第3章 第1节 染色体变异及其应用(Word教参)-【精讲精练】2024-2025学年高中生物必修2（苏教版2019）

第一节　染色体变异及其应用 [学习目标] 1．认同染色体变异的原理，形成进化与适应的观点。 2．通过归纳与概括，比较染色体结构变异与数目变异。 3．通过低温诱导染色体数目加倍的实验，阐释低温可引起可遗传变异。 4．根据染色体变异原理，设计育种方案，指导农业生产。 知识点一　染色体结构会发生变异 新知梳理　素养奠基 1．染色体结构变异的类型(连线) 2．主要起因 由染色体断裂所形成的片段不正常地重新连接所致。 3．结果 (1)染色体的结构变异会改变染色体上基因的数量或排列顺序，从而导致性状的变异。 (2)大多数染色体的结构变异，对生物体是不利的，有时甚至会导致生物体死亡。 4．发生概率及影响因素 (1)在正常情况下，染色体发生结构变异的概率是很低的。 (2)当细胞受到电离辐射、病毒感染或化学药剂诱导时，染色体发生结构变异的概率会增加。 5．实例——猫叫综合征 (1)病因：人第5号染色体的部分缺失引起。 (2)病症：患者在婴儿期的哭声就像猫叫一样，两眼距离过宽，生长发育迟缓，存在严重的智力障碍。 【判断正误】 1．倒位会导致染色体上基因的重排。(√) 2．细胞受到电离辐射、化学药剂诱导会导致染色体结构改变，但病毒感染不会。(×) 3．染色体结构出现变异，通常涉及诸多基因。(√) 4．猫叫综合征属于染色体易位。(×) 探究学习　素养形成 1．下图为显微镜观察的变异杂合子染色体联会异常现象的示意图。 (1)通过图示辨析染色体结构变异的类型。 (2)上述变异类型中，改变了染色体上基因的数量有哪几种？改变了基因在染色体上的排列顺序的是哪几种？ 提示：(1)缺失　重复　易位　倒位 (2)缺失和重复。易位和倒位。 2．若某个体的两条非同源染色体之间发生了易位，那么该个体产生正常配子的概率是多少？(假设易位不影响原染色体之间的联会) 提示：1/2×1/2＝1/4。 【归纳总结】 染色体结构变异类型的比较 类型 具体变化 图解 实例 缺失 染色体某一片段缺失 猫叫综合征 重复 一条染色体的断裂片段接到其同源染色体的相应部位 果蝇的棒状眼 倒位 一条染色体的断裂片段，位置颠倒后再接上去 果蝇3号染色体上猩红眼－桃色眼－三角翅脉 易位 染色体发生断裂，断裂片段接到非同源染色体上 人慢性粒细胞白血病 题组通关　素养案例 1．下图显示了染色体及其部分基因，对①和②过程最恰当的表述分别是(　　) A．交换、缺失　　　　　　B．倒位、缺失 C．倒位、易位　　　　　　D．交换、易位 解析　①过程中F与m位置相反，表示的是染色体结构变异中的倒位；②过程只有F，没有m，但多出了一段原来没有的染色体片段，表示的是染色体结构变异中的易位，C正确。 答案　C 2．果蝇的一条染色体上，正常染色体片段的基因排列顺序为123－456789，中间的“－”代表着丝粒，下表表示由正常染色体发生变异后基因顺序变化的四种情况。下列有关叙述错误的是(　　) 染色体 基因顺序变化 a 123－476589 b 123－4789 c 1654－32789 d 123－45676789 A.a是染色体某一片段位置颠倒引起的 B．b是染色体某一片段缺失引起的 C．c是染色体着丝粒改变引起的 D．d是染色体增加了某一片段引起的 解析　正常基因的排列顺序为123－456789，a中5、6、7发生了倒位，即染色体某一片段位置颠倒引起的，A正确；而b为123－4789，缺失了5、6片段，为染色体某一片段缺失引起的，B正确；c为1654－32789,2、3、4、5、6发生了倒位，即某一片段位置颠倒引起的，而不是染色体着丝粒改变引起的，C错误；d为123－45676789，是染色体增加了6、7片段引起的，属于染色体结构变异的重复，D正确。 答案　C 知识点二　染色体数量会发生变异 新知梳理　素养奠基 1．