1、第三节染色体变异及其应用知识梳理一、染色体结构的变异1.染色体结构的变异起因于染色体的断裂以及断裂后的片段不正常的重新连接，包括缺失、重复、倒位、易位4种类型。2.正常情况下，染色体发生变异的频率很低，而当细胞受到电离辐射、病毒感染或一些化学物质诱导后变异机会会增加。猫叫综合征是由于第5号染色体部分缺失引起的，主要症状为生长发育迟缓，存在严重的智力障碍。二、染色体数目的变异1.二倍体生物配子中所具有的全部染色体组成一个染色体组。如鸡、普通小麦、烟草的染色体组分别由40、7、12条染色体组成。2.染色体的数目变异可以分为非整倍性变异和整倍性变异，后者又可以分为一倍性变异、多倍性变异。非整倍性变异
2、是指在正常的染色体组中，丢失或添加一条或几条完整的染色体。该变异对动物往往是致死的、对植物往往影响较小。一倍性变异是指体细胞只含一个染色体组的变异，由此产生的个体称为一倍体。单倍性变异是指体细胞含有的染色体数等于本物种配子染色体数的变异，由此产生的个体称为单倍体。对于二倍体生物而言，一倍性变异等同于单倍性变异，对于多倍体生物而言，一倍性变异不同于单倍性变异。例如，二倍体的拟南芥的一倍体与单倍体都只含有1个染色体组，而同源四倍体的拟南芥的一倍体含有1个染色体组，单倍体含有2个染色体组。多倍性变异是指与正常的二倍体细胞相比，具有更多染色体组的变异。据有偶数染色体组的多倍体，如果在减数分裂的过程中能
3、够配对，一般可育。据有奇数染色体组的多倍体一般不可育，多倍体的动物一般是致死性的，多倍性变异常常是人类和动物妊娠早期自然流产的主要原因。三、染色体的变异在育种上的应用1.染色体结构和数目的变异合称染色体变异。2.与正常植株相比，单倍体植株弱小，高度不育。应用：育种工作者常采用花粉离体培养的方法，获得单倍体植株，然后经过人工诱导染色体数目加倍，重新恢复到正常植株的染色体数目。优点：自交后代不发生性状分离，缩短育种年限。多倍体植株茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质含量增加。应用：育种工作者常采用人工诱导多倍体的的方法来获得多倍体新品种。目前最常用最有效的方法是秋水仙素处理萌
4、发的种子或幼苗。优点：育出的新品种果实大，品质好，有些还无子。简述三倍体无籽西瓜的培育过程：秋水仙素处理二倍体幼苗获得四倍体，然后与二倍体杂交获得三倍体西瓜子，种下三倍体西瓜子长成的植株接受二倍体花粉的刺激后，便可以获得无子西瓜。知识导学1.要重点分析4种结构变异所产生的结果会有什么不同，并学会通过图形识别属于哪种类型的变异。2.重点比较一倍体和单倍体的区别：一倍体始终只含有一个染色体组，单倍体可含有一个或者多个染色体组，染色体数目总是对应植物体细胞的一半。3.比较理解单倍体育种和多倍体育种在方法、原理、优缺点上的不同，了解无子西瓜的培育过程。疑难突破1.染色体结构的变异类型有哪些？剖析：（1
5、）缺失缺失是指染色体上某一区段及其带有的基因一起丢失，分中间缺失和顶端缺失。缺失引起的遗传效应随着缺失片段大小和细胞所处发育时期的不同而不同。在个体发育中，缺失发生得越早，影响越大，缺失的片段越大，对个体的影响也越严重，重则引起个体死亡，轻则影响个体的生活力。在人类遗传中，染色体缺失常会引起较严重的遗传性疾病，如猫叫综合征等。（2）重复染色体上增加了相同的某个区段而引起变异的现象，叫做重复。如果重复的部分太大，也会影响个体的生活力，甚至引起个体死亡。例如，果蝇由正常的卵圆形眼变为棒状眼的变异，就是X染色体上某一区段重复的结果。（3）倒位染色体在两个点发生断裂后，产生三个区段，中间的区段发生18
6、0度的倒转，与另外两个区段重新接合而引起变异的现象，叫做倒位。例如，普通果蝇的第3号染色体上有三个基因按猩红眼桃色眼三角翅脉的顺序排列（StPDl）；同是这三个基因，在另一种果蝇中的顺序是StDlP，仅仅这一倒位的差异便构成了两个物种之间的差别。（4）易位易位是指一条染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上，从而引起变异的现象。如果两条非同源染色体之间相互交换片段，叫做相互易位，这种易位比较常见。相互易位的遗传效应主要是产生部分异常的配子，使配子的育性降低或产生有遗传病的后代。例如，慢性粒细胞白血病，就是由人的第22号染色体和第14号染色体易位造成的。易位在生物进化中具有重要作用。例如，在1
7、7个科的29个属的种子植物中，都有易位产生的变异类型，曼陀罗的近100个变种，就是不同染色体易位的结果。在自然条件或人为因素影响下，染色体结构的改变会使排列在染色体上的基因的数目和排列次序改变，从而导致性状的改变。2.染色体组与染色体数目有什么区别？剖析：染色体组是指细胞中形态和功能各不相同，但携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息的一组非同源染色体。要构成一个染色体组应具备以下几条：一个染色体组中不含同源染色体；一个染色体组中所含的染色体形态、大小和功能各不相同；一个染色体组中含有控制一种生物性状的一整套基因，但不能重复。染色体组数目的判别：由于一个染色体组内，各染色体的形态、大小
8、均不同，细胞内染色体组数目可按下列两种方法加以判别：（1）细胞内形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组。（2）在细胞或生物体的基因型中，同一种基因（包括等位基因），出现几次则有几个染色体组，如基因型为AAaaBBBb的细胞或生物体含有4个染色体组。3.如何理解多倍体育种与单倍体育种的关系？剖析：（1）多倍体育种：（2）单倍体育种：（3）比较：多倍体育种单倍体育种原理染色体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、幼苗花药离体培养后，人工诱导染色体加倍优点器官大，提高产量和营养成分明显缩短育种年限缺点成熟晚，结实率低过程烦琐，成活率较低单倍体本身因高度不育，在生产上没有价值，但在育种上可以以单倍体为中介，通过诱导其染色体加倍而获得具有2个或多个染色体组的纯合子。