1、第二章 染色体变异对性状的影响考纲要求三年考情染色体结构变异和数目变异 生物变异在育种上的应用 2012山东,2012海南,2012广东,2012江苏,2012天津,2011海南,2011江苏,2010山东,2010江苏实验:低温诱导染色体加倍2012福建一、染色体数目的变异1.类型(1)整倍性改变:细胞内染色体数以_的形式成倍地增加或减少,如多倍体、单倍体。(2)非整倍性改变:细胞内_的增减,如单体、缺体、三体等。2.染色体组(用n来表示)细胞中的一组_染色体,在形态和功能上各不相同,却携带着控制某种生物生长和发育、_的全部信息,这样的一组染色体,叫做一个染色体组。染色体组个别染色体数目非同
2、源遗传和变异3.二倍体、多倍体和单倍体二倍体多倍体单倍体概念由受精卵发育而成,体细胞中含有2个_的个体体细胞中含_以上染色体组的个体体细胞中含_染色体数目的个体特点茎秆粗壮、叶片及叶片上的气孔明显增大,_等也大些个体矮小,生活力较弱、_等育种方法_或某些化学物质(如秋水仙素)_染色体组3个或3个本物种配子种子、果实高度不育低温花药离体培养二、制作并观察根尖染色体加倍的装片实验1.实验原理用低温处理植物分生组织细胞,如根尖分生组织细胞,能够抑制_,以致影响染色体被拉向两极,细胞不能分裂成_,使植物细胞_加倍。2.方法步骤大蒜根尖培养取材_(解离固定漂洗_制片)观察。3.实验结论适当低温可以诱导_
3、加倍。纺锤体的形成两个子细胞染色体数目制作装片染色染色体数目三、染色体结构的变异1.(2011海南T19A)染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加。()【分析】染色体组整倍性变化能导致基因数目的变化,不会引起基因种类的变化。2.(2011海南T19C)染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化。()【分析】染色体片段的缺失和重复导致基因数目减少和增加,其中染色体片段缺失还能导致基因种类减少。3.(2010福建T3D)显微镜下可以看到低温诱导生物体的大多数染色体数目发生变化。()【分析】生物体的大多数细胞处于细胞分裂间期,看不到染色体。4.可用显微镜区别染色体变异与基因突变。()【分析】染色
4、体变异属于细胞水平的变化,可用光学显微镜看到,基因突变是分子水平的变化,用光学显微镜看不到。5.单倍体一定不存在同源染色体。()【分析】单倍体不一定只含有一个染色体组,如四倍体马铃薯的单倍体就含有两个染色体组,存在同源染色体。6.体细胞中含有两个染色体组的个体叫二倍体。()【分析】体细胞中含有两个染色体组的个体如果由受精卵发育而来,称为二倍体;如果由配子发育而来,则称为单倍体。7.人工诱导多倍体的惟一方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。()【分析】人工诱导多倍体的方法有很多,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,低温处理植物分生组织细胞也会产生多倍体。考点 一染色体数目变异1
5、.染色体组的特点(1)一个染色体组中不含同源染色体,没有等位基因。(2)一个染色体组中所含的染色体在形态、大小和功能上各不相同。(3)一个染色体组中含有控制本物种生物性状的一整套基因,但不能重复。2.多倍体、单倍体、二倍体(1)多倍体、单倍体、二倍体都是指的个体,并非细胞。(2)由合子(受精卵)发育来的个体,细胞中含有几个染色体组,就叫几倍体。(4)含有一个染色体组或奇数个染色体组的生物一般是高度不育的,原因是没有同源染色体或是同源染色体联会紊乱。(3)由配子直接发育来的个体,不管含有几个染色体组,都只能叫单倍体。如下图:3.单倍体育种与多倍体育种单倍体育种多倍体育种原理染色体数目以染色体组形
6、式成倍减少,然后再加倍从而获得纯种染色体数目以染色体组形式成倍增加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,产量增加单倍体育种多倍体育种缺点技术复杂,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【高考警示】(1)单倍体的体细胞中并非只有一个染色体组,因为大部分的生物是二倍体,所以有时认为单倍体的体细胞中只含有一个染色体组,但是多倍体的配子形成的单倍体的体细胞中含有不只一个染色体组。(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
