自主梳理
一、基因突变与染色体变异的区别
1．基因突变是染色体上　　　　　基因的改变，是微小区段的变异，是　　　水平的变异，而染色体变异是比较明显的染色体　　　　　　的变异。
3．在光学显微镜下观察到的变异是　　　变异，看不见的是　　　　　。
某一位点上
分子
结构或数目
染色体
基因突变
二、染色体结构的变异
1．概念：由　　　　　　　引起的变异。如
是由人的第5号染色体部分缺失引起的遗传病，而果蝇的棒状眼是由于染色体中　　　　　　引起的变异。
2．种类：染色体结构的畸变可分为染色体中某一片段的　　、　　　、　　　、　　　四种。
3．结果：使排列在染色体上的基因的　　或
发生改变，导致性状变异。大多数染色体结构变异对生物体是　　　的，有的甚至导致生物体死亡。
染色体结构改变
猫叫综
合征
增加某一片段
缺失
重复
易位
倒位
数目
排列顺
序
不利
互动探究　
1.基因突变和染色体变异都改变基因的种类和排列顺序吗？
提示　基因突变只是基因碱基对的替换、增添或缺失，不改变基因的数量和排列顺序；而染色体变异则会造成基因的种类、数量和排列顺序的改变。
2．染色体结构的变异对生物性状的影响很大吗？
提示　染色体结构变异会涉及基因的种类、数量和排列顺序的改变，会影响到许多基因，影响到生物的很多性状。
要点归纳
染色体结构变异的类型比较
感悟拓展
1．染色体结构的改变，引起染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，对生物个体往往是不利的，有的甚至会致死。
2．每个物种染色体的大小、形态和结构都是相对稳定的。
3．染色体变异可以用显微镜直接观察。
1某些类型的染色体结构和数目的变异可通过对细胞有丝分裂中期或减数第一次分裂时期的观察来识别。a、b、c、d为某种生物减数第一次分裂时期染色体变异的模式图，它们依次属于 (　　)
A．三倍体、染色体片段增加、三体、染色体片段缺失
B．三倍体、染色体片段缺失、三体、染色体片段增加
C．三体、染色体片段增加、三倍体、染色体片段缺失
D．染色体片段缺失、三体、染色体片段增加、三倍体
解析　图a当中多了一条染色体为三体，图b为染色体片段增加，图c有三个染色体组为三倍体，图d为染色体片段缺失。
答案　C
由于种种原因，某生物体内某条染色体上多了几个或少了几个基因，这种遗传物质的变化属于 (　　)
A．基因内部结构的改变
B．染色体数目变异
C．染色体结构变异
D．染色单体的交叉互换
答案　C
解析　染色体是基因的载体，染色体上基因数量的增减是由于染色体上多了或少了一个片段。
自主梳理
一、染色体数目的变异
1．类型：一类是细胞内个别染色体的　　　　　。另一类是细胞内染色体数目以　　　　　的形式成倍地
　　　　　。
2．染色体组的概念：细胞中的一组　　　　　　，在　　　和　　　上各不相同，携带着控制生物生长发育的全部　　　　。
增加或减少
染色体组
增加或减少
非同源染色体
形态
功能
遗传信息
3．二倍体、多倍体和单倍体
(1)二倍体：由 发育而成，体细胞含有 染色体组，包括几乎全部的动物和过半数的高等植物。
(2)多倍体
①概念：由 发育而成，体细胞含
染色体组。其中，体细胞中含有 的叫做三倍体，含有 的叫四倍体。
②分布：在植物中很常见，在动物中极少见。
③优点：与二倍体植株相比，多倍体植株常常是茎秆粗壮， 都比较大， 和 等营养物质的含量都有所增加。
受精卵
两个
受精卵
以上
三个或三个
三个染色体组
四个染色体组
叶片、果实、种子
糖类
蛋白质
4．多倍体育种
(1)方法：目前最常用且最有效的方法是用 处理萌发的种子或幼苗。
(2)原理：当 作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两极，而引起细胞内染色体数目加倍。
