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5、2 染色体变异（第1课时）
学习目标 核心素养
1.理解染色体变异的类型 2.阐明二倍体、多倍体和单倍体的概念及其联系 3.进行低温诱导植物细胞染色体数目变化的实验 4.理解单倍体育种和多倍体育种的原理及相关过程 生命观念：通过比较正常个体与某些个体的染色体组成，运用结构与功能观，说明染色体变异对生物性状的改变及影响 科学实验：运用染色体变异原理，探究染色体变异在育种中的应用 社会责任：了解染色体变异形成的原因，保护我们生存的环境
基础知识梳理：（阅读教材，完成下列填空，在教材相应位置进行标注后，识记相关内容）
一、染色体变异
1．概念：体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化。
2．染色体数目的变异
(1)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__________________________成倍地增加或成套地减少。
(2)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。
(3)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发育起点：____。③种类：雄蜂，玉米、高粱、水稻、番茄等二倍体植物，偶尔也会出现单倍体植株。④特点：与正常植株相比，单倍体植株长得__弱小__，而且_________。⑤应用：单倍体育种。a．过程：二倍体植株的花药(花粉)→__花药(花粉)离体培养__→单倍体植株→人工诱导染色体数目加倍→二倍体__纯合__子。b．优点：能明显缩短__________；均为__纯合子__，自交的后代不会发生性状分离。
(4)二倍体：①概念：体细胞中含有__两个__染色体组的个体。②发育起点：(通常是)受精卵。③种类：几乎全部动物和过半数的高等植物。
(5)多倍体：①概念：体细胞中含有__三个或三个__以上染色体组的个体。②发育起点：(通常是)受精卵。③特点：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应用：多倍体育种。a．方法：低温处理、用秋水仙素诱导等。其中，用秋水仙素来处理____________________，是目前最常用且最有效的方法。b．作用机理：当秋水仙素用于正在分裂的细胞时，能够抑制_______的形成，导致染色体不能移向细胞的两极，从而引起细胞内染色体数目加倍。染色体数目加倍的细胞继续进行有丝分裂，就可能发育成多倍体植株。
二．染色体组数目的判定
(1)根据染色体形态判定：细胞内形态相同的 (2)根据基因型判定：在细胞或生物体的基因
染色体有几条，则含有几个染色体组。 型中，控制同一性状的基因(包括同一字母的大、
小写)出现几次，则含有几个染色体组。
学习目标一：什么是染色体变异？有什么变异类型？什么是染色体组？什么二倍体、多倍体？三倍体为什么不能形成可育配子？
学习目标二：多倍体植株特点？人工诱导多倍的方法及原理？什么单倍体？单倍体植株的特点？单倍体育种的优点及获得单倍体植株的常用方法？
学习目标三：结合P91拓展应用2解释无籽西瓜的培育流程？
学习目标四：自学检测：1到10题为单选题，11到14题为不定项选择题，选全得5分，选对但不全的3分，每小题4分，共70分
1．先天性愚型患者的体细胞中多了一条21号染色体，该病涉及的变异类型是（ ）
A．基因突变 B．染色体数目变异 C．基因重组 D．染色体结构变异
2．由人工培育得到的无子西瓜，其生物变异的类型是（ ）
