1、1第三节 染色体变异及其应用1简述染色体的结构变异和数目变异。(重难点)2了解染色体变异在育种上的应用，收集染色体变异在育种上的应用实例。(重点)3单倍体育种和多倍体育种在方法、原理上的异同，比较它们的优缺点，了解三倍体无子西瓜的培育过程。(难点)染 色 体 结 构 的 变 异1主要起因染色体断裂以及断裂后的片段不正常的重新连接。2遗传效应染色体上基因的数目或排列顺序发生改变，从而导致性状的变异。3影响因素电离辐射、病毒感染或一些化学物质诱导。4对生物影响大多数染色体结构变异对生物体是不利的，有时甚至会导致生物体死亡。5实例猫叫综合征，是人的第 5 号染色体的部分缺失造成的。6类型缺失、重复、
2、倒位、易位。合 作 探 讨 下图是染色体之间发生的变化，分析图片探究下面的问题：探讨 ：图甲中的两条染色体是什么关系？12【提示】 非同源染色体。探讨 ：图乙中交换后染色体的结构是否发生改变？2【提示】 图乙是同源染色体，交换后染色体结构没有改变。探讨 ：图甲、图乙的变异分别属于何种类型的变异？3【提示】 甲是染色体结构变异中的易位，乙是交叉互换属于基因重组。思 维 升 华 类型 概念 实例 示意图缺失染色体中的某一片段及其带有的基因一起丢失而引起变异的现象猫叫综合征重复染色体上增加了某一片段引起的变异果蝇棒状眼易位染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上引起的夜来香某些类型的变异倒位染色体
3、的某一片段位置颠倒引起的变异普通果蝇3 号染色体上的某些基因1如图中甲表示在野生型果蝇细胞内的一条染色体上排列的基因，图乙、丙、丁、戊分别表示四种不同突变型果蝇细胞内该染色体上的基因排列情况。则乙、丙、丁、戊分别属于染色体变异中的( )A缺失、重复、倒位、易位B倒位、缺失、重复、易位C缺失、重复、易位、倒位D重复、缺失、倒位、易位【解析】 与甲比，乙缺少了 e 段，为染色体变异中的缺失；丙多了 d 段，为染色体变异中的重复；丁的 c 与 e 颠倒了 180，为染色体变异中的倒位；戊多了 g 段，但 g 段3来自甲的非同源染色体，为染色体变异中的易位。【答案】 A2染色体之间的交叉互换可能导致染
4、色体的结构或基因序列的变化。下列图中甲、乙两图分别表示两种染色体之间的交叉互换模式，丙、丁、戊图表示某染色体变化的三种情形。则下列有关叙述正确的是( ) 【导学号：21920029】A甲可以导致戊的形成B乙可以导致丙的形成C甲可以导致丁或戊两种情形的产生D乙可以导致戊的形成【解析】 由图可知，甲表示同源染色体的非姐妹染色单体之间发生的交叉互换，乙表示非同源染色体之间的易位。前者的变异类型属于基因重组，发生交叉互换后在原来的位置可能会换为原基因的等位基因，可导致丁的形成；后者属于染色体结构变异，由于是与非同源染色体之间发生的交换，因此易位后原位置的基因被换成控制其他性状的基因，可导致戊的形成。丙
5、属于染色体结构变异中的“重复” 。【答案】 D染 色 体 数 目 变 异1体细胞中的染色体正常情况下，每种生物的染色体数目都是恒定的。在不同物种之间，染色体数目往往差别很大。生物体细胞中染色体一般都是成对存在的。2染色体组细胞中形态和功能各不相同，但互相协调，共同控制生物的生长、发育、遗传和变异的一组非同源染色体，称为一个染色体组。3二倍体与多倍体由受精卵发育而成的个体，体细胞中含有两个染色体组的叫二倍体。体细胞中含有三个或三个以上染色体组的叫做多倍体。4染色体数目的变异(1)含义：染色体数目以染色体组的方式成倍地增加或减少，个别染色体的增加或减少。(2)类型Error!4(3)整倍性变异一倍
