第2節染色體變異學習目標核心素養1.分析基因突變和染色體結構變異的異同。2.理解染色體組、單倍體、二倍體和多倍體的概念及特點。(重、難點)3.概述單倍體育種與多倍體育種的原理和過程。(重點)1.闡明染色體變異導致遺傳物質變化，可能導致生物性狀的改變甚至死亡。2.列表比較二倍體、多倍體和單倍體。3.結合案例，分析染色體變異在育種上的應用。一、染色體結構的變異1．染色體結構變異的類型[連線]2．染色體結構變異的結果(1)染色體上基因的數目或排列順序發生改變，而導致性狀的變異。(2)大多數對生物體是不利的，有的甚至會導致生物體死亡。二、染色體數目變異1．變異類型和實例類型實例個別染色體的增減21三體綜合征以染色體組形式成倍增減三倍體無子西瓜2.染色體組(1)組成寫出上圖雄果蠅體細胞中一個染色體組所含的染色體：Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y。(2)組成特點項目特點形態上細胞中的一組非同源染色體，在形態和功能上各不相同功能上控制生物生長、發育、遺傳、變異的一組染色體3.二倍體4．多倍體(1)概念eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(起點：受精卵,染色體組數：三個或三個以上染色體組,實例：三倍體香蕉、四倍體馬鈴薯))(2)特點：莖稈粗壯，葉片、果實和種子都比較大，糖類和蛋白質等營養物質的含量都有所增加。(3)人工誘導(多倍體育種)方法用秋水仙素處理或用低溫處理處理對象萌發的種子或幼苗原理能夠抑制紡錘體的形成，導致染色體不能移向細胞的兩極，從而使染色體數目加倍5.單倍體(1)概念：體細胞中含有本物種配子染色體數目的個體。(2)特點eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(植株長得弱小,高度不育))(3)應用：單倍體育種。②優點：明顯縮短育種年限。三、低溫誘導植物染色體數目的變化1．實驗原理2．實驗流程及結論判斷對錯(正確的打“√”，錯誤的打“×”)1．貓叫綜合征是人的第5號染色體部分缺失引起的。 ()2．基因突變、基因重組、染色體變異在光學顯微鏡下都可以觀察到。 ()3．染色體片段的缺失和重復必然導致基因種類的變化。 ()4．體細胞中含兩個染色體組的個體是二倍體，含有三個或三個以上染色體組的個體是多倍體。 ()5．人工誘導多倍體最常用、最有效的方法是用秋水仙素處理休眠的種子。 ()6．經低溫誘導后，在顯微鏡下可以看到大多數細胞的染色體數目發生改變。 ()提示：1.√2．×基因突變和基因重組在光學顯微鏡下觀察不到。3．×染色體片段的重復會導致基因數目增加，基因種類不會變化；染色體片段缺失會導致基因數目減少，還有可能導致基因種類減少。4．×由配子發育而來的生物，無論含有幾個染色體組，都是單倍體。5．×秋水仙素可抑制細胞分裂過程中紡錘體的形成，誘導染色體加倍，但休眠種子細胞不進行細胞分裂。6．×由于分裂間期較長，大多數細胞處于分裂間期，看不到染色體。染色體結構變異[問題探究]1．如圖表示某種生物的部分染色體發生了兩種變異的示意圖，圖中①和②、③和④互為同源染色體，這兩種變異分別屬于哪一種可遺傳變異？圖a圖b提示：圖a發生在同源染色體的非姐妹染色單體之間，屬于基因重組；圖b發生在非同源染色體之間，屬于染色體結構變異。2．基因突變與缺失均可以產生新的性狀，請敘述這兩者之間的區別。提示：基因突變導致新性狀產生的原因是產生新基因，增加了基因的多樣性，從而增加了性狀的多樣性。缺失是由于染色體片段的缺失，造成控制相應性狀的基因丟失，從而引起了性狀的改變。[歸納總結]1．