第三節(jié)染色體變異及其應(yīng)用第三章遺傳和染色體學(xué)習(xí)導(dǎo)航

1.結(jié)合教材P47，概述染色體結(jié)構(gòu)變異的類型。2.結(jié)合教材P48～50，在闡明染色體組概念的基礎(chǔ)上，說(shuō)出單倍體、多倍

體的概念。3.結(jié)合教材P51～52，概述染色體變異在育種上的應(yīng)用。重難點(diǎn)擊

1.染色體組的概念。2.單倍體、多倍體育種的流程。課堂導(dǎo)入舟舟，1978年4月1日出生在中國(guó)的武漢。他是個(gè)先天性愚型患者，智力只相當(dāng)于幾歲的小孩子。舟舟從小偏愛指揮，當(dāng)音樂響起時(shí)，舟舟就會(huì)拿起指揮棒，惟妙惟肖地做出標(biāo)準(zhǔn)的指揮動(dòng)作，直到曲終。研究表明舟舟身材矮小、智力低下的根本原因是：第21號(hào)染色體比常人多了1條。那么染色體都有哪些變異，對(duì)生物有什么影響呢？本節(jié)課我們來(lái)學(xué)習(xí)染色體變異。

解決學(xué)生疑難點(diǎn)________________________________________________一、染色體結(jié)構(gòu)的變異當(dāng)堂檢測(cè)二、染色體數(shù)目的變異內(nèi)容索引三、染色體變異在育種上的應(yīng)用一、染色體結(jié)構(gòu)的變異基礎(chǔ)梳理1.特點(diǎn)：染色體結(jié)構(gòu)變異一般可通過

直接觀察。2.類型：包括

四種。3.染色體結(jié)構(gòu)變異導(dǎo)致性狀變異的原因：染色體結(jié)構(gòu)變異都會(huì)使染色體上基因的

或

發(fā)生改變，從而導(dǎo)致性狀的變異。4.結(jié)果：大多數(shù)染色體結(jié)構(gòu)的變異對(duì)生物體是

，甚至?xí)?dǎo)致生物體

。5.影響因素：電離

、病毒感染或一些

誘導(dǎo)。光學(xué)顯微鏡缺失、重復(fù)、倒位和易位排列順序數(shù)目不利的死亡輻射化學(xué)物質(zhì)下圖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(lái)。據(jù)此分析：答案圖①發(fā)生在同源染色體的非姐妹染色單體之間，屬于基因重組；圖②發(fā)生在非同源染色體之間，屬于染色體結(jié)構(gòu)變異中的易位。問題探究答案1.圖①和圖②的變異分別發(fā)生在哪種染色體之間？屬于哪類變異？答案圖②是易位，會(huì)使排列在染色體上的基因的數(shù)目或排列順序發(fā)生改變；圖③是基因突變，只是改變基因的結(jié)構(gòu)，不改變?nèi)旧w上的基因的數(shù)目或排列順序。2.圖②和圖③相比，二者對(duì)染色體上基因的數(shù)目或排列順序的影響有什么不同？答案答案能在光學(xué)顯微鏡下觀察到的是②。3.圖①②③中能在光學(xué)顯微鏡下觀察到的是哪種？答案答案不能。若染色體3正常，染色體4則發(fā)生染色體結(jié)構(gòu)變異中的缺失；若染色體4正常，染色體3則發(fā)生染色體結(jié)構(gòu)變異中的重復(fù)。4.能確定圖④中的變異具體屬于哪種染色體結(jié)構(gòu)變異嗎？知識(shí)整合同源染色體的非姐妹染色單體間的片段交換屬于基因重組，非同源染色體之間的片段交換屬于染色體結(jié)構(gòu)變異中的易位；基因突變?cè)诠鈱W(xué)顯微鏡下都觀察不到，不改變?nèi)旧w上的基因的數(shù)目或排列順序；染色體變異可以在光學(xué)顯微鏡下觀察到，會(huì)使排列在染色體上的基因的數(shù)目或排列順序發(fā)生改變。拓展應(yīng)用1.如圖表示某生物細(xì)胞中兩條染色體及其部分基因。下列四種情況的產(chǎn)生不屬于該細(xì)胞染色體結(jié)構(gòu)變異的是答案A.①