6、性变异：体细胞只含有一个染色体组的变异。特点：高度不育。单倍体变异：体细胞含有的染色体数等于配子染色体数的变异。a成因：由配子直接发育成新个体，如植物的单倍体，蜜蜂的雄蜂(由未经受精的卵细胞直接发育而来)。b特点：植株弱小，高度不育。多倍性变异：指与正常的二倍体细胞相比，具有更多染色体组的变异。5染色体变异在育种上的应用(1)单倍体育种过程图优点：a.后代是纯合体，自交后不发生性状分离。b.能明显缩短育种年限。(2)多倍体育种原理 细 胞 有丝 分 裂 内 外 环 境 骤 变 抑 制 纺 锤 体 形 成 染 色 体 不 能 分配 到 细 胞 两 极 细 胞 内 染 色 体数 目 加 倍 染 色
7、 体 数 目 加 倍 的 细 胞 进 行 正 常 的 有 丝 分 裂 ， 发 育 多 倍 体植 株方法：用低温处理或用秋水仙素处理。处理对象：萌发的种子或幼苗。实例：三倍体无子西瓜的培育。优点：茎秆粗壮，果实、叶子、种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质含量有所提高。6低温诱导植物染色体数目的变化(1)实验原理进行正常有丝分裂的植物分生组织细胞，在有丝分裂后期，染色体的着丝点分裂，子染色体在纺锤丝的作用下分别移向两极，最终平均分配到两个子细胞中去。用低温处理植物组织细胞，使纺锤体的形成受到抑制，以致影响染色体被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，于是，植物细胞染色体数目发生变化。(2)方法步骤
8、：蚕豆根尖培养取材制片(解离漂洗染色制片)观察。5(3)结论：适当的低温可诱导细胞中的染色体加倍。合 作 探 讨 无子西瓜是三倍体，在减数分裂形成配子过程中，因联会紊乱不能产生正常的生殖细胞，导致无法受精形成正常种子。给三倍体植株授于二倍体花粉只是刺激子房合成大量生长素，促进子房发育成无子果实。探讨 ：三倍体无子西瓜是如何得到的？1【提示】 用二倍体和四倍体杂交得到。探讨 ：培育无子西瓜时如何获得四倍体西瓜？2【提示】 利用秋水仙素处理二倍体西瓜的幼苗。探讨 ：培育三倍体无子西瓜的方法是什么育种方法？3【提示】 多倍体育种。思 维 升 华 1染色体组的特征(1)一个染色体组中不含同源染色体，是
9、一组非同源染色体；(2)每条染色体的形态、大小和功能各不相同；(3)携带着控制生物生长发育的全部遗传信息；(4)同种生物的一个染色体组中染色体数目是一定的，不同生物一个染色体组中染色体数目不同。2染色体组数目的判断(1)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。如图所示的细胞中，形态相同的染色体在 a 中有 3 条、b 中两两相同、c 中各不相同，则可判定它们分别含三、二、一个染色体组。(2)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基因或相同基因，如图所示：(dg 中依次含四、二、三、一个染色体组) (3)据染色体数/形态数的比值
10、判断染色体数/形态数的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，6即含几个染色体组。如果果蝇该比值为 8 条/4 种形态2，则果蝇含二个染色体组。 3二倍体、多倍体和单倍体的比较二倍体 多倍体 单倍体概念体细胞中含 2 个染色体组的个体体细胞中含 3 个或 3 个以上染色体组的个体体细胞中含本物种配子染色体数的个体染色体组 23 个或 3 个以上 1 至多个来源 受精卵发育 受精卵发育 配子发育自然成因正常有性生殖未减数的配子受精；合子染色体数目加倍单性生殖(孤雌生殖或孤雄生殖)植株特点正常果实、种子较大，生长发育延迟，结实率低植株弱小，高度不育举例几乎全部动物、过半数高等植物
