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1第三节染色体变异及其应用1.染色体结构变异。(重点)2.染色体数目变异。(难点)3.染色体变异在育种上的应用。(难点)一、阅读教材P47～50分析染色体变异1．染色体结构的变异(1)主要起因：染色体断裂形成片段，以及片段不正常的重新连接。(2)种类：缺失、重复、倒位、易位4种类型。(3)结果：使在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。(4)实例：人第5号染色体的部分缺失会引起猫叫综合征。2．染色体组(1)概念：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。(2)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做二倍体，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的叫做多倍体。多倍体在自然界中分布极为广泛。3．染色体数目变异(1)概念：染色体数目以染色体组的方式成倍地增加或减少，个别染色体的增加或减少，都称为染色体数目的变异。(2)类型：①非整倍性变异：指在正常的染色体组中，丢失或添加了一条或几条完整的染色体。②整倍性变异：a.单倍性变异：是指体细胞含有的染色体数等于配子染色体数的变异，由此产生的个体称为单倍体。b．多倍性变异：是指与同种的二倍体细胞相比，具有更多染色体组的变异。4．低温诱导染色体数目加倍(1)实验原理在有丝分裂后期，着丝点分裂，染色体在纺锤丝的牵引下移向细胞两极，这保证了染色体的平均分配。低温处理可能抑制纺锤体的形成，导致子细胞内染色体数目加倍。(2)实验操作步骤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2～3层潮湿的纱布。②低温处理：当蚕豆幼根长至1.0～1.5cm时，将其中的两个培养皿放入冰箱内，4℃下诱导培养36小时。2③固定：剪取诱导处理好的根尖5mm左右，放入卡诺氏固定液中浸泡0.5～1h，固定细胞的形态，然后用体积分数为95%的乙醇溶液冲洗2～3次。④制作装片：具体操作方法参照“观察植物细胞的有丝分裂”的实验。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。二、阅读教材P51～52完成染色体变异在育种上的应用1．单倍体育种(1)方法：花药――→离体培养单倍体幼苗――→人工诱导染色体加倍纯合二倍体――→选择优良品种。(2)优点：明显缩短育种年限。2．多倍体育种(1)自然作用机理：当植物体的内外环境发生骤变时，正在分裂的细胞中的纺锤体有可能受到破坏，已经复制的染色体不能分配到两个子细胞中，于是就形成了染色体组加倍的细胞，然后发育成多倍体。(2)人工诱导①方法：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。②机理：抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向两极，从而使细胞内染色体数目加倍。(3)植株优点：茎秆粗壮，叶片、果实和种子较大，糖类、蛋白质等营养物质的含量也较高。判一判(1)染色体结构变异使染色体上基因的数目或排列顺序发生改变。(√)(2)一个染色体组内没有同源染色体，但却含有控制生长发育的全部遗传信息。(√)(3)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。(×)(4)由配子发育而来的个体，体细胞中无论含有几个染色体组，都是单倍体。(√)(5)单倍体茎秆粗壮，果实、种子较大，而多倍体则长势矮小，且高度不育。(×)连一连3染色体结构的变异染色体的结构不是固定不变的，结合教材P47～48第一段内容分析染色体结构变异类型。(1)图1由于正常染色体断裂后丢失一个片段，这个片段上的基因也随之失去，这种变异称为缺失。(2)图2由于一条染色体的片段连接到同源的另一条染色体上，使另一条染色体多出跟本身相同的某一片段，这种变异称为重复。(3)图3是指染色体某一片段倒转180°，造成这段染色体上基因的顺序颠倒，称为倒位。