高一生物染色体变异及其应用

1、第三节染色体变异及其应用第三节染色体变异及其应用 第三节染色体变异及其应用第三节染色体变异及其应用基础自主梳理基础自主梳理核心要点突破核心要点突破实验探究创新实验探究创新课标领航课标领航知能过关演练知能过关演练通过本节的学习，我能够通过本节的学习，我能够1简述染色体的结构变异和数目变异。简述染色体的结构变异和数目变异。2收集染色体变异在育种上应用的事例。收集染色体变异在育种上应用的事例。情景导引情景导引阿根廷南部的某些肉牛养殖场阿根廷南部的某些肉牛养殖场曾发生过食人蝇灾害曾发生过食人蝇灾害.人们采取了人们采取了很多措施很多措施,效果均不显著效果均不显著.最终最终,生物生物学家和物理学家联合创造

2、了一种有效方法学家和物理学家联合创造了一种有效方法:用大剂用大剂量的量的X射线照射食人蝇幼虫射线照射食人蝇幼虫,导致食人蝇的染色体导致食人蝇的染色体发生变异发生变异,幼虫发育为成蝇后幼虫发育为成蝇后,将它们放飞于牧场中将它们放飞于牧场中,让其与原本生活在牧场的食人蝇交配让其与原本生活在牧场的食人蝇交配.结果大批结果大批的食人蝇无法产生后代的食人蝇无法产生后代,即使少数个体能产生后即使少数个体能产生后代代,其后代也是体弱多病很快死亡其后代也是体弱多病很快死亡.让我们走进让我们走进本节去学习一下本节去学习一下,了解其中的原委吧了解其中的原委吧!基础自主梳理基础自主梳理一、染色体结构的变异一、染色体

3、结构的变异1.原因原因:染色体的断裂以及断裂后的片段不正常的染色体的断裂以及断裂后的片段不正常的重新连接重新连接.2.类型类型:包括包括_、重复、重复、_和易位和易位4种。种。3.影响因素影响因素:电离辐射、电离辐射、_或一些化学物质或一些化学物质诱导诱导.缺失缺失倒位倒位病毒感染病毒感染4.结果结果:使染色体上的基因的使染色体上的基因的_或排列顺序发生或排列顺序发生改变改变,从而导致性状的变异从而导致性状的变异.大多数染色体结构的变大多数染色体结构的变异对生物体是不利的异对生物体是不利的,有时甚至会导致生物体死亡有时甚至会导致生物体死亡.5.实例实例:猫叫综合征是人的第猫叫综合征是人的第5号

4、染色体号染色体_引起的引起的.数目数目部分缺失部分缺失思考感悟思考感悟1染色体结构变异中的易位与染色体结构变异中的易位与“交叉互换交叉互换”有有什么区别？什么区别？【提示提示】染色体结构变异中的易位是发生在染色体结构变异中的易位是发生在非同源染色体之间的片段移接。而交叉互换发非同源染色体之间的片段移接。而交叉互换发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间。生在同源染色体的非姐妹染色单体之间。二、染色体数目的变异二、染色体数目的变异1.体细胞中的染色体体细胞中的染色体正常情况下正常情况下,数目都是恒定的数目都是恒定的,体细胞中的染色体一体细胞中的染色体一般都成对存在般都成对存在.2.染色体组染色体组:

5、_中所具有的全部染中所具有的全部染色体色体.3.概念概念:染色体数目的成倍增加或减少染色体数目的成倍增加或减少,或者或者_的增加或减少等的增加或减少等,都称为染色体数目的变异都称为染色体数目的变异.二倍体生物配子二倍体生物配子个别染个别染色体色体4类型类型思考感悟思考感悟2体细胞中含有多个染色体组的个体一定是多体细胞中含有多个染色体组的个体一定是多倍体吗？倍体吗？【提示提示】不一定。如果该生物是由配子发育形不一定。如果该生物是由配子发育形成的，就是单倍体；若是由受精卵发育形成的，成的，就是单倍体；若是由受精卵发育形成的，则为多倍体。则为多倍体。单倍体单倍体缩短育种年限缩短育种年限2多倍体育种多

