第2节 染色体变异
1．阐明染色体数目和结构的变异导致遗传物质变化，可能导致生物性状的改变甚至死亡。(生命观念) 2.比较二倍体、多倍体、单倍体的概念，比较多倍体、单倍体的不同特点。(科学思维)
一、染色体变异
1．概念：体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化，称为染色体变异。 2．类型：(1)染色体数目变异； (2)染色体结构变异。 二、染色体数目的变异 1．类型
(1)个别染色体增加或减少。
(2)以一套完整的非同源染色体为基数成倍地增加或成套地减少。 2．染色体组：每套非同源染色体，其形态和功能各不相同。 3．二倍体：体细胞中含有两个染色体组的个体。 4．多倍体
(1)概念：体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。
(2)特点：茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加。
(3)人工诱导(多倍体育种)
①方法：用秋水仙素诱发或用低温处理。 ②处理对象：萌发的种子或幼苗。
③原理：能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞的两极，从而使染色体数目加倍。
5．单倍体
(1)概念：体细胞中的染色体数目与本物种配子染色体数目相同的个体。
??植株长得弱小(2)特点? ?高度不育?
三、染色体结构的变异
1．类型 名称 图解 变化 举例 缺失 染色体b片段缺失 果蝇的缺刻翅 重复 染色体b片段增加 果蝇的棒状眼 易位 染色体断裂的片段(d、g)移接到另一条非同源染色体上 果蝇的花斑眼 倒位 同一条染色体上某一片段(a、b)位置颠倒 果蝇的卷翅 2.结果：使排列在染色体上的基因数目或排列顺序发生改变，导致性状的变异。 3．对生物体的影响：大多数对生物体是不利的，有的甚至会导致生物体死亡。
知识点一 染色体数目变异
1．染色体组 (1)概念
(2)图示分析
图中的雄果蝇体细胞染色体中Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y就代表一个染色体组，与其精子中的染色体组成相同。
(3)生物体细胞中染色体组数目的判断
①根据染色体形态判断：细胞内形态、大小相同的染色体有几条，该细胞中就含有几个染色体组。如右图，每种形态的染色体都有2条，则该细胞中含有2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，控制同一性状的相同基因或等位基因出现几次，该细胞或生物体中就含有几个染色体组。例如，基因型为AAaBBB的细胞或生物体中含有3个染色体组。
③根据染色体数目和染色体形态种类数推算含有几个染色体组。
染色体数目
染色体组数＝
染色体形态种类数
下图中共有8条染色体，染色体形态种类数(形态、大小不相同)为2，所以染色体组数为8÷2＝4。
2．“二看法”判断单倍体、二倍体和多倍体：一看发育起点；二看体细胞中含有几个染色体组。
(1)配子――→单倍体
发育
(2)受精卵――→
发育
二倍体或
多倍体
单倍体并不一定只含一个染色体组
(1)二倍体生物形成的单倍体只含一个染色体组。
(2)多倍体生物形成的单倍体中含有两个或两个以上染色体组。
1．下图所示细胞含三个染色体组的是( )
答案：D
2．下列关于染色体组、单倍体和二倍体的叙述，错误的是( ) A．一个染色体组中不含同源染色体
B．由受精卵发育而来，体细胞中含有两个染色体组的个体叫二倍体 C．含一个染色体组的个体是单倍体，单倍体不一定含一个染色体组 D．由六倍体普通小麦花药离体培育出来的个体是三倍体
解析：选D。染色体组是由一组非同源染色体组成的；由受精卵发育而来的个体，体细胞中含有几个染色体组就是几倍体，而由配子发育而来的个体，体细胞中不管含有几个染色体组都是单倍体，所以由六倍体普通小麦花药离体培育出来的个体为单倍体。
3．下列有关多倍体的叙述，正确的是( )
A．体细胞中含有3个或3个以上染色体组的个体就是多倍体
B．人工诱导多倍体的方法很多，目前最常用最有效的方法是用低温处理植物分生组织细胞
C．人工诱导多倍体最常用的是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
D．秋水仙素诱导多倍体形成的原因是促使染色单体分离，从而使染色体数目加倍
解析：选C。体细胞中含有3个或3个以上染色体组的个体可能是单倍体，如六倍体对应的单倍体；人工诱导多倍体最有效的方法是用秋水仙素处理分生组织细胞；人工诱导多倍体最常用的是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗；秋水仙素抑制纺锤体的形成，从而使染色体数目加倍。
知识点二 染色体数目变异与生物育种
1．多倍体育种
(1)育种原理：染色体(数目)变异。 (2)处理材料：萌发的种子或幼苗。 (3)处理方法：用秋水仙素或低温处理。 分裂的细胞
秋水仙素或低温
――→处理
抑制纺锤体形成――→染色体不能移向细胞两极，使染色体数目
导致
加倍
(4)实例：三倍体无子西瓜的培育。 培育过程：
??第一次传粉：杂交获得三倍体种子
①两次传粉?
