第2节　染色体变异
目录
回归教材•夯实基础
知能演练•强化闯关
高频考点•深度剖析
易错辨析•技法提升
实验探究•专项突破
基础盘点
一、染色体结构的变异[连一连]
abcdefg
abcdef
提醒　(1)基因中碱基对“缺失”≠染色体结构中“缺失”。
(2)“易位”≠“交叉互换”。
二、染色体组及单倍体、二倍体和多倍体的概念
1．染色体组[判一判]
(1)一个染色体组内一定没有同源染色体，但却含有控制生长发育的全部遗传信息。( )
(2)染色体组中一定没有等位基因。( )
(3)染色体组中染色体数就是体细胞染色体数的一半。(×)
(4)精子或卵细胞中的一套染色体，就是一个染色体组。(×)
√
√
2．多倍体
(1)概念：由受精卵发育而来，体细胞中含_____或___________染色体组的个体。
(2)特点：多倍体植株茎秆_____，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质含量丰富。
(3)应用：人工诱导多倍体。
①方法：用________________或低温处理萌发的种子或幼苗。
②原理：秋水仙素或低温处理能够抑制_______的形成，导致染色体不能移向细胞两极，引起细胞内_______________加倍。
三个
三个以上
粗壮
秋水仙素
纺锤体
染色体数目
提醒　(1)用秋水仙素或低温处理种子时一定要注意是萌发的种子。
(2)二倍体的单倍体加倍时只能处理幼苗，注意植株不产生种子。
想一想
多倍体都能通过有性生殖产生后代吗？
【提示】　不一定，如三倍体植株。
3．单倍体
(1)概念：由未受精的生殖细胞发育而来，体细胞中含有______________染色体数目的个体。
(2)特点：与正常植株相比，单倍体植株长得_______，且_______________。
本物种配子
弱小
高度不育
花药离体培养
缩短
纯合子
性状分离
[判一判]
(1)单倍体只含有一个染色体组。(×)
(2)单倍体是体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。()
(3)单倍体不含有同源染色体。(×)
(4)四倍体水稻的配子形成的子代含两个染色体组，是二倍体。(×)
(5)三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。(×)
√
√
知识导图
1．染色体结构变异中的易位与基因重组中交叉互换的比较
2.染色体结构变异与基因突变的区别
(1)变异范围不同
①基因突变是在DNA分子水平上的变异，只涉及基因中一个或几个碱基的改变，这种变化在光学显微镜下观察不到。
②染色体结构的变异是在染色体水平上的变异，涉及染色体的某一片段的改变，这一片段可能含有若干个基因，这种变化在光学显微镜下可观察到。
(2)变异的方式不同
基因突变包括基因中碱基对的增添、缺失和替换三种类型；染色体结构变异包括染色体片段的缺失、重复、倒位和易位。
(3)变异的结果不同
①基因突变引起基因结构的改变，基因数目未变，生物的性状不一定改变。
②染色体结构变异引起排列在染色体上的基因的数目和排列顺序发生改变，生物的性状发生改变。
下列有关两种生物变异的种类的叙述，正确的是
(双选)(　　)
A．图A过程发生在减数第一次分裂时期
B．图A中的变异可以产生新的基因
C．图B过程表示染色体数目的变异
D．图B中的变异未产生新的基因，但可以改变基因的排列次序
【解析】　图A表示同源染色体中非姐妹染色单体之间的交叉互换，该过程发生在减数第一次分裂时期，该变异属于基因重
组，未产生新的基因，但可以产生新的基因组合。图B表示染色体结构变异中的易位，虽然未产生新的基因，但由于染色体的结构发生了改变，基因的排列次序也随之改变。
【答案】　AD
互动探究
通常用什么方法来确定染色体变异和基因突变？
【提示】　染色体变异：制作装片，观察有丝分裂中期。基因突变：DNA探针，观察杂交带。
1.细胞内同一形态的染色体共有几条则该细胞中含有几个染色体组，如图甲中与1号(或2号)相同的染色体共有4条，此细胞有4个染色体组。
2．根据基因型判断：控制同一性状的基因(读音相同的大、小写字母)出现几次，则含有几个染色体组。如图乙中基因型为AaaaBbbb，任一种基因有4个，则该细胞中含有4个染色体组。
3．根据染色体的数目和染色体的形态数来推算。染色体组的数目＝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个。
4．据细胞分裂图像进行识别判断
以生殖细胞中的染色体数为标准，判断题目图示中的染色体组数。如下图所示：