7、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)单倍体与多倍体育种过程不同。单倍体育种要经过花药离体培养和秋水仙素处理;多倍体育种只用秋水仙素处理这一步骤。【典例1】(2013青岛模拟)下图中,甲、乙表示水稻两个品种,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,表示培育水稻新品种的过程,则下列说法错误的是()A.过程简便,原理是基因重组B.和的变异都发生于有丝分裂间期C.过程常用的方法是花药离体培养D.过程与过程的育种原理相同【解析】选B。分析题图,过程为杂交育种过程,操作简便,但培育周期长;过程是多倍体育种过程,其发生的染色体变异是由于秋水仙素抑制有丝分
8、裂前期纺锤体的形成而产生的;表示单倍体育种过程,其中过程常用的方法是花药离体培养,单倍体育种与多倍体育种的原理都是染色体变异。【互动探究】(1)过程通常采用什么方法?提示:用秋水仙素或低温处理萌发的种子或幼苗。秋水仙素和低温处理,都有抑制纺锤体形成的作用,使细胞内染色体数目加倍。(2)整个过程需要几年时间?提示:2年。过程获得AaBb(以种子形式存在)需要1年时间,第2年把种子种下去,取花粉进行离体培养形成单倍体,用秋水仙素处理单倍体幼苗,就会获得AAbb。【变式训练】下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
9、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.培育无子西瓜通常需要年年制种,用植物组织培养技术可以快速进行无性繁殖【解析】选C。图示无子西瓜的培育中使用的秋水仙素,其机理是抑制有丝分裂前期纺锤体的形成;四倍体植株的体细胞中均含4个染色体组;无子西瓜没有种子,实际操作中会看到发育不完全的种皮,胚是一定没有的;因无子西瓜是三倍体,不能自己繁殖后代,因此需年年制种,可以通过无性繁殖的技术快速繁殖。考点 二染色体结构变异1.染色体结构变异与基因突变的两种辨别法(1)从是否产生新基因上来辨别:染色体结构变异使排列在染色体上的基因的数
10、目或排列顺序发生改变,从而导致性状的变异。基因突变是基因结构的改变。包括DNA碱基对的改变、增添和缺失。基因突变导致新基因的产生,染色体结构变异未形成新的基因。(2)通过光学显微镜辨别:染色体结构变异可借助光学显微镜观察;基因突变、基因重组用光学显微镜观察不到。2.染色体结构变异的四种类型变异类型具体变化结果举例染色体结构变异缺失缺失某一片段染色体上的基因数目或排列顺序改变,从而导致性状变异猫叫综合征重复 某一片段连到同源染色体的相应部位果蝇的棒状眼易位某一片段移接到非同源染色体上或同一条染色体的不同区域倒位某一片段位置颠倒人慢性粒细胞白血病【高考警示】(1)非同源染色体之间交换片段和同源染色
11、体之间交换片段是不同的变异形式。非同源染色体之间交换片段属于易位,同源染色体之间交换片段属于基因重组。(2)染色体结构变异是基因数目或排列顺序的改变,基因结构不变;基因突变是碱基对的数目变化,属于基因内部结构的改变。【典例2】(2011海南高考)关于植物染色体变异的叙述,正确的是()A.染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加B.染色体组非整倍性变化必然导致新基因的产生C.染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化D.染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺序的变化【解析】选D。A项,染色体组整倍性变化会导致染色体变异,不会导致基因种类的增加;B项,染色体组非整倍性变化是染色体数目的变化,不
12、会产生新的基因;C项,染色体片段的缺失和重复属于染色体变异,不一定导致基因种类的变化;D项,染色体的倒位和易位会导致基因排列顺序的变化。【互动探究】染色体组整倍性增加对基因有什么影响?提示:基因结构不变,但数量增多。基因在染色体上,染色体组增加,导致基因的数量增加,但基因内部结构不变化。【变式训练】能在细胞分裂间期起作用的措施是()农作物的诱变育种用秋水仙素使染色体数目加倍肿瘤的治疗花药离体培养A.B.C.D.【解析】选A。细胞分裂间期能进行DNA复制,基因突变主要发生在DNA复制时,化疗原理是抑制DNA复制。因此符合题意。染色体组数目的判断方法【典例】下图细胞中含有的染色体组数目分别是()A
