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1、第第三三章章第第三三节节 自主预习自主预习抓基础抓基础 合作学习合作学习探新知探新知 名师点拨名师点拨释疑难释疑难 创新演练创新演练大冲关大冲关 设计设计1 1 设计设计2 2NONO. .1 1 NO.NO.2 2演练演练1 1 演练演练2 2 一、染色体结构的变异一、染色体结构的变异 (1) (1)主要起因：染色体的主要起因：染色体的 及断裂后的片段及断裂后的片段 重新连接。重新连接。 (2) (2)类型类型( (写出下列序号所代表的变异类型写出下列序号所代表的变异类型) )：断裂断裂不正常不正常 (3) (3)结果：染色体上结果：染色体上 或或 发生改变，发生改变，从而导致从而导致 的变
2、异。的变异。 (4) (4)影响因素：电离辐射、影响因素：电离辐射、 或一些化学物质或一些化学物质诱导。诱导。 (5) (5)对生物的影响：多数变异是对生物的影响：多数变异是 ，有时甚至会，有时甚至会导致生物体导致生物体 。 (6) (6)实例：猫叫综合征，是人的第实例：猫叫综合征，是人的第5 5号染色体号染色体造成的。造成的。基因的数目基因的数目顺序顺序病毒感染病毒感染不利的不利的死亡死亡部分缺失部分缺失性状性状 二、染色体数目的变异二、染色体数目的变异 1 1染色体组染色体组 二倍体生物配子中所具有的全部二倍体生物配子中所具有的全部 组成一个染色组成一个染色体组。体组。 2 2分类分类 染
3、色体数目的染色体数目的 增加或减少，或者增加或减少，或者 的的增加或减少等，都称为染色体数目的变异，包括增加或减少等，都称为染色体数目的变异，包括 和整倍性变异，整倍性变异又可分为和整倍性变异，整倍性变异又可分为 变异和变异和 变异。变异。染色体染色体成倍成倍个别染色体个别染色体一倍性一倍性非整倍性非整倍性变异变异多倍性多倍性 3 3非整倍性变异非整倍性变异 指正常的染色体组中，丢失或添加了指正常的染色体组中，丢失或添加了 的染的染色体。色体。 4 4一倍性变异一倍性变异 指体细胞中只含有指体细胞中只含有 染色体组的变异，由此产生的个染色体组的变异，由此产生的个体称为一倍体。由于这类生物不能进
4、行正常的体称为一倍体。由于这类生物不能进行正常的 ，因，因此是不育的。此是不育的。 中含有的染色体数目等于中含有的染色体数目等于 中染色体中染色体数的变异，数的变异， 所产生的个体称为单倍体。所产生的个体称为单倍体。一条或几条完整一条或几条完整体细胞体细胞一个一个减数分裂减数分裂配子配子 5 5多倍性变异多倍性变异 指与正常的指与正常的 相比，具有更多相比，具有更多 的的变异。如与正常的二倍体相比，具有变异。如与正常的二倍体相比，具有 染色体组的细胞染色体组的细胞称为三倍体；具有称为三倍体；具有4 4个染色体组的细胞称为个染色体组的细胞称为 。 三、染色体变异在育种上的应用三、染色体变异在育种
5、上的应用 1 1单倍体育种单倍体育种 (1) (1)方法：方法： 离体培养。离体培养。二倍体细胞二倍体细胞染色体组染色体组3 3个个四倍体四倍体花粉花粉明显缩短明显缩短 2 2多倍体育种多倍体育种 (1) (1)自然作用机理：当植物体的内外环境发生骤变时，正自然作用机理：当植物体的内外环境发生骤变时，正在分裂的细胞中的在分裂的细胞中的 可能受到破坏，已经复制的染色可能受到破坏，已经复制的染色体不能分配到体不能分配到 ，细胞不能分裂为两个，细胞不能分裂为两个 ，于，于是形成了是形成了 的细胞，然后发育成多倍体。的细胞，然后发育成多倍体。纺锤体纺锤体细胞两极细胞两极子细胞子细胞染色体组加倍染色体组