染色体组 (1)概念：细胞中的一组非同源染色体，形态和功能各不相同，但又互相协调，共同控制生物的生长、发育、遗传和变异，称为一个染色体组。 (2)举例：人的精子或卵细胞中有23条非同源染色体，构成一个染色体组，而人的体细胞中有23对染色体，构成两个染色体组。 2．二倍体、多倍体 (1)概念：由受精卵发育而成的生物个体，体细胞中含有两个染色体组的称为二倍体，含有三个或三个以上染色体组的称为多倍体。 (2)几乎全部动物和超过一半种类的高等植物都是二倍体。 3．染色体数量变异 (1)概念：染色体数量以染色体组的方式成倍地增加或减少，或个别染色体增加或减少。 (2)类型 ①非整倍性变异：指在正常的染色体组中，增加或减少了一条或几条完整的染色体，增减后的染色体数量不是整倍数。动物染色体的非整倍性变异往往是致死性的，植物染色体的非整倍性变异产生的影响相对较小。 ②整倍性变异：单倍性变异和多倍性变异。 4．单倍性变异与单倍体 (1)概念：体细胞含有的染色体数量等于本物种配子含有的染色体数量的变异是单倍性变异，由此产生的个体称为单倍体。 (2)举例 在动物中，果蝇、蛙、蝾螈、鸡和小鼠的单倍体都不能正常发育，在胚胎期即死去。但也有例外，如蜜蜂中的雄蜂是由未受精的卵发育来的单倍体。植物中也有许多自然发生的单倍体，如棉花、小麦等。 5．多倍性变异与多倍体 (1)概念：与二倍体细胞相比，具有更多染色体组的变异是多倍性变异，由此产生的个体是多倍体。 (2)特点 ①具有偶数染色体组的多倍体植物，在减数分裂中，若染色体能够配对，一般是可育的。 ②具有奇数染色体组的多倍体植物，在减数分裂中染色体不能正常配对，是不可育的。 (3)举例：香蕉是三倍体，含三个染色体组，减数分裂中染色体在联会时会发生配对紊乱，产生不可育的配子，因此果实里几乎没有种子。一般情况下，动物多倍性变异是致死性的。 【判断正误】 1．单倍体的体细胞中一定只含一个染色体组。(×) 2．体细胞中含有两个染色体组的个体一定是二倍体。(×) 3．由配子发育而来的个体，体细胞中无论含有几个染色体组，都是单倍体。(√) 4．多倍体含有的染色体组多，所以都是可育的。(×) 5．在低温、电离辐射、化学药剂等的作用下，生物体的染色体数量可能发生改变，进而产生可遗传的变异。(√) 6．果蝇幼虫唾液腺染色体异常发生了数量变异。(√) 探究学习　素养形成 体细胞内的染色体数量以染色体组的形式成倍增加就会形成多倍体。阅读教材内容，结合下面图示思考问题： 注：n为一个染色体组所含的染色体数。 (1)什么样的生物个体是二倍体？ (2)图B葡萄是几倍体？什么样的生物个体是多倍体？ 提示：(1)像图A葡萄这样，其体细胞中含有两个染色体组的生物个体称为二倍体。 (2)四倍体，图B葡萄体细胞中含有四个染色体组，称为四倍体；由受精卵发育而成的，体细胞中含有三个或三个以上的染色体组的生物个体叫做多倍体。 【归纳总结】 1．染色体组的理解和染色体组数的确定 (1)对染色体组的理解 ①从本质上看，组成一个染色体组的所有染色体，互为非同源染色体，在一个染色体组中无同源染色体存在。 ②从形式上看，一个染色体组中的所有染色体的形态、大小各不相同，可以依此判断给出的染色体是否为一个染色体组。 ③从功能上看，一个染色体组携带着一种生物生长发育的全部遗传信息。 ④从物种类型看，每种生物一个染色体组的染色体数量、大小、形态都是一定的，不同种生物染色体组不同。 (2)确定生物体细胞中染色体组数的方法 ①据形态判断：在细胞内任选一条染色体，细胞内与该染色体形态相同的染色体共有几条，则含有几个染色体组，如图甲中与1号(或2号)相同的染色体有4条，此细胞有四个染色体组。 ②据基因型判断：在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的基因(读音相同的大小写字母)出现几次，则有几个染色体组，如图乙中，若细胞的基因型为AaaaBBbb，任一种基因如A(a)共有四个，则该生物含有四个染色体组。 ③根据染色体的数量和染色体的形态数来推算：染色体组数＝染色体数/染色体形态数。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个。 2．单倍体、二倍体和多倍体的判定 发育来源 实例 倍性 配子 雄配子 花药离体培养植株 单倍体 雌配子 雄蜂 受精卵 二个染色体组 几乎全部动物和过半数的高等植物 二倍体 三个或三个 以上染色体组 ①在植物中很常见 ②在动物中极少见 三倍体或多倍体 题组通关　素养案例 下列有关染色体组和单倍体、二倍体的叙述正确的是(　　) A．一个染色体组内不含等位基因 B．一个染色体组应是配子中的全部染色体 C．含有两个染色体组的生物一定是二倍体 D．单倍体生物体细胞内一定不含有等位基因 解析　一个染色体组内无同源染色体，不含等位基因，A正确；一个染色体组不一定是配子中的全部染色体，二倍体生物的配子含有一个染色体组，多倍体生物的配子含有多个染色体组，B错误；含有两个染色体组的生物，可能是二倍体，也可能是单倍体，C错误；单倍体生物体细胞内可能含有多个染色体组，因此可能含有等位基因，D错误。 答案　A 知识点三　染色体变异在育种上得到广泛应用 新知梳理　素养奠基 1．传统育种——杂交育种 (1)概念：是将两个或多个品种的优良性状通过杂交集中在一起，再经过选择和培育获得新品种的方法。 (2)过程及缺点 ①在杂交过程中，染色体上控制不同亲本优良性状的基因，随着配子的结合而重新组合在一起，经过选育会获得优良的新品种。 ②在杂交育种中，杂合子后代容易发生性状分离，不能成为稳定遗传的优良品种，还要进行连续的选育，直到选育出不发生性状分离的纯合子后代为止。 ③杂交育种的过程可能很缓慢。 2．单倍体育种 (1)B常用秋水仙素处理单倍体幼苗，原理是抑制分裂前期形成纺锤体，导致分裂后期染色体不能移向细胞两极。 (2)单倍体育种的优点：短时间内获得纯合子，明显缩短育种年限。 3．完善三倍体无子西瓜的培育过程，理解多倍体育种 (1)关于两次传粉：第一次传粉是杂交得到三倍体种子，第二次传粉是为了刺激果实发育。 (2)使二倍体西瓜幼苗成为四倍体，最有效的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。 (3)在生产实践中，培育无子西瓜时，还会注意选择具有显性性状的二倍体作父本，就可以根据这个显性性状鉴别出无子西瓜。 4．多倍体植株的特点 (1)可自发产出在自然界中，当环境因素发生骤变(如干旱、低温)时，正在分裂的细胞中，纺锤体有可能受到破坏，已经复制的染色体不能分配到两个子代细胞中，于是就形成了染色体组加倍的细胞。 (2)多倍体植株一般比二倍体植株的茎秆更粗壮，叶片、果实和种子更大，糖类、蛋白质等营养物质的含量更高。 【判断正误】 1．杂交育种的进程一定缓慢。(×) 2．与正常植株相比，单倍体植株长得弱小，而且高度不育。(√) 3．秋水仙素可抑制纺锤体的形成，导致有丝分裂后期着丝粒不能正常分裂，所以细胞不能分裂，从而使细胞染色体数量加倍。(×) 4．二倍体水稻和四倍体水稻杂交，可获得三倍体，稻穗和籽粒变小。(×) 5．四倍体葡萄果实比二倍体的大得多，且营养物质更丰富。(√) 探究学习　素养形成 下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，据图分析并回答下列问题： (1)F1能产生几种雄配子？ (2)过程③是哪种处理？其原理是什么？ (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？ (4)单倍体育种与花药离体培养是一个概念，对吗？ 提示：(1)F1的基因型是DdTt，能产生四种雄配子：DT、dT、Dt、dt。 (2)花药离体培养。