【生物】2018届一轮复习染色体变异和育种教案（江苏专用） 28页

第2讲　染色体变异和育种 考点一| 染色体变异 ‎1．染色体结构的变异 ‎(1)类型(连线)‎ ‎(2)结果：使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，从而导致性状的变异。‎ ‎2．染色体数目变异 ‎(1)类型 ‎①非整倍性变异：在正常的染色体组中，丢失或添加了一条或几条完整的染色体，即个别染色体的增加或减少等。‎ ‎②整倍性变异：细胞内染色体数目成倍地增加或减少，可分为单倍性变异和多倍性变异。‎ ‎(2)染色体组 ‎①组成 如图中雄果蝇体细胞染色体中的一个染色体组可表示为：Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y。‎ ‎②形态组成特点：‎ 细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同。‎ ‎(3)二倍体、多倍体和单倍体 二倍体 多倍体 单倍体 概念 体细胞中含有两个染色体组的个体 体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体 体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体 染色体组 两个 三个或三个以上 一至多个 发育起点 受精卵 受精卵 配子 ‎1．判断关于染色体结构变异说法的正误。‎ ‎(1)基因突变与染色体结构变异都导致个体表现型改变。(×)‎ ‎ 【提示】　基因突变与染色体结构变异都有可能导致个体表现型改变。‎ ‎(2)染色体易位不改变基因数量，对个体性状不会产生影响。(×)‎ ‎ 【提示】　染色体易位不改变细胞内基因的数量，可能对当代生物体不产生影响，也可能产生影响，并且染色体变异大多对生物体是不利的。‎ ‎(3)在减数分裂和有丝分裂过程中，非同源染色体之间交换一部分片段，可导致染色体结构变异。(√)‎ ‎(4)染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化。(×)‎ ‎【提示】　染色体片段缺失和重复一定会导致基因的数量变化，而重复不会导致基因的种类变化。‎ ‎(5)染色体增加某一片段可提高基因表达水平，是有利变异。(×)‎ ‎【提示】　变异的有利与否要看它是否适应环境，染色体增加某一片段不一定提高基因表达水平，也不一定是有利变异。‎ ‎(6)染色体缺失有利于隐性基因表达，可提高个体的生存能力。(×)‎ ‎【提示】染色体缺失往往对生物体是不利的，有时甚至会导致生物体死亡。‎ ‎2．判断关于染色体数目变异说法的正误。‎ ‎(1)三倍体西瓜植株的高度不育与减数分裂同源染色体联会行为有关。(√)‎ ‎(2)六倍体小麦通过花药离体培养培育成的个体是三倍体。(×)‎ ‎【提示】　花药离体培养获得的是单倍体。‎ ‎(3)体细胞含有两个染色体组的个体就是二倍体。(×)‎ ‎【提示】　若是由受精卵发育而成的，体细胞含有两个染色体组的个体就是二倍体，若是由配子发育而成的则是单倍体。‎ ‎(4)在减数分裂和有丝分裂过程中都可能产生可遗传的变异，但仅发生在减数分裂过程中的是染色体不分离或不能移向两极，导致染色体数目变异。(×)‎ ‎【提示】　在减数分裂和有丝分裂过程中都可以发生染色体不分离或不能移向两极，导致染色体数目变异。‎ ‎(5)染色体非整倍性增加会导致新基因的产生。(×)‎ ‎【提示】　染色体非整倍性变化会导致基因数量的变化，但不会导致新基因的产生。‎ ‎3．据图回答：‎ ‎(1)写出图中属于染色体结构变异的类型。‎ ‎②缺失__③重复__④倒位__⑤易位(填序号及名称)。‎ ‎(2)图中属于基因突变的是①，属于基因重组的是⑥(填序号)。‎ ‎(3)图中可在显微镜下观察到的是②③④⑤(填序号)。‎ ‎(4)图中基因的数目和排列顺序均未发生变化的是①(填序号)。‎ ‎1．染色体结构变异 ‎(1)染色体结构变异的比较 ‎(2)易位与交叉互换的区别 染色体易位 交叉互换 图解 区别 位置 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间 原理 属于染色体结构变异 属于基因重组 观察 可在显微镜下观察到 在显微镜下观察不到 ‎2.