6、倍体育种(1)自然作用机理自然作用机理:当植物体的内外环境发生骤变当植物体的内外环境发生骤变时时,正在分裂的细胞中的正在分裂的细胞中的_可能受到破坏可能受到破坏,已已经复制的染色体不能分配到经复制的染色体不能分配到_,细胞不能细胞不能分裂为两个分裂为两个_,于是形成了于是形成了_的的细胞细胞,然后发育成多倍体然后发育成多倍体.纺锤体纺锤体细胞两极细胞两极子细胞子细胞染色体组加倍染色体组加倍(2)人工诱导人工诱导方法方法:_处理萌发的种子或幼苗处理萌发的种子或幼苗.机理机理:抑制抑制_的形成的形成,导致细胞内染色体数导致细胞内染色体数目加倍目加倍.(3)植株优点植株优点:茎秆茎秆_,所得果实、叶

7、片、种所得果实、叶片、种子都比较大子都比较大,糖类和蛋白质等营养物质的含量有所糖类和蛋白质等营养物质的含量有所_.秋水仙素秋水仙素纺锤体纺锤体粗壮粗壮增加增加核心要点突破核心要点突破染色体组的判定和生物体染色体组的判定和生物体倍性的判断倍性的判断要点一要点一1染色体组染色体组(1)特点特点一个染色体组中不含有同源染色体。一个染色体组中不含有同源染色体。一个染色体组中所含有的染色体形态、大小和一个染色体组中所含有的染色体形态、大小和功能各不相同。功能各不相同。一个染色体组中含有控制一种生物性状的一整一个染色体组中含有控制一种生物性状的一整套遗传信息套遗传信息(即含一整套基因，不能重复即含一整套基

8、因，不能重复)。(2)染色体组数目的确定方法染色体组数目的确定方法根据细胞中染色体的形态判断根据细胞中染色体的形态判断细胞内同一形态的染色体有几条细胞内同一形态的染色体有几条,则含有几个染色则含有几个染色体组体组,如图甲细胞中同一形态的染色体有如图甲细胞中同一形态的染色体有4条条,则该则该细胞含细胞含4个染色体组个染色体组,图乙含图乙含3个染色体组个染色体组,图丙含图丙含1个染色体组个染色体组.根据基因型来判断根据基因型来判断在细胞或生物体的基因型中在细胞或生物体的基因型中,控制同一性状的基因控制同一性状的基因(不分显隐性不分显隐性)出现几次出现几次,则有几个染色体组则有几个染色体组,如图乙如

9、图乙细胞基因型为细胞基因型为AAaBBb,基因基因A和和a(或或B和和b)共有共有3个个,则该细胞共有则该细胞共有3个染色体组个染色体组.(3)生物体倍性的判断生物体倍性的判断【规律小结规律小结】 判断生物是几倍体判断生物是几倍体,既要看细胞既要看细胞内含有的染色体组数，还要考虑生物个体发育的内含有的染色体组数，还要考虑生物个体发育的起点：起点：如果生物体是由受精卵发育而来的，体细胞中如果生物体是由受精卵发育而来的，体细胞中含有几个染色体组就是几倍体。含有几个染色体组就是几倍体。如果生物是由生殖细胞发育而来的，无论体细如果生物是由生殖细胞发育而来的，无论体细胞中含有几个染色体组，只能是单倍体。

10、胞中含有几个染色体组，只能是单倍体。A.代表的生物可能是二倍体代表的生物可能是二倍体,其每个染色体组含其每个染色体组含4条染色体条染色体B.代表的生物可能是二倍体代表的生物可能是二倍体,其每个染色体组含其每个染色体组含3条染色体条染色体C.代表的生物可能是四倍体代表的生物可能是四倍体,其每个染色体组含其每个染色体组含2条染色体条染色体D.代表的生物可能是单倍体代表的生物可能是单倍体,其每个染色体组含其每个染色体组含4条染色体条染色体【思路点拨思路点拨】解答本题的思路为：解答本题的思路为：【尝试解答尝试解答】B【解析解析】因题干中未涉及细胞的发育起点因题干中未涉及细胞的发育起点,所以所以一般说一

