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1、第三节 染色体变异及其应用【目标导航】1.结合教材图文，概述染色体结构变异的类型，探究“环境中化学物质对染色体结构变异的影响”。2.在阐明染色体组概念的基础上，说出一倍体、单倍体、多倍体的概念。3.结合实例，概述染色体变异在育种上的应用。一、染色体结构的变异1可见性许多染色体的变异(包括染色体结构的变异)是可以用显微镜直接观察的。2类型(1)缺失：染色体中某一片段缺失，片段上的基因也随之失去。(2)重复：除了正常染色体以外，多了部分染色体片段，这额外的染色体片段称为重复。(3)倒位：一条染色体的片段断裂后倒转180，又重新接上去。(4)易位：一条染色体的一段接到另一条非同源染色体上，如果两条非
2、同源染色体互相交换染色体片段，叫做相互易位。3主要原因染色体的断裂以及断裂后的片段不正常的重新连接。4影响因素电离辐射、病毒感染或一些化学物质的诱导。5对性状的影响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。大多数染色体结构的变异对生物体是不利的，有时甚至导致生物体死亡。6实例猫叫综合征是人的第5号染色体部分缺失引起的。二、染色体数目的变异1体细胞中的染色体情况正常情况下，每种生物的染色体数目都是恒定的。在不同物种之间，染色体数目往往差别很大。生物体细胞中染色体一般都是成对存在的。2染色体组自然界中的生物大多是二倍体，它们的配子中所具有的全部染色体组成一个染色体组。3染
3、色体数目变异的概念染色体数目的成倍增加或减少，或者个别染色体的增加或减少等，都称为染色体数目的变异。4染色体数目变异的类型分类三、染色体变异在育种上的应用1单倍体育种(1)方法：花药单倍体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可能受到破坏，已经复制的染色体不能分配到两极，细胞不能分裂为两个子细胞，于是形成了染色体组加倍的细胞，然后发育成多倍体的个体。(2)人工诱导方法：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。机理：抑制纺锤体的形成，导致细胞内染色体数目加倍。植株优点：茎杆粗壮，所得果实、叶片、种子都比较大，糖
4、类和蛋白质等营养物质含量有所增加。判断正误(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)染色体结构变异不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)单倍体一定只含一个染色体组。()(6)人工诱导多倍体最常用而且最有效的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。()(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。() (8)染色体数目的变异包括染色体数目的成倍增加或减少，或者个别染色体的增加或减少等。()答案(1)
5、(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)一、染色体结构的变异1在自然条件或人为因素的影响下，染色体结构发生的改变，都会使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。2染色体结构变异的类型类型含义图解实例缺失染色体缺失某一片段，导致该片段基因丢失猫叫综合征重复染色体重复增加某一片段果蝇棒状眼倒位染色体某一片段断裂后倒转180又重新连接人第9号染色体长臂内倒位可导致女性习惯性流产易位染色体的某一片段连接到另一条非同源染色体上人慢性粒细胞白血病3.环境中化学物质对染色体结构变异的影响(1)实验原理a微核是细胞在有丝分裂过程中，各种有害物质使细胞核损伤残留在核外的微小核染色质块。微核
6、是染色体结构变异的结果。b蚕豆根尖细胞进行旺盛的有丝分裂。c一定浓度的硫酸铜溶液可诱发产生微核。(2)实验步骤培养蚕豆种子：25 水培，根长到0.51.5 cm处理蚕豆根尖：移入质量浓度为300 mg/L的硫酸铜溶液中培养6 h；自来水冲洗后，再移入自来水中培养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：每个根尖计数5001 000个细胞该实验可设计对照：对蚕豆根尖只用水培而不用硫酸铜溶液处理的平行操作实验。观察分析下列图示，思考：(1)图过程发生在哪类染色体之间？属于染色体结构变异吗？答案发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间；不属于。(2)图过程中的两条染色体是同源染色体
7、吗？属于哪类变异？答案不是，是非同源染色体；属于染色体结构变异中的易位。1. 右图表示某生物细胞中两条染色体及其部分基因。下列四种情况的产生不属于该细胞染色体结构变异的是()A B C D【问题导析】(1) 染色体结构变异指的是染色体某一片段的缺失、重复、倒位和易位等；(2) 是基因突变或是减数分裂四分体时期发生交叉互换所致。答案C【一题多变】下列变异中，不属于染色体结构变异的是()A染色体缺失了某一片段B染色体增加了某一片段C染色体中DNA的一个碱基发生了改变D染色体某一片段位置颠倒了180答案C解析DNA中一个碱基发生改变，不会导致染色体上基因的数目或排列顺序的改变，不属于染色体结构变异，
