学年高中生物第三章遗传和染色体第10课时染色体变异及其应用学案苏教版必修2.docx

学年高中生物第三章遗传和染色体第10课时染色体变异及其应用学案苏教版必修2.docx

《学年高中生物第三章遗传和染色体第10课时染色体变异及其应用学案苏教版必修2.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《学年高中生物第三章遗传和染色体第10课时染色体变异及其应用学案苏教版必修2.docx（21页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

学年高中生物第三章遗传和染色体第10课时染色体变异及其应用学案苏教版必修2

第10课时　染色体变异及其应用

学习目标

1．简述染色体结构变异和数目变异。

2.简述染色体变异在育种上的应用。

3.实验：

低温诱导染色体加倍。

|基础知识|

一、染色体结构变异

1．产生原因

染色体断裂以及断裂后的片段不正常的重新连接。

2．变异类型[连线]

3．遗传效应

染色体上基因的数目或排列顺序发生改变，从而导致性状的变异。

二、染色体数目变异

1．染色体组

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、遗传和变异的一组非同源染色体。

2．染色体数目变异

（1）概念：

染色体数目以染色体组的方式成倍地增加或减少，或者个别染色体的增加或减少。

（2）类型

①单倍体：

由配子发育而成，体细胞中含有配子染色体组的个体。

②二倍体和多倍体：

由受精卵发育而成，体细胞中含有两个染色体组的个体称为二倍体，含有三个或三个以上染色体组的个体称为多倍体。

3．实验　低温诱导染色体数目加倍

（1）原理：

低温处理植物分生组织细胞，抑制纺锤体的形成，导致有丝分裂后期着丝点分裂后，子染色体无法在纺锤丝的牵引下平均移向细胞两极，阻止细胞分裂，使子细胞内染色体数目加倍。

（2）步骤

↓

↓

↓

↓

三、染色体变异在育种上的应用

1．单倍体育种

（1）单倍体植株的特点：

植株长得弱小，且高度不育。

（2）获得单倍体的方法：

常采用花药离体培养的方法。

（3）单倍体育种流程

花药

单倍体

纯合二倍体

优良品种

（4）单倍体育种的优点：

与杂交育种相比，明显缩短育种年限。

2．多倍体育种

（1）多倍体植株的特点：

茎秆粗壮，叶片、果实和种子较大，糖类、蛋白质等营养物质的含量较高。

（2）人工获得多倍体的方法

①方法：

目前最常用且最有效的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。

②机理：

抑制纺锤体的形成，导致染色体不能够移向细胞两极，从而使细胞内染色体数目加倍，进而形成多倍体。

|自查自纠|

（1）染色体结构变异和数目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，从而导致染色体数目加倍（　　）

