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第二十三讲
生物的变异
1.基因突变的特征和原因。
2.基因重组及其意义。
3.染色体结构变异和数目变异。
4.实验：低温诱导染色体加倍。
考点要求 考题统计 考情分析
基因突变 2023，湖南（选择） 2023，全国（1），填空 2022，福建，重庆，山东 2022，天津，填空 本专题知识难度较低、较高的两级分化，要求基础要扎实。考查学生对相关变异的整体性的认识,或结合一些情景信息或表格信息设置题目，考查学生的应变能力、获取信息和综合分析能力。
染色体变异 2023，浙江，湖北，选择 2022，河北，填空 2022，北京，湖南浙江，（选择） 基因重组 2022，福建 基因突变
基因重组
染色体变异
基因突变
考点一
一.生物的变异【考点讲解】
生物的变异：是指亲、子代间或子代之间存在性状差异的现象。
思路：变异个体自交或与其他个体杂交
若此变异不再出现，为不可遗传变异；
若此变异再次出现，为可遗传变异
1.方法技巧：可遗传变异与不可遗传变异的判断思路：
一.生物的变异【考点讲解】
2.易错分析
①“环境条件改变引起的变异”一定就是“不可遗传的变异”吗？
(填“一定”或“不一定”)。
不一定
②基因突变在DNA分子水平，无法用显微镜观察，可以用
检测。亦可以用 酶检测。
DNA分子杂交
③可遗传变异 （填“不一定”、“一定”）都能通过有性生殖遗传。
不一定
分析：如基因突变发生在动物的体细胞，一般不能通过有性生殖遗传给后代，而对于植物而言，可以通过植物组织培养技术（无性生殖）遗传给后代。
限制酶
易破裂，使人患溶血性贫血
多肽链中一个谷氨酸被缬氨酸替换
基因中发生了一个碱基对的替换
根本原因
直接原因
1.实例：（1）镰状细胞贫血的发病原因
二.基因突变【考点讲解】
　　源于必修2 P85“拓展应用”：具有一个镰状细胞贫血突变基因的个体(即杂合子)并不表现镰状细胞贫血的症状，因为该个体能同时合成正常和异常的血红蛋白，并对疟疾具有较强的抵抗力，镰状细胞贫血主要流行于非洲的疟疾高发地区。请根据这一事实探讨突变基因对当地人生存的影响。
提示:　镰状细胞贫血患者对疟疾具有较强的抵抗力，这说明在易患疟疾的地区，镰状细胞贫血突变基因具有有利于当地人生存的一面。虽然该突变体的纯合子对生存不利，但其杂合子却有利于当地人的生存。
癌变的原因：
原癌基因和抑癌基因发生了基因突变
1.实例：(2)细胞的癌变：结肠癌发生的原因
二.基因突变【考点讲解】
2.基因突变的概念
DNA分子中碱基对发生碱基的_________、________或_______，而引起的________________的改变。
替换
增添
缺失
基因碱基序列
二.基因突变【考点讲解】
教材隐性知识：下图表示双链DNA分子上的若干片段，请据图判断：
基因1 非基因片段 基因2
①DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失，而引起的DNA碱基序列的改变，叫作基因突变(　　)
②基因突变改变了基因的数量和位置(　　)
③基因突变的结果一定是产生等位基因(　　)
④基因突变在光学显微镜下不可见(　　)
×
×
×
√
（1）基因突变对蛋白质的影响
碱基对 影响范围 对氨基酸序列的影响
替换 小 只改变1个氨基酸或不改变
增添 大 不影响插入位置前的序列，影响插入位置后的序列
缺失 大 不影响缺失位置前的序列，影响缺失位置后的序列
碱基对的替换、增添和缺失中，碱基对的替换造成的影响可能是最小的。
因为：
①碱基对的替换只改变的蛋白中的一个氨基酸；
②由于密码子的简并性，碱基对替换后并没有改变蛋白质中的氨基酸。
③碱基对替换后，对应的密码子变为终止密码，使肽链的合成提前终止。
④碱基对的增添或缺失，会影响蛋白质中的多个氨基酸发生改变。
2.基因突变的概念
二.基因突变【考点讲解】
（2）基因突变一定导致基因结构的改变；不一定导致生物性状改变的原因：
①基因突变可能发生在 。
②基因突变后形成的 。
③基因突变若为 突变。如AA→Aa，不会导致性状的改变。
④体细胞中某基因发生改变，生殖细胞中不一定出现该基因；
基因的非编码区或内含子（真核）中
密码子与原密码子决定的是同一种氨基酸。（密码子的简并性）