11、香蕉(三倍体)、普通小麦(四倍体)玉米、小麦的单倍体4.单倍体育种和多倍体育种比较多倍体育种 单倍体育种原理 染色体组成倍增加 染色体组成倍减少，再加倍后得到纯种(指每对染色体上成对的基因都是纯合的)常用方法秋水仙素处理萌发的种子、幼苗 花粉离体培养后，人工诱导染色体加倍优点 操作简单 明显缩短育种年限缺点 适用于植物，在动物方面难以开展 技术复杂一些，须与杂交育种配合如何区分单倍体育种和多倍体育种(1)通过秋水仙素的作用对象判断。如果处理的是单倍体则是单倍体育种，如果处理的是受精卵发育成的个体则是多倍体育种。(2)通过过程中所用技术判断。如果用到花药离体培养，则是单倍体育种，如果用到秋水仙素
12、处理，但没有花药离体培养，则是多倍体育种。(3)通过染色体组数判断。单倍体育种多为二倍体生物，最后获得的个体体细胞中有两个染色体组，多倍体育种要获得染色体组数较多的个体。5低温诱导染色体加倍实验的操作步骤7(1)材料培养：将一些蚕豆或豌豆种子放入培养皿，加入适量的清水浸泡，在培养皿上覆盖 23 层潮湿的纱布。(2)低温处理：当蚕豆根长至 1.01.5 cm 时，将其中的两个培养皿放入冰箱的低温室内，4 下诱导培养 36 h。(3)固定：剪取诱导处理的根尖 5 mm 左右，放入卡诺氏固定液中浸泡 0.51 h，固定细胞的形态，然后用体积分数为 95%的乙醇溶液冲洗 23 次。(4)制作装片：具体
13、操作方法与实验“观察植物细胞的有丝分裂”相同。(5)观察：先用低倍镜观察，找到视野中染色体形态较好的分裂相，注意视野中有染色体数目发生改变的细胞，再换高倍镜继续观察。1(2016江苏滨海中学高一质检)如图所示细胞中所含的染色体，下列叙述不正确的是( )A代表的生物可能是二倍体，其每个染色体组含 4 条染色体B代表的生物可能是二倍体，其每个染色体组含 3 条染色体C代表的生物可能是四倍体，其每个染色体组含 2 条染色体D代表的生物可能是单倍体，其每个染色体组含 4 条染色体【解析】 因题干中未涉及细胞的发育起点，所以一般说“可能是”几倍体，的染色体组数分别是 2、3、4、1，所以其代表的生物依次
14、可能是二倍体、三倍体、四倍体、单倍体，当然代表的生物也可能是单倍体。【答案】 B2(2016河南洛阳统考)下图表示培育高品质小麦的几种方法，下列叙述正确的是( )YYRRyyrr YyRrError!A图中涉及的育种方法分别是杂交育种、单倍体育种和多倍体育种Ba 过程只能用秋水仙素处理Ca、c 过程都需要用秋水仙素处理萌发的种子D要获得 yyRR，b 过程需要进行不断自交来提高纯合率【解析】 图中涉及的育种方法分别是单倍体育种、杂交育种和多倍体育种，A 错误；a 过程可用秋水仙素或低温处理诱导染色体加倍，B 错误；单倍体 yR 不结种子，a 过程只能处理单倍体幼苗，C 错误。【答案】 D83用
15、浓度为 2%的秋水仙素处理植物分生组织 56 h，能够诱导细胞内染色体加倍。那么，用一定时间的低温(如 4 )处理水培的洋葱根尖(2 N16 条)时，是否也能诱导细胞内染色体加倍呢？请对这个问题进行实验探究。(1)针对以上的问题，你作出的假设是_。你提出此假设的依据是_。(2)低温处理植物材料时，通常需要较长时间才能产生低温效应，根据这个提示将你设计的实验组合以表格的形式列出来。(3)按照你的设计思路，以_作为鉴别低温是否诱导细胞内染色体加倍的依据。为此你要进行的具体操作是：第一步：剪取根尖 23 mm。第二步：按照_的操作顺序对根尖进行处理。第三步：将洋葱根尖制成临时装片，在显微镜下用一个分
