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第5章基因突变及其他变异第2节染色体变异学习目标核心素养1.理解染色体组、单倍体、二倍体和多倍体的概念及特点。(重、难点)2.概述单倍体育种与多倍体育种的原理和过程。(重点)3.概述染色体变异的类型。1.列表比较二倍体、多倍体和单倍体。2.结合案例，分析染色体变异在育种上的应用。3.阐明染色体变异导致遗传物质变化，可能导致生物性状的改变甚至死亡。自主预习探新知一、染色体变异指生物体的体细胞或生殖细胞内的变化。二、染色体数目变异1．变异类型和实例类型实例的增加或减小21三体综合征以一套完整的非同源染色体为基数成倍地增加或成套地减少三倍体无子西瓜染色体数目或结构个别染色体2.染色体组的组成细胞中的一套。3．二倍体非同源染色体受精卵两个全部的动物高等植物4．多倍体(1)概念起点：染色体组数：实例：三倍体香蕉、(2)特点：粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所。受精卵三个或三个以上染色体组四倍体马铃薯茎秆增加(3)人工诱导多倍体(多倍体育种)方法用处理或用处理处理对象的种子或原理能够抑制的形成，导致染色体不能移向细胞的两极，从而引起细胞内染色体数目秋水仙素低温萌发幼苗纺锤体加倍5.单倍体(1)概念：体细胞中染色体数目与本物种染色体数目相同的个体。(2)特点植株长得高度(3)应用：单倍体育种。①方法：花药――→离体培养幼苗――→人工诱导用处理得到正常纯合子②优点：。配子弱小不育单倍体秋水仙素染色体数目加倍明显缩短育种年限二、染色体结构变异1．染色体结构变异的类型[连线]2．染色体结构变异的结果(1)使排列在染色体上基因的发生改变，而导致性状的变异。(2)大多数染色体结构变异对生物体是的，有的甚至会导致生物体死亡。数目或排列顺序不利三、低温诱导植物染色体的数目变化1．实验原理低温纺锤体拉向两极染色体数目2．实验流程及结论根尖的培养及诱导①培养方法：将洋葱放在装满清水的广口瓶上，让洋葱的底部接触水面②诱导时机：待洋葱长出左右的不定根时③诱导措施：将整个装置放入冰箱的冷藏室内（4℃），诱导培养36h1cm↓取材及固定①取材：剪取诱导处理的根尖②固定：放入中浸泡0.5～1h，以固定细胞的形态③冲洗：用体积分数为95%的冲洗2次0.5～1cm卡诺氏液酒精↓制作装片①解离②漂洗③染色：使用染液④制片与“观察植物细胞的有丝分裂”实验的相同↓观察：先用观察，找到变异细胞，再换用高倍镜观察↓结论：低温能诱导植物染色体数目加倍改良苯酚品红低倍镜判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)1．体细胞中含有两个染色体组的个体是二倍体，含有三个或三个以上染色体组的个体是多倍体。()2．人工诱导多倍体最常用、最有效的方法是用秋水仙素处理休眠的种子。()3．猫叫综合征是人的第5号染色体部分缺失引起的。()4．基因突变、基因重组、染色体变异在光学显微镜下都可以观察到。()5．染色体片段的缺失和增加必然导致基因种类的变化。()6．经低温诱导后，在显微镜下可以看到大多数细胞的染色体数目发生改变。()提示：1.×由配子发育而来的生物，无论含有几个染色体组，都是单倍体。2．×秋水仙素可抑制细胞分裂过程中纺锤体的形成，诱导染色体加倍，但休眠种子细胞不进行细胞分裂。3．√4．×基因突变和基因重组在光学显微镜下观察不到。5．×染色体片段的增加会导致基因数目增加，基因种类不会变化；染色体片段缺失会导致基因数目减少，还有可能导致基因种类减少。6．×由于分裂间期较长，大多数细胞处于间期，看不到染色体。合作探究攻重难[归纳总结]1．染色体组的理解(1)果蝇染色体的组成染色体数目的变异项目性别染色体数目同源染色体常染色体性染色体染色体组甲84对Ⅱ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅲ、Ⅳ、ⅣXYⅡ、Ⅲ、Ⅳ、X和Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y乙♀84对Ⅱ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅲ、Ⅳ、ⅣXXⅡ、Ⅲ、Ⅳ、X(2)染色体组的特点2．