1、第2节染色体变异课程要求核心素养知识导图举例说明染色体结构和数目的变异都可能导致生物性状的改变，甚至死亡1结合染色体结构变异的示意图，了解染色体结构变异的常见类型。(科学思维)2通过分析染色体的概念，理解二倍体、多倍体和单倍体的特点和生产中的应用。(社会责任)3通过低温诱导染色体数目变化的实验，理解染色体数目变化的机制。(科学探究)基础知识双基夯实 一、染色体数目的变异1类型：一类是细胞内的_个别染色体_的增加或减少，如21三体综合征；一类是细胞内染色体数目以_染色体组_的形式成倍地增加或减少，例如雄蜂。2染色体组的概念：细胞中的一组_非同源_染色体，在_形态和功能_上各不相同，携带着控制生物
2、生长和发育的_全部信息_。如图中的雄果蝇体细胞染色体中_X、或Y、_就代表一个染色体组，与其_精子_中的染色体相同。3二倍体、多倍体(1)二倍体：由_受精卵_发育而成，体细胞中含有_两个染色体组_的个体，包括几乎全部的_动物_和过半数的_高等植物_。(2)多倍体概念：由_受精卵_发育而成，体细胞含_三个_或_三个以上_染色体组的个体。其中，体细胞中含有三个染色体组的叫作_三倍体_，含有四个染色体组的叫作_四倍体_。植株的特点a_茎秆粗壮_；b_叶片、果实、种子_都比较大；c._糖类和蛋白质_等营养物质的含量有所增加。(3)人工诱导多倍体方法：目前最常用最有效的方法是用_秋水仙素_处理_萌发的种
3、子或幼苗_。原理：当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，能够抑制_纺锤体的形成_，导致染色体不能_移向细胞两极_，从而引起细胞内_染色体数目_加倍。4单倍体(1)概念：由_配子_发育而来，染色体数和染色体组数是_体细胞_的一半，即体细胞中含有_本物种配子_染色体数目的个体。(2)特点：与正常植株相比，植株长得_弱小_，且_高度不育_。(3)实践应用：利用_单倍体植株_培育新品种。方法：花药_单倍体植株_正常纯合子。优点：_明显缩短育种年限_。二、染色体结构的变异1类型(连线)：2结果：导致排列在染色体上的基因的_数目或排列顺序_发生改变，而导致_性状_的变异。3意义：大多数染色体结构变异对生物体是
4、_不利_的，有的甚至会导致生物体死亡。活学巧练判断下列叙述的正误(1)单倍体的体细胞中一定只含一个染色体组。()(2)体细胞中含有两个染色体组的个体一定是二倍体。()(3)单倍体经一次秋水仙素处理，可得到二倍体或多倍体。()(4)单倍体育种中，可用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。()(5)二倍体西瓜幼苗的基因型为Aa，则用秋水仙素处理后形成的四倍体为纯合子。()(6)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。()(7)染色体之间发生的片段交换属于染色体结构变异。()(8)X射线可引起基因突变，也可引起染色体变异。()思考1诱导染色体加倍时要处理萌发的种子或幼苗，为什么要处理萌发的
5、种子，而不是休眠种子？提示：萌发的种子细胞分裂旺盛，秋水仙素能发挥作用。2蜜蜂中的雄蜂是单倍体吗？提示：是。蜜蜂中的雄蜂是由未受精的卵细胞发育而来的，为单倍体。3若一条染色体发生结构变异，则位于该染色体上的基因M能不能变为m？说出你的理由。提示：不能。基因M变为m属于基因突变，不属于染色体结构变异。学霸记忆1染色体结构的变异包括缺失、重复、易位和倒位等几种类型。2染色体结构变异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。3染色体数目变异包括细胞内个别染色体的增加或减少和以染色体组的形式成倍地增加或减少。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。课内探究名师点