(4)图4是指染色体断裂后，在非同源染色体间错误接合，更换了位置，称为易位。综上所述，染色体结构变异的结果是：使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，从而导致性状的改变。大多数染色体结构的变异对生物体是不利的，有的甚至导致生物体死亡。染色体结构变异对性状的影响突破1染色体结构变异类型1．下图为某种生物体细胞中的染色体及部分基因，下列选项中不属于染色体变异的是()4解析：选C。A选项中基因abc和GH原是位于2条非同源染色体上的，说明abc所在的染色体和GH所在的非同源染色体之间发生了交叉互换，属于染色体结构变异中的易位，A正确；B选项中fg所在染色体应该是fgh所在的染色体缺失了h片段，属于染色体结构变异，B正确；C选项中ABCDe基因应该是由图中ABCde基因中的d基因突变成了D基因，或四分体时期同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了交叉互换引起的，不属于染色体结构变异，C错误；D选项中基因BACde应该是由图中基因ABCde所在的染色体发生了颠倒，属于染色体结构变异中的倒位，D正确。突破2交叉互换与染色体易位2．如图表示某种生物的部分染色体所发生的两种变化，图中①和②，③和④互为同源染色体，则图1、图2所示的变异为()A．均为染色体结构变异B．基因的数目均发生改变C．均必定使生物的性状发生改变D．均可发生在减数分裂过程中解析：选D。据图分析，图1是发生了同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换，属于基因重组，所以A错误；图1属于基因重组，基因的数目没有改变，所以B错误；基因重组不一定使生物的性状发生改变，所以C错误；图1属于基因重组，发生在减数第一次分裂的四分体时期，图2发生在非同源染色体上，属于染色体结构变异的易位，可发生在减数分裂过程中，所以D正确。交叉互换与染色体易位的区别交叉互换染色体易位5图解区别发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间发生于非同源染色体之间属于基因重组属于染色体结构的变异在显微镜下观察不到在显微镜下可观察到染色体数目的变异及其应用染色体变异还包括染色体数目的变异，染色体数目变异的原理在育种上有广泛的应用，结合教材P48～50内容完成以下探究。探究1观察下面示意图，判断染色体组数(1)图甲所示细胞中相同的染色体有4条，细胞就有4个染色体组。(2)图甲中细胞染色体形态有2种，共有8条染色体，推算图中含有4个染色体组。(3)图乙细胞基因型为AAaBBb，基因A和a(或B和b)共有3个，该细胞共有3个染色体组。探究2完善下表，区分二倍体、多倍体、单倍体二倍体多倍体单倍体染色体组23个或3个以上1至多个发育起点受精卵受精卵配子植株特点正常果实、种子较大，生长发育延迟，结实率低植株弱小，一般高度不育举例几乎全部动物、过半数高等植物香蕉、普通小麦玉米、小麦的单倍体，雄蜂1．染色体组数目的判断方法(1)根据细胞内形态相同的染色体条数判断：细胞内形态相同的染色体有几条，就有几个染色体组。(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。6(3)根据染色体数目和形态推算含有几个染色体组：染色体组数＝染色体数目染色体形态数。2．生物体倍性的判断方法突破1染色体组数1．如图所示细胞中含有的染色体组数目分别为()A．5个、4个B．10个、8个C．5个、2个D．2.5个、2个解析：选A。染色体组是指细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同，携带着控制生物生长发育的全部遗传信息。图甲中的非同源染色体一共5组，每组2条染色体，图乙中的非同源染色体一共4组，每组2条染色体。突破2染色体倍性判断2．美国《科学》杂志报道过“人的卵细胞可发育成囊胚”，有人据此推测，随着科学的发展，将来有可能培育出单倍体人。下列有关单倍体的叙述正确的是()A．未经受精的卵细胞发育成的个体一定是单倍体B．含有两个染色体组的生物体一定不是单倍体C．生物的精子或卵细胞一定都是单倍体D．含有奇数染色体组的个体一定是单倍体解析：选A。凡是由配子发育而来的个体，均称为单倍体，A正确；含有两个染色体组的生物体，不一定是单倍体。