单倍体、二倍体和多倍体 ‎(1)三者的比较 项目 单倍体 二倍体 多倍体 发育起点 配子 受精卵 受精卵 植株特点 ‎(1)植株弱小 ‎(2)高度不育 正常可育 ‎(1)茎秆粗壮 ‎(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 ‎≥1‎ ‎2‎ ‎≥3‎ 形成原因 自然成因 单性生殖 正常的有性生殖 外界环境条件剧变(如低温)‎ 人工诱导 花药离体培养 秋水仙素处理单倍体幼苗 秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 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 形成过程 ‎ ‎　　‎ ‎(2)染色体组的确认 ‎①一个染色体组中无同源染色体，因此，一个染色体组中所含的染色体在形态、大小和功能上各不相同。‎ ‎②一个染色体组中含有控制生物性状的一整套遗传信息，不能重复，不能缺少。‎ ‎(3)多倍体的产生过程 染色体数目变异中的3个易错点 ‎1．单倍体的体细胞中并非只有一个染色体组。‎ 因为大部分的生物是二倍体，所以有时认为单倍体的体细胞中只含有一个染色体组，但是多倍体的配子发育成的个体体细胞中含有不止一个染色体组。‎ ‎2．单倍体并非都不育。‎ 二倍体的配子发育成的单倍体，表现为高度不育；多倍体的配子如含有偶数个染色体组，则发育成的单倍体含有同源染色体及等位基因，可育并能产生后代。‎ ‎3．单倍体育种与多倍体育种的操作对象不同。‎ 两种育种方式都出现了染色体加倍情况：单倍体育种操作对象是单倍体幼苗，通过植物组织培养，得到的植株是纯合子；多倍体育种的操作对象是正常萌发的种子或幼苗。‎ 视角1 染色体结构变异 ‎1．(2017·东北师大附中第一次月考)下列与染色体变异有关的说法中不正确的是(　　)‎ A．染色体变异包括染色体结构的改变和染色体数目的改变 B．两条染色体相互交换片段都属于染色体变异 C．猫叫综合征的患者与正常人相比，第5号染色体发生部分缺失 D．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 B　[染色体变异包括染色体结构变异和染色体数目变异，A正确；非同源染色体之间相互交换片段属于染色体结构变异(易位)，而同源染色体的非姐妹染色单体相互交换片段属于基因重组，B错误；猫叫综合征是人类第5号染色体缺失一部分所致，C正确；染色体结构变异会使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，D正确。]‎ ‎2．(2017·河南周口一模)如图表示果蝇体细胞内一条染色体发生了变异，①②代表染色体，下列说法中正确的是(　　)‎ A．果蝇的缺刻翅是基因b丢失造成的 B．①和②构成一对同源染色体 C．该变异能导致新基因的形成 D．①和②都能被龙胆紫溶液染色 D　[分析图形可知，果蝇的缺刻翅是染色体片段缺失造成的，缺失的染色体区段含基因b，A错误；①和②是同一条染色体发生缺失变化前后的情况，B错误；该变异属于染色体结构变异中的缺失，不能形成新基因，C错误；①和②都是染色体，都能被龙胆紫溶液染成紫色，D正确。]‎ ‎3种变异类型的辨析 ‎1．染色体结构变异与基因突变的判断 ‎2．“缺失”问题 ‎3．变异水平问题 染色体变异→细胞水平变异—显微镜下可见 视角2 染色体数目的变异 ‎3．二倍体生物如果某一对同源染色体多出一条染色体，则称之为“三体”。三体在减数第一次分裂联会时，3条同源染色体中的任意2条随意配对联会正常分离，另1条同源染色体不能配对，随机地移向细胞的一极。某基因型为AaBb的二倍体番茄(A、a位于5号染色体，B、b位于6号染色体)，自交后代中出现一株基因型为AaBbb的三体(如图所示)。下列关于此三体的描述不正确的是(　　)‎ A．可以确定该三体是其亲本减数第一次分裂时6号染色体出错，产生了ABb基因型配子而形成的 B．该三体减数分裂产生花粉的基因型为AB、Ab、Abb、ABb、aB、abb、ab、aBb，共8种 C．三体的出现丰富了生物的遗传多样性，但还不是一个新的物种 D．三体的形成属于染色体变异，可用显微镜观察其根尖细胞有丝分裂装片进行辨别 A　[亲本为二倍体，子代中出现三体，可能是精子或卵细胞形成过程出错，产生了基因型为ABb或aBb或Abb或abb的配子。三体不是一个新的物种，其形成属于染色体变异中的染色体数目变异。]‎ ‎4．(2017·闽粤联合体第三次联考)观察图中a～h所示的细胞图，关于它们所含的染色体组数的叙述，正确的是(　　)‎ A．细胞中含有一个染色体组的是h图 B．细胞中含有二个染色体组的是e、g图 C．细胞中含有三个染色体组的是a、b图 D．