1、第三节染色体变异及其应用学习目标1.简述染色体变异的类型及特点。2.了解染色体组、二倍体、多倍体、单倍体的概念及区别。一、染色体结构的变异1.特点：染色体结构变异一般可通过光学显微镜直接观察。2.类型图解变化名称举例染色体b片段丢失缺失猫叫综合征；果蝇缺刻翅的形成染色体b片段增加重复果蝇的棒状眼染色体断裂的片段(d、g)移接到另一条非同源染色体上易位人慢性粒细胞白血病同一条染色体上某一片段(ab)位置颠倒了倒位略3.染色体结构变异导致性状变异的原因：染色体结构变异都会使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。4.结果：大多数染色体结构的变异对生物体是不利的，甚至会导致生物体死
2、亡。5.诱变因素：电离辐射、病毒感染或一些化学物质诱导。例1若图甲中和为一对同源染色体，和为另一对同源染色体，图中字母表示基因，“”表示着丝点，则图乙图戊中染色体结构变异的类型依次是()A.缺失、重复、倒位、易位B.缺失、重复、易位、倒位C.重复、缺失、倒位、易位D.重复、缺失、易位、倒位答案A解析图乙中号染色体丢失了D基因，形成缺失；图丙中号染色体多了一个C基因，形成重复；图丁中号染色体上的“BC”基因位置发生颠倒，形成倒位；图戊中号染色体与号染色体间相互交换了部分片段，形成易位。例2(2018石家庄二中高一月考)在某些外界条件作用下，图a中某对同源染色体发生了变异(图b)，则该种变异属于(
3、)A.基因突变 B.染色体数目变异C.缺失 D.重复答案C解析分析题图可知，与图a相比，图b中下面的一条染色体中染色体片段3和染色体片段4缺失，因此属于染色体结构变异中的缺失。拓展提升易位与交叉互换的比较项目染色体易位交叉互换图解区别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属于染色体结构变异属于基因重组二、染色体数目的变异1.染色体数目变异(1)概念：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，都称为染色体数目的变异。(2)类型2.染色体组(1)概念：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
4、染色体组。(2)实例：人的精子或卵细胞中含有一个染色体组，体细胞中含有两个染色体组。(3)单倍体、二倍体与多倍体单倍体是指体细胞中含有配子染色体数的个体。由受精卵发育而成的个体，体细胞内含有两个染色体组的叫做二倍体，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的叫做多倍体。3.低温诱导染色体数目加倍(1)实验原理：低温处理或化学因素刺激，有可能抑制纺锤体的形成，导致子细胞内染色体数目加倍。(2)实验操作步骤培养根尖：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。低温处理：在蚕豆幼根长至1.01.5 cm时，将其中的两个培养装置放入冰箱的低温室内，4 下诱导培养36
5、h。(3)取材和固定：剪取诱导处理的根尖5 mm左右，放入卡诺氏固定液固定0.51 h，以固定细胞的形态，随后用体积分数为95%的乙醇溶液冲洗23次。(4)制作装片：具体操作方法与实验“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。拓展提升1.细胞中染色体组数判断方法(1)根据染色体形态判断：细胞内形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组。下图所示的细胞中所含的染色体组数分别是：a为3个，b为2个，c为1个。(2)根据基因型判断：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
6、含等位或相同基因。下图所示的细胞中，它们所含的染色体组数分别是：a为4个，b为2个，c为3个，d为1个。(3)根据染色体数与形态数的比值判断：染色体数与形态数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，即含几个染色体组，如玉米的体细胞中共有20条染色体，10种形态，则玉米含有2个染色体组。2.细胞分裂图像中染色体组数的判断以生殖细胞中的染色体数为标准，判断题目中所给图像中的染色体组数。如下图所示：(1)图a为减数第一次分裂的前期，染色体4条，生殖细胞中染色体2条，该细胞中有2个染色体组，每个染色体组有2条染色体。(2)图b为减数第一次分裂末期后的细胞或减数第二次分裂前期细胞，染色