6、加倍 (2) (2)人工诱导：人工诱导： 方法：用方法：用 处理萌发的种子或幼苗。处理萌发的种子或幼苗。 机理：抑制机理：抑制 的形成，导致细胞内染色体数目的形成，导致细胞内染色体数目加倍。加倍。 植株优点：茎秆植株优点：茎秆 ，叶片和果实、种子都，叶片和果实、种子都 ， 等营养物质的含量有所增加。等营养物质的含量有所增加。秋水仙素秋水仙素纺锤体纺锤体比较大比较大粗壮粗壮糖类和蛋白质糖类和蛋白质1 1判断下列叙述的正误判断下列叙述的正误(1)(1)染色体是染色体是DNADNA的主要载体。的主要载体。 ( )( )(2)(2)一对同源染色体之间染色体片断的互换是染色体结构一对同源染色体之间染色体
7、片断的互换是染色体结构 变异中的易位。变异中的易位。 ( )( )(3)(3)染色体结构变异对生物体往往是有利的。染色体结构变异对生物体往往是有利的。 ( )( )(4)(4)果蝇正常的体细胞中有果蝇正常的体细胞中有4 4对同源染色体，则一个染色对同源染色体，则一个染色 体组包含体组包含2 2对同源染色体。对同源染色体。 ( )( )(5)(5)普通小麦是六倍体，其配子发育成的个体是三倍体。普通小麦是六倍体，其配子发育成的个体是三倍体。 ( ) ( )(6)(6)一定浓度的秋水仙素溶液可以抑制细胞分裂过程中纺锤一定浓度的秋水仙素溶液可以抑制细胞分裂过程中纺锤 体的形成，体的形成， 从而获得多倍
8、体。从而获得多倍体。 ( )( )(7)(7)单倍体育种的最大优越性是能明显缩短育种年限。单倍体育种的最大优越性是能明显缩短育种年限。( )( )2 2选择正确答案选择正确答案(1)(1)一个染色体组应是一个染色体组应是 ( () )A A配子中的全部染色体配子中的全部染色体B B二倍体生物配子中的全部染色体二倍体生物配子中的全部染色体C C体细胞中的一半染色体体细胞中的一半染色体D D来自父方或母方的全部染色体来自父方或母方的全部染色体解析：解析：染色体组是生殖细胞中形状、大小各不相同的一组染色体组是生殖细胞中形状、大小各不相同的一组染色体。只有二倍体的配子中染色体才符合上述要求。若染色体。
9、只有二倍体的配子中染色体才符合上述要求。若研究对象是多倍体，研究对象是多倍体，A A、C C、D D各项细胞中则可能含有两个或各项细胞中则可能含有两个或两个以上的染色体组。两个以上的染色体组。答案：答案：B B(2)(2)某些类型的染色体结构和数目的变异，可通过对细胞有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。丝分裂中期或减数第一次分裂时期的观察来识别。a a、b b、c c、d d为某些生物减数第一次分裂时期染色体变异的为某些生物减数第一次分裂时期染色体变异的模式图，它们依次属于模式图，它们依次属于 ( () )A A三倍体、染色体片段增加、
10、三体、染色体片段缺失三倍体、染色体片段增加、三体、染色体片段缺失B B三倍体、染色体片段缺失、三体、染色体片段增加三倍体、染色体片段缺失、三体、染色体片段增加C C三体、染色体片段增加、三倍体、染色体片段缺失三体、染色体片段增加、三倍体、染色体片段缺失D D染色体片段缺失、三体、染色体片段增加、三倍体染色体片段缺失、三体、染色体片段增加、三倍体解析：解析：图图a a当中多了一条染色体为三体，图当中多了一条染色体为三体，图b b为染色体片为染色体片段增加，图段增加，图c c有三个染色体组为三倍体，图有三个染色体组为三倍体，图d d为染色体片为染色体片段缺失。段缺失。答案：答案： C C(3)(3
11、)马马( (体细胞染色体数为体细胞染色体数为64)64)和驴和驴( (体细胞染色体数为体细胞染色体数为62)62)杂交形成的骡子是高度不育的，原因是杂交形成的骡子是高度不育的，原因是 ( () )A A马和驴的染色体不能共存马和驴的染色体不能共存B B染色体的结构发生了变化染色体的结构发生了变化C C马和驴的遗传物质有本质区别马和驴的遗传物质有本质区别D D减数分裂中同源染色体联会紊乱，不能产生正常减数分裂中同源染色体联会紊乱，不能产生正常 的生殖细胞的生殖细胞解析：解析：马与驴杂交所产生骡子的体细胞含有的染色体数马与驴杂交所产生骡子的体细胞含有的染色体数目为目为6363条，在减数分裂中同源染
