第三节 染色体变异及其应用

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第三节 染色体变异及其应用

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[教材梳理]
一、染色体结构的变异
1.染色体结构变异的特点
染色体结构变异能(选填“能”或“不能”)通过显微镜直接观察到。
2.染色体结构变异的原因、类型及结果
 
二、染色体数目的变异
1.染色体组
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.染色体数目的变异
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等,都称为染色体数目的变异。分类如下:
(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
①单倍性变异:体细胞含有的染色体数等于配子染色体数的变异。
②多倍性变异:指与正常的二倍体细胞相比,具有更多染色体组的变异。
三、染色体变异在育种上的应用
1.单倍体育种
(1)方法:
花粉――→离体培养单倍体――→人工诱导染色体加倍纯合二(或多)倍体――→人工选择优良品种
(2)优点:①后代是纯合子,自交后代不会发生性状分离;②能明显缩短育种年限。
2.多倍体育种
(1)方法
 
(2)优点:多倍体植株的茎秆粗壮,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也有所增加。
(3)人工诱导
①方法:用秋水仙素处理或用低温处理。
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。
(4)实例:三倍体无子西瓜的培育。
[牛刀小试]

一、染色体结构的变异
1.仔细阅读教材,结合如图,探究下列问题:
 
(1)图示过程发生在哪类染色体之间?属于哪类变异?
提示:发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间;属于基因重组。
(2)发生易位的两条染色体是同源染色体吗?
提示:不是同源染色体,而是非同源染色体。
2.判断正误
(1)染色体是DNA的主要载体。(√)
(2)一对同源染色体之间染色体片断的互换是染色体结构变异中的易位。(×)
(3)染色体结构变异对生物体往往是有利的。(×)
二、染色体数目的变异
1.分析下列图示:
 
根据图示判断甲、乙生物细胞中染色体组数并说明判断依据。
(1)甲生物细胞内有几个染色体组?
提示:4个。细胞内同一种形态的染色体有4条。
(2)乙生物细胞内有几个染色体组?
提示:4个。在乙生物体的基因型中,控制同一性状的基因出现4次。
(3)丙生物的体细胞含32条染色体,有8种形态,丙生物的体细胞中含有几个染色体组?写出计算的公式。
提示:4个。计算公式为:染色体组的数目=染色体数/染色体形态数。
2.根据单倍体、二倍体和多倍体的概念判断下列说法是否正确,并说明理由。
(1)二倍体物种所形成的单倍体中,其体细胞中只含有一个染色体组。
提示:正确。二倍体的体细胞中含有两个染色体组,在体细胞进行减数分裂形成配子时,同源染色体分开,导致染色体数目减半。
(2)由四倍体、六倍体生物形成的单倍体,其体细胞中就含有两个或三个染色体组,可称为二倍体或三倍体。
提示:错误。尽管其体细胞中含有两个或三个染色体组,但由于是正常的体细胞产生的配子形成的个体,只能称为单倍体。
3.判断正误
(1)根据某生物的体细胞基因型为AAaaBBbb,可判断该生物为二倍体生物。(×)
(2)体细胞中含有一个染色体组的生物是单倍体,含有两个染色体组的生物是二倍体。(×)
(3)用秋水仙素处理植株使染色体数目加倍就是多倍体育种。(×)
 

[重难突破]

一、 染色体结构变异的类型归纳

 
二、染色体数目的变异
1.染色体组的特征
(1)一个染色体组中不含同源染色体,是一组非同源染色体;
(2)每条染色体的形态、大小和功能各不相同;
(3)携带着控制生物生长发育的全部遗传信息;
(4)同种生物的一个染色体组中染色体数目是一定的,不同生物一个染色体组中染色体数目不同。
2.染色体组数目的判断
(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。如图所示的细胞中,形态相同的染色体在a中有3条、b中两两相同、c中各不相同,则可判定它们分别含三、二、一个染色体组。
 
(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基因或相同基因,如图所示:(d~g中依次含四、二、三、一个染色体组)
 