??第二次传粉：刺激子房发育成果实
②三倍体西瓜无子的原因：三倍体西瓜在减数分裂过程中，由于染色体联会紊乱，不能
产生正常配子。
2．单倍体育种
(1)原理：染色体(数目)变异。
(2)方法
花离体单倍体――→
药培养幼苗
――→用秋水仙素处理
人工诱导
染色体数目加倍，
得到正常纯合子
(3)优点：所得个体均为纯合子，明显缩短育种年限。 (4)缺点：需和杂交育种配合使用，技术复杂。
(1)花药离体培养≠单倍体育种：单倍体育种一般包括杂交、花药离体培
养、秋水仙素处理和筛选4个过程，不能简单地认为花药离体培养就是单倍体育种的全部。
(2)“可遗传变异”≠“可育”：三倍体无子西瓜、骡子、二倍体的单倍体等均表现“不育”，但它们均属于可遗传变异——其遗传物质已发生变化，若将其体细胞培养为个体，则可保持其变异性状——这与仅由环境引起的不可遗传变异有着本质区别。
4．下图表示无子西瓜的培育过程，下列相关叙述错误的是( )
二倍体西秋水??三倍体（♀）? ――→四倍体（♀）?无子仙素?―瓜幼苗?―→→
西瓜?二倍体（♂）?? 二倍体（♂）?
A．无子西瓜比普通西瓜品质好，产量高
B．四倍体植株所结的西瓜种子即为三倍体种子
C．无子西瓜培育过程中，以二倍体西瓜作母本，四倍体西瓜作父本，可以得到同样的结果
D．培育无子西瓜通常需要年年制种，用植物组织培养技术可以快速进行无性繁殖
解析：选C。无子西瓜的培育过程中，如果以二倍体西瓜作母本、四倍体西瓜作父本，则得到的三倍体种子所结西瓜的珠被发育成厚硬的种皮，不能达到“无子”的目的。因无子西瓜是三倍体，不能自己繁殖后代，因此需年年制种，但可以通过植物组织培养技术来快速繁殖。
5．下图表示用纯种的高秆(D)抗锈病(T)小麦与矮秆(d)易染锈病(t)小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法，下列有关此育种方法的叙述错误的是( )
A．过程①可使育种所需的优良基因由亲本进入F1 B．过程②为减数分裂
C．过程③是利用组织培养技术获得单倍体幼苗
D．过程④必须使用秋水仙素处理
解析：选D。过程①是杂交，通过基因重组使优良的性状集中到同一个体上；过程②是通过减数分裂产生配子；过程③是对花药的离体培养；过程④为人工诱导染色体加倍，除秋水仙素外，低温也可达到诱导染色体加倍的目的。
多倍体育种和单倍体育种的比较
项目 多倍体育种 单倍体育种 染色体组成套减少，再加倍后得到纯原理 染色体组成倍增加 种(每对染色体上成对的基因都是纯合的) 花药离体培养后，人工诱导染色体加常用方法 秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 倍 优点 缺点
操作简单 适用于植物，在动物方面难以操作
知识点三 染色体结构变异
1．染色体结构变异与基因突变
项目 本质 发生变化的基因的数目 变异水平 光镜检测 2.易位与互换的比较 项目 染色体易位 互换 染色体结构变异 染色体片段的缺失、重复、易位或倒位 1个或多个 细胞 可见 基因突变 碱基的替换、增添或缺失 1个 分子 不可见 明显缩短育种年限 技术复杂一些，需与杂交育种配合 图解 发生于非同源染色体之间 发生于同源染色体的区别 非姐妹染色单体之间 属于染色体结构变异 可在显微镜下观察到 属于基因重组 在显微镜下观察不到 (1)DNA分子上若干基因的缺失或重复(增加)，属于染色体结构变异。
(2)DNA分子上若干碱基的缺失、增添，属于基因突变。
6．(高考上海卷)下图显示了染色体及其部分基因，对①和②过程最恰当的表述分别是( )
A．交换、缺失 C．倒位、易位
B．倒位、缺失 D．交换、易位
解析：选C。①过程中F与m位置相反，表示的是染色体结构变异中的倒位，②过程只有F，没有m，但多出了一段原来没有的染色体片段，表示的是染色体结构变异中的易位，故C正确。
7．(2019·郑州高一检测)下图①②③④分别表示不同的变异类型，其中图③中的基因2由基因1变异而来。下列有关说法正确的是( )
A．①②都表示易位，发生在减数分裂的四分体时期 B．③中的变异属于染色体结构变异中的缺失
