专题18、染色体结构和数目的变异

1、专题18、染色体结构和数目的变异1、概念：在自然条件或人为条件的影响下，染色体的结构和数目都可以发生变化，从而导致生物的性状发生变异。染色体结构的变异2、类型 染色体数目的变异 类型：缺失、倒位、易位、重复。3、染色体结构的变异 实例：猫叫综合症等。原因：染色体结构的改变，引起染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，对生物个体往往是不利的，有的甚至会导致生物体死亡。类型遗传效应图解实例缺失缺失片段越大，对个体影响越大。轻则影响个体生活力，重则死亡猫叫综合征重复引起的遗传效应比缺失小，重复部分太大会影响个体生活力果蝇的棒状眼倒位形成的配子大多是异常的，从而影响个体生育/易位产生部分异常配子，使配

2、子的育性降低或产生有遗传病的后代人慢性粒细胞白血病说明：每个物种染色体的大小、形态和结构都是相对稳定的。交叉互换与染色体易位的区别交叉互换染色体易位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变异在显微镜下观察不到在显微镜下观察到4、染色体数目变异个别染色体数目增加或减少：21三体综合征 染色体组成倍增加或减少5、染色体组：(1)概念：细胞中的一组非同源染色体，它们在形态和功能上各不相同，但是携带着控制一种生物生长发育、遗传变异的全部信息，这样的一组染色体叫做一个染色体组(用n表示)。(2)特征：不同种生物，每一个染色体组所含的染色体数目不同(如

3、人23条，果蝇4条)；在1个染色体组中是没有同源染色体的(减后，同源染色体分离)，即所有的染色体大小形态各不相同。(3)染色体组数的判断：方法：细胞内形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组，图甲所示细胞中相同的染色体有4条，则此细胞中有4个染色体组(每个染色体组含3条形态和功能各不相同的染色体)。方法：在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的同一种基因出现几次，则有几个染色体组，图乙所示基因型为AAaBBb的细胞或生物体含有3个染色体组。判断：每个生殖细胞中的一组染色体都叫一个染色体组吗？(×)2n？4n？6、二倍体(1)概念：由受精卵发育而成的个体，体细胞中含有两个染色体组的个

4、体叫二倍体。(2)实例：几乎全部动物(蜂王、工蜂属于二倍体，雄蜂属于单倍体)，过半数高等植物。7、多倍体(1)概念：由受精卵发育而成的个体，体细胞中含有3个或3个以上的染色体组的叫做多倍体。(三倍体-3n，四倍体-4n，六倍体-6n)(2)实例：1/3的被子植物(3)形成原因自然多倍体：外界条件剧变，分裂受阻，染色体数目加倍，加倍的细胞继续进行正常的分裂形成多倍体幼苗，从而得到多倍体植株。 人工诱导多倍体：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，从而得到多倍体植株(低温处理)。茎秆粗壮，叶片、果实、种子比较大，营养物质含量高。(4)特点 发育延迟，结实率低。(5)应用：人工诱导多倍体育种。8、人工诱导

5、多倍体育种(1)概念：采用人工方法获得多倍体，再利用其变异来选育新品种。(2)方法：最常用的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，从而得到多倍体。(3)秋水仙素作用原理：抑制纺锤体的形成。秋水仙素的作用在于能够抑制细胞有丝分裂时形成纺缍体，染色体虽然完成了复制，但是不能形成两个子细胞，因而使染色体的数目加倍，这样，加倍的染色体就存在于一个体细胞里。以后由这样的体细胞分裂出来的子细胞，染色体数目都比原来的体细胞增加了一倍，这就形成了一个多倍体植株。(4)实例：三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦的培育。专题：无籽西瓜和无籽番茄的比较。无籽西瓜，是三倍体西瓜的果实。三倍体植株在减数分裂时，染色体的联会发生

6、紊乱，不能形成正常的生殖细胞，因此胚珠并不发育成为种子。不过子房发育果实时，需授以二倍体西瓜的花粉，刺激诱导三倍体的子房，才能发育成三倍体的无籽西瓜(属于染色体变异，是可遗传的变异)。无籽番茄，是用生长素刺激没有授粉的番茄雌花的子房，使其发育成为果实，由于番茄未授粉，所有没有种子(属于不遗传的变异)。秋水仙素可引起的变异：变异类型原理时期基因突变DNA复制出差错间期染色体变异抑制纺锤体形成前期9、单倍体(1)概念：指体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。自然条件下，由未受精的卵细胞直接发育而成，如雄蜂。(2)形成原因 人工条件下，用花药离体培养也能获得单倍体。(3)特点：植株弱小，高度不育(

7、孕)原因：减数分裂过程中，联会紊乱，染色体无规则地分配到配子中去，形成正常可育配子的概率仅为(1/2)n(n为染色体组中的染色体基数)，致使植株不孕。但自然状态下存在的单倍体(雄蜂等)，由于长期的自然选择作用，其生活力及繁殖能力均表现正常，在生产上无使用价值。(4)应用：单倍体育种。方法：花药离体培养单倍体植株人工诱导(秋水仙素)，染色体数目加倍正常植株(纯合体)自交种子(第一年)萌发发育新植株(新品种，纯种)(第二年)。优点：明显缩短育种年限。实例：蜜蜂中的雄蜂；蚜虫孤雌生殖的后代；水稻、小麦的花粉植株等。专题：单倍体、二倍体、多倍体辨析。凡是由配子不经受精作用直接发育而来的新个体就是单倍体