16、裂期的细胞观察染色体加倍的动态变化过程。根据该同学的实验设计回答：该同学设计的实验步骤有一处明显的错误，请指出错误所在，并加以改正。_。(4)该实验和秋水仙素处理的共同实验原理是_。(5)若在显微镜下观察时，细胞中染色体数可能为_。【解析】 低温能影响代谢的正常进行，从而诱导细胞不能正常分裂得到染色体加倍的个体。因此，通过观察在不同温度下染色体加倍的细胞多少就可以确定温度是否能影响细胞分裂从而诱导染色体加倍。设计实验时需要遵循单因子变量原则、平行重复原则等。【答案】 (1)用一定时间的低温处理水培的洋葱根尖，能够诱导细胞内染色体加倍 低温能够影响酶的活性(或纺锤丝的形成、着丝点的分裂)，使细胞
17、不能正常进行有丝分裂(2)如下表：培养时间培养温度 5 h 10 h 15 h 20 h常温4 0 9(注：设计的表格要达到以下两个要求：至少做两个温度的对照；间隔相等的培养时间进行取样。)(3)在显微镜下观察和比较经过不同处理后根尖细胞内染色体的数目 解离 漂洗 染色 细胞已被杀死，在第三步中不能再观察染色体加倍的动态变化(4)抑制纺锤体的形成，染色体不能被拉向细胞两极，结果使染色体数目加倍(5)2N16,4 N32,8 N64(加倍后的细胞有丝分裂后期)1下列变异中，不属于染色体结构变异的是 ( )A染色体缺失了某一片段B染色体增加了某一片段C某染色体增加了一条D染色体某一片段位置颠倒了
18、180【解析】 某染色体增加一条属于染色体数目变异。【答案】 C2下图表示某生物细胞中两条染色体及其上面的部分基因，下列选项的结果中，不属于染色体变异引起的是( )【解析】 A 项是染色体缺失；B 项是易位；D 项是染色体重复。C 项中染色体上的基因的数目和排列顺序没有发生变化，故不属于染色体变异。【答案】 C3如图的四个细胞中，含两个染色体组的是( )【解析】 染色体组是指一套形态结构、功能各不相同的、具有控制生物生长发育全部遗传信息的一组染色体。根据此概念得知，A 含有三个染色体组，B 含有一个染色体组，C 含有两个染色体组，D 含有四个染色体组。【答案】 C4(2016徐州高一检测)普通
19、小麦为六倍体，有 42 条染色体，科学家用其花药经离10体培养出的小麦幼苗是( ) 【导学号：21920030】A三倍体，含 3 个染色体组，21 条染色体B单倍体，含 3 个染色体组，21 条染色体C六倍体，含 6 个染色体组，42 条染色体D单倍体，含 1 个染色体组，21 条染色体【解析】 花粉是普通的六倍体小麦的雄性生殖细胞，其含有体细胞一半的染色体，即为 21 条，3 个染色体组。由花药离体培养出的小麦为单倍体。【答案】 B5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，使其能正常开花结果。该幼苗发育成的植株具有的特征是( )A单倍体 B能稳定遗传C高度不育 D含四个染
20、色体组【解析】 杂合的二倍体植株的花粉培育成单倍体植株，用秋水仙素处理后成为纯合的二倍体，A 错误；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，自交后代不发生性状分离，即能稳定遗传，B 正确；该植株为纯合二倍体，能正常开花结果，C 错误；得到的纯合子植株含有两个染色体组，D 错误。【答案】 B课堂小结：网络构建 核心回扣1.染色体结构变异包括缺失、重复、倒位和易位 4 种类型。2.一个染色体组内的染色体形态和功能各不相同。3.由受精卵发育而来的个体，体细胞中含有几个染色体组就是几倍体。4.单倍体并不一定只含一个染色体组。5.单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理幼苗等阶段，能明显缩短育种年限。学业分层测评(建议用时：45 分钟)