8、选项A、B、D依次属于缺失、重复和倒位。二、染色体数目的变异1染色体组分析及染色体组数目的确定(1)一个染色体组所含染色体的特点一个染色体组中不含有同源染色体。一个染色体组中所含有的染色体形态、大小和功能各不相同。一个染色体组中含有控制一种生物性状的一整套遗传信息(即含一整套基因)。(2)染色体组数目的确定方法根据细胞中染色体的形态判断细胞内同一形态的染色体有几条，则含有几个染色体组，如图甲细胞中同一形态的染色体有4条，则该细胞含4个染色体组，图乙含3个染色体组，图丙含1个染色体组。根据基因型来判断在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的基因(不分显隐性)出现几次，则有几个染色体组，如图乙细胞
9、基因型为AAaBBb，基因A和a(或B和b)共有3个，则该细胞共有3个染色体组。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，如图甲细胞中有8条染色体，分为2种形态，则染色体组的数目为4个。2单倍体、二倍体和多倍体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2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1至多个23个或3个以上形成原因自然原因单性生殖正常的有性生殖外界环境条件剧变人工诱导花药离体培养秋水仙素处理一倍体幼苗秋水仙素处理萌发的种子或幼苗形成过程特点植株弱小，高度不育多数生物的普通性状茎秆粗壮，
10、果实、种子较大，营养物质含量丰富，生长发育延迟，结实率低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)；八倍体小黑麦判断染色体组的数目下面甲是细胞染色体图，乙是细胞基因型：根据图示判断甲、乙生物细胞中染色体组的数目并说明判断依据。(1)甲生物细胞内有几个染色体组？判断依据是什么？答案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？判断依据是什么？答案4个。在乙的基因型中，控制同一性状的基因出现了4次。(3)丙生物的体细胞含32条染色体，有8种形态，丙生物细胞中含有几个染色体组？写出计算的公式。答案4个。计算公式为：染色体组的数目染色体数/
11、染色体形态数。2根据图中AH所示的细胞图回答下列问题。(1)细胞中含有一个染色体组的是_图。(2)细胞中含有两个染色体组的是_图。(3)细胞中含有三个染色体组的是_图，它_(一定，不一定)是三倍体(4)细胞中含有四个染色体组的是_图，它_(可能，不可能)是单倍体【问题导析】(1) 在细胞内，形态相同的染色体有几条，就含有几个染色体组。(2) 在细胞内，含有几个同音字母，就是含有几个染色体组。(3) 确认是否为单倍体需看发育起点。答案(1)D、G(2)C、H(3)A、B不一定(4)E、F可能【一题多变】判断正误(1)一个染色体组内的染色体其形态、大小和功能两两相同。()(2)体细胞中含有一个染色
12、体组的生物是单倍体，含有两个染色体组的生物一定是二倍体。()(3)一倍体是单倍体，单倍体不一定是一倍体。()答案(1)(2)(3)三、染色体变异在育种上的应用1单倍体育种、多倍体育种、杂交育种的比较单倍体育种多倍体育种杂交育种原理染色体变异染色体变异基因重组常用方法花粉离体培养，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杂交自交选种杂交杂种续表优点明显缩短育种年限操作简单，可在较短时间获得所需类型将不同个体的优良性状集中于一个个体上，操作简便缺点技术复杂，需与杂交育种配合适用于植物，在动物方面难以开展时间长，需及时发现优良品种举例2.三倍体无子西瓜的培育过程1单倍
13、体育种是不是等于花粉离体培养？答案单倍体育种不等于花粉离体培养。单倍体育种获得的几乎都是纯合子，且有几个染色体组就是几倍体，而花粉离体培养得到的都是单倍体。2单倍体育种时，常采用哪种方法人工诱导染色体加倍？应怎样处理？答案单倍体育种过程中，常用秋水仙素人工诱导染色体加倍，处理材料应为“幼苗”而不是“萌发的种子”，因为单倍体往往不育，不能结出种子。3亲本的基因型为AABB和aabb的水稻杂交，取F1的花药进行离体培养，再用秋水仙素处理，使其长成植株，试问：(1)这些植株的基因型可能是_，属于_倍体植株。(2)这样培育出来的植株与杂交育种后代不同的是，它们都是_，自交后代不会发生_，这种育种方式的
14、优势是_。【问题导析】(1)杂交后所得的子一代的基因型为AaBb，经减数分裂可形成四种类型的花粉粒：AB、Ab、aB、ab，再经花药离体培养获得单倍体，最后经秋水仙素处理单倍体幼苗的染色体数目加倍成为纯合的正常植株，基因型分别为AABB、AAbb、aaBB和aabb。(2)与杂交育种的后代相比，这些植株都是纯合子，自交后代稳定遗传，因此可以大大缩短育种所需的时间。答案(1)AABB、AAbb、aaBB和aabb二(2)纯合子性状分离可以大大缩短育种年限【一题多变】 现有两个纯种水稻品种，一为高秆(D)、抗锈病(T)，另一为矮秆(d)、易染锈病(t)，这两对性状独立遗传，用下列育种方法培育矮秆抗锈病的新品种。(1)方法一的步骤如下：高秆抗锈病矮秆不抗锈病F1F2稳定遗传的矮秆抗锈病新品种。过程a叫_