隐性
2.基因突变的概念
二.基因突变【考点讲解】
例2（2018课标全国3,30,10分）
节选（3）如果DNA分子发生突变，导致编码正常血红蛋白多肽链的mRNA序列中一个碱基被另一个碱基替换，但未引起血红蛋白中氨基酸序列的改变，其原因可能是 。
密码子具有简并性
3.时间：主要发生在 。
有丝分裂前的间期或减数第一次分裂前的间期
由基因突变可联系的知识①： 联系细胞分裂
联系细胞分裂：在细胞分裂间期， DNA分子复制时，DNA分子双链打开，脱氧核苷酸链极其不稳定，容易发生碱基对的变化。
基因突变
发生在
配子中
发生在体细胞中
将遵循遗传规律传递给后代
一般不能遗传
有些植物(无性繁殖的生物)的体细胞发生了基因突变，可以通过无性生殖遗传。
如:皮肤癌不可遗传给后代
二.基因突变【考点讲解】
a.亚硝酸、碱基类似物等
b.某些病毒的遗传物质
c.紫外线、X射线及其他辐射
①物理因素
②化学因素
③生物因素
4.诱发基因突变的外来因素(连线)
高考警示：物理因素能引起基因突变和染色体变异
由基因突变可联系的知识②： 联系细胞癌变
细胞癌变：癌细胞就是 原癌 基因和 抑癌 基因发生基因突变所致。
二.基因突变【考点讲解】
（1） ：一切生物都可以发生。
（2）随机性：生物个体发育的 。
a.时间上：生物个体发育的___________。（研究的
是个体生长发育）（发生的 ，对生物的影响越大）。
b.部位上：可以发生在任何部位。
（ 细胞或 细胞）
普遍性
任何时期和DNA分子的任何部位
（真核、原核、病毒均可以发生）
任何时期
越早
体
生殖
5.特点
二.基因突变【考点讲解】
①基因突变发生在_生殖细胞_中，将遵循遗传规律传递给后代；若发生在_体细胞_中，一般不遗传，但有些植物的体细胞发生基因突变，可通过_无性_生殖传递。
②若基因突变发生在体细胞_有丝_分裂过程中，突变可通过 生殖传给后代，但不会通过 生殖传给后代。
③生殖细胞的突变率一般比体细胞的突变率 ，这是因为生殖细胞在进行减数分裂时对外界环境变化更加敏感。
无性
有性
高
（2）随机性：
5.特点
二.基因突变【考点讲解】
（4）不定向性：（真核生物）一个基因可以向不同的方向发生突变，产生一个以上的 。
等位基因
①基因突变不改变染色体上基因的 ， 。无论增添、缺失几个碱基对都属于基因突变，不是染色体变异（因为只改变基因的种类，没有改变染色体上基因的数目和位置，没有改变染色体的结构）（并具有可逆性）
数目
位置
5.特点
二.基因突变【考点讲解】
（3）低频性：自然状态下，突变频率很 。
低
②做练习时要注意题干中基因的数目：
若两种突变品系是由不同对等位基因突变导致的，则体现了基因突变的
性。若两种突变品系是由一对等位基因突变导致的，则体现了基因突变的 性。
随机性
不定向
（4）不定向性：（真核生物）一个基因可以向不同的方向发生突变，产生一个以上的 。
等位基因
5.特点
二.基因突变【考点讲解】
③基因突变的结果是产生 ，并不全是产生_等位基因_。
不同生物的基因组成不同，病毒和原核生物的基因结构简单，基因数目少，而且一般不是 存在的，不存在 等位 基因。
因此，真核生物基因突变可产生 等位 基因，
而病毒和原核生物的基因突变产生的是 新 基因。
新基因
成对
（4）不定向性
5.特点
二.基因突变【考点讲解】
（5）多害少利性：多数基因突变破坏 与现有环境的协调关系，而对生物有害。
生物体
突变的有利或有害是相对的，取决于生物生存的环境
镰刀形红细胞(有害)
高产青霉菌株(有利)
5.特点
二.基因突变【考点讲解】
由基因突变可联系的知识③：
联系生物进化：基因突变为生物进化提供 原始 材料。P一116
（1）产生新基因的途径
（2）生物变异的根本来源
（3）生物进化的原始材料
产生新基因
形成新性状
生物进化的原始材料
基因突变
生物变异的根本来源
6.意义
二.基因突变【考点讲解】
（1）内因：由于DNA分子复制时偶尔发生错误。
物理因素：紫外线、X射线、γ射线 （2）外因 化学因素：_亚硝酸_、_碱基类似物 生物因素：_某些病毒_
（物理、化学、生物诱发因素会提高基因突变的频率）
7.原因
二.基因突变【考点讲解】
显性突变：基因突变为显性基因的突变。基因突变一旦发生就可以表现出相应的显性性状。