12、色体联会紊乱，不能产条，在减数分裂中同源染色体联会紊乱，不能产生正常的生殖细胞，因此骡子是高度不育的。生正常的生殖细胞，因此骡子是高度不育的。答案：答案：D D探究探究1.1.填表比较染色体结构变异中的四种类型。填表比较染色体结构变异中的四种类型。类型类型原因原因图示图示缺失缺失一个正常染色体在断裂后一个正常染色体在断裂后一个片段，这个片段上的基因也一个片段，这个片段上的基因也随之失去随之失去重复重复一条染色体的片断连接到一条染色体的片断连接到 上，使另一条上，使另一条同源的染色体多出跟本身相同的同源的染色体多出跟本身相同的某一片段某一片段丢失丢失同源同源的另一条染色体的另一条染色体类型类型原
13、因原因图示图示倒位倒位指染色体断裂后倒转指染色体断裂后倒转180后重新后重新接合起来，造成这段染色体上基接合起来，造成这段染色体上基因位置顺序因位置顺序易位易位染色体断裂后在染色体断裂后在间错误接合，更换了位置间错误接合，更换了位置颠倒颠倒非同源染色体非同源染色体 探究探究2.2.试设计试设计“环境中化学物质对染色体结构变异的环境中化学物质对染色体结构变异的影响影响”的实验步骤：的实验步骤： 提示提示 培养蚕豆种子：培养蚕豆种子：2525水培水培48 h48 h，使根长到，使根长到0.50.51.5 cm1.5 cm处理蚕豆根尖：移入质量浓度为处理蚕豆根尖：移入质量浓度为300 mg/L300
14、 mg/L硫酸铜溶液中培养硫酸铜溶液中培养6 h6 h，自来水冲洗后再移入清水中培养，自来水冲洗后再移入清水中培养24 h24 h制作临时装片制作临时装片染色：用改良碱性品红染液染色染色：用改良碱性品红染液染色镜检计算微核率镜检计算微核率 探究探究3.3.试总结从哪几方面可以区别单倍体与多倍体？试总结从哪几方面可以区别单倍体与多倍体？ 提示提示 概念不同：单倍体强调体细胞中含有本物种概念不同：单倍体强调体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体；多倍体则是由受精卵发育而成的个配子染色体数目的个体；多倍体则是由受精卵发育而成的个体，其体细胞中含有三个或三个以上的染色体组。体，其体细胞中含有三个或三个
15、以上的染色体组。 发育的起点不同：单倍体是本物种配子未经受精作用发育的起点不同：单倍体是本物种配子未经受精作用在某种因素的刺激下发育成的个体，是单性生殖的结果；多在某种因素的刺激下发育成的个体，是单性生殖的结果；多倍体是正常受精卵发育而来的，是双亲生殖的结果。倍体是正常受精卵发育而来的，是双亲生殖的结果。 染色体组的数目不同：单倍体不一定含有一个染色体染色体组的数目不同：单倍体不一定含有一个染色体组，有的单倍体的体细胞中含有两个或两个以上的染色体组，组，有的单倍体的体细胞中含有两个或两个以上的染色体组，但是单倍体体细胞中染色体组的数目都是本物种正常体细胞但是单倍体体细胞中染色体组的数目都是本物
16、种正常体细胞染色体组的数目的一半；多倍体则含有三个或三个以上的染染色体组的数目的一半；多倍体则含有三个或三个以上的染色体组。色体组。 性状表现不同：多倍体茎秆粗壮，叶片、果实、种子性状表现不同：多倍体茎秆粗壮，叶片、果实、种子比较大，营养物质丰富，但发育迟缓，结实率低；单倍体：比较大，营养物质丰富，但发育迟缓，结实率低；单倍体：植株弱小，且一般不育。植株弱小，且一般不育。 探究探究4.4.如何确定生物体细胞中染色体组的数目？如何确定生物体细胞中染色体组的数目？ 提示提示 细胞内形态相同的染色体细胞内形态相同的染色体( (同源染色体同源染色体) )有几有几条，则含有几个染色体组。条，则含有几个染