(3)过程：萌发的种子或幼苗 染色体数目加倍 多倍体植株。
秋水仙素
秋水仙素
纺锤体
5．单倍体育种
(2)优点：明显缩短了 。
育种年限
二、低温诱导植物染色体数目变化的实验
1．实验原理：低温抑制 的形成，以致影响
被拉向两极，细胞不能分裂成两个子细胞，于是
数目改变。
2．方法步骤：洋葱根尖培养→固定→制作装片(
→ → →制片)→观察。
3．试剂及用途：
(1)卡诺氏液： 细胞形态。
(2)改良苯酚品红染液：使 着色。
(3)解离液(15%的盐酸和95%的酒精混合液)：使组织中的细胞相互 。
纺锤体
染
色体
染
色体
解离
漂洗
染色
固定
染色体
分离开
互动探究　1.多倍体形成的原因有哪些？
提示　环境条件的剧烈变化(如温度骤降、暴风雨等)或生物内部因素的干扰，纺锤体的形成受到破坏，以致染色体不能被拉向两极，从而影响了正常的有丝分裂造成的。多倍体可自发产生，也可人工诱导产生。
2．人工诱导多倍体时，为什么要用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗？
提示　萌发的种子或幼苗的分生区细胞会进行有丝分裂，发生DNA的复制，秋水仙素的作用就是使复制后的染色体分开后不能分配到两个子细胞中去，从而形成多倍体。
要点归纳
1．染色体组概念及确认条件
(1)概念：细胞中在形态和功能上各不相同，携带着控制生物生长发育遗传、变异的全部遗传信息的一组非同源染色体。
(2)确认条件
①一个染色体组中无同源染色体。
②一个染色体组中所含的染色体在形态、大小和功能上各不相同。
③一个染色体组中含有控制生物性状的一整套遗传信息，不能重复，不能缺少。
2．二倍体、单倍体、多倍体的比较
3.单倍体育种和多倍体育种的比较
4.实验中几种液体的作用
(1)卡诺氏液：固定细胞形态。
(2)95%酒精：冲洗附着在根尖表面的卡诺氏液。
(3)解离液：(质量分数为15%HCI和体积分数为95%酒精1∶1混合)使组织中的细胞相互分离开来。
(4)清水：洗去解离液，防止解离过度，便于染色。
(5)改良苯酚品红染液：使染色体(质)着色，便于观察染色体(质)的形态、数目、行为。
感悟拓展
一、染色体组与染色体组数目的判别
1．染色体组是指细胞中的一组非同源染色体，它们在形态和功能上各不相同，但是携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部遗传信息。
要构成一个染色体组，应具备以下条件：
(1)不含同源染色体。
(2)所含的染色体形态、大小和功能各不相同。
(3)含有控制一种生物性状的一整套基因，但不能重复。
2．染色体组的数目与二倍体、多倍体、单倍体关系
(1)由受精卵发育而成的个体，含有几个染色体组，就叫几倍体。
(2)由配子发育而成的个体，不论含几个染色体组，都称为单倍体。
(3)二倍体生物的配子中只含有一个染色体组。
3．单倍体高度不育的原因：体细胞染色体组数一般为奇数，当其进行减数分裂形成配子时，由于同源染色体无法正常联会或联会紊乱，不能产生正常的配子。
二、实验设计与实验探究
1．根据不同育种要求，运用不同育种方法，设计实验程序进行育种
(1)将两亲本的两个不同优良性状集中于同一生物体上，可利用杂交育种，亦可利用单倍体育种。
(2)要求快速育种，则运用单倍体育种。
(3)要求大幅度改良某一品种，使之出现前所未有的性状，可利用诱变育种和杂交育种相结合的方法。
(4)要求提高品种产量，提高营养物质含量，可运用多倍体育种。
以上实验方案设计要注意运用所给题目的要求、材料等所有可利用的信息，运用相应方法进行设计。
2．设计实验证明或探究外界条件骤变可诱导染色体加倍
(1)验证某些化学物质(如秋水仙素等)可以影响细胞分裂过程中纺锤体的形成，从而导致细胞中染色体加倍。
