高一下学期第五章基因突变及其他变异知识清单（人教版）

5.1 基因突变和基因重组 一、生物变异的类型 1、变异的概念：生物的亲代与子代之间以及子代个体之间性状上的差异 2、不可遗传的变异（仅由环境变化引起） 3、可遗传的变异（由遗传物质的变化引起）：基因突变、基因重组、染色体变异 ✬表观遗传属于可遗传的变异（基因的碱基序列保持不变） 二、基因突变（在光学显微镜下无法直接观察基因的变化） 1．概念：DNA分子中发生碱基对的 增添 、 缺失 或 替换 等变化，而引起基因结构的改变。 2．原因：外因：①物理因素：X射线、激光等；②化学因素：亚硝酸盐，碱基类似物等；③生物因素：病毒、细菌等。 内因：DNA分子复制偶尔出现差错。 3． 特点： （1） 低频性 （2） 普遍性：一切生物都可以发生。 （3） 不定向性：一个基因可以向不同的方向发生突变，产生多个等位基因。A→a1,a2,a3… （4） 随机性：可以发生在生物个体发育的任何时期、可以发生在细胞内不同DNA分子上和同一DNA分子的不同部位。 4.结果：产生新基因（真核生物会产生等位基因）;变异后性状不一定发生改变，如AA突变成Aa，密码子具有简并性，突变基因是沉默基因，突变发生在非基因片段等。 5.时间：通常是细胞分裂间期（DNA复制时期） 6.突变类型：AA→Aa(隐性突变)；aa→Aa（显性突变）。A、a根本区别是基因中碱基排列顺序不同。 7.举例：镰状细胞贫血。①直接病因：血红蛋白分子的特定位置上的谷氨酸被缬氨酸取代。 ②根本病因：血红蛋白基因中碱基对发生了替换。 8.应用——诱变育种 ①方法：用射线、激光、化学药品等处理生物。②原理：基因突变 ③实例：高产青霉菌株的获得，太空高产辣椒 ④优点：大幅改良品种的优良性状；缺点：盲目性高，需处理大量材料 9.意义：对生物体：有的有利、有的有害、有的中性。 对进化：产生新基因的途径，是生物变异的 根本 来源；为生物的进化提供了原始材料；是形成生物多样性的重要原因之一。 10. 对于动物：基因突变只有发生在生殖细胞才能遗传给后代，发生在体细胞如肝细胞不能遗传给后代。（植物可以无性生殖） 11. 基因结构中碱基对的替换、增添、缺失对氨基酸序列的影响大小 类型 影响范围 对氨基酸序列的影响 替换 小 可改变1个氨基酸或不改变，也可能使翻译提前终止 增添 大 插入位置前不影响，影响插入位置后的序列 缺失 大 缺失位置前不影响，影响缺失位置后的序列 12.突变未引起生物性状改变的原因 ①突变部位：突变发生在基因的非编码区。 ②密码子简并性：若基因突变发生后，引起了mRNA上的密码子改变，但由于一种氨基酸可对应多种密码子，若新产生的密码子与原密码子对应的是同种氨基酸，此时突变基因控制的性状不改变。 ③隐性突变：若基因突变为隐性突变，如AA中其中一个A→a，此时性状也不改变 ④基因选择性表达：突变基因是沉默基因，在该细胞中不表达。 13.基因突变引起生物性状改变的原因 (1)基因突变可能引发肽链不能合成。 (2)肽链长度变化(终止密码子提前或延后) (3)肽链中氨基酸种类改变。 14.细胞癌变的原因：与细胞癌变相关的原癌基因和抑癌基因都发生了突变。 （1）原癌基因表达的蛋白质是细胞正常生长和增殖所必需的。突变会导致相应蛋白质活性过强。 抑癌基因表达的蛋白质能抑制细胞生长和增殖，或促进细胞凋亡。突变导致相应蛋白质活性减弱。 （2）癌细胞的特征：①能够无限增殖；②形态结构发生显著变化； ③细胞膜上的糖蛋白等减少，细胞间的黏着性降低，易在体内分散转移。 ✬补充说明： a、原癌基因和抑癌基因都是一类基因，而不是一个基因； b、正常细胞中的DNA上也存在原癌基因和抑癌基因，而且两种基因在正常细胞中也发挥一定的作用，对细胞的生长和增殖起调节作用； c、只有一个基因发生突变，不一定会引起细胞癌变（ 细胞癌变是多个基因发生突变的累积效应）。 