2024学年高中生物 第三章 遗传和染色体 第三节 染色体

第三节 染色体变异及其应用

1.染色体结构变异。(重点) 2.染色体数目变异。(难点) 3.染色体变异在

育种上的应用。(难点)

一、阅读教材P47～50分析染色体变异 1．染色体结构的变异

(1)主要起因：染色体断裂形成片段，以及片段不正常的重新连接。 (2)种类：缺失、重复、倒位、易位4种类型。

(3)结果：使在染色体上基因的数目或排列顺序发生改变，从而导致性状的变异。 (4)实例：人第5号染色体的部分缺失会引起猫叫综合征。 2．染色体组

(1)概念：细胞中形态和功能各不相同，但互相协调、共同控制生物的生长、发育、遗传和变异的一组非同源染色体，称为一个染色体组。

(2)由受精卵发育而成的个体，体细胞中含有两个染色体组的叫做二倍体，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的叫做多倍体。多倍体在自然界中分布极为广泛。

3．染色体数目变异

(1)概念：染色体数目以染色体组的方式成倍地增加或减少，个别染色体的增加或减少，都称为染色体数目的变异。

(2)类型：①非整倍性变异：指在正常的染色体组中，丢失或添加了一条或几条完整的染色体。

②整倍性变异：a.单倍性变异：是指体细胞含有的染色体数等于配子染色体数的变异，由此产生的个体称为单倍体。

b．多倍性变异：是指与同种的二倍体细胞相比，具有更多染色体组的变异。 4．低温诱导染色体数目加倍 (1)实验原理

在有丝分裂后期，着丝点分裂，染色体在纺锤丝的牵引下移向细胞两极，这保证了染色体的平均分配。低温处理可能抑制纺锤体的形成，导致子细胞内染色体数目加倍。

(2)实验操作步骤

①材料培养：将一些蚕豆或豌豆种子放入培养皿，加入适量的清水浸泡，在培养皿上覆盖2～3层潮湿的纱布。

②低温处理：当蚕豆幼根长至1.0～1.5 cm时，将其中的两个培养皿放入冰箱内，4 ℃下诱导培养36小时。

1

③固定：剪取诱导处理好的根尖5 mm左右，放入卡诺氏固定液中浸泡0.5～1 h，固定细胞的形态，然后用体积分数为95%的乙醇溶液冲洗2～3次。

④制作装片：具体操作方法参照“观察植物细胞的有丝分裂”的实验。

⑤观察：先用低倍镜观察，找到视野中染色体形态较好的分裂相，注意视野中有染色体数目发生改变的细胞，再换高倍镜继续观察。

二、阅读教材P51～52完成染色体变异在育种上的应用 1．单倍体育种

离体培养人工诱导染色选择

(1)方法：花药――→单倍体幼苗体加倍――→纯合二倍体――→优良品种。 (2)优点：明显缩短育种年限。 2．多倍体育种

(1)自然作用机理：当植物体的内外环境发生骤变时，正在分裂的细胞中的纺锤体有可能受到破坏，已经复制的染色体不能分配到两个子细胞中，于是就形成了染色体组加倍的细胞，然后发育成多倍体。

(2)人工诱导

①方法：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。

②机理：抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向两极，从而使细胞内染色体数目加倍。 (3)植株优点：茎秆粗壮，叶片、果实和种子较大，糖类、蛋白质等营养物质的含量也较高。

判一判

(1)染色体结构变异使染色体上基因的数目或排列顺序发生改变。(√)

(2)一个染色体组内没有同源染色体，但却含有控制生长发育的全部遗传信息。(√) (3)体细胞中含有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。(×)

(4)由配子发育而来的个体，体细胞中无论含有几个染色体组，都是单倍体。(√) (5)单倍体茎秆粗壮，果实、种子较大，而多倍体则长势矮小，且高度不育。(×) 连一连

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染色体结构的变异

染色体的结构不是固定不变的，结合教材P47～48第一段内容分析染色体结构变异类型。

(1)图1由于正常染色体断裂后丢失一个片段，这个片段上的基因也随之失去，这种变异称为缺失。

(2)图2由于一条染色体的片段连接到同源的另一条染色体上，使另一条染色体多出跟本身相同的某一片段，这种变异称为重复。

(3)图3是指染色体某一片段倒转180°，造成这段染色体上基因的顺序颠倒，称为倒位。

(4)图4是指染色体断裂后，在非同源染色体间错误接合，更换了位置，称为易位。 综上所述，染色体结构变异的结果是：使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，从而导致性状的改变。大多数染色体结构的变异对生物体是不利的，有的甚至导致生物体死亡。

染色体结构变异对性状的影响

突破1 染色体结构变异类型

1．下图为某种生物体细胞中的染色体及部分基因，下列选项中不属于染色体变异的是( )

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解析：选C。A选项中基因abc和GH原是位于2条非同源染色体上的，说明abc所在的染色体和GH所在的非同源染色体之间发生了交叉互换，属于染色体结构变异中的易位，A正确；B选项中fg所在染色体应该是fgh所在的染色体缺失了h片段，属于染色体结构变异，B正确；C选项中ABCDe基因应该是由图中ABCde基因中的d基因突变成了D基因，或四分体时期同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了交叉互换引起的，不属于染色体结构变异，C错误；D选项中基因BACde应该是由图中基因ABCde所在的染色体发生了颠倒，属于染色体结构变异中的倒位，D正确。

突破2 交叉互换与染色体易位

2．如图表示某种生物的部分染色体所发生的两种变化，图中①和②，③和④互为同源染色体，则图1、图2所示的变异为( )

A．均为染色体结构变异 B．基因的数目均发生改变 C．均必定使生物的性状发生改变 D．均可发生在减数分裂过程中

解析：选D。据图分析，图1是发生了同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换，属于基因重组，所以A错误；图1属于基因重组，基因的数目没有改变，所以B错误；基因重组不一定使生物的性状发生改变，所以C错误；图1属于基因重组，发生在减数第一次分裂的四分体时期，图2发生在非同源染色体上，属于染色体结构变异的易位，可发生在减数分裂过程中，所以D正确。

交叉互换与染色体易位的区别

交叉互换 染色体易位 4

图解 发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间 区别 属于基因重组 在显微镜下观察不到 发生于非同源染色体之间 属于染色体结构的变异 在显微镜下可观察到 染色体数目的变异及其应用

染色体变异还包括染色体数目的变异，染色体数目变异的原理在育种上有广泛的应用，结合教材P48～50内容完成以下探究。

探究1 观察下面示意图，判断染色体组数

(1)图甲所示细胞中相同的染色体有4条，细胞就有4个染色体组。

(2)图甲中细胞染色体形态有2种，共有8条染色体，推算图中含有4个染色体组。 (3)图乙细胞基因型为AAaBBb，基因A和a(或B和b) 共有3个，该细胞共有3个染色体组。

探究2 完善下表，区分二倍体、多倍体、单倍体 染色体组 发育起点 植株特点 二倍体 2 受精卵 正常 几乎全部动物、过半数高等植物 多倍体 3个或3个以上 受精卵 果实、种子较大，生长发育延迟，结实率低 香蕉、普通小麦

1．染色体组数目的判断方法

(1)根据细胞内形态相同的染色体条数判断：细胞内形态相同的染色体有几条，就有几个染色体组。

(2)根据基因型判断：在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的基因出现几次，则有几个染色体组。

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单倍体 1至多个 配子 植株弱小，一般高度不育 玉米、小麦的单倍体，雄蜂 举例