B.②

C.③

D.④解析染色體結(jié)構(gòu)變異指的是染色體某一片段的缺失、重復(fù)、倒位和易位等。③是基因突變或減數(shù)分裂四分體時(shí)期發(fā)生交叉互換所致。解析2.下列關(guān)于人類貓叫綜合征的敘述，正確的是A.該病是由于特定的染色體片段缺失造成的B.該病是由于特定染色體的數(shù)目增加造成的C.該病是由于染色體組數(shù)目成倍增加造成的D.該病是由于染色體中增加某一片段引起的答案解析人類貓叫綜合征是人的第5號(hào)染色體部分缺失引起的，A正確，B、C、D錯(cuò)誤。解析二、染色體數(shù)目的變異基礎(chǔ)梳理1.染色體數(shù)目變異(1)概念：染色體數(shù)目以

的方式成倍地增加或減少，____________的增加或減少，都稱為染色體數(shù)目的變異。(2)類型染色體組個(gè)別染色體非整倍性變異單倍體多倍體2.染色體組(1)概念：細(xì)胞中形態(tài)和功能

，但互相協(xié)調(diào)、共同控制生物的生長(zhǎng)、發(fā)育、遺傳和變異的一組

染色體，稱為一個(gè)染色體組。(2)實(shí)例：人的精子或卵細(xì)胞中含有

個(gè)染色體組，體細(xì)胞中含有

個(gè)染色體組。(3)單倍體、二倍體與多倍體①單倍體是指體細(xì)胞中含有

染色體組的個(gè)體。②由

發(fā)育而成的個(gè)體，體細(xì)胞內(nèi)含有兩個(gè)染色體組的稱為

，體細(xì)胞中含有三個(gè)或三個(gè)以上染色體組的叫做

。各不相同非同源一配子兩受精卵二倍體多倍體3.低溫誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍(1)實(shí)驗(yàn)原理：

或化學(xué)因素刺激，有可能抑制

的形成，導(dǎo)致子細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍。(2)實(shí)驗(yàn)操作步驟①培養(yǎng)根尖：將一些蠶豆或豌豆種子放入培養(yǎng)皿，加入適量的

浸泡，在培養(yǎng)皿上覆蓋2～3層潮濕的紗布。②低溫處理：在蠶豆幼根長(zhǎng)至1.0～1.5cm時(shí)，將其中的兩個(gè)培養(yǎng)裝置放入冰箱的低溫室內(nèi)，