（6）本课时制作临时装片的程序是：

解离→染色→漂洗→压片（　　）

答案　

（1）√　

（2）√　（3）√　（4）×　（5）√　（6）×

|图解图说|

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

花药离体培养与单倍体育种的区别

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

三倍体无子西瓜的培育过程

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

三倍体无子西瓜为什么无子？

有种皮吗？

提示：

三倍体减数分裂时联会紊乱，高度不育，无子；但有子房壁发育成的种皮。

探究点一　染色体组及生物体倍性的判断

如图，甲、乙表示生物的体细胞染色体组成，丙表示生物的体细胞基因组成，分析回答：

（1）甲、乙、丙细胞分别含有几个染色体组？

提示　甲、乙、丙细胞含有的染色体组组数分别为4、1、4。

（2）甲生物的倍性如何？

乙生物呢？

提示　甲可能是四倍体或单倍体，乙一定是单倍体。

（3）甲细胞与哪个细胞可能取自同一种生物？

提示　甲、丙细胞均含有4个染色体组，二者可能取自同一种生物。

（4）将丙细胞的基因定位在染色体上，并画出示意图？

提示

染色体组和生物倍性的判定

（1）“三要件”界定染色体组

①不含有同源染色体；

②是一组非同源染色体，染色体形态、大小和功能各不相同；

③含有一整套控制该生物的性状的基因（不遗漏，不重复）。

（2）“两法”确定染色体组的数量

①染色体形态法

细胞内同一形态的染色体有几条，则含有几个染色体组。

②基因型法

控制同一性状的基因（不分显隐性）出现几次，则有几个染色体组。

（3）“两看”区分单倍体、二倍体和多倍体

【典例1】如图是某果蝇的体细胞染色体组成，以下说法正确的是（　　）

A．染色体1与2之间的片段互换属于易位

B．染色体1、2、3、5、7可组成一个染色体组

C．果蝇的体细胞内含有四个染色体组

D．果蝇属于二倍体生物

尝试解答________

解析　染色体1是X染色体，2是Y染色体，二者是一对同源染色体，易位发生在非同源染色体之间；一个染色体组是一组非同源染色体，不含有同源染色体，一个染色体组中不能同时含有1和2；图示细胞形态相同的染色体有两条，应含有两个染色体组；果蝇含有两个染色体组，同时又是受精卵发育形成的，属于二倍体生物。

答案　D

【跟踪训练】

1．如图表示某植物正常体细胞的染色体组成，下列各选项中，可能是该植物基因型的是（　　）

A．ABCd　　　　　　B．Aaaa

C．AaBbCcDdD．AaaBbb

解析　由图可以看出该植物属于四倍体，因此控制同一性状的基因应出现四次。

答案　B

探究点二　多倍体育种和单倍体育种

1．多倍体育种和单倍体育种比较

多倍体育种

单倍体育种

原理

__________

____________

常用方法

____________

______________

提示　染色体组成倍增加　染色体组成倍减少，再加倍后得到纯种　秋水仙素处理萌发的种子、幼苗　花粉离体培养后，人工诱导染色体加倍

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数目加倍，处理的对象是否相同？

为什么？

提示　前者处理的对象是萌发的种子或幼苗，后者处理的对象只能是单倍体幼苗。

单倍体高度不育，没有种子。

3．与杂交育种相比，单倍体育种的优点是什么？

并说明原因。

提示　通过单倍体育种得到的植株，每对染色体上成对的基因都是纯合的，自交后代不会出现性状分离，因此与杂交育种相比，单倍体育种可明显缩短育种年限。

【典例2】用杂合体种子尽快获得纯合体植株的方法是（　　）

A．种植→F2→选不分离者→纯合体

B．种植→秋水仙素处理→纯合体

C．种植→花药离体培养→单倍体幼苗→秋水仙素处理→纯合体

D．种植→秋水仙素处理→花药离体培养→纯合体

尝试解答________

解析　单倍体育种能明显缩短育种年限。

C项有花药离体培养和秋水仙素处理，为单倍体育种。

D项中不一定得到纯合体。

答案　C

【跟踪训练】

2．如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．用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；无子西瓜是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，细胞中仍含有2个染色体组。

答案　C

知识脉络

要点晨背

1.染色体结构变异包括缺失、重复、倒位和易位4种类型。

2.一个染色体组内的染色体形态和功能各不相同。

3.由受精卵发育而来的个体，体细胞中含有几个染色体组就是几倍体。

4.单倍体并不一定只含一个染色体组。

5.单倍体育种包括花药离体培养、秋水仙素处理幼苗及筛选等阶段，能明显缩短育种年限。

6.低温和秋水仙素溶液均可抑制纺锤体的形成，使细胞的染色体数加倍。

1．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　①过程使该染色体上的基因F与m所在的染色体片段发生了倒转，因此①过程为倒位；②过程使染色体缺少了基因m所在的片段，但获得了一段新非同源片段，因此②过程为易位，C项正确。

答案　C

2．一个染色体组应是（　　）

A．配子中的全部染色体

B．体细胞中的一半染色体

C．来自父方或母方的全部染色体

D．二倍体生物配子中的全部染色体

解析　一个染色体组是一组非同源染色体，二倍体生物配子中的全部染色体是一个染色体组。

答案　D

3．某生物的体细胞染色体组成如图所示，下列有关叙述正确的是（　　）

A．该生物是单倍体

B．该生物是三倍体

C．该生物的基因型可能是AaBbCc

D．该生物高度不育

解析　图示细胞含有三个染色体组，该生物可能是单倍体或三倍体，A、B两项错误；AaBbCc生物的体细胞含有两个染色体组，C项错误；体细胞含有奇数个染色体组的生物减数分裂时同源染色体联会紊乱，高度不育，D项正确。