11、般说“可能是可能是”几倍体几倍体,的染色体组数分的染色体组数分别是别是2、3、4、1,所以依次可能是二倍体、三倍体、所以依次可能是二倍体、三倍体、四倍体、单倍体四倍体、单倍体,当然当然,也可能是单倍体也可能是单倍体.【规律方法规律方法】二倍体、多倍体和单倍体判断程二倍体、多倍体和单倍体判断程序序首先判断细胞的发育起点首先判断细胞的发育起点,起点是配子的一定是起点是配子的一定是单倍体单倍体.起点是受精卵的起点是受精卵的,再判断染色体组数目再判断染色体组数目,含有几个含有几个染色体组就是几倍体染色体组就是几倍体.如果细胞内只含有一个染色体组如果细胞内只含有一个染色体组,则一般是单倍则一般是单倍体体

12、.跟踪训练跟踪训练如图表示某高等植物卵细胞内的染色如图表示某高等植物卵细胞内的染色体数目和染色体形态模式图体数目和染色体形态模式图.此植物的胚细胞、胚此植物的胚细胞、胚乳细胞、叶肉细胞的染色体组和染色体数目分别乳细胞、叶肉细胞的染色体组和染色体数目分别是是()A12、8、16和和36、24、24B6、9、6和和24、36、24C8、9、8和和24、48、24D8、16、16和和24、24、48解析解析:选选B.由于卵细胞中相同的染色体有三条由于卵细胞中相同的染色体有三条,所以所以含有三个染色体组含有三个染色体组,共含共含12条染色体条染色体.胚细胞、叶肉胚细胞、叶肉细胞由受精卵发育而来细胞由受

13、精卵发育而来,则细胞中含有则细胞中含有6个染色体组、个染色体组、24条染色体条染色体;胚乳细胞由受精极核发育而来胚乳细胞由受精极核发育而来,所以细所以细胞中含有胞中含有9个染色体组、个染色体组、36条染色体条染色体.1.多倍体的自然形成多倍体的自然形成多倍体的自然形成和无子西瓜多倍体的自然形成和无子西瓜的培育过程分析的培育过程分析要点二要点二2三倍体无子西瓜的培育三倍体无子西瓜的培育(1)关于两次传粉：第一次传粉是杂交得到三倍体关于两次传粉：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子房发育成果实。种子，第二次传粉是为了刺激子房发育成果实。(2)用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗使之成为四

14、倍用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗使之成为四倍体，秋水仙素应处理萌发的种子或幼苗。因为萌体，秋水仙素应处理萌发的种子或幼苗。因为萌发的种子或幼苗具有分生能力，细胞进行有丝分发的种子或幼苗具有分生能力，细胞进行有丝分裂，秋水仙素处理后可达到使产生的新细胞染色裂，秋水仙素处理后可达到使产生的新细胞染色体数目加倍的目的。体数目加倍的目的。(3)秋水仙素处理后，分生组织分裂产生的茎、叶、秋水仙素处理后，分生组织分裂产生的茎、叶、花等染色体数目加倍，而未处理的如根部细胞染花等染色体数目加倍，而未处理的如根部细胞染色体数目不变。色体数目不变。(4)四倍体上结四倍体西瓜，四倍体西瓜的种子的四倍体上结四倍体西瓜，

15、四倍体西瓜的种子的胚有胚有3个染色体组，胚乳有个染色体组，胚乳有5个染色体组；果皮、个染色体组；果皮、种皮均为种皮均为4个染色体组。个染色体组。特别提醒特别提醒 如果以二倍体西瓜作为母本，四倍如果以二倍体西瓜作为母本，四倍体西瓜作为父本，也能得到三倍体种子，但这种体西瓜作为父本，也能得到三倍体种子，但这种三倍体种子结的西瓜因珠被发育成厚硬的种皮，三倍体种子结的西瓜因珠被发育成厚硬的种皮，达不到达不到“无子无子”的目的。的目的。 已知西瓜红瓤已知西瓜红瓤(R)对黄瓤对黄瓤(r)为显性为显性.第一年将第一年将黄瓤西瓜种子种下黄瓤西瓜种子种下,发芽后用秋水仙素处理，得到发芽后用秋水仙素处理，得到四倍

