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第21讲 染色体变异,考纲要求 (1)染色体结构变异和数目变异() (2)实验：低温诱导植物染色体数目的变化,2.结果 使排列在染色体上的基因的_或_发生改变，从而引起性状的变异。 二、染色体数目变异 1.染色体组 细胞中的一组_，在形态和功能上各不相同，携带着控制生物生长发育的全部遗传信息。,2.二倍体 由受精卵发育而来，_内含有两个染色体组的个体。 3.多倍体,(1)概念：由受精卵发育而来，体细胞内含有_染色体组的个体。 (2)特点：植株茎秆粗壮，_都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量相对高。 (3)人工诱导多倍体： 方法：用_处理萌发的种子或幼苗。 原理：秋水仙素能够抑制_形成，导致染色体不分离，引起细胞内_加倍。,自我校对 一、某一片段缺失 增加某一片段 位置颠倒 另一条非同源染色体 2.数目 排列顺序 二、1.非同源染色体 2.体细胞 3.(1)三个或三个以上 (2)叶片、果实、种子 (3)秋水仙素 纺锤体 染色体 4.(1)本物种配子 (2)高度不育 (3)单倍体植株 明显缩短育种年限 三、分生组织 纺锤体,基础自测 1.判断有关染色体变异叙述的正误。 (1)染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化。 ( ) (2)染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺序的变化。 ( ) (3)低温可抑制染色体着丝点分裂，使子染色体不能分别移向两极。 ( ) (4)多倍体形成过程增加了非同源染色体重组的机会。 ( ),(5)一个染色体组中染色体数就是体细胞染色体数目的一半。 ( ) (6)体细胞中含两个染色体组的个体是二倍体，含有三个或三个以上染色体组的个体是多倍体。 ( ) (7)单倍体细胞中只含有一个染色体组。 ( ) (8)人工诱导多倍体的唯一方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。 ( ) (9)由二倍体加倍后产生的四倍体，与原来的二倍体是同一个物种。 ( ),(10)六倍体小麦通过花药离体培养培育成的个体是三倍体。 ( ) (11)单倍体细胞中只含有一个染色体组，因此都是高度不育的；多倍体是否可育取决于细胞中染色体组数是否成双，如果染色体组数是偶数可育，如果是奇数则不可育。 ( ),【答案】 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11),2.判断下列关于低温诱导洋葱根尖分生组织细胞染色体数目变化的叙述的正误。 (1)原理：低温抑制染色体的着丝点分裂，使子染色体不能分别移向两极。 ( ) (2)解离：盐酸酒精混合液和卡诺氏液都可以使洋葱根尖解离。 ( ) (3)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。 ( ) (4)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。 ( ),(5)处于分裂间期的细胞最多。 ( ) (6)在显微镜视野内可以观察到二倍体细胞和四倍体细胞。 ( ) (7)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。 ( ) (8)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。 ( ),【答案】 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8),【例1】 染色体之间的交叉互换可能导致染色体的结构或基因序列的变化。下列图中甲、乙两图分别表示两种染色体之间的交叉互换模式，丙、丁、戊图表示某染色体变化的三种情形。则下列有关叙述正确的是 ( ),A.甲可以导致戊的形成 B.乙可以导致丙的形成 C.甲可以导致丁或戊两种情形的产生 D.