第20课染色体变异课程标准要求学业质量水平3.3.5 举例说明染色体结构和数量的变异都可能导致生物性状的改变甚至死亡1.通过染色体变异基本原理及其在生物学中意义的理解，建立起进化与适应的观点。

(生命观念)2.通过三种可遗传变异的比较及育种方法的比较，培养归纳与概括的能力。

(科学思维)3.通过低温诱导植物染色体数目的变化、生物变异类型的判断与实验探究以及育种方案的选择与设计，培养实验设计及结果分析的能力以及学以致用的思想意识。

(科学探究社会责任)一、染色体变异的判断与分析1．染色体数目的变异(1)类型①细胞内个别染色体的增加或减少。

②细胞内染色体数目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①一个染色体组中不含同源染色体。

②从形态、大小和功能看，一个染色体组中所含的染色体各不相同。

③从所含的基因看，一个染色体组中含有控制本物种生物性状的一整套基因。

(3)单倍体、二倍体和多倍体项目单倍体二倍体多倍体发育起点配子受精卵受精卵特点①植株弱小；正常植株①茎秆粗壮；②高度不育②叶、果实、种子较大；③营养物质含量丰富体细胞染色体组数配子中染色体组数2个3个或3个以上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2．染色体结构的变异(1)类型(连线)提示：①—Ⅲ—D ②—Ⅳ—C ③—Ⅰ—B ④—Ⅱ—A(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，从而导致性状的变异。

二、染色体变异在育种中的应用1．单倍体育种(1)原理：染色体(数目)变异。

(2)过程(3)优点：明显缩短育种年限。

(4)缺点：技术复杂。

2．多倍体育种(1)方法：用秋水仙素或低温处理。

(2)处理材料：萌发的种子或幼苗。

(3)原理(4)实例：三倍体无子西瓜的培育①两次传粉⎩⎪⎨⎪⎧第一次传粉：杂交获得三倍体种子第二次传粉：刺激子房发育成果实②用秋水仙素处理幼苗后，分生组织分裂产生的茎、叶、花染色体数目加倍，而未经处理部分(如根部细胞)的染色体数目不变。

③三倍体西瓜无子的原因：三倍体西瓜植株在减数分裂过程中，由于染色体联会紊乱，不能产生正常配子。

三、低温诱导植物细胞染色体数目的变化1．实验原理：用低温处理植物的分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，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，于是，植物细胞的染色体数目发生变化。

2．方法步骤 (1)培养、诱导：将长出约1 cm 长不定根的蒜整个放入冰箱的冷藏室内(4℃)，诱导培养48～72 h 。

(2)固定、漂洗：剪取诱导处理的根尖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)制片、观察：包括解离、漂洗、染色和制片4个步骤；先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂象。

确认某个细胞发生染色体数目变化后，再用高倍镜观察。

1．染色体变异包括染色体数目变异和染色体结构变异(1)染色体增加某一片段可提高基因表达水平，是有利变异。

(×)(2)染色体缺失有利于隐性基因表达，可提高个体的生存能力。

(×)(3)染色体易位不改变基因数量，对个体性状不会产生影响。

(×)(4)通过诱导多倍体的方法可克服远缘杂交不育，培育出作物新类型。

(√)(5)体细胞中含有两个染色体组的个体是二倍体，含有三个或三个以上染色体组的个体是多倍体。

(×)(6)单倍体含有的染色体组数都是奇数。

(×)2．染色体变异可应用于育种(1)通过花药离体培养可获得抗锈病高产小麦新品种。

(×)(2)单倍体育种中，通过花药离体培养所得的植株均为纯合的二倍体。

(×)(3)用二倍体西瓜给四倍体西瓜授粉，则四倍体植株上会结出三倍体无子西瓜。

(×)(4)用秋水仙素处理单倍体植株后得到的一定是二倍体。

(×)3．低温诱导植物细胞染色体数目的变化(1)低温诱导植物细胞染色体数目变化的原理与秋水仙素处理的原理相同。

(√)(2)实验中需要用卡诺氏液固定细胞的形态，然后用体积分数为75%的酒精冲洗2次。

(×)(3)装片制作过程包括解离、漂洗、染色和制片4个步骤。

(√)(4)观察装片时只需低倍镜观察。

(×)染色体组的判断1．“二看法”确认单倍体、二倍体、多倍体2．“三法”判定染色体组的数目(1)根据染色体形态判定细胞内形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组。

下图所示的细胞中，形态相同的染色体a中有4条，b中两两相同，c中各不相同，则可判定它们分别含4、2、1个染色体组。

(2)根据基因型判定在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的基因(包括同一字母的大、小写)出现几次，则含有几个染色体组。

下图所示的细胞中，甲、乙、丙分别含1、2、3个染色体组。

(3)根据染色体数和染色体的形态数推算染色体组数＝染色体数/染色体形态数。

例如果蝇体细胞中有8条染色体，分为4种形态，则染色体组的数目为2。

考向1| 染色体组数目的判断1．用马铃薯的花粉在一定的条件下直接培养形成马铃薯植株。

该马铃薯植株的某些细胞进行减数分裂时，观察到染色体正常联会，此时细胞内共有15个四分体。

据此推测，马铃薯正常个体的体细胞中共含有的染色体组数目为( )A．2个B．3个C．4个D．5个C解析：在减数分裂形成花粉过程中，同源染色体分离，那么花粉直接培养形成的马铃薯植株中染色体数目减半，染色体组数目也减半。