三、基因重组（在光学显微镜下无法直接观察） 1.概念：生物体在进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因(非等位基因) 重新组合 的过程。 2.种类：①自由组合型： 非同源 染色体上的 非等位 基因的自由组合。（减I后期） ②交叉互换型：同源 染色体上 非姐妹 染色单体的基因交叉互换。（减I前期） （不同个体或物种的基因重组：③肺炎链球菌的转化实验④ 重组DNA技术） 4． 结果：产生新的 基因型，导致重组性状出现。 5． 应用：杂交育种。优点：操作简单，目的性强。集不同品种的优良性状于一身。不足：育种年限长，过程繁琐。只能利用已有的基因重组，不能创造新的基因。 6.意义：①生物变异的来源之一；②为生物的进化提供材料；③生物体多样性的重要原因之一。 【注意】(1)基因重组只能产生新的基因型和重组性状，不能产生新基因和新性状。 (2)雌雄配子的随机结合是受精，不是基因重组。 (3)两对及以上的等位基因才可能存在基因重组，一对等位基因不存在基因重组。 7.基因突变和基因重组的比较 项目 基因突变 基因重组 实质 基因中碱基序列发生改变 控制不同性状的基因自由组合 时间 主要发生在细胞分裂前的间期 减数分裂Ⅰ四分体时期和减数分裂Ⅰ后期 原因 在外界因素或自身因素的作用下,引起基因中的碱基发生改变(替换、增添或缺失) 同源染色体的非姐妹染色单体间互换、非同源染色体之间自由组合 可能性 可能性小,突变频率低 普遍发生在有性生殖过程中,产生的亦异多 适用范围 所有生物都可发生,包括病毒，具有普遍性 自然条件下,主要发生在进行有性生殖的真核生物的核基因遗传过程中 类型 自发突变、诱发突变 互换型、自由组合型 结果 产生新的基因 产生新的基因型 意义 是生物变异的根本来源，为生物进化提供了丰富的原材料 是生物变异的来源之一，对生物进化具有重要意义 应用 通过诱变育种可培育生物新品种 通过杂交育种时性状的重组，可培育出所需的优良品种 联系 ①都使生物产生可遗传的变异； ②在长期进化过程中，基因突变为基因重组提供了大量可供重组的新基因，基因重组使突变的基因以多种形式传递； ③两者均可产生新的基因型 5.2 染色体变异 一、染色体变异（可以用显微镜直接观察） 1．染色体变异：生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化。 2.染色体结构变异：会使基因数目或排列顺序发生改变，导致性状的变异。大多数对生物体是不利的。 四种类型：缺失、重复、易位、倒位 区别：（1）易位发生在两条非同源染色体之间，属于染色体变异。 互换发生在两条同源染色体的非姐妹染色单体之间，属于基因重组。 （2）染色体片段缺失在显微镜下可见，属于染色体结构变异。 碱基缺失在显微镜下不可见，属于基因突变。 3.染色体数目的变异 (1)细胞内个别染色体的增加或减少；例如，21三体综合征 (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。例如，单倍体或多倍体。 4.染色体组：细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同，携带着控制生物生长发育的全部遗传信息。以（2n=8）果蝇为例，一个染色体组恰好是一个配子的染色体组成。 5.染色体组数的判断方法 (1)染色体形态法：同一形态的染色体→有几条就有几组。如图中有4个染色体组。 (2)等位基因个数法：控制同一性状的等位基因→有几个就有几组。如AAabbb个体中有3个染色体组。 (3) 染色体数和形态数的比值判断：染色体数与形态数的比值意味着每种形态染色体数目的多少，每种形态的染色体有几条，即含几个染色体组。 