答案　D

4．在“低温诱导染色体加倍”的实验中，所用的试剂与其作用不对应的是（　　）

A．卡诺氏液；固定细胞形态

B．15%盐酸和95%乙醇的混合液：

解离以使组织中的细胞分离开

C．95%乙醇：

冲洗卡诺氏固定液

D．0.02g/ml龙胆紫溶液：

使细胞内的DNA着色

解析　0.02g/ml龙胆紫溶液是使细胞内的染色质（体）着色。

答案　D

5．三倍体无子西瓜培育原理及流程如下图。

（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________。

（3）四倍体母本植株吸收的水分主要用于________。

其吸水的主要部位的细胞中含有________个染色体组。

（4）三倍体西瓜无子的原因是____________________。

解析　二倍体西瓜的种子或幼苗经秋水仙素处理后，细胞中的染色体加倍成为四倍体。

四倍体西瓜植株授以二倍体西瓜的花粉，所结果实的果皮由四倍体西瓜雌蕊的子房壁发育而成，应有4个染色体组；种皮由珠被发育而成，也应有4个染色体组；胚是由受精卵发育而来的，应有3个染色体组。

西瓜植株吸收的水分主要用于蒸腾作用，用秋水仙素处理幼苗时，由于根部细胞没有受到处理，所以染色体数目不变，仍含2个染色体组。

三倍体减数分裂时染色体联会紊乱，产生的配子不可育，所以果实里几乎没有种子。

答案　

（1）多倍体育种　染色体变异　抑制细胞分裂时纺锤体的形成　

（2）4　4　3　（3）蒸腾作用　2　（4）减数分裂时染色体联会紊乱，产生的配子不可育

课后跟踪分层训练

（时间：

35分钟）

1．已知某物种一条染色体上依次排列着A、B、C、D、E五个基因，下面列出的若干种变化中可使基因内部结构发生改变的是（　　）

已知的染色体状况

解析　据图分析选项A、B、C分别由染色体变异中缺失、增添和易位造成，没有新基因产生，而选项D中c出现的原因既可能是基因突变（基因内部结构发生变化），又可能是交叉互换。

答案　D

2．下列有关二倍体、多倍体和单倍体的叙述，正确的是（　　）

A．二倍体的体细胞中含有2个染色体组

B．单倍体的体细胞中含有1个染色体组

C．多倍体都是可育的

D．单倍体都是不可育的

解析　多倍体的单倍体体细胞中不止含1个染色体组，B项错误；多倍体不一定可育，如三倍体高度不育，C项错误；单倍体不一定不育，如四倍体的单倍体就是可育的，D项错误。

答案　A

3．韭菜的体细胞中含有32条染色体，32条染色体有8种形态结构，韭菜是（　　）

A．二倍体　　　B．四倍体

C．六倍体D．八倍体

解析　一个染色体组内的每条染色体形态、大小各不相同。

根据染色体的形态，可推断一个染色体组内染色体的数目，根据同源染色体的数目，可推断染色体的组数。

答案　B

4．下列有关水稻的叙述，错误的是（　　）

A．二倍体水稻含有两个染色体组

B．二倍体水稻经秋水仙素处理，可得到四倍体水稻，稻穗、米粒变大

C．二倍体水稻与四倍体水稻杂交，可得到三倍体水稻，含三个染色体组

D．二倍体水稻的花粉经离体培养，可得到单倍体水稻，稻穗、米粒变小

解析　单倍体植株弱小，且高度不育，故二倍体水稻的花粉经离体培养，所得到的单倍体植株一般不能结出米粒。

答案　D

5．已知某小麦的基因型是AaBbCc，三对基因分别位于三对同源染色体上，利用其花药进行离体培养，获得N株小麦，其中基因型为aabbcc的个体约占（　　）

A．

B．

C．

D．0

解析　二倍体的花药进行离体培养，获得的全为含一个染色体组的单倍体，不会出现aabbcc这样的二倍体。

若要获得aabbcc这样的个体，需用秋水仙素处理由abc花粉发育而来的单倍体幼苗。

答案　D

6．对于“低温诱导蚕豆染色体数目变化”的实验，描述错误的是（　　）

A．低温诱导的染色体数目变化将引起可遗传变异

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．用根尖分生区作材料，在高倍镜下可以观察到细胞从二倍体变为四倍体的全过程