细胞中含有四个染色体组的是c、f图 C　[由图分析知，含有一个染色体组的有细胞d和g，含有两个染色体组的是细胞c和h，含有三个染色体组的是细胞a、b，含有四个染色体组的是细胞e和f。]‎ 判断染色体组数的三种方法 ‎1．根据染色体的形态判断：细胞内同一形态的染色体共有几条，则该细胞中含有几个染色体组。如图中与1号(或2号)相同的染色体共有4条，此细胞有4个染色体组。‎ ‎2．根据基因型判断：控制同一性状的基因(读音相同的大、小写字母)出现几次，则含有几个染色体组。如基因型为AaaaBbbb的个体，任一种基因有4个，则该细胞中含有4个染色体组。‎ ‎3．根据染色体的数目和染色体的形态数来推算：染色体组的数目＝染色体数/染色体形态数。如雌果蝇体细胞中有8条染色体，分为4种形态，则染色体组的数目为2个。‎ 视角3 染色体变异的综合考查 ‎5．(2017·大连联考)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第一次分裂时期的观察来识别。a、b、c、d为某些生物减数第一次分裂时期染色体变异的模式图，它们依次属于(　　)‎ A．三倍体、染色体片段增加、三体、染色体片段缺失 B．三倍体、染色体片段缺失、三体、染色体片段增加 C．三体、染色体片段增加、三倍体、染色体片段缺失 D．染色体片段缺失、三体、染色体片段增加、三倍体 C　[a中细胞内右下的染色体为3条，其他染色体都成对，是个别染色体数目变异；b中多了片段4，是染色体片段重复；c属于三倍体；d中3、4片段缺失。]‎ ‎6．几种性染色体异常果蝇的性别、育性等如图所示。‎ ‎(1)正常果蝇在减数第一次分裂中期的细胞内染色体组数为________，在减数第二次分裂后期的细胞中染色体数是________条。‎ ‎(2)白眼雌果蝇(XrXrY)最多能产生Xr、XrXr、________和________四种类型的配子。该果蝇与红眼雄果蝇(XRY)杂交，子代中红眼雌果蝇的基因型为________________。‎ ‎(3)用黑身白眼雌果蝇(aaXrXr)与灰身红眼雄果蝇(AAXRY)杂交，F1雌果蝇表现为灰身红眼，雄果蝇表现为灰身白眼。F2中灰身红眼与黑身白眼果蝇的比例为________，从F2灰身红眼雌果蝇和灰身白眼雄果蝇中各随机选取一只杂交，子代中出现黑身白眼果蝇的概率为________。‎ ‎(4)用红眼雌果蝇(XRXR)与白眼雄果蝇(XrY)为亲本杂交，在F1群体中发现一只白眼雄果蝇(记为“M”)。M果蝇出现的原因有三种可能：第一种是环境改变引起表现型变化，但基因型未变；第二种是亲本果蝇发生基因突变；第三种是亲本雌果蝇在减数分裂时X染色体不分离。请设计简便的杂交实验，确定M果蝇的出现是由哪一种原因引起的。‎ 实验步骤：________________________________________________。‎ 结果预测：Ⅰ.若________________，则是环境改变；‎ Ⅱ.若__________________，则是基因突变；‎ Ⅲ.若__________________，则是减数分裂时X染色体不分离。‎ ‎【解析】　(1)减数第一次分裂过程中细胞内的染色体数目与正常体细胞中相同，果蝇属于二倍体，细胞内有2个染色体组；经减数第一次分裂后，形成的子细胞中染色体数目减半，但由于在减数第二次分裂后期着丝点分裂，姐妹染色单体分离，导致染色体数目加倍，所以减数第二次分裂后期的细胞中染色体数是8条。‎ ‎(2)白眼雌果蝇(XrXrY)的卵原细胞在进行减数分裂产生配子的过程中，由于性染色体有三条，所以会出现联会紊乱现象，这样最多可形成Xr、XrXr、XrY、Y四种配子。若让该果蝇与红眼雄果蝇(XRY)交配，则子代中红眼雌果蝇的基因型见下表：‎ ‎♀配子 ‎♂配子　　‎ Xr XrXr XrY Y XR XRXr ‎(红眼♀)‎ XRXrXr ‎(死亡)‎ XRXrY ‎(红眼♀)‎ Y ‎(3)根据题中提供的信息，aaXrXr×AAXRY→F1，F1中雌果蝇的基因型是AaXRXr，雄果蝇的基因型为AaXrY，F2中灰身红眼∶黑身白眼＝(3/4×1/2)∶(1/4×1/2)＝3∶1。F2中灰身红眼雌果蝇的基因型为：2/3AaXRXr、1/3AAXRXr，灰身白眼雄果蝇的基因型为：2/3AaXrY、1/3AAXrY，它们随机交配后，子代中出现黑身白眼(aaXr_)的概率为2/3×2/3×1/4×1/2＝1/18。‎ ‎(4)根据题中的信息，可让M果蝇与正常白眼雌果蝇杂交，若为环境改变引起的，则不会改变M果蝇的正常遗传，即Ⅰ.