13、.5个、4个B.10个、8个C.5个、2个D.2.5个、2个【解析】选A。由图甲可知,染色体数目为10条,形态为2种,据公式:染色体组的数目=染色体数/染色体形态数,故图甲的染色体组数为5个。由图乙可知其基因型为AAaaBBbb,据染色体组数为控制同一性状的相同基因或等位基因出现的次数,故染色体组数为4个。【方法归纳】关于染色体组数目的判断可以从以下四个方面分析:(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,如上题中图甲有5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出现几次,则有几个染色体组,
14、如上题中图乙含有4个染色体组。(3)根据染色体的数目/染色体的形态数的比值判断:染色体组的数目=染色体数/染色体形态数,如韭菜细胞共有32条染色体,有8种形态,可推出每种形态有4条,进而推出韭菜细胞内应含4个染色体组,而且染色体形态数就代表着每个染色体组中染色体的条数。(4)根据细胞分裂图像判断:以生殖细胞中的染色体数为标准,判断题目图示中的染色体组数。如图所示:减数第一次分裂前期,染色体4条,生殖细胞中染色体2条,每个染色体组有2条染色体,该细胞中有2个染色体组。减数第二次分裂前期,染色体2条,生殖细胞中染色体2条,每个染色体组有2条染色体,该细胞中有1个染色体组。减数第一次分裂后期,染色体
15、4条,生殖细胞中染色体2条,每个染色体组有2条染色体,该细胞中有2个染色体组。有丝分裂后期,染色体8条,生殖细胞中染色体2条,每个染色体组有2条染色体,该细胞中有4个染色体组。【易错提醒】细胞分裂后期中染色体组数与有无同源染色体的关系(以二倍体为例)(1)细胞有丝分裂后期,有4个染色体组,有同源染色体;(2)减数第一次分裂后期,有2个染色体组,有同源染色体;(3)减数第二次分裂后期,有2个染色体组,无同源染色体。1.下图表示某高等植物卵细胞内染色体数目和染色体形态模式图,此植物胚细胞、叶肉细胞内染色体组和染色体数目分别是()A.12、8和36、24 B.6、6和24、24C.8、8和24、24
16、 D.8、16和24、48【解析】选B。图示植物卵细胞内,大小、形状相同的染色体各有3条,则有3个染色体组,每个染色体组内有4条染色体,所以人体细胞中的染色体组数和染色体总数分别为6组和24条。胚细胞和叶肉细胞都经受精卵有丝分裂而来,与其他正常体细胞相同。2.(2013盐城模拟)单倍体经秋水仙素处理后,得到的()A.一定是二倍体B.一定是多倍体C.一定是纯合体D.是纯合体或杂合体【解析】选D。单倍体是指由配子发育而成的个体,体细胞中可能含有一个染色体组,也可能含有多个染色体组,所以可能含有等位基因,经秋水仙素处理得到的可能是二倍体或多倍体,也可能是纯合体或杂合体。3.右图所示细胞为某植物体细胞
17、有丝分裂某时期的图像,据图分析该植物属于()A.二倍体B.单倍体C.三倍体D.多倍体【解析】选B。图中没有同源染色体,是一个染色体组,应该属于单倍体。4.对于低温诱导洋葱染色体数目变化的实验,错误的描述是()A.处于分裂间期的细胞最多B.在显微镜视野内可以观察到二倍体细胞和四倍体细胞C.在高倍显微镜下可以观察到细胞从二倍体变为四倍体的过程D.在诱导染色体数目变化方面,低温与秋水仙素诱导的原理相似【解析】选C。因分裂间期在细胞周期中所占的时间最长,故在一个视野中处于分裂间期的细胞数目最多。低温不一定能使每个分裂细胞的染色体数目都加倍,而且所取根尖部位中可能还有伸长区等部位不分裂的细胞,故在显微镜
18、视野内可观察到二倍体细胞和四倍体细胞。在临时装片制作的解离步骤中用药液处理时细胞就已死亡,因此不能观察到细胞从二倍体变为四倍体的过程。低温与秋水仙素诱导染色体数目变化的原理相似,都是抑制纺锤体的形成。5.单倍体育种是植物育种手段之一,以下有关叙述正确的是()A.普通小麦的配子培养产生的植株是单倍体植株B.单倍体是具有一个染色体组的植物体C.可以利用花药离体培养的方法直接产生有活力、能正常结实的纯合体D.单倍体育种的方法可用来培育新的物种【解析】选A。由配子培养成的个体,无论含有多少个染色体组,均属于单倍体,所以单倍体不一定只含有一个染色体组。花药离体培养获得的单倍体高度不育,不能正常结实。单倍