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　染色体数目的变异和结构的变异都是可遗传变异。

蚕豆本身就是二倍体，低温和秋水仙素都能抑制纺锤体的形成，着丝点分裂染色体数目加倍，但是细胞没有分裂成两个细胞，所以可以看到四倍体的细胞。

在制片过程中利用卡诺氏液固定时，细胞已死亡，所以看不到细胞从二倍体变为四倍体的全过程。

答案　C

7．将二倍体芝麻的种子萌发成的幼苗用秋水仙素处理后得到四倍体芝麻，有关该四倍体芝麻的叙述正确的是（　　）

A．对其花粉进行离体培养，可得到二倍体芝麻

B．产生的配子没有同源染色体，所以无遗传效应

C．与原来的二倍体芝麻杂交，产生的是不育的三倍体芝麻

D．秋水仙素诱导染色体加倍时，最可能作用于细胞分裂的后期

解析　二倍体芝麻幼苗用秋水仙素处理，得到的是同源四倍体，体细胞内有4个染色体组。

由四倍体的配子发育来的芝麻是单倍体，含两个染色体组，所以该单倍体芝麻是可育的。

四倍体的配子中有两个染色体组，二倍体的配子中有一个染色体组，所以四倍体与二倍体杂交产生的是三倍体芝麻，由于三倍体芝麻在减数分裂过程中同源染色体联会紊乱，不能形成正常的配子，所以不育。

秋水仙素诱导染色体加倍时，起作用的时期是细胞分裂的前期，抑制纺锤体的形成。

答案　C

8．用花药离体培养法得到马铃薯单倍体植株，当它进行减数分裂时，能观察到染色体两两配对，共有12对。

据此可推知马铃薯是（　　）

A．二倍体B．三倍体

C．四倍体D．六倍体

解析　据题意可知，该单倍体植株的体细胞中含有2个染色体组，而单倍体植株的染色体组数只有体细胞的一半，说明马铃薯体细胞中含有4个染色体组，即四倍体。

答案　C

9．将杂合的二倍体植株的花粉培育成一株幼苗，然后用秋水仙素处理，使其能正常开花结果。

该幼苗发育成的植株具有的特征是（　　）

A．单倍体B．能稳定遗传

C．高度不育D．含四个染色体组

解析　杂合的二倍体植株的花粉培育成单倍体植株，用秋水仙素处理后成为纯合的二倍体，A错误；杂合的二倍体植株有两个染色体组，花粉中含有一个染色体组，花药离体培养后得到单倍体植株，再用秋水仙素处理，染色体数目加倍后基因型为纯合子，自交后代不发生性状分离，即能稳定遗传，B正确；该植株为纯合二倍体，能正常开花结果，C错误；得到的纯合子植株含有两个染色体组，D错误。

答案　B

10．普通小麦为六倍体，有42条染色体，科学家用其花药经离体培养出的小麦幼苗是（　　）

A．三倍体，含3个染色体组，21条染色体

B．单倍体，含3个染色体组，21条染色体

C．六倍体，含6个染色体组，42条染色体

D．单倍体，含1个染色体组，21条染色体

解析　花粉是普通的六倍体小麦的雄性生殖细胞，其含有体细胞一半的染色体，即为21条，3个染色体组。

由花药离体培养出的小麦为单倍体。

答案　B

11．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．③和⑥都可用秋水仙素处理来实现

B．若④是自交，则产生AAAA的概率为1/16

C．新品种AAA为三倍体

D．若⑤是杂交，产生的AAA植株的体细胞中染色体数目为87

解析　③和⑥都可用秋水仙素处理来完成染色体数目加倍，A正确；植株AAaa减数分裂产生的配子种类及比例为AA∶Aa∶aa＝1∶4∶1，所以AAaa自交产生AAAA的概率＝1/6×1/6＝1/36，B错误；二倍体AA与四倍体AAAA杂交产生的AAA为不育的三倍体，C正确；该生物一个染色体组含有染色体58÷2＝29（条），所以三倍体植株体细胞中染色体为29×3＝87（条），D正确。

答案　B

12．如图所示的四个细胞中，属于二倍体生物精细胞的是（　　）

解析　二倍体生物精细胞中应只有一个染色体组，不含同源染色体，故排除A、B两项；精细胞中不含染色单体，故不会是C选项。

答案　D

13．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（　　）

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

解析　个体甲的变异为染色体结构变异中的缺失，由于基因互作，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，变异后个体乙细胞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。