16、体西瓜植株四倍体西瓜植株.以该四倍体植株作母本以该四倍体植株作母本,二倍体纯二倍体纯合红瓤西瓜为父本进行杂交合红瓤西瓜为父本进行杂交,并获得三倍体植株并获得三倍体植株,开开花后再授以纯合二倍体红瓤西瓜的成熟花粉花后再授以纯合二倍体红瓤西瓜的成熟花粉,所结所结无子西瓜瓤的颜色和基因型分别是无子西瓜瓤的颜色和基因型分别是()A红瓤红瓤RRrB红瓤红瓤RrrC红瓤红瓤RRR D黄瓤黄瓤rrr【思路点拨思路点拨】本题主要考查染色体倍性及生物本题主要考查染色体倍性及生物体中特殊结构的染色体组数目，解答本题主要从体中特殊结构的染色体组数目，解答本题主要从以下几个方面来进行：以下几个方面来进行：确定西瓜性状

17、的显隐性。确定西瓜性状的显隐性。明确三倍体无子西瓜的培育过程。明确三倍体无子西瓜的培育过程。了解西瓜胚及胚乳的染色体组成。了解西瓜胚及胚乳的染色体组成。【尝试解答尝试解答】B【解析解析】黄瓤西瓜种子经处理得到四倍体，其黄瓤西瓜种子经处理得到四倍体，其基因型为基因型为rrrr，植株开花后产生的卵细胞基因型，植株开花后产生的卵细胞基因型为为rr，接受二倍体红瓤西瓜，接受二倍体红瓤西瓜R花粉所形成的受精花粉所形成的受精卵基因型为卵基因型为Rrr。发育成的胚为三倍体。发育成的胚为三倍体(Rrr)，该，该三倍体植株所结西瓜的性状取决于母本，应为红三倍体植株所结西瓜的性状取决于母本，应为红瓤。瓤。跟踪训练

18、跟踪训练将基因型为将基因型为AA和和aa的两个植株杂交的两个植株杂交,得得到到F1,将将F1再作进一步处理再作进一步处理,如图所示如图所示.请分析回答请分析回答:(1)乙植株的基因型是乙植株的基因型是_,属于属于_倍体倍体.(2)用乙植株的花粉直接培育成的后代属于用乙植株的花粉直接培育成的后代属于_倍体倍体,其基因型及比例为其基因型及比例为_.(3)丙植株的体细胞中含有丙植株的体细胞中含有_个染色体组个染色体组.解析解析:由由AAaa可知可知F1为为Aa,自然生长的甲植株为自然生长的甲植株为二倍体二倍体,基因型为基因型为Aa,用秋水仙素处理用秋水仙素处理F1,得到的乙得到的乙植株的染色体加倍植

19、株的染色体加倍,其基因型为其基因型为Aaaa,这种植株经减数分裂可形成的花粉类型有三种即这种植株经减数分裂可形成的花粉类型有三种即AA、Aa、aa且比例为且比例为1: :4: :1,所以对其花粉做离所以对其花粉做离体培养后体培养后,得到的单倍体基因型为得到的单倍体基因型为AAAaaa141.由四倍体的乙植株与二倍体的甲植株杂由四倍体的乙植株与二倍体的甲植株杂交交,丙植株为含三个染色体组的后代丙植株为含三个染色体组的后代.答案：答案：(1)AAaa四四(2)单单AAAaaa141(3)3多倍体育种和单倍体育种的比较多倍体育种和单倍体育种的比较要点三要点三多倍体育种多倍体育种单倍体育种单倍体育种原

20、理原理染色体组成倍增加染色体组成倍增加染色体组成倍减少染色体组成倍减少,再再加倍后得到纯种加倍后得到纯种(指每指每对染色体上成对的基对染色体上成对的基因都是纯合的因都是纯合的)常用常用方法方法秋水仙素处理萌发的秋水仙素处理萌发的种子、幼苗种子、幼苗花药离体培养后花药离体培养后,人工人工诱导染色体数目加倍诱导染色体数目加倍多倍体育种多倍体育种单倍体育种单倍体育种优点优点操作简单操作简单明显缩短育种年限明显缩短育种年限缺点缺点适用于植物适用于植物,在动物在动物方面难以操作方面难以操作技术复杂一些技术复杂一些,需与杂交育种配合需与杂交育种配合特别提醒特别提醒 单倍体育种一般应用于二倍体植物单倍体育种