6、睛 知识点染色体数目变异及生物变异在育种中的应用要点归纳 1染色体组的特点2单倍体、二倍体和多倍体的判断(1)如果生物体由受精卵(或合子)发育而来，体细胞中含有几个染色体组，该生物就称为几倍体。(2)如果生物体是由生殖细胞卵细胞或花粉直接发育而成，无论体细胞中含有几个染色体组，都称为单倍体。3生物变异的原理在育种中的应用杂交育种诱变育种单倍体育种多倍体育种原理基因重组基因突变染色体变异染色体变异常用方法杂交辐射、激光、空间诱变等花药离体培养，秋水仙素处理(单倍体幼苗)用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗优点操作简单，目标性强提高突变频率，加速育种进程明显缩短育种年限，后代不发生性状分离操作简单，能在
7、较短的时间内获得所需品种缺点育种时间长有利变异少，需大量处理实验材料技术复杂，需与杂交育种配合只适用于植物，发育延迟，结实率低实例矮秆抗病小麦青霉素高产菌株“京花1号”小麦三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦易错提醒关于单倍体的三个易错点(1)单倍体的体细胞中并不一定只有一个染色体组；如四倍体的配子形成的单倍体的体细胞中含有两个染色体组。(2)单倍体并非都不育；二倍体的配子发育成的单倍体，表现为高度不育；多倍体的配子如含有偶数个染色体组，则发育成的单倍体含有同源染色体及等位基因，可育并能产生后代。(3)单倍体是生物个体，而不是配子；精子和卵细胞属于配子，但不是单倍体。典例剖析 典例1下列关于单倍体、二
8、倍体、多倍体及染色体组的表述，正确的是(C)A单倍体生物的体细胞中都没有同源染色体B唐氏综合征患者的体细胞中有三个染色体组C多倍体生物的体细胞中含有3个或3个以上的染色体组D单倍体植株都不育，多倍体植株长得较粗壮解析多倍体生物形成的单倍体生物的体细胞中存在同源染色体，A错误；唐氏综合征患者的体细胞中有2个染色体组，B错误；多倍体生物的体细胞中含有3个或3个以上的染色体组，C正确；单倍体植株一般不育，但四倍体植株的单倍体植株可育，D错误。变式训练1_(2020重庆一中期中)如图甲、乙表示小麦的两个品种，A、a和B、b表示分别位于两对同源染色体上的两对等位基因，表示培育小麦新品种的过程。下列说法不
9、正确的是(B)A过程操作简便，但培育周期长，原理是基因重组B的变异仅发生于有丝分裂，该育种方式的优点之一是可得到更多优良变异类型C过程常用的方法是花药离体培养，可以得到单倍体幼苗D过程与过程的育种原理相同，过程中需要抑制纺锤体的形成解析为杂交育种，操作简便，但培育周期长，原理是基因重组，A正确；为基因突变，主要发生在细胞分裂间期，如有丝分裂前的间期和减数分裂前的间期，B错误；为花药离体培养，可以得到单倍体幼苗，C正确；为多倍体育种，为单倍体育种，过程与过程的育种原理相同，都是染色体数目变异，过程中需要抑制纺锤体的形成，D正确。知识点低温诱导植物细胞染色体数目的变化要点归纳 1实验原理用低温处理
10、植物的分生组织细胞细胞的纺锤体不能形成染色体不能被拉向两极细胞不能分裂成两个子细胞细胞的染色体数目发生变化2实验中的试剂和作用试剂使用方法作用卡诺氏液将根尖放入卡诺氏液中浸泡0.51 h固定细胞形态体积分数为95%的酒精冲洗用卡诺氏液处理的根尖洗去卡诺氏液与质量分数为15%的盐酸等体积混合，浸泡经固定的根尖解离根尖细胞，使细胞之间的联系变得疏松质量分数为15%的盐酸与体积分数为95%的酒精等体积混合，作为解离液解离根尖细胞蒸馏水浸泡解离后的根尖约10 min漂洗根尖，去掉解离液，防止解离过度影响染色甲紫溶液把漂洗干净的根尖放进盛有甲紫溶液的玻璃皿中染色35 min使染色体着色3实验流程与结论先
11、用低倍镜，找到染色体形态较好的分裂象，再换用高倍镜观察低温能诱导植物染色体数目加倍典例剖析 典例2(2020四川成都外国语学校高一下期末)下列关于低温诱导染色体加倍实验的叙述，正确的是(C)A原理：低温抑制染色体着丝粒分裂，使子染色体不能分别移向两极B解离：盐酸酒精混合液和卡诺氏液都可以使洋葱根尖细胞解离C染色：改良苯酚品红溶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解析该实验原理是低温抑制纺锤体的形成，使子染色体不能分别移向两极，A错误；卡诺氏液的作用是固定细胞形态，不是使洋葱根尖细胞解离，B错误；染色体易被碱性染料染成深色，因此用改良苯酚品红溶液