(2)设计实验探究低温是否可诱导染色体加倍。
2对于低温诱导洋葱染色体数目变化的实验，正确的描述是(多选) (　　)
A．处于分裂间期的细胞最多
B．在显微镜视野内可以观察到二倍体细胞和四倍体细胞
C．在高倍显微镜下可以观察到细胞从二倍体变为四倍体的过程
D．在诱导染色体数目变化方面，低温与秋水仙素诱导的原理相似
解析　本题考查染色体变异的有关知识。低温处理和秋水仙素均能抑制纺锤体的形成从而诱导染色体数目的加倍；由于间期时间最长，故处于间期的细胞最多；因细胞已被杀死固定，故无法观察到细胞从二倍体变为四倍体的过程。
答案　A、B、D
下列有关水稻的叙述，错误的是 (　　)
A．二倍体水稻含有两个染色体组
B．二倍体水稻经秋水仙素处理，可得到四倍体水稻，稻穗、米粒变大
C．二倍体水稻与四倍体水稻杂交，可得到三倍体水稻，含三个染色体组
D．二倍体水稻的花粉经离体培养，可得到单倍体水稻，稻穗、米粒变小
答案　D
解析　本题考查了二倍体、三倍体、四倍体等基本概念，以及秋水仙素的生理作用，单倍体、多倍体的特点和染色体变异的相关知识。二倍体、三倍体、四倍体分别是指体细胞里含有两个、三个和四个染色体组的生物。秋水仙素的作用是使染色体数加倍，得到四倍体水稻，稻穗、米粒变大；二倍体的花粉经离体培养，可得到单倍体水稻，但单倍体水稻高度不育，而不是稻穗、米粒变小。
命题热点1　无子西瓜的培育——多倍体育种考查
【例1】已知西瓜红色瓤(R)对黄色瓤(r)为显性。图中A是黄瓤瓜种子(rr)萌发而成的，B是红瓤瓜种子(RR)长成的。据图作答：
(1)秋水仙素的作用是_________________________。
(2)G瓜瓤是________色，其中瓜子胚的基因型是________。
(3)H瓜瓤是________色，H中无子的原理是______。
(4)生产上培育无子西瓜的原理是______________，
而培育无子番茄应用的原理是__________________。
答案　(1)抑制细胞有丝分裂过程中纺锤体的形成，使染色体数目加倍　(2)黄　Rrr
(3)红　三倍体植株减数分裂过程中，染色体联会紊乱，不能形成正常的生殖细胞
(4)染色体数目变异　生长素促进果实发育
解析　(1)秋水仙素的作用是抑制纺锤体的形成，使染色体的着丝点分裂后，两姐妹单体分开形成的子染色体不能分到两个子细胞中去，引起染色体数目加倍。
(2)用秋水仙素处理黄瓤(rr)西瓜的幼苗，使之形成四倍体的西瓜(rrrr)，植株开花后产生的卵细胞为rr。当它接受二倍体红瓤(RR)西瓜的花粉后，子房壁发育成果皮(rrrr)，瓜瓤为黄色，受精卵的基因型为Rrr，发育成的胚为三倍体(Rrr)。第二年，三倍体的西瓜开花后，由于减数分裂过程中同源染色体联会紊乱，不能产生正常的配子，所以当接受普通二倍体西瓜的花粉刺激后，发育成的三倍体西瓜中没有种子。
(3)无子西瓜的培育原理是染色体数目变异，而无子番茄的培育原理则是生长素促进果实发育。
方法点击
果实各部分染色体分析：
无子番茄和无子西瓜培育过程及遗传特点比较：
命题热点2　关于实验考查
探究影响染色体加倍因素的实验
(1)影响染色体加倍的因素——秋水仙素或低温；
(2)常用实验材料——根尖；
(3)方法思路——借助有丝分裂实验进行操作观察；
(4)重要工具——显微镜；
(5)描述指标—— 发生染色体变异的细胞数目或比例；
(6)注意问题——设置对照。
【例2】植物细胞有丝分裂的过程中，染色体在细胞中的位置不断地发生变化。那么是什么牵引染色体运动呢？某同学对该问题进行了实验探究。
实验假设为：______________________________。
实验方法：破坏纺锤丝。
方法步骤：
(1)培养洋葱根尖。
(2)切取根尖2～3mm，并对它进行解离、漂洗和染色。