若子代出现红眼(雌)果蝇，则是环境改变引起的。Ⅱ.若M果蝇是因基因突变引起的，则后代会全部表现为白眼。Ⅲ.若是因减数分裂时X染色体不分离引起的，该雄果蝇的基因型为XrO，表现为不育，则无子代产生。‎ ‎【答案】　(1)2　8　(2)XrY　Y(注：两空顺序可颠倒)XRXr、XRXrY　(3)3∶1　1/18　(4)M果蝇与正常白眼雌果蝇杂交，分析子代的表现型　Ⅰ.子代出现红眼(雌)果蝇　Ⅱ.子代表现型全部为白眼　Ⅲ.无子代产生 变异类型的判定 ‎1．生物类型推断法 ‎2．细胞分裂方式推断法 ‎3．显微镜辅助推断法 ‎4．变异水平推断法 考点二| 染色体变异在育种上的应用 ‎1．单倍体育种 ‎(1)原理：染色体数目变异 ‎(2)过程 花药离体培养单倍体植株染色体数目加倍的纯合二倍体优良品种 ‎(3)优点 ‎①后代是纯合子，自交后代不发生性状分离。‎ ‎②明显缩短育种年限 ‎2．多倍体育种 ‎ ‎(1)原理 ‎(2)方法：用秋水仙素或低温处理。‎ ‎(3)处理材料：萌发的种子或幼苗。‎ ‎3．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。‎ ‎1．判断关于育种的说法的正误。‎ ‎(1)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。(√)‎ ‎(2)杂交育种一定比单倍体育种需要的时间长。(×)‎ ‎【提示】　杂交育种若需要的是隐性性状的个体，获得即为纯合子，不再需要连续自交，因此需要时间共有一年。‎ ‎(3)作物育种中最简捷的方法是杂交育种和单倍体育种。(×)‎ ‎【提示】　杂交育种最简捷，单倍体育种所需时间短，但技术操作复杂。‎ ‎(4)单倍体育种是为了获得单倍体新品种。(×)‎ ‎【提示】　单倍体一般高度不育，而单倍体育种则是使单倍体幼苗染色体加倍后再获得新品种。‎ ‎(5)通过诱变育种可获得青霉素高产菌株。(√)‎ ‎(6)育种专家在稻田中发现一株十分罕见的“一秆双穗”‎ 植株，经鉴定该变异性状是由基因突变引起的，将该株水稻的花粉离体培养后即可获得稳定遗传的高产品系。(×)‎ ‎【提示】　花粉离体培养获得的是单倍体，需用秋水仙素处理单倍体幼苗，才能获得稳定遗传的纯合品系。‎ ‎1．单倍体的产生和应用 ‎(1)产生 ‎(2)单倍体育种——以选育抗病高产(aaBB)为例：‎ ‎2．多倍体的产生及育种 ‎(1)产生原理 ‎(2)多倍体育种——无子西瓜的培育图示 ‎3．比较各类育种方法 关于选择育种方法的总结 ‎1．根据育种目标确定育种方法 育种目标 育种方案 集中双亲优良性状(“集优”)‎ 单倍体育种(明显缩短育种年限)‎ 杂交育种(耗时较长，但简便易行)‎ 对原品系实施“定向”改造 基因工程及植物细胞工程(植物体细胞杂交)育种 让原品系产生新性状(无中生有)‎ 诱变育种(可提高变异频率，期望获得理想性状)‎ 使原品系营养器官“增大”或“加强”‎ 多倍体育种 ‎2.根据不同需求确定育种方法 ‎(1)若要培育隐性性状个体，可用自交或杂交，只要出现该性状即可。‎ ‎(2)若要快速获得纯种，用单倍体育种方法。‎ ‎(3)若实验植物为营养繁殖，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。‎ ‎(4)若要培育原先没有的性状，可用诱变育种。‎ 视角1 对育种方法、原理和技术手段等的考查 ‎1．(2017·中原名校联考)利用基因型为aabb与AABB的水稻作为亲本培育基因型为AAbb的新品种，有关叙述不正确的是(　　)‎ A．操作最简便的是杂交育种，能明显缩短育种年限的是单倍体育种 B．利用F1的花药进行离体培养可获得该新品种 C．诱变育种不能定向获得该新品种 D．若通过多倍体育种获得AAAAbbbb个体，和该新品种存在生殖隔离 B　[解答本题的关键是明确各种育种方法的特点。操作最简便的是杂交育种，能明显缩短育种年限的是单倍体育种，A正确。利用F1‎ 的花药进行离体培养可获得单倍体，需再用秋水仙素处理才能得到稳定遗传的该新品种，B错误。诱变育种的原理是基因突变，具有不定向性，所以不能定向获得该新品种，C正确。通过多倍体育种获得的AAAAbbbb个体和二倍体AAbb杂交产生的后代为三倍体，由于三倍体不育，故两个亲本之间存在生殖隔离，D正确。]‎ ‎2．(2017·河南南阳高三上学期期中)水稻的高秆、矮秆分别由A和a控制，抗病和不抗病分别由B和b控制。现有基因型为aabb与AABB的水稻品种，如图为不同的育种方法培育矮秆抗病植株的过程，下列有关叙述正确的是(　　)‎ A．