A．基因突变 B．基因重组 C．染色体数目变异 D．染色体结构变异
3．人工诱导染色体加倍的常用方法是低温、秋水仙素溶液处理。诱导染色体加倍的原理主要是抑制（ ）
A．染色体的复制 B．纺锤体的形成 C．染色体移向细胞两极 D．中心体的倍增和移动
4．下列不属于多倍体特点的是（ ）
A．茎秆粗壮 B．果实较大 C．营养物质多 D．种子较小
5．下列有关单倍体的叙述中，错误的是（ ）
A．未经受精的卵细胞发育成的个体一定是单倍体
B．细胞内有两个染色体组的生物体可能是单倍体
C．一般单倍体植株长的弱小，高度不育
D．单倍体生物的体细胞中不存在同源染色体
6．由果蝇正常受精卵发育成的新个体属于（ ）
A．单倍体 B．二倍体 C．四倍体 D．八倍体
7．下列关于染色体组的叙述不正确的是：（ ）
A．人体的两个染色体组之间的染色体形态、数目完全相同
B．含一个染色体组的个体是单倍体，但单倍体不一定只含一个染色体组
C．一个染色体组中各个染色体的形态和功能各不相同
D．体细胞含有奇数个染色体组的个体，一般不能产生正常可育的配子
8．下列有关单倍体、二倍体及多倍体的叙述，正确的是（　　）
A．用秋水仙素处理单倍体植株后一定获得二倍体
B．单倍体的体细胞可能含有三个或三个以上染色体组
C．三倍体西瓜杂交不能产生后代，所以是不可遗传变异
D．用低温处理某二倍体植株后获得的个体，其细胞都是四个染色体组
9．普通小麦是六倍体，其培育过程：一粒小麦与斯氏小麦杂交（正反交），所得杂种甲经某种试剂处理形成拟二粒小麦，然后拟二粒小麦与滔氏麦草杂交，所得杂种乙再经该试剂处理形成普通小麦。已知一粒小麦、斯氏小麦和滔氏麦草三个物种都是二倍体，它们所含的每个染色体组内均有7条染色体。下列相关叙述正确的是（ ）
A．杂种甲和乙分别是二倍体、三倍体，只有前者可育
B．该育种过程所用试剂可诱导染色单体数目加倍
C．普通小麦的一个初级精母细胞内可出现42个四分体
D．一粒小麦与斯氏小麦的配子间能相互识别并结合
10．在低温诱导植物染色体数目变化实验中，下列说法合理的是（ ）
A．剪取0.5~1 cm洋葱根尖放入4 ℃的低温环境中诱导
B．待根长至1 cm左右时将洋葱放入卡诺氏液中处理
C．材料固定后残留的卡诺氏液用95%的酒精冲洗
D．经甲紫溶液染色后的根尖需用清水进行漂洗
学习目标五：11．（不定项选择）．如图表示利用基因型为 AAbb 的二倍体西瓜甲和基因型为 aaBB 的二倍体西瓜乙培育无子西瓜的过程，有关叙述正确的是（ ）
A．①过程常用秋水仙素处理，秋水仙素的作用是抑制纺锤体形成
B．图中三倍体西瓜植株的基因型为 AAaBbb
C．图中四倍体西瓜植株上所结的即为无籽西瓜
D．为避免每年都要制种的麻烦，可对三倍体西瓜进行无性繁殖
12．（不定项选择）香蕉是一种美味的水果。野生香蕉为二倍体，而食用香蕉是三倍体。因此，人工种植香蕉依靠无性生殖繁殖后代。下列说法正确的是（ ）
A．食用香蕉的培育可能会用到秋水仙素 B．食用香蕉营养物质含量高于野生香蕉
C．食用香蕉一定无法形成籽粒 D．野生香蕉可以形成籽粒
13．（不定项选择）下图是某二倍体高等动物细胞处于分裂不同时期的图像。下列叙述不正确的是（　　）
A．甲不可能代表神经细胞，该细胞的染色体不会发生变异
B．乙细胞含有的两条X染色体不属于同源染色体
C．丙细胞中核DNA分子数目与正常体细胞中染色体数目相同
D．丁细胞不会发生A和a、B和b这两对等位基因的自由组合
14．（不定项选择）关于低温诱导洋葱（2n=16）染色体数目变化的实验，下列描述不正确的是（ ）
A．原理：低温抑制染色体的着丝粒分裂，使子染色体不能分别移向两极
B．解离：用卡诺氏液和酒精处理经低温诱导的根尖可使细胞分离开
C．染色：用甲紫溶液可以使染色体染色