℃下誘導(dǎo)培養(yǎng)36小時(shí)。低溫處理紡錘體清水4(3)取材和固定：剪取誘導(dǎo)處理的根尖5mm左右，放入

固定液固定0.5～1h，以固定細(xì)胞的形態(tài)，隨后用體積分?jǐn)?shù)為95%的

溶液沖洗2～3次。(4)制作裝片：具體操作方法與實(shí)驗(yàn)“觀察植物細(xì)胞的有絲分裂”相同。(5)觀察：先用

鏡觀察，找到視野中染色體形態(tài)較好的分裂相，注意視野中有染色體數(shù)目發(fā)生改變的細(xì)胞，再換

鏡繼續(xù)觀察。卡諾氏乙醇低倍高倍下面甲表示細(xì)胞染色體圖，乙表示細(xì)胞基因型，據(jù)圖分析：答案4個(gè)。細(xì)胞內(nèi)同一種形態(tài)的染色體有4條。問題探究答案1.甲生物細(xì)胞內(nèi)有幾個(gè)染色體組？判斷依據(jù)是什么？答案4個(gè)。在乙的基因型中，控制同一性狀的基因出現(xiàn)了4次。2.乙生物細(xì)胞內(nèi)有幾個(gè)染色體組？判斷依據(jù)是什么？答案4個(gè)。答案單倍體不一定只含有一個(gè)染色體組，如四倍體的單倍體含有2個(gè)染色體組，因此判斷單倍體和多倍體時(shí)，首先看發(fā)育的起點(diǎn)，如果生物體是由生殖細(xì)胞——卵細(xì)胞或花粉直接發(fā)育而成，不論細(xì)胞內(nèi)含有幾個(gè)染色體組都是單倍體。如果生物體是受精卵或合子發(fā)育形成的，生物體細(xì)胞內(nèi)有幾個(gè)染色體組就叫做幾倍體。4.單倍體是不是一定只含有一個(gè)染色體組？如何區(qū)分單倍體和多倍體？3.若丙生物的體細(xì)胞含32條染色體，有8種形態(tài)，丙生物細(xì)胞中含有幾個(gè)染色體組？答案拓展應(yīng)用3.下列關(guān)于染色體組、單倍體和二倍體的敘述，不正確的是A.一個(gè)染色體組中不含同源染色體B.由受精卵發(fā)育成的，體細(xì)胞中含有兩個(gè)染色體組的個(gè)體叫二倍體C.單倍體生物體細(xì)胞中不一定只含有一個(gè)染色體組D.人工誘導(dǎo)多倍體的唯一方法是用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗答案解析解析染色體組是不含有同源染色體的；個(gè)體若由受精卵發(fā)育而來(lái)，含有幾個(gè)染色體組就是幾倍體；單倍體是由配子發(fā)育而成的，不一定只含有一個(gè)染色體組；人工誘導(dǎo)多倍體的方法有秋水仙素處理或低溫處理等。(1)細(xì)胞中含有一個(gè)染色體組的是_______圖。(2)細(xì)胞中含有兩個(gè)染色體組的是_______圖。(3)細(xì)胞中含有三個(gè)染色體組的是______圖，它________(一定，不一定)是三倍體。(4)細(xì)胞中含有四個(gè)染色體組的是______圖，它_____(可能，不可能)是單倍體。4.根據(jù)圖中A～H所示的細(xì)胞圖回答下列問題：答案解析D、GC、HA、B不一定E、F可能解析在細(xì)胞內(nèi)，形態(tài)相同的染色體有幾條，就含有幾個(gè)染色體組。在細(xì)胞內(nèi)，含有幾個(gè)同音字母，就是含有幾個(gè)染色體組。確認(rèn)是否為單倍體需看發(fā)育起點(diǎn)。方法鏈接染色體組數(shù)的判斷方法(1)根據(jù)染色體形態(tài)判斷：細(xì)胞內(nèi)形態(tài)相同的染色體有幾條，則含有幾個(gè)染色體組。(2)根據(jù)基因型判斷：控制同一性狀的基因出現(xiàn)幾次，就含幾個(gè)染色體組。(3)根據(jù)染色體數(shù)與形態(tài)數(shù)的比值判斷：染色體數(shù)與形態(tài)數(shù)比值意味著每種形態(tài)染色體數(shù)目的多少，每種形態(tài)染色體有幾條，即含幾個(gè)染色體組。三、染色體變異在育種上的應(yīng)用基礎(chǔ)梳理1.單倍體育種(1)單倍體植株的特點(diǎn)：長(zhǎng)得

，而且

。(2)單倍體育種的常用方法：

。(3)單倍體育種的過程弱小高度不育花藥(花粉)離體培養(yǎng)法染色體(4)單倍體育種的優(yōu)點(diǎn)①獲得的植株染色體上成對(duì)的基因都是

的，自交產(chǎn)生的后代不會(huì)發(fā)生

。②明顯縮短

。純合性狀分離育種年限2.多倍體育種(1)多倍體植株的特點(diǎn)：莖稈

，葉片、

和種子都比較大，

和

等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量較高。(2)多倍體的自然形成紡錘體細(xì)胞兩極染色體組粗壯果實(shí)糖類蛋白質(zhì)(3)多倍體的人工誘導(dǎo)①方法：用

