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生物学（新人教版）
遗传与进化
第五章 第2节
染色体变异
问题探究
野生祖先种VS栽培品种（马铃薯、香蕉）
野生祖先种马铃薯
（多种颜色）
栽培品种马铃薯
（一般都为黄色）
野生祖先种香蕉
（有籽）
栽培品种香蕉
（无籽）
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}生物种类
体细胞染色体数/条
体细胞非同源染色体/套
配子染色体数/条
马铃薯
野生祖先种
24
2
栽培品种
48
4
香蕉
野生祖先种
22
2
栽培品种
33
3
1. 和 ，能够使生物体亲子代间的染色体数目保持稳定。
12
24
11
异常
2. 为什么香蕉栽培种与野生种染色体数目有较大差异？平时吃的香蕉为何没有种子？
问题探讨
无籽香蕉
提示：因为香蕉栽培品种体细胞中的染色体数目是33条，减数分裂时染色体发生联会紊乱，不能形成正常的配子，因此无法形成受精卵，故无法形成种子。
一、染色体数目的变异
染色体
变异
发生在
体细胞
生殖细胞
染色体数目变异
染色体结构变异
包括
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。
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
（光学显微镜下可以观察到）
概念：
一、染色体数目的变异
1、染色体数目变异的类型
①细胞内个别染色体增加或减少
②以一套完整的非同源染色体为基数成倍的增加或成套的减少。（以染色体组的形式增加或减少）
正常果蝇
（2n=8）
个别异常
成套异常
增加一条
减少一条
增加两套
减少一套
一、染色体数目的变异
举例：21三体综合征（唐氏综合征）45条＋XY（47条）
原因：亲代减数分裂时同源染色体未分离（减Ⅰ后期）
或姐妹染色单体未分离，移向同一级（减Ⅱ后期）。
21-三体综合征患者的染色体组成
21三体综合征患者“舟舟”
1、染色体数目变异的类型
①细胞内个别染色体增加或减少
一、染色体数目的变异
1、染色体数目变异的类型
②以染色体组的形式成倍增加或减少
条染色体
对同源染色体
对常染色体
对性染色体
8
4
3
1
Ⅱ号和Ⅱ号染色体是 ，
Ⅲ号和Ⅳ号染色体是 。
同源染色体
非同源染色体
像上图中Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y这样的一组非同源染色体，称为一个染色体组。
一、染色体数目的变异
1、染色体数目变异的类型
②以染色体组的形式成倍增加或减少
染色体组：细胞中的每套非同源染色体。
染色体组的内涵：
①不存在同源染色体，不含有等位基因
②各个染色体的形态和功能各不相同
③含有该物种的全部遗传信息
野生马铃薯有 个染色体组。
2
野生马铃薯的染色体组成
一、染色体数目的变异
染色体组数的判断
① 根据染色体形态判断：
细胞内形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组。
细胞中有几种形态的染色体，一个染色体组中就有几条染色体。
图1
图2
图3
3个染色体组
1组3条染色体
图4
2个染色体组
1组3条染色体
1个染色体组
1组4条染色体
4个染色体组
1组2条染色体
一、染色体数目的变异
图1
图2
图3
Aaaa
AABBDD
AaaBBB
abcd
图4
染色体组数的判断
②根据基因型判断：
控制同一性状的基因（同一英文字母（无论大小写））出现几次，就含有几个染色体组。有几种字母出现，一个染色体组中就有几条染色体。
4个染色体组
每组1条染色体
2个染色体组
每组3条染色体
3个染色体组
每组2条染色体
1个染色体组
每组4条染色体
一、染色体数目的变异
1．下列对a～h所示的生物体细胞图中各含有几个染色体组的叙述，正确的是(　　)
A．细胞中含有一个染色体组的是h图，该个体是单倍体
B．细胞中含有两个染色体组的是g、e图，该个体是二倍体
C．细胞中含有三个染色体组的是a、b图，但该个体未必是三倍体
D．细胞中含有四个染色体组的是f、c图，该个体一定是四倍体
