第三章 第一节 染色体变异及其应用-【名师导航】2025-2026学年高中生物必修2 遗传与进化教师用书word（苏教版）

本讲义聚焦染色体变异及其应用核心知识点，系统梳理染色体结构变异（缺失、重复、易位、倒位）的类型与遗传效应，染色体数目变异中染色体组、二倍体、多倍体、单倍体的概念辨析，以及单倍体育种、多倍体育种的原理与流程，构建从变异类型到实际应用的完整学习支架。 资料通过表格对比结构变异类型、图解呈现变异过程，渗透结构与功能观的生命观念；结合“低温诱导染色体数目变化”实验设计及育种案例分析，培养科学思维的归纳比较能力和探究实践的操作技能。课中助力教师通过实例突破重难点，课后通过判断题、分层作业帮助学生巩固知识、查漏补缺。

第一节　染色体变异及其应用 举例说明染色体结构和数目的变异都可能导致生物性状的改变甚至死亡。 1．生命观念——根据结构和功能观说出染色体结构变异种类及影响。 2．科学思维——通过比较、归纳与概括掌握染色体组、二倍体、多倍体、单倍体的区别，提升归纳总结的能力。通过分类与比较，明确单倍体育种和多倍体育种的流程。 3．科学探究——通过“低温诱导植物染色体数目的变化”实验，提高实验操作能力。 一、染色体结构会发生变异 1．起因：主要由染色体断裂所形成的片段不正常地重新连接所致。 2．类型 类型 缺失 重复 易位 倒位 概念 染色体中的某一片段缺失 染色体中增加了某一片段 染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上 染色体的某一片段位置颠倒 图解 3．遗传效应 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。 4．对生物的影响 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。 5．影响因素 在正常情况下，染色体发生结构变异的概率是很低的。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。 6．实例：人第5号染色体的部分缺失会引起猫叫综合征。 二、染色体数量会发生变异 1．染色体组：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．染色体数量的变异 (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，都称为染色体数量的变异。 (2)分类 染色体，增减后的染色体数量不是整倍数 (3)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实例：目前已知，几乎全部动物和超过一半种类的高等植物都是二倍体。 ③特点：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。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。 (4)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实例：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，如番茄、棉花、咖啡、小麦中都有自发的单倍体。 三、染色体变异在育种上得到广泛应用 1．杂交育种 (1)概念：在遗传学上，杂交育种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)原理：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。 (3)不足：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。杂交育种的过程可能很缓慢。 2．单倍体育种 (1)单倍体的特点：与二倍体正常植株相比，单倍体植株一般弱小，高度不育。 (2)单倍体育种的过程 (3)单倍体育种的优点 ①所得个体均为纯合子。 ②与常规的杂交育种相比，单倍体育种明显缩短了育种年限。 (4)人工诱导染色体数量加倍 ①方法：低温处理、化学试剂处理等。 ②最常用的化学试剂：秋水仙素。 ③作用机理：秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，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，结果细胞中的染色体数量就加倍了。 3．多倍体育种 (1)多倍体获得途径 ①在自然条件下，生物体细胞染色体数量加倍可产生多倍体新物种。 ②在人工条件下，采用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，也能培育出多倍体植株。 (2)人工诱导多倍体的实例：三倍体无子西瓜的培育过程 (3)自然多倍体的形成 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。这样，多倍体植株就可能自发产生。 (4)多倍体植株的特点 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。 (5)多倍体植株的优点 多倍体植物在自然界中普遍存在，它们在形态结构、生理特性等方面发生了变化，一般能适应不良的环境条件，具有耐寒、耐旱、抗病等优良性状，在植物的进化中具有重要的作用。 4．低温诱导染色体数量加倍 (1)实验原理 ①进行正常有丝分裂的植物分生组织细胞，在有丝分裂后期，染色体的着丝粒分裂，子染色体在纺锤丝的作用下分别移向细胞两极，最终平均分配到两个子细胞中去。 ②用低温处理植物分生组织细胞，使纺锤体的形成受到抑制，以致影响染色体被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，于是，植物细胞染色体数量发生变化。 (2)方法步骤：蚕豆根尖培养→取材→制片(解离→漂洗→染色→制片)→观察。 (3)结论：低温能诱导染色体数量加倍。 (正确的打“√”，错误的打“×”) 1．染色体结构变异和数量变异一般通过光学显微镜能直接观察。 (　　) 2．染色体结构变异会改变染色体上的基因数目或排列顺序。 (　　) 3．二倍体生物正常配子中的一组染色体是一个染色体组。 (　　) 4．单倍体的体细胞含有一个染色体组。 (　　) 5．秋水仙素或低温能抑制纺锤体的形成，从而导致染色体数量加倍。 (　　) 6．本课时制作临时装片的程序是解离→染色→漂洗→制片。 (　　) 提示：1．√　2．√　3．√ 4．×　单倍体是由配子发育而来的个体，可能含有多个染色体组。 5．√ 6．×　本课时制作临时装片的程序是解离→漂洗→染色→制片。 　染色体结构会发生变异 1．重复与易位 (1)重复：染色体上增加某一片段引起的变异。 (2)易位：染色体上非同源染色体之间片段的移接。 2．易位与同源染色体非姐妹染色单体间的交换的区别 项目 染色体易位 同源染色体非姐妹染色单体间的交换 图解 区别 发生于非同源染色体之间 发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间 属于染色体结构变异 属于基因重组 可在显微镜下观察到 在显微镜下观察不到 可发生于有丝分裂和减数分裂过程中 只发生于减数第一次分裂的四分体时期 如图表示某种生物的部分染色体发生了两种变异的示意图，图中①和②、③和④互为同源染色体，这两种变异分别属于哪一种可遗传变异？ 图a 图b 提示：图a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b发生在非同源染色体之间，属于染色体结构变异。 1．如图中甲、乙两个体的一对同源染色体中各有一条发生变异(字母表示基因)。下列叙述正确的是(　　) 甲　　　　　乙 A．个体甲的变异对表型无影响 B．个体乙的细胞在减数分裂中形成的四分体异常 C．个体甲自交的后代，性状分离比为3∶1 D．个体乙染色体没有基因缺失，表型无异常 B　[个体甲的变异为染色体结构变异中的缺失，缺失了e基因对表型可能有影响，A选项错误；个体乙的变异为染色体结构变异中的倒位，变异后个体乙的细胞在减数分裂时同源染色体联会形成的四分体异常，B选项正确；若E、e基因与其他基因共同控制某种性状，则个体甲自交的后代中性状分离比不一定为3∶1，C选项错误；个体乙虽然染色体没有基因缺失，但是基因的排列顺序发生改变，可能引起性状的改变，D选项错误。] 2．某初级精母细胞在发生减数分裂时，两对同源染色体发生特殊的联会现象如图(字母为染色体区段的标号，数字为染色体的标号，①和②、③和④分别为同源染色体)，减数分裂Ⅰ后期四条染色体随机两两分离，遗传信息不丢失的配子才可以成活。以下分析不正确的是(　　) A．可利用光学显微镜观察这种特殊联会现象 B．可能是②、④发生了染色体结构的变异 C．图中四条染色体共有4种分离方式 D．含①、③或②、④的配子可以成活 C　[图中①和②是同源染色体、③和④是同源染色体，②④之间可能发生了染色体的易位，属于染色体结构变异，可以用光学显微镜观察，A、B正确；图中四条染色体随机两两分离，共有3种分离方式，即①③和②④、①②和③④、①④和②③，C错误；由题意可知，①、③是两条完整的非同源染色体，②④交换了部分片段，其基因的数目和种类没变，故含①、③或②、④的配子遗传信息没有丢失，可以成活，D正确。] 　染色体数量会发生变异 1．染色体组的概念 (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，即在一个染色体组中没有同源染色体存在。 (2)从形态上看：一个染色体组中所有的染色体形态、大小各不相同。 (3)从功能上看：一个染色体组互相协调，共同控制生物的生长、发育、遗传和变异。 2．染色体组数量的判断 (1)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。如图所示的细胞中，形态相同的染色体在a中有4条，b中有3条，c中有2条，d中染色体各不相同，则可判定a、b、c、d中分别含4个、3个、2个、1个染色体组。 a　　　　 b　　　　c　　　　　d (2)据基因型判断：控制同一种性状的基因出现几次，就含几个染色体组——每个染色体组内不含等位基因或相同基因(此时染色体上无姐妹染色单体)。如图所示，e～h中依次含4个、2个、3个、1个染色体组。 (3)根据染色体数与形态数的比值判断：染色体组的数目＝染色体数/染色体形态数，即每种形态的染色体有几条，即含几个染色体组，如玉米的体细胞中共有20条染色体，10种形态，则玉米体细胞含有2个染色体组。 3．生物体倍性的判断方法 　单倍体、二倍体和多倍体的四点提醒 (1)单倍体、二倍体、多倍体都是指生物个体，而不是细胞中的染色体组数。 (2)判断单倍体、二倍体和多倍体分两步走：先看发育起点，判断出是否为单倍体，若不是单倍体再看染色体组数，有几个染色体组就称为几倍体。 (3)单倍体的体细胞中不一定含有一个染色体组，例如：四倍体形成的单倍体的体细胞中含有两个染色体组。 (4)单倍体不一定高度不育，如四倍体形成的单倍体，细胞中有两个染色体组，表现可育。 3．下列关于染色体组的叙述，正确的是(　　) A．一个染色体组中一定没有同源染色体 B．果蝇的一个染色体组的染色体组成可以是3条常染色体＋X＋Y C．一个染色体组所含的染色体数目一定等于该生物体细胞中染色体数目的一半 D．人工栽培的香蕉共有33条染色体，11种形态，则其有11个染色体组 A　[细胞中每套非同源染色体称为一个染色体组，所以一个染色体组中一定没有同源染色体，A正确；X和Y是一对同源染色体，属于不同的染色体组，果蝇的一个染色体组的染色体组成是3条常染色体＋X或3条常染色体＋Y，B错误；对于二倍体生物来说，一个染色体组所含的染色体数目等于该生物体细胞中染色体数目的一半，对于多倍体和单倍体生物则不一定，C错误；人工栽培的香蕉共有33条染色体，11种形态，说明每套非同源染色体包含11条染色体，共3个染色体组，D错误。] 4．下列有关细胞所含染色体的描述中，正确的是(　　) ①　　　②　　　③　 　④ 注：图中细胞均为不具有细胞周期的体细胞。 A．①代表的生物一定是二倍体，其每个染色体组含4条染色体 B．②代表的生物可能是三倍体，其配子中有三条染色体 C．③代表的生物可能是单倍体，其配子中有两个染色体组 D．④代表的生物可能是单倍体，其基因型可以写成AaBB的形式 C　[①所示的细胞有2个染色体组，每个染色体组含4条染色体，若它是由受精卵发育而来的个体的体细胞，则该生物为二倍体，若是由配子发育而来的，则该生物是单倍体，A错误；②所示的细胞有3个染色体组，每个染色体组含2条染色体，若它是由受精卵发育而来的个体的体细胞，则该生物为三倍体，其减数分裂联会紊乱，一般不会出现可育配子，B错误；③所示的细胞有4个染色体组，每个染色体组含2条染色体，若它是配子发育而来的个体的体细胞，则该生物为单倍体，其配子中有两个染色体组，C正确；④所示的细胞有1个染色体组，含4条染色体，该生物可能为单倍体，其基因型可以写成ABCD的形式，D错误。] 　染色体变异在育种上得到广泛应用 1．单倍体育种 (1)单倍体植株，既比正常植株长得弱小又高度不育，为什么还要用它来育种？ 二倍体的单倍体植株只有一套染色体，加倍后染色体上的成对基因都是纯合的，后代没有性状分离现象，与杂交育种相比，能明显的缩短育种年限，因而在育种上有其特殊的意义。花药或花粉在无菌条件下离体培养可获得单倍体植株。 (2)单倍体育种的基本步骤 从上图可看出，单倍体育种只需两年即可得到纯合新品种；用一般的杂交育种需几年时间进行选纯优、淘杂劣的工作。 ①实例：利用基因型为AaBb(两对等位基因分别位于两对同源染色体上)的杂合小麦F1，通过单倍体育种法获得基因型为aaBB的新品种。 ②优点：明显缩短育种年限，自交产生的后代不发生性状分离。 　 (1)单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素诱导处理过程，花药离体培养只是单倍体育种的一个操作步骤。 (2)单倍体育种时，若亲本为二倍体，则获得的品种为纯合子；若亲本为多倍体，则获得的品种不一定为纯合子。 (3)该方法一般需要与杂交育种相结合才能达到目的。如控制所需性状的基因分别在不同的个体中，此时用杂交育种才能将有关基因集中到一个个体中，再进行相关的操作。 2．多倍体育种 (1)方法：最常用且有效的是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，从而得到多倍体植株。 (2)过程：正在萌发的种子或幼苗抑制纺锤体形成染色体不分离细胞中染色体数目加倍多倍体植物。 (3)实例：三倍体无子西瓜的培育(过程如教材P79图“3-1-7”)。 　 (1)无子西瓜不结种子的原因：三倍体染色体联会紊乱，经减数分裂，无法形成正常配子，不能进行受精作用，所以不结种子。 (2)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子房发育成果实。 (3)用秋水仙素处理二倍体西瓜使之成为四倍体，秋水仙素应处理幼苗或萌发的种子。因为萌发的种子、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到使产生的新细胞染色体数目加倍的目的。 (4)秋水仙素处理后，分生组织分裂产生的茎、叶、花染色体数目加倍，而未处理的如根部细胞染色体数目不变。 (5)三倍体种子是在第一年的四倍体植株上获取的，而三倍体无子西瓜则是在三倍体植株上结出的。 3．低温诱导染色体数量加倍 (1)实验中几种溶液的作用 ①卡诺氏固定液：固定细胞的形态。 ②龙胆紫溶液：对染色体染色，便于观察染色体的形态。 ③质量分数为15%的盐酸：解离，使细胞分散开。 ④体积分数为95%的乙醇溶液：可用于洗去附着在根尖表面的卡诺氏固定液，还可与质量分数为15%的盐酸混合解离、分散细胞。 (2)本实验的其他问题 ①低温的作用与秋水仙素的作用基本相似。 ②此实验可通过设置不同的温度来探究温度对植物染色体数目变化的影响。 某闭花授粉的植物，生产中使用的该植物品种都是具有优良性状的杂合子(杂种优势)，且该植物的穗大(A)对穗小(a)为显性，黄粒(B)对白粒(b)为显性。请利用现有的穗大白粒和穗小黄粒品种(基因型未知)设计一个快速的育种方案，以实现长期培育穗大黄粒(AaBb)优良品种的目的。 提示：(1)分别种植穗大白粒、穗小黄粒植株，性成熟后，分别取其花药离体培养至单倍体幼苗，然后用秋水仙素处理得到二倍体纯合子，分别自交，选择穗大白粒(AAbb)、穗小黄粒(aaBB)分别留种。(2)分别种植穗大白粒(AAbb)、穗小黄粒(aaBB)的植株，选择其中的一部分植株进行杂交，获得穗大黄粒(AaBb)的杂合子品种。(3)其余另一部分植株进行自交，获得穗大白粒(AAbb)、穗小黄粒(aaBB)分别留种。 5．科学家用纯种的高秆(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(二倍体)，方法如图。下列叙述正确的是(　　) A．过程甲产生的F1有四种表型 B．该育种方法选育的优良品种不可育 C．过程乙培养的幼苗体细胞中含两个染色体组 D．该育种方法所得优良品种为纯合子 D　[过程甲表示纯种的高秆抗锈病(ddtt)小麦与矮秆易染锈病(DDTT)小麦杂交，产生的F1(DdTt)只有一种表型，即表现为矮秆易染锈病，A错误；该育种方法为单倍体育种，选育的优良品种可育，B错误；过程乙培养的幼苗为单倍体，其体细胞中含一个染色体组，C错误；单倍体幼苗经秋水仙素处理后，染色体数目加倍，所得到的矮秆抗锈病优良品种为纯合二倍体，D正确。] 6．如图是利用野生猕猴桃种子(aa，2n＝58)为材料培育无子猕猴桃新品种(AAA)的过程，下列叙述错误的是(　　) A．②和⑤都可用秋水仙素处理来实现 B．若③是自交，则产生AAAA的概率为1/16 C．新品种AAA为三倍体 D．若④是杂交，产生的AAA植株的体细胞中染色体数目为87 B　[②和⑤是获得多倍体的过程，都可用秋水仙素处理来实现，A正确；AAaa自交过程中，产生配子类型及概率为AA∶Aa∶aa＝1∶4∶1，则产生AAAA的概率为1/6×1/6＝1/36，B错误；新品种AAA由受精卵发育而来，体细胞中含有三个染色体组，为三倍体，C正确；由于野生猕猴桃体细胞aa中染色体数为58，则杂交产生的AAA植株的体细胞中染色体数目为58÷2×3＝87，D正确。] 7．下列关于“低温诱导染色体数量加倍”实验的叙述中，正确的是 (　　) A．低温处理蚕豆根尖后会引起成熟区细胞染色体数目的变化 B．在观察低温处理的蚕豆根尖装片时，通过一个细胞可以看到染色体的变化情况 C．利用低温和秋水仙素处理材料均可抑制纺锤体的形成 D．观察蚕豆根尖细胞装片时要先在低倍镜下找到所要观察的细胞并移到视野的中央，调节视野的亮度，再转动粗准焦螺旋直至物像清晰 C　[蚕豆根尖成熟区细胞不能进行有丝分裂，A错误；制成装片时细胞已经死亡，所以不能通过一个细胞观察染色体的变化情况，B错误；低温处理和利用秋水仙素处理都是通过抑制纺锤体的形成诱导细胞染色体数目加倍的，C正确；在高倍镜下观察时不能使用粗准焦螺旋，D错误。] 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。 通过对几种常见育种方式的综合分析和比较，应选择的合理方案为无性繁殖及单倍体育种，从而提高经济效益。建构遗传图解可体现亲子代之间的内在联系。 1．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，提出两种科学合理的育种方案。(科学探究) 提示：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。 2．写出育种方案中所涉及的遗传图解。(科学思维) 提示： 3．有人认为阔叶突变型株是具有杂种优势或具有多倍体特点的缘故。请设计一个简单实验来鉴定突变型的出现是否是染色体加倍所致？(科学探究) 提示：取根尖分生区制成装片，显微镜观察有丝分裂中期细胞内染色体数目。若观察到染色体数目加倍，则属于染色体加倍所致；否则不是。 [课堂小结] 1．核心概念 (1)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)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，都称为染色体数量的变异。 (3)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。 (4)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(diploid)，含有三个或三个以上染色体组的称为多倍体(polyploid)。 (5)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．