17、色体组。 根据基因型来判断。在细胞或生物体的基因型中，控根据基因型来判断。在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的基因出现几次，则有几个染色体组。制同一性状的基因出现几次，则有几个染色体组。 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。染色体组的数目染色体数组的数目染色体数/ /染色体形态数。染色体形态数。 探究探究5.5.人工诱导染色体加倍为什么用秋水仙素处理萌发人工诱导染色体加倍为什么用秋水仙素处理萌发种子或幼苗？种子或幼苗？ 提示提示 秋水仙素作用于植物细胞有丝分裂前期，抑制秋水仙素作用于植物细胞有丝分裂前期，抑制纺锤体的形成，从而诱导染色体加倍
18、。因为萌发的种子或幼纺锤体的形成，从而诱导染色体加倍。因为萌发的种子或幼苗具有分生能力，细胞进行有丝分裂，秋水仙素处理后可达苗具有分生能力，细胞进行有丝分裂，秋水仙素处理后可达到使产生的新细胞染色体数目加倍的目的。到使产生的新细胞染色体数目加倍的目的。 例例11关于植物染色体变异的叙述，正确的是关于植物染色体变异的叙述，正确的是( () ) A A染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加 B B染色体组非整倍性变化必然导致新基因的产生染色体组非整倍性变化必然导致新基因的产生 C C染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化染色体片段的缺失和重复必然导致
19、基因种类的变化 D D染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺序的染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺序的变化变化 解析解析 染色体变异不会产生新基因，基因种类不会染色体变异不会产生新基因，基因种类不会改变，但会改变基因的数量或排列顺序。改变，但会改变基因的数量或排列顺序。 答案答案 D D 例例22已知水稻抗病已知水稻抗病(R)(R)对感病对感病(r)(r)为显性，有芒为显性，有芒(B)(B)对对无芒无芒(b)(b)为显性，两对基因自由组合，体细胞染色体数为为显性，两对基因自由组合，体细胞染色体数为2424条。现用单倍体育种方法选育抗病、有芒水稻新品种。条。现用单倍体育种方法选育抗病、有
20、芒水稻新品种。 (1) (1)诱导单倍体所用的花药，应取自基因型为诱导单倍体所用的花药，应取自基因型为_的植株。的植株。 (2) (2)为获得上述植株，应采用基因型为为获得上述植株，应采用基因型为_和和_的两亲本进行杂交。的两亲本进行杂交。 (3) (3)在培养过程中，单倍体有一部分能自然加倍成为二在培养过程中，单倍体有一部分能自然加倍成为二倍体植株，该二倍体植株花粉表现倍体植株，该二倍体植株花粉表现_(_(“可育可育”或或“不育不育”) )，结实性为，结实性为_(_(“结实结实”或或“不结实不结实”) )，体细胞染色体数为体细胞染色体数为_。 (4) (4)在培养过程中，一部分花药壁细胞能发
21、育成植株，在培养过程中，一部分花药壁细胞能发育成植株，该二倍体植株花粉表现该二倍体植株花粉表现_(_(“可育可育”或或“不育不育”) )，结实，结实性为性为_(_(“结实结实”或或“不结实不结实”) )，体细胞染色体数为，体细胞染色体数为_。 (5) (5)自然加倍植株和花药壁植株中都存在抗病、有芒的自然加倍植株和花药壁植株中都存在抗病、有芒的表现型。为获得稳定遗传的抗病、有芒新品种，本实验应选表现型。为获得稳定遗传的抗病、有芒新品种，本实验应选以上两种植株中的以上两种植株中的_植株，因为自然加倍植株植株，因为自然加倍植株_，花药壁植株，花药壁植株_。 (6) (6)鉴别上述自然加倍植株与花药
