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新人教（2019）生物必修2同步学案
5.2　染色体变异
一、染色体数目的变异
1．染色体变异的概念及种类
(1)概念：生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化。
(2)种类：染色体数目的变异和染色体结构的变异。
2．染色体数目变异的类型
(1)细胞内个别染色体的增加或减少。
(2)细胞内染色体数目以一套完整的非同源染色体为基数成倍地增加或成套地减少。
3．二倍体和多倍体
(1)染色体组：在大多数生物的体细胞中，染色体都是两两成对的，也就是说含有两套非同源染色体，其中每套非同源染色体称为一个染色体组。
(2)二倍体：由受精卵发育而来，体细胞中含有两个染色体组的个体。
(3)三倍体、四倍体的形成过程
(4)多倍体
①概念：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。
②特点：常常是茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加，也存在结实率低，晚熟等缺点。
③三倍体不育的原因：三倍体的原始生殖细胞中有三套非同源染色体，减数分裂时出现联会紊乱，因此不能形成可育的配子。
④人工诱导多倍体的方法
方法 用秋水仙素诱发或用低温处理
处理对象 萌发的种子或幼苗
原理 能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞的两极，从而使细胞内染色体数目加倍
实例 含糖量高的甜菜和三倍体无子西瓜的培育
4．单倍体
(1)概念：体细胞中的染色体数目与本物种配子染色体数目相同的个体。
(2)实例：蜜蜂中的雄蜂，单倍体的农作物。
(3)特点：与正常植株相比，单倍体植株长得弱小，而且高度不育。
(4)应用——单倍体育种
①方法
②优点：能明显缩短育种年限。
(1)单倍体的体细胞中一定只含一个染色体组(　　)
(2)体细胞中含有两个染色体组的个体一定是二倍体(　　)
(3)单倍体经一次秋水仙素处理，可得到二倍体或多倍体(　　)
(4)单倍体育种中，可用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗(　　)
(5)二倍体西瓜幼苗的基因型为Aa，则用秋水仙素处理后形成的四倍体为纯合子(　　)
(6)二倍体水稻和四倍体水稻杂交，可获得三倍体，稻穗和籽粒变小(　　)
(7)秋水仙素可抑制纺锤体的形成，导致有丝分裂后期着丝粒不能正常分裂，所以细胞不能分裂，从而使细胞染色体数目加倍(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)×　(7)×
归纳总结　(1)由配子发育而成的个体为单倍体。单倍体不一定只含一个染色体组，如六倍体普通小麦单倍体的体细胞中含有三个染色体组。
(2)生物是否可育的判断方法：看减数分裂时，染色体能否正常联会，若能正常联会，则可产生正常的配子，则生物是可育的，反之，不可育。如三倍体香蕉不可育；含有一个染色体组的单倍体不可育；二倍体的骡不可育。
有关染色体组数的判断：
(1)请根据染色体的形态判断染色体组的数量，并完成表格的填写。
项目
染色体组数 3 2 1 4 2
每个染色体组内染色体数 3 3 4 2 2
规律：染色体组数＝形态相同的染色体的条数，一个染色体组中的染色体数＝不同形态染色体的种类数。
(2)请根据基因型判断染色体组数：
项目
染色体组数 1 3 2 4
规律：染色体组数＝控制同一性状的基因的个数。
二、低温诱导植物细胞染色体数目的变化
1．实验原理
用低温处理植物的分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，以致影响细胞有丝分裂中染色体被拉向两极，导致细胞不能分裂成两个子细胞，于是，植物细胞的染色体数目发生变化。
2．实验步骤与现象
(1)实验步骤
(2)现象：视野中既有正常的二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞。
3．注意事项
(1)在显微镜下观察到的细胞已经死亡，不能观察到细胞中染色体数目的变化过程。
(2)选材只能是分生区细胞，不能进行细胞分裂的细胞不会出现染色体数目的变化。
(1)低温诱导时温度越低效果越显著(　　)
(2)用显微镜观察时发现所有细胞中染色体均已加倍(　　)
(3)制作根尖细胞的临时装片时，制作基本步骤是解离→漂洗→染色→制片(　　)
(4)低温处理和利用秋水仙素处理材料的原理是相同的(　　)
(5)固定细胞后所用的冲洗试剂与解离后所用的漂洗试剂是一样的(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)×
特别提醒　卡诺氏液和解离液的作用
卡诺氏液是固定液的一种。固定液的作用是固定细胞形态以及细胞内的各种结构，固定之后，细胞死亡并且定型，不再代谢也不再变化。解离液的作用主要是溶解细胞间的连接物质，将组织中的细胞分散开来，便于观察，解离之后细胞死亡。
三、染色体结构的变异
1．类型
图解 变化 名称 举例
染色体b片段缺失 缺失 果蝇缺刻翅的形成
染色体b片段增加 重复 果蝇棒状眼的形成
染色体的某一片段(d、g)移接到另一条非同源染色体上 易位 果蝇花斑眼的形成
同一条染色体上某一片段(a、b)位置颠倒 倒位 果蝇卷翅的形成
2．结果：染色体结构的改变，会使排列在染色体上的基因数目或排列顺序发生改变，导致性状的变异。
3．对生物体的影响：大多数染色体结构变异对生物体是不利的，有的甚至会导致生物体死亡。
(1)染色体之间发生的片段互换属于染色体结构变异(　　)
(2)X射线可引起基因突变，也可引起染色体变异(　　)
(3)染色体增加某一片段可提高基因表达水平，是有利变异(　　)
答案　(1)×　(2)√　(3)×