结论语句 (1)染色体结构变异包括缺失、重复、倒位和易位4种类型。 (2)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。 (3)染色体数量的变异分为整倍性变异和非整倍性变异两种。染色体整倍性变异又分为单倍性变异和多倍性变异。 (4)单倍体并不一定只含一个染色体组。单倍体育种包括花药离体培养和人工诱导染色体数量加倍等阶段，能明显缩短育种年限。 (5)秋水仙素或低温能抑制纺锤体的形成，从而导致染色体数目加倍。 1．导致遗传物质变化的原因有很多，下图字母代表不同基因，其中变异类型①和②依次是(　　) A．突变和倒位　 B．重组和倒位 C．重组和易位 D．易位和倒位 D　[①中少了基因ab，多了基因J，是非同源染色体间发生了片段交换，属于染色体结构变异中的易位；②cde基因位置发生了颠倒，属于倒位。] 2．(多选)下列细胞分裂图像中含有2个染色体组的是(　　) A　　B　　　　C 　 　D AD　[A、D中含有2个染色体组，B中含4个染色体组，C中有1个染色体组。] 3．下列有关单倍体的叙述中不正确的是(　　) ①由未受精的卵细胞发育成的植物，一定是单倍体 ②含有两个染色体组的生物体，一定不是单倍体 ③生物的精子或卵细胞一定都是单倍体 ④基因型为aaaBBBccc的植株一定是单倍体 ⑤基因型为Abcd的生物体一般是单倍体 A．③④⑤　　 B．②③④ C．①③⑤ D．②④⑤ B　[由未受精的卵细胞发育而来的个体一定是单倍体，①正确；含有两个染色体组的生物体，可能是二倍体，也可能是四倍体生物的单倍体，②错误；生物的精子或卵细胞是生殖细胞，不是个体，所以不能称为单倍体，③错误；基因型为aaaBBBccc的植株可能是单倍体，也可能是三倍体，④错误；基因型为Abcd的生物体细胞中只有一个染色体组，一般是单倍体，⑤正确。] 4．下图表示培育高品质小麦的几种方法，下列叙述正确的是(　　) A．图中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 D　[图中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。] 5．已知西瓜的染色体数目为2n＝22，请根据下面的西瓜育种流程回答有关问题。 (1)图中①过程所用的试剂是________。 (2)培育无子西瓜A的育种方法称为______________________________________。 (3)③过程中形成单倍体植株所采用的方法是________。该过程利用了植物细胞的________性。 (4)为确认某植株是否为单倍体，应在显微镜下观察根尖分生区细胞的染色体，观察的最佳时期为__________________。 [解析]　(1)从二倍体到四倍体，染色体数目加倍，最常用的试剂为秋水仙素，因为其能抑制纺锤体的形成，诱导染色体数目加倍。(2)无子西瓜A是三倍体，其培育过程应为多倍体育种。(3)③过程中得到了单倍体植株，所以可用花药离体培养的方法，该方法利用了植物细胞的全能性。(4)有丝分裂中期染色体数目最清晰，是计数染色体的最佳时期。 [答案]　(1)秋水仙素　(2)多倍体育种　(3)花药离体培养　全能　(4)有丝分裂中期 课时分层作业(14)　染色体变异及其应用 题组一　染色体结构会发生变异 1．用X射线处理蚕蛹，使其第2号染色体上的斑纹基因易位到W染色体上，使雌蚕都有斑纹。再将雌蚕与白体雄蚕交配，其后代雌蚕都有斑纹，雄蚕都无斑纹。这样有利于去雌留雄，提高蚕丝的质量。这种育种方法所依据的原理是(　　) A．染色体结构变异　　　 B．染色体数量变异 C．基因突变 D．基因重组 A　[根据题意知，该育种方法是将第2号染色体上的斑纹基因易位到W染色体上，属于染色体结构变异，A符合题意。] 2．下图中的①为某染色体的结构示意图，染色体②～⑤是由①变异而成的，其中字母表示染色体上的片段。下列相关叙述正确的是(　　) A．①→②可以减少染色体中基因的数量 B．①→③一定属于基因突变 C．④和⑤都属于染色体结构变异中片段的缺失 D．图中4种变异的本质都是改变了基因中的遗传信息 C　[由图分析可知，图中①→②发生了染色体结构变异中的重复，①→③发生了染色体结构变异中的易位，①→④和①→⑤都发生了染色体结构变异中的缺失，A、B错误，C正确；图中染色体结构的变异会改变染色体上基因的数量或排列顺序，但一般不能改变基因中的遗传信息，基因突变能改变基因中的遗传信息，D错误。] 3．控制玉米籽粒颜色的黄色基因T与白色基因t是位于9号染色体上的一对等位基因，现有基因型为Tt的黄色籽粒植株A的细胞中9号染色体如图所示。已知9号染色体异常的花粉不能参与受精作用，为了确定植株A的T基因位于正常染色体还是异常染色体上，让其进行自交产生F1，能说明T基因位于异常染色体上的F1表型及比例为(　　) A．黄色∶白色＝1∶1　　　 B．白色∶黄色＝1∶0 C．黄色∶白色＝3∶1 D．白色∶黄色＝3∶1 A　[若T位于正常染色体上，t位于异常染色体上，Tt自交时产生T和t两种卵细胞，产生T一种精子，F1表型都为黄色；若T位于异常染色体上，t位于正常染色体上，Tt自交时产生T和t两种卵细胞，产生t一种精子，F1表型为黄色∶白色＝1∶1，A符合题意。] 