2019高中生物第三章第三节染色体变异及其应用教案苏教版必修2 13页

染色体变异及其应用一、染色体结构的变异1．染色体结构变异的特点染色体结构变异能(选填“能”或“不能”)通过显微镜直接观察到。2．染色体结构变异的原因、类型及结果二、染色体数目的变异1．染色体组二倍体生物配子中所具有的全部染色体组成一个染色体组。2．染色体数目的变异染色体数目的成倍增加或减少，或者个别染色体的增加或减少等，都称为染色体数目的变异。分类如下：(1)非整倍性变异：指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。(2)整倍性变异①一倍性变异：体细胞只含有一个染色体组的变异。特点：高度不育。②单倍性变异：体细胞含有的染色体数等于配子染色体数的变异。a．成因：由配子直接发育成新个体，如植物的单倍体，蜜蜂的雄蜂(由未经受精的卵细胞直接发育而来)。b．特点：植株弱小，高度不育。③多倍性变异：指与正常的二倍体细胞相比，具有更多染色体组的变异。三、染色体变异在育种上的应用1．单倍体育种(1)方法：花粉单倍体纯合二(或多)倍体优良品种(2)优点：①后代是纯合子，自交后代不会发生性状分离；②能明显缩短育种年限。2．多倍体育种(1)方法n(2)优点：多倍体植株的茎秆粗壮，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也有所增加。(3)人工诱导①方法：用秋水仙素处理或用低温处理。②处理对象：萌发的种子或幼苗。③原理：能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞的两极，从而使染色体数目加倍。(4)实例：三倍体无子西瓜的培育。一、染色体结构的变异1．仔细阅读教材，结合如图，探究下列问题：(1)图示过程发生在哪类染色体之间？属于哪类变异？提示：发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间；属于基因重组。(2)发生易位的两条染色体是同源染色体吗？提示：不是同源染色体，而是非同源染色体。2．判断正误(1)染色体是DNA的主要载体。(√)(2)一对同源染色体之间染色体片断的互换是染色体结构变异中的易位。(×)(3)染色体结构变异对生物体往往是有利的。(×)二、染色体数目的变异1．分析下列图示：根据图示判断甲、乙生物细胞中染色体组数并说明判断依据。(1)甲生物细胞内有几个染色体组？提示：4个。细胞内同一种形态的染色体有4条。(2)乙生物细胞内有几个染色体组？提示：4个。在乙生物体的基因型中，控制同一性状的基因出现4次。(3)丙生物的体细胞含32条染色体，有8种形态，丙生物的体细胞中含有几个染色体组？写出计算的公式。提示：4个。计算公式为：染色体组的数目＝染色体数/染色体形态数。n2．根据单倍体、二倍体和多倍体的概念判断下列说法是否正确，并说明理由。(1)二倍体物种所形成的单倍体中，其体细胞中只含有一个染色体组。提示：正确。二倍体的体细胞中含有两个染色体组，在体细胞进行减数分裂形成配子时，同源染色体分开，导致染色体数目减半。(2)由四倍体、六倍体生物形成的单倍体，其体细胞中就含有两个或三个染色体组，可称为二倍体或三倍体。提示：错误。尽管其体细胞中含有两个或三个染色体组，但由于是正常的体细胞产生的配子形成的个体，只能称为单倍体。3．判断正误(1)根据某生物的体细胞基因型为AAaaBBbb，可判断该生物为二倍体生物。(×)(2)体细胞中含有一个染色体组的生物是单倍体，含有两个染色体组的生物是二倍体。(×)(3)用秋水仙素处理植株使染色体数目加倍就是多倍体育种。(×)一、染色体结构变异的类型归纳n二、染色体数目的变异1．染色体组的特征(1)一个染色体组中不含同源染色体，是一组非同源染色体；(2)每条染色体的形态、大小和功能各不相同；(3)携带着控制生物生长发育的全部遗传信息；(4)同种生物的一个染色体组中染色体数目是一定的，不同生物一个染色体组中染色体数目不同。2．染色体组数目的判断(1)据染色体形态判断n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3条、b中两两相同、c中各不相同，则可判定它们分别含三、二、一个染色体组。