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(共49张PPT)
第34讲　染色体变异
[课标要求]
举例说明染色体结构和数量的变异都可能导致生物性状的改变甚至死亡。
考点一
染色体结构的变异
1.染色体变异
(1)概念:生物体的体细胞或生殖细胞内染色体 或 的变化。
(2)类型:染色体 的变异和染色体 的变异。
基础知识·整合
数目
结构
结构
数目
2.染色体结构的变异
(1)类型及实例。
重复
类型 图解 显微观察的
联会异常 举例
缺失 果蝇缺刻翅、
猫叫综合征
果蝇棒状眼
易位
倒位
果蝇花斑眼、人类慢性粒细胞白血病
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 发生改变,导致性状的变异。
(3)对生物性状的影响:大多数染色体结构变异对生物体是 ,有的甚至会导致 。
基因数目或排列顺序
不利的
生物体死亡
深挖教材
1.判断正误
【提示】 杂合体雌果蝇在形成配子时,同源染色体非姐妹染色单体间相应片段发生对等交换,应属于基因重组。
(1)(必修2 P90图5-7)杂合体雌果蝇在形成配子时,同源染色体非姐妹染色单体间相应片段发生对等交换,导致新配子类型出现,属于染色体易位。(　　)
×
(2)(必修2 P90正文)猫叫综合征是特定的染色体片段缺失造成的。(　　)
√
(3)(必修2 P90正文)染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化。
(　　)
×
【提示】 染色体片段缺失,基因种类可能减少,染色体片段重复,基因的种类并没有变化。
(4)(必修2 P90图5-7)染色体易位不改变细胞中基因数量,对个体性状不会产生影响。(　　)
×
【提示】 染色体易位改变了基因在不同染色体上的分布,会影响生物的性状。
(5)(必修2 P90正文拓展)染色体增加某一片段可提高基因表达水平,是有利变异。(　　)
×
【提示】 染色体增加某一片段等染色体结构变异,大多数对生物体是不利的,有的甚至会导致生物体死亡。
(6)(必修2 P90正文拓展)非同源染色体某片段移接,仅发生在减数分裂过程中。
(　　)
×
【提示】 非同源染色体某片段移接属于染色体结构变异(易位),该过程在有丝分裂和减数分裂过程中都可能发生。
2.规范表达
(必修2 P90正文及图5-7)基因突变中碱基的增添、缺失与染色体结构变异中的重复、缺失的区别有
。
①基因突变中碱基的增添、缺失是基因内部结构的变化,该基因还存在,只是变为原来的等位基因;而染色体结构变异中的重复、缺失是某个基因或染色体片段重复出现或减少。②基因突变中碱基的增添、缺失属于分子水平的变化,在光学显微镜下观察不到;染色体结构变异中的重复、缺失属于细胞水平的变化,在光学显微镜下能观察到
能力1　通过染色体结构变异的类型及应用,考查理解能力
1.(2025·广州模拟)甲～丁表示细胞中不同的变异类型,甲中字母表示染色体片段。下列叙述正确的是(　　)
A.甲～丁的变异类型都会引起染色体上基因数量的变化
B.甲～丁的变异类型都可能出现在根尖分生区细胞的分裂过程中
C.若乙为精原细胞,则它一定不能产生正常的配子
D.图中所示的变异类型中甲、乙、丁可用光学显微镜观察检验
D
关键能力·提升
【解析】 甲、丁的变异会引起染色体上基因数量的变化,乙、丙的变异不会导致染色体上基因数量的变化;根尖分生区细胞有丝分裂活动旺盛,丙细胞的变异类型(互换)不可能发生在有丝分裂过程中;若乙为精原细胞,则其经减数分裂过程可能会产生正常的配子;甲、乙、丁表示的均为染色体变异,能在光学显微镜下观察到,而丙表示的基因重组无法在光学显微镜下观察到。
2.染色体变异在育种方面也有重要作用,下图是育种专家对棉花品种的培育过程,相关叙述错误的是(　　)
A.太空育种依据的原理主要是基因突变
B.粉红棉S的出现是染色体片段缺失的结果
C.深红棉S与白色棉N杂交产生深红棉的概率是1/4
D.粉红棉S自交产生白色棉N的概率为1/4
C