D．观察：显微镜下可以看到大多数细胞的染色体数目发生改变
请将选择题答案填写到下面表格中：
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案
题号 11 12 13 14
答案
学习目标六：15．（30分）异源多倍体是指不同生物杂交产生的杂种后代，经过染色体数目加倍而形成的多倍体。我国遗传学家鲍文奎经过30多年的研究，在20世纪60~70年代用普通小麦（六倍体）与黑麦（二倍体）杂交，成功培育出异源八倍体小黑麦。图为八倍体小黑麦培育图解，回答下列问题：
(1)细胞中的形态、功能各不相同，但又互相协调，共同控制着生物的生长、发育、遗传和变异的一组非同源染色体称为______________________。
(2)普通小麦体细胞中有________个染色体组，其单倍体中含有_________条染色体。
(3)八倍体小黑麦的育种原理属于染色体变异类型中的______________________。图中秋水仙素的作用是__________________________________________________________________。
(4)杂种F1虽然是4倍体，但是高度不育，原因是___________________________。
16.（附加题）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。
(1)一般情况下，一定属于单倍体生物体细胞染色体组成的是图_____________。
(2)图C所示细胞中含____________个染色体组。
(3)对于进行有性生殖的生物而言，当该个体由________发育而来时，由B细胞组成的生物体是二倍体；若该个体由末受精的生殖细胞发育而来，则由B细胞组成的生物体是________。
(4)若由A细胞组成的生物体单倍体，则其正常物种体细胞内含__________个染色体组。
(5)秋水仙素处理是常用的诱导多倍体的方法，其原理是_____________________。
第2节 染色体变异第1课时 答案
基础知识梳理：
一套完整的非同源染色体为基数 配子 高度不育 育种年限 萌发的种子或幼苗 纺锤体
自学检测：
1．B 【详解】A、基因突变是指基因中碱基对的增添、缺失或替换，A错误；B、染色体数目变异包括单个染色体数目变异（如21三体综合征）和染色体组数目变异（如单倍体和多倍体），B正确；C、基因重组是指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的非等位基因重新组合，C错误；D、染色体结构变异包括重复、缺失、易位、倒位，D错误。
2．C 【详解】由题意可得，人工培育的无子西瓜，采用的是秋水仙素处理分裂的细胞，其原理是用秋水仙素处理，使染色体组数增多，即染色体数目变异；ABD错误，C正确。
3．B 【详解】有丝分裂：①间期：DNA分子复制和相关蛋白质的合成；②前期：染色质螺旋化形成染色体，核仁逐渐解体，核膜逐渐消失，细胞两极发出纺锤丝，形成纺锤体；③中期：纺锤丝牵引着染色体运动，使其着丝点排列在赤道板上，染色体形态稳定、数目清晰，便于观察；④后期：着丝点分裂，姐妹染色单体分离，染色体数目加倍；④末期：染色体解螺旋为染色质，纺锤体消失，核膜核仁重新出现，植物细胞中部出现细胞板，细胞板扩展形成细胞壁，动物细胞膜从中部向内凹陷缢裂成两个细胞。低温、秋水仙素溶液均能抑制纺锤体的形成，从而使染色体加倍，故选B。
4．D 【详解】多倍体通常茎秆粗壮，叶片种子和果实都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量有所增加。例如，四倍体葡萄的果实比二倍体品种的大得多，四倍体番茄的维生素C的含量比二倍体的品种几乎增加了一倍。但多倍体植株由于营养生长比较旺盛，生殖生长比较缓慢，成熟期迟。