C
一、染色体数目的变异
①二倍体：像野生马铃薯这样，体细胞中含有两个染色体组的个体叫作二倍体。
一般情况下，二倍体通过减数分裂形成的配子只有一个染色体组。
1. 如果野生马铃薯（二倍体）在减数分裂Ⅰ后期，所有的同源染色体不分离，所产生的配子中有几个染色体组？
2. 如果在减数分裂Ⅱ后期，着丝粒分裂后，所有的子代染色体未分离而是进入同一个子细胞中，所产生的配子中又有几个染色体组？
思考·讨论：
2、二倍体和多倍体
一、染色体数目的变异
①二倍体：像野生马铃薯这样，体细胞中含有两个染色体组的个体叫作二倍体。
一般情况下，二倍体通过减数分裂形成的配子只有一个染色体组。
1. 如果野生马铃薯（二倍体）在减数分裂Ⅰ后期，所有的同源染色体不分离，所产生的配子中有几个染色体组？
2. 如果在减数分裂Ⅱ后期，着丝粒分裂后，所有的子代染色体未分离而是进入同一个子细胞中，所产生的配子中又有几个染色体组？
思考·讨论：
2、二倍体和多倍体
减数分裂异常
减数分裂正常
一、染色体数目的变异
①二倍体：像野生马铃薯这样，体细胞中含有两个染色体组的个体叫作二倍体。
一般情况下，二倍体通过减数分裂形成的配子只有一个染色体组。
1. 如果野生马铃薯（二倍体）在减数分裂Ⅰ后期，所有的同源染色体不分离，所产生的配子中有几个染色体组？
2. 如果在减数分裂Ⅱ后期，着丝粒分裂后，所有的子代染色体未分离而是进入同一个子细胞中，所产生的配子中又有几个染色体组？
思考·讨论：
2、二倍体和多倍体
减数分裂异常
一、染色体数目的变异
2、二倍体和多倍体
②三倍体：含两个染色体组的配子与含有一个染色体组的正常配子结合发育成的个体。三倍体的体细胞中含有三个染色体组。
三倍体生物形成过程如下：
2N
二倍体(♀)
减数分裂
2N
雌配子
2N
减数分裂
N
受精作用
3N
发育
3N
受精卵
三倍体
错误
三倍体因为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。故香蕉、三倍体无子西瓜的果实中没有种子。
一、染色体数目的变异
2、二倍体和多倍体
③四倍体：由2个含有两个染色体组的配子结合发育成的个体。四倍体的体细胞中含有4个染色体组。
四倍体生物形成过程如下：
2N
二倍体(♀)
减数分裂
2N
雌配子
2N
二倍体(♂)
减数分裂
2N
雄配子
受精作用
4N
发育
4N
受精卵
四倍体
错误
错误
一、染色体数目的变异
2、二倍体和多倍体
③四倍体：由2个含有两个染色体组的配子结合发育成的个体。四倍体的体细胞中含有4个染色体组。
四倍体生物形成过程如下：
2N
二倍体(♀)
减数分裂
N
雌配子
2N
二倍体(♂)
减数分裂
N
雄配子
受精作用
2N
发育
受精卵
二倍体胚或幼苗
有丝分裂错误
2N
4N
染色体只复制未分离
四倍体
一、染色体数目的变异
2、二倍体和多倍体
④多倍体：体细胞中含有3个或3个以上染色体组的个体统称为多倍体。
在自然界，几乎全部动物和过半数的高等植物都是二倍体。多倍体在植物种很常见，在动物种极少见。
在被子植物中，约有33%的物种是多倍体。例如，普通小麦、棉、烟草、菊、水仙等都是多倍体。某些品种的苹果、梨、葡萄也是多倍体。
马铃薯
四倍体
香蕉
三倍体
菊花
六倍体
葡萄
三/四倍体
一、染色体数目的变异
2、二倍体和多倍体
优点： 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。
⑤多倍体植株的特点：
四倍体葡萄的果实比二倍体的大得多
四倍体番茄的维生素C含量比二倍体的几乎增加了一倍
一、染色体数目的变异
1. 方法：
低温处理、秋水仙素诱发等
2. 处理对象：
萌发的种子或幼苗
3. 原理：
当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，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。
⑥人工诱导多倍体
4. 秋水仙素作用的机理：
在有丝分裂前期抑制纺锤体的形成。
强调：
Ⅰ秋水仙素最有效最常用
Ⅱ作用于有丝前期
Ⅲ不影响染色体的复制和着丝粒分裂
Ⅳ涂抹萌发的种子或幼苗
Ⅴ并非所有细胞染色体均加倍