题组二　染色体数量会发生变异 4．下列关于单倍体、二倍体、多倍体的叙述，不正确的是(　　) A．由受精卵发育成的生物体细胞中有几个染色体组就叫几倍体 B．由配子发育成的生物，体细胞中无论有几个染色体组也只能叫单倍体 C．单倍体一般高度不育，多倍体一般茎秆粗壮，果实、种子较大 D．单倍体一定含一个染色体组 D　[由受精卵(即合子)发育成的个体，体细胞中含有几个染色体组就是几倍体，A正确；由配子发育而来的个体都叫单倍体，与染色体组数无关，B正确、D错误；单倍体植株一般长得弱小，高度不育，多倍体一般茎秆粗壮，果实和种子比较大，糖类等营养物质含量比较高，C正确。] 5．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分裂Ⅰ时期的观察来识别。a、b、c、d为某些生物减数分裂Ⅰ时期染色体变异的模式图，它们依次属于(　　) A．三倍体、染色体片段重复、三体、染色体片段缺失 B．三倍体、染色体片段缺失、三体、染色体片段重复 C．三体、染色体片段重复、三倍体、染色体片段缺失 D．染色体片段缺失、三体、染色体片段重复、三倍体 C　[根据题意和题图分析可知，题图a中有一种同源染色体为3条，其余都是2条，是个别染色体增加，属于三体；题图b中的一条染色体上的基因4重复出现，属于染色体结构变异中的重复；题图c中每种染色体都是3条，是染色体以染色体组为单位成倍增加，属于三倍体；题图d中的一条染色体上缺失了3和4基因，属于染色体结构变异中的缺失，C符合题意。] 6．(10分)在栽培某种农作物(2n＝42)的过程中，有时会发现因缺少某条染色体而形成的单体植株(2n－1)，例如有一种单体植株就比正常植株缺少一条6号染色体，称为6号单体植株。 (1)6号单体植株的变异类型为________，该植株的形成最可能是因为亲代中的一方在________过程中____________________未分离。 (2)科研人员利用6号单体植株进行杂交实验，结果如表所示： 杂交亲本 实验结果 6号单体(♀)×正常二倍体(♂) 子代中单体占75%，正常二倍体占25% 6号单体(♂)×正常二倍体(♀) 子代中单体占4%，正常二倍体占96% 单体♀在减数分裂时，形成的n－1型配子________(填“多于”“等于”或“少于”)n型配子，这是因为6号染色体在减数第一次分裂过程中因无法________而丢失。 (3)现有该作物的两个品种，甲品种抗病但其他性状较差(抗病基因R位于6号染色体上)，乙品种不抗病但其他性状优良，为获得抗病且其他性状优良的品种，理想的育种方案是以乙品种6号单体植株为________(填“父本”或“母本”)与甲品种杂交，在其后代中选出单体，再连续多代与________________植株杂交，每次均选择抗病且其他性状优良的单体植株，最后使该单体________，在后代中即可挑选出RR型且其他性状优良的新品种。 [解析]　(1)6号单体植株少了一条染色体，故变异类型为染色体数量变异；该植株少了一条6号染色体，其形成是因为亲代中的一方在减数分裂过程中6号染色体的同源染色体或姐妹染色单体未分离。(2)6号单体(♀)×正常二倍体(♂)后代中单体较多，是由于6号染色体往往在减数第一次分裂过程中因无法联会而丢失，故单体♀在减数分裂时，形成的n－1型配子多于n型配子。(3)由于甲品种抗病，且抗病基因R位于6号染色体上，乙品种不抗病但其他性状优良，要集中两个亲本的优良性状，常用杂交育种的方法。故理想的育种方案是以乙品种6号单体植株为母本与甲品种杂交，在其后代中选出单体，再连续多代与乙品种6号单体植株杂交，每次均选择抗病且其他性状优良的单体植株，最后使该单体自交，在后代中即可挑选出RR型且其他性状优良的新品种。 [答案]　(除注明外，每空1分，共10分)(1)染色体变异(或染色体数量变异)　减数分裂　6号染色体的同源染色体或姐妹染色单体(2分)　(2)多于　联会(或形成四分体)　(3)母本　乙品种6号单体(2分)　自交 题组三　染色体变异在育种上得到广泛应用 7．如图所示，甲、乙表示水稻的两个品种，A、a和B、b表示分别位于两对同源染色体上的两对等位基因，①～⑦表示培养水稻新品种的过程，则下列说法错误的是(　　) A．①和②过程简便，但培育周期长 B．①和⑦过程的变异都发生于有丝分裂间期 C．③过程常用的方法是花药离体培养 D．⑥过程与⑦过程的原理相同 B　[根据题意和图示分析可知，①②为杂交育种，优点是操作简便，但是培养周期长，A正确；①⑦为多倍体育种，①过程通过杂交导致基因重新组合，发生于减数第一次分裂后期，⑦过程是用低温或秋水仙素处理，抑制纺锤体的形成，发生于有丝分裂前期，B错误；③过程为培育单倍体过程，常用的方法是花药离体培养，C正确；⑥过程与⑦过程的原理都是染色体数量的变异，D正确。] 8．多倍体植株一般具有茎秆粗壮、果实大等特点。野生香蕉是二倍体，通常有大量种子。如图是某育种机构利用白肉抗病野生香蕉和黄肉不抗病香蕉培育三倍体黄肉抗病香蕉的示意图。据图分析，下列叙述不正确的是(　　) A．①过程可以表示花药离体培养及诱导染色体数目加倍 B．②表示诱导染色体数目加倍，可用秋水仙素处理萌发的种子 C．该三倍体香蕉新品种的培育过程只涉及多倍体育种 D．