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一页，共六十二页，编辑于2023年，星期四第二页，共六十二页，编辑于2023年，星期四第三页，共六十二页，编辑于2023年，星期四1．染色体变异包括形态、结构、数目的变异等，这些变异常常可以通过显微镜直接观察到。2．染色体结构变异主要起因于染色体的断裂及断裂后片段的不正常的重新连接，包括缺失、重复、倒位和易位4种类型。第四页，共六十二页，编辑于2023年，星期四3．染色体结构发生的改变，都会使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．自然界中的生物大多是二倍体，它们的配子中所具有的全部染色体组成一个染色体组。5．与常规杂交育种相比，利用单倍体植株培育新品种明显缩短了育种年限。第五页，共六十二页，编辑于2023年，星期四第六页，共六十二页，编辑于2023年，星期四[自读教材·夯基础]1．染色体结构的变异[填空](1)染色体结构变异的特点：染色体结构变异

(能，不能)通过显微镜直接观察到。(2)染色体结构变异的原因、类型及结果：能第七页，共六十二页，编辑于2023年，星期四第八页，共六十二页，编辑于2023年，星期四2．染色体数目变异[判断、连线](1)染色体组：①在正常情况下，每种生物的染色体数目都是恒定的，在不同物种之间，染色体数目往往差别很大。()②生物配子中所具有的全部染色体组成一个染色体组。()③正常情况下，一个染色体组中一定不含同源染色体，也不存在等位基因。()√×√第九页，共六十二页，编辑于2023年，星期四(2)染色体数目变异类型：第十页，共六十二页，编辑于2023年，星期四1．如图所示的变异属于哪种染色体结构变异？a、b中哪一条发生了改变？提示：缺失。b染色体中缺失了3、4两个片段。第十一页，共六十二页，编辑于2023年，星期四2．染色体结构变异是否产生了新基因？提示：染色体结构变异可引起基因数量的增加、减少或基因排列顺序的改变，并未产生新基因。3．含有四个染色体组的个体一定是四倍体吗？单倍体一定是一倍体吗？

提示：(1)不一定，如由八倍体生物的配子发育而来的单倍体含有四个染色体组。(2)一倍体一定是单倍体，但单倍体不一定是一倍体。第十二页，共六十二页，编辑于2023年，星期四[跟随名师·解疑难]1．染色体结构变异的类型归纳染色体结构变异的类型缺失一个正常染色体在断裂后丢失一个片段，这个片段上的基因也随之失去重复一条染色体的片段连接到同源的另一条染色体上，使另一条同源的染色体多出跟本身的相同的某一片段第十三页，共六十二页，编辑于2023年，星期四染色体结构变异的类型倒位指染色体断裂后旋转180°重新接合起来，造成这段染色体上基因位置顺序颠倒易位染色体断裂后在非同源染色体间错误接合，更换了位置结果使排列在染色体上的基因的数目和排列顺序发生改变，从而导致性状的变异。大多对生物体不利，有的会导致死亡第十四页，共六十二页，编辑于2023年，星期四2．染色体数目的变异(1)染色体组的特征：①一个染色体组中不含同源染色体，是一组非同源染色体；②每条染色体的形态、大小和功能各不相同；③携带着控制生物生长发育的全部遗传信息；④同种生物的一个染色体组中染色体数目是一定的，不同生物一个染色体组中染色体数目不同。第十五页，共六十二页，编辑于2023年，星期四(2)染色体组数目的判断：①据染色体形态判断：细胞内形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组。如下图所示的细胞中，形态相同的染色体在a中有3条、b中两两相同、c中各不相同，则可判定它们分别含三个、二个、一个染色体组。第十六页，共六十二页，编辑于2023年，星期四②据基因型判断：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基因或相同基因，如图所示：(d～g中依次含四、二、三、一个染色体组)第十七页，共六十二页，编辑于2023年，星期四③据染色体数/形态数的比值判断：染色体数/形态数的比值意味着每种形态染色体数目的多少，每种形态染色体有几条，即含几个染色体组。如果蝇该比值为8条/4种形态＝2，则果蝇含二个染色体组。第十八页，共六十二页，编辑于2023年，星期四3．单倍体、二倍体与多倍体的比较单倍体二倍体多倍体概念体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体由受精卵发育而来，体细胞含有二个染色体组的个体由受精卵发育而来，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体染色体组一至多个二三个或三个以上第十九页，共六十二页，编辑于2023年，星期四单倍体二倍体多倍体形成过程第二十页，共六十二页，编辑于2023年，星期四单倍体二倍体多倍体举例蜜蜂的雄蜂几乎全部的动物和过半数的高等植物香蕉(三倍体)；马铃薯(四倍体)；八倍体小黑麦第二十一页，共六十二页，编辑于2023年，星期四[自读教材·夯基础]纯合子性状分离缩短育种年限单倍体第二十二页，共六十二页，编辑于2023年，星期四2．多倍体育种[填空](1)方法：第二十三页，共六十二页，编辑于2023年，星期四(2)优点：多倍体植株的茎秆