杂交育种包括①③过程，其原理是基因突变和基因重组 B．人工诱变育种为②过程，B可能来自b的基因突变 C．单倍体育种包括①④⑤过程，⑤过程常用花药离体培养法 D．多倍体育种包括①⑥⑦过程，原理是染色体结构和数目变异 B　[过程①③为杂交育种，其原理是基因重组，而不是基因突变，A错误；②过程为人工诱变育种，将aabb人工诱变可获得aaBB，b变成B源于基因突变，B正确；过程①④⑤为单倍体育种，子一代产生的配子经花药离体培养(④)得到单倍体，单倍体经秋水仙素处理⑤染色体加倍成纯合体，选育得到aaBB，C错误；过程①⑥⑦为多倍体育种，可获得多倍体aaaaBBBB，多倍体育种的原理是染色体数目加倍，即染色体数目变异，D错误。]‎ 育种图解的识别 ‎1．育种程序图的识别 如图所示，A表示杂交，B表示花药离体培养，C表示秋水仙素或低温处理，D表示自交，E表示人工诱变，F表示秋水仙素或低温处理，G表示基因工程，H表示脱分化，Ⅰ表示再分化，J表示包裹人工种皮。‎ 从左到右表示的育种方法依次为：杂交育种、单倍体育种、诱变育种、多倍体育种和基因工程育种。‎ ‎2．基于个体基因型的育种图解识别 如图所示，过程①②表示杂交育种，过程①⑥表示多倍体育种，过程①③⑤表示单倍体育种，过程④表示诱变育种。‎ 视角2 生物变异、育种和遗传规律综合应用 ‎3．棉纤维白色(B)和红色(b)是一对相对性状，育种专家发现深红棉(棉纤维深红色)的基因型为bb，其单倍体植株为粉红棉(棉纤维粉红色)，粉红棉深受消费者青睐，但单倍体植株棉纤维少，产量低。为了获得产量高的粉红棉新品种，育种专家对深红棉做了如图(Ⅰ和Ⅱ为染色体)所示过程的技术处理，得到了基因型为ⅡbⅡ(右上角字母表示该染色体所含有的基因，没有字母表示该染色体不含此基因)的粉红棉新品种，解决了单倍体植株棉纤维少的难题。‎ ‎(1)图中培育新品种的处理过程发生的变异为________，该粉红棉新品种自交后代发生性状分离出现了一种白色棉，该白色棉新品种的基因型是________。‎ 请用遗传图解说明该白色棉新品种产生的过程。‎ ‎(2)通过分析，粉红棉新品种的种子不能大面积推广。欲得到能大量推广的粉红棉种子，最简单的育种方法是________(写明材料和方法即可)。‎ ‎(3)图中基因A、a控制的性状分别是抗旱与不抗旱，则图中新品种自交产生的子代中，理论上抗旱粉红棉占总数的________。‎ ‎【解析】　(1)由图可知，Ⅱ 号染色体经过处理后缺失了一部分(b基因丢失)，得到了基因型为ⅡbⅡ的粉红棉。分析粉红棉自交后代的性状可知，两个b基因同时存在时表现为深红棉，只有一个b基因时表现为粉红棉，没有b基因时表现为白色棉。(2)最简单的育种方法为杂交育种，欲得到能大量推广的粉红棉种子，可用基因型为ⅡbⅡb和基因型为ⅡⅡ的个体杂交，即用深红棉与白色棉新品种杂交。(3)图中新品种的基因型为AaⅡbⅡ，其自交产生的子代中，理论上抗旱粉红棉占总数的×＝。‎ ‎【答案】　(1)染色体结构变异(染色体结构缺失)　ⅡⅡ　遗传图解如下：‎ ‎(2)用深红棉与白色棉新品种杂交　(3) 解答生物育种方案设计题目的一般步骤 考点三(实验)| 低温诱导染色体数目加倍 ‎1．实验原理 ‎(1)正常进行有丝分裂的组织细胞，在分裂后期着丝点分裂后，子染色体在纺锤体作用下分别移向两极，进而平均分配到两个子细胞中去。‎ ‎(2)低温可抑制纺锤体形成，阻止细胞分裂，导致细胞染色体数目加倍。‎ ‎2．实验流程 根尖培养：将蚕豆种子埋入盛有蛭石、沙土的花盆内，在盆内浇适量清水。将花盆放在窗台上阳光充足的地方待种子萌发 ‎　‎ 低温诱导：幼根长到1～1.5 cm时，将整个装置放入冰箱的低温环境中(4 ℃)，诱导培养36 h ‎　‎ 材料固定：剪取根尖0.5～1 cm，放入卡诺氏液中浸泡 0.5～1 h，固定其形态，然后用95%酒精冲洗2次 ‎　‎ 制作装片：解离→漂洗→染色→制片(同观察植物细胞的有丝分裂)‎ ‎　‎ 观察：先用低倍镜观察，找到变异细胞，再换用高倍镜观察 ‎3．注意事项 ‎(1)着丝点分裂与纺锤体无关：误将“抑制纺锤体形成”等同于“着丝点不分裂”。着丝点是自动分裂，无纺锤丝牵引，着丝点也分裂。‎ ‎(2)选材 ‎①选用的实验材料既要容易获得，又要便于观察。‎ ‎②常用的观察材料有蚕豆(染色体较洋葱少故首选)、洋葱、大蒜等。‎ ‎③选材的时候必须选用能够进行分裂的分生组织，不分裂的细胞染色体不复制，不会出现染色体数目加倍的情况。‎ ‎(3)根尖培养 ‎①培养不定根：要使材料湿润以利生根。‎ ‎②低温诱导：应设常温、低温‎4 ℃‎、‎0 ℃‎三种，以作对照，否则实验设计不严密。