【解析】 太空育种属于诱变育种,其依据的原理主要是基因突变;粉红棉S的出现是一条染色体上的b基因缺失导致的,所以属于染色体结构变异中的缺失;深红棉S与白色棉N杂交,后代都是粉红棉,产生深红棉的概率是0;粉红棉S经减数分裂产生2种比例相等的配子,一个含b基因,一个不含b基因,所以其自交产生白色棉N的概率为1/4。
考点二
染色体数目的变异
1.染色体数目的变异
(1)类型及实例。
个别染色
体
染色体组
基础知识·整合
(2)染色体组(根据果蝇染色体组成图归纳)。
①从染色体来源看,一个染色体组中不含 。
②从形态、大小和功能看,一个染色体组中所含的染色体 。
③从所含的基因看,一个染色体组中含有控制本物种 ,但不能重复。
④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 称为一个染色体组。
同源染色体
各不相同
生物性状的一整套基因
每套非同源染色体
2.单倍体、二倍体和多倍体
项目 单倍体 二倍体 多倍体
发育
起点 一般为
受精卵 一般为受精卵
植株
特点 植株弱小,
正常可育 ,叶片、果实和种子较大,营养物质含量有所增加
染色
体组 一至多个 两个 三个或三个以上
配子
高度不育
茎秆粗壮
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 自然界中,几乎全部动物和过半数的高等植物都是二倍体,如玉米、水稻等 多倍体在植物中很常见,在动物中极少见,如香蕉是三倍体植物
花药离
体培养
单倍体
幼苗
萌发的
种子或幼苗
3.低温诱导植物细胞染色体数目的变化实验
(1)实验原理:用低温处理植物的 细胞,能够 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。
分生组织
抑制纺锤体
(2)实验步骤。
卡诺氏
95%
漂洗
液
(3)实验结论:适宜的低温处理植物分生组织细胞可诱导其染色体数目加倍。
(4)实验中的试剂使用方法及其作用。
试剂 使用方法 作用
卡诺氏液 将根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5～1 h 固定细胞形态
体积分数为95%的酒精 冲洗用卡诺氏液处理过的根尖 洗去卡诺氏液
质量分数为
15%的盐酸 与体积分数为 等体积混合,作为解离液 解离根尖细胞
清水 漂洗解离后的根尖细胞约10 min 洗去药液,防
止解离过度
甲紫溶液 把漂洗干净的根尖放进盛有甲紫溶液的玻璃皿中染色3～5 min 使染色体着色
95%的酒精
深挖教材
1.判断正误
(1)(必修2 P87正文)体细胞的一个染色体组中不可能存在同源染色体。
(　　)
(2)(必修2 P88正文)体细胞中含有三个染色体组的个体称为三倍体。(　　)
√
【提示】 由受精卵发育而来,体细胞中含有三个染色体组的个体为三倍体,由配子发育而来的个体为单倍体。
×
【提示】 秋水仙素可抑制纺锤体的形成,但有丝分裂后期着丝粒能正常分裂。
(3)(必修2 P88正文)秋水仙素能够抑制纺锤体的形成,从而使着丝粒不能分裂,染色体不能分到两个子细胞中。(　　)
×
(4)(必修2 P88正文)含有奇数个染色体组的个体一定是单倍体。(　　)
【提示】 由受精卵发育而成的个体,不论含有几个染色体组一定不是单倍体。
×
(5)(必修2 P89探究·实践)卡诺氏液可使组织细胞相互分离开。(　　)
【提示】 使用卡诺氏液的目的是固定细胞形态;解离液使组织细胞相互分离开。
×
2.规范表达
(1)(必修2 P87问题探讨2)我们平时吃的香蕉是三倍体,一般没有种子,为什么
。
(2)(必修2 P89正文)单倍体 (填“都是”或“不都是”)高度不育的,理由是
。
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
不都是
由二倍体的配子发育成的单倍体表现为高度不育;多倍体的配子若含有偶数个染色体组,则发育成的单倍体含有同源染色体及等位基因,能产生可育的后代
重难知识·透析
判定染色体组的三种方法
(1)根据染色体形态判定:细胞内形态、大小相同的染色体有几条,则含有几个染色体组。
(2)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。
