1、第三节染色体变异及其应用1简述染色体的结构变异和数目变异。(重难点)2了解染色体变异在育种上的应用，收集染色体变异在育种上的应用实例。(重点)3单倍体育种和多倍体育种在方法、原理上的异同，比较它们的优缺点，了解三倍体无子西瓜的培育过程。(难点)染 色 体 结 构 的 变 异1主要起因染色体断裂以及断裂后的片段不正常的重新连接。2遗传效应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影响因素电离辐射、病毒感染或一些化学物质诱导。4对生物影响大多数染色体结构变异对生物体是不利的，有时甚至会导致生物体死亡。5实例猫叫综合征，是人的第5号染色体的部分缺失造成的。6类型(连线)下图是染色体
2、之间发生的变化，分析图片探究下面的问题：探讨：图甲中的两条染色体是什么关系？【提示】非同源染色体。探讨：图乙中交换后染色体的结构是否发生改变？【提示】图乙是同源染色体，交换后染色体结构没有改变。探讨：图甲、图乙的变异分别属于何种类型的变异？【提示】甲是染色体结构变异中的易位，乙是交叉互换属于基因重组。1染色体结构变异中易位与交叉互换的比较易位交叉互换图解区别发生在有丝分裂或减数分裂过程中非同源染色体之间发生在减数第一次分裂过程中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2染色体结构变异对染色体上基因的影响图例染色体上的基因缺失数目和排列顺序
3、均改变重复倒位数目不变，排列顺序改变易位数目和排列顺序均改变，但细胞中基因数目不变染色体结构变异的两个认识误区(1)误认为染色体结构变异对生物体都是有害的：染色体结构变异有的是中性的，极少数是有利的。(2)误认为染色体结构变异属于分子层次的变异：染色体结构的变异是细胞中染色体的结构发生改变，属于细胞层次。1下列关于人类猫叫综合征的叙述，正确的是()A该病是由于特定的染色体片段缺失造成的 B该病是由于特定染色体的数目增加造成的C该病是由于染色体组数目成倍增加造成的D该病是由于染色体中增加某一片段引起的【解析】猫叫综合征是人的第5号染色体部分缺失引起的遗传病，是常见的染色体异常遗传病，因为患病儿童
4、哭声轻、音调高，很像猫叫而得名，A项正确。【答案】A 2染色体之间的交叉互换可能导致染色体的结构或基因序列的变化。下列图中甲、乙两图分别表示两种染色体之间的交叉互换模式，丙、丁、戊图表示某染色体变化的三种情形。则下列有关叙述正确的是() 【导学号：21920029】A甲可以导致戊的形成B乙可以导致丙的形成C甲可以导致丁或戊两种情形的产生D乙可以导致戊的形成【解析】由图可知，甲表示同源染色体的非姐妹染色单体之间发生的交叉互换，乙表示非同源染色体之间的易位。前者的变异类型属于基因重组，发生交叉互换后在原来的位置可能会换为原基因的等位基因，可导致丁的形成；后者属于染色体结构变异，由于是与非同源染色体
5、之间发生的交换，因此易位后原位置的基因被换成控制其他性状的基因，可导致戊的形成。丙属于染色体结构变异中的“重复”。【答案】D染 色 体 数 目 变 异1体细胞中的染色体正常情况下，每种生物的染色体数目都是恒定的。在不同物种之间，染色体数目往往差别很大。生物体细胞中染色体一般都是成对存在的。2染色体组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，称为一个染色体组。3二倍体与多倍体由受精卵发育而成的个体，体细胞中含有两个染色体组的叫二倍体。体细胞中含有三个或三个以上染色体组的叫做多倍体。4染色体数目的变异(1)含义：染色体数目以染色体组的方式成倍地增
6、加或减少，个别染色体的增加或减少。(2)类型(3)整倍性变异一倍性变异：体细胞只含有一个染色体组的变异。特点：高度不育。单倍体变异：体细胞含有的染色体数等于配子染色体数的变异。a成因：由配子直接发育成新个体，如植物的单倍体，蜜蜂的雄蜂(由未经受精的卵细胞直接发育而来)。b特点：植株弱小，高度不育。多倍性变异：指与正常的二倍体细胞相比，具有更多染色体组的变异。5染色体变异在育种上的应用(1)单倍体育种过程图优点：a.后代是纯合体，自交后不发生性状分离。b.能明显缩短育种年限。(2)多倍体育种原理方法：用低温处理或用秋水仙素处理。处理对象：萌发的种子或幼苗。实例：三倍体无子西瓜的培育。优点：茎秆粗