隐性突变：基因突变为隐性基因的突变。基因突变发生不一定就可以表现出相应的隐性性状。
（1）根据基因突变后基因决定的表现型分：
（2）根据基因突变的原因分：
自发突变（自然条件下发生的基因突变）和诱发突变（人为条件下诱发发生的基因突变）
8.类型
二.基因突变【考点讲解】
医疗方面（避免）
X光、胸透、CT等检查利用的射线属于诱发基因突变的物理因素，门外多放警示性标志。
农业方面（诱变育种）
利用物理因素或化学因素，使生物发生基因突变，可以提高突变率，创造人类需要的生物新品种。
9.基因突变的应用
二.基因突变【考点讲解】
农业方面（诱变育种）
①原理：基因突变
②常用方法： 运用物理的或者化学的手段处理萌发的种子和幼苗，诱发基因突变，从中选出需要的突变个体，然后进行培育推广。
【萌发的种子或者幼苗有丝分裂旺盛，基因突变主要发生在DNA复制】
③优缺点
优点：A.提高突变率，加速育种进程。
B.大幅度改良某些性状，创造人们所需要的优良变异类型。
缺点：A.有利变异少，需大量处理实验材料；
B.诱变的方向和性质不能控制，具有盲目性
④举例：太空椒、青霉素高产菌株
9.基因突变的应用
二.基因突变【考点讲解】
（2017，江苏，27,8分）研究人员在柑橘中发现一棵具有明显早熟特性的变异株，决定以此为基础培育早熟柑橘新品种． 请回答下列问题：
节选：
（1）要判断该变异株的育种价值，首先要确定它的 （物质）是否发生了变化．
遗传物质
（2017，江苏，27,8分）研究人员在柑橘中发现一棵具有明显早熟特性的变异株，决定以此为基础培育早熟柑橘新品种． 请回答下列问题：
节选：
（2）在选择育种方法时，需要判断该变异株的变异类型．如果变异株是个别基因的突变体，则可采用育种方法1，使早熟基因逐渐 ，培育成新品种1．
纯合
（2017，江苏，27,8分）研究人员在柑橘中发现一棵具有明显早熟特性的变异株，决定以此为基础培育早熟柑橘新品种． 请回答下列问题：
节选：
（3）新品种1与新品种3均具有早熟性状，但其他性状有差异，这是因为新品种1选育过程中基因发生了多次 ，产生的多种基因型中只有一部分在选育过程中保留下来．
重组
基因重组
考点二
1.基因重组的概念
三.基因重组【考点讲解】
(1)自由组合型:减数分裂Ⅰ后期,随着非同源染色体的自由组合,位于
　非同源染色体　上的　非等位基因　也自由组合而发生重组(如下图)。
2.基因重组的类型
三.基因重组【考点讲解】
(2)互换型:在四分体时期(减数分裂Ⅰ前期),位于同源染色体上的等位基因有时会随着　非姐妹染色单体　之间的互换而发生交换,导致染色单体上的基因重组(如下图)。
2.基因重组的类型
三.基因重组【考点讲解】
(3)基因工程重组型:目的基因经　载体　导入受体细胞,导致受体细胞中基因发生重组(如下图)。
(4)肺炎链球菌转化实验:R型细菌转化为S型细菌。
2.基因重组的类型
三.基因重组【考点讲解】
3.基因重组的结果：产生新的　基因型　,导致　重组性状　出现。
4.基因重组的意义及应用
旁栏边角
(必修2 P84“与社会的联系”)在金鱼的培育过程中,利用了哪些育种方法 其依据的原理是什么
提示:诱变育种和杂交育种。依据的原理分别是基因突变和基因重组。
三.基因重组【考点讲解】
(1)有丝分裂和减数分裂过程中均可发生非同源染色体之间的自由组合,导致基因重组。(必修2 P84正文)(　×　)
(2)一对等位基因不可能发生基因重组,一对同源染色体可能发生基因重组。(必修2 P84正文)(　√　)
(3)同无性生殖相比,有性生殖产生的后代具有更大的变异性,其根本原因是能产生基因组合多样化的子代。(必修2 P84正文)(　√　)
(4)基因重组能产生新基因型和重组性状,但不能产生新基因和新性状。(必修2 P84正文)(　√　)
(5)发生于真核生物有性生殖的核遗传中（DNA重组技术除外）(　√　)
(6)两个亲本杂合性越高→遗传物质相差越大→基因重组类型越多→后代变异越多(　√　)
节选2021年广东一模，4
①同源染色体上的等位基因随着非姐妹染色单体的交换而发生基因重组（ ）
②受精过程中卵细胞和精子结合的随机性，同一双亲后代必然呈现多样性属于基因重组（ ）
③含A基因的精子与含a基因的卵细胞的结合会导致基因重组（ ）
④减数分裂过程中,控制一对性状的基因不能发生基因重组（ ）




(1)一看变异个体的数量