原理是细胞的全能性。 (3)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。 (4)不对，花药离体培养获得的是单倍体植株，而单倍体育种是在花药离体培养获得单倍体幼苗的基础上，用秋水仙素处理后获得的纯合子，因此单倍体育种与花药离体培养不是一个概念。 【归纳总结】 多倍体育种和单倍体育种的比较 (1)多倍体育种和单倍体育种的区别 多倍体育种 单倍体育种 原理 染色体变异 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，人工诱导染色体加倍 优点 器官大、营养物质含量高 缩短育种年限 缺点 动物中难以开展 操作技术复杂 (2)多倍体育种和单倍体育种过程中都需用秋水仙素诱导染色体加倍，但处理对象不同： ①多倍体育种——处理萌发的种子或幼苗。 ②单倍体育种——处理幼苗。 (3)能明显缩短育种年限的育种方法是单倍体育种。 题组通关　素养案例 1．下图表示培育高品质小麦的几种方法，下列叙述正确的是(　　) YYRR×yyrr→YyRr A．图中a、b、c过程涉及的育种方法分别是杂交育种、单倍体育种和多倍体育种 B．a过程只能用秋水仙素处理 C．a、c过程都需要用秋水仙素处理萌发的种子 D．要获得yyRR，b过程需要进行不断自交来提高纯合率 解析　图中a、b、c过程涉及的育种方法分别是单倍体育种、杂交育种和多倍体育种，A错误；a过程可用秋水仙素或低温处理诱导染色体加倍，B错误；单倍体yR不结种子，a过程只能处理单倍体幼苗，而c过程可以处理萌发的种子或幼苗，C错误；要获得yyRR，b过程需要进行不断自交来提高纯合率，D正确。 答案　D 2．下图表示无子西瓜的培育过程：根据图解，结合你学过的生物学知识，判断下列叙述错误的是(　　) A．秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗的茎尖，主要是抑制有丝分裂前期纺锤体的形成 B．四倍体植株所结的西瓜，果皮细胞内含有4个染色体组 C．无子西瓜既没有种皮，也没有胚 D．四倍体西瓜的根细胞中含有2个染色体组 解析　秋水仙素抑制纺锤体的形成，是在有丝分裂的前期；四倍体西瓜的果皮是由子房壁发育而成的，来自母本，应含有4个染色体组；无子西瓜由于不能产生正常配子，所以不能形成受精卵，而种皮来自于母本，所以有种皮，而没有胚；由于植株的地下部分没有经秋水仙素处理，四倍体西瓜的根细胞中仍含有2个染色体组。 答案　C [生产情境] 石刁柏(幼茎俗称芦笋)是一种名贵蔬菜，为XY型性别决定的雌雄异株植物。野生型石刁柏叶片窄、产量低，在野生种群中，发现生长着少数几株阔叶石刁柏(突变型)，雌株、雄株均有，且雄株产量高于雌株。 探究： (1)同为突变型的阔叶石刁柏，其雄株的产量超过雌株，请你从提高经济效益的角度考虑，提出两种合理的育种方案。 (2)写出方案二的遗传图解。 提示：(1)方案一：利用植物组织培养技术进行无性生殖；方案二：利用单倍体育种方法得到XX和YY植株，再让其杂交产生大量植株。 [课堂小结] 1．重要概念 (1)染色体变异是指生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化，包括染色体数目的变异和染色体结构的变异。染色体结构的变异主要有缺失、重复、倒位、易位四种类型。 (2)体细胞中含有两个染色体组的个体叫二倍体、体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体统称为多倍体。 (3)体细胞中的染色体数目与本物种配子染色体数目相同的个体叫单倍体。 2．科学思维、科学探究：基于证据，论证染色体变异属于可遗传的变异。 3．生命观念、社会责任：运用遗传与变异的观点，解析常规遗传学技术在现实生产生活中的应用。 学科网（北京）股份有限公司 $$