處理或用低溫處理。②處理對(duì)象：

的種子或

。③原理：能夠抑制

的形成，導(dǎo)致染色體不能移向細(xì)胞的兩極，從而使染色體數(shù)目

。④實(shí)例：三倍體無(wú)子西瓜的培育。秋水仙素萌發(fā)幼苗紡錘體加倍1.下圖是三倍體西瓜的培育過程，據(jù)圖分析回答下列問題：答案①過程是用秋水仙素處理二倍體西瓜的幼苗，產(chǎn)生四倍體的過程，其原理是抑制紡錘體的形成，使染色體數(shù)目加倍。問題探究答案(1)①過程是哪種處理過程？其原理是什么？答案不是。地上部分的莖、葉、花的染色體數(shù)目加倍，含有四個(gè)染色體組；根細(xì)胞沒有加倍，只含有兩個(gè)染色體組。答案②傳粉是為了雜交得到三倍體種子，④傳粉是為了刺激子房產(chǎn)生生長(zhǎng)素促進(jìn)果實(shí)發(fā)育。(2)②和④都是傳粉，目的有什么不同？(3)①過程處理后，新產(chǎn)生的四倍體，各部分細(xì)胞都含有四個(gè)染色體組嗎？答案答案西瓜f的瓜瓤來(lái)自母本，含有四個(gè)染色體組，而種子e的胚含有三個(gè)染色體組。(4)西瓜f的瓜瓤、種子e的胚分別含有幾個(gè)染色體組？答案三倍體西瓜進(jìn)行減數(shù)分裂時(shí)，由于聯(lián)會(huì)紊亂，一般不能產(chǎn)生正常配子。(5)為什么三倍體西瓜沒有種子？答案答案F1的基因型是DdTt，能產(chǎn)生四種配子：DT、dT、Dt、dt。2.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(jù)圖分析：答案(1)F1能產(chǎn)生幾種雄配子？答案過程③是花藥離體培養(yǎng)過程。原理是細(xì)胞的全能性。(2)過程③是哪種處理？其原理是什么？答案過程④是用一定濃度的秋水仙素處理單倍體幼苗。處理后ddTT占的比例為1/4。(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？答案知識(shí)整合單倍體育種和多倍體育種

單倍體育種多倍體育種原理染色體數(shù)目變異染色體數(shù)目變異方法花藥離體培養(yǎng)獲得單倍體，再用秋水仙素處理幼苗秋水仙素處理正在萌發(fā)的種子或幼苗優(yōu)點(diǎn)明顯縮短育種年限器官大，營(yíng)養(yǎng)成分含量高，產(chǎn)量增加缺點(diǎn)技術(shù)復(fù)雜，需要與雜交育種配合適用于植物，動(dòng)物難以開展。多倍體植物生長(zhǎng)周期延長(zhǎng)，結(jié)實(shí)率降低舉例拓展應(yīng)用5.下列關(guān)于“低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化”實(shí)驗(yàn)的敘述，不正確的是A.用低溫處理植物分生組織細(xì)胞，能抑制紡錘體的形成B.洋蔥根尖長(zhǎng)出約1cm時(shí)，剪下，置于4℃冰箱中，誘導(dǎo)36hC.卡諾氏液浸泡根尖，固定細(xì)胞的形態(tài)D.裝片制作包括解離、漂洗、染色和制片4個(gè)步驟

答案解析解析低溫誘導(dǎo)的原理是抑制紡錘體的形成；剪下根尖，會(huì)使其失去生命力，細(xì)胞不再分裂；卡諾氏液的作用是固定細(xì)胞的形態(tài)；在制作裝片時(shí)，過程和“觀察植物細(xì)胞的有絲分裂”相同，包括解離、漂洗、染色和制片4個(gè)步驟。6.將二倍體芝麻的種子萌發(fā)成的幼苗用秋水仙素處理后得到的四倍體芝麻A.對(duì)花粉進(jìn)行離體培養(yǎng)，可得到二倍體芝麻B.產(chǎn)生的配子沒有同源染色體，所以無(wú)遺傳效應(yīng)C.與原來(lái)的二倍體芝麻雜交，產(chǎn)生的是不育的三倍體芝麻D.秋水仙素誘導(dǎo)染色體加倍時(shí)，最可能作用于細(xì)胞分裂的后期

答案解析解析二倍體芝麻幼苗用秋水仙素處理，得到的是同源四倍體，體細(xì)胞內(nèi)有4個(gè)染色體組，而且每個(gè)染色體組之間都有同源染色體。由四倍體的配子發(fā)育來(lái)的芝麻是單倍體，含兩個(gè)染色體組，所以該單倍體芝麻是可育的。四倍體的配子中有兩個(gè)染色體組，二倍體的配子中有一個(gè)染色體組，所以四倍體與二倍體雜交產(chǎn)生的是三倍體芝麻，由于三倍體芝麻在減數(shù)分裂過程中同源染色體聯(lián)會(huì)紊亂，不能形成正常的配子，所以不育。秋水仙素誘導(dǎo)染色體加倍時(shí)，起作用的時(shí)期是細(xì)胞分裂的前期，抑制紡錘體的形成。課堂小結(jié)結(jié)構(gòu)數(shù)目缺失倒位染色體組單倍體多倍體當(dāng)堂檢測(cè)A.基因突變