，叶片、果实和种子都

，糖类和蛋白质等营养物质的含量也有所

。(3)人工诱导：①方法：用

处理或用低温处理。②处理对象：

的种子或

。③原理：能够抑制

的形成，导致染色体不能移向细胞的两极，从而使染色体数目

。(4)实例：三倍体无子西瓜的培育。粗壮比较大增加秋水仙素萌发幼苗纺锤体加倍第二十四页，共六十二页，编辑于2023年，星期四1．为什么单倍体育种能明显缩短育种年限？提示：单倍体育种所得植株是纯合子，自交产生的子代不会发生性状分离。2．烟草是四倍体，其配子中含有24条染色体。(1)分析烟草的一个染色体组中含有多少条染色体？(2)思考由烟草的花粉细胞经花药离体培养而成的植株是几倍体？提示：(1)12条。(2)单倍体。第二十五页，共六十二页，编辑于2023年，星期四3．三倍体香蕉通过什么方式繁殖后代？为什么？提示：无性繁殖。因为香蕉体细胞中含有三个染色体组，在减数分裂时联会紊乱，不能产生正常的配子，故香蕉的果实里几乎没有种子，只能通过无性繁殖方式产生后代。第二十六页，共六十二页，编辑于2023年，星期四[跟随名师·解疑难]1．单倍体育种、多倍体育种的比较单倍体育种多倍体育种原理染色体变异染色体变异常用方法花粉离体培养，然后进行人工诱导使染色体数目加倍，形成纯合子秋水仙素处理萌发的种子或幼苗优点明显缩短育种年限操作简单，可在较短时间获得所需类型第二十七页，共六十二页，编辑于2023年，星期四单倍体育种多倍体育种缺点技术复杂，需与杂交育种配合适用于植物，在动物方面难以开展举例抗病植株的快速育成三倍体无子西瓜、甜菜第二十八页，共六十二页，编辑于2023年，星期四2.三倍体无子西瓜的培育过程第二十九页，共六十二页，编辑于2023年，星期四(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倍体，秋水仙素应处理萌发的种子或幼苗。因为萌发的种子、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体数目加倍的目的。(3)秋水仙素处理幼苗后，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色体数目不变。第三十页，共六十二页，编辑于2023年，星期四第三十一页，共六十二页，编辑于2023年，星期四[例1]染色体之间的交叉互换可能导致染色体的结构或基因序列的变化。下列图中，甲、乙两图分别表示两种染色体之间的交叉互换模式，丙、丁、戊图表示某染色体变化的三种情形。则下列有关叙述正确的是(

)第三十二页，共六十二页，编辑于2023年，星期四A．甲可以导致戊的形成B．甲可以导致丁或戊两种情形的形成C．乙可以导致戊的形成D．乙可以导致丙的形成第三十三页，共六十二页，编辑于2023年，星期四[思路点拨]第三十四页，共六十二页，编辑于2023年，星期四[精讲精析]