19、体育种培养成的个体与原有物种之间不产生生殖隔离,不会产生新物种。6.一细胞有丝分裂过程中发生了如下变化,请分析,推测下列说法错误的是()A.发生了染色体结构变异B.正常的着丝粒分裂,姐妹染色单体分离,没有发生变异C.一条染色体变成了两条染色体D.DNA分子数目没有发生变化【解析】选B。A项和B项中,正常的着丝粒分裂,应该形成两条如图所示的染色体:。图中的着丝粒异常分裂属于染色体结构变异。C项中,着丝粒分裂,染色体加倍。D项中,着丝粒分裂,DNA分子数目不变,前后都是两个DNA分子。7.如图所示,下列是四个基因型不同的生物体细胞,请分析回答:(1)图甲所示是含个染色体组的体细胞,每个染色体组有条
20、染色体。(2)图乙若表示一个有性生殖细胞,它是由倍体生物经过减数分裂产生的,由该生殖细胞发育而成的个体是倍体。每个染色体组含有条染色体。(3)图丙细胞发育成的生物是倍体,含有个染色体组。(4)图丁所示是含个染色体组的体细胞,每个染色体组有条染色体。【解析】(1)图甲中染色体是两两相同的,故含有2个染色体组,且每个染色体组含有4条染色体。(2)图乙中染色体每3个是相同的,则含有3个染色体组,若表示有性生殖细胞,则是由六倍体生物经过减数分裂产生的。(3)图丙中4条染色体大小与形状均不同,则表示只有1个染色体组,由该细胞发育成的生物为单倍体。(4)图丁染色体每4个是相同的,则含有4个染色体组,每个染
21、色体组含有3条染色体。答案:(1)24(2)六 单 3(3)单 1(4)438.(2010江苏高考)为解决二倍体普通牡蛎在夏季因产卵而出现肉质下降的问题,人们培育出三倍体牡蛎。利用普通牡蛎培育三倍体牡蛎合理的方法是()A.利用水压抑制受精卵的第一次卵裂,然后培育形成新个体B.用被射线破坏了细胞核的精子刺激卵细胞,然后培育形成新个体C.将早期胚胎细胞的细胞核植入去核卵细胞中,然后培育形成新个体D.用化学试剂阻止受精后的次级卵母细胞释放极体,然后培育形成新个体【解析】选D。利用水压抑制受精卵的第一次卵裂,培育形成的新个体是四倍体,由此判断A项错误;用被射线破坏了细胞核的精子刺激卵细胞,然后培育形成
22、的新个体是单倍体,由此判断B项错误;将早期胚胎细胞的细胞核植入去核卵细胞中,然后培育形成的新个体是二倍体,由此判断C项错误;用化学试剂阻止受精后的次级卵母细胞释放极体(1个染色体组),然后培育形成的新个体是三倍体,由此判断D项正确。9.(2011江苏高考)在有丝分裂和减数分裂的过程中均可产生的变异是(多选)()A.DNA复制时发生碱基对的增添、缺失或改变,导致基因突变B.非同源染色体之间发生自由组合,导致基因重组C.非同源染色体之间交换一部分片段,导致染色体结构变异D.着丝粒分裂后形成的两条染色体不能移向两极,导致染色体数目变异【解析】选A、C、D。基因突变发生在减数第一次分裂前的间期和有丝分
23、裂的间期,A项正确。基因重组发生在减数第一次分裂前、后期,B项错误。减数分裂过程、植物细胞有丝分裂过程、单倍体形成过程均可发生染色体变异,C、D正确。10.(2012江苏高考)科学家将培育的异源多倍体的抗叶锈病基因转移到普通小麦中,育成了抗叶锈病的小麦,育种过程见图。图中A、B、C、D表示4个不同的染色体组,每组有7条染色体,C染色体组中含携带抗病基因的染色体。请回答下列问题:(1)异源多倍体是由两种植物AABB与CC远源杂交形成的后代,经_方法培育而成,还可用植物细胞工程中方法进行培育。(2)杂交后代染色体组的组成为,进行减数分裂时形成个四分体,体细胞中含有条染色体。(3)杂交后代中C组的染
24、色体减数分裂时易丢失,这是因为减数分裂时这些染色体_。(4)为使杂交后代的抗病基因稳定遗传,常用射线照射花粉,使含抗病基因的染色体片段转接到小麦染色体上,这种变异称为_。【解析】(1)从图中看异源多倍体的染色体组成是AABBCC,而植物AABB与CC远源杂交形成的后代的染色体组成是ABC,只有在杂种植株的幼苗期用秋水仙素诱导染色体数目加倍后方可培育成异源多倍体。也可采用植物AABB与CC的体细胞通过植物体细胞杂交的方法培育异源多倍体。(2)异源多倍体的染色体组成是AABBCC,其配子中的染色体组成是ABC,而普通小麦产生的配子中的染色体组成是ABD,所以杂交后代的染色体组成为AABBCD,即杂交后代含有6个染色体组,42条染色体,但是只有AABB有同源染色体能形成四分体,所以进行减数分裂时形成14个四分体。(3)杂交后代中C组的染色体在减数分裂时无同源染色体配对,所以易丢失。(4)C染色体组中携带抗病基因的染色体片段转接到小麦染色体上,即接到非同源染色体上,这属于染色体结构变异。答案:(1)秋水仙素诱导染色体数目加倍 植物体细胞杂交(2)AABBCD1442(3)无同源染色体配对(4)染色体结构变异