染色體缺失、重復與基因突變的區別項目基因突變染色體缺失、重復實質堿基對的替換、缺失和增添染色體上基因的缺失或重復對象堿基對基因結果堿基對的數目或排列順序改變基因數目或排列順序改變是否可見分子水平、光學顯微鏡下觀察不到光學顯微鏡下可觀察到2.染色體易位與交叉互換的區別項目染色體易位交叉互換圖解區別發生于非同源染色體之間發生于同源染色體的非姐妹染色單體之間屬于染色體結構變異屬于基因重組可在顯微鏡下觀察到在顯微鏡下觀察不到可發生于有絲分裂和減數分裂過程中只發生于減數第一次分裂的四分體時期1．如圖表示果蠅體細胞內一條染色體發生的變異，①②表示染色體，字母表示相關的基因。下列說法中正確的是()A．果蠅的缺刻翅是基因中堿基缺失造成的B．①和②構成一對非同源染色體C．該變異能導致新基因的形成D．①和②都能被改良苯酚品紅染液染色D[據圖分析可知，果蠅的缺刻翅是染色體片段缺失造成的，A項錯誤；②染色體是①染色體中含有基因b的某一片段缺失后形成的，它們仍為一對同源染色體，B項錯誤；該變異只能造成基因缺失，不能導致新基因的形成，C項錯誤；染色體能被堿性染料染色，所以①和②都能被改良苯酚品紅染液染色，D項正確。]2．如圖①②③④分別表示不同的變異類型，其中圖③中的基因2由基因1變異而來。下列有關說法正確的是()A．圖①②都表示易位，發生在減數分裂的四分體時期B．圖③中的變異屬于染色體結構變異中的缺失C．圖④中的變異屬于染色體結構變異中的缺失或重復D．圖中4種變異能夠遺傳的是①③C[圖①表示基因重組中的交叉互換，因為其發生在同源染色體之間；圖②表示染色體結構變異中的易位，因為其發生在非同源染色體之間；圖③表示基因突變中堿基對的缺失；圖④表示染色體的缺失或重復。圖中4種變異都是可遺傳的變異。]染色體數目的變異1.染色體組數的判斷方法(1)根據染色體形態判斷①依據：細胞內形態相同的染色體有幾條，則含有幾個染色體組。②實例：如圖所示的細胞中，形態相同的染色體a中有4條，b中有3條，c中兩兩相同，d中各不相同，則可判定它們分別含4個、3個、2個、1個染色體組。(2)根據基因型判斷①依據：控制同一性狀的基因出現幾次，就含幾個染色體組(每個染色體組內不含等位基因或相同基因)。②實例：據圖可知，e～h中依次含4、2、3、1個染色體組。(3)根據染色體數和形態數的比值判斷①依據：染色體數與形態數的比值意味著每種形態染色體數目的多少，每種形態的染色體有幾條，即含幾個染色體組。②實例：果蠅體內該比值(8條/4種形態)為2，則果蠅含2個染色體組。2．單倍體、二倍體和多倍體判斷方法(1)如果生物體由受精卵(或合子)發育而成，體細胞中含有幾個染色體組，該生物就稱為幾倍體。(2)如果生物體是由生殖細胞——卵細胞或花粉直接發育而成，無論體細胞中含有幾個染色體組，都稱為單倍體。易錯提醒：關于單倍體的三個易錯點1單倍體的體細胞中并不一定只有一個染色體組，如四倍體的配子形成的單倍體的體細胞中含有兩個染色體組。2單倍體并非都不育：二倍體的配子發育成的單倍體，表現為高度不育；多倍體的配子如含有偶數個染色體組，則發育成的單倍體含有同源染色體及等位基因，可育并能產生后代。3單倍體是生物個體，而不是配子：精子和卵細胞屬于配子，但不是單倍體。1．如圖為A、B兩種生物體細胞中的染色體，則其基因型可依次表示為()A．DdEeGG；DDEeGgHHMmNNB．DdEEGg；DddEEEgggHHhC．DddEEe；DdddeeeeHHHhD．DDdEee；DdEEGgHhMmNnC[由圖可知，甲生物含有兩種染色體，且有三個染色體組，A、B錯誤，乙生物含有三種染色體，且有四個染色體組，D錯誤。]2．下列有關單倍體、二倍體和多倍體的敘述，正確的是()A．單倍體只含有一個染色體組，含有一個染色體組的就是單倍體B．有兩個染色體組的受精卵發育成的個體一定是二倍體C．