5．D 【详解】配子发育而来的个体，不论含有几个染色体组，都为单倍体，所以未经受精的卵细胞发育成的个体一定是单倍体，A正确；细胞内有两个染色体组的生物体，如果是由配子发育而成的，则是单倍体；如果是由受精卵发育而成的，则是二倍体，B正确；单倍体植株长得弱小，高度不育，C正确；单倍体是由配子直接发育而来的，可能含有2个染色体组，也可能含有同源染色体，D错误。
6．B 【详解】果蝇是由受精卵发育而来，精子和卵细胞各有1个染色体组，所以受精卵和由受精卵发育而来的个体体细胞中有2个染色体组，属于二倍体。
7．A 【详解】A、人体的两个染色体组之间的染色体形态不一定相同，如X与Y染色体的形态不相同，A错误；B、由配子发育而来的个体称为单倍体，因此含有一个染色体组一定是单倍体，但单倍体不一定含有一个染色体组，如四倍体的单倍体含有2个染色体组，B正确；C、一个染色体组中不含同源染色体，每条染色体的形态和功能各不相同，C正确；D、由于含有奇数个染色体组的个体，在减数分裂过程中，同源染色体的联会紊乱，一般不能产生正常可育的配子，D正确。
8．B 【详解】A、单倍体是具有本物种配子染色体数的生物个体，凡是由配子发育而来的个体，均称为单倍体，单倍体中可以含有一个或几个染色体组，因此经秋水仙素处理后不一定获得二倍体，A错误；B、单倍体的发育起点是配子，其可以含有一个或几个染色体组，因此单倍体的体细胞可能含有三个或三个以上染色体组，B正确；C、三倍体西瓜是由于染色体书目变异导致的，所以属于可遗传变异，C错误；D、用低温处理某二倍体植株后获得的个体，有的细胞中染色体数目加倍，有的仍为正常二倍体，因此并不是所有细胞都是四个染色体组，D错误。
9．D 【详解】由题可知，一粒小麦、斯氏小麦和滔氏麦草三个物种都是二倍体，一粒小麦与斯氏麦草杂交子代获得杂种甲（异源二倍体），经过人工处理，染色体数目加倍后获得拟二粒小麦（异源四倍体）；拟二粒小麦与滔氏麦草（二倍体）杂交，获得杂种乙（异源三倍体），再经过人工诱导处理，获得普通小麦（异源六倍体），属于多倍体育种，原理是染色体变异。A、杂种甲是异源二倍体，每条染色体均无同源染色体，减数分裂时会出现联会紊乱现象，因此杂种甲是不可育的，A错误；B、该育种过程所用试剂应该是秋水仙素，该试剂能诱导染色体数目加倍，并非染色单体数目加倍，B错误；C、普通小麦的六个染色体组共有42条染色体，21对同源染色体，因此普通小麦的一个初级精母细胞内可出现21个四分体，C错误；D、一粒小麦与斯氏小麦可通过正反交，获得杂种甲，说明两者的配子间能相互识别并结合，D正确。
10．C 【详解】AB、将长出1cm左右不定根的洋葱放入4℃的低温环境中诱导培养36h，之后剪取0.5～1cm洋葱根尖，放入卡诺氏液中浸泡0.5～1h，以固定细胞形态，A、B错误；
C、材料固定后残留的卡诺氏液用体积分数为95%的酒精冲洗2次，C正确；D、经甲紫溶液染色后的根尖不需要用清水漂洗，只需要用吸水纸处理，D错误。
11．ABD 【详解】A、①过程常用秋水仙素处理，秋水仙素的作用是抑制纺锤体的形成，导致细胞不能分裂，而使染色体数目加倍，A正确；B、图中四倍体的基因型为AAAAbbbb，和基因型为aaBB的二倍体西瓜乙杂交，得到三倍体西瓜植株的基因型为AAaBbb，B正确；C、四倍体西瓜植株上所结的西瓜是四倍体和二倍体杂交的结果，因四倍体和二倍体都能产生配子，配子结合形成受精卵可发育成种子，故四倍体西瓜植株上所结的西瓜有种子，三倍体西瓜植株上所结的西瓜没有种子，C错误；D、三倍体无子西瓜没有种子，为避免每年都要制种的麻烦，可对三倍体西瓜进行无性繁殖，D正确。