乙可以导致戊的形成,【解析】 由图可知，甲表示同源染色体的非姐妹染色单体之间发生的交叉互换，乙表示非同源染色体之间的易位。前者的变异类型属于基因重组，发生交叉互换后在原来的位置可能会换为原基因的等位基因，可导致丁的形成；后者属于染色体结构变异，由于是非同源染色体之间发生的交换，因此易位后原位置的基因被换成控制其他性状的基因，可导致戊的形成。丙属于染色体结构变异中的“重复”。 【答案】 D,【例2】 (2011海南)关于植物染色体变异的叙述，正确的是 ( ) A.染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加 B.染色体组非整倍性变化必然导致新基因的产生 C.染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化 D.染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺序的变化,【答案】 D,考点二 染色体数目变异 1.单倍体、二倍体和多倍体的确定方法 可由下列图解中提供的方法来区分：,注：x为一个染色体组的染色体数，a、b为正整数。 【注意】 (1)单倍体往往是由配子不经受精作用直接发育成的生物个体。 (2)单倍体不一定只含1个染色体组，可能含同源染色体，可能含等位基因，也有可能可育并产生后代。,2.染色体组概念的理解 (1)不含同源染色体，没有等位基因。 (2)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。,3.染色体组数目的判断方法 (1)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。如下图所示的细胞中，形态相同的染色体a中有4条，b中有3条，c中两两相同，d中各不相同，则可判定它们分别含4、3、2、1个染色体组。,(2)据基因型判断： 控制同一性状的基因出现几次，就含几个染色体组每个染色体组内不含等位或相同基因，如图所示：(d-g中依次含4、2、3、1个染色体组),(3)据染色体数/形态数的比值判断： 染色体数/形态数比值意味着每种形态染色体数目的多少，每种形态染色体有几条，即含几个染色体组。如果蝇该比值为8条/4种形态=2，则果蝇含2个染色体组。,【例3】 下列有关“一定”的说法正确的是 ( ) 生物的生殖细胞中含有的全部染色体一定就是一个染色体组 经花药离体培养得到的单倍体植株再经秋水仙素处理后一定得到纯合子 体细胞中含有两个染色体组的个体一定是二倍体 体细胞中含有奇数染色体组的个体一定是单倍体 A.全部正确 B. C. D.全部不对,【解析】 如果此生物体是二倍体，生物的生殖细胞中含有的全部染色体一定就是一个染色体组，如果是四倍体的时候，则配子中含两个染色体组。如果单倍体中含有等位基因，则经秋水仙素处理后得到的是杂合子。如果生物体是由受精卵发育而来的，而且体细胞中含有两个染色体组的个体一定是二倍体。配子不经过受精作用，直接发育而成的生物个体，叫单倍体。 【答案】 D,【例4】 如图表示某生物细胞中两条染色体及其上部分基因，下列选项不属于染色体变异引起的是 ( ),【解析】 A属于染色体结构变异中的缺失；B属于染色体结构变异中的易位；C属于基因突变；D属于染色体结构变异中的倒位。 【答案】 C,精要点拨 (1)染色体组整倍性变化导致基因数量变化，不能导致基因种类增加。 (2)基因突变导致新基因的产生，染色体变异不能导致新基因产生。 (3)染色体片段的重复和缺失导致基因数量增加和减少，不能导致基因种类变化。 (4)染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列排序的变化。,1.三种变异的共同点 基因突变、基因重组、染色体变异都会引起遗传物质的改变，都是可遗传变异，但不一定遗传给后代。 2.三种变异的实质解读 若把基因视为染色体上的一个位“点”，染色体视为点所在的“线段”，则： 基因突变“点”的变化(点的质变，但数目不变)；,基因重组“点”的结合或交换(点的质与量均不变)； 染色体变异“线段”发生结构或数目的变化； 染色体结构变异线段的部分片段重复、缺失、倒位、易位(点的质不变，数目和位置可能变化)； 染色体数目变异个别线段增添、缺失或线段成倍增减(点的质不变、数目变化)。