(2)据基因型判断控制同一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，如图所示：(d～g中依次含四、二、三、一个染色体组)(3)据染色体数/形态数的比值判断染色体数/形态数的比值意味着每种形态染色体数目的多少，每种形态染色体有几条，即含几个染色体组。如果果蝇该比值为8条/4种形态＝2，则果蝇含二个染色体组。三、单倍体、二倍体与多倍体的比较单倍体二倍体多倍体概念体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体由受精卵发育而来，体细胞含有二个染色体组的个体由受精卵发育而来，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体染色体组一个至多个二三个或三个以上形成过程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　　四、单倍体育种、多倍体育种的比较单倍体育种多倍体育种原理染色体变异染色体变异常用方法花药离体培养，然后进行人工诱导使染色体数目加倍，形成纯合子秋水仙素处理萌发的种子或幼苗优点明显缩短育种年限操作简单，可在较短时间内获得所需类型缺点技术复杂，需与杂交育种配合适用于植物，在动物方面难以开展举例抗病植株的快速育成三倍体无子西瓜、甜菜五、“环境中化学物质对染色体结构变异的影响”的实验步骤培养蚕豆种子：25℃水培48h，使根长到0.5～1.5cmn　↓处理蚕豆根尖：移入质量浓度为300mg/L硫酸铜溶液中培养6h，自来水冲洗后再移入清水中培养24h↓制作临时装片　↓染色：用改良碱性品红染液染色　↓镜检计算微核率[例1]　(福建高考)某男子表现型正常，但其一条14，如图甲。减数分裂时异常染色体的联会如图乙，配对的三条染色体中，任意配对的两条染色体分离时，另一条染色体随机移向细胞任一极。下列叙述正确的是(　　)A．图甲所示的变异属于基因重组B．观察异常染色体应选择处于分裂间期的细胞C．如不考虑其他染色体，理论上该男子产生的精子类型有8种D．该男子与正常女子婚配能生育染色体组成正常的后代[研析]　本题借助文字和图示信息，考查生物变异及减数分裂的相关知识。具体解题过程如下：[审]——提取信息信息a：一条14号染色体和一条21号染色体相互连接形成一条异常染色体，属于染色体结构变异。信息b：减数分裂时异常染色体发生联会的三条染色体中，任意配对的两条染色体分离时，另一条染色体随机移向任一极。[析]——解读信息①：染色体变异在显微镜下可以观察到，宜选择细胞分裂中期观察。②：减数分裂时，图乙中染色体变化情况如图所示：图中含1、3号染色体的精子是正常的。[判]——研判选项A项：根据信息a可知，A项错误。nB项：由分析①可知，B项错误。C项：根据分析②中图示可知，精子类型理论上应有6种，C项错误。D项：由分析②可知，该男子可产生含1、3号染色体的正常精子，因此可能生育正常的子代，D项正确。[答案]　D[例2]　如图分别表示四个生物的体细胞，下列有关描述中正确的是(　　)A．图中是单倍体的细胞有三个B．图中的丁一定是单倍体的体细胞C．每个染色体组中含有三条染色体的是甲、乙、丁D．与乙相对应的基因型可以是aaa、abc、AaaBBBcccDDd、aabbcc等[解析]　判断染色体组是根据每一条染色体形态相同的个数，如甲、乙、丙、丁中分别含有3、3、2、1个染色体组，其中丁图一定是单倍体，而甲、乙、丙可能分别是三倍体、三倍体、二倍体，也可能是单倍体，与乙图对应的应是每个性状都有三个等位基因控制，所以abc、aabbcc这两种基因型不正确。[答案]　B两看法判断单倍体、二倍体和多倍体一看发育起点；二看体细胞中含有几个染色体组。①配子单倍体——————————————[课堂归纳]———————————————[网络构建]填充：①缺失　　　②重复　　　③易位　　　④倒位⑤染色体组成倍增减　⑥个别染色体的增添或减少⑦单倍体育种　　　　⑧多倍体育种[关键语句]n1．染色体结构变异包括缺失、重复、倒位和易位等几种类型。2．染色体结构变异可改变染色体上的基因的数目或排列顺序，可在显微镜下观察到。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．由受精卵发育而来的个体，体细胞中含几个染色体组，就是几倍体。5．由配子发育而来的个体都是单倍体，即单倍体并不一定只含一个染色体组。6．