特别提醒　非同源染色体之间发生的片段互换属于染色体结构变异，而同源染色体之间发生的片段互换属于基因重组。
1．下图为显微镜观察的变异杂合子染色体联会异常现象，通过图示辨析染色体结构变异的类型。
2．上述变异类型中，缺失和重复改变了染色体上基因的数量，易位和倒位改变了基因在染色体上的排列顺序。
1．染色体组是指细胞中一套完整的非同源染色体。
2．体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体，叫作单倍体。由受精卵发育而来的个体，体细胞中含有两个染色体组的个体叫作二倍体；体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体叫作多倍体。
3．与正常植株相比，单倍体植株长得弱小，而且高度不育。多倍体植株常常是茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加。
4．单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理幼苗等阶段，能明显缩短育种年限。
5．秋水仙素或低温能够抑制纺锤体的形成，从而导致染色体数目加倍。
6．染色体结构变异可改变染色体上的基因数目或排列顺序，可在显微镜下观察到。
7．基因突变、基因重组和染色体变异都是可遗传变异的来源，原因是三者均导致细胞内遗传物质发生变化。
1．(2019·天津静海一中高一月考)普通小麦是六倍体，含有42条染色体，它的单倍体体细胞中的染色体组数及染色体形态种类依次是(　　)
A．3、7 B．1、7　C．3、21 D．7、3
答案　A
解析　体细胞中的染色体数目与本物种配子染色体数目相同的个体，叫作单倍体。普通小麦是六倍体，体细胞中含有六个染色体组，共42条染色体，它的单倍体含有三个染色体组，每个染色体组中的染色体数目为7，A符合题意。
2．(2019·甘肃庆阳一中月考)下列关于染色体组、二倍体和多倍体的叙述，不正确的是(　　)
A．一个染色体组中不含同源染色体
B．多倍体在植物中比动物中常见
C．二倍体可由受精卵发育而成，体细胞中含有两个染色体组
D．人工诱导多倍体的唯一方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
答案　D
解析　人工诱导多倍体的方法可以用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，还可以用低温处理等，D项错误。
3．下列有关“低温诱导大蒜(2n＝16)根尖细胞染色体加倍”的实验，叙述不正确的是(　　)
A．低温处理后的实验材料要先用卡诺氏液固定再用酒精冲洗
B．在显微镜视野内可能观察到染色体数为16、32和64的细胞
C．用高倍显微镜观察不到根尖细胞染色体加倍的过程
D．低温通过促进着丝粒分裂导致染色体数目加倍
答案　D
解析　低温通过抑制纺锤体形成导致染色体数目加倍，D错误。
4．用纯种的高秆抗锈病(DDTT)小麦与矮秆易染锈病(ddtt)小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如图所示，下列有关此育种方法的叙述中，正确的是(　　)
A．过程①的作用原理为染色体变异
B．过程③必须经过受精作用
C．过程④必须使用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
D．此育种方法选出的符合生产要求的品种占1/4
答案　D
解析　题图中过程①表示杂交，其原理为基因重组；过程③常用的方法为花药离体培养；过程④可使用秋水仙素或低温处理幼苗，单倍体高度不育，不产生种子；F1可产生4种雄配子，基因型分别为DT、Dt、dT、dt，经秋水仙素处理后染色体数目加倍，符合生产要求的品种(ddTT)占1/4。
5．生物体染色体上的等位基因部位可以进行配对联会，非等位基因部位不能配对。某二倍体生物细胞中分别出现下图中①至④系列状况，则对该图的解释正确的是(　　)
A．①为基因突变，②为倒位
B．③可能是重复，④为染色体组加倍
C．①为易位，③可能是缺失
D．②为基因突变，④为染色体结构变异
答案　C
解析　图①发生了染色体片段的改变，且改变的片段不属于同源染色体的部分，因此属于染色体结构变异中的易位；图②染色体的某一片段发生了位置颠倒，属于染色体结构变异中的倒位；图③在同源染色体配对时出现“环”，可能是染色体结构变异中的缺失或者重复；图④细胞中有一对同源染色体多了一条，属于染色体数目变异。
6．以下材料选自某同学所做实验的部分记录。
实验名称：低温诱导植物细胞染色体数目的变化。
实验步骤：
(1)培养固定：将洋葱在冰箱冷藏室内(4 ℃)放置一周。取出后，将洋葱放在装满清水的广口瓶上，让洋葱的底部接触水面，于室温(约25 ℃)进行培养。待根长出1 cm左右，剪取根尖0.5～1 cm，置于盛有清水的培养皿内，并在冰箱的冷藏室诱导培养48～72 h。将诱导后的根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5～1 h，然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次。
(2)装片制作：解离→染色→漂洗→制片。
(3)观察：先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂象，确认某个细胞发生染色体数目变化后，再用高倍镜观察。
实验结论：低温条件下根尖所有细胞染色体数目都加倍。
问题：
请将上述内容中错误之处予以改正。
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答案　①应将整个培养装置放入冰箱的冷藏室内，诱导培养48～72 h后再剪取根尖；②装片制作顺序应为解离→漂洗→染色→制片；③实验结论应为部分根尖细胞染色体数目发生变化或没有细胞发生染色体数目变化

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