(3)根据染色体数和染色体的形态数推算。
染色体组数=染色体数/染色体形态数。如雌果蝇体细胞中有8条染色体,分为4种形态,则染色体组的数目为2。
能力2　通过对染色体组与单倍体、二倍体和多倍体的辨析,培养比较与分析能力
3.(2025·浙江6月选考,10)作物甲与乙都是六倍体,它们杂交产生的F1体细胞中有42条染色体,其中3个染色体组来自甲,3个染色体组来自乙。F1减数分裂过程中部分染色体不能正常联会。下列叙述错误的是(　　)
A.用亲本甲的花药离体培养成的植株为三倍体
B.亲本乙的体细胞中含有6个染色体组
C.杂交产生的F1个体具有高度不育的特性
D.杂交产生的F1体细胞中可能存在成对的同源染色体
A
关键能力·提升
【解析】 甲为六倍体,其花药(配子)含三个染色体组,离体培养得到的植株由配子发育而来,为单倍体;六倍体的体细胞含六个染色体组,乙为六倍体,故其体细胞含六个染色体组;由题意知,F1为异源六倍体,减数分裂时染色体联会紊乱,无法形成正常配子,具有高度不育性;来自甲、乙的三个染色体组里有可以配对的同源染色体。
能力3　通过染色体数目变异的分析,培养理解能力
4.(2025·河南卷,13)植物细胞质雄性不育由线粒体基因控制,可被核恢复基因恢复育性。现有甲(雄性不育株,38条染色体)和乙(可育株,39条染色体)两份油菜。甲与正常油菜(38条染色体)杂交后代均为雄性不育,甲与乙杂交后代中可育株∶雄性不育株=1∶1,可育株均为39条染色体。下列推断错误的是
(　　)
A.正常油菜的初级卵母细胞中着丝粒数与核DNA分子数不等
B.甲乙杂交后代的可育株含细胞质雄性不育基因和核恢复基因
C.乙经单倍体育种获得的40条染色体植株与甲杂交,F1均可育
D.乙的次级精母细胞与初级精母细胞中的核恢复基因数目不等
D
【解析】 正常油菜有38条染色体,正常油菜的初级卵母细胞中着丝粒数=染色体数=
38个,经过间期复制,核DNA分子数有76个;甲与正常油菜杂交后代均为雄性不育,说明甲含细胞质雄性不育基因,甲、乙杂交,甲只能作母本提供卵细胞,因此后代均含细胞质雄性不育基因,后代中可育株∶雄性不育株=1∶1,可育株均为39条染色体,可知可育株含核恢复基因,且核恢复基因位于第39条染色体;乙为可育株,含39条染色体,配子有两种,分别含19和20条染色体,含20条染色体的配子中含核恢复基因,故经单倍体育种获得的40条染色体植株与甲杂交,F1均可育;乙的核恢复基因位于第39条染色体,经复制初级精母细胞中的核恢复基因有2个,次级精母细胞中的核恢复基因数目为0个或2个,故乙的次级精母细胞与初级精母细胞中的核恢复基因数目可能相等。
能力4　通过人工诱导植物细胞染色体数目变化的实验分析,培养实验与探究能力
5.罗汉果甜苷具有重要的药用价值,它分布在罗汉果的果肉、果皮中,种子中不含这种物质,而且有种子的罗汉果口感很差。为了培育无子罗汉果,科研人员先利用秋水仙素处理二倍体罗汉果,诱导其染色体加倍,得到下表所示结果。请分析回答下列问题。
处理 秋水仙素
浓度/% 处理数/株 处理
时间 成活
率/% 变异
率/%
滴芽尖
生长点法 0.05 30 5 d 100 1.28
0.1 86.4 24.3
0.2 74.2 18.2
(1)在诱导染色体数目加倍的过程中,秋水仙素的作用是
　 。 选取芽尖生长点作为处理的对象,理由是 　 。
【解析】 (1)秋水仙素能诱导染色体数目加倍,其作用原理是抑制有丝分裂过程中纺锤体的形成,从而使染色体数目加倍;因为芽尖生长点细胞分裂旺盛,易变异,所以用秋水仙素处理时要选取芽尖生长点作为处理的对象。
抑制有丝分裂
过程中纺锤体的形成
芽尖生长点细胞分裂旺盛,易变异
(2)上述研究中,自变量是　　 　　　　　　　　,因变量是
　　　 　　　　　　　　　　　　　。研究表明,诱导罗汉果染色体加倍的最适处理方法是　 。
【解析】 (2)由题干可知,秋水仙素浓度是人为改变的量,为自变量;随着秋水仙素浓度改变而改变的量是处理植株的成活率和变异率,故处理植株的成活率和变异率是因变量;以0.1%秋水仙素滴芽尖生长点,最终的变异率最高且成活率较高,故为最适处理方法。