‎ ‎(4)观察 为了能观察到细胞在生活状态下的内部结构，必须先将细胞杀死固定。‎ ‎1．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 与质量分数为15%的盐酸等体积混合，浸泡经固定的根尖 解离根尖细胞，使细胞之间的联系变得疏松 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 解离根尖细胞 蒸馏水 浸泡解离后的根尖约10 min 漂洗根尖，去掉解离液 改良苯酚品红染液 把漂洗干净的根尖放进盛有改良苯酚品红染液的玻璃皿中染色3～5 min 使染色体着色 ‎2.低温诱导染色体加倍实验与观察细胞有丝分裂实验的操作步骤基本相同，但也有不同 项目 低温诱导植物染色体数目的变化 观察根尖分生组织细胞的有丝分裂 培养 待洋葱长出1 cm左右不定根时4 ℃低温培养 适宜温度下培养 固定 解离前用卡诺氏液进行固定，然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次 不用固定 染色 用改良苯酚品红染液 用醋酸洋红液或龙胆紫溶液 ‎[提醒点拨]‎ ‎1．解离时间：3～5 min，不宜过长也不宜过短。过长，根尖过于酥软，无法捞起，导致以后的制片工作无法进行；过短，组织中的细胞没有相互分离开来，给下一步的染色和制片工作造成困难。‎ ‎2．漂洗时间：10 min，不宜过短，否则解离液未洗去，染色困难。‎ ‎3．染色时间：3～5 min，不宜过长也不宜过短。时间过长，染色过度，导致细胞中一片颜色(与染色液相同)，分不清哪是染色体(质)，无法观察；时间过短，染色体(质)着色浅，也不易区分染色体(质)与其他结构，无法观察。‎ 视角　 低温诱导染色体加倍的实验原理和操作 ‎1．(2017·河南百校联盟质检)下列关于“低温诱导植物染色体数目的变化”实验叙述中，正确的是(　　)‎ A．低温处理洋葱根尖后会引起成熟区细胞染色体数目的变化 B．在观察低温处理的洋葱根尖装片时，通过一个细胞可以看到染色体的变化情况 C．低温处理和利用秋水仙素处理材料的原理是相同的 D．观察洋葱根尖装片时要先在低倍镜下找到所要观察的细胞，将所要观察的细胞移到视野的中央，调节视野的亮度，再转动粗准焦螺旋直至物像清晰 C　[洋葱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。]‎ ‎2．(2017·深圳模拟)以下材料选自某同学所做实验的部分记录。‎ 实验名称：低温诱导植物染色体数目的变化。‎ 实验步骤：①培养固定：将洋葱放在装满清水的广口瓶上，待根长出1 cm左右，剪取根尖0.5～1 cm，置于盛有清水的培养皿内，并在冰箱的冷藏室诱导培养36 h。将诱导后的根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5～1‎ ‎ h，然后用体积分数为95%的酒精冲洗两次。‎ ‎②装片制作：解离→染色→漂洗→制片。‎ ‎③观察：先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂图像，确认某个细胞染色体发生数目变化后，再用高倍镜观察。‎ 实验结论：低温条件下根尖所有细胞染色体数目都加倍。问题：‎ ‎(1)请将上述内容中错误之处予以改正。________。‎ ‎(2)低温导致染色体加倍的原因是________。‎ 如果要探究诱导染色体数目变化的最适温度，请写出简单的设计思路：____________________。‎ ‎(3)洋葱体细胞的一个细胞周期约为12 h。某同学利用洋葱根尖观察细胞有丝分裂，得到了如下结果。‎ 细胞周期 样本1‎ 样本2‎ 总数 间期 ‎42‎ ‎43‎ ‎85‎ 分裂期 前期 ‎4‎ ‎3‎ ‎7‎ 中期 ‎1‎ ‎0‎ ‎1‎ 后期 ‎1‎ ‎1‎ ‎2‎ 末期 ‎2‎ ‎3‎ ‎5‎ 计数细胞的总数 ‎100‎ 上述样本1和样本2表示________，间期为________h。‎ ‎【解析】　(1)剪去根尖后，根尖将失去营养物质的供给，细胞将随之失去分裂能力，故应先将整个装置放入冰箱的低温室中进行诱导培养，再剪取诱导处理的根尖制片观察；装片的制作步骤不正确，应当在解离之后随之漂洗；在低温诱导下可能部分细胞染色体数目发生变化，也可能诱导不成功都没有发生变化。