(2)二看细胞分裂方式
①如果是有丝分裂过程中姐妹染色单体上的基因不同，则为基因突变。
②如果是减数分裂过程中姐妹染色单体上的基因不同，则可能是基因突变或基因重组。
解题指导：“三看法”判断基因突变与基因重组
(3)三看个体基因型
①如果个体基因型为AA或aa，则减数分裂图像中姐妹染色单体上基因不同的原因是基因突变。
②如果个体基因型为Aa，则减数分裂图像中姐妹染色单体上基因不同的原因是基因突变或基因重组。
细胞分裂图来判断对A、B图分析：
A B
分裂类型
变异类型
有丝分裂
基因突变
减数分裂
基因突变或
基因重组
解题指导：“三看法”判断基因突变与基因重组
细胞分裂图中基因重组类型的判断：
①发生时间：图a 。
图b 。
②类型：图a 。
图b 。
四分体时期
减数第一次分裂后期
交叉互换
非同源染色体上的非等位基因
生物科技进展： 基因组编辑
一种来自细菌的核酸酶Cas9与短链RNA结合，然后切割与“向导”RNA结合的DNA,使DNA双链断裂。
1.CRISPR/Cas9系统
向导RNA
它的部分序列通过碱基互补配对原则，与目的基因中希望被编辑的DNA序列相结合
核酸酶Cas9
2.基因组编辑的原理
CRISPR/Cas9系统使DNA双链断裂
细胞内修复
DNA切口的酶
向细胞中加入大量可用于修复的模板DNA(大部分序列与被切割位点附近的序列相同，个别位点被人工改变）
希望改变的碱基序列被引入基因组中，实现基因组的准确编辑或使某个基因失活
染色体变异
1.基因突变与染色体变异的区别
基因突变 染色体变异
变化的实质 染色体上的某一位点上的 改变 染色体 的变化
层次 水平 水平
能否用光学显微镜观察 。
。
基因结构
结构和数目
分子
细胞
否
是
基因突变是分子水平的变异，在光学显微镜下看不到碱基对的改变，但由基因突变引起的某些性状改变还是可以借助光学显微镜检查的，如镰状细胞贫血，可根据观察红细胞形态来区分
四.染色体变异【考点讲解】
染色体变异
发生在
包括
体细胞
生殖细胞
染色体数目变异
染色体结构变异
减数分裂和受精作用，能够使生物体亲子代间的染色体数目保持稳定。
生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化，称为染色体变异。
2.染色体变异的定义
四.染色体变异【考点讲解】
类型 图像 联会异常 实例
_____ 果蝇缺刻翅、猫叫综合征
_____ 果蝇棒状眼
缺失
重复
3.染色体变异的类型1：染色体结构变异
四.染色体变异【考点讲解】
（1）类型
_____ 果蝇花斑眼、人类慢性粒细胞白血病
_____ 果蝇卷翅、人类9号染色体长臂倒位可导致习惯性流产
易位
倒位
3.染色体变异的类型1：染色体结构变异
四.染色体变异【考点讲解】
（1）类型
(1)染色体间的易位可分为单向易位和相互易位。前者指一条染色体的某一片段转移到了另一条染色体上，而后者则指两条染色体间相互交换了片段，较为常见。请在框图中画出下列两种易位发生后在四分体时期的染色体联会情况：
①单向易位
②相互易位(平衡易位)
(2)倒位染色体的细胞学鉴定
(2)结果：染色体结构的改变，会使排列在染色体上的基因 或_______发生改变，导致 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 的，有的甚至会导致生物体死亡。
(4)三种可遗传变异的辨析
①关于“缺失或增加”
数目
排列顺序
性状
不利
3.染色体变异的类型1：染色体结构变异
四.染色体变异【考点讲解】
②“互换”的辨析
项目 易位 互换
图解
区别 位置 发生于 染色体之间 发生于 的非姐妹染色单体之间
原理 染色体结构变异 _________
观察 可在显微镜下观察到 在光学显微镜下观察不到
非同源
同源染色体
基因重组
3.染色体变异的类型1：染色体结构变异
四.染色体变异【考点讲解】
(2023·咸阳高三模拟)如图①②③④分别表示不同的变异类型，基因a、a′仅有图③所示片段的差异。下列相关叙述正确的是
A.图中4种变异中能够遗传的变异是①②④
B.③中的变异属于染色体结构变异中的缺失
C.④中的变异是染色体结构变异中的缺失
D.①表示同源染色体非姐妹染色单体的交叉互换，发生在减数第一次分裂的前期
D