8、。而不必管它体细胞中有几个染色体组。由受精卵发育而来，凡是体细胞中含有两个(三个或三个以上)染色体组的个体叫二倍体(多倍体)。可见，二倍体和多倍体的划分依据是体细胞中含有染色体组的数目；而单倍体的确定不是以体细胞中含有的染色体组的数目为依据，而是以是否由配子直接发育而来为依据。专题：基因重组，基因突变，染色体变异。类型项目基因突变基因重组染色体变异适用范围生物种类所有生物(包括病毒)均可发生自然状态下只发生于真核生物有性生殖过程中，为核遗传真核生物细胞增殖过程中均可发生生殖无性生殖、有性生殖有性生殖无性生殖、有性生殖类型自然突变诱发突变交叉互换自由组合染色体结构变异染色体数目变异原因DNA复制

9、(有丝分裂间期、减数分裂第一次分裂的间期)过程碱基序列出现差错减数分裂时非同源染色体上的非等位基因自由组合或同源染色体的非姐妹染色单体间发生交叉互换内外因素影响使染色体结构出现异常，或细胞分裂过程中，染色体不分离，形成了多倍体，或减数分裂时，偶而发生染色体不配对不分离，分离延迟等原因引起发生时期DNA复制时(有丝分裂间期、减数第一次分裂前的间期)减数分裂四分体时期及第一次分裂过程中细胞分裂期实质产生新的基因(改变基因的质，不改变基因的量)产生新的基因型(不改变基因的质，一般也不改变基因的量，但转基因技术会改变基因的量)基因数目或基因排列顺序发生改变(不改变基因的质)产生结果产生新的基因只产生新

10、的基因型，不产生新的基因不产生新的基因，但可引起基因数目或顺序的变化意义基因突变是生物变异的根本来源，为基因重组提供原始材料。三种可遗传变异都为生物进化提供了原材料镜检光镜下均无法检出，可根据是否有新性状或新性状组合确定光镜下可检出育种应用诱变育种杂交育种单倍体育种、多倍体育种10、育种：(1)杂交育种依据原理：基因重组常用方法：杂交自交选优自交至不发生性状分离为止杂交“杂种”优点：使分散在同一物种不同品种中的多个优良性状集中于同一个体身上缺点：育种时间一般比较长；局限于同种或亲缘关系较近的物种间；需及时发现优良品种。年年制种举例：用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦杂交水稻、杂

11、交玉米等(2)人工诱变育种依据原理：基因突变常用方法：物理：用紫外线、X或射线、微重力、激光等处理，再筛选化学：用亚硝酸、硫酸二乙酯等处理，再选择优点：可以提高变异的频率，大幅度地改良某些性状缺点：盲目性大，具有不定向性；有利变异少，工作量大，需要大量的供试材料举例：青霉素高产菌株、太空椒(3)单倍体育种依据原理：染色体变异常用方法：先将花药离体培养，培养出单倍体植株将单倍体幼苗经一定浓度的秋水仙素处理获得纯合子从中选择优良植株优点：明显缩短育种年限缺点：技术复杂且需与杂交育种配合举例：单倍体育种获得的矮秆抗锈病小麦(4)多倍体育种依据原理：染色体变异常用方法：用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种

12、子或幼苗优点：操作简单，能较快获得新类型缺点：多倍体植物发育延迟，结实率降低，一般只适用于植物，在动物难于开展。举例：三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦(5)基因工程育种依据原理：基因重组常用方法：转基因(DNA重组)技术将目的基因引入生物体内，培育新品种优点：打破物种界限，定向改变生物的性状缺点：技术复杂，安全性问题多，有可能引起生态危机举例：产生人胰岛素的大肠杆菌、抗虫棉说明：(1)杂交育种与杂种优势的区别：杂交育种是通过有性生殖，使不同品种的优良性状通过交配组合到后代的一个个体中，从而选育出优良品种的方法。杂种优势是指基因型不同的个体杂交产生的杂交一代，在适应能力上优于两个亲本的现象。(2)不

13、同需求的育种方法选择与分析若要培育隐性性状个体，则可用自交或杂交，只要出现该性状即可。有些植物如小麦、水稻等，杂交实验较难操作，则最简便的方法是自交。若要快速获得纯种，则用单倍体育种方法。若实验植物为营养繁殖类如土豆、地瓜等，则只要出现所需性状即可，不需要培育出纯种。若要培育原先没有的性状，则可用诱变育种。若要定向改变生物性状的新品种，可利用基因工程育种。随讲随练芥酸会降低菜籽油的品质。油菜有两对独立遗传的等位基因(H和h，G和g)控制菜籽的芥酸含量。下图是获得低芥酸油菜新品种(HHGG)的技术路线，已知油菜单个花药由花药壁(2n)及大量花粉(n)等组分组成，这些组分的细胞都具有全能性。据图分

14、析，下列叙述错误的是：A.、两过程均需要植物激素来诱导细胞分化B.与过程相比，过程可能会产生二倍体再生植株C.图中三种途径中，利用花粉培养筛选低芥酸油菜新品种(HHGG)的效率最高D.F1减数分裂时，H基因所在染色体会与G基因所在染色体发生联会答案 D11、低温诱导植物染色体数目的变化(1)实验原理用低温处理植物分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成。(2)材料用具洋葱或大葱、蒜(均为二倍体)，卡诺氏液，改良苯酚品红染液，体积分数为15%的盐酸溶液，体积分数为95%的酒精溶液，培养皿，滤纸，纱布，烧杯，镊子，剪刀，显微镜，载玻片，盖玻片，冰箱。(3)方法步骤培养根尖：待洋葱长出约1cm的不定根时，将整个装置放入冰箱的低温室(4摄氏度)，诱导培养36h。固定细胞：剪取诱导处理的根尖长度约0.5-cm，放入卡诺液中浸泡0.5-1h，然后用体积分数为95%的酒精溶液冲洗2次