染色体组数的判断方法(1)根据染色体形态判断①依据：细胞内形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组。②实例：如下图所示的细胞中，形态相同的染色体a中有4条，b中有3条，c中两两相同，d中各不相同，则可判定它们分别含4个、3个、2个、1个染色体组。(2)根据基因型判断①依据：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或相同基因)。②实例：据图可知，e～h中依次含4、2、3、1个染色体组。(3)根据染色体数和形态数的比值判断①依据：染色体数与形态数的比值意味着每种形态染色体数目的多少，每种形态的染色体有几条，即含几个染色体组。②实例：果蝇体内该比值为8条染色体/4种形态＝2，则果蝇含2个染色体组。3．单倍体、二倍体和多倍体(1)比较项目单倍体二倍体多倍体染色体组一个或多个两个三个或三个以上来源配子发育受精卵发育受精卵发育特点植株弱小，高度不育正常茎秆粗壮，叶、果实、种子较大，营养物质多，发育延迟，结实率低实例玉米、水稻的单倍体几乎全部动物和过半数的高等植物香蕉、普通水稻(2)判断方法①如果生物体由受精卵(或合子)发育而成，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。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。1．右图所示为雄果蝇染色体图，据图能得到的结论是()①其配子的染色体组是X、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ或Y、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ②有丝分裂后期有4个染色体组，染色体有5种不同形态③减数分裂Ⅱ后期有2个染色体组，染色体有5种不同形态④该生物进行基因测序应选择5条染色体A．①②③④B．①②③C．①②④D．②③④C[该图为雄果蝇染色体图，减数第一次分裂产生的子细胞含有4条形态不同的染色体(Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y)。减数第二次分裂后期含有2个染色体组，染色体只有4种不同形态。]2．下列有关单倍体的叙述，不正确的是()①由未受精的卵细胞发育成的植物，一定是单倍体②含有两个染色体组的生物体，一定不是单倍体③生物的精子或卵细胞一定都是单倍体④基因型为aaaBBBccc的植株一定是单倍体⑤基因型为Abcd的生物体一般是单倍体A．③④⑤B．②③④C．①③⑤D．②④⑤B[由未受精的卵细胞发育而来的个体一定是单倍体，①正确；含有两个染色体组的生物体，可能是二倍体，也可能是四倍体生物的单倍体，②错误；生物的精子或卵细胞是生殖细胞，不是个体，所以不能称为单倍体，③错误；基因型为aaaBBBccc的植株可能是单倍体，也可能是三倍体，④错误；基因型为Abcd的生物体细胞中只有一个染色体组，一般是单倍体，⑤正确。][问题探究]下图表示某种生物的部分染色体发生了两种变异的示意图，图中①和②、③和④互为同源染色体，这两种变异分别属于哪一种可遗传变异？图a染色体结构变异图b提示：图a发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间，属于基因重组；图b发生在非同源染色体之间，属于染色体结构变异。[归纳总结]1．染色体结构变异类型的比较类型具体变化图解实例缺失染色体某一片段缺失引起的变异猫叫综合征重复一条染色体的断裂片段接到其同源染色体的相应部位，结果后者就有一段重复基因果蝇的棒状眼倒位一条染色体的断裂片段，位置倒过来后再接上去，造成这段染色体上的基因位置颠倒果蝇3号染色体上猩红眼—桃色眼—三角翅脉易位染色体发生断裂，断裂片段接到非同源染色体上的现象人慢性粒细胞白血病2.结果染色体结构的改变，会使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。