1、第第 2 2 节节 染色体变异染色体变异 自主梳理 1.染色体变异 2.二倍体和多倍体 3.单倍体 (1)单倍体育种中，可用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗() 提示：单倍体植株可能高度不育，不能形成种子，所以单倍体育种中，只能用秋 水仙素处理单倍体幼苗。 (2)二倍体水稻和四倍体水稻杂交，可获得三倍体，稻穗和籽粒变小() 提示：三倍体不可育，无法获得籽粒。 (3)秋水仙素可抑制纺锤体的形成，导致有丝分裂后期着丝粒不能正常分裂，所 以细胞不能分裂，从而使细胞染色体数目加倍() 提示：纺锤体的有无，不影响着丝粒一分为二。 典例 1 下图表示细胞中所含的染色体，的基因型可以表示为( ) A.：AABb
2、 ：AAABBb ：ABCD ：A B.：Aabb ：AaBbCc ：AAAaBBbb ：AB C.：AaBb ：AaaBbb ：AAaaBBbb ：Ab D.：AABB ：AaBbCc ：AaBbCcDd ：ABCD 解析 根据细胞中所含的染色体的类型判断，含有两个染色体组，含有三个 染色体组，含有四个染色体组，含有一个染色体组。 答案 C 对点练 1 (2020 安徽省高二期末)下列关于单倍体的叙述，正确的是( ) A.单倍体一定不可育 B.单倍体一定只含有 1 个染色体组 C.生物的精子和卵细胞都是单倍体 D.经花药离体培养得到的植株是单倍体 解析 单倍体不一定只含有一个染色体组，若单倍
3、体含有两个(偶数个)染色体组， 则该单倍体可育，A、B 错误；单倍体定义的是一个生物体，而不是一个细胞。 精子和卵细胞都是细胞，所以不属于单倍体，C 错误；经花药离体培养获得的植 株是由配子发育而来的，故为单倍体，D 正确。 答案 D 素养提升 单倍体育种与多倍体育种的比较 典例 2 如图表示无子西瓜的培育过程： 根据图解，结合你学过的生物学知识，判断下列叙述错误的是( ) A.秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗的茎尖， 主要是抑制有丝分裂前期纺锤体的形成 B.四倍体植株所结的西瓜，果皮细胞内含有 4 个染色体组 C.无子西瓜既没有种皮，也没有胚 D.四倍体西瓜的根细胞中含有 2 个染色体组 解析 秋
4、水仙素抑制纺锤体的形成，是在有丝分裂的前期；四倍体西瓜的果皮是 由子房壁发育而成的，来自母本，应含有 4 个染色体组；无子西瓜由于不能产生 正常配子，所以不能形成受精卵，而种皮来自母本，所以有种皮，而没有胚；由 于植株的地下部分没有经秋水仙素处理， 四倍体西瓜的根细胞中仍含有 2 个染色 体组。 答案 C 对点练 2 下图表示两种育种方式，请据图思考下列问题： (1)甲图表示的育种方式为_，乙图表示的育种方式为_，二者的 育种原理分别为_和_。 (2) 甲 图 和 乙 图 中 都 有 秋 水 仙 素 诱 导 染 色 体 组 加 倍 ， 其 原 理 是 _ 。 甲 图 中 用 秋 水 仙 素 处
5、 理 的 目 的 是 _。 (3)乙图中获得无子西瓜至少需要_年。图乙中有两次传粉过程，它们的 目的分别是_和_。 (4) 甲 图 中 所 示 育 种 方 式 的 优 点 是 _ ， 原 因 是 _。 答案 (1)单倍体育种 多倍体育种 染色体数目的变异 染色体数目的变异 (2)秋水仙素能够抑制纺锤体的形成，从而诱导染色体组加倍 使染色体组加倍， 从而变得可育 (3)两 得到三倍体种子 刺激三倍体的子房发育成果实 (4)能明显缩短育种年限 秋水仙素处理单倍体幼苗直接得到纯合子 联想质疑 染色体变异能用显微镜观察到，基因突变无法用显微镜观察。 染色体组数目的判断方法 (1)根据染色体的形态判断：