,3.基因突变和基因重组的判断 根据变异个体数量确定是否发生基因突变，如一群棕猴中出现一只白猴，一片红花植株中偶尔出现一株白花，即可确定是由基因突变造成的；若出现一定比例的白猴或白花，则是由于等位基因分离，配子经受精作用随机结合产生的，但该过程不叫基因重组。,4.基因突变和染色体结构变异的判断 染色体结构变异使排列在染色体上的“基因的数目或排列顺序”发生改变，从而导致性状的变异。基因突变是“基因结构”的改变，包括DNA分子中碱基对的替换、增添和缺失。基因突变导致“新基因”的产生，染色体结构变异未形成新的基因。如图所示：,【例5】 (2011安徽)人体甲状腺滤泡上皮细胞具有很强的摄碘能力。临床上常用小剂量的放射性同位素131I治疗某些甲状腺疾病，但大剂量的131I对人体会产生有害影响。积聚在细胞内的131I可能直接 ( ) A.插入DNA分子引起插入点后的碱基序列改变 B.替换DNA分子中的某一碱基引起基因突变 C.造成染色体断裂、缺失或易位等染色体结构变异 D.诱发甲状腺滤泡上皮细胞基因突变并遗传给下一代,【解析】 考查生物变异。131I作为放射性物质，可以诱导生物变异。但不是碱基的类似物，不能插入或替换DNA的碱基而发生基因突变。放射性物质产生射线，可以诱导基因突变，但发生在甲状腺滤泡上皮细胞的基因突变不能遗传给下一代。 【答案】 C,【例6】 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为某些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,考点四 实验低温诱导植物染色体数目的变化 1.原理、步骤和现象,2.注意问题 (1)选材： 选用的实验材料既要容易获得，又要便于观察。 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： 卡诺氏液：固定细胞形态。 改良苯酚品红染液：使染色体着色。 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(11)：使组织中的细胞相互分离开。,(3)根尖培养： 培养不定根：要使材料湿润以利生根。 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： 按观察有丝分裂装片制作过程进行。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。,【例7】 有关“低温诱导大蒜根尖细胞染色体加倍”的实验，正确的叙述是 ( ) A.可能出现三倍体细胞 B.多倍体细胞形成的比例常达100% C.多倍体细胞形成过程无完整的细胞周期 D.多倍体形成过程增加了非同源染色体重组的机会,【解析】 本题考查教材“低温诱导植物染色体数目的变化”的实验，意在考查对实验结果的分析能力。并非所有的细胞的染色体都加倍。大蒜根尖细胞进行的是有丝分裂，有丝分裂过程中没有非同源染色体的重组。 【答案】 C,【例8】 (2011江苏)洋葱(2n=16)为二倍体植物。为比较不同处理方法对洋葱根尖细胞分裂指数(即视野内分裂期细胞数占细胞总数的百分比)的影响，某研究性学习小组进行了相关实验，实验步骤如下： 将洋葱的老根去除，经水培生根后取出。 将洋葱分组同时转入质量分数为0.01%、0.1%秋水仙素溶液中，分别培养24 h、36 h、48 h；秋水仙素处理停止后再转入清水中分别培养0 h、12 h、24 h、36 h。,剪取根尖，用Carnoy固定液(用3份无水乙醇、1份冰乙酸混匀)固定8 h，然后将根尖浸泡在1 mol/L盐酸溶液中5-8 min。 将根尖取出，放入盛有清水的培养皿中漂洗。 用石炭酸-品红试剂染色。 制片、镜检；计数、拍照。 实验结果：不同方法处理后的细胞分裂指数(%)如下表。,请分析上述实验，回答有关问题： (1)步骤中“将根尖浸泡在1 mol/L盐酸溶液中”的作用是_。 (2)步骤为了获得相应的观察视野，镜检时正确的操作方法是_。 (3)根据所学的知识推测，石炭酸-品红试剂是一种_性染料。 (4)为了统计数据更加科学，计数时应采取的方法是_。