如果该生物体是由配子发育而来，则为单倍体；如果该生物体是由受精卵发育而来，则为二倍体，B错误；生物的精子或卵细胞只是细胞，而单倍体是个体，由生物的精子或卵细胞直接发育的个体一定都是单倍体，C错误；含有奇数染色体组的个体不一定是单倍体。普通小麦是六倍体，它的花药离体培养发育的个体含有3个染色体组，是单倍体；三倍体生物体中含有3个染色体组，但不是单倍体，D错误。染色体变异在育种上的应用7染色体数目变异的原理在育种上有广泛的应用，结合教材P51～52内容完成以下探究。探究1完善下面图文，理解单倍体育种(1)B常用秋水仙素处理单倍体幼苗，原理是抑制纺锤体形成，阻止染色体移向两极。(2)由此可见，单倍体育种的优点是：短时间内获得纯合子，明显缩短了育种年限。探究2完善三倍体无子西瓜的培育过程，理解多倍体育种(1)关于两次传粉：第一次传粉是杂交得到三倍体种子，第二次传粉是为了刺激果实发育。(2)用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗使之成为四倍体，目前最有效的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。原因是萌发的种子、幼苗具有分生能力，细胞进行有丝分裂时，抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向两极，从而使细胞内染色体数目加倍。(1)单倍体育种和多倍体育种均用秋水仙素处理，它们操作对象分别是什么？提示：单倍体育种的操作对象是单倍体植株幼苗；多倍体育种操作对象是正常植株的幼苗或萌发的种子。(2)单倍体育种与花药离体培养是一个概念，对吗？提示：不对，花药离体培养获得的是单倍体植株，而单倍体育种是在花药离体培养获得8单倍体幼苗的基础上，用秋水仙素处理后获得的纯合子，因此单倍体育种与花药离体培养不是一个概念。单倍体育种和多倍体育种的比较方式多倍体育种单倍体育种原理两者都是利用染色体数目变异的原理。不同的是，多倍体育种是使染色体以染色体组的形式成倍增加；单倍体育种是使染色体数目以染色体组的形式成倍减少，再加倍后获得纯种常用方法秋水仙素处理萌发的种子或幼苗(或低温诱导植物染色体数目加倍)花药离体培养，然后进行人工诱导染色体加倍(秋水仙素处理幼苗、低温诱导植物染色体数目加倍)，形成纯合子缺点适用于植物，在动物方面难以开展技术复杂，需与杂交育种相结合实例三倍体西瓜抗病植株的快速育成1．下图表示无子西瓜的培育过程，下列相关叙述中错误的是()A．无子西瓜比普通西瓜品质好，产量高B．四倍体植株所结的西瓜种子即为三倍体种子C．无子西瓜培育过程中，以二倍体西瓜作母体，四倍体西瓜作父本，可以得到同样的结果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。无子西瓜的培育过程中，如果以二倍体西瓜作母本、四倍体西瓜作父本，则得到的三倍体种子所结西瓜的珠被发育成厚硬的种皮，不能达到“无子”的目的。因无子西瓜是三倍体，不能自己繁殖后代，因此需年年制种，但可以通过植物组织培养技术来快速繁殖。2．科学家用纯种的高秆(D)抗锈病(T)小麦与矮秆(d)易染锈病(t)小麦培育出矮秆抗锈病小麦新品种，方法如图所示。下列叙述正确的是()A．过程甲产生的F1有四种表现型B．利用该育种方法培育的优良品种不可育C．过程乙没有涉及花药离体培养D．该育种方法可以明显缩短育种年限9解析：选D。过程甲产生的F1只有一种表现型；单倍体育种涉及花药离体培养和人工诱导染色体加倍，得到的个体是可育的纯合子。判断单倍体是否可育的方法关键是看该个体体细胞中含有的染色体组数是奇数还是偶数。若是奇数，减数分裂时联会紊乱不能形成正常的配子，不可育；若为偶数，减数分裂时联会正常，能形成正常的配子，可育。核心知识小结[网络构建][关键语句]1.染色体结构变异包括染色体片段的缺失、重复．．、倒位和易位．．。2.一个染色体组中的染色体在大小．．、形态方面各不相同。3.染色体数目变异分为非整倍性变异和整倍性．．．变异。4.由生殖细胞发育而成的个体都为单倍体．．．，由受精卵发育而成的个体可能是二倍体，也可能为多倍体．．．。5.秋水仙素可抑制细胞分裂过程中纺锤体．．．的形成，从而使染色体组加倍，在植物生产实践中用于多倍体育种和明显缩短育种年限