7、壮，果实、叶子、种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质含量有所提高。6低温诱导植物染色体数目的变化(1)实验原理进行正常有丝分裂的植物分生组织细胞，在有丝分裂后期，染色体的着丝点分裂，子染色体在纺锤丝的作用下分别移向两极，最终平均分配到两个子细胞中去。用低温处理植物组织细胞，使纺锤体的形成受到抑制，以致影响染色体被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，于是，植物细胞染色体数目发生变化。(2)方法步骤：蚕豆根尖培养取材制片(解离漂洗染色制片)观察。(3)结论：适当的低温可诱导细胞中的染色体加倍。无子西瓜是三倍体，在减数分裂形成配子过程中，因联会紊乱不能产生正常的生殖细胞，导致无法受精形成正常种子。
8、给三倍体植株授于二倍体花粉只是刺激子房合成大量生长素，促进子房发育成无子果实。探讨：三倍体无子西瓜是如何得到的？【提示】用二倍体和四倍体杂交得到。探讨：培育无子西瓜时如何获得四倍体西瓜？【提示】利用秋水仙素处理二倍体西瓜的幼苗。探讨：培育三倍体无子西瓜的方法是什么育种方法？【提示】多倍体育种。1染色体组的特征(1)一个染色体组中不含同源染色体，是一组非同源染色体；(2)每条染色体的形态、大小和功能各不相同；(3)携带着控制生物生长发育的全部遗传信息；(4)同种生物的一个染色体组中染色体数目是一定的，不同生物一个染色体组中染色体数目不同。2染色体组数目的判断(1)据染色体形态判断细胞内形态相同的
9、染色体有几条，则含有几个染色体组。如图所示的细胞中，形态相同的染色体在a中有3条、b中两两相同、c中各不相同，则可判定它们分别含三、二、一个染色体组。(2)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，每个染色体组内不含等位基因或相同基因，如图所示：(dg中依次含四、二、三、一个染色体组) (3)据染色体数/形态数的比值判断染色体数/形态数的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。如果果蝇该比值为8条/4种形态2，则果蝇含二个染色体组。 3二倍体、多倍体和单倍体的比较二倍体多倍体单倍体概念体细胞中含2个染色体组的个体体细胞中含3个或3个以上染色体
10、组的个体体细胞中含本物种配子染色体数的个体染色体组23个或3个以上1至多个来源受精卵发育受精卵发育配子发育自然成因正常有性生殖未减数的配子受精；合子染色体数目加倍单性生殖(孤雌生殖或孤雄生殖)植株特点正常果实、种子较大，生长发育延迟，结实率低植株弱小，高度不育举例几乎全部动物、过半数高等植物香蕉(三倍体)、普通小麦(四倍体)玉米、小麦的单倍体4单倍体育种和多倍体育种比较多倍体育种单倍体育种原理染色体组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、幼苗花粉离体培养后，人工诱导染色体加倍优点操作简单明显缩短育种年限缺点适用于植物，在
11、动物方面难以开展技术复杂一些，须与杂交育种配合如何区分单倍体育种和多倍体育种(1)通过秋水仙素的作用对象判断。如果处理的是单倍体则是单倍体育种，如果处理的是受精卵发育成的个体则是多倍体育种。(2)通过过程中所用技术判断。如果用到花药离体培养，则是单倍体育种，如果用到秋水仙素处理，但没有花药离体培养，则是多倍体育种。(3)通过染色体组数判断。单倍体育种多为二倍体生物，最后获得的个体体细胞中有两个染色体组，多倍体育种要获得染色体组数较多的个体。5低温诱导染色体加倍实验的操作步骤(1)材料培养：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。(2)低温处理：当蚕豆
12、根长至1.01.5 cm时，将其中的两个培养皿放入冰箱的低温室内，4 下诱导培养36 h。(3)固定：剪取诱导处理的根尖5 mm左右，放入卡诺氏固定液中浸泡0.51 h，固定细胞的形态，然后用体积分数为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。1如图所示细胞中所含的染色体，下列叙述不正确的是()A代表的生物可能是二倍体，其每个染色体组含4条染色体B代表的生物可能是二倍体，其每个染色体组含3条染色体C代表的生物可能是四倍体，其
13、每个染色体组含2条染色体D代表的生物可能是单倍体，其每个染色体组含4条染色体【解析】因题干中未涉及细胞的发育起点，所以一般说“可能是”几倍体，的染色体组数分别是2、3、4、1，所以其代表的生物依次可能是二倍体、三倍体、四倍体、单倍体，当然代表的生物也可能是单倍体。【答案】B2下图表示培育高品质小麦的几种方法，下列叙述正确的是()YYRRyyrrYyRrA图中涉及的育种方法分别是杂交育种、单倍体育种和多倍体育种Ba过程只能用秋水仙素处理Ca、c过程都需要用秋水仙素处理萌发的种子D要获得yyRR，b过程需要进行不断自交来提高纯合率【解析】图中涉及的育种方法分别是单倍体育种、杂交育种和多倍体育种，A