解析：可遗传变异包括基因突变、基因重组和染色体变异。由图可知，①为同源染色体的非姐妹染色单体之间交叉互换，属于基因重组；②为非同源染色体之间交换片段，属于染色体结构变异中的易位；③发生了基因中碱基对的增添(或缺失)，属于基因突变；④为染色体结构变异中的缺失或重复，D正确。
（1）染色体片段交换不一定是基因重组。
如果染色体片段交换发生在同源染色体之间叫基因重组；
如果发生在非同源染色体之间叫易位，属于染色体结构变异。
特别提醒：基因重组易错易混问题汇总
（2）精子与卵细胞的自由(随机)结合是生殖细胞间随机结合，不是基因重组。
来自父方、母方的染色体为同源染色体，每一对同源染色体上都有控制相同性状的基因。
（3）基因突变可发生在有丝分裂、减数分裂的DNA分子复制过程中，也可以发生在原核生物DNA分子复制的过程中；
基因重组只发生在减数分裂过程中；
染色体变异在有丝分裂、减数分裂的过程中均可发生。
原核生物和病毒只发生基因突变，不会发生基因重组和染色体变异。
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。
细胞内个别染色体的增加或减少
染色体
数目变异
非整倍变异
整倍变异
3.染色体变异的类型2：染色体数目变异
四.染色体变异【考点讲解】
（1）非整倍变异
①定义：正常染色体组中,丢失或添加了一条或几条完整的染色体。
单体：2n-1
三体：2n+1
注意：单体和三体也是二倍体，均可进行减数分裂，产生配子，配子育
性情况，见具体实例。
3.染色体变异的类型2：染色体数目变异
四.染色体变异【考点讲解】
21三体综合征
唐氏综合征 (21三体综合征)，又称先天愚型，由于多了一条21号染色体而导致的疾病。存活者有明显的智能落后、特殊面容、生长发育障碍和多发畸形。
②举例：
原因：
减数第一次分裂后期21号同源染色体未分离
或减数第二次分裂后期姐妹染色单体分离后移向细胞的同一极
四.染色体变异【考点讲解】
①染色体组
A.如图中雄果蝇体细胞染色体中的一个染色体组
可表示为： 。
B.组成特点
a.形态上：细胞中的 ，在形态上各不相同。
b.功能上：控制生物生长、发育、遗传和变异的 ，在功能上各不相同。
Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y
一组非同源染色体
一组染色体
（2）整倍变异
3.染色体变异的类型2：染色体数目变异
四.染色体变异【考点讲解】
C.染色体组数目的判定
a.根据染色体形态判定：细胞内形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组。
（2）整倍变异
3.染色体变异的类型2：染色体数目变异
四.染色体变异【考点讲解】
b.根据基因型判定：在细胞或生物体的基因型中，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。
1
2
2
3
3
（2）整倍变异
3.染色体变异的类型2：染色体数目变异
四.染色体变异【考点讲解】
染色体组：二倍体生物配子中的染色体数目。
基因组：对于有性染色体的生物(二倍体)，
其基因组为常染色体/2＋性染色体；
对于无性染色体的生物，其基因组与染色体组相同。
果蝇(2N=8)的一个染色体组是______________或_______________。
马铃薯（2n=24）的一个基因组含_______条染色体。
果蝇(2N=8)的一个基因组是_______________________。
马铃薯（2n=24）的一个染色体组含_______条染色体，
Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X
Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y
Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X、Y（3+XY）
12
12
②举例：单倍体、二倍体和多倍体
项目 单倍体 二倍体 多倍体
概念 体细胞中染色体数目与本物种 染色体数目相同的个体 体细胞中含有两个_________ 的个体 体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体