答案　B

14．分析下图中各细胞内染色体组成情况，并完成相关问题。

（1）一般情况下，一定属于单倍体生物体细胞染色体组成的图是__________。

（2）由C细胞组成的生物体可育吗？

__________；如何处理才能产生有性生殖的后代？

__________________________________。

（3）对于有性生殖的生物而言，在何种情况下，由B细胞组成的生物体是二倍体？

__________；在何种情况下，由B细胞组成的生物体是单倍体？

__________。

（4）假若A细胞组成的生物体是单倍体，则其正常物种体细胞内含______个染色体组。

解析　

（1）根据图示分析，D只有一个染色体组，一定属于单倍体生物。

（2）C细胞中染色体组数是奇数，同源染色体联会紊乱，不能形成正常的配子，故C细胞组成的生物体不可育。

秋水仙素处理使染色体加倍后，可育。

（3）B细胞组成的生物体，若是由受精卵发育而来的是二倍体生物；若是由配子发育而来的是单倍体。

（4）A细胞中有4个染色体组，且为单倍体，则正常物种体细胞内含8个染色体组。

答案　

（1）D

（2）不可育　用秋水仙素处理其幼苗，诱导使之发生染色体数目加倍

（3）该个体由受精卵发育而来　由配子直接发育而来

（4）8

15．下图表示某种农作物①和②两种品种分别培育出④⑤⑥三种品种。

根据上述过程，回答下列问题。

（1）用①和②培育⑤所采用的方法Ⅰ称为________，方法Ⅱ称为________，该育种方法是______________。

（2）用③培育出④的常用方法Ⅲ是________________，由④培育成⑤的过程中用化学药剂________处理④的幼苗，方法Ⅲ和Ⅴ合称为________育种，其优点是______________________。

（3）由③培育出⑥的常用方法称为________，形成的⑥叫________，依据的原理是______________。

解析　

（1）由图示过程可看出方法Ⅰ是杂交，方法Ⅱ是自交，由①和②利用方法Ⅰ和Ⅱ培育出⑤是杂交育种。

（2）用③培育出④所采用的方法Ⅲ是花药离体培养，形成基因型为Ab的单倍体，由该单倍体再培育成⑤通常利用秋水仙素处理④的幼苗从而得到稳定遗传的品种，该育种方法称为单倍体育种，优点是能明显缩短育种年限。

（3）由图中③培育出⑥，常用方法是人工诱导多倍体，形成的⑥是多倍体，该育种方法依据的原理是染色体变异。

答案　

（1）杂交　自交　杂交育种

（2）花药离体培养　秋水仙素　单倍体　明显缩短育种年限

（3）人工诱导多倍体　多倍体　染色体变异

16．（实验探究）四倍体大蒜比二倍体大蒜的产量高许多，为探究诱导大蒜染色体数目加倍的最佳低温，特设计如下实验。

（1）实验主要材料：

大蒜、培养皿、恒温箱、卡诺氏液、体积分数为95%的酒精溶液、显微镜、体积分数为15%的盐酸溶液、0.02g/mL龙胆紫溶液等。

（2）实验步骤：

①取5个培养皿，编号并分别加入纱布和适量的水；

②将培养皿分别放入－4℃、0℃、________、__________、__________的恒温箱中1h;

③____________________________________________________________________;

④分别取根尖1.0～1.5cm，放入____________中固定0.5～1h，然后用____________冲洗2次；

⑤制作装片：

解离→__________→__________→制片；

⑥低倍镜检测，统计________________________，并记录结果。

（3）实验结果：

染色体加倍率最高的一组为最佳低温。

（4）实验分析：

①设置实验步骤②的目的是______________________________；

②对染色体染色还可以用__________________等。

解析　

（2）本实验的目的是探究诱导大蒜染色体数目加倍的最佳低温，所以温度应设置为变量，可设置－4℃、0℃、4℃、8℃、12℃等温度。

选取根尖1.0～1.5cm，不可过长，主要取分生区的组织细胞。

将根尖放入卡诺氏液中固定，然后用体积分数为95%的酒精溶液冲洗。

装片制作包括解离、漂洗、染色和制片四个步骤。

低温并不能使所有细胞的染色体加倍，所以要统计加倍率来确定最佳低温。

（4）不同温度处理是为了进行相互对照，在DNA复制时尽