单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理幼苗等阶段，能明显缩短育种年限。7．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。知识点一、染色体结构的变异1．(上海高考)如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：选C　①过程中F与m位置相反，表示的是染色体的倒位，②过程只有F，没有m，但多出了一段原来没有过的染色体片段，表示的是染色体的易位。知识点二、染色体数目的变异2．下列含3个染色体组的细胞是(　　)解析：选A　若体细胞中含3个染色体组，则控制每一性状的基因应该有3个。而B项含有2个染色体组，C项含有1个染色体组，D项含有4个染色体组。3．对于低温诱导洋葱染色体数目变化的实验，不正确的描述是(　　)A．处于分裂间期的细胞最多B．在显微镜视野内可以观察到二倍体细胞和四倍体细胞C．在高倍显微镜下可以观察到细胞从二倍体变为四倍体的过程D．在诱导染色体数目变化方面，低温与秋水仙素诱导的原理相似解析：选C　因分裂间期时间最长，所以处于分裂间期的细胞数量最多。因制作有丝分裂临时装片过程中解离时已杀死了细胞，故在显微镜视野中可看到二倍体和四倍体细胞，但看不到它们的变化过程。4．一杂合子植株(二倍体)的下列部分，经组织培养和秋水仙素处理后可获得纯合子的是(　　)A．根　　　　B．茎　　　　C．叶　　　　D．花粉解析：选D　杂合子植株产生的花粉，其配子含有一对等位基因中的一个基因，经过秋水仙素处理后加倍，故可获得纯合子。n5．下面是各细胞中所含的染色体的示意图。请据图回答：(1)图中可表示二倍体生物体细胞的是________，可表示单倍体生物体细胞的是________。(2)每个染色体组中含有2条染色体的细胞是________。(3)C细胞中含同源染色体的数目是________。(4)图D表示一个含有4条染色体的有性生殖细胞，它是由________倍体生物的性原细胞经________产生的。解析：A图：细胞内含有2条染色体，其大小相等、形态相似，因此，可认为含有2个染色体组，每个染色体组中含有1条染色体，即有一对同源染色体。此细胞所代表的生物若由受精卵发育而来则为二倍体，若由配子直接发育而来，则为单倍体。B图：细胞内含有6条染色体，有2种形态，因此可判定有3个染色体组，每个染色体组中有2条染色体，此细胞所代表的生物很可能是单倍体，若是由受精卵发育而来，也可能是三倍体。C图：细胞内含有5条染色体，有5种形态。因此可判断细胞中无同源染色体，只有1个染色体组，所以此细胞所代表的生物一定是单倍体。D图：细胞内含有4条染色体，有1种形态，因此，可判定细胞内含4个染色体组，每个染色体组中含1条染色体。当此细胞所代表的生物由配子发育而来时为单倍体，由受精卵发育而来时则为四倍体。答案：(1)A　A、B、C、D　(2)B　(3)0　(4)八　减数分裂知识点三、单倍体育种与多倍体育种6．已知西瓜的染色体数目2N＝22，请根据下面的西瓜育种流程回答有关问题：(1)图中所用的试剂①是____________，该试剂的作用是____________。(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)试剂①为秋水仙素，其作用是抑制纺锤体的形成，使染色体数目加倍。(2)培育无子西瓜A的育种方法应为多倍体育种。(3)单倍体育种的基本流程是：花药离体培养→单倍体植株→秋水仙素处理加倍→筛选获得纯合子。(4)观察染色体数目、形态的最佳时期是有丝分裂中期。答案：(1)秋水仙素　抑制纺锤体的形成，使染色体数目加倍　(2)多倍体育种　(3)花药离体培养　全能　(4)有丝分裂中期(时间：25分钟；满分：50分)n一、选择题(每小题2分，共20分)1．下列变异中，不属于染色体结构变异的是(　　)A．非同源染色体之间相互交换片段B．染色体上DNA的一个碱基发生改变C．染色体缺失片段D．染色体增加片段解析：选B　DNA中的一个碱基发生变化，属于基因突变。2．在细胞分裂过程中出现了甲、乙2种变异，甲图中英文字母表示染色体片段。下列有关叙述正确的是(　　)①甲图中发生了染色体结构变异，增加了生物变异的多样性②乙图中出现的这种变异属于染色体变异③甲、乙两图中的变化只会出现在有丝分裂中④甲、乙两图中的变异类型都可以用显微镜观察检验A．①②③　　　　　　　　B．