(1)减数第一次分裂前期，染色体4条，生殖细胞中染色体2条，每个染色体组有2条染色体，该细胞中有2个染色体组。
(2)减数第一次分裂末期或减数第二次分裂前期，染色体2条，生殖细胞中染色体2条，每个染色体组有2条染色体，该细胞中有1个染色体组。
(3)减数第一次分裂后期，染色体4条，生殖细胞中染色体2条，每个染色体组有2条染色体，该细胞中有2个染色体组。
(4)有丝分裂后期，染色体8条，生殖细胞中染色体2条，每个染色体组有2条染色体，该细胞中有4个染色体组。
图示细胞中含有的染色体组数目分别是(　　)
A．5个、4个　　　　　　 B．10个、8个
C．5个、2个 D．2.5个、2个
【解析】　由甲图可知，染色体数目为10条，形态为2种，据公式染色体组的数目
故图甲的染色体组数为5个。由图乙可知其基因型为AAaaBBbb，据染色体组数为控制同一性状的相同基因或等位基因出现的次数，故染色体组数为4个。
【答案】　A
提醒 (1)甲、乙两细胞每个染色体组均含两条染色体。
(2)乙细胞产生的生殖细胞含两个染色体组。
跟踪训练
(2013·惠州质量预测)如图表示某植物正常体细胞中染色体的组成，下列各项中可以表示该植物基因型的是(　　)
A．ABCd B．Aaaa
C．AaBbCcDd D．AaaBbb
解析：选B。图中相同的染色体有4个，该植物体细胞中含有4个染色体组，则同源染色体上相同位置上的等位基因或相同基因应有4个，故B正确。
已知西瓜的染色体数目2n＝22，请根据下面的西瓜育种流程回答有关问题：
(1)图中①③过程所用的试剂分别是：________和________________________________________________________________________。
(2)培育无子西瓜A的育种方法称为________________。
(3)④过程中形成单倍体植株所采用的方法是________________________________________________________________________。
该过程利用了植物细胞的________性。
(4)为确认某植株是否为单倍体，应在显微镜下观察根尖分生区细胞的染色体，观察的最佳时期为________________________________________________________________________。
【解析】　秋水仙素的功能是抑制纺锤体的形成，染色体不能被拉向两极，染色体加倍。生长素能刺激子房膨大形成果实。无子西瓜的染色体组有三个，是三倍体，这种育种方式属于多倍体育种。
【答案】　(1)秋水仙素　生长素　(2)多倍体育种　(3)花药离体培养　全能　(4)有丝分裂中期
提醒 (1)培育无子西瓜时只能用四倍体作母本，二倍体作父本，不能反过来杂交。
(2)无子西瓜A的培育需2年时间。
[易错警示]
无子番茄和无子西瓜培育过程及遗传特点易于混淆
科学家做了两项实验：
(1)用适当浓度的生长素溶液处理未授粉的番茄花蕾子房，发育成无子番茄；
(2)用四倍体西瓜与二倍体西瓜杂交，获得三倍体西瓜植株，给其雌蕊授二倍体花粉，子房发育成无子西瓜。
下列有关叙述不正确的是(　　)
A．上述番茄无子这一变异是不遗传的变异
B．无子番茄植株进行无性繁殖，长成的植株所结果实中有种子
C．无子西瓜进行无性繁殖，长成的植株所结果实中有种子
D．无子西瓜进行无性繁殖，长成的植株不能正常结实
【解析】　本题考查无子果实产生的原理及理解能力、分析判断能力。无子番茄的产生属于外源生长素作用下的单性结实，该方式并未使植物体的遗传物质发生改变，因而属于不可遗传变异，若这样的植株通过无性繁殖，长成的植株细胞仍为正常二倍体，所结果实中有种子。用四倍体西瓜与二倍体西瓜杂交所得的后代为三倍体，属于染色体变异，为可遗传变异。经无性繁殖所得植株仍为三倍体，在减数分裂中同源染色体联会紊乱，故不能正常结实。
【答案】　C
提醒　“可遗传”≠“可育”。
【纠错笔记】
单倍体、二倍体、多倍体的判定方法
[方法体验]
下列叙述正确的是(　　)
A．马和驴杂交的后代骡是二倍体，一群骡是一个种群
B．六倍体普通小麦的花药离体培养后，长成的植株的细胞中含三个染色体组，是三倍体
C．单倍体幼苗经秋水仙素处理后得到的植株，不一定是纯合的二倍体
D．二倍体番茄和二倍体马铃薯体细胞融合后形成的杂种植株含两个染色体组
【解析】　骡无繁殖能力，所以一群骡不是一个种群。花药离体培养而成的个体，起点是配子而不是受精卵，所以培育成的个体不是三倍体，而是单倍体。单倍体幼苗经秋水仙素处理后，可能是纯合的二倍体，也可能是四倍体。二倍体番茄和二倍体马铃薯的体细胞融合后形成的杂种植株含四个染色体组。
【答案】　C
低温诱导植物染色体数目的变化
1．原理