C．④中的变异属于染色体结构变异中的缺失或重复 D．图中4种变异能够遗传的是①③
解析：选C。①表示基因重组中的互换，因为其发生在同源染色体之间；②表示染色体结构变异中的易位，因为其发生在非同源染色体之间；③表示基因突变中碱基的缺失；④表示染色体的缺失或重复。图中4种变异都是可遗传变异。
知识点四 低温诱导植物细胞染色体数目的变化
1．实验原理
低温可抑制纺锤体的形成，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。
2．方法步骤 根尖培养：
将蒜(或洋葱)在冰箱冷藏室内(4 ℃)放置一周。取出后将蒜等材料放在装满清水的容器上方，底部接触水面，置于室温(约25 ℃)进行培养，使之生根
低温诱导：等不定根长至1 cm时，将整个装置放入冰箱冷藏室内(4 ℃)，诱导培养48～72 h
材料固定：剪取根尖约0.5～1 cm，放入卡诺氏液中浸泡0.5～1 h，固定其形态，然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次
制作装片：解离→漂洗→染色→制片(同观察植物细胞的有丝分裂) 观察：先用低倍镜观察，找到变异细胞，再换用高倍镜观察
3．实验现象：视野中既有正常的二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞。
低温诱导染色体加倍实验中的理解误区
(1)显微镜下观察到的是死细胞，而不是活细胞：植物细胞经卡诺氏液固定后细胞死亡。 (2)选择材料不能随意：误将低温处理“分生组织细胞”等同于“任何细胞”。因为染色体数目变化发生在细胞分裂时，处理其他细胞不会出现染色体加倍的情况。
(3)低温处理的理解误区：误认为低温处理时间越长越好。低温处理的目的只是抑制纺锤体形成，使染色体不能被拉向两极。如果低温持续时间过长，会影响细胞的各项功能，甚至死亡。
(4)着丝粒分裂不是纺锤丝牵引的结果：误将“抑制纺锤体形成”等同于“着丝粒不分裂”。着丝粒是自动分裂，不需要纺锤丝牵引。纺锤丝牵引的作用是将染色体拉向两极。
8．下列关于低温诱导染色体加倍实验的叙述，错误的是( ) A．实验原理是低温抑制纺锤体的形成，使子染色体不能移向两极 B．解离后的洋葱根尖应漂洗后才能进行染色 C．甲紫溶液可以使细胞中的染色体着色
D．显微镜下可以看到大多数细胞处在分裂期且染色体数目发生了改变
解析：选D。低温诱导染色体数目加倍实验的原理是低温能抑制有丝分裂前期纺锤体形成，导致细胞中染色体不能移向细胞两极；解离后要用清水漂洗根尖残留的盐酸以防止影响着色；甲紫溶液可将细胞中的染色体染成紫色；显微镜下可看到大多数细胞处于分裂间期，部分细胞染色体数目加倍。
9．(2019·大连二十四中期末)用秋水仙素处理某二倍体植物的愈伤组织，从获得的再生植株中筛选四倍体植株，预实验结果如表，正式实验时秋水仙素浓度设计最合理的是( )
秋水仙素浓度(g/L) 0 2 4 6 8 10 A.0、2、3、4、5、6 C．0、6、7、8、9、10
再生植株(棵) 48 44 37 28 18 9 四倍体植株(棵) 0 4 8 11 5 2 B．0、4、5、6、7、8 D．0、3、6、9、12、15
解析：选B。预实验结果表明用浓度为6 g/L的秋水仙素处理愈伤组织，诱导形成的四倍体植株数目最多，诱导率最高，所以正式实验时秋水仙素浓度设计最合理的是0、4、5、6、7、8 g/L。
核心知识小结 [规范答题] 二倍体生物正常配子中的一套非同源染色体是一个染色体组。 由受精卵发育而来的个体，体细胞中含几个染色体组，就是几倍体。 单倍体并不一定只含一个染色体组。 单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理幼苗等阶段，能明显缩短育种年限。 秋水仙素或低温能抑制纺锤体的形成，从而导致染色体数目加倍。 染色体结构变异包括缺失、重复、倒位和易位等几种类型。 染色体结构变异可改变染色体上的基因的数目或排列顺序，可在显微镜下观察到。 [要点回眸]
2019-20202学年新教材人教版必修2 第5章 第2节 染色体变异 学案