Ⅵ处理时期越早，影响越大
二倍体
授粉
二倍体（父本）
四倍体（母本）
三倍体种子
秋水仙素
第一年
二倍体
无子西瓜
授粉
第二年
二倍体
三倍体
一、染色体数目的变异
3. 三倍体无子西瓜的培育
两次传粉：
第一次传粉目的：
杂交获得三倍体种子
第二次传粉目的：
刺激子房发育为果实
柱头
珠被
胚囊
胚珠
果皮
发育
子房壁
种皮
发育
胚
+精子
胚乳
种子
补充子房的结构
卵细胞
极核
果实
一、染色体数目的变异
一、染色体数目的变异
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。下图是三倍体无籽西瓜的培育过程图解。据图回答下列问题：
为什么要用秋水仙素处理幼苗的芽尖？
(2) 产生多倍体的基本途径是什么？
(5) 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。
(6) 无子西瓜每年都要制种，很麻烦，有没有别的
替代方法？
(3)获得的四倍体西瓜为何要与二倍体杂交？
(4)处理后的植株，各个部位染色体数目是否都为4N？
一、染色体数目的变异
滴加秋水仙素
二倍体
杂交
四倍体
（母体）
二倍体
（父体）
三倍体
第一年
第二年
联会紊乱
二倍体
（父体）
3. 三倍体无子西瓜的培育
思考·讨论：
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。
为什么要用秋水仙素处理幼苗的芽尖？
用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。
(2) 产生多倍体的基本途径是什么？
(3)获得的四倍体西瓜为何要与二倍体杂交？
杂交可以获得三倍体植株。
一、染色体数目的变异
滴加秋水仙素
二倍体
杂交
四倍体
（母体）
二倍体
（父体）
三倍体
第一年
第二年
联会紊乱
二倍体
（父体）
3. 三倍体无子西瓜的培育
思考·讨论：
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。
(5) 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。
(4)处理后的植株，各个部位染色体数目是否都为4N？
不一定，
地上部分为4N，地下部分还为2N。
一、染色体数目的变异
滴加秋水仙素
二倍体
杂交
四倍体
（母体）
二倍体
（父体）
三倍体
第一年
第二年
联会紊乱
二倍体
（父体）
3. 三倍体无子西瓜的培育
思考·讨论：
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。
(6) 无子西瓜每年都要制种，很麻烦，有没有别的替代方法？
一、染色体数目的变异
4. 单倍体
单倍体：像蜜蜂的雄峰这样，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，叫做单倍体。
①成因：
由配子（如卵细胞、花粉等）直接发育而来的个体。
②代表生物：
蜜蜂中的雄蜂
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。
产卵
非受精的
卵细胞
特殊的减数分裂
产生精子
受精卵
发育
2N=32
雄峰
N=16
工峰
2N=32
蜂王
2N=32
一、染色体数目的变异
应用——单倍体育种
(1) 方法：
花药（花粉）离体培养 + 人工诱导染色体加倍
(2) 流程：
花药
离体培养
单倍体
幼苗
秋水仙素处理
纯合体
筛选
优良性状
纯合体
(3) 原理：
染色体变异
现有纯合的高秆抗病小麦（DDTT）和矮秆感病小麦(ddtt)，怎样尽快得到矮秆抗病的优良品种(ddTT)？用遗传图解表示出来。
思考·讨论：
P
高杆抗病
矮杆不抗病
DDTT
ddtt
×
↓
高杆抗病
DdTt
F1
↓
F2
高杆抗病
9D_T_
高杆不抗病
3D_tt
矮杆抗病
3ddT_
矮杆不抗病
1ddtt
（淘汰）
（淘汰）
（保留）
（淘汰）
多次自交选种
矮杆抗病
ddTT
杂交
自交
选种
多次自交选种
优良性状的纯合子
杂交育种
纯种既矮杆抗病（ddTT）的小麦育种过程
?