甲属于同源染色体之间的交叉互换，乙属于非同源染色体之间的交叉互换。同源染色体之间的交换只能是成对基因或等位基因之间的交换，不会有“新”基因(f、k)加入，因此甲→戊是不正确的，但甲可以导致丁的产生；乙中的交换可以获得相应染色体原来没有的基因，乙→戊是正确的；丙没有“新”基因，出现了重复片段，因此乙→丙是不正确的。[答案]

C第三十五页，共六十二页，编辑于2023年，星期四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可导致等位基因互换可改变基因排列顺序在显微镜下观察不到可在显微镜下观察到第三十六页，共六十二页，编辑于2023年，星期四[例2]

分析下列图形中各细胞内染色体组成情况，并回答相关问题。第三十七页，共六十二页，编辑于2023年，星期四(1)一般情况下，一定属于单倍体生物体细胞染色体组成的图是________。(2)图C中含______个染色体组，每个染色体组含______条染色体，由C细胞组成的生物体可育吗？如何处理才能产生有性生殖的后代？_____________________________________。(3)对于有性生殖生物而言，在_____________________时，由B细胞组成的生物体是二倍体；在_____________________时，由B细胞组成的生物体是单倍体。(4)假若A细胞组成的生物体是单倍体，则其正常物种体细胞内含______个染色体组。(5)基因型分别为AAaBbb、AaBB、AaaaBBbb及Ab的体细胞，其染色体组成应依次对应图A～D中的____________。第三十八页，共六十二页，编辑于2023年，星期四[思路点拨]第三十九页，共六十二页，编辑于2023年，星期四[精讲精析]

(1)单倍体即由配子发育来的个体，图D中只含一个染色体组，应属二倍体配子类型，符合单倍体体细胞染色体组成状况。(2)图C中相同形态的染色体有三条，故含三个染色体组。(3)由合子发育来的个体有几个染色体组即几倍体，由配子发育来的个体无论有几个染色体组均属单倍体。(4)A细胞含四个染色体组，若A为单倍体的细胞，则其正常物种体细胞应含八个染色体组。(5)AAaBbb含三个染色体组，AaBB含两个染色体组，AaaaBBbb含四个染色体组，Ab含一个染色体组，它们分别对应图C、B、A、D。第四十页，共六十二页，编辑于2023年，星期四[答案]

(1)D

(2)三3不可育。用秋水仙素处理其幼苗，诱导使之发生染色体数目加倍(3)该个体由受精卵发育而来该个体由未受精的生殖细胞直接发育而来(4)八(5)C、B、A、D第四十一页，共六十二页，编辑于2023年，星期四(1)确认染色体组：看相同形态的染色体有几条(一个染色体组内不含相同形态的染色体)，即为几个染色体组。(2)确认几倍体：应先看是否由合子发育而来——凡由合子发育而来，有几个染色体组即为几倍体，凡由配子发育而来，无论有几个染色体组均为单倍体。(3)确认是否可育：应看有无成对的同源染色体，同源染色体奇数时，因减数分裂联会紊乱而不育；无同源染色体或染色体虽为偶数但来源不同(如1条来自甲物种，另一条来自乙物种的人为融合)时，因减数分裂不能联会而不育。第四十二页，共六十二页，编辑于2023年，星期四[例3]