體細胞中含有三個或三個以上染色體組的個體一定是多倍體D．用秋水仙素處理單倍體植株后得到的一定是二倍體B[單倍體是體細胞中含有本物種配子染色體數目的個體，單倍體不一定含有一個染色體組，可能含有多個染色體組，含有一個染色體組的個體一定是單倍體，A錯誤。有兩個染色體組的受精卵發育成的個體一定是二倍體，B正確。由配子發育而來的個體不論有幾個染色體組都是單倍體。因此體細胞中含有三個或三個以上染色體組的個體也可能是單倍體，如小麥花粉離體培養獲得的植株，雖然含有三個染色體組，但是屬于單倍體，C錯誤。用秋水仙素處理單倍體植株后得到的是二倍體或多倍體，D錯誤。]單倍體育種和多倍體育種[問題探究]如圖表示用純種的高稈(D)抗銹病(T)小麥與矮稈(d)易染銹病(t)小麥培育矮稈抗銹病小麥新品種的方法，據圖分析：1．F1能產生幾種雄配子？提示：F1的基因型是DdTt，能產生四種雄配子：DT、dT、Dt、dt。2．過程③是哪種處理？其原理是什么？提示：過程③是花藥離體培養；原理是細胞的全能性。3．過程④是哪種處理？處理后符合要求的植株占的比例是多少？提示：過程④是用一定濃度的秋水仙素處理單倍體幼苗。處理后基因型為ddTT的個體占的比例為1/4。[歸納總結]1．單倍體育種(1)原理：染色體數目變異。(2)過程用高稈抗病(DDTT)和矮稈不抗病(ddtt)小麥品種，培育矮稈抗病小麥的過程，見下圖：其中單倍體育種的核心步驟為①花藥離體培養和②秋水仙素處理誘導染色體數目加倍。(3)優點：與雜交育種相比，單倍體育種能明顯縮短育種年限，子代均為純合子，加速育種進程。缺點：技術復雜且需與雜交技術結合使用。2．多倍體育種(1)原理：染色體數目變異。(2)多倍體育種的過程正在萌發的種子或幼苗eq\o(→,\s\up7(秋水仙素處理))抑制紡錘體形成eq\o(→,\s\up7(導致))染色體不分離eq\o(→,\s\up7(導致))細胞中染色體數目加倍eq\o(→,\s\up7(正常分裂、分化))多倍體植株。(3)優點：多倍體和二倍體相比，莖稈粗壯，葉片、果實和種子都較大，糖類和蛋白質含量都有所增加。缺點：多倍體育種適用于植物，在動物方面難以開展，且多倍體植物往往發育遲緩，結實率低。(4)實例：三倍體無子西瓜的培育過程①b過程傳粉是為了雜交得到三倍體種子，c過程傳粉是為了提供生長素刺激子房發育成果實。②獲取三倍體種子是在第一年四倍體植株上；獲取三倍體無子果實則是在第二年的三倍體植株上。③無子的原因：三倍體西瓜進行減數分裂時，由于同源染色體聯會紊亂，不能產生正常配子。誤區警示：(1)單倍體育種一般應用于二倍體植物，因為若為四倍體植物，通過單倍體育種形成的個體不一定是純合子。(2)單倍體育種和多倍體育種中都用到秋水仙素，但單倍體育種中是用秋水仙素處理單倍體幼苗，而多倍體育種中是用秋水仙素處理萌發的種子或幼苗。1．下圖為三倍體無子西瓜的培育過程。有關分析錯誤的是()A．無子西瓜是由四倍體植株和二倍體植株雜交產生的B．三倍體無子西瓜的培育原理是染色體數目變異C．三倍體植株不能進行細胞分裂，不能形成種子D．秋水仙素能抑制有絲分裂過程中紡錘體的形成C[由題圖可知，四倍體植株和二倍體植株雜交產生三倍體的無子西瓜，A正確；無子西瓜的培育原理是染色體數目變異，B正確；三倍體植株不能進行正常的減數分裂形成生殖細胞，因此不能形成種子，但能進行有絲分裂，C錯誤；有絲分裂的前期秋水仙素通過抑制紡錘體的形成，導致染色體不能移向細胞兩極，從而引起細胞內染色體數目加倍，D正確。]2．小麥的高莖(A)對矮莖(a)為顯性，抗病(T)對易感病(t)為顯性。如圖表示培育矮莖抗病優良品種的流程，其中高莖抗病親本植株為純合子。