可通过控制蛋白质的结构来控制生物体的性状
(2)题表中符合育种目标的强筋小麦的基因型为AAB2B2D2D2弱筋小麦基因型为aaBiBiDiDi根据题表中信息可知,两纯合亲本小偃6号和安农91168品种小麦的基因型分别为AAB2B2D1D1和AAB因1D2D2二者杂交获得的Fi的基因型为AAB1B2D1D20在Fi植株上所结的Fz种子中,符合强筋小麦育种目标的种子(即基因型为AAB2B2D2D2)所占比例为1X14x3/4=1/16符合弱筋小麦育种目标的种子(即基因型为aaBiBiDiDi)所占比例为0
(3)为获得纯合弱筋小麦aaBiBiDiDi可选择F2中基因表达产物为甲、乙、丁产物的种子,其基因型为AABiBiDiDi采用诱变育种,或利用基因工程的手段导入a基因,或与不含甲产物的小麦品种进行杂交,获得基因型为AaBiBiDiDi的小麦后再进行自交,都可选育出符合要求的纯合弱筋小麦
9.(2018•北京卷)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性状为判断某抗病水稻是否为纯合子,可通过观察自交子代性状是否分离来确定
(2)现有甲(RiRir2r2门口)、乙(rinRzRzmi^)、丙(门口「2r2R3R3)三个水稻抗病品种,抗病(R)对感病(r)为显性,三对抗病基因位于不同染色体上根据基因的DNA序列设计特异性引物,用PCR方法可将样本中的R
1、口、氏
2、「
2、R
3、「3区分开这种方法可用于抗病品种选育中基因型的鉴定
①甲品种与感病品种杂交后,对F2不同植株的R
1、门进行PCR扩增已知Ri比门片段短从扩增结果(如图)推测可抗病的植株有1和3400bp200bpM23M:标准DNA片段植植植123株株株
②为了在较短时间内将甲、乙、丙三个品种中的抗病基因整合选育新的纯合抗病植株,下列育种步骤的正确排序是好4^上a.甲X乙,得到Fib.用PCR方法选出RiRiRzRzRdh植株c.植株X丙,得到不同基因型的子代d.用PCR方法选出RiriR2r2氏3口植株,然后自交得到不同基因型的子代3研究发现,水稻的抗病表现不仅需要自身抗病基因R】、R
2、R3等编码的蛋白,也需要Mp基因Ai、A、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RiRir2r2R3R3和rmRzRzRsRs的水稻,被基因型为amA2A2a3a3的Mp侵染,推测这两种水稻的抗病性表现依次为感基加病4研究人员每年用MpAiAia2a2a3a3人工接种水稻品种甲RiRinrzrara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Mp的M基因发生了突变5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Md种群A类基因型频率改变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6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解析1水稻的抗病与感病为一对相对性状为判断某抗病水稻是否为纯合体,可让其自交若自交后代出现性状分离,则该水稻为杂合子;若自交后代没出现性状分离,则该水稻为纯合子2
①由于基因Ri比ri片段短,可判断植株
1、3中含有Ri故植株
1、3抗病
②为培育RiRiRzRzRJb植株,可先将甲X乙杂交,获得Fi(RiriR2r2r3r3)然后将Fi与丙杂交,从二者后代中用PCR方法选出RmR2r2R3门植株,再将RinR2r2氏3门自交获得不同基因型的子代,用PCR方法从中选出R1R1R2R2R3R3植株即可
(3)只有R蛋白与相应A蛋白结合后,水稻的抗病反应才能被激活,基因型为aiaiA2A2a3a3的Mp可产生A2蛋白,故被该Mp侵染时,RiRir2r2R3R3水稻表现为不抗病,nnRzRzIblb水稻表现为抗病
(4)每年用基因型为AiAia2a2a3a3的Mp人工接种水稻品种甲孙小上上门门,两者只要有一者发生突变,水稻品种就可能失去抗性,若检测水稻基因未发现变异,那说明很可能是Mp的A1基因发生了突变
(5)由于自然选择,大面积连续种植单一抗病基因水稻品种,会引起Mp种群基因频率的改变,使水稻品种的抗病性逐渐减弱直至丧失
(6)为避免水稻品种的抗病性丧失过快,我们可以将不同水稻品种间隔种植,或将多个不同抗病基因通过杂交整合到一个品种中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”着丝点是自动分裂的,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>命题探究・考向突破一低温诱导植物染色体数目的变化(2021•黑龙江哈尔滨六中月考)下列关于低温诱导染色体数目加倍实验的叙述,正确的是(C)A.原理低温和秋水仙素诱导染色体加倍的原理相同,都是抑制染色体着丝点分裂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.染色碱性染色剂(如改良的苯酚品红染液和醋酸洋红液)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少数细胞染色体数目不变解析本题考查“低温诱导染色体数目加倍”的实验低温和秋水仙素诱导染色体加倍的原理相同,都是抑制纺锤体的形成,A错误;盐酸酒精混合液可以使洋葱根尖解离,卡诺氏液用于固定细胞的形态,B错误;碱性染色剂,如改良苯酚品红染液和醋酸洋红液都可以使染色体着色,C正确;显微镜下可以看到少数细胞的染色体数目发生改变,大多数细胞染色体数目不变,D错误.(2021•荆州质检)下列有关“低温诱导植物染色体数目的变化”的实验条件和试剂使用的叙述中,不正确的一组是(C)
①低温与“多倍体育种”中“秋水仙素”的作用机理相同
②酒精与在“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”中的使用方法相同
③卡诺氏液与“探究酵母菌细胞呼吸的方式”中“NaOH溶液”的作用相同
④改良苯酚品红染液:与“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”中“醋酸洋红液”的使用目的相同A.
