第2节染色体变异[学习导航] 1.结合图5－5，阐明染色体结构变异的类型和结果。

2.结合教材实例，简述二倍体、多倍体和单倍体的概念。

3.通过教材实验，了解多倍体育种的原理和操作过程。

[重难点击] 1.理解染色体组的概念。

2.理解二倍体、多倍体和单倍体的概念。

3.单倍体育种和多倍体育种的原理和过程。

舟舟， 1978年4月1日出生在中国的武汉。

他是个先天性愚型患者，智力只相当于几岁的小孩子。

舟舟从小偏爱指挥，当音乐响起时，舟舟就会拿起指挥棒，挥动短短的手臂，惟妙惟肖地做出标准的指挥动作，直到曲终。

研究表明舟舟身材矮小、智力低下的根本原因是：第21号染色体比常人多了1条。

那么染色体都有哪些变异，对生物有什么影响呢？本节课我们来学习染色体变异。

一、染色体结构的变异1．含义染色体结构的改变，会使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，而导致性状的变异。

2．类型图解变化名称举例染色体b片段丢失缺失猫叫综合征；果蝇缺刻翅染色体b片段增加重复果蝇的棒状眼染色体断裂的片段(d、g)移接到另一条非同源染色体上易位人慢性粒细胞白血病同一条染色体上某一片段(ab)位置颠倒了倒位略3．结果大多数染色体结构变异对生物体是不利的，有的甚至会导致生物体死亡。

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。

据此分析：1．图①和图②的变异分别发生在哪种染色体之间？属于哪类变异？答案图①发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间，属于基因重组；图②发生在非同源染色体之间，属于染色体结构变异中的易位。

2．图②和图③相比，二者对染色体上基因的数目或排列顺序的影响有什么不同？答案图②是易位，会使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变；图③是基因突变，只是改变基因的结构，不改变染色体上的基因的数目或排列顺序。

3．图①②③中能在光学显微镜下观察到的是哪种？答案能在光学显微镜下观察到的是②。

4．能确定图④中的变异具体属于哪种染色体结构变异吗？答案不能。

若染色体3正常，染色体4则发生染色体结构变异中的缺失；若染色体4正常，染色体3则发生染色体结构变异中的重复。

知识整合同源染色体的非姐妹染色单体间的片段交换属于基因重组，非同源染色体之间的片段交换属于染色体结构变异中的易位；基因突变在光学显微镜下都观察不到，不改变染色体上的基因的数目或排列顺序；染色体变异可以在光学显微镜下观察到，会使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变。

1．如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．① B．② C．③ D．④答案 C解析染色体结构变异指的是染色体某一片段的缺失、增添、倒位和易位等。

③是基因突变或减数分裂四分体时期发生交叉互换所致。

2．下列关于染色体变异和基因突变的主要区别的叙述，错误的是( )A．染色体结构变异是染色体的一个片段缺失、重复、倒位或易位等，而基因突变则是DNA 分子中碱基对的替换、增加或缺失B．原核生物与真核生物均可以发生基因突变，但只有真核生物能发生染色体变异C．基因突变一般是微小突变，其对生物体影响较小，而染色体结构变异是较大的变异，其对生物体影响较大D．多数染色体结构变异可通过显微镜观察进行鉴别，而基因突变则不能答案 C解析基因突变是分子水平上的变异，只涉及基因中一个或几个碱基对的改变，在光学显微镜下观察不到，原核生物和真核生物都可以发生；染色体结构变异是染色体的一个片段的变化，只有真核生物可以发生。

基因突变和染色体结构变异都可能对生物的性状产生较大影响。

题后归纳四个方面区分三种变异(1) “互换”方面：同源染色体上的非姐妹染色单体之间的交叉互换，属于基因重组；非同源染色体之间的互换，属于染色体结构变异中的易位。

(2) “缺失” 方面：DNA分子上若干基因的缺失属于染色体变异；DNA分子上若干碱基对的缺失，属于基因突变。

(3)变异的水平方面：基因突变、基因重组属于分子水平的变化，光学显微镜下观察不到；染色体变异属于亚细胞水平的变化，光学显微镜下可以观察到。

(4)变异的“质”和“量” 方面：基因突变改变基因的质，不改变基因的量；基因重组不改变基因的质，一般也不改变基因的量；染色体变异不改变基因的质，但会改变基因的量或改变基因的排列顺序。

二、染色体数目的变异1．类型⎩⎪⎨⎪⎧ 细胞内个别染色体的增加或减少细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少2．染色体组(1)果蝇体细胞中共有4对同源染色体，其中3对是常染色体，1对是性染色体。

(2)雄果蝇减数分裂产生精子的过程中，同源染色体分离，因此配子中的染色体的组成为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X 或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y ，它们是一组非同源染色体。

(3)像雄果蝇精子中的染色体一样，细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同，但又互相协调，共同控制生物的生长、发育、遗传和变异，这样的一组染色体，叫做一个染色体组。

3．二倍体、多倍体和单倍体(1)二倍体：由受精卵发育而来的个体，体细胞中含有两个染色体组的个体叫做二倍体。

自然界中，几乎全部动物和过半数的高等植物都是二倍体。

(2)多倍体①概念：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。

②实例：香蕉(三倍体)、马铃薯(四倍体)、普通小麦(六倍体)。

③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。

也存在结实率低，晚熟等缺点。

(3)单倍体 ①概念：体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。

②实例：蜜蜂中的雄蜂。

③特点：植株长得弱小，一般高度不育。

但是，利用单倍体植株培育新品种能明显缩短育种年限。

下面甲表示细胞染色体图，乙表示细胞基因型，据图分析：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．若丙生物的体细胞含32条染色体，有8种形态，丙生物细胞中含有几个染色体组？答案4个。