12．ABD 【详解】A、秋水仙素能抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞两级，从而引起细胞内染色体数目加倍，A正确；B、与二倍体植株相比，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，B正确；C、三倍体可以形成极少数的正常配子，会产生极少数籽粒，C错误；D、二倍体可以正常减数分裂产生配子，有籽粒产生，D正确。
13．A 【详解】据图分析可知，甲细胞含有同源染色体，且着丝粒分裂，处于有丝分裂后期；乙细胞不含同源染色体，且着丝粒分裂，处于减数第二次分裂后期；丙细胞不含同源染色体，且着丝粒排列在赤道板上，处于减数第二次分裂中期；丁细胞含有同源染色体，且染色体的着丝粒都排列在赤道板上，处于有丝分裂中期。A、神经细胞已经高度分化，不再分裂，因此甲图不可能代表神经细胞，有丝分裂后期可发生染色体变异，A错误；B、乙细胞处于减数第二次分裂后期，不含同源染色体，因此其所含的2条X染色体不属于同源染色体，B正确；C、丙细胞不含同源染色体，且着丝粒排列在赤道板上，处于减数第二次分裂中期，核DNA分子数目与正常体细胞中染色体数目相同，C正确；D、丁细胞进行的是有丝分裂，不会发生基因的自由组合，D正确。
14．ABD 【详解】该实验的原理是低温能抑制有丝分裂过程中纺锤体的形成，使子染色体不能移向两极，A错误；该实验中卡诺氏液的作用是固定细胞形态，而不是进行解离，B错误；甲紫溶液、龙胆紫溶液和醋酸洋红液都是碱性染料，都可以使染色体着色，C正确；由于大多数细胞处于分裂间期，因此显微镜下可以看到大多数细胞的染色体数目不发生改变，少数细胞染色体数目改变，D错误。
15．(1)染色体组 (2)6 21 (3)染色体数目变异 抑制纺锤体的形成，使染色体数目加倍 (4)联会紊乱（或体细胞中没有同源染色体），不能通过减数分裂产生可育的配子
【分析】自然状态下，普通小麦与黑麦杂交产生的后代细胞中含有4个染色体组，由于三个普通小麦的染色体组，一个黑麦染色体组，减数分裂时联会紊乱，不育，再经过秋水仙素处理，可以获得八倍体小黑麦。（1）染色体组是指细胞中的形态、功能各不相同，但又互相协调，共同控制着生物的生长、发育、遗传和变异的一组非同源染色体。（2）由图示可知，普通小麦是6n=42，含有6个染色体组，其单倍体是由生殖细胞发育来的，含有21条染色体。（3）八倍体小黑麦的育种原理属于染色体数目变异。秋水仙素作用是抑制纺锤体的形成，使染色体数目加倍。（4）图中F1虽然是4倍体，但由于减数分裂时联会紊乱，不能通过减数分裂产生可育的配子，因此不育。
16．(1)D (2)3 (3)受精卵 单倍体 (4)8 (5)C、B、A、D (6)秋水仙素使得细胞中纺锤体的形成受阻，染色体不能分配到子细胞中去，于是形成染色体加倍的细胞
【分析】（1）单倍体是体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体，与含有几个染色体组没有必然联系，但是只含有一个染色体组的生物必然是单倍体，所以一定属于的单倍体的是D，其他均可能为单倍体。（2）图C中有三种染色体，每种形态有三条染色体，含有3个染色体组。（3）B细胞含有两个染色体组，如果是由受精卵发育而来，是二倍体，如果由未受精的生殖细胞直接发育形成的，则是单倍体。（4）A细胞若是单倍体，其含有4个染色体组，而正常物种是经受精结合产生的，应含有8个染色体组。（5）秋水仙素的作用是抑制细胞分裂过程中纺锤体的形成，使姐妹染色体不能分配到子细胞中去，于是形成染色体加倍的细胞。

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