7、体2条，生殖细胞中染色体2条，该细胞中有1个染色体组，染色体组中有2条染色体。(3)图c为减数第一次分裂后期，染色体4条，生殖细胞中染色体2条，该细胞中有2个染色体组，每个染色体组有2条染色体。(4)图d为有丝分裂后期，染色体8条，生殖细胞中染色体2条，该细胞中有4个染色体组，每个染色体组有2条染色体。例3下列关于染色体组、单倍体和二倍体的叙述，不正确的是()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答案D解析染色体组是不含有同源染色体的；
8、个体若由受精卵发育而来，含有几个染色体组就是几倍体；单倍体是由配子发育而成的，不一定只含有一个染色体组；人工诱导多倍体的方法有秋水仙素处理或低温处理等。例4下列关于“低温诱导植物染色体数目的变化”实验的叙述，不正确的是()A.用低温处理植物分生组织细胞，能抑制纺锤体的形成B.洋葱根尖长出约1 cm时，剪下，置于4 冰箱中，诱导36 hC.卡诺氏液浸泡根尖，固定细胞的形态D.装片制作包括解离、漂洗、染色和制片4个步骤答案B解析低温诱导的原理是抑制纺锤体的形成；剪下根尖，会使其失去生命力，细胞不再分裂；卡诺氏液的作用是固定细胞的形态；在制作装片时，过程和“观察植物细胞的有丝分裂”相同，包括解离、漂
9、洗、染色和制片4个步骤。三、染色体变异在育种上的应用1.单倍体育种(1)单倍体植株的特点：长得弱小，而且高度不育。(2)单倍体育种的常用方法：花药(花粉)离体培养法。(3)单倍体育种的过程(4)单倍体育种的优点获得的植株染色体上成对的基因都是纯合的，自交产生的后代不会发生性状分离。明显缩短育种年限。2.多倍体育种(1)多倍体植株的特点：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。(2)多倍体的自然形成(3)多倍体的人工诱导方法：用秋水仙素处理或用低温处理。处理对象：萌发的种子或幼苗。原理：能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞的两极，从而使染色体数目加倍。实例：
10、三倍体无子西瓜的培育。拓展提升单倍体育种和多倍体育种单倍体育种多倍体育种原理染色体数目变异染色体数目变异方法花药离体培养获得单倍体，再用秋水仙素处理幼苗秋水仙素处理正在萌发的种子或幼苗优点明显缩短育种年限器官大，营养成分含量高，产量增加缺点技术复杂，需要与杂交育种配合适用于植物，动物难以开展。多倍体植物生长周期延长，结实率降低举例例5某植株的基因型为AaBb，其中A和b基因控制的性状对提高产量是有利的。利用其花药进行单倍体育种，过程如图所示，下列相关分析中正确的是()花药植株A植株BA.通过过程得到的植株A全为纯合子B.过程可用适当的低温处理，低温作用时期为有丝分裂间期C.若未对植株A进行筛选
11、，则植株B中符合要求的类型约占1/4D.该育种方法的优点是明显缩短了育种年限，原理是染色体结构和数目的变异答案C解析过程为花药离体培养，通过过程得到的植株A全为单倍体，过程是诱导染色体数目加倍，通过程得到的植株B全为纯合子，A错误；过程可用适当的低温诱导处理，低温作用的原理是抑制纺锤体的形成，从而使染色体数目加倍，作用的时期为有丝分裂前期，B错误；基因型为AaBb的植株可产生基因型为AB、Ab、aB、ab的四种配子，则植株A也有这四种基因型，植株B的基因型为AABB、AAbb、aaBB、aabb，由于A和b基因控制的性状对提高产量是有利的，所以符合要求的类型是AAbb，占1/4，C正确；该育种
12、方法的优点是明显缩短育种年限，原理是染色体数目的变异，D错误。例6将二倍体芝麻的种子萌发成的幼苗用秋水仙素处理后得到的四倍体芝麻()A.对花粉进行离体培养，可得到二倍体芝麻B.产生的配子没有同源染色体，所以无遗传效应C.与原来的二倍体芝麻杂交，产生的是不育的三倍体芝麻D.秋水仙素诱导染色体加倍时，最可能作用于细胞分裂的后期答案C解析二倍体芝麻幼苗用秋水仙素处理，得到的是同源四倍体，体细胞内有4个染色体组，而且每个染色体组之间都有同源染色体；由四倍体的配子发育来的芝麻是单倍体，含两个染色体组，所以该单倍体芝麻是可育的；四倍体的配子中有两个染色体组，二倍体的配子中有一个染色体组，所以四倍体与二倍体