发育起点 _____ 受精卵(通常是) 受精卵(通常是)
植株特点 ①植株弱小；②高度不育 正常可育 ①茎秆粗壮；
②叶片、果实和种子较大；
③营养物质含量丰富
配子
染色体组
配子
（2）整倍变异
3.染色体变异的类型2：染色体数目变异
四.染色体变异【考点讲解】
单倍体 二倍体 多倍体
体细胞染色体组数 _____ 2 ______
三倍体和四倍体形成过程 形成 原因 自然原因 单性生殖 正常的有性生殖 外界环境条件剧变 (如低温) 人工诱导 ____________ 秋水仙素处理__ _________ 秋水仙素处理_____ _____________ 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 花药离体培养
单
倍体幼苗
萌发
的种子或幼苗
≥1
≥3
②举例：单倍体、二倍体和多倍体
四.染色体变异【考点讲解】
源于P87“相关信息”
(1)被子植物中，约有33%的物种是 。例如，普通小麦、棉、烟草、菊、水仙等都是多倍体。
(2)秋水仙素(C22H25O6N)是从 科植物秋水仙的种子和球茎中提取出来的一种 。它是白色或淡黄色的粉末或针状结晶，有剧毒，使用时应当特别注意。
多倍体
百合
植物碱
4.利用低温处理、用秋水仙素诱发等方法来诱导多倍体的产生。
进行正常有丝分裂的植物分生组织细胞，在有丝分裂后期，染色体的着丝粒分裂，子染色体在纺锤丝的作用下，分别移向细胞两极，最终被平均分配到两个子细胞中去。用低温处理植物分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，染色体不能被正常拉向细胞的两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，结果导致植物细胞的染色体数目发生变化。
对照
低温诱导72h
四.染色体变异【考点讲解】
（1）原理
（2）实验步骤
四.染色体变异【考点讲解】
（3）实验中的试剂及其作用
四.染色体变异【考点讲解】
（1）方法：_________________________
秋水仙素处理或低温诱导
（2）原理：__________________
染色体(数目)变异
（3）多倍体的优点：
果实大、营养丰富等
（4）多倍体的缺点：
结实率,发育迟缓
（5）实例：
三倍体无籽西瓜
5.应用①：多倍体育种
四.染色体变异【考点讲解】
实例1：练习与应用（P91）2.人们平常食用的西瓜是二倍体。在二倍体西瓜的幼苗期，用秋水仙素处理，可以得到四倍体植株。然后，用四倍体植株作母本，用二倍体植株作父本，进行
杂交，得到的种子细胞中含有三个染色体组。把这些种子种下去，就会长出三倍体植株。下图是三倍体无子西瓜的培育过程图解。据图回答下列问题。
在二倍体西瓜幼苗的芽尖滴加秋水仙素的目的是什么？依据的原理是什么？
抑制纺锤体的形成
5.应用①：多倍体育种
四.染色体变异【考点讲解】
实例1：练习与应用（P91）2.人们平常食用的西瓜是二倍体。在二倍体西瓜的幼苗期，用秋水仙素处理，可以得到四倍体植株。然后，用四倍体植株作母本，用二倍体植株作父本，进行
杂交，得到的种子细胞中含有三个染色体组。把这些种子种下去，就会长出三倍体植株。下图是三倍体无子西瓜的培育过程图解。据图回答下列问题。
为什么用一定浓度的秋水仙素溶液滴在二倍体西瓜幼苗的芽尖
西瓜幼苗的芽尖是有丝分裂旺盛的地方，用秋水仙素处理可以抑制细胞有丝分裂时形成纺锤体，导致细胞内染色体数目加倍，从而得到四倍体植株。
5.应用①：多倍体育种
四.染色体变异【考点讲解】
(2)获得的四倍体西瓜为何要与二倍体杂交 联系第1问，你能说出产生多倍体的基本途径吗
杂交可以获得三倍体植株。多倍体产生的途径为：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。
实例1：练习与应用（P91）2.
5.应用①：多倍体育种
四.染色体变异【考点讲解】
(3)有时可以看到三倍体西瓜中有少量发育并成熟的种子，请推测产生这些种子的原因。
三倍体植株一般不能进行正常的减数分裂形成配子，因此，不能形成种子。但是，也有可能在减数分裂时形成正常的卵细胞，从而形成正常的种子，但这种概率特别小。
实例1：练习与应用（P91）2.