12、或醋酸洋红液都可以使染色体着色，C正确；细胞周期中，大多数细胞处于分裂间期，因此显微镜下可看到少数细胞的染色体数目发生改变，D错误。变式训练2_(2020四川成都诊断改编)某生物兴趣小组的同学将生长旺盛的蒜不定根置于4 的冰箱冷藏室中培养4872 h后，剪取根尖制成临时装片，然后用显微镜观察染色体形态较好的分裂图像。下列叙述正确的是(B)A低温处理能阻断蒜根尖细胞中DNA的复制B用甲紫溶液处理根尖可使染色体着色C制作临时装片前可用卡诺氏液维持细胞的活性D视野中所有细胞染色体数都已发生改变解析低温作用于细胞分裂前期，能抑制蒜根尖细胞中纺锤体的形成，A错误；甲紫溶液是碱性染料，可使根尖细胞中的染色
13、体着色，B正确；经卡诺氏液固定后细胞已经死亡，C错误；低温作用于细胞分裂前期，而细胞周期中间期时间最长，故视野中间期细胞数目应最多，大多数细胞染色体数未发生改变，D错误。知识点染色体结构变异要点归纳 1染色体结构变异的类型类型定义实例示意图缺失染色体中某一片段缺失引起变异果蝇缺刻翅的形成、猫叫综合征重复染色体中增加某一片段引起变异果蝇棒状眼的形成倒位染色体的某一片段位置颠倒引起变异果蝇3号染色体上的倒位引起的猩红眼桃色眼三角翅脉易位(移接)一条染色体的某一片段接到另一条非同源染色体上引起变异人慢性粒细胞白血病的病因是22号染色体部分易位到14号染色体上2染色体结构变异对染色体上基因的数目和排列
14、顺序的影响(1)图解：(2)结果：染色体上的基因数目和排列顺序均改变，细胞中基因数目改变()；染色体上基因的数目不变，排列顺序改变()；染色体上基因的数目和排列顺序均改变，但细胞中基因数目不变()。3染色体易位与交叉互换的比较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可在显微镜下观察到在显微镜下观察不到4染色体结构变异与基因突变的比较项目染色体结构变异基因突变本质染色体片段的缺失、重复、易位或倒位碱基的替换、增添或缺失基因数目的变化1个或多个1个变异水平细胞分子光镜检测可见不可见典例剖析 典例3(2020宁夏石嘴山高一下期
15、末)由于某种原因，一生物体内某条染色体上多了几个基因，这种遗传物质变化属于(C)A基因内部结构的改变B染色体数目变异C染色体结构变异D染色单体的交叉互换解析基因内部结构的改变即基因突变不会改变基因的数量，A错误；染色体数目的变异不会导致染色体上的基因增多或减少，B错误；染色体结构变异中，片段的增添会导致该染色体上多几个基因，片段的缺失会导致该染色体上少几个基因，C正确；同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换会引起基因重组，但不会改变基因的数量，D错误。变式训练3_(2020陕西汉中期末)如图为染色体上基因(用字母表示)的排列次序及其变化，有关和过程所产生的变异叙述正确的是(D)A是基因突变B
16、是基因重组C是缺失D是倒位解析中少了基因a和b，多了基因j，应是从非同源染色体易位而来的；中基因c、d与基因e位置发生了颠倒，属于倒位。指点迷津拨云见日 一、细胞中染色体组数目的判断染色体组数目的判断方法(1)根据染色体形态判断：在细胞内任选一条染色体，细胞内与该染色体形态相同的染色体共有几条，则含有几个染色体组。如上图中甲细胞含有四个染色体组。(2)根据基因型判断：在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的基因(控制1对相对性状的基因)出现几次，则含有几个染色体组。如上图中乙细胞含有四个染色体组。(3)根据染色体数和染色体形态数来推算：染色体组的数目染色体数/染色体形态数。如上图中丙细胞中共有