(3)将洋葱根尖制成临时装片，并滴加一定浓度的秋水仙素溶液，使根尖处于秋水仙素溶液中，在显微镜下用一个分裂期的时间观察染色体的运动情况。
根据该同学的实验设计回答：
①该同学设计的实验步骤有两处明显的错误，请指出错误所在，并加以改正。
________________________________________________________________________。
②请你预测实验结果及结论：
A．________________________________________________________________________。
B．________________________________________________________________________。
答案　实验假设：染色体的运动是由于纺锤丝的牵引
①其一是，该实验要观察活细胞染色体的运动，不能解离和漂洗；其二是，缺少对照组，应添加一组不加秋水仙素的对照组
②A.滴加一定浓度的秋水仙素溶液，能抑制纺锤体形成，染色体将不再运动，说明染色体的运动是由于纺锤丝的牵引
B．滴加一定浓度的秋水仙素溶液，能抑制纺锤体形成，染色体仍能运动，说明染色体的运动不是由于纺锤丝的牵引
解析　实验题型中容易出现以下错误：一、实验对照组设计的错误。为某个实验设计一个对照组，已是一种常见的实验题类型，虽然大家都做过不少这样的题目，但是一旦情景有所变化，还是要出错，主要原因是没有真正理解设置对照组的意义，只是照搬套路而已。二、实验结果预测的错误。实验结果预测往往会犯两种错误，一种是题目要求预测可能的结果时，只写自己认为正确的那一种；另一种是有时又不顾题目情景或题目要求的变化，写出所有结果。
1．(2009·上海高考)右图中①和②表示发生在常染色体上的变异。①和②所表示的变异类型分别属于(　　)
A．重组和易位　　　　　 B．易位和易位
C．易位和重组 D．重组和重组
答案　A
解析　本题考查染色体变异的类型。由染色体图像可判断①中两条为同源染色体②中两条为非同源染色体，①是同源染色体的非姐妹染色单体间交换部分染色体片段属于重组，②是在非同源染色体之间交换部分染色体属于易位。
2．(2008·天津理综)为获得纯合高蔓抗病番茄植株，采用了下图所示的方法：
图中两对相对性状独立遗传。据图分析，不正确的是 (　　)
A．过程①的自交代数越多，纯合高蔓抗病植株的比例越高
B．过程②可以取任一植株的适宜花药作培养材料
C．过程③包括脱分化和再分化两个过程
D．图中筛选过程不改变抗病基因频率
答案　D
解析　以育种方法为背景，综合考查杂交育种、单倍体育种、基因工程育种。过程①的自交代数越多，杂合高蔓抗病的比例越来越少，纯合高蔓抗病的比例越来越高。过程②可以任取F1植株的适宜花药进行离体培养。过程③由高度分化的叶肉细胞培养成为转基因植株，必须经过脱分化和再分化两个过程。图中人为保留抗病植株，筛选掉感病植株，会提高抗病基因频率。
3．(2008·广东高考)关于多倍体的叙述，正确的是 (　　)
A．植物多倍体不能产生可育的配子
B．八倍体小黑麦是用基因工程技术创造的新物种
C．二倍体植株加倍为四倍体后，营养成分必然增加
D．多倍体在植物中比在动物中更为常见
答案　D
解析　植物的四倍体、六倍体、八倍体等能产生可育的配子；八倍体小黑麦是利用异源多倍体育种的方法培育的；二倍体植物加倍为四倍体后，营养成分不一定增加。
4．(2007·上海高考)一杂合子植株(二倍体)的下列部分，经组织培养和秋水仙素处理后可获得纯合子的是 (　　)
A．根 B．茎
C．叶 D．花粉
答案　D
解析　杂合子植株经减数分裂后产生的配子，都含有单一的基因，经秋水仙素处理后加倍，所得植株都为纯合子；其他三项同时含有显、隐性基因，故加倍后不能获得纯合子。