(2012·江苏高考改编)科学家将培育的异源多倍体的抗叶锈病基因转移到普通小麦中，育成了抗叶锈病的小麦，育种过程见下图。图中A、B、C、D表示4个不同的染色体组，每组有7条染色体，C染色体组中含携带抗病基因的染色体。请回答下列问题：第四十三页，共六十二页，编辑于2023年，星期四第四十四页，共六十二页，编辑于2023年，星期四(1)异源多倍体是由两种植物AABB与CC远缘杂交形成的后代，经________方法培育而成。(2)杂交后代①染色体组的组成为________，进行减数分裂时形成________个四分体，体细胞中含有________条染色体。(3)杂交后代②中C组的染色体减数分裂时易丢失，这是因为减数分裂时这些染色体________。(4)为使杂交后代③的抗病基因稳定遗传，常用射线照射花粉，使含抗病基因的染色体片段转接到小麦染色体上，这种变异称为________。第四十五页，共六十二页，编辑于2023年，星期四[思路点拨]第四十六页，共六十二页，编辑于2023年，星期四[精讲精析]

(1)一定浓度的秋水仙素能抑制纺锤体的形成，从而使分裂的细胞染色体数目增加，经培养后得到所需多倍体植株。(2)异源多倍体AABBCC经减数分裂得到的配子为ABC，普通小麦AABBDD植株经减数分裂得到的配子是ABD，所以杂交后代①的染色体组的组成为AABBCD；题干中指出A、B、C、D表示4个不同的染色体组，每组有7条染色体，杂交后代①AABBCD在减数分裂时AA能形成7个四分体，BB能形成7个四分体，CD因为是非同源关系，不能形成四分体；杂交后代①AABBCD中含有的染色体条数为6×7＝42(条)。第四十七页，共六十二页，编辑于2023年，星期四(3)在减数分裂时，C组染色体因为没有同源染色体配对，联会紊乱，所以在减数分裂时易丢失。(4)染色体结构变异主要包括4种类型：①缺失，②增添，③倒位，④易位，其中含抗病基因的染色体片段转接到小麦染色体上，这种变异属于染色体结构变异中的易位。第四十八页，共六十二页，编辑于2023年，星期四[答案]

(1)秋水仙素诱导染色体数目加倍(2)AABBCD

14

42(3)无同源染色体配对(4)染色体结构变异第四十九页，共六十二页，编辑于2023年，星期四1．探究低温、秋水仙素、工业废水等对细胞分裂中染色体数目或行为的影响。2．依据育种目标，利用染色体变异原理设计育种程序。第五十页，共六十二页，编辑于2023年，星期四典例剖析某校生物兴趣小组学生开展“不同浓度的工业废水对细胞分裂过程中染色体行为的影响”的课题研究。他们到一造纸厂污水排出口采集了水样，并将过滤后的滤液作为原液。(1)实验原理：蚕豆根生长过程中吸收污染物后，根尖分生区细胞通常会出现染色体断裂。这些断裂的染色体会与细胞核分开，单独存在于细胞质而成为微核。(2)材料用具：蚕豆种子、10%的盐酸解离液、龙胆紫染液、蒸馏水、培养皿、量筒、显微镜、载玻片、盖玻片等。第五十一页，共六十二页，编辑于2023年，星期四(3)方法与步骤：①将蚕豆种子用蒸馏水浸泡一天，吸水膨胀后放在培养皿中，保持温暖湿润，待其发根。②用蒸馏水稀释原液，_____________________________；③_____________________________________________；④一段时间后，规范制作临时装片；⑤____________________________________________。第五十二页，共六十二页，编辑于2023年，星期四(4)预测结果并作分析：①_____________________________________________________________________________________________。②_____________________________________________________________________________________________。③_____________________________________________________________________________________________。第五十三页，共六十二页，编辑于2023年，星期四[解析]

欲确认不同浓度的工业废水对细胞分裂过程中染色体行为的影响，宜配制不同浓度废水作实验组用水，并设置等量蒸馏水处理组作对照组，通过比较实验组与对照组处理后细胞内“微核”存在状况，分析结果，得出结论。第五十四页，共六十二页，编辑于2023年，星期四[答案]

(3)②配成3种不同浓度的溶液置于若干个培养皿中并编号(至少3个)③将等量的状态相同的生根蚕豆种子移入盛有不同浓度废水的培养皿中培养一段时间；另