下列相關敘述，錯誤的是()高莖抗病×矮莖易感病→F1eq\o(→,\s\up7(①))花粉eq\o(→,\s\up7(②))幼苗eq\o(→,\s\up7(③))可育植株eq\o(→,\s\up7(④))矮莖抗病優良品種A．圖中①過程可能會出現兩種基因重組B．圖中②過程的原理是植物體細胞的全能性C．圖中③過程常使用秋水仙素處理幼苗D．圖中④過程淘汰的個體也能穩定遺傳B[圖中①過程是減數分裂形成雄配子的過程，其原理是基因重組，會出現A與T、a與t，或者A與t、a與T兩種基因重組，A正確；圖中②過程的原理是植物生殖細胞的全能性，B錯誤；圖中③過程常使用秋水仙素處理幼苗，使其染色體加倍，變成可育植株，C正確；圖中④過程得到的個體均為純合子，都能穩定遺傳，D正確。][課堂小結]知識網絡構建核心語句歸納1.染色體結構變異包括缺失、重復、倒位和易位等幾種類型。2．染色體結構變異可改變染色體上的基因的數目或排列順序，可在顯微鏡下觀察到。3．二倍體生物正常配子中的一組染色體是一個染色體組。4．由受精卵發育而來的個體，體細胞中含幾個染色體組，就是幾倍體。5．單倍體并不一定只含一個染色體組。6．單倍體育種包括花藥離體培養和秋水仙素處理幼苗等階段，能明顯縮短育種年限。7．秋水仙素或低溫能抑制紡錘體的形成，從而導致染色體數目加倍。1．如圖中甲、乙兩個體的一對同源染色體中各有一條發生變異(字母表示基因)。下列敘述正確的是()A．個體甲的變異對表型無影響B．個體乙的細胞在減數分裂的形成的四分體異常C．個體甲自交的后代，性狀分離比為3∶1D．個體乙染色體沒有基因缺失，表型無異常B[個體甲的變異為染色體結構變異中的缺失，缺失了e基因對表型可能有影響，A選項錯誤；個體乙的變異為染色體結構變異中的倒位，變異后個體乙的細胞在減數分裂時同源染色體聯會形成的四分體異常，B選項正確；若E、e基因與其他基因共同控制某種性狀，則個體甲自交的后代中性狀分離比不一定為3∶1，C選項錯誤；個體乙雖然染色體沒有基因缺失，但是基因的排列順序發生改變，可能引起性狀的改變，D選項錯誤。]2．下列細胞分裂圖像中含有2個染色體組的是()A．①③B．②④C．①④D．③C[圖中①④含有2個染色體組，②含有4個染色體組，③⑤含有1個染色體組。]3．某二倍體生物的一個染色體組含有8條染色體，下列相關說法中不正確的是()A．此生物產生的生殖細胞中有8條染色體B．此生物體細胞內一般有8種形態的染色體C．這8條染色體在減數分裂中能構成4對同源染色體D．這8條染色體包含該生物生長發育所需的全部遺傳信息C[二倍體生物的體細胞中有2個染色體組，產生的生殖細胞中一般有1個染色體組，即8條染色體。一般來說，一個染色體組中的每一條染色體都是獨特的，為一組非同源染色體，在一個染色體組中，同源染色體的對數為0。一個染色體組包含了生物體生長發育所需的全部遺傳信息。]4．關于無子西瓜的培育的說法，錯誤的是()A．用二倍體的花粉為四倍體的植株傳粉可獲得三倍體的種子B．用二倍體的花粉為三倍體的植株傳粉可獲得三倍體的種子C．秋水仙素與低溫使染色體數目加倍的原理相同D．三倍體西瓜的產生是有性生殖的結果，但它本身一般不能進行有性生殖B[用二倍體的花粉為四倍體的植株傳粉可獲得三倍體的種子，A項正確。三倍體的植株在減數分裂時聯會紊亂，不能產生正常的配子，因此該植株不會形成種子，用二倍體的花粉為三倍體的植株傳粉的目的是促進子房發育成果實，B項錯誤。秋水仙素與低溫使染色體數目加倍的原理都是抑制紡錘體的形成，使染色體數目加倍，C項正確。二倍體和四倍體雜交產生三倍體，即該三倍體是有性生殖的結果，而三倍體本身不可育，D項正確。]5．已知西瓜的染色體數目為2n＝22，請根據下面的西瓜育種流程回答有關問題。(1)圖中①過程所用的試劑是。(2)培育無子西瓜A的育種方法稱為。(3)③過程中形成單倍體植株所采用的方法是。該過程利用了植物細胞的性。(