6.二倍体：由受精卵发育而来的个体，体细胞中含有2个染色体组的个体 7.多倍体: 由受精卵发育而来的个体，细胞中含有三个及三个以上染色体组的个体。 优点：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。 缺点：发育迟缓，结实率低。 8. 单倍体：由精子或卵细胞发育而来的个体，体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。花药（花粉）离体培养获得单倍体植珠。 特点：与正常植株相比，单倍体植株长得弱小，而且高度不育。 “两看法”判断单倍体、二倍体和多倍体 9.单倍体育种 （1）原理：染色体(数目)变异。 （2）过程：秋水仙素处理 选择亲本 F1 （单倍体）幼苗 植株（纯合子） 选择所需类型杂交 花药离体培养 诱导染色体加倍 （3)特点：明显缩短育种年限 ；获得的种都是纯合子，自交后代不会发生性状分离。 10.多倍体育种： (1)方法：用一定浓度秋水仙素或低温处理萌发的种子或幼苗。（或低温处理） (2)原理:染色体数目变异。 (3)过程 分裂的细胞 (4)实例：三倍体无子西瓜 ①两次传粉 ②三倍体西瓜无子的原因：三倍体西瓜在减数分裂过程中，由于染色体联会紊乱，不能产生正常配子。 用秋水仙素处理幼苗后，分生组织分裂、分化产生的茎、叶、花染色体数目加倍，而未经处理部分(如根部细胞)的染色体数不变。 （5）特点：果实、种子较大；营养成分物质有所增加。（例：三倍体无籽西瓜） （6）秋水仙素的作用机制：抑制纺锤体的形成（作用时期：前期） 11．几种育种方式的对比 方法 原理 原　　因 实　例 优缺点 杂交育种 (有性生殖) 基因 重组 非同源染色体上的非等位基因自由组合 抗倒伏抗锈病小麦 组合优良性状；育种时间最长，不能克服远缘杂交不亲和的障碍 诱变育种 基因 突变 物理诱变，化学诱变使DNA复制过程发生差错 青霉素高产菌株 提高突变频率，大幅度改良某些性状；有利变异少，需大量处理供试材料（盲目性大） 单倍体育种 基因重组和染色体 变异 秋水仙素处理单倍体使其染色体加倍 小麦新品种 缩短育种进程，得到纯合体；技术复杂，需与杂交育种配合 多倍体育种 染色体 变异 秋水仙素处理使染色体加倍 无籽西瓜 器官大，营养成分含量高；只适用于植物，获得的新品种发育延迟，结实率低 基因工程 DNA拼接 将不同物种的基因拼接在一起 抗虫棉 目的性强，打破物种界限； 技术复杂 12.低温诱导植物染色体数目的变化(实验)　 （1）实验原理：低温抑制纺锤体的形成(并非抑制着丝点分裂)，以致影响染色体被拉向两极，细胞不能分裂成两个子细胞，于是染色体数目加倍。 （2）实验步骤 ①低温诱导：将洋葱（或大葱、蒜）放在装满清水的广口瓶上，让洋葱的底部接触水面。待洋葱长出约1cm的不定根时，将整个装置放入冰箱冷藏室，诱导培养48～72h。 ②固定细胞形态：剪取诱导处理的根尖约0.5～1cm，放入卡诺氏液中浸泡0.5～1h，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：包括解离、漂洗、染色和制片4个步骤。 ④观察比较：先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂相。确认某个细胞发生染色体数目变化后，再用高倍镜观察。 （3）实验中的试剂及其作用 试剂 使用方法 作用 卡诺氏液 将根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5～1 h 固定细胞形态 体积分数为95%的酒精 冲洗用卡诺氏液处理的根尖 洗去卡诺氏液 质量分数为15%的盐酸与体积分数为95%的酒精等体积混合作为解离液，浸泡经固定的根尖 解离根尖细胞 质量分数为15%的盐酸 清水 浸泡解离后的根尖约10 min 漂洗根尖，去除解离液 甲紫溶液 把漂洗干净的根尖放进盛有甲紫溶液的玻璃皿中染色 使染色体着色 （4）实验现象 视野中既有正常的二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞。 【易错提示】 视野中大部分细胞处于分裂间期，因为 细胞周期中间期持续时间长分裂期时间短。 观察不到染色体数加倍过程，因为细胞已经死亡。 13.基因突变、基因重组、染色体变异的区别 项目 基因突变 基因重组 染色体变异 变异实质 基因碱基序列的改变 控制不同性状的基因重新组合 染色体结构或数目变化 适用范围 任何生物均可发生(包括病毒) 自然状态下，通常在真核生物有性生殖产生配子时发生 真核生物核遗传中发生 产生结果 产生新的基因，但基因数目和位置不变 产生新的基因型，未发生基因的改变 可引起基因数目或排列顺序的变化 鉴定方法 光学显微镜下均无法检出,可根据性状进行判断 光学显微镜下可检出 类型 ①自发突变; ②诱发突变 ①自由组合型； ②互换型 ①染色体结构的变异； ②染色体数目的变异 意义 产生新基因的途径;生物变异的根本来源;为生物的进化提供了丰富的原材料 生物变异的主要来源之一,对生物进化具有重要的意义 对生物进化有一定意义 实例 镰状细胞贫血、细胞癌变 黄圆与绿皱豌豆杂交,后代产生黄皱与绿圆个体 八倍体小黑麦雄蜂 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$学科网（北京）股份有限公司 5.1 基因突变和基因重组 一、生物变异的类型 1、变异的概念：生物的亲代与子代之间以及子代个体之间性状上的差异 2、不可遗传的变异（仅由环境变化引起） 3、可遗传的变异（由遗传物质的变化引起）：基因突变、基因重组、染色体变异 ✬表观遗传属于可遗传的变异（基因的碱基序列保持不变） 二、基因突变（在光学显微镜下无法直接观察基因的变化） 1．概念：DNA 分子中发生碱基对的 增添 、 缺失 或 替换 等变化，而引起基因结构的改变。 2．原因：外因：①物理因素：X射线、激光等；②化学因素：亚硝酸盐，碱基类似物等；③生物 因素：病毒、细菌等。 内因：DNA 分子复制偶尔出现差错。 3．特点： （1） 低频性 （2） 普遍性：一切生物都可以发生。 （3） 不定向性：一个基因可以向不同的方向发生突变，产生多个等位基因。A→a1,a2,a3… （4） 随机性：可以发生在生物个体发育的任何时期、可以发生在细胞内不同 DNA 分子上和同一 DNA 分子的不同部位。 4.结果：产生新基因（真核生物会产生等位基因）;变异后性状不一定发生改变，如 AA 突变成 Aa， 密码子具有简并性，突变基因是沉默基因，突变发生在非基因片段等。 5.时间：通常是细胞分裂间期（DNA 复制时期） 6.突变类型：AA→Aa(隐性突变)；aa→Aa（显性突变）。A、a根本区别是基因中碱基排列顺序不同。 7.举例：镰状细胞贫血。①直接病因：血红蛋白分子的特定位置上的谷氨酸被缬氨酸取代。 ②根本病因：血红蛋白基因中碱基对发生了替换。 8.应用——诱变育种 ①方法：用射线、激光、化学药品等处理生物。②原理：基因突变 ③实例：高产青霉菌株的获得，太空高产辣椒 ④优点：大幅改良品种的优良性状；缺点：盲目性高，需处理大量材料 9.意义：对生物体：有的有利、有的有害、有的中性。 对进化：产生新基因的途径，是生物变异的 根本 来源；为生物的进化提供了原始材料；是形成 生物多样性的重要原因之一。 10. 对于动物：基因突变只有发生在生殖细胞才能遗传给后代，发生在体细胞如肝细胞不能遗传给 后代。