第三節染色體變異及其應用第三章遺傳和染色體學習導航

1.結合教材P47，概述染色體結構變異的類型。2.結合教材P48～50，在闡明染色體組概念的基礎上，說出單倍體、多倍

體的概念。3.結合教材P51～52，概述染色體變異在育種上的應用。重難點擊

1.染色體組的概念。2.單倍體、多倍體育種的流程。課堂導入舟舟，1978年4月1日出生在中國的武漢。他是個先天性愚型患者，智力只相當于幾歲的小孩子。舟舟從小偏愛指揮，當音樂響起時，舟舟就會拿起指揮棒，惟妙惟肖地做出標準的指揮動作，直到曲終。研究表明舟舟身材矮小、智力低下的根本原因是：第21號染色體比常人多了1條。那么染色體都有哪些變異，對生物有什么影響呢？本節課我們來學習染色體變異。

解決學生疑難點________________________________________________一、染色體結構的變異當堂檢測二、染色體數目的變異內容索引三、染色體變異在育種上的應用一、染色體結構的變異基礎梳理1.特點：染色體結構變異一般可通過

直接觀察。2.類型：包括

四種。3.染色體結構變異導致性狀變異的原因：染色體結構變異都會使染色體上基因的

或

發生改變，從而導致性狀的變異。4.結果：大多數染色體結構的變異對生物體是

，甚至會導致生物體

。5.影響因素：電離

、病毒感染或一些

誘導。光學顯微鏡缺失、重復、倒位和易位排列順序數目不利的死亡輻射化學物質下圖①②③④分別表示不同的變異類型，其中圖③中的基因2由基因1變異而來。據此分析：答案圖①發生在同源染色體的非姐妹染色單體之間，屬于基因重組；圖②發生在非同源染色體之間，屬于染色體結構變異中的易位。問題探究答案1.圖①和圖②的變異分別發生在哪種染色體之間？屬于哪類變異？答案圖②是易位，會使排列在染色體上的基因的數目或排列順序發生改變；圖③是基因突變，只是改變基因的結構，不改變染色體上的基因的數目或排列順序。2.圖②和圖③相比，二者對染色體上基因的數目或排列順序的影響有什么不同？答案答案能在光學顯微鏡下觀察到的是②。3.圖①②③中能在光學顯微鏡下觀察到的是哪種？答案答案不能。若染色體3正常，染色體4則發生染色體結構變異中的缺失；若染色體4正常，染色體3則發生染色體結構變異中的重復。4.能確定圖④中的變異具體屬于哪種染色體結構變異嗎？知識整合同源染色體的非姐妹染色單體間的片段交換屬于基因重組，非同源染色體之間的片段交換屬于染色體結構變異中的易位；基因突變在光學顯微鏡下都觀察不到，不改變染色體上的基因的數目或排列順序；染色體變異可以在光學顯微鏡下觀察到，會使排列在染色體上的基因的數目或排列順序發生改變。拓展應用1.如圖表示某生物細胞中兩條染色體及其部分基因。下列四種情況的產生不屬于該細胞染色體結構變異的是答案A.①

B.②

C.③

D.④解析染色體結構變異指的是染色體某一片段的缺失、重復、倒位和易位等。③是基因突變或減數分裂四分體時期發生交叉互換所致。解析2.下列關于人類貓叫綜合征的敘述，正確的是A.該病是由于特定的染色體片段缺失造成的B.該病是由于特定染色體的數目增加造成的C.該病是由于染色體組數目成倍增加造成的D.該病是由于染色體中增加某一片段引起的答案解析人類貓叫綜合征是人的第5號染色體部分缺失引起的，A正確，B、C、D錯誤。解析二、染色體數目的變異基礎梳理1.染色體數目變異(1)概念：染色體數目以

的方式成倍地增加或減少，____________的增加或減少，都稱為染色體數目的變異。(2)類型染色體組個別染色體非整倍性變異單倍體多倍體2.染色體組(1)概念：細胞中形態和功能