②③④C．①②④D．①③④解析：选C　由甲图染色体上的基因排序变化可知，染色体发生了结构变异，该变异既可以发生在减数分裂过程中，也可以发生在有丝分裂过程中。乙图是发生在有丝分裂后期的染色体没有平均分配而导致的染色体数目变异。染色体结构变异和数目变异均可在显微镜下直接观察到。3．下列关于染色体组的概念的叙述中，错误的是(　　)A．二倍体生物配子中的全部染色体B．一个染色体组中无形态大小结构相同的染色体C．不同生物的染色体组内染色体的数目、形态、大小不同D．卵细胞或精子中的所有染色体解析：选D　多倍体生物的卵细胞或精子中含有多个染色体组，故D的说法是错误的，不符合染色体组的定义。4．有关“低温诱导大蒜根尖细胞染色体加倍”的实验，正确的叙述是(　　)A．可能出现三倍体细胞B．多倍体细胞形成的比例常达100%C．多倍体细胞形成过程无完整的细胞周期D．多倍体形成过程增加了非同源染色体重组的机会解析：选C　在多倍体细胞形成过程中，不可能进入有丝分裂后期，因为没有纺锤体形成，染色体不能被拉向细胞两极。5．下列四个细胞图中，属于二倍体生物精细胞的是(　　)n解析：选D　二倍体生物的体细胞中，含有两个染色体组，经减数分裂产生的有性生殖细胞(精子或卵细胞)中，只含有一个染色体组，即染色体的大小、形态应各不相同。精细胞中染色体不含有染色单体，因为减数第二次分裂时，着丝粒分裂，染色单体变成染色体。6．果蝇的体细胞中有4对同源染色体，在减数分裂过程中，由于偶然原因，果蝇的一对性染色体没有分开，由此产生的不正常的卵细胞的染色体数为(　　)A．3或3＋XYB．3＋X或3＋YC．3或3＋XXD．3或3＋X解析：选C　果蝇的体细胞有4对同源染色体，其中有三对常染色体和一对性染色体。在减数分裂时，一对性染色体没有分开，而常染色体已经分开，所以，产生的卵细胞的染色体数可能是3＋XX，也可能只有3条常染色体。7．分析下列各图，A、B、C、D中含一个染色体组的细胞是(　　)解析：选B　在对照图中，可以看出含两个染色体组，B项从每对染色体中各取一条，组成一个染色体组。8．关于多倍体的叙述，正确的是(　　)A．植物多倍体不能产生可育的配子B．八倍体小黑麦是用基因工程技术创造的新物种C．二倍体植株加倍为四倍体后，营养成分必然增加D．多倍体在植物中比在动物中更为常见解析：选D　大部分的多倍体植物(如四倍体)能产生可育的配子；八倍体小黑麦的培育属于多倍体育种；二倍体植株加倍为四倍体后，营养物质的含量有所增加，但种类并没有增加；动物中多倍体很少，而植物中由于低温等环境因素的影响，多倍体较为常见。9．把普通小麦的花粉和一部分体细胞通过组织培养，分别培育产生两种小麦植株，它们分别是(　　)A．单倍体、二倍体B．三倍体、六倍体C．单倍体、六倍体D．二倍体、单倍体解析：选C　对花粉进行组织培养，是把精子培育成新的生物体，属于单倍体；把普通小麦的体细胞组织培养成新的生物体，属于生物的营养生殖。普通小麦的体细胞是受精卵通过有丝分裂形成的，其体细胞中含有6个染色体组，因此属于六倍体。10．在自然界谷物中，水稻、玉米等都具有糯性，而小麦没有糯性。江苏某农科所通过江苏白小麦与日本关东107、美国IKE等种间杂交后获得糯性基因，再用其后代与扬麦158品种进行多次回交，将糯性品质固定在扬麦158品种上，培育出糯性小麦。相关的育种过程如图。下列叙述正确的是(　　)A．上述材料中，江苏某农科所培育糯性小麦的过程中运用的遗传学原理是基因突变B．要想在短时间内获得糯性小麦的育种方法是a，此方法能提高突变率C．a、c过程都需要使用秋水仙素，都作用于萌发的种子D．要获得yyRR，b过程需要进行不断地自交来提高纯合率，理论上F2n中获得yyRR的概率是1/16解析：选D　由题意可知，糯性小麦是通过种间杂交及多次回交后获得的，杂交与回交都是亲代通过减数分裂产生重组型配子，雌雄配子经过受精作用产生子代，此过程的遗传学原理是基因重组。a过程属于单倍体育种，其特点是能够明显缩短育种年限；c过程为多倍体育种；单倍体育种与多倍体育种都需要使用秋水仙素，前者处理的是幼苗，后者处理的是萌发的种子或幼苗。b过程是杂交育种，可通过不断连续自交淘汰发生性状分离的个体，提高纯合率。F1基因型为YyRr，两对基因分别位于两对同源染色体上，F2中yyRR的概率是1/16。二、非选择题(共30分)11．(12分)三倍体无子西瓜培育原理及流程如图所示：(1)无子西瓜的培育方法叫________，其理论基础是________。