（植物可以无性生殖） 11. 基因结构中碱基对的替换、增添、缺失对氨基酸序列的影响大小 类型 影响范围 对氨基酸序列的影响 替换 小 可改变 1个氨基酸或不改变，也可能使翻译提前终止 增添 大 插入位置前不影响，影响插入位置后的序列 缺失 大 缺失位置前不影响，影响缺失位置后的序列 12.突变未引起生物性状改变的原因 ①突变部位：突变发生在基因的非编码区。 学科网（北京）股份有限公司 ②密码子简并性：若基因突变发生后，引起了 mRNA 上的密码子改变，但由于一种氨基酸可对应多 种密码子，若新产生的密码子与原密码子对应的是同种氨基酸，此时突变基因控制的性状不改变。 ③隐性突变：若基因突变为隐性突变，如 AA 中其中一个 A→a，此时性状也不改变 ④基因选择性表达：突变基因是沉默基因，在该细胞中不表达。 13.基因突变引起生物性状改变的原因 (1)基因突变可能引发肽链不能合成。 (2)肽链长度变化(终止密码子提前或延后) (3)肽链中氨基酸种类改变。 14.细胞癌变的原因：与细胞癌变相关的原癌基因和抑癌基因都发生了突变。 （1）原癌基因表达的蛋白质是细胞正常生长和增殖所必需的。突变会导致相应蛋白质活性过强。 抑癌基因表达的蛋白质能抑制细胞生长和增殖，或促进细胞凋亡。突变导致相应蛋白质活性减弱。 （2）癌细胞的特征：①能够无限增殖；②形态结构发生显著变化； ③细胞膜上的糖蛋白等减少，细胞间的黏着性降低，易在体内分散转移。 ✬补充说明： a、原癌基因和抑癌基因都是一类基因，而不是一个基因； b、正常细胞中的 DNA 上也存在原癌基因和抑癌基因，而且两种基因在正常细胞中也发挥一定的作 用，对细胞的生长和增殖起调节作用； c、只有一个基因发生突变，不一定会引起细胞癌变（ 细胞癌变是多个基因发生突变的累积效应）。 三、基因重组（在光学显微镜下无法直接观察） 1.概念：生物体在进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因(非等位基因) 重新组合 的过程。 2.种类：①自由组合型： 非同源 染色体上的 非等位 基因的自由组合。（减 I后期） ②交叉互换型：同源 染色体上 非姐妹 染色单体的基因交叉互换。（减 I前期） （不同个体或物种的基因重组：③肺炎链球菌的转化实验④ 重组 DNA 技术） 4．结果：产生新的 基因型，导致重组性状出现。 5．应用：杂交育种。优点：操作简单，目的性强。集不同品种的优良性状于一身。不足：育种年 限长，过程繁琐。只能利用已有的基因重组，不能创造新的基因。 6.意义：①生物变异的来源之一；②为生物的进化提供材料；③生物体多样性的重要原因之一。 【注意】(1)基因重组只能产生新的基因型和重组性状，不能产生新基因和新性状。 (2)雌雄配子的随机结合是受精，不是基因重组。 (3)两对及以上的等位基因才可能存在基因重组，一对等位基因不存在基因重组。 7.基因突变和基因重组的比较 项目 基因突变 基因重组 实质 基因中碱基序列发生改变 控制不同性状的基因自由组合 时间 主要发生在细胞分裂前的间期 减数分裂Ⅰ四分体时期和减数分裂Ⅰ后期 原因 在外界因素或自身因素的作用下,引 起基因中的碱基发生改变(替换、增添 或缺失) 同源染色体的非姐妹染色单体间互换、非 同源染色体之间自由组合 可能性 可能性小,突变频率低 普遍发生在有性生殖过程中,产生的亦异多 适用范围 所有生物都可发生,包括病毒，具有普 遍性 自然条件下,主要发生在进行有性生殖的真 核生物的核基因遗传过程中 类型 自发突变、诱发突变 互换型、自由组合型 学科网（北京）股份有限公司 结果 产生新的基因 产生新的基因型 意义 是生物变异的根本来源，为生物进化 提供了丰富的原材料 是生物变异的来源之一，对生物进化具有 重要意义 应用 通过诱变育种可培育生物新品种 通过杂交育种时性状的重组，可培育出所 需的优良品种 联系 ①都使生物产生可遗传的变异； ②在长期进化过程中，基因突变为基因重组提供了大量可供重组的新基因，基因 重组使突变的基因以多种形式传递； ③两者均可产生新的基因型 5.2 染色体变异 一、染色体变异（可以用显微镜直接观察） 1．