①②B.
①④C.
②③D.
③④解析低温和秋水仙素都可抑制纺锤体的形成,
①正确;检测生物组织的脂肪的实验中酒精的作用是洗去浮色,在低温诱导染色体数目变化的实验中,使用酒精的目的是冲洗残留的卡诺氏液及酒精与盐酸混合用于解离根尖细胞,
②错误;卡诺氏液用于固定细胞的形态,在探究酵母菌细胞呼吸方式实验中,NaOH溶液的作用是吸收空气中的CO2
③错误;改良苯酚品红染液和醋酸洋红液的使用目的都是使染色体着色,
④正确故选C.(2021•济宁模拟)下列有关“低温诱导植物染色体数目的变化”实验的分析,错误的是(B)A.有利于细胞分散开来的两个关键步骤是解离和压片B.视野中染色体数目已加倍的细胞占多数C.用卡诺氏液浸泡洋葱根尖的目的是固定细胞的形态D.染色体数目变化的原因是低温抑制了纺锤体的形成解析解离和压片是有利于细胞分散开来的两个关键步骤,A项正确;低温诱导染色体数目加倍的原理是低温可抑制有丝分裂前期纺锤体的形成从而使染色体数目加倍,而大多数细胞是处于分裂间期的,因此视野中染色体数目已加倍的细胞占少数,B项错误,D项正确;用卡诺氏液浸泡洋葱根尖的目的是固定细胞的形态,C项正确〉必备知识语句.染色体变异的实质是基因数目和位置的改变.染色体组是指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.体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体叫单倍体与正常植株相比,单倍体植株长得弱小,并且高度不育.由受精卵发育而来,体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体叫多倍体多倍体植株常常茎秆粗壮,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.两个原理两种方法1花药离体培养的原理植物细胞具有全能性低温和秋水仙素诱导多倍体原理抑制有丝分裂纺锤体形成2花药离体培养法得到单倍体植株,单倍体育种的一个环节秋水仙素处理法在多倍体育种时处理萌发的种子或幼苗;在单倍体育种时处理单倍体植株的幼苗>易错警示「,易错点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「■易错点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「■易错点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「■易错点4“可遗传”W“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G易错点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「■易错点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G易错点7正确理解育种中“最简便”与“最快速”“最简便”着重于技术含量应为“易操作”,如杂交育种,虽然年限长,但农民自己可简单操作但“最快速”则未必简便,如单倍体育种可明显缩短育种年限,但其技术含量却较高「■易错点8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真题体验L(2020•全国卷H)关于高等植物细胞中染色体组的叙述,错误的是(C)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的碱基序列不同解析二倍体植物体细胞内有2个染色体组,其配子是经减数分裂后形成的,同源染色体分离,染色体组数减半,A正确;染色体组是指细胞中的一组在形态和功能上各不相同,但又互相协调,共同控制生物生长、发育、遗传和变异的非同源染色体,B正确;高等植物中只有雌雄异体的植物细胞中才有性染色体,而雌雄同体的植物细胞中是没有性染色体的,故高等植物的染色体组中不一定有性染色体,C错误;一个染色体组内的染色体的形态、功能各不相同,所含基因也不相同,故每个染色体组中各染色体DNA的碱基排列顺序也是不相同的,D正确.(2020•江苏卷)下列叙述中与染色体变异无关的是(B)A.通过孕妇产前筛查,可降低21三体综合征的发病率B.通过连续自交,可获得纯合基因品系玉米C.通过植物体细胞杂交,可获得白菜—甘蓝D.通过普通小麦和黑麦杂交,培育出了小黑麦解析21三体综合征患者的体细胞中21号染色体比正常人多了一条,属于染色体数目变异,A不符合题意;连续自交获得纳合基因品系植株属于基因重组,不涉及染色体变异,B符合题意;植物体细胞杂交会导致杂种细胞含有两种植物体细胞的染色体,涉及染色体数目变异,C不符合题意;普通小麦为六倍体,黑麦为二倍体,二者杂交产生不可育的异源四倍体,经秋水仙素处理后形成可育的异源八倍体小黑麦,该育种原理为染色体变异,D不符合题意.(2020•山东卷)两种远缘植物的细胞融合后会导致一方的染色体被排出若其中一个细胞的染色体在融合前由于某种原因断裂,形成的染色体片段在细胞融合后可能不会被全部排出,未排出的染色体片段可以整合到另一个细胞的染色体上而留存在杂种细胞中依据该原理将普通小麦与耐盐性强的中间偃麦草进行体细胞杂交获得了耐盐小麦新品种,过程如图所示下列说法错误的是(C)中间假麦