用低温处理植物分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，染色体不能被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，导致细胞染色体数目发生变化。
2．实验流程
3．注意问题
(1)选材
①选用的实验材料既要容易获得，又要便于观察；②常用的观察材料有蚕豆(染色体较洋葱少故首选)、洋葱、大蒜等。
(2)试剂及用途：①卡诺氏液：固定细胞形态；②改良苯酚品红染液：使染色体着色；③解离液[体积分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精混合液(1∶1)]：使组织中的细胞相互分离开。
(3)根尖培养
①培养不定根：要使材料湿润以利生根；②低温诱导：应设常
温、低温4 ℃、0 ℃三种，以作对照，否则实验设计不严密。
(4)固定：用卡诺氏固定液(无水酒精3份∶冰醋酸1份或无水乙醇6份∶氯仿3份∶冰醋酸1份)是为了杀死固定细胞，使其停留在一定的分裂时期以利于观察。
(5)制作装片：按有丝分裂过程进行。冲洗载玻片时水的流速要尽量慢一些，忌直接用水龙头冲洗，防止细胞被水流冲走。
(6)观察：换用高倍镜观察材料时，只能用细准焦螺旋进行调焦，切不可动粗准焦螺旋。
[实战演练]
1．下列关于低温诱导染色体加倍实验的叙述，正确的是(　　)
A．原理：低温抑制染色体着丝点分裂，使子染色体不能分别移向两极
B．解离：盐酸酒精混合液和卡诺氏液都可以使洋葱根尖解离
C．染色：改良苯酚品红溶液和醋酸洋红溶液都可以使染色体着色
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
解析：选C。低温诱导染色体加倍的原理：抑制纺锤体的形成，使子染色体不能分别移向两极；卡诺氏液用于细胞形态的固定，解离液为盐酸酒精混合液；低温诱导染色体加倍的时期是前期，大多数细胞处于间期；改良苯酚品红溶液和醋酸洋红溶液都可以用于染色体的染色。
2．四倍体大蒜的产量比二倍体大蒜高许多，为探究诱导大蒜染色体数目加倍的最佳低温，特设计如下实验。
(1)实验主要材料：大蒜、培养皿、恒温箱、卡诺氏液、体积分数为95%的酒精溶液、显微镜、改良苯酚品红染液等。
(2)实验步骤
①取五个培养皿，编号并分别加入纱布和适量的水。
②将培养皿分别放入－4 ℃、0 ℃、______、______、________________________________________________________________________
的恒温箱中1 h。
③_____________________________________________。
④分别取根尖________cm，放入______中固定0.5 h～1 h，然后用________________________________________________________________________冲洗2次。
⑤制作装片：解离→________→________→制片。
⑥低倍镜检测，________________________________________________________________________，并记录结果。
(3)实验结果：染色体数目加倍率最高的一组为最佳低温。
(4)实验分析
①设置实验步骤②的目的：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②对染色体染色还可以用____________、____________等。
③除低温外，____________也可以诱导染色体数目加倍，原理是________________________________。
解析：本实验目的是探究诱导大蒜染色体数目加倍的最佳低温，所以温度应设置为变量，不同温度处理是为了进行相互对照，恒温处理1 h是为了在DNA复制时尽可能使细胞处于设定温度中，以排除其他温度的干扰。但低温并不可能使所有细胞染色体数目加倍，所以要统计加倍率来确定最佳低温。
答案：(2)②4 ℃　8 ℃　12 ℃
③取大蒜随机均分为五组，分别放入五个培养皿中诱导培养36 h　④0.5 ～1　卡诺氏液　体积分数为95%的酒精溶液
⑤漂洗　染色　⑥统计每组视野中的染色体数目加倍率
(4)①将培养皿放在不同温度下恒温处理，是为了进行相互对照；恒温处理1 h是为了排除室温对实验结果的干扰
②龙胆紫溶液　醋酸洋红液
③秋水仙素　抑制纺锤体形成
本部分内容讲解结束
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