(3)据染色体数/形态数的比值判断
染色体数/形态数的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。如果果蝇该比值为8条/4种形态=2,则果蝇含二个染色体组。
三、单倍体、二倍体与多倍体的比较
 单倍体 二倍体 多倍体
概念 体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体 由受精卵发育而来,体细胞含有二个染色体组的个体 由受精卵发育而来,体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体
染色
体组 一个至多个 二 三个或三个以上
形成
过程 
举例 蜜蜂的雄蜂 几乎全部的动物和过半数的高等植物 香蕉(三倍体);马铃薯(四倍体);八倍体小黑麦
  四、单倍体育种、多倍体育种的比较
 单倍体育种 多倍体育种
原理 染色体变异 染色体变异
常用
方法 花药离体培养,然后进行人工诱导使染色体数目加倍,形成纯合子 秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
优点 明显缩短育种年限 操作简单,可在较短时间内获得所需类型
缺点 技术复杂,需与杂交育种配合 适用于植物,在动物方面难以开展
举例 抗病植株的快速育成 三倍体无子西瓜、甜菜
五、“环境中化学物质对染色体结构变异的影响”的实验步骤
培养蚕豆种子:25 ℃水培48 h,使根长到0.5~1.5 cm
 ↓
处理蚕豆根尖:移入质量浓度为300 mg/L硫酸铜溶液中培养6 h,自来水冲洗后再移入清水中培养24 h

制作临时装片
 ↓
染色:用改良碱性品红染液染色
 ↓
镜检计算微核率
[考向聚焦]
[例1](全国卷Ⅱ)下列关于人类猫叫综合征的叙述,正确的是(   )
 
[解析]  人类猫叫综合征是人类的第5号染色体片段缺失导致的。
[答案] A
[例2] (福建高考)某男子表现型正常,但其一条14号 和一条21号染色体相互连接形成一条异常染色体,如图甲。减数分裂时异常染色体的联会如图乙,配对的三条染色体 中,任意配对的两条染色体分离时,另一条染色体随机移向细胞任一极。下列叙述正确的是(  )
 
A.图甲所示的变异属于基因重组
B.观察异常染色体应选择处于分裂间期的细胞
C.如不考虑其他染色体,理论上该男子产生的精子类型有8 种
D.该男子与正常女子婚配能生育染色体组成正常的后代
[解析] 图甲看出,一条14号和一条21号染色体相互连接时,还丢失了一小段染色体,明显是染色体结构变异,A错误;观察染色体的最佳时期是中期,B错误;减数分裂时同源染色体发生分离,应该产生13和2和1和1和23和12和3六种精子,C错误;该男子减数分裂时能产生正常的精子13,自然可以产生正常的后代,D正确。
[答案] D
[例3] 如图分别表示四个生物的体细胞,下列有关描述中正确的是(  )
 
A.图中是单倍体的细胞有三个
B.图中的丁一定是单倍体的体细胞
C.每个染色体组中含有三条染色体的是甲、乙、丁
D.与乙相对应的基因型可以是aaa、abc、AaaBBBcccDDd、aabbcc等
[解析] 判断染色体组是根据每一条染色体形态相同的个数,如甲、乙、丙、丁中分别含有3、3、2、1个染色体组,其中丁图一定是单倍体,而甲、乙、丙可能分别是三倍体、三倍体、二倍体,也可能是单倍体,与乙图对应的应是每个性状都有三个等位基因控制,所以abc、aabbcc这两种基因型不正确。
[答案] B


 
两看法判断单倍体、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――→发育 单倍体
 
——————————————[课堂归纳]———————————————

[网络构建]
 
填充:①缺失   ②重复   ③易位   ④倒位
⑤染色体组成倍增减 ⑥个别染色体的增添或减少
⑦单倍体育种    ⑧多倍体育种
[关键语句]
1.染色体结构变异包括缺失、重复、倒位和易位等几种类型。
2.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。
3.二倍体生物正常配子中的一组染色体是一个染色体组。
4.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。
5.由配子发育而来的个体都是单倍体,即单倍体并不一定只含一个染色体组。
6.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。
7.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。


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