第1年
第2年
第3-6年
一、染色体数目的变异
一、染色体数目的变异
花药
单倍
体幼苗
DDTT DDtt ddTT ddtt
花药离
体培养
秋水仙
素处理
DdTt
DT Dt dT dt
纯种既矮杆抗病（ddTT）的小麦育种过程
杂交
高杆抗病
矮杆不抗病
DDTT
ddtt
×
DT Dt dT dt
正常植株
第1年
第2年
单倍体育种
矮秆抗病水稻的培育
杂交育种
单倍体育种
一、染色体数目的变异
花药
单倍
体幼苗
DDTT DDtt ddTT ddtt
花药离
体培养
秋水仙
素处理
DdTt
DT Dt dT dt
纯种既矮杆抗病（ddTT）的小麦育种过程
杂交
高杆抗病
矮杆不抗病
DDTT
ddtt
×
DT Dt dT dt
正常植株
第1年
第2年
操作技术复杂
①能明显缩短育种年限
优点：
缺点：
单倍体育种
②子代全是纯合子，自交后代不发生性状分离
一、染色体数目的变异
归纳总结
单倍体、二倍体和多倍体的比较
项目
二倍体
多倍体
单倍体
概念
体细胞中含有2个染色体组的个体
体细胞中含有3个或3个以上染色体组的个体
体细胞的染色体数目与本物种配子染色体数目相同的个体
发育起点
一般为受精卵
一般为受精卵
未受精的配子
染色体组的数目
2个
3个或3个以上
不确定
性状表现
正常
茎秆粗壮，叶片、果实、种子较大，营养丰富
植株矮小，高度不育
A
下列有关单倍体的叙述中，正确的是 （ ）
A.未经受精的卵细胞发育成的个体一定是单倍体
B.含有两个染色体组的生物体一定不是单倍体
C.生物的精子或卵细胞一定只有一个染色体组
D.基因型是aaaBBBCcc的植物一定是单倍体
课堂训练
D
下列关于染色体组、单倍体、二倍体和多倍体的叙述中，不正确的是 （ ）
A.一个染色体组中不含同源染色体
B.由受精卵发育成的个体，体细胞中含有两个染色体组的叫二倍体
C.单倍体不一定含一个染色体组
D.一倍体不一定是单倍体，单倍体则一定是一倍体
课堂训练
染色体数目的变异可以分为两类
类型二
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者成套地减少。
类型一
细胞内个别染色体的增加或减少。
正常
增多
减少
染色体的某一片段消失
a
b
c
d
e
f
果蝇缺刻翅的形成
结果：基因数目减少
1.缺失
猫叫综合征：由人的第5号染色体部分缺失引起的遗传病，因为患病儿童哭声轻，音调高，很像猫叫而得名；患者生长发育迟缓，而且存在严重的智力障碍。
1.缺失
四、结构变异
染色体增加了某一片段
a
b
c
d
e
f
b
果蝇棒状眼的形成
正常眼
棒状眼
结果：基因数目增加
2.增加
夜来香一花两色
a
b
c
d
e
f
g
h
i
j
k
染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上
结果：
染色体上基因的排列顺序发生改变
3.易位
易位与交叉互换的区别？
发生在非同源染色体之间,是指染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上?
易位
交叉互换
发生在减数分裂的四分体时期同源染色体的非姐妹染色单体之间,是基因重组?
c
d
e
f
a
b
a
f
b
c
d
e
e
d
b
c
染色体发生断裂后，某一染色体片段发生180°倒转后，再与原来的片段重新接合而成。
结果：染色体上基因的排列顺序发生改变。
4.倒位
1、用思维导图完善生物变异的概念。
C
如图表示某生物细胞中两条染色体及其上面的部分基因，下列选项的结果中，不属于染色体结构变异引起的是 （ ）
课堂训练
低温诱导植物细胞染色体数目的变化
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。
1. 实验原理：
2. 方法步骤：
探究与实践
①根尖的培养与诱导：P89。。。约1cm长的不定根时，将整个装置放入冰箱冷藏室内，诱导培养48~72h。
②剪取诱导处理的根尖0.5~1cm，放入卡诺氏液中浸泡0.5~1h。
（卡诺氏液：固定细胞的形态），然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次。
③制作装片（同有丝分裂实验）
解离：盐酸和酒精混合液（1：1混合），目的是使组织中的细胞相互分离开来。
漂洗：清水漂洗，目的是洗去药液，防止解离过度。
染色：用甲紫（龙胆紫）或醋酸洋红溶液对染色体染色。
制片：放在载玻片上，加清水并用镊子把根尖弄碎，盖上盖玻片，用拇指轻轻地按压盖玻片完成制片。
④观察
先用__________寻找染色体形态好的分裂象；
视野中既有___________________，也有_ _____________________；
确认某个细胞发生染色体数目变化后，再用__________观察；
低倍镜
正常的二倍体细胞
染色体数目发生改变的细胞
高倍镜
注意：
1.观察到的是死细胞。
2.分生组织细胞。
3.低温原理及持续时间。
4.着丝粒正常分裂。
5.步骤：
基因突变、基因重组和染色体变异的比较
项 目
基因突变
基因重组
染色体变异
本 质
基因结构的改变
基因的重新组合
染色体结构或数目发生变化
发生时期
DNA复制时期
减Ⅰ时期
细胞分裂期
观 察
光学显微镜下无法观察
光学显微镜下无法观察
光学显微镜下可以观察
适用范围
任何生物
真核生物、有性生殖
真核生物
产生结果
产生新的基因
只改变基因型
基因“数量”上发生变化
共同点
都是可遗传的变异

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