‎ ‎(2)低温导致染色体加倍是通过抑制纺锤体的形成来实现，使加倍的染色体不能平均分配到两个子细胞中去，从而导致细胞中染色体数目的加倍；要探究诱导染色体数目变化的最适温度，应将温度作为实验变量，设置不同系列温度形成相互对照，然后观察比较结果，其中染色体数目变化最明显的结果所对应的温度为最适温度。‎ ‎(3)样本1和样本2是在不同视野中观察到的细胞分裂各时期的细胞数目，间期的时长计算要根据间期细胞数目与计数细胞的总数以及一个细胞周期所经历的时间来确定，其计算式为12×(85/100)＝10.2 h。‎ ‎【答案】　(1)①应将整个培养装置放入冰箱的低温室内，诱导36 h后剪取根尖；②装片制作顺序应为：解离→漂洗→染色→制片；③实验结论应为：部分细胞染色体数目发生变化或者没有细胞发生染色体数目变化 ‎(2)抑制纺锤体的形成和细胞分裂　设置不同温度梯度的对照组，观察并比较结果　(3)两个不同视野所看到的处在分裂各期的细胞数目　10.2‎ 低温诱导植物染色体数目加倍 低温阻碍细胞内酶促反应的进行，从而导致细胞分裂时形成纺锤体所需ATP的供应途径受阻，使细胞分裂过程中完成染色体加倍而细胞不能分裂，达到染色体数目加倍。‎ 从理论上讲，观察染色体数目的最佳时期是分裂中期，可当纺锤体的形成受到抑制时，细胞分裂就停止在了前期，不再出现中期、后期，只有当细胞分裂进入到第二周期的中期时，才能确保低温诱导染色体数目变化的成功。因此，低温处理的时间至少要有一个半周期的时间。低温抑制了纺锤体的形成，同时也降低了酶的活性，细胞分裂的速度减慢，细胞周期会延长。‎ 真题验收| 感悟高考　淬炼考能 ‎1．(2016·江苏高考)下图中甲、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(　　)‎ A．个体甲的变异对表型无影响 B．个体乙细胞减数分裂形成的四分体异常 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　‎ ‎[据图可知个体甲的变异是缺失，个体乙的变异是倒位，均会导致表型异常，A和D选项错误。个体甲自交，后代可能出现缺失染色体纯合个体致死现象，后代性状分离比不一定是3∶1，C项错误。个体乙细胞减数分裂形成的四分体异常，B项正确。]‎ ‎2．(2016·上海高考)导致遗传物质变化的原因有很多，图中字母代表不同基因，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　[由题图可知，变异类型①中a、b基因被j基因替换，变异类型①为易位；变异类型②中c、d、e基因发生颠倒，变异类型为倒位。]‎ ‎3．(2015·全国卷Ⅱ)下列关于人类猫叫综合征的叙述，正确的是(　　)‎ A．该病是由于特定的染色体片段缺失造成的 B．该病是由于特定染色体的数目增加造成的 C．该病是由于染色体组数目成倍增加造成的 D．该病是由于染色体中增加某一片段引起的 A　[人类猫叫综合征是人的第5号染色体部分缺失引起的遗传病。]‎ ‎4．(2015·江苏高考)甲、乙为两种果蝇(2n)，下图为这两种果蝇的各一个染色体组，下列叙述正确的是(　　)‎ A．甲、乙杂交产生的F1减数分裂都正常 B．甲发生染色体交叉互换形成了乙 C．甲、乙1号染色体上的基因排列顺序相同 D．图示染色体结构变异可为生物进化提供原材料 D　[A项，根据题干信息可知，甲、乙是两种果蝇，甲、乙杂交产生的F1虽然含有2个染色体组，但是因为来自甲、乙中的1号染色体不能正常联会配对，所以F1‎ 不能进行正常的减数分裂。B项，根据题图，甲中1号染色体发生倒位形成了乙中的1号染色体。C项，染色体中某一片段倒位会改变基因的排列顺序。D项，可遗传变异如基因突变、基因重组和染色体变异都能为生物进化提供原材料。]‎ ‎5．(2016·全国丙卷)基因突变和染色体变异是真核生物可遗传变异的两种来源。回答下列问题：‎ ‎(1)基因突变和染色体变异所涉及的碱基对的数目不同，前者所涉及的数目比后者________。‎ ‎(2)在染色体数目变异中，既可发生以染色体组为单位的变异，也可发生以________为单位的变异。‎ ‎(3)基因突变既可由显性基因突变为隐性基因(隐性突变)，也可由隐性基因突变为显性基因(显性突变)。若某种自花受粉植物的AA和aa植株分别发生隐性突变和显性突变，且在子一代中都得到了基因型为Aa的个体，则最早在子________代中能观察到该显性突变的性状；最早在子________代中能观察到该隐性突变的性状；最早在子________代中能分离得到显性突变纯合体；最早在子________代中能分离得到隐性突变纯合体。