4．单倍体是不是一定只含有一个染色体组？如何区分单倍体和多倍体？答案单倍体不一定只含有一个染色体组，如四倍体的单倍体含有2个染色体组，因此判断单倍体和多倍体时，首先看发育的起点，如果生物体是由生殖细胞——卵细胞或花粉直接发育而成，不论细胞内含有几个染色体组都是单倍体。

如果生物体是受精卵或合子发育形成的，生物体细胞内有几个染色体组就叫做几倍体。

知识整合判断单倍体和多倍体时，首先看发育的起点，如果生物体是由生殖细胞——卵细胞或花粉直接发育而成，不论细胞内含有几个染色体组都是单倍体。

如果生物体是受精卵或合子发育形成的，生物体细胞内有几个染色体组就叫做几倍体。

3．下列关于染色体组、单倍体和二倍体的叙述，不正确的是( )A．一个染色体组中不含同源染色体B．由受精卵发育成的，体细胞中含有两个染色体组的个体叫二倍体C．单倍体生物体细胞中不一定只含有一个染色体组D．人工诱导多倍体的唯一方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗答案 D解析染色体组是不含有同源染色体的；个体若由受精卵发育而来，含有几个染色体组就是几倍体；单倍体是由配子发育而成的，不一定只含有一个染色体组；人工诱导多倍体的方法有秋水仙素处理或低温处理等。

4．根据图中A～H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。

答案(1)D、G (2)C、H (3)A、B 不一定(4)E、F可能解析在细胞内，形态相同的染色体有几条，就含有几个染色体组。

在细胞内，含有几个同音字母，就是含有几个染色体组。

确认是否为单倍体需看发育起点。

方法链接染色体组数的判断方法(1)根据染色体形态判断：细胞内形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组。

(2)根据基因型判断：控制同一性状的基因出现几次，就含几个染色体组。

(3)根据染色体数与形态数的比值判断：染色体数与形态数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。

三、低温诱导植物染色体数目的变化及育种1．实验原理：用低温处理植物分生组织细胞，能够抑制细胞分裂时纺锤体的形成，使染色体不能被拉向两极，这样细胞不能分裂成两个子细胞，染色体的数目就发生变化。

2．实验操作步骤(1)培养：将洋葱放在清水中培养，待长出约1_cm左右的不定根时，放入冰箱(4 ℃)诱导培养36 h。

(2)固定：剪取诱导处理的根尖约0.5～1 cm，放入卡诺氏液中浸泡0.5～1 h，以固定细胞的形态，然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次。

(3)制作装片：按解离、漂洗、染色和制片4个步骤，具体操作方法与实验“观察植物细胞的有丝分裂”相同。

(4)观察：先用低倍镜观察，找到既有二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞的视野。

确认某个细胞发生染色体数目变化后，再用高倍镜观察。

1．下图是三倍体西瓜的培育过程，据图分析回答下列问题：(1)①过程是哪种处理过程？其原理是什么？答案①过程是用秋水仙素处理二倍体西瓜的幼苗，产生四倍体的过程，其原理是抑制纺锤体的形成，使染色体数目加倍。

(2)②和④都是传粉，目的有什么不同？答案②传粉是为了杂交得到三倍体种子，④传粉是为了刺激子房产生生长素促进果实发育。

(3)①过程处理后，新产生的四倍体，各部分细胞都含有四个染色体组吗？答案不是。

地上部分的茎、叶、花的染色体数目加倍，含有四个染色体组；根细胞没有加倍，只含有两个染色体组。

(4)西瓜f的瓜瓤、种子e的胚分别含有几个染色体组？答案西瓜f的瓜瓤来自母本，含有四个染色体组，而种子e的胚含有三个染色体组。

(5)为什么三倍体西瓜没有种子？答案三倍体西瓜进行减数分裂时，由于联会紊乱，一般不能产生正常配子。

2．如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，据图分析：(1)F1能产生几种雄配子？答案F1的基因型是DdTt，能产生四种配子：DT、dT、Dt、dt。

(2)过程③是哪种处理？其原理是什么？答案过程③是花药离体培养过程。

原理是细胞的全能性。

(3)过程④是哪种处理？处理后符合要求的植株占的比例是多少？答案过程④是用一定浓度的秋水仙素处理单倍体幼苗。

处理后ddTT占的比例为1/4。

5．下列关于“低温诱导植物染色体数目的变化”实验的叙述，不正确的是( )A．用低温处理植物分生组织细胞，能抑制纺锤体的形成B．洋葱根尖长出约1 cm时，剪下，置于4 ℃冰箱中，诱导36 hC．卡诺氏液浸泡根尖，固定细胞的形态D．装片制作包括解离、漂洗、染色和制片4个步骤答案 B解析低温诱导的原理是抑制纺锤体的形成；剪下根尖，会使其失去生命力，细胞不再分裂；卡诺氏液的作用是固定细胞的形态；在制作装片时，过程和“观察植物细胞的有丝分裂”相同，包括解离、漂洗、染色和制片4个步骤。