秋水仙素的浓度
处理植株的成活率和变异率
以0.1%秋水仙素滴芽尖生长点
(3)鉴定细胞中染色体数目是确认罗汉果染色体数加倍最直接的证据。首先取变异植株幼嫩的茎尖,再经固定、解离、　　　　、　　　　和制片后,制得鉴定植株芽尖的临时装片。最后选择处于　　 　　的细胞进行染色体数目统计。
漂洗
染色
有丝分裂中期
【解析】 (3)染色体变异可以通过显微镜观察到,但需要制作临时装片,其步骤是解离、漂洗、染色和制片;最后选择处于有丝分裂中期的细胞,进行染色体数目统计,因为该时期染色体数目清晰、形态稳定,是观察染色体数目和形态的最佳时期。
(4)获得了理想的变异株后,要培育无子罗汉果,还需要继续进行的操作是
　。
用四倍体罗汉果与二倍体杂交,获得三倍体无子罗汉果
【解析】 (4)获得了理想的变异株后,要培育无子罗汉果,可用四倍体罗汉果与二倍体杂交,这样即可获得三倍体无子罗汉果。
考点三
多倍体育种和单倍体育种
1.单倍体育种
秋水仙素
染色体(数目)
变异
明显缩短育种
年限
基础知识·整合
2.多倍体育种
秋水仙素
萌发的种子或幼苗
染色体(数目)变异
深挖教材
1.判断正误
【提示】 单倍体一般高度不育,不会形成种子。
(1)(必修2 P88正文)单倍体育种中,可用秋水仙素处理单倍体萌发的种子或幼苗。(　　)
×
(2)(必修2 P88正文)相比于二倍体植株,多倍体植株常常茎秆粗壮,果实和种子的数量比较多。(　　)
【提示】 多倍体植株常常是茎秆粗壮,叶片、果实和种子都比较大,但结实率较低。
×
【提示】 单倍体育种中,通过花药(或花粉)离体培养所得的植株均为单倍体。
(3)(必修2 P89与社会的联系)单倍体育种中,通过花药(或花粉)离体培养所得的植株均为纯合的二倍体。(　　)
×
(4)(必修2 P89与社会的联系)单倍体育种没有生产实践意义,因为得到的单倍体往往高度不育。(　　)
【提示】 单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理,得到的植株是可育的,能明显缩短育种年限。
×
【提示】 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基因型为AAaa,不是纯合子。
(5)(必修2 P91拓展应用2)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。(　　)
×
2.规范表达
(1)(必修2 P89与社会的联系)单倍体育种能缩短育种年限,原因是
。
采用花药
(或花粉)离体培养获得的单倍体植株,经人工诱导染色体数目加倍后,植株细胞内每对染色体上成对的基因一般是纯合的,自交后代不会发生性状分离
(2)(必修2 P91拓展应用2)三倍体西瓜一般不能产生种子,但有时也可以看到三倍体西瓜中有少量发育不成熟的种子,为什么
【提示】 三倍体植株一般不能进行正常的减数分裂形成正常的生殖细胞,因而不能产生种子,而果实能正常发育。但三倍体植株的果实中绝不是一颗种子都没有,其原因是在进行减数分裂时,有可能形成正常的生殖细胞,产生正常的受精卵,形成种子,但比例极低。
能力5　围绕育种的原理及过程,考查理解能力
6.(2021·广东卷,11)白菜型油菜(2n=20)的种子可以榨取食用油(菜籽油)。为了培育高产新品种,科学家诱导该油菜未受精的卵细胞发育形成完整植株Bc。下列叙述错误的是(　　)
A.Bc成熟叶肉细胞中含有两个染色体组
B.将Bc作为育种材料,能缩短育种年限
C.秋水仙素处理Bc幼苗可以培育出纯合植株
D.自然状态下Bc因配子发育异常而高度不育
A
关键能力·提升
【解析】 白菜型油菜是二倍体,有两个染色体组,植株Bc是由该油菜的卵细胞发育而成的单倍体植株,故成熟叶肉细胞中含有一个染色体组;在单倍体育种中可以用单倍体幼苗Bc作为实验材料,通过秋水仙素诱导其染色体加倍来获取纯合植株,能明显缩短育种年限;植株Bc仅含有一个染色体组,在形成配子时,由于染色体联会紊乱而使其配子发育异常,最终导致高度不育。

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