‎ ‎【解析】　(1)基因突变是基因上发生的碱基对的增添、缺失或替换，而染色体变异包括染色体数目和结构的变异，是排列在染色体上的基因的数目和排列顺序发生改变，因此基因突变所涉及的碱基对的数目比染色体变异所涉及的碱基对的数目要少。(2)染色体数目变异分为个别染色体的增加或减少，以及以染色体组为单位的增加或减少。‎ ‎(3)当发生显性突变时，即由aa突变为Aa，子一代的基因型为Aa，含有显性突变基因，子一代就能观察到该显性突变基因控制的性状，但子一代的基因型为Aa，为杂合体，将子一代自交，子二代的基因型为AA、Aa、aa，AA、Aa均表现为显性突变性状，二者区分不开，让子二代自交，产生子三代时，若不发生性状分离，表明该个体为显性纯合体(AA)；若发生性状分离，表明该个体为显性杂合体(Aa)。当发生隐性突变时，即由AA突变为Aa，子一代的基因型为Aa，但因是隐性突变，子一代观察不到隐性突变基因控制的性状，将子一代自交，子二代的基因型有AA、Aa、aa，其中aa能表现出隐性突变性状，且为隐性突变纯合体。‎ ‎【答案】　(1)少 ‎(2)染色体 ‎(3)一　二　三　二 ‎6．(2015·浙江高考)某自花且闭花授粉植物，抗病性和茎的高度是独立遗传的性状。抗病和感病由基因R和r控制，抗病为显性；茎的高度由两对独立遗传的基因(D、d，E、e)控制，同时含有D和E表现为矮茎，只含有D或E表现为中茎，其他表现为高茎。现有感病矮茎和抗病高茎两品种的纯合种子，欲培育纯合的抗病矮茎品种。‎ 请回答：‎ ‎(1)自然状态下该植物一般都是________合子。‎ ‎(2)若采用诱变育种，用γ射线处理时，需要处理大量种子，其原因是基因突变具有________________和有害性这三个特点。‎ ‎(3)若采用杂交育种，可通过将上述两个亲本杂交，在F2等分离世代中________抗病矮茎个体，再经连续自交等________手段，最后得到稳定遗传的抗病矮茎品种。据此推测，一般情况下，控制性状的基因数越多，其育种过程所需的________。若只考虑茎的高度，亲本杂交所得的F1在自然状态下繁殖，则理论上F2的表现型及其比例为________________________________________‎ ‎____________________。‎ ‎(4)若采用单倍体育种，该过程涉及的原理有____________________。请用遗传图解表示其过程(说明：选育结果只需写出所选育品种的基因型、表现型及其比例)。‎ ‎【解析】　本题主要考查学生对自由组合定律知识的掌握和灵活运用能力。(1)由题干信息“某自花且闭花授粉植物”可推知自然状态下该植物一般都是纯合子。(2)诱变育种时需要处理大量种子的主要原因在于基因突变具有多方向性、稀有性(低频性)和有害性。(3)因为育种目的是培育抗病矮茎品种，因此可在F2等分离世代中选择抗病矮茎个体，经过连续自交等纯合化育种手段，最后得到稳定遗传的抗病矮茎品种。一般情况下，杂交育种需要连续自交选育，因此控制性状的基因数越多，使每对基因都达到纯合的自交代数越多，所需的年限越长。茎的高度由两对独立遗传的基因控制，同时含有D和E表现为矮茎，只含有D或E表现为中茎，其他表现为高茎，若只考虑茎的高度，亲本基因型为DDEE和ddee，F1自交得到的F2代中，D_E_∶(D_ee＋ddE_)∶ddee＝9∶6∶1。(4)遗传图解见答案。‎ ‎【答案】　(1)纯 ‎(2)多方向性(不定向性)、稀有性(低频性)‎ ‎(3)选择　纯合化　年限越长　高茎∶中茎∶矮茎＝1∶6∶9‎ ‎(4)基因重组和染色体畸变(染色体变性)‎ ‎1．染色体变异的实质是基因数目或位置的改变。‎ ‎2．染色体组是指细胞中形态和功能各不相同，但互相协调、共同控制生物的生长、发育、遗传和变异的一组染色体。‎ ‎3．体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体，叫单倍体。与正常植株相比，单倍体植株长得弱小，并且高度不育。‎ ‎4．由受精卵发育而成，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体叫多倍体。多倍体植株常常茎秆粗壮，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较高。‎ ‎5．单倍体育种包括花药离体培养和染色体加倍两个过程。‎ ‎6．人工诱导多倍体可以用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，也可用低温处理植物分生组织细胞，原理是抑制有丝分裂前期的纺锤体的形成。‎