5.应用①：多倍体育种
四.染色体变异【考点讲解】
(4)无子西瓜每年都要制种，很麻烦，有没有别的替代方法
有其他方法可以替代。
方法一：进行无性生殖，将三倍体植株进行组织培养获取大量培苗，再进行移栽；
方法二：利用生长素或生长素类似物处理二倍体植株未受粉的雌蕊，以促进子房发育成无种子的果实，同时，在花期全时段要进行套袋处理，以避免受粉。
实例1：练习与应用（P91）2.
5.应用①：多倍体育种
四.染色体变异【考点讲解】
实例2：香蕉的培育
香蕉的祖先为野生芭蕉，个小而多种子，无法食用。香蕉的培育过程如下：
野生
芭蕉
2n
有籽香蕉
4n
加倍
野生
芭蕉
×
无籽香蕉
3n
受精作用
2n
←减数分裂→
2n
n
无籽香蕉
3n
无性生殖
5.应用①：多倍体育种
四.染色体变异【考点讲解】
这里的A、B、D代表的是染色体组，而不是基因
实例3：普通小麦的形成过程
5.应用①：多倍体育种
四.染色体变异【考点讲解】
第1步：杂交
异源四倍体（4N）
（ABDR）
第2步：染色体加倍
注意：这里的A、B、D、R代表的是染色体组，而不是基因。所以，异源四倍体（ABDR）是不可育的。
第一年
第二年
普通小麦（6N） × 小黑麦（2N）
（RR）
（AABBDD）
八倍体小黑麦（8N ）
（AABBDDRR）
秋水仙素
处理
实例4：八倍体小黑麦的培育过程
5.应用①：多倍体育种
四.染色体变异【考点讲解】
（1）过程：
花药离体培养
P
F1
配子
DDTT
DDtt
ddTT
ddtt
秋水仙素处理
高杆抗病
DDTT
×
矮杆感病
ddtt
高杆抗病 DdTt
DT
Dt
dT
dt
单倍体植株
DT
Dt
dT
dt
需要的纯合矮抗品种
杂交
（诱导染色体数加倍）
【思考1】单倍体育种中秋水仙素处理萌发的种子吗？
不能，因为单倍体往往高度不育，育种操作的对象一般是单倍体幼苗
筛选
注意：单倍体育种和多倍体育种中都用到秋水仙素，但单倍体育种中是用秋水仙素处理单倍体幼苗，而多倍体育种中是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。
花药离体培养≠单倍体育种：单倍体育种一般包括杂交、花药离体培养、秋水仙素处理和筛选4个过程，不能简单地认为花药离体培养就是单倍体育种的全部。
5.应用②：单倍体育种
四.染色体变异【考点讲解】
（2）原理：
染色体数目变异
（3）优点:
a.明显缩短育种年限
得到的植株不仅能够正常生殖，而且每对染色体上成对的基因都是纯合的，自交后代不发生性状分离。
b.快速获得纯合子
【思考2】用秋水仙素处理单倍体一定能够获得纯合子吗？
不一定，若亲本为二倍体，则获得的品种一定为纯合子，如：
如果单倍体体细胞中基因型为AB，经秋水仙素处理后基因型为AABB，是纯合子；
5.应用②：单倍体育种
四.染色体变异【考点讲解】
D.缺点：
技术复杂，需与杂交育种配合。
如果单倍体体细胞中基因型为Aa，经秋水仙素处理后基因型为AAaa，是杂合子。
若亲本为多倍体，则获得的品种不一定为纯合子，如：
【思考2】用秋水仙素处理单倍体一定能够获得纯合子吗？
5.应用②：单倍体育种
四.染色体变异【考点讲解】
单倍体育种 多倍体育种
原理
常用方法
优势
缺点
1.多倍体育种和单倍体育种的比较
染色体组成倍增加
染色体变异
染色体变异
染色体组成倍减少,再加倍后得到纯种
花药离体培养后
人工诱导染色体数目加倍
秋水仙素处理萌发的种子、幼苗
明显缩短育种年限
得到的植株是纯合子
操作简单
技术复杂一些，需与杂交育种配合
适用于植物，在动物方面难以操作
用秋水仙素处理植株使染色体数目加倍,若操作对象是单倍体植株,叫单倍体育种,若操作对象为正常植株,叫多倍体育种,不要一看到“染色体数目加倍”就认为是多倍体育种。