染色体变异：生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化。 2.染色体结构变异：会使基因数目或排列顺序发生改变，导致性状的变异。大多数对生物体是不 利的。 四种类型：缺失、重复、易位、倒位 区别：（1）易位发生在两条非同源染色体之间，属于染色体变异。 互换发生在两条同源染色体的非姐妹染色单体之间，属于基因重组。 （2）染色体片段缺失在显微镜下可见，属于染色体结构变异。 碱基缺失在显微镜下不可见，属于基因突变。 3.染色体数目的变异 (1)细胞内个别染色体的增加或减少；例如，21 三体综合征 (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。例如，单倍体 或多倍体。 4.染色体组：细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同，携 带着控制生物生长发育的全部遗传信息。以（2n=8）果蝇为例，一个染色 体组恰好是一个配子的染色体组成。 5.染色体组数的判断方法 (1)染色体形态法：同一形态的染色体→有几条就有几组。如图中有 4个染 色体组。 学科网（北京）股份有限公司 杂交 花药离体培养 秋水仙素处理 诱导染色体加倍 (2)等位基因个数法：控制同一性状的等位基因→有几个就有几组。如 AAabbb 个体中有 3 个染 色体组。 (3) 染色体数和形态数的比值判断：染色体数与形态数的比值意味着每种形态染色体数目的多 少，每种形态的染色体有几条，即含几个染色体组。 6.二倍体：由受精卵发育而来的个体，体细胞中含有 2个染色体组的个体 7.多倍体: 由受精卵发育而来的个体，细胞中含有三个及三个以上染色体组的个体。 优点：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。 缺点：发育迟缓，结实率低。 8. 单倍体：由精子或卵细胞发育而来的个体，体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。花药 （花粉）离体培养获得单倍体植珠。 特点：与正常植株相比，单倍体植株长得弱小，而且高度不育。 “两看法”判断单倍体、二倍体和多倍体 9.单倍体育种 （1）原理：染色体(数目)变异。 （2）过程： 选择亲本 F1 （单倍体）幼苗 植株（纯合子） 选择所需类型 （3)特点：明显缩短育种年限 ；获得的种都是纯合子，自交后代不会发生性状分离。 10.多倍体育种： (1)方法：用一定浓度秋水仙素或低温处理萌发的种子或幼苗。（或低温处理） (2)原理:染色体数目变异。 (3)过程 分裂的细胞 ――→ 秋水仙素或低温 处理 抑制纺锤体 形成 ――→ 导致 染色体不能移向 细胞两极，从而引起细胞内 染色体数目加倍 学科网（北京）股份有限公司 (4)实例：三倍体无子西瓜 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 ②三倍体西瓜无子的原因：三倍体西瓜在减数分裂过程中，由于染色体联会紊乱，不能产生正常 配子。 用秋水仙素处理幼苗后，分生组织分裂、分化产生的茎、叶、花染色体数目加倍，而未经处理部 分(如根部细胞)的染色体数不变。 （5）特点：果实、种子较大；营养成分物质有所增加。