17、8条染色体，染色体形态数(形状、大小均不相同)为2，所以染色体组数为8/24。典例4判断下图中AH所示的细胞中各含有几个染色体组，并根据要求分类。(1)细胞中含有1个染色体组的是_D、G_图。(2)细胞中含有2个染色体组的是_C、H_图。(3)细胞中含有3个染色体组的是_A、B_图。(4)细胞中含有4个染色体组的是_E、F_图。解析在细胞内形态相同的染色体有几条，就含有几个染色体组，如图E，每种形态的染色体含有4条，所以细胞中含4个染色体组。在细胞内，含有几个同音字母(不分大小写)，就含有几个染色体组，如D图中，同音字母仅有1个，所以该图所示细胞中只有1个染色体组。由此可知，A、B图所示细胞中
18、含有3个染色体组，C、H图所示细胞中含有2个染色体组，E、F图所示细胞中含有4个染色体组，D、G图所示细胞中含有1个染色体组。二、与生物变异有关的几个方法1生物体倍性的判断方法 (1)判断细胞的发育起点起点是配子的一定是单倍体。由配子发育而成的个体，不论含有几个染色体组，都称为单倍体。单倍体的体细胞染色体组数一般为奇数，当其进行减数分裂形成配子时，由于同源染色体无法正常联会或联会紊乱，不能产生正常的配子。起点是受精卵的，再根据染色体组数目判断，含有几个染色体组就是几倍体。(2)如果细胞内只含有一个染色体组，则是单倍体。2可遗传的变异类型的判断方法(1)DNA分子内的变异一看基因种类：即看染色体
19、上的基因种类是否发生改变，若发生改变则为基因突变，由基因中碱基对的替换、增添或缺失所致。二看基因位置：若基因种类和基因数目未发生改变，但染色体上的基因位置发生改变，则为染色体结构变异中的易位或倒位。三看基因数目：若基因的种类和位置均未改变，但基因的数目发生改变，则为染色体结构变异中的重复或缺失。(2)DNA分子间的变异一看染色体数目：若染色体的数目发生改变，可根据染色体数目的变化情况，确定是整倍性变异还是非整倍性变异。二看基因位置：若染色体的数目和基因数目均未发生改变，但基因所处的染色体位于非同源染色体上，则应为染色体变异中的易位。三看基因数目：若染色体上的基因数目不变，则为减数分裂过程中同源
20、染色体的非姐妹染色单体间交叉互换的结果，属于基因重组。3可遗传的变异和不可遗传的变异的判断方法(1)两类变异的本质区别是遗传物质是否发生改变，若发生改变则能遗传给后代。由环境引起的性状改变，若遗传物质未发生改变，则不能遗传给后代。(2)若为染色体变异，则可直接借助显微镜观察染色体形态、数目是否发生改变。(3)与原来类型在相同环境中种植，观察变异性状是否消失。若不消失，则为可遗传的变异；反之，则为不可遗传的变异。(4)自交，观察后代是否发生性状分离。典例5在北京培育出的优质甘蓝品种，叶球最大的只有3.5 kg，当引种到拉萨后，由于昼夜温差大，日照时间长，光照强，叶球可重达7 kg左右。但再引回北
21、京后，叶球又只有3.5 kg，从甘蓝的引种过程可以看出(B)A甘蓝具有遗传特性，而不具有变异特性B仅由环境条件引起的变异不能遗传C环境改变可引起生物产生可遗传的变异D甘蓝在生殖过程中无基因重组发生解析在北京培育出的优质甘蓝品种叶球最大的只有3.5 kg，引种到拉萨后，叶球可重达7 kg左右，这是由于昼夜温差大、日照时间长、光照强等环境改变引起的变异。但将其再引回北京后，叶球又只有3.5 kg，说明仅由环境条件引起的变异不能遗传。综上分析，B项正确，A、C、D三项均错误。三、与生物变异有关的几个易错点1变换角度理解三种变异的实质若把基因视为染色体上的一个“点”，染色体视为点所在的“线段”，则基因
22、突变为“点”的变化(点的质变，但量不变)；基因重组为“点”的结合或交换(点的质与量均不变)；染色体变异为“线段”发生结构或数目的变化。2利用4个“关于”区分三种变异(1)关于“互换”问题。同源染色体上的非姐妹染色单体之间的交叉互换，属于基因重组；非同源染色体之间的互换，属于染色体结构变异中的易位。(2)关于“缺失”问题。DNA分子上若干基因的缺失属于染色体结构变异；DNA分子上若干碱基对的缺失属于基因突变。(3)关于变异的水平问题。基因突变、基因重组属于分子水平的变化，光学显微镜下观察不到；染色体变异属于细胞水平的变化，光学显微镜下可以观察到。(4)关于变异的“质”和“量”问题。基因突变改变基