21、一般应用于二倍体植物,因为若为四因为若为四倍体植物倍体植物,通过单倍体育种形成的个体不一定是纯通过单倍体育种形成的个体不一定是纯合子合子.用秋水仙素处理植株使染色体数目加倍用秋水仙素处理植株使染色体数目加倍,若操作若操作对象是单倍体植株对象是单倍体植株,叫单倍体育种叫单倍体育种,若操作对象为正若操作对象为正常植株常植株,叫多倍体育种叫多倍体育种,所以所以,“染色体数目加倍染色体数目加倍”不一定就是多倍体育种不一定就是多倍体育种. (2011年如东高中高一检测年如东高中高一检测)下列有关水稻的下列有关水稻的叙述叙述,错误的是错误的是()A.二倍体水稻含有两个染色体组二倍体水稻含有两个染色体组B.

22、二倍体水稻经秋水仙素处理二倍体水稻经秋水仙素处理,可得到四倍体水可得到四倍体水稻稻,稻穗、米粒较大稻穗、米粒较大C.二倍体水稻与四倍体水稻杂交二倍体水稻与四倍体水稻杂交,可得到三倍体可得到三倍体水稻水稻,含三个染色体组含三个染色体组D.二倍体水稻的花粉经离体培养二倍体水稻的花粉经离体培养,可得到单倍体可得到单倍体水稻水稻,稻穗、米粒变大稻穗、米粒变大【尝试解答尝试解答】D【解析解析】由受精卵发育而来的个体，体细胞中由受精卵发育而来的个体，体细胞中含有两个染色体组的叫做二倍体，所以含有两个染色体组的叫做二倍体，所以A项正确。项正确。多倍体植株与二倍体植株相比，多倍体植株的茎多倍体植株与二倍体植株

23、相比，多倍体植株的茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，营养物质秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，营养物质含量增加。单倍体植株弱小，高度不育，所以含量增加。单倍体植株弱小，高度不育，所以D项错误。项错误。跟踪训练跟踪训练通过单倍体的途径培育小麦新品种可通过单倍体的途径培育小麦新品种可以大大缩短育种年限以大大缩短育种年限,培育单倍体幼苗所用的花药培育单倍体幼苗所用的花药应取自于应取自于()A某一优良品种某一优良品种 B被确定为父本的植株被确定为父本的植株CF1 DF2解析解析:选选C.单倍体途径培育小麦新品种要先通过杂单倍体途径培育小麦新品种要先通过杂交交,让控制不同优良性状的基因组合到让控制不同

24、优良性状的基因组合到F1个体中个体中,再再取取F1花粉培育单体幼苗花粉培育单体幼苗,通过秋水仙素处理获得所通过秋水仙素处理获得所需个体需个体.实验探究创新实验探究创新低温诱导染色体加倍的实验设计低温诱导染色体加倍的实验设计1.原理原理:进行正常有丝分裂的细胞进行正常有丝分裂的细胞,在有丝分裂后期在有丝分裂后期,染色体着丝粒分裂染色体着丝粒分裂,子染色体在纺锤丝的牵引下分子染色体在纺锤丝的牵引下分别移向两极别移向两极,最终被平分到两个子细胞中去最终被平分到两个子细胞中去.用低温用低温处理植物分生组织细胞处理植物分生组织细胞,能够抑制纺锤丝的形成能够抑制纺锤丝的形成,染染色体不能拉向两极色体不能拉向两极,细胞不能分裂成两个子细胞细胞不能分裂成两个子细胞,导导致细胞内染色体数目加倍致细胞内染色体数目加倍.2.方法方法:低温处理植物分生组织细胞低温处理植物分生组织细胞,然后做成有丝然后做成有丝分裂装片在显微镜下观察染色体形态数目的变化分裂装片在显微镜下观察染色体形态数目的变化.【例题展示例题展示】对植物进行一定时间的低温对植物进行一定时间的低温(如如4 )处理处理,是否也能是否也能诱导染色体数目加倍诱导染色体数目加倍?请设计实验对这个问题进行请设计实验对这个问题进行探究探究.(室温室温25 )材料用具材料用具:洋葱若干洋葱若干;冰箱冰箱;显微镜等其他必需的实验显微