6、细胞内形态、大小相同的染色体共有几条，则含有 几个染色体组，如图甲中含有 4 个染色体组。 (2)根据基因型判断：控制同一性状的基因出现几次(读音的字母出现几次)，则有 几个染色体组，如图乙含有 4 个染色体组。 单倍体、二倍体、多倍体的判断方法 (1)所有的单倍体都不育吗？为什么？ 提示： 并非所有的单倍体都是高度不育的。若单倍体的体细胞中染色体组数为奇 数，则其在进行减数分裂形成配子时，同源染色体无法正常联会，不能产生正常 的配子而高度不育； 若单倍体的体细胞中染色体组数为偶数， 则其在减数分裂时， 染色体可正常联会，可能产生正常的配子而可育。 (2)单倍体是否只有一个染色体组？ 提示：不
7、一定，四倍体植物的单倍体含有两个染色体组。 蜂王、雄蜂与工蜂 单倍体发育的起点是配子 花药离体培养应用的技术是什么？原理是什么？ 提示：植物组织培养技术；植物细胞的全能性。 低温诱导植物细胞染色体数目的变化(选学) 自主梳理 (1)低温和秋水仙素都可用于诱导染色体数目加倍。() (2)本实验中两次漂洗所用的试剂和目的均不相同。() (3)低温能通过抑制着丝粒的分裂从而诱导染色体加倍。() 提示：低温是通过抑制纺锤体的形成来诱导染色体数目加倍的。 典例 3 (2020 昌乐一中高一期末)在低温诱导植物染色体数目变化实验中，下列 说法合理的是( ) A.剪取 0.51 cm 洋葱根尖放入 4 的低
8、温环境中诱导 B.待根长至 1 cm 左右时将洋葱放入卡诺氏液中处理 C.材料固定后残留的卡诺氏液用 95%的酒精冲洗 D.经龙胆紫染液染色后的根尖需用清水进行漂洗 解析 将长出1 cm左右不定根的洋葱放入4 的低温环境中诱导培养4872 h， 之后剪取 0.51 cm 洋葱根尖， 放入卡诺氏液中浸泡 0.51 h， 以固定细胞形态， A、B 项错误；材料固定后残留的卡诺氏液用体积分数为 95%的酒精冲洗 2 次， C 项正确；经解离后的根尖需用清水进行漂洗，经龙胆紫染液染色后的根尖不需 用清水漂洗，D 项错误。 答案 C 对点练 3 (2020 甘肃省会宁县第一中学高二期末)在“低温诱导植物
9、染色体数目 的变化”实验中，低温处理根尖的目的是( ) A.促进细胞生长 B.抑制 DNA 复制 C.促进染色体配对 D.抑制纺锤体形成 解析 “低温诱导植物染色体数目的变化”实验中，低温处理根尖，作用是抑制 纺锤体形成，导致染色体不能移向两极，从而使细胞内的染色体数目加倍，D 正 确。 答案 D 联想质疑 低温和秋水仙素诱导染色体数目加倍的原理： (1)有丝分裂前期，低温和秋水仙素都能抑制纺锤体的形成； (2)后期，着丝粒分裂后染色体数目加倍； (3)末期，由于没有纺锤体，染色体不能被牵拉到细胞两极，细胞无法实现一分 为二，从而使得细胞内的染色体数目加倍。 两次漂洗的对比： (1)本实验是否
10、温度越低效果越显著？ 提示：不是，必须为“适当低温”，以防止温度过低对根尖细胞造成伤害。 (2)观察时是否所有细胞中染色体均已加倍？ 提示： 不是， 只有少部分细胞实现“染色体加倍”， 大部分细胞仍为二倍体状态。 染色体结构的变异 自主梳理 (1)染色体之间发生的片段交换属于染色体结构变异() 提示： 非同源染色体之间发生的片段交换属于染色体结构变异，而同源染色体之 间发生的片段交换属于基因重组。 (2)X 射线可引起基因突变，也可引起染色体变异() (3)染色体增加某一片段可提高基因表达水平，是有利变异() 提示：染色体结构变异大多数对生物体是不利的，有的甚至会导致生物体死亡。 典例 4 (