，但互相協調、共同控制生物的生長、發育、遺傳和變異的一組

染色體，稱為一個染色體組。(2)實例：人的精子或卵細胞中含有

個染色體組，體細胞中含有

個染色體組。(3)單倍體、二倍體與多倍體①單倍體是指體細胞中含有

染色體組的個體。②由

發育而成的個體，體細胞內含有兩個染色體組的稱為

，體細胞中含有三個或三個以上染色體組的叫做

。各不相同非同源一配子兩受精卵二倍體多倍體3.低溫誘導染色體數目加倍(1)實驗原理：

或化學因素刺激，有可能抑制

的形成，導致子細胞內染色體數目加倍。(2)實驗操作步驟①培養根尖：將一些蠶豆或豌豆種子放入培養皿，加入適量的

浸泡，在培養皿上覆蓋2～3層潮濕的紗布。②低溫處理：在蠶豆幼根長至1.0～1.5cm時，將其中的兩個培養裝置放入冰箱的低溫室內，

℃下誘導培養36小時。低溫處理紡錘體清水4(3)取材和固定：剪取誘導處理的根尖5mm左右，放入

固定液固定0.5～1h，以固定細胞的形態，隨后用體積分數為95%的

溶液沖洗2～3次。(4)制作裝片：具體操作方法與實驗“觀察植物細胞的有絲分裂”相同。(5)觀察：先用

鏡觀察，找到視野中染色體形態較好的分裂相，注意視野中有染色體數目發生改變的細胞，再換

鏡繼續觀察。卡諾氏乙醇低倍高倍下面甲表示細胞染色體圖，乙表示細胞基因型，據圖分析：答案4個。細胞內同一種形態的染色體有4條。問題探究答案1.甲生物細胞內有幾個染色體組？判斷依據是什么？答案4個。在乙的基因型中，控制同一性狀的基因出現了4次。2.乙生物細胞內有幾個染色體組？判斷依據是什么？答案4個。答案單倍體不一定只含有一個染色體組，如四倍體的單倍體含有2個染色體組，因此判斷單倍體和多倍體時，首先看發育的起點，如果生物體是由生殖細胞——卵細胞或花粉直接發育而成，不論細胞內含有幾個染色體組都是單倍體。如果生物體是受精卵或合子發育形成的，生物體細胞內有幾個染色體組就叫做幾倍體。4.單倍體是不是一定只含有一個染色體組？如何區分單倍體和多倍體？3.若丙生物的體細胞含32條染色體，有8種形態，丙生物細胞中含有幾個染色體組？答案拓展應用3.下列關于染色體組、單倍體和二倍體的敘述，不正確的是A.一個染色體組中不含同源染色體B.由受精卵發育成的，體細胞中含有兩個染色體組的個體叫二倍體C.單倍體生物體細胞中不一定只含有一個染色體組D.人工誘導多倍體的唯一方法是用秋水仙素處理萌發的種子或幼苗答案解析解析染色體組是不含有同源染色體的；個體若由受精卵發育而來，含有幾個染色體組就是幾倍體；單倍體是由配子發育而成的，不一定只含有一個染色體組；人工誘導多倍體的方法有秋水仙素處理或低溫處理等。(1)細胞中含有一個染色體組的是_______圖。(2)細胞中含有兩個染色體組的是_______圖。(3)細胞中含有三個染色體組的是______圖，它________(一定，不一定)是三倍體。(4)細胞中含有四個染色體組的是______圖，它_____(可能，不可能)是單倍體。4.根據圖中A～H所示的細胞圖回答下列問題：答案解析D、GC、HA、B不一定E、F可能解析在細胞內，形態相同的染色體有幾條，就含有幾個染色體組。在細胞內，含有幾個同音字母，就是含有幾個染色體組。確認是否為單倍體需看發育起點。方法鏈接染色體組數的判斷方法(1)根據染色體形態判斷：細胞內形態相同的染色體有幾條，則含有幾個染色體組。(2)根據基因型判斷：控制同一性狀的基因出現幾次，就含幾個染色體組。(3)根據染色體數與形態數的比值判斷：染色體數與形態數比值意味著每種形態染色體數目的多少，每種形態染色體有幾條，即含幾個染色體組。三、染色體變異在育種上的應用基礎梳理1.單倍體育種(1)單倍體植株的特點：長得