①中间假麦卓草细胞—原生质体不同剂量的
②I紫外线照射A.过程
①需使用纤维素酶和果胶酶处理细胞.过程
②的目的是使中间偃麦草的染色体断裂C.过程
③中常用灭活的病毒诱导原生质体融合D.耐盐小麦的染色体上整合了中间偃麦草的染色体片段解析分析题图可知,
①过程是去除植物细胞的细胞壁,该过程需要使用纤维素酶和果胶酶处理细胞,A正确;结合题干信息分析,过程
②的目的是使中间偃麦草原生质体中的染色体发生断裂,断裂后的染色体片段可能能保留在杂种植株中,从而可能培养出耐盐小麦,B正确;过程
③是原生质体融合的过程,该过程必须借助一定的技术手段进行人工诱导,而人工诱导的方法有物理法和化学法,灭活的病毒用于动物细胞融合,C错误;结合题干信息和题图中
②的处理,可推断耐盐小麦的染色体上整合了中间偃麦草的染色体片段,D正确.(2019•江苏卷)下列关于生物变异与育种的叙述,正确的是(C)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,有利于育种解析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;二倍体植株的花药离体培养获得的单倍体高度不育,但是用秋水仙素处理后使得其染色体数目加倍,为可育的二倍体,且肯定是纯种,C正确;多倍体的染色体组数如果奇倍数的增加(如三倍体),其后代遗传会严重的不平衡,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.(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(C)Hwl-uggg]—-Iwp]-gg5染色体加能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、XXD.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成才为XYC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.(2016•江苏卷)如图中甲、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(B)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31D.个体乙染色体没有基因缺失,表型无异常解析本题考查生物变异及遗传规律方面的知识个体甲的变异属于染色体结构变异中的缺失,会对表型产生影响,A项错误个体乙的变异是染色体结构变异中的倒位,会对表型产生影响,变异后的两条同源染色体在减数第一次分裂配对时会形成异常的四分体,B项正确,D项错误个体甲中基因E所控制的性状不会发生性状分离,C项错误.(2020•全国卷HI)普通小麦是目前世界各地栽培的重要粮食作物普通小麦的形成包括不同物种杂交和染色体加倍过程,如图所示(其中A、B、D分别代表不同物种的一个染色体组,每个染色体组均含7条染色体)在此基础上,人们又通过杂交育种培育出许多优良品种回答下列问题一粒小麦X斯氏麦草AABB杂种一I拟二粒小麦X滔氏麦草AABBDDI杂种二I普通小麦AABBDD1在普通小麦的形成过程中,杂种一是高度不育的,原因是无同源染色体,不能进行正常的减数分裂已知普通小麦是杂种二染色体加倍形成的多倍体,普通小麦体细胞中有丝条染色体一般来说与二倍体相比,多倍体的优点是营养物质含量高、茎秆粗壮答出2点即可2若要用人工方法使植物细胞染色体加倍,可采用的方法有秋水仙素处理答出1点即可3现有甲、乙两个普通小麦品种纯合体,甲的表现型是抗病易倒伏,乙的表现型是易感病抗倒伏若要以甲、乙为实验材料设计实验获得抗病抗倒伏且稳定遗传的新品种,请简要写出实验思路答案甲、乙两个品种杂交,Fi自交,选取Fz中既抗病又抗倒伏、且自交后代不发生性状分离的植株解析⑴一粒小麦AA和斯氏麦草BB通过杂交得到了杂种一,杂种一含有A、B两个染色体组,而A、B两个染色体组来自不同的物种,所以杂种一不含同源染色体,在减数分裂形成生殖细胞时,染色体不能联会,减数分裂异常,不能产生可育的配子,所以杂种一高度不育由图可知,普通小麦的染色体组组成为AABBDD因为A、B、D分别代表不同物种的一个染色体组,每个染色体组均含7条染色体,所以普通小麦体细胞中有42条染色体与二倍体相比,多倍基因基因的表达产物HMW亲本F]育种目标小偃6号安农91168强筋小麦弱筋小麦A甲++++—Bi乙—++—+b2丙+—++—Di丁+—+—+D2戊—+++—。