11、2018 海南卷，14)杂合子雌果蝇在形成配子时，同源染色体的非姐妹染 色单体间的相应片段发生对等交换，导致新的配子类型出现，其原因是在配子形 成过程中发生了( ) A.基因重组 B.染色体重复 C.染色体易位 D.染色体倒位 解析 在减数分裂过程中， 同源染色体上的非姐妹染色单体间的相应片段发生对 等交换导致基因重组；在减数分裂后期，非同源染色体的自由组合也能导致基 因重组。染色体重复、染色体易位、染色体倒位属于染色体变异。 答案 A 对点练 4 (2020 浙江省高考真题)某条染色体经处理后，其结构发生了如图所示 的变化。这种染色体结构的变异属于( ) A.缺失 B.倒位 C.重复 D.易
12、位 解析 分析图示可知，原来排列为 123456 的染色体，经过断裂后，重新连接为 125436 的排列顺序，可知其中的 345 片段发生了 180 的颠倒，此类染色体结构 变异为倒位。 答案 B 【归纳总结】 易位与互换的区别 联想质疑 请分析以上各属于哪种变异？ 1.缺失 2.重复 3.倒位 4.易位 (1)为什么基因突变在光学显微镜下看不到，而染色体结构变异可以观察到？ 提示：基因突变属于分子水平的变化，染色体结构变异属于细胞水平的变化。 (2)易位和交叉互换发生的对象有何区别？ 提示： 易位发生在非同源染色体之间，交叉互换发生在同源染色体的非姐妹染色 单体之间。 思维导图 晨读必背 1
13、.生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变 化，称为染色体变异。 2.体细胞中含有两个染色体组的个体叫作二倍体。体细胞 中含有三个或三个以上染色体组的个体，统称为多倍体。 3.与二倍体植株相比， 多倍体植株常常是茎秆粗壮， 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。 4.人工诱导多倍体的方法很多，如低温处理、用秋水仙素 诱发等。其中，用秋水仙素来处理萌发的种子或幼苗，是 目前最常用且最有效的方法。 5.体细胞中的染色体数目与本物种配子染色体数目相同 的个体，叫作单倍体。 教材答案与提示 一、问题探讨 1.从上到下依次填写：12、24、11、异常。 2.提示：
14、因为香蕉栽培品种体细胞中的染色体数目是 33 条，减数分裂时染色体 发生联会紊乱，不能形成正常的配子，因此无法形成受精卵，进而形成种子。 3.提示：能形成种子的植物细胞中，染色体数目一定是偶数吗？香蕉体细胞中的 染色体数目不是偶数，它是怎样形成的呢？又是如何繁殖下一代的？ 二、练习与应用 概念检测 1.(1) (2) (3) 2.D 3.C 4. 生物种类 豌豆 普通小麦 小黑麦 体细胞中的染色 体数/条 14 42 56 配子中的染色体 数/条 7 21 28 体细胞中的染色 体组数 2 6 8 配子中的染色体 组数 1 3 4 属于几倍体生物 二倍体 六倍体 八倍体 拓展应用 1.提示：可
15、能的原因是，二倍体植株经减数分裂形成配子后，一些配子可以在离 体条件下发育成单倍体。这些单倍体一般不能通过有性生殖繁殖后代，是因为它 们的体细胞中只含有一个染色体组，减数分裂时没有同源染色体的联会，就会造 成染色体分别移向细胞两极的紊乱，不能形成正常的配子，因此，就不能繁殖后 代。 2.(1)西瓜幼苗的芽尖是有丝分裂旺盛的地方， 用秋水仙素处理可以抑制细胞有丝 分裂时形成纺锤体，导致细胞内染色体数目加倍，从而得到四倍体植株。 (2)杂交可以获得三倍体植株。多倍体产生的途径为：用秋水仙素处理萌发的种 子或幼苗。 (3)三倍体植株一般不能进行正常的减数分裂形成配子，因此，不能形成种子。 但是，也有