，而且

。(2)單倍體育種的常用方法：

。(3)單倍體育種的過程弱小高度不育花藥(花粉)離體培養法染色體(4)單倍體育種的優點①獲得的植株染色體上成對的基因都是

的，自交產生的后代不會發生

。②明顯縮短

。純合性狀分離育種年限2.多倍體育種(1)多倍體植株的特點：莖稈

，葉片、

和種子都比較大，

和

等營養物質的含量較高。(2)多倍體的自然形成紡錘體細胞兩極染色體組粗壯果實糖類蛋白質(3)多倍體的人工誘導①方法：用

處理或用低溫處理。②處理對象：

的種子或

。③原理：能夠抑制

的形成，導致染色體不能移向細胞的兩極，從而使染色體數目

。④實例：三倍體無子西瓜的培育。秋水仙素萌發幼苗紡錘體加倍1.下圖是三倍體西瓜的培育過程，據圖分析回答下列問題：答案①過程是用秋水仙素處理二倍體西瓜的幼苗，產生四倍體的過程，其原理是抑制紡錘體的形成，使染色體數目加倍。問題探究答案(1)①過程是哪種處理過程？其原理是什么？答案不是。地上部分的莖、葉、花的染色體數目加倍，含有四個染色體組；根細胞沒有加倍，只含有兩個染色體組。答案②傳粉是為了雜交得到三倍體種子，④傳粉是為了刺激子房產生生長素促進果實發育。(2)②和④都是傳粉，目的有什么不同？(3)①過程處理后，新產生的四倍體，各部分細胞都含有四個染色體組嗎？答案答案西瓜f的瓜瓤來自母本，含有四個染色體組，而種子e的胚含有三個染色體組。(4)西瓜f的瓜瓤、種子e的胚分別含有幾個染色體組？答案三倍體西瓜進行減數分裂時，由于聯會紊亂，一般不能產生正常配子。(5)為什么三倍體西瓜沒有種子？答案答案F1的基因型是DdTt，能產生四種配子：DT、dT、Dt、dt。2.如圖表示用純種的高稈(D)抗銹病(T)小麥與矮稈(d)易染銹病(t)小麥培育矮稈抗銹病小麥新品種的方法，據圖分析：答案(1)F1能產生幾種雄配子？答案過程③是花藥離體培養過程。原理是細胞的全能性。(2)過程③是哪種處理？其原理是什么？答案過程④是用一定濃度的秋水仙素處理單倍體幼苗。處理后ddTT占的比例為1/4。(3)過程④是哪種處理？處理后符合要求的植株占的比例是多少？答案知識整合單倍體育種和多倍體育種

單倍體育種多倍體育種原理染色體數目變異染色體數目變異方法花藥離體培養獲得單倍體，再用秋水仙素處理幼苗秋水仙素處理正在萌發的種子或幼苗優點明顯縮短育種年限器官大，營養成分含量高，產量增加缺點技術復雜，需要與雜交育種配合適用于植物，動物難以開展。多倍體植物生長周期延長，結實率降低舉例拓展應用5.下列關于“低溫誘導植物染色體數目的變化”實驗的敘述，不正確的是A.用低溫處理植物分生組織細胞，能抑制紡錘體的形成B.洋蔥根尖長出約1cm時，剪下，置于4℃冰箱中，誘導36hC.卡諾氏液浸泡根尖，固定細胞的形態D.裝片制作包括解離、漂洗、染色和制片4個步驟

答案解析解析低溫誘導的原理是抑制紡錘體的形成；剪下根尖，會使其失去生命力，細胞不再分裂；卡諾氏液的作用是固定細胞的形態；在制作裝片時，過程和“觀察植物細胞的有絲分裂”相同，包括解離、漂洗、染色和制片4個步驟。6.將二倍體芝麻的種子萌發成的幼苗用秋水仙素處理后得到的四倍體芝麻A.對花粉進行離體培養，可得到二倍體芝麻B.產生的配子沒有同源染色體，所以無遺傳效應C.與原來的二倍體芝麻雜交，產生的是不育的三倍體芝麻D.秋水仙素誘導染色體加倍時，最可能作用于細胞分裂的后期