植株甲的基因型为AABB，植株乙的基因型是aabb C　[图中①可以表示F1自交，也可以表示花药离体培养及诱导染色体数目加倍，②表示诱导染色体数目加倍，甲是二倍体AABB，丙是加倍后的四倍体AAAABBBB，乙是二倍体aabb，丙与乙杂交可以产生三倍体新品种AAaBBb。根据分析可知，①过程可以表示花药离体培养及诱导染色体数目加倍，A正确；②表示诱导染色体数目加倍，可用秋水仙素处理萌发的种子，B正确；该三倍体香蕉新品种的培育过程涉及杂交育种、单倍体育种和多倍体育种，C错误；由分析可知，植株甲的基因型为AABB，丙的基因型为AAAABBBB，植株乙的基因型是aabb，D正确。] 9．下列关于低温诱导植物细胞染色体数目加倍实验的叙述，正确的是 (　　) A．原理：低温抑制染色体着丝粒分裂，使染色体不能分别移向两极 B．解离：盐酸酒精混合液和卡诺氏液都可以使洋葱根尖细胞解离 C．染色：改良苯酚品红染液和醋酸洋红染液都可以使染色体着色 D．观察：显微镜下可以看到大多数细胞的染色体数目发生改变 C　[该实验原理是低温抑制纺锤体的形成，使染色体不能分别移向两极，A错误；卡诺氏液的作用是固定细胞形态，不是使洋葱根尖细胞解离，B错误；染色体易被碱性染料染成深色，因此用改良苯酚品红染液或醋酸洋红染液都可以使染色体着色，C正确；细胞周期中，大多数细胞处于分裂前的间期，因此显微镜下可看到少数细胞的染色体数目发生改变，D错误。] 10．(12分)叶锈病对小麦危害很大，粗山羊草的染色体上携带抗性基因，能抗叶锈病。粗山羊草不能和普通小麦进行杂交，只能与其亲缘关系相近的二粒小麦杂交。这三种植物的染色体组成如表所示： 植物种类 粗山羊草 二粒小麦 普通小麦 染色体组成 2X＝14，CC 4X＝28，AABB 6X＝42，AABBDD 注：X表示染色体组，每个字母表示一个染色体组(含有7条染色体)。 为了将粗山羊草携带的抗叶锈病基因转入小麦，研究人员进行了如图所示的操作。 (1)杂种P由于_______________________，不能正常产生生殖细胞，因而高度不育。 (2)杂种Q的染色体组成可表示为________，在其减数分裂过程中有________个染色体组的染色体因无法配对而随机地移向细胞某一极，这样形成的配子中，有的配子除了含有A、B组全部染色体以外，还可以含有__________________。当这样的配子与普通小麦的配子融合后，能够产生多种类型的后代，选择其中具有抗性的后代——杂种R，其必然含有携带抗叶锈病基因的染色体。 (3)研究人员采用射线照射杂种R的花粉，目的是使携带抗叶锈病基因的染色体片段________到小麦的染色体上。将经照射诱变的花粉授粉给经过________处理的普通小麦，选择抗叶锈病的子代普通小麦，经________可获得稳定遗传的抗叶锈病普通小麦。 [解析]　(1)根据表中染色体组成可知，粗山羊草与二粒小麦杂交产生的杂种P的染色体组成为ABC，没有同源染色体，所以杂种P细胞在减数分裂时不能发生同源染色体联会，不能正常产生生殖细胞，杂种P高度不育。(2)杂种Q是异源多倍体与普通小麦杂交产生的，其染色体组成为6X＝42，AABBCD；在其减数分裂过程中C和D两个染色体组的染色体因无法配对而随机地移向细胞某一极，因而有的配子中可能含有A、B组全部染色体和C、D组染色体的几条。(3)用射线照射杂种R的花粉，可使携带抗叶锈病基因的染色体片段易位到小麦的染色体上。将经照射诱变的花粉授粉给经过去雄及套袋处理的普通小麦，选择抗叶锈病的子代普通小麦，经多代自交(或连续自交)，可获得稳定遗传的抗叶锈病普通小麦。 [答案]　(除注明外，每空2分，共12分)(1)没有同源染色体，在减数分裂时不能联会　(2)6X＝42，AABBCD　2　C、D组染色体的几条　(3)易位(1分)　去雄(及套袋)(1分)　多代自交(或连续自交) 11．图中①、②和③为三个精原细胞，①和②发生了染色体变异，③为正常细胞。②减数分裂时三条同源染色体中任意两条正常分离，另一条随机移向一极。不考虑其他变异，下列叙述错误的是(　　) ①　　　　②　　　　　 ③ A．①减数第一次分裂前期两对同源染色体联会 B．②经减数分裂形成的配子有一半正常 C．③减数第一次分裂后期非同源染色体自由组合，最终产生4种基因型配子 D．①和②的变异类型理论上均可以在减数分裂过程中通过光学显微镜观察到 C　[①细胞中发生的是染色体结构变异中的易位，其在减数第一次分裂前期两对同源染色体发生联会，A正确；②细胞中发生的是染色体数量变异，在减数分裂时，三条同源染色体中任意两条正常分离，另一条随机移向一极，其经减数分裂产生配子的种类(只考虑A和a基因所在的染色体)是a和Aa或A和aa，因此，②经减数分裂形成的配子有一半正常，B正确；不考虑其他变异，③在减数第一次分裂后期，同源染色体分离，非同源染色体自由组合，最终产生2种基因型配子，即AR、ar或Ar、aR，C错误；①为染色体结构变异，②为染色体数量变异，理论上均可以在减数分裂过程中通过光学显微镜观察到，D正确。] 12．人类(2n＝46)14号与21号染色体二者的长臂在着丝粒处融合形成14/21平衡易位染色体，该染色体携带者具有正常的表型，但在产生生殖细胞的过程中，其细胞中形成复杂的联会复合物(如图所示)。在进行减数分裂时，若该联会复合物的染色体遵循正常的染色体行为规律(不考虑交换)，下列关于平衡易位染色体携带者的叙述，错误的是(　　) A．