B.染色體變異C.基因重組

D.堿基互補(bǔ)配對(duì)1.如圖為一對(duì)同源染色體在減數(shù)分裂時(shí)的配對(duì)行為，表明該細(xì)胞發(fā)生了√23451答案解析解析根據(jù)圖示推測(cè)其產(chǎn)生的過程為：23451這是染色體倒位發(fā)生后引起的變化，屬于染色體結(jié)構(gòu)變異。2.基因突變和染色體變異的一個(gè)重要的區(qū)別是A.基因突變?cè)诠鈱W(xué)顯微鏡下看不見B.染色體變異是定向的，而基因突變是不定向的C.基因突變是可以遺傳的D.染色體變異是不可以遺傳的√答案23415解析23415解析基因突變是DNA分子中發(fā)生堿基對(duì)的替換、增添和缺失，而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變，屬于分子水平的變化，光學(xué)顯微鏡下觀察不到；染色體的變異可在光學(xué)顯微鏡下直接觀察到；生物的變異是不定向的；基因突變和染色體變異其遺傳物質(zhì)均發(fā)生改變，都是可遺傳的變異。234153.下列關(guān)于染色體組的敘述，正確的是A.體細(xì)胞中的一半染色體是一個(gè)染色體組B.配子中的全部染色體是一個(gè)染色體組C.本物種配子中的一半染色體是一個(gè)染色體組D.二倍體生物配子中的全部染色體是一個(gè)染色體組√答案解析解析一個(gè)染色體組內(nèi)各條染色體大小、形態(tài)各不相同，是一組非同源染色體。只有二倍體產(chǎn)生的配子中含有一套非同源染色體，才是一個(gè)染色體組。234154.雙子葉植物大麻(2n＝20)為雌雄異株，性別決定為XY型，若將其花藥離體培養(yǎng)，再將幼苗用秋水仙素處理，所得植株的染色體組成應(yīng)是A.18＋XY B.18＋YYC.9＋X或9＋Y D.18＋XX或18＋YY答案√解析由題可知2n＝20，性別決定為XY型，則花藥的染色體組成為9＋X或9＋Y，將其培育成單倍體后再利用秋水仙素處理，誘導(dǎo)染色體加倍后，植株的染色體組成為18＋XX或18＋YY。解析5.已知二倍體西瓜的體細(xì)胞中含有22條染色體，西瓜的綠皮(A)對(duì)白皮(a)為顯性，大子(B)對(duì)小子(b)為顯性，這兩對(duì)等位基因分別位于兩對(duì)同源染色體上?，F(xiàn)對(duì)一批純種綠皮大子與白皮小子西瓜種子進(jìn)行了下列操作：a.將這批種子播種，并用一定濃度的秋水仙素處理純種綠皮大子幼苗，使之成為四倍體；b.當(dāng)被處理后的綠皮大子西瓜植株開花后，將白皮小子西瓜植株的花粉授予綠皮大子植株，使之雜交獲得F1。(1)親本雜交當(dāng)年結(jié)_____(選填“有子”或“無(wú)子”)西瓜，其果皮顏色為______。23415答案解析有子綠皮解析純種綠皮大子西瓜基因型為AABB，白皮小子西瓜基因型為aabb，用一定濃度的秋水仙素處理純種綠皮大子幼苗后的基因型為AAAABBBB，與aabb雜交后形成受精卵AAaBBb，發(fā)育為種子，所以母本結(jié)的是有子西瓜。因果實(shí)由母本的子房發(fā)育而成，果皮來(lái)自子房壁，母本基因型為AAAABBBB，所以果皮顏色為綠皮。23415(2)秋水仙素的作用是_____________________________________________________。23415答案抑制有絲分裂時(shí)紡錘體的形成，使細(xì)胞中的染色體數(shù)目加倍(3)由于工作人員的疏忽，進(jìn)行a操作時(shí)，其中有一株幼苗沒有用秋水仙素處理，其通過雜交獲得了有子西瓜。第二年，工作人員將該種子(F1)播種，用一定濃度的秋水仙素處理其幼苗，并讓F1與白皮小子西瓜植株雜交獲得F2。(提示：F1