答案解析解析二倍體芝麻幼苗用秋水仙素處理，得到的是同源四倍體，體細胞內有4個染色體組，而且每個染色體組之間都有同源染色體。由四倍體的配子發育來的芝麻是單倍體，含兩個染色體組，所以該單倍體芝麻是可育的。四倍體的配子中有兩個染色體組，二倍體的配子中有一個染色體組，所以四倍體與二倍體雜交產生的是三倍體芝麻，由于三倍體芝麻在減數分裂過程中同源染色體聯會紊亂，不能形成正常的配子，所以不育。秋水仙素誘導染色體加倍時，起作用的時期是細胞分裂的前期，抑制紡錘體的形成。課堂小結結構數目缺失倒位染色體組單倍體多倍體當堂檢測A.基因突變

B.染色體變異C.基因重組

D.堿基互補配對1.如圖為一對同源染色體在減數分裂時的配對行為，表明該細胞發生了√23451答案解析解析根據圖示推測其產生的過程為：23451這是染色體倒位發生后引起的變化，屬于染色體結構變異。2.基因突變和染色體變異的一個重要的區別是A.基因突變在光學顯微鏡下看不見B.染色體變異是定向的，而基因突變是不定向的C.基因突變是可以遺傳的D.染色體變異是不可以遺傳的√答案23415解析23415解析基因突變是DNA分子中發生堿基對的替換、增添和缺失，而引起的基因結構的改變，屬于分子水平的變化，光學顯微鏡下觀察不到；染色體的變異可在光學顯微鏡下直接觀察到；生物的變異是不定向的；基因突變和染色體變異其遺傳物質均發生改變，都是可遺傳的變異。234153.下列關于染色體組的敘述，正確的是A.體細胞中的一半染色體是一個染色體組B.配子中的全部染色體是一個染色體組C.本物種配子中的一半染色體是一個染色體組D.二倍體生物配子中的全部染色體是一個染色體組√答案解析解析一個染色體組內各條染色體大小、形態各不相同，是一組非同源染色體。只有二倍體產生的配子中含有一套非同源染色體，才是一個染色體組。234154.雙子葉植物大麻(2n＝20)為雌雄異株，性別決定為XY型，若將其花藥離體培養，再將幼苗用秋水仙素處理，所得植株的染色體組成應是A.18＋XY B.18＋YYC.9＋X或9＋Y D.18＋XX或18＋YY答案√解析由題可知2n＝20，性別決定為XY型，則花藥的染色體組成為9＋X或9＋Y，將其培育成單倍體后再利用秋水仙素處理，誘導染色體加倍后，植株的染色體組成為18＋XX或18＋YY。解析5.已知二倍體西瓜的體細胞中含有22條染色體，西瓜的綠皮(A)對白皮(a)為顯性，大子(B)對小子(b)為顯性，這兩對等位基因分別位于兩對同源染色體上。現對一批純種綠皮大子與白皮小子西瓜種子進行了下列操作：a.將這批種子播種，并用一定濃度的秋水仙素處理純種綠皮大子幼苗，使之成為四倍體；b.當被處理后的綠皮大子西瓜植株開花后，將白皮小子西瓜植株的花粉授予綠皮大子植株，使之雜交獲得F1。(1)親本雜交當年結_____(選填“有子”或“無子”)西瓜，其果皮顏色為______。23415答案解析有子綠皮解析純種綠皮大子西瓜基因型為AABB，白皮小子西瓜基因型為aabb，用一定濃度的秋水仙素處理純種綠皮大子幼苗后的基因型為AAAABBBB，與aabb雜交后形成受精卵AAaBBb，發育為種子，所以母本結的是有子西瓜。因果實由母本的子房發育而成，果皮來自子房壁，母本基因型為AAAABBBB，所以果皮顏色為綠皮。23415(2)秋水仙素的作用是_____________________________________________________。23415答案抑制有絲分裂時紡錘體的形成，使細胞中的染色體數目加倍(3)由于工作人員的疏忽，進行a操作時，其中有一株幼苗沒有用秋水仙素處理，其通過雜交獲得了有子西瓜。第二年，工作人員將該種子(F1)播種，用一定濃度的秋水仙素處理其幼苗，并讓F1與白皮小子西瓜植株雜交獲得F2。(提示：F1