22、壁植株的方法是鉴别上述自然加倍植株与花药壁植株的方法是_。 解析解析 培育植物新品种有多种方式，单倍体育种是其培育植物新品种有多种方式，单倍体育种是其中之一。在解本题时首先要弄清楚所要得到的植株是可育的中之一。在解本题时首先要弄清楚所要得到的植株是可育的纯合体，基因型是纯合体，基因型是RRBB(RRBB(抗病、有芒抗病、有芒) )，由此可推测出其亲代，由此可推测出其亲代中无中无RRBBRRBB这种类型。如何得到所需的品种呢？可考虑亲代为这种类型。如何得到所需的品种呢？可考虑亲代为RRbbRRbb、rrBBrrBB，杂交得到，杂交得到F F1 1：RrBbRrBb，F F1 1产生四种花粉粒，其
23、中由产生四种花粉粒，其中由基因型为基因型为RBRB的花粉发育成的单倍体植株染色体加倍即可得到的花粉发育成的单倍体植株染色体加倍即可得到所需可育品种。而花药壁细胞基因型与亲代一样，即使发育所需可育品种。而花药壁细胞基因型与亲代一样，即使发育成个体，也不是纯合体，不符合育种要求。成个体，也不是纯合体，不符合育种要求。 答案答案 (1)RrBb (1)RrBb(2)RRbb(2)RRbbrrBBrrBB(3)(3)可育结可育结实实2424条条(4)(4)可育结实可育结实2424条条(5)(5)自然加倍基因自然加倍基因型纯合基因型杂合型纯合基因型杂合(6)(6)将植株分别自交，子代性状将植株分别自交，
24、子代性状表现一致的是自然加倍植株，子代性状表现分离的是花表现一致的是自然加倍植株，子代性状表现分离的是花药壁植株药壁植株1 1三种育种方法的比较三种育种方法的比较杂交育种杂交育种多倍体育种多倍体育种单倍体育种单倍体育种原理原理非同源染色体非同源染色体上非等位基因上非等位基因的自由组合的自由组合染色体数目以染色体数目以染色体组的形染色体组的形式成倍增加式成倍增加染色体数目以染色体组的染色体数目以染色体组的形式成倍减少，再加倍后形式成倍减少，再加倍后获得纯种获得纯种常用常用方法方法杂交杂交自交自交筛选筛选自交自交秋水仙素处理秋水仙素处理萌发的幼苗萌发的幼苗(或低温诱导或低温诱导植物染色体数植物染色
25、体数目加倍目加倍)花粉离体培养，然后进行花粉离体培养，然后进行人工诱导染色体加倍人工诱导染色体加倍(秋水秋水仙素处理萌发的种子或幼仙素处理萌发的种子或幼苗、低温诱导植物染色体苗、低温诱导植物染色体数目加倍数目加倍)，形成纯合子，形成纯合子杂交育种杂交育种多倍体育种多倍体育种单倍体育种单倍体育种优点优点将多个优良将多个优良性状集中于性状集中于一个个体上一个个体上操作简便，并可在较短操作简便，并可在较短时期内获得所需类型时期内获得所需类型明显缩短育种明显缩短育种年限年限缺点缺点时间长，须时间长，须及时发现优及时发现优良性状良性状适用于植物，在动物方适用于植物，在动物方面难以开展；发育延迟，面难以开
26、展；发育延迟，结实率低结实率低技术复杂，需技术复杂，需与杂交育种配与杂交育种配合合实例实例抗倒伏抗锈抗倒伏抗锈病小麦病小麦三倍体西瓜、甜菜三倍体西瓜、甜菜抗病植株的快抗病植株的快速育成速育成 2. 2.二倍体、多倍体、单倍体的判别二倍体、多倍体、单倍体的判别 (1) (1)如果生物体由受精卵发育而来，那么生物体细胞内有如果生物体由受精卵发育而来，那么生物体细胞内有几个染色体组就叫几倍体。几个染色体组就叫几倍体。 (2) (2)如果生物体是由生殖细胞如果生物体是由生殖细胞卵细胞或花粉直接发育卵细胞或花粉直接发育而成，无论细胞内含有几个染色体组，都叫单倍体。可用如而成，无论细胞内含有几个染色体组，都叫单倍体。可用如下图解提供的方法进行区分：下图解提供的方法进行区分：注：注：x是一个染色体组所含有的染色体数目，是一个染色体组所含有的染色体数目，a、b为正为正整数。整数。