观察平衡易位染色体也可选择有丝分裂中期细胞 B．男性携带者的初级精母细胞含有45条染色体 C．女性携带者的卵子最多含24种形态不同的染色体 D．女性携带者的卵子可能有6种类型(只考虑图中的3种染色体) C　[有丝分裂中期染色体的形态稳定、数目清晰，适宜选择此时期的细胞观察平衡易位染色体，A正确；正常男性初级精母细胞中含有46条染色体，携带者的一条14号染色体与一条21号染色体的长臂在着丝粒处融合形成一条染色体，因此男性携带者的初级精母细胞含有45条染色体，B正确；女性携带者的卵子最多含有23条形态不同的染色体，C错误；女性携带者的卵子可能有图中的任意一条或任意两条染色体，即女性携带者的卵子可能有2×3＝6(种)类型，D正确。] 13．(多选)某精原细胞中m、n为一对同源染色体，其中m为正常染色体，A～E表示基因。该对同源染色体联会后发生的特殊过程如图所示，其中染色体桥在减数第一次分裂时随机断裂，后续的分裂过程正常进行。下列有关叙述不正确的是(　　) A．该精原细胞在形成精子过程中发生染色体结构和数量变异 B．图中所示过程发生在次级精母细胞中 C．该精原细胞经减数分裂产生含异常染色体的精子占3/4 D．图示“染色体桥”中不存在染色体的同源区段 ABD　[根据题干信息“染色体桥在减数第一次分裂时随机断裂，后续的分裂过程正常进行”可知，该精原细胞在分裂过程中发生了染色体结构变异，但未发生数量的变异，A错误；图示细胞中同源染色体配对后发生变异，该细胞正处于减数第一次分裂过程的初级精母细胞中，B错误；分析题干信息可知，该精原细胞产生的4个精子为含m染色体的精子、含n染色体的精子、含染色体桥随机断裂后的染色体的2个精子，其中含有正常染色体(m)的配子比例为1/4，含有异常染色体的精子占3/4，C正确；由图可知，图示“染色体桥”中存在染色体A片段的同源区段，D错误。] 14．(多选)如图为利用玉米(2n＝20)的幼苗芽尖细胞(基因型AaBb，两对基因独立遗传)进行实验的流程示意图。下列叙述正确的是 (　　) A．经①过程培育的植株A一般能保持原来玉米幼芽的基因型 B．秋水仙素通过抑制着丝粒分裂使得植株B含四个染色体组 C．植株C是由花粉离体培育而来的单倍体且基因型有4种 D．获得幼苗1和2的过程可体现体细胞和生殖细胞具有全能性 ACD　[由于过程①为植物组织培养，所以通常情况下，植株A的基因型仍是AaBb，A正确；秋水仙素抑制纺锤体的形成，使植株B含两个染色体组，B错误；植株C发育起点为花药中的配子，属于单倍体，其基因型共有4种，分别为AB、Ab、aB、ab，C正确；①表示芽尖细胞组织培养培育成幼苗1，②过程是花药离体培养培育成幼苗2，分别体现了体细胞和生殖细胞具有全能性，D正确。] 15．(12分)罗汉果甜苷具有重要的药用价值，它分布在罗汉果的果肉、果皮中，种子中不含这种物质，而且有种子的罗汉果口感很差。为了培育无子罗汉果，科研人员先利用秋水仙素处理二倍体罗汉果，诱导其染色体加倍，得到下表所示结果。请分析回答： 处理 秋水仙素 浓度(%) 处理株或 种子数 处理 时间 成活率 (%) 变异率 (%) 滴芽尖生 长点法 0.05 30 5 (d) 100 1.28 0.1 86.4 24.3 0.2 74.2 18.2 (1)在诱导染色体数量加倍的过程中，秋水仙素的作用是____________________。选取芽尖生长点作为处理的对象，理由是____________。 (2)上述研究中，自变量是________，因变量是__________________。研究表明，诱导罗汉果染色体加倍最适处理方法是__________。 (3)鉴定细胞中染色体数目是确认罗汉果染色体数加倍最直接的证据。首先取变异植株幼嫩的茎尖，再经固定、解离、________、________和制片后，制得鉴定植株芽尖的临时装片。最后选择处于________的细胞进行染色体数目统计。 (4)获得了理想的变异株后，要培育无子罗汉果，还需要继续进行的操作是________。 [解析]　(1)秋水仙素能诱导染色体数量加倍，其作用原理是抑制有丝分裂过程中纺锤体的形成，从而使染色体数量加倍；因为芽尖生长点细胞分裂旺盛，易变异，所以要选取芽尖生长点作为处理的对象。(2)由题表可知，秋水仙素浓度是人为改变的量，为自变量；随着秋水仙素浓度改变而改变的量是处理植株的成活率和变异率，故处理植株的成活率和变异率是因变量；以0.1%秋水仙素滴芽尖生长点，最终的变异率最高，且成活率也比较高，故为最适处理方法。(3)染色体变异可以通过显微镜观察到，但需要制作临时装片，其步骤是解离、漂洗、染色和制片；最后选择处于有丝分裂中期的细胞，进行染色体数目统计，因为该时期染色体数目清晰、形态稳定，是观察染色体数目和形态的最佳时期。(4)获得了理想的变异株后，要培育无子罗汉果，可用四倍体罗汉果与二倍体杂交，这样即可获得三倍体无子罗汉果。 [答案]　(除注明外，每空1分，共12分)(1)抑制有丝分裂过程中纺锤体的形成(2分)　芽尖生长点细胞分裂旺盛，易变异(2分)　(2)秋水仙素的浓度　处理植株的成活率和变异率　以0.1%秋水仙素滴芽尖生长点　(3)漂洗　染色　有丝分裂中期　(4)用四倍体罗汉果与二倍体杂交，获得三倍体无子罗汉果(2分) 27 / 27 学科网（北京）股份有限公司 $