而用花粉直接培养形成的马铃薯植株细胞进行减数分裂时，观察到染色体正常联会，并形成15个四分体，说明细胞中含有2个染色体组，所以马铃薯正常个体的体细胞中共含有的染色体组数目为4个。

考向2| 染色体组与基因型2．下图表示细胞中所含的染色体，①②③④的基因型可以表示为( )A．①：AABb ②：AAABBb ③：ABCD ④：AB．①：Aabb ②：AaBbCc ③：AAAaBBbb ④：ABC．①：AaBb ②：AaaBbb ③：AAaaBBbb ④：AbD．①：AABB ②：AaBbCc ③：AaBbCcDd ④：ABCDC解析：根据细胞中所含的染色体的形态判断，①含有两个染色体组，②含有三个染色体组，③含有四个染色体组，④含有一个染色体组。

考向3| 染色体组与生物体倍性的判断3．一般认为烟草是由两个二倍体野生种合并起来的异源四倍体，其中一种甲含24条染色体，染色体组成用SS表示；另一种乙含24条染色体，染色体组成用TT表示，故烟草的染色体组成可表示为SSTT。

某烟草单体含47条染色体，染色体组成用SSTT－1表示，与甲杂交的F1群体内，一些植株有36条染色体，另一些植株有35条染色体。

细胞学检测表明，35条染色体的F1植株在减数分裂时，有22条染色体联会成11对同源染色体，还有13条染色体不联会。

请回答下列问题：(1)F1植株的染色体组成可表示为______________。

(2)该烟草单体所缺的那条染色体属于________(填“S组”或“T组”)染色体组。

如果所缺的那条染色体属于另一个染色体组，则上述的35条染色体的F1植株在减数分裂时应该有________条染色体联会成对，同时形成________条不联会的染色体。

(3)判断甲、乙烟草属于不同物种的依据是__________________。

解析：(1)某烟草单体(SSTT－1)可产生配子的染色体组成类型是ST、ST－1或者ST、S －1T。

甲(SS)产生的配子染色体组成为S。

则该烟草单体与甲杂交后F1群体内，一些植株有36条染色体，染色体组成为SST，另一些植株有35条染色体，染色体组成为SST－1或SS －1T。

(2)细胞学检测表明，35条染色体的F1植株在减数分裂时，有22条染色体联会成11对同源染色体，还有13条染色体不联会，可以推断出该烟草单体所缺失的那条染色体属于S 组。

如果所缺失的那条染色体属于另一个染色体组，即T组，则上述的35条染色体的F1植株在减数分裂时应该有24条染色体(SS)联会成对，同时形成11条不联会的染色体(T)。

(3)甲、乙烟草属于不同物种的依据是二者间存在生殖隔离，即不能交配或交配后不能产生可育后代。

答案：(1)SST、SST－1或SS－1T (2)S组24 11 (3)不能交配或交配后不能产生可育后代(或有生殖隔离)染色体变异在育种中的应用图中甲、乙表示水稻两个品种，A、a和B、b分别表示位于两对同源染色体上的两对等位基因，①～⑥表示培育水稻新品种的过程，请分析：(1)图中哪种途径为单倍体育种？这种方法为什么能缩短育种年限？答案：图中①③⑤过程表示单倍体育种。

采用花药离体培养获得的单倍体植株，经人工诱导染色体加倍后，植株细胞内每对染色体上的基因都是纯合的，自交后代不会发生性状分离，因此缩短了育种年限。

(2)图中哪一标号处需用秋水仙素处理？应如何处理？答案：图示⑤处需用秋水仙素处理单倍体幼苗，从而获得纯合子；⑥处常用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，以诱导染色体加倍。

(3)⑥的育种方法属于什么育种？原理是什么？答案：多倍体育种；染色体变异。

(4)图中最简便及最难以达到育种目标的育种途径分别是哪个过程？答案：图中最简便的育种途径为①②过程所示的杂交育种，但育种周期较长；最难以达到育种目标的途径为④过程所示的诱变育种。

(5)在培育无子西瓜的过程中，为何用一定浓度的秋水仙素溶液处理二倍体西瓜的芽尖？三倍体西瓜为什么无种子？一颗种子都没有吗？答案：西瓜幼苗的芽尖是有丝分裂旺盛的地方，用秋水仙素处理有利于抑制细胞有丝分裂时形成纺锤体，从而形成四倍体西瓜植株。

三倍体植株不能进行正常的减数分裂形成生殖细胞，因此不能形成种子。

但并非绝对一颗种子都没有，原因是在进行减数分裂时，有可能形成正常的卵细胞。

1．多倍体育种和单倍体育种的比较比较项目多倍体育种单倍体育种原理染色体组成倍增加染色体组成套减少，再加倍后得到纯种(指每对染色体上成对的基因都是纯合的) 常用方法秋水仙素处理萌发的种子或幼苗花药离体培养后，人工诱导染色体数目加倍优点操作简单明显缩短育种年限缺点适用于植物，在动物方面难以操作技术复杂一些，需与杂交育种配合图解中各字母表示的处理方法：A表示杂交，D表示自交，B表示花药离体培养，C表示人工诱导染色体数目加倍，E表示诱变处理，F表示人工诱导染色体数目加倍，G表示转基因技术，H表示脱分化，I表示再分化。

3．根据提供的材料选择合适的育种方法(1)有些植物如小麦、水稻等，杂交实验较难操作，则在选育显性纯合子时最简便的方法是自交。

(2)实验植物若为营养繁殖类，如土豆、地瓜等，则只要出现所需性状即可，不需要培育出纯种。

(3)实验材料若为原核生物，则不能运用杂交育种，细菌一般采用诱变育种和基因工程育种。