现有两小麦品种：矮秆感病(ddrr)，高秆抗病(DDRR)，如何获得矮秆抗病的优良品种(ddRR)？
杂交育种
P
高杆抗病
DDTT
×
矮杆感病
ddtt
F1
高杆抗病
DdTt
F2
D_T_
D_tt
ddT_
ddtt
ddTT
矮抗

需要的纯合矮抗品种
连续
第1年
第2年
第3年
及之后
优点：能将多个亲本的优良性状集于一体
缺点：育种时间太长
花药离体培养
P
F1
配子
DDTT
DDtt
ddTT
ddtt
正常植株（纯合）
秋水仙素
高杆抗病
DDTT
×
矮杆感病
ddtt
高杆抗病
DdTt
DT
Dt
dT
dt
单倍体植株
第1年
第2年
DT
Dt
dT
dt
需要的纯合矮抗品种
单倍体育种
2.育种方法的选择
近三年（2021-2023）
真题：
勤学如春起之苗，不见其长日有多增
1．（2023·湖南·统考高考真题，不定项）为精细定位水稻4号染色体上的抗虫基因，用纯合抗虫水稻与纯合易感水稻的杂交后代多次自交，得到一系列抗虫或易感水稻单株。对亲本及后代单株4号染色体上的多个不连续位点进行测序，部分结果按碱基位点顺序排列如下表。据表推测水稻同源染色体发生了随机互换，下列叙述正确的是（ ）
A．抗虫水稻1的位点2-3之间发生过交换
B．易感水稻1的位点2-3及5-6之间发生过交换
C．抗虫基因可能与位点3、4、5有关
D．抗虫基因位于位点2-6之间
【答案】ACD
【详解】AB、根据表格分析，纯合抗虫水稻亲本6个位点都是A/A，纯合易感水稻亲本6个位点都是G/G，抗虫水稻1的位点1和2都变成了G/G，则位点2-3之间可能发生过交换，易感水稻1的位点6变为A/A，则位点2-3之间未发生交换，5-6之间可能发生过交换，A正确、B错误；
CD、由题表分析可知，抗虫水稻的相同点为在位点3-5 中都至少有一条DNA有A-T碱基对，即位点2-6之间没有发生变化则表现为抗虫，所以抗虫基因可能位于2-6之间，或者说与位点3、4、5有关，C、D正确。
故选ACD。
2.（2023·浙江·统考高考真题）某动物（2n=4）的基因型为AaXBY，其精巢中两个细胞的染色体组成和基因分布如图所示，其中一个细胞处于有丝分裂某时期。下列叙述错误的是（　　）
A．甲细胞处于有丝分裂中期、乙细胞处于减数第二次分裂后期
B．甲细胞中每个染色体组的DNA分子数与乙细胞的相同
C．若甲细胞正常完成分裂则能形成两种基因型的子细胞
D．形成乙细胞过程中发生了基因重组和染色体变异
【答案】B
【详解】A、甲细胞含有同源染色体，且着丝粒整齐的排列在赤道板上，为有丝分裂中期，乙细胞不含有同源染色体，着丝粒分裂，为减数第二次分裂的后期，A正确；
B、甲细胞含有2个染色体组，每个染色体组含有4个DNA分子，乙细胞含有2个染色体组，每个染色体组含有2个DNA分子 ，B错误；
C、甲细胞分裂后产生AAXBY或AaXBY两种基因型的子细胞，C正确；
D、形成乙细胞的过程中发生了A基因所在的常染色体和Y染色体的组合，发生了基因重组，同时a基因所在的染色体片段转移到了Y染色体上，发生了染色体结构的变异，D正确。
故选B。
3.（2023·湖北·统考高考真题）DNA探针是能与目的DNA配对的带有标记的一段核苷酸序列，可检测识别区间的任意片段，并形成杂交信号。某探针可以检测果蝇Ⅱ号染色体上特定DNA区间。某果蝇的Ⅱ号染色体中的一条染色体部分区段发生倒位，如下图所示。用上述探针检测细胞有丝分裂中期的染色体（染色体上“—”表示杂交信号），结果正确的是（　　）
【答案】B
【详解】DNA探针是能与目的DNA配对的带有标记的一段核苷酸序列并形成杂交信号，根据图示信息，倒位发生在探针识别序列的一段，因此发生倒位的染色体的两端都可被探针识别，故B正确。
故选B。

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