秋水仙素的作用是_____________________________________________________________________。(2)四倍体植株授以二倍体西瓜的花粉，所结果实各个部分的染色体组数目是：果皮________，种皮________，胚________，胚乳________。(3)三倍体植株应授以二倍体植物成熟的花粉，其目的是_______________________。(4)从变异的原因及变异的种类看，无子西瓜是________________________________。(5)三倍体西瓜产量高，果实无子，含糖量提高10%左右，这些事实说明染色体组倍增变化的意义在于__________________________________________________。解析：无子西瓜的培育是染色体变异的应用，是利用秋水仙素抑制纺锤体的形成，从而使细胞内的染色体数目加倍。利用二倍体给四倍体进行授粉，在四倍体上结出西瓜，此西瓜的果皮和种皮均是由母本体细胞发育而成，均有4个染色体组，胚是受精作用的产物，应有3个染色体组，胚乳是由母本提供的两个极核，父本提供的一个精子，形成受精极核发育而来的，所以共有5个染色体组。答案：(1)多倍体育种　染色体变异　抑制有丝分裂过程中纺锤体的出现，从而使染色体数目加倍　(2)4　4　3　5　(3)刺激子房发育成无子果实　(4)染色体变异引起的可遗传变异　(5)促使基因效应增强12．(18分)回答下列有关小麦遗传育种的问题。(1)如果小偃麦早熟(A)对晚熟(a)是显性，抗干热(B)对不抗干热(b)是显性(两对基因自由组合)，在研究这两对相对性状的杂交实验中，以某亲本与双隐性纯合子杂交，F1性状分离比为1∶1。请写出此亲本可能的基因型：______________________________________。(2)如果决定小偃麦抗寒与不抗寒的一对基因在叶绿体DNA上，若以抗寒晚熟与不抗寒早熟的纯合亲本杂交，要想得到抗寒早熟个体，需用表现型为________的个体作母本，该纯合的抗寒早熟个体最早出现在________________________________________________。(3)小偃麦有蓝粒品种，如果有一蓝粒小偃麦变异株，籽粒变为白粒，经检查，体细胞缺少一对染色体，这属于染色体变异中的________变异。n(4)除小偃麦外，我国也实现了普通小麦与黑麦的远缘杂交。①普通小麦(六倍体)配子中的染色体数为21，配子形成时处于减数第二次分裂后期的每个细胞中的染色体数为________________；②黑麦配子中的染色体数和染色体组数分别为7和1，则黑麦属于________倍体植物；③普通小麦与黑麦杂交，F1体细胞中的染色体组数为________，由此F1可进一步培育成小黑麦。解析：(1)亲本与双隐性纯合子杂交，F1性状分离比为1∶1，根据后代的分离比可知，该亲本有一对性状的基因组合是杂合的，另一对性状的基因组合是纯合的，亲本的基因型可能为AaBB、Aabb、AABb、aaBb。(2)小偃麦抗寒与不抗寒是由一对细胞质基因控制的，其遗传特点表现为母系遗传，而小偃麦早熟和晚熟是由一对核基因控制的，其遗传遵循孟德尔的遗传规律，若以抗寒晚熟与不抗寒早熟的纯合亲本杂交，要得到抗寒早熟个体，需用表现型为抗寒晚熟的个体作母本，杂交得到抗寒早熟个体(杂合子)，需经过自交才能在F2中得到纯合的抗寒早熟个体。(3)染色体变异分为染色体结构变异和染色体数目变异，其中后者又分为两类：一类是细胞内的个别染色体数目增加或减少，另一类是细胞内的染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少。(4)普通小麦(六倍体)配子中的染色体数为21，在减数第二次分裂后期着丝粒分裂，一条染色体变成两条子染色体，此时染色体数目和体细胞中染色体数目相等，均为42条；黑麦配子中的染色体数和染色体组数分别为7和1，则其体细胞中含有14条染色体(2个染色体组)，黑麦为二倍体植物；普通小麦(六倍体)与黑麦(二倍体)杂交，由于普通小麦配子中含有3个染色体组、黑麦配子中含有1个染色体组，它们之间结合产生的F1中含有4个染色体组。答案：(1)AaBB、Aabb、AABb、aaBb　(2)抗寒晚熟　F2(或子二代)　(3)数目　(4)①42　②二　③4