23、因的质，不改变基因的量；基因重组不改变基因的质，一般也不改变基因的量，但转基因技术会改变基因的量；染色体变异不改变基因的质，但会改变基因的量或改变基因的排列顺序。3生物体不育的原因生物体不育的标志是不能产生正常的配子。能否产生正常配子的关键是看减数分裂过程中有没有同源染色体的联会，若体细胞中没有同源染色体，则该生物不育，如马和驴交配产生的骡子；若体细胞中有同源染色体但数目是奇数，则减数分裂时染色体联会紊乱，也不能产生正常的配子，如无子西瓜。没有同源染色体的生物个体，通过基因突变和基因重组不会出现同源染色体，但是若发生染色体数目加倍，则会出现同源染色体而导致可育。典例6如图是利用某植物(基因型为
24、AaBb)产生的花粉进行单倍体育种的示意图，据图判断正确的有(D)花粉植株A植株BA过程通常使用的试剂是秋水仙素，作用时期为有丝分裂间期B通过过程得到的植株A基因型为aaBB的可能性为1/4C过程属于减数分裂，此过程中会产生一定量的植物激素D与杂交育种相比，该育种方法的优点是能明显缩短育种年限解析过程通常使用的试剂是秋水仙素，作用的时期为有丝分裂的前期；过程是花药离体培养，得到的个体为单倍体，体细胞中含有一个染色体组，不可能产生aaBB的个体；由于经秋水仙素处理后得到的二倍体均为纯合子，不会出现性状分离，从而缩短了育种年限。教材问题解疑答惑 问题探讨P871提示：见表格生物种类体细胞染色体数/
25、条体细胞非同源染色体/套配子染色体数/条马铃薯野生祖先种24212栽培品种48424香蕉野生祖先种22211栽培品种333无配子2提示：香蕉是三倍体，减数分裂时无法正常联会，无法正常产生配子。3提示：由表中数据可知：栽培品种的染色体数目比野生祖先种多，这说明染色体数目和生物性状有什么关系呢？染色体数目的变化会影响生物的性状。探究实践P89提示：两者都是通过抑制分裂细胞内纺锤体的形成，使染色体不能移向两极而引起细胞内染色体数目加倍。练习与应用P91一、概念检测1(1)体细胞中染色体数目和结构的变化也属于染色体变异。(2)体细胞中含有两个染色体组也可能是单倍体，如：一个四倍体通过花药离体培养获得的
26、植株含有两个染色体组，是单倍体。(3)单倍体不一定含有一个染色体组，也可能含有多个染色体组。2D秋水仙素的作用是抑制纺锤体的形成。3C这种变异是非同源染色体之间片段的互换，因此属于染色体结构变异中的易位。4提示：生物种类豌豆普通小麦小黑麦体细胞中的染色体数/条144256配子中的染色体数/条72128体细胞中的染色体组数268配子中的染色体组数134属于几倍体生物二倍体六倍体八倍体二、拓展应用1提示：自然状态下，单倍体通常来源于单性生殖，比如未受精的卵细胞发育成的植物体；不能繁殖后代是因为二倍体的单倍体细胞中只有一个染色体组，在减数分裂的时候，无法形成四分体，也就无法正常减数分裂形成配子，所以
27、一般不能繁殖后代。2(1)提示：西瓜幼苗的芽尖是有丝分裂旺盛的地方，用秋水仙素处理有利于抑制细胞有丝分裂时形成纺锤体，从而形成四倍体西瓜植株。(2)提示：杂交可以获得三倍体植株。产生多倍体的基本途径为秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。(3)提示：三倍体植株不能进行正常的减数分裂形成生殖细胞，因此不能形成种子。但并不是绝对一颗种子都没有，其原因是在进行减数分裂时，有可能形成正常的卵细胞，该卵细胞可与精子结合形成种子。(4)提示：有其他的方法可以替代。方法一，进行无性繁殖。将三倍体西瓜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未受粉的雌蕊，以促进子房发育成无种子的果实，在此过程中要进行套袋处理，以避免受粉。