大多数染色体结构变异对生物体是不利的，有的甚至会导致生物体死亡。3．染色体缺失、重复与基因突变的区别项目基因突变染色体缺失、重复实质碱基对的替换、缺失和增添染色体上基因的增加或缺失对象碱基对基因结果碱基对的数目或排列顺序改变基因数目或排列顺序改变是否可见分子水平、光学显微镜下观察不到光学显微镜下可观察到4.染色体易位与交叉互换的区别项目染色体易位交叉互换图解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区别可发生于有丝分裂和减数分裂过程中只发生于减数分裂Ⅰ的四分体时期1．下图中甲、乙两个体的一对同源染色体中各有一条发生变异(字母表示基因)。下列叙述正确的是()A．个体甲的变异对表现型无影响B．个体乙的细胞在减数分裂形成的四分体异常C．个体甲自交的后代，性状分离比为3∶1D．个体乙染色体没有基因缺失，表型无异常B[个体甲的变异为染色体结构变异中的缺失，缺失了e基因对表现型可能有影响，A项错误；个体乙的变异为染色体结构变异中的倒位，变异后个体乙的细胞在减数分裂时同源染色体联会形成的四分体异常，B项正确；若E、e基因与其他基因共同控制某种性状，则个体甲自交的后代中性状分离比不一定为3∶1，C项错误；个体乙虽然染色体没有基因缺失，但是基因的排列顺序发生改变，可能引起性状的改变，D项错误。]2．下图①②③④分别表示不同的变异类型，其中图③中的基因2由基因1变异而来。下列有关说法正确的是()A．图①②都表示易位，发生在减数分裂的四分体时期B．图③中的变异属于染色体结构变异中的缺失C．图④中的变异属于染色体结构变异中的缺失或重复D．图中4种变异能够遗传的是①③C[图①表示基因重组中的交叉互换，因为其发生在同源染色体之间；图②表示染色体结构变异中的易位，因为其发生在非同源染色体之间；图③表示基因突变中碱基对的缺失；图④表示染色体的缺失或重复。图中4种变异都是可遗传的变异。综上所述，C项正确。]方法规律：“两看法”判断染色体结构的变异类型一看：染色体上基因的数目是否变化，如发生变化，则可能是增添、缺失或易位。二看：染色体上基因顺序是否变化，如变化，则可能是倒位。染色体结构变异往往是多个基因的变化，如果是一个基因变成它的等位基因，则是基因突变。[问题探究]下图表示用纯种的高秆(D)抗锈病(T)小麦与矮秆(d)易染锈病(t)小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法，据图分析：单倍体育种和多倍体育种1．F1能产生几种雄配子？提示：F1的基因型是DdTt，能产生四种雄配子：DT、dT、Dt、dt。2．过程③是哪种处理？其原理是什么？提示：过程③是花药离体培养；原理是细胞的全能性。3．过程④是哪种处理？处理后符合要求的植株占的比例是多少？提示：过程④是用一定浓度的秋水仙素处理单倍体幼苗。处理后基因型为ddTT的个体占的比例为1/4。[归纳总结]1．单倍体育种(1)原理：染色体数目变异。(2)过程用高秆抗病(DDTT)和矮秆不抗病(ddtt)小麦品种，培育矮秆抗病小麦的过程，如下图所示：其中单倍体育种的核心步骤为①花药离体培养和②秋水仙素处理诱导染色体数目加倍。(3)优点：与杂交育种相比，单倍体育种能明显缩短育种年限，子代均为纯合子，加速育种进程。缺点：技术复杂且需与杂交技术结合使用。2．多倍体育种(1)原理：染色体数目变异。(2)多倍体育种的过程：正在萌发的种子或幼苗――――――→秋水仙素处理抑制纺锤体形成――→导致染色体不分离――→导致细胞中染色体数目加倍―――――――→正常分裂、分化多倍体植株。(3)优点：多倍体和二倍体相比，茎秆粗壮，叶片、果实和种子都较大，糖类和蛋白质含量都有所增加。缺点：多倍体育种适用于植物，在动物方面难以开展，且多倍体植物往往发育迟缓，结实率低。(4)实例：三倍体无子西瓜的培育过程①过程b传粉是为了杂交得到三倍体种子，过程c传粉是为了提供生长素刺激子房发育成果实。②获取三倍体种子是在第一年四倍体植株上；获取三倍体无子果实则是在第二年的三倍体植株上。③无子的原因：三倍体西瓜进行减数分裂时，由于同源染色体联会