16、可能在减数分裂时形成正常的卵细胞，从而形成正常的种子，但这种 概率特别小。 (4)有其他方法可以替代。方法一，进行无性生殖，将三倍体植株进行组织培养 获取大量的组培苗，再进行移栽；方法二，利用生长素或生长素类似物处理二倍 体植株未受粉的雌蕊，以促进子房发育成无种子的果实，同时，在花期全时段要 进行套袋处理，以避免受粉。 随堂检测 1.(2020 甘肃省兰州一中高二期末)下列情况中不属于染色体变异的是( ) A.第 5 号染色体短臂缺失引起的遗传病 B.第 21 号染色体多一条引起的唐氏综合征 C.黄色圆粒豌豆自交后代出现绿色皱粒豌豆 D.用花药培育出的单倍体植株 解析 第 5 号染色体短臂缺失
17、引起的遗传病，属于染色体结构变异；第 21 号染 色体多一条引起的唐氏综合征，属于染色体数目变异；黄色圆粒豌豆自交后代出 现绿色皱粒豌豆，属于杂交的基因重组；用花药培育出的单倍体植株，属于染色 体数目变异。 答案 C 2.已知某二倍体生物的体细胞中含有 8 条染色体，则下列可表示该生物一个染色 体组的是( ) A. B. C. D. 解析 由于是二倍体生物，且体细胞中含有 8 条染色体，所以每个染色体组中含 有 4 条染色体，且一定不含有同源染色体，均满足上述条件。 答案 C 3.(2020 山东省济南外国语学校高一月考)用秋水仙素处理萌发的种子，可获得多 倍体植株，秋水仙素作用的时期是( )
18、 A.前期 B.间期 C.间期和前期 D.末期 解析 秋水仙素起的作用是抑制纺锤体的形成，而纺锤体在前期形成，因此秋水 仙素作用的时期是前期。 答案 A 4.下列是无子西瓜培育的过程简图，有关叙述错误的是( ) A.过程也可进行低温诱导处理，与秋水仙素的作用原理不同 B.三倍体植株不育的原因是在减数分裂过程中联会发生紊乱 C.培育得到的无子西瓜与二倍体有子西瓜相比个大、含糖量高 D.要得到无子西瓜，需每年制种，很麻烦，所以可用无性繁殖进行快速繁殖 解析 低温诱导和秋水仙素的作用原理相同， 都是抑制有丝分裂前期纺锤体的形 成。 答案 A 5.下列关于染色体组、单倍体和二倍体的叙述，错误的是( )
19、 A.一个染色体组中不含同源染色体 B.由受精卵发育成的，体细胞中含有两个染色体组的个体叫二倍体 C.单倍体生物体细胞中不一定只含有一个染色体组 D.人工诱导多倍体的唯一方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 解析 人工诱导多倍体的方法很多， 最常用且最有效的方法是用秋水仙素处理萌 发的种子或幼苗；染色体组是一组非同源染色体，单倍体生物体细胞中不一定只 含有一个染色体组，如四倍体的单倍体植株体细胞中含有 2 个染色体组。 答案 D 6.下列各图中，所表示的是某些植物的体细胞，请根据下列条件判断： (1)肯定是单倍体的是_图，它是由_倍体的生殖细胞直接发育形 成的。 (2) 茎 秆 较 粗 壮 但 不 能 产 生 种 子 的 是 _ 图 ， 理 由 是 _。 (3)如果都不是由生殖细胞直接发育形成，其中肯定是二倍体的是_图。 (4)如果 C 图中的生物是由某生物的卵细胞直接发育形成的，那么它是几倍体？ _。形成它的那个生物是几倍体？_。 答案 (1)D 二 (2)A 含有三个染色体组，但染色体组的数目为奇数，减数分 裂时联会紊乱 (3)B、C (4)单倍体 四倍体