13、杂交产生的是三倍体芝麻，由于三倍体芝麻在减数分裂过程中同源染色体联会紊乱，不能形成正常的配子，所以不育；秋水仙素诱导染色体加倍时，起作用的时期是细胞分裂的前期。1.判断正误(1)猫叫综合征是人的第5号染色体数目减少引起的遗传病()(2)染色体结构变异不改变染色体上的基因的数目或排列顺序，可在显微镜下观察到()(3)含有三个染色体组的个体就是三倍体()(4)秋水仙素或低温能抑制纺锤体的形成，从而导致染色体数目加倍()(5)单倍体的体细胞中不存在同源染色体()答案(1)(2)(3)(4)(5)2.由于种种原因，某生物体内某条染色体上多了或少了几个基因，这种遗传物质的变化属于()A.基因内部结构的改
14、变B.染色体结构变异C.染色体数目变异D.染色单体的交叉互换答案B解析某条染色体上多了或少了几个基因是由染色体结构变异中的重复或缺失所致。3.下列关于染色体组的叙述，正确的是()A.体细胞中的一半染色体是一个染色体组B.配子中的全部染色体是一个染色体组C.本物种配子中的一半染色体是一个染色体组D.二倍体生物配子中的全部染色体是一个染色体组答案D解析一个染色体组内各条染色体大小、形态各不相同，是一组非同源染色体。只有二倍体产生的配子中含有一套非同源染色体，才是一个染色体组。4.双子叶植物大麻(2n20)为雌雄异株，性别决定为XY型，若将其花药离体培养，再将幼苗用秋水仙素处理，所得植株的染色体组成
15、应是()A.18XY B.18YYC.9X或9Y D.18XX或18YY答案D解析由题可知2n20，性别决定为XY型，则花药的染色体组成为9X或9Y，将其培育成单倍体后再利用秋水仙素处理，诱导染色体加倍后，植株的染色体组成为18XX或18YY。5.已知二倍体西瓜的体细胞中含有22条染色体，西瓜的绿皮(A)对白皮(a)为显性，大子(B)对小子(b)为显性，这两对等位基因分别位于两对同源染色体上。现对一批纯种绿皮大子与白皮小子西瓜种子进行了下列操作：a.将这批种子播种，并用一定浓度的秋水仙素处理纯种绿皮大子幼苗，使之成为四倍体；b.当被处理后的绿皮大子西瓜植株开花后，将白皮小子西瓜植株的花粉授予绿
16、皮大子植株，使之杂交获得F1。(1)亲本杂交当年结_(选填“有子”或“无子”)西瓜，其果皮颜色为_。(2)秋水仙素的作用是_。(3)由于工作人员的疏忽，进行a操作时，其中有一株幼苗没有用秋水仙素处理，其通过杂交获得了有子西瓜。第二年，工作人员将该种子(F1)播种，用一定浓度的秋水仙素处理其幼苗，并让F1与白皮小子西瓜植株杂交获得F2(提示：F1进行减数分裂时，每4条同源染色体等量随机分配到配子中去，其产生的配子可育)。F1减数第二次分裂后期细胞中含有_个DNA分子，_个染色体组，_对同源染色体。从F2中可以选出白皮小子的西瓜品种吗？为什么？_。若只考虑种皮这一对相对性状的遗传，则F2的基因型及
17、比例为_。答案(1)有子绿皮(2)抑制有丝分裂时纺锤体的形成，使细胞中的染色体数目加倍(3)44422不能，因为F2是三倍体，其减数分裂时同源染色体联会紊乱，不能形成正常配子(或F2是三倍体，其高度不育)AAaAaaaaa141解析纯种绿皮大子西瓜基因型为AABB，白皮小子西瓜基因型为aabb，用一定浓度的秋水仙素处理纯种绿皮大子幼苗后的基因型为AAAABBBB，与aabb杂交后形成受精卵AAaBBb，发育为种子，所以母本结的是有子西瓜。因果实由母本的子房发育而成，果皮来自子房壁，母本基因型为AAAABBBB，所以果皮颜色为绿皮。第(3)小题所说幼苗没有用秋水仙素处理，基因型为AABB，与aabb杂交后形成的子代基因型为AaBb，用秋水仙素处理后为AAaaBBbb，染色体数为44，染色体组为4个。减数第一次分裂同源染色体分离后，减数第二次分裂后期着丝点分开，DNA分子数为44，染色体数为44，染色体组为4个，同源染色体为22对。AAaaBBbb和白皮小子西瓜植株aabb杂交后得到F2为三倍体，因为减数分裂时同源染色体联会紊乱，不能形成正常配子，所以形成的三倍体高度不育，不能作为品种得以保留。AAaa在四条同源染色体上，在分离时随机分配，因此有AA、Aa、aa三种组合，比例为141，与a一种配子随机结合后得到的F2的基因型及其比例为AAaAaaaaa141。