,(5)根据上表结果可以得出如下初步结论： 质量分数为_秋水仙素溶液诱导后的细胞分裂指数较高； 本实验的各种处理中，提高细胞分裂指 数的最佳方法是_。 (6)如图为一位同学在步骤所拍摄的显 微照片，形成细胞a的最可能的原因是_ _。,【解析】 实验过程中盐酸的作用是使组织中的细胞相互分离开来。步骤在显微镜下观察，一定要先用低倍镜找到所要观察的视野，再换上高倍镜仔细观察。染色体是遗传物质的载体，容易被碱性染料着色，故石炭酸-品红试剂是一种碱性染料。为了使统计数据更加科学，计数时应采取的方法是每组装片观察多个视野。由表格可知，质量分数为0.01%秋水仙素溶液诱导后的细胞分裂指数较高；本实验的各种处理中，提高细胞分裂指数的最佳方法是0.01%秋水仙素溶液诱导24 h，再在清水中培养36 h。,【答案】 (1)使组织中的细胞相互分离开来 (2)先在低倍镜下观察，缓慢移动装片，发现理想视野后换用高倍镜 (3)碱 (4)每组装片观察多个视野并求平均值 (5)0.01% 0.01%秋水仙素溶液诱导24 h，再在清水中培养36 h (6)秋水仙素处理发生在上一个细胞周期纺锤体形成之后,课堂练习 1.教材原话填空。 (1)染色体变异的实质是_的改变。 (2)_发育成的个体一定是单倍体，单倍体细胞中不一定只含一个染色体组。 (3)外界条件剧变，有丝分裂过程中_受阻，染色体数目加倍，可形成多倍体。 (4)染色体组是指细胞中的一组_，它们在_上各不相同；携带着控制_的全部遗传信息。,(5)体细胞中含有_的个体，叫单倍体。与正常植株相比，单倍体植株长得_，并且_。 (6)受精卵发育的个体体细胞中含有_染色体组的个体叫多倍体。多倍体植株常常茎秆_，叶片、果实和种子都比较_，糖类和蛋白质等营养物质的含量较_。 (7)目前最常用而且最有效的人工诱导多倍体的方法是_ _。,答案 (1)基因数目和位置 (2)配子 (3)纺锤体形成 (4)非同源染色体 形态和功能 生物生长发育 (5)本物种配子染色体数目 弱小 高度不育 (6)三个或三个以上 粗壮 大 高 (7)用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,2.引起生物可遗传变异的原因有三种，即基因重组、基因突变和染色体变异。以下几种生物性状的产生，来源于同一种变异类型的是 ( ) 果蝇的白眼 豌豆的黄色皱粒、绿色圆粒 八倍体小黑麦的出现 人类的色盲 玉米的高茎皱形叶 人类的镰刀型细胞贫血症 A. B. C. D.,解析 果蝇的白眼、人类的色盲及镰刀型细胞贫血症都是来源于基因突变；豌豆的黄色皱粒、绿色圆粒，玉米的高茎皱形叶都来源于基因重组；八倍体小黑麦的出现则来源于染色体变异。 答案 C,3. 在某基因型为AA的二倍体水稻根尖中，发现一个如图所示的细胞(图中、表示该细胞中部分染色体，其它染色体均正常)，以下分析合理的是 ( ) A.a基因产生的原因可能是其亲代产生配子时发生了基因突变,B.该细胞一定发生了染色体变异，一定没有发生基因自由组合 C.该细胞产生的各项变异均可在光学显微镜下直接进行观察 D.该细胞的变异均为可遗传变异，都可通过有性生殖传给后代,解析 由于实验材料是根尖，其中细胞只能进行有丝分裂，不能进行减数分裂，不是产生配子时发生的突变，A项错误；该细胞中号染色体多了一条，因此发生了染色体数目变异，有丝分裂过程中不会发生基因自由组合，故B项正确；基因突变不能用显微镜观察，故C项错误；由于图中的变异发生在根尖细胞中，进行有丝分裂，不能遗传给后代，故D项错误。 答案 B,4. 如图是果蝇细胞的染色体组成，以下说法正确的是 ( ) A.染色体1、2、4、5组成果蝇的一个染色体组 B.染色体3、6之间的交换属于基因重组 C.控制果蝇红眼或白眼的基因位于2号染色体上 D.果蝇单倍体基因组可由1、2、3、6、7的DNA分子组成,解析 染色体组中不含有同源染色体，1、2号染色体是同源染色体，A项错误；交叉互换发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间，B项错误；控制果蝇红眼或白眼的基因位于X染色体上，C项错误；由于X、Y染色体在大小、形态方面表现不同，则果蝇单倍体基因组可由1、2、3、6、7的DNA分子组成，D项正确。 