14、错误；a过程可用秋水仙素或低温处理诱导染色体加倍，B错误；单倍体yR不结种子，a过程只能处理单倍体幼苗，C错误。【答案】D3用浓度为2%的秋水仙素处理植物分生组织56 h，能够诱导细胞内染色体加倍。那么，用一定时间的低温(如4 )处理水培的洋葱根尖(2N16条)时，是否也能诱导细胞内染色体加倍呢？请对这个问题进行实验探究。(1)针对以上的问题，你作出的假设是_。你提出此假设的依据是_。(2)低温处理植物材料时，通常需要较长时间才能产生低温效应，根据这个提示将你设计的实验组合以表格的形式列出来。(3)按照你的设计思路，以_作为鉴别低温是否诱导细胞内染色体加倍的依据。为此你要进行的具体操作是：第一
15、步：剪取根尖23 mm。第二步：按照_的操作顺序对根尖进行处理。第三步：将洋葱根尖制成临时装片，在显微镜下用一个分裂期的细胞观察染色体加倍的动态变化过程。根据该同学的实验设计回答：该同学设计的实验步骤有一处明显的错误，请指出错误所在，并加以改正。_。(4)该实验和秋水仙素处理的共同实验原理是_。(5)若在显微镜下观察时，细胞中染色体数可能为_。【解析】低温能影响代谢的正常进行，从而诱导细胞不能正常分裂得到染色体加倍的个体。因此，通过观察在不同温度下染色体加倍的细胞多少就可以确定温度是否能影响细胞分裂从而诱导染色体加倍。设计实验时需要遵循单因子变量原则、平行重复原则等。【答案】(1)用一定时间的
16、低温处理水培的洋葱根尖，能够诱导细胞内染色体加倍低温能够影响酶的活性(或纺锤丝的形成、着丝点的分裂)，使细胞不能正常进行有丝分裂(2)如下表：培养时间培养温度5 h10 h15 h20 h常温4 0 (注：设计的表格要达到以下两个要求：至少做两个温度的对照；间隔相等的培养时间进行取样。)(3)在显微镜下观察和比较经过不同处理后根尖细胞内染色体的数目解离漂洗染色细胞已被杀死，在第三步中不能再观察染色体加倍的动态变化(4)抑制纺锤体的形成，染色体不能被拉向细胞两极，结果使染色体数目加倍(5)2N16，4N32，8N64(加倍后的细胞有丝分裂后期)1下列变异中，不属于染色体结构变异的是 ()A染色体
17、缺失了某一片段B染色体增加了某一片段C某染色体增加了一条D染色体某一片段位置颠倒了180【解析】某染色体增加一条属于染色体数目变异。【答案】C2下图表示某生物细胞中两条染色体及其上面的部分基因，下列选项的结果中，不属于染色体变异引起的是()【解析】A项是染色体缺失；B项是易位；D项是染色体重复。C项中染色体上的基因的数目和排列顺序没有发生变化，故不属于染色体变异。【答案】C3如图为某植物的体细胞中染色体数示意图，将其花粉经离体培养得到植株的基因型最可能是()AABBAaBbCab DAAaaBBbb【解析】从题图可以看出，该植物体细胞中有4个染色体组，是四倍体生物，经过减数分裂后染色体数目减半
18、，形成的花粉中含有2个染色体组，所以单倍体植株应含2个染色体组，B项正确。AB和ab只能表示1个染色体组，AAaaBBbb表示4个染色体组，因此A、C、D项错误。【答案】B4普通小麦为六倍体，有42条染色体，科学家用其花药经离体培养出的小麦幼苗是() 【导学号：21920030】A三倍体，含3个染色体组，21条染色体B单倍体，含3个染色体组，21条染色体C六倍体，含6个染色体组，42条染色体D单倍体，含1个染色体组，21条染色体【解析】花粉是普通的六倍体小麦的雄性生殖细胞，其含有体细胞一半的染色体，即为21条，3个染色体组。由花药离体培养出的小麦为单倍体。【答案】B5将杂合的二倍体植株的花粉培
19、育成一株幼苗，然后用秋水仙素处理，使其能正常开花结果。该幼苗发育成的植株具有的特征是()A单倍体B能稳定遗传C高度不育 D含四个染色体组【解析】杂合的二倍体植株的花粉培育成单倍体植株，用秋水仙素处理后成为纯合的二倍体，A错误；杂合的二倍体植株有两个染色体组，花粉中含有一个染色体组，花药离体培养后得到单倍体植株，再用秋水仙素处理，染色体数目加倍后基因型为纯合子，自交后代不发生性状分离，即能稳定遗传，B正确；该植株为纯合二倍体，能正常开花结果，C错误；得到的纯合子植株含有两个染色体组，D错误。【答案】B课堂小结：网络构建核心回扣1.染色体结构变异包括缺失、重复、倒位和易位4种类型。2.一个染色体组内的染色体形态和功能各不相同。3.由受精卵发育而来的个体，体细胞中含有几个染色体组就是几倍体。4.单倍体并不一定只含一个染色体组。5.单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理幼苗等阶段，能明显缩短育种年限。