（例：三倍体无籽西瓜） （6）秋水仙素的作用机制：抑制纺锤体的形成（作用时期：前期） 11．几种育种方式的对比 方法 原理 原 因 实 例 优缺点 杂交育种 ( 有 性 生 殖) 基因 重组 非同源染色体上的非 等位基因自由组合 抗 倒 伏 抗 锈 病 小麦 组合优良性状；育种时间最长，不能 克服远缘杂交不亲和的障碍 诱变育种 基因 突变 物理诱变，化学诱变 使 DNA 复制过程发生 差错 青 霉 素 高 产 菌 株 提高突变频率，大幅度改良某些性状； 有利变异少，需大量处理供试材料（盲 目性大） 单 倍 体 育 种 基因重组 和染色体 变异 秋水仙素处理单倍体 使其染色体加倍 小 麦 新 品种 缩短育种进程，得到纯合体；技术复 杂，需与杂交育种配合 多 倍 体 育 种 染色体 变异 秋水仙素处理使染色 体加倍 无 籽 西 瓜 器官大，营养成分含量高；只适用于 植物，获得的新品种发育延迟，结实 率低 基因工程 DNA 拼接 将不同物种的基因拼 接在一起 抗虫棉 目的性强，打破物种界限； 技术复杂 12.低温诱导植物染色体数目的变化(实验) （1）实验原理：低温抑制纺锤体的形成(并非抑制着丝点分裂)，以致影响染色体被拉向两极，细 胞不能分裂成两个子细胞，于是染色体数目加倍。 （2）实验步骤 ①低温诱导：将洋葱（或大葱、蒜）放在装满清水的广口瓶上，让洋葱的底部接触水面。待洋葱 长出约 1cm 的不定根时，将整个装置放入冰箱冷藏室，诱导培养 48～72h。 ②固定细胞形态：剪取诱导处理的根尖约 0.5～1cm，放入卡诺氏液中浸泡 0.5～1h，以固定细胞 学科网（北京）股份有限公司 的形态，然后用体积分数为 95%的酒精冲洗 2次。 ③制作装片：包括解离、漂洗、染色和制片 4个步骤。 ④观察比较：先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂相。确认某个细胞发生染色体数目变化后， 再用高倍镜观察。 （3）实验中的试剂及其作用 试剂 使用方法 作用 卡诺氏液 将根尖放入卡诺氏液中浸泡 0.5～1 h 固定细胞形态 体积分数为 95%的酒精 冲洗用卡诺氏液处理的根尖 洗去卡诺氏液 质量分数为 15%的盐酸与体积分 数为 95%的酒精等体积混合作为 解离液，浸泡经固定的根尖 解离根尖细胞 质量分数为 15%的盐酸 清水 浸泡解离后的根尖约 10 min 漂洗根尖，去除解离 液 甲紫溶液 把漂洗干净的根尖放进盛有甲紫 溶液的玻璃皿中染色 使染色体着色 （4）实验现象 视野中既有正常的二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞。 【易错提示】 视野中大部分细胞处于分裂间期，因为 细胞周期中间期持续时间长分裂期时间短。 观察不到染色体数加倍过程，因为细胞已经死亡。 13.基因突变、基因重组、染色体变异的区别 项目 基因突变 基因重组 染色体变异 变异实质 基因碱基序列的改变 控制不同性状的基因重新 组合 染色体结构或数目变化 适用范围 任何生物均可发生(包括病毒) 自然状态下，通常在真核生 物有性生殖产生配子时发 生 真核生物核遗传中发生 产生结果 产生新的基因，但基因数目和 位置不变 产生新的基因型，未发生基 因的改变 可引起基因数目或排列 顺序的变化 鉴定方法 光学显微镜下均无法检出,可根据性状进行判断 光学显微镜下可检出 类型 ①自发突变; ②诱发突变 ①自由组合型； ②互换型 ①染色体结构的变异； ②染色体数目的变异 意义 产生新基因的途径;生物变异的 根本来源;为生物的进化提供了 丰富的原材料 生物变异的主要来源之一, 对生物进化具有重要的意 义 对生物进化有一定意义 实例 镰状细胞贫血、细胞癌变 黄圆与绿皱豌豆杂交,后代 产生黄皱与绿圆个体 八倍体小黑麦雄蜂