答案 D,5.(2012海南)玉米糯性与非糯性、甜粒与非甜粒为两对相对性状。一般情况下用纯合非糯非甜粒与糯性甜粒两种亲本进行杂交时，F1表现为非糯非甜粒，F2有4种表现型，其数量比为9331。若重复该杂交实验时，偶然发现一个杂交组合，其F1仍表现为非糯非甜粒，但某一F1植株自交，产生的F2只有非糯非甜粒和糯性甜粒2种表现型。对这一杂交结果的解释，理论上最合理的是 ( ) A.发生了染色体易位 B.染色体组数目整倍增加 C.基因中碱基对发生了替换 D.基因中碱基对发生了增减,解析 具有两对(或更多对)相对性状的亲本进行杂交，在F1产生配子时，在等位基因分离的同时，非同源染色体上的非等位基因表现为自由组合。如果两对(或更多对)非等位基因位于一对同源染色体上就不会表现出自由组合。从题目可知，发生突变的植株不能进行基因的自由组合，原因最可能是发生了染色体易位，使原来位于非同源染色体上的基因位于一对同源染色体上了。 答案 A,6.(多选)(2011江苏)在有丝分裂和减数分裂的过程中均可发生的变异是 ( ) A.DNA复制时发生碱基对的增添、缺失或改变，导致基因突变 B.非同源染色体之间发生自由组合，导致基因重组 C.非同源染色体之间交换一部分片段，导致染色体结构变异 D.着丝点分裂后形成的两条染色体不能移向两极，导致染色体数目变异,解析 基因突变发生在减数第一次分裂和有丝分裂的间期，A项正确。基因重组发生在减数第一次分裂前、后期，B项错误。减数分裂过程、植物细胞有丝分裂过程、单倍体形成过程均可发生染色体变异，C、D正确。 答案 ACD,以下说法正确的是 ( ) A.秋水仙素的浓度越高，黑麦根尖细胞畸变率越高 B.浓度为0.05%和0.25%的秋水仙素均有致畸作用 C.黑麦根尖细胞畸变率与秋水仙素的作用时间呈正相关 D.秋水仙素引起细胞畸变的时间为细胞分裂的间期,解析 从题图看出，浓度为0.05%和0.25%的秋水仙素处理，细胞畸变率不为零，均有致畸作用。在一定范围内，秋水仙素的浓度越高，黑麦根尖细胞畸变率越高，而在另一范围，秋水仙素的浓度越高，黑麦根尖细胞畸变率越低。黑麦根尖细胞畸变率与秋水仙素的作用时间有关，但不呈正相关。秋水仙素抑制纺锤体的形成，引起细胞畸变的时间为细胞分裂的前期。 答案 B,8.(2012江苏)科学家将培育的异源多倍体的抗叶锈病基因转移到普通小麦中，育成了抗叶锈病的小麦，育种过程见图。图中A、B、C、D表示4个不同的染色体组，每组有7条染色体，C染色体组中含携带抗病基因的染色体。请回答下列问题：,(1)异源多倍体是由两种植物AABB与CC远源杂交形成的后代，经_方法培育而成. (2)杂交后代染色体组的组成为_，进行减数分裂时形成_个四分体，体细胞中含有_条染色体。 (3)杂交后代中C组的染色体减数分裂时易丢失，这是因为减数分裂时这些染色体_。 (4)为使杂交后代的抗病基因稳定遗传，常用射线照射花粉，使含抗病基因的染色体片段转接到小麦染色体上，这种变异称为_。,解析 (1)A、B、C、D表示4个不同的染色体组，植物AABB产生AB的配子，植物CC产生含C的配子，结合后形成ABC受精卵并发育为相应的种子，用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，形成可育的后代AABBCC。 (2)AABBCC产生的配子为ABC，AABBDD产生的配子为ABD，配子结合形成AABBCD的受精卵，减数分裂过程中同源染色体两两配对形成四分体，C染色体组和D染色体组中无同源染色体，不能形成四分体，两个A染色体组可形成7个四分体，两个B染色体组可形成7个四分体，共计14个四分体。由于中有6个染色体组，每个染色体组7条染色体，共42条。,(3)杂交后代，减数分裂过程中C组染色体无同源染色体配对而易丢失。 (4)射线可能会导致C染色体断裂，断裂的部分如果含有抗病基因，抗病基因可通过易位的方式转移到另一条非同源染色体上，这种变异为染色体结构变异。 答案 (1)秋水仙素诱导染色体数目加倍 (2)AABBCD 14 42 (3)无同源染色体配对 (4)染色体结构变异,
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