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1、第一节 染色体数目变异对性状的影响第一节 染色体数目变异对性状的影响 1简述染色体组、单倍体、二倍体的概念，了解单倍体的特点及其在育种上的意义。 (重难点) 2简述多倍体的概念、形成原因及其特点。(重点) 3了解人工诱导多倍体在育种上的应用和成就。 染 色 体 数 目 与 染 色 体 组 1染色体组 (1)形态和功能互不相同的非同源染色体。 (2)含本物种一整套遗传信息，共同控制生物的生长和发育、遗传和变异。 2二倍体 发育起点受精卵 染色体组数体细胞中含有两个染色体组 实例几乎全部动物和过半数的高等植物 3.单倍体 体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。 4人类染色体组成Error! 合作
2、探讨 探讨 1：依据人体的染色体组成，你能推测人类卵细胞和精子中常染色体及性染色体状 况吗？ 提示：卵细胞：22 条常染色体X 性染色体，精子：22 条常染色体X(或 Y)性染色体。 探讨 2：请你推测孩子的性别取决于父方还是母方？ 提示 ： 取决于参与受精的精子是含 X 染色体， 还是含 Y 染色体， 前者形成的受精卵为 XX， 发育为女孩，后者形成的受精卵为 XY，发育为男孩。 探讨 3：一个染色体组中有同源染色体吗？ 提示 ： 没有，一个染色体组实质是指控制某种生物生长和发育、遗传、变异的一组非同 源染色体。 思维升华 1一个染色体组所含染色体的三大特点 (1)一个染色体组中不含有同源染
3、色体。 (2)一个染色体组中所含有的染色体形态、大小和功能各不相同。 (3)一个染色体组中含有控制一种生物性状的一整套遗传信息(即含一整套基因)。 2染色体组数目的三类常用判断方法 (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。如下图所示的细胞中，形态相 同的染色体 a 中有 4 条，b 中有 3 条，c 中两两相同，d 中各不相同，则可判定它们分别含 4 个、3 个、2 个、1 个染色体组。 (2)根据染色体数目和染色体形态推算含有几个染色体组。 染色体组数。 染色体数目 染色体形态数 (3)根据细胞分裂图像判断：以二倍体、生殖细胞中的染色体数为标准，判断题目图示
4、 中的染色体组数。如图所示： 减数第一次分裂前期，染色体 4 条，二倍体、生殖细胞中染色体 2 条，每个染色体组 有 2 条染色体，该细胞中有 2 个染色体组。 减数第二次分裂前期，染色体 2 条，生殖细胞中染色体 2 条，每个染色体组有 2 条染 色体。该细胞中有 1 个染色体组。 减数第一次分裂后期，染色体 4 条，生殖细胞中染色体 2 条，每个染色体组有 2 条染 色体。该细胞中有 2 个染色体组。 有丝分裂后期，染色体 8 条，生殖细胞中染色体 2 条，每个染色体组有 2 条染色体， 该细胞中有 4 个染色体组。 (4)举例：雄果蝇染色体组成如下 1如图表示细胞中所含的染色体，下列叙述
5、不正确的是( ) A代表的生物可能是二倍体，其每个染色体组含 4 条染色体 B代表的生物可能是二倍体，其每个染色体组含 3 条染色体 C代表的生物可能是单倍体，其每个染色体组含 2 条染色体 D代表的生物可能是单倍体，其每个染色体组含 4 条染色体 【解析】 本题考查对染色体组数及生物倍性的判断， 意在考查考生的理解能力及识图 分析能力。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，则代表的生物是二倍体 ； 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，则代表的生物是三倍体 ； 所示的细
6、胞有 4 个染色体组， 每个染色体组含 2 条染色体， 若它是由配子发育而来的个体的 体细胞，则代表的生物是单倍体 ； 所示的细胞有 1 个染色体组，每个染色体组含 4 条染色 体，它代表的生物可能是单倍体。 【答案】 B 2下列均属于单倍体的一组是( ) 蜜蜂中的雄蜂 白蚁中的雄蚁 无子西瓜 具有三个染色体组的普通小麦 具有一个染色体组的玉米 具有两个染色体组 的豌豆 A B C D 【解析】 本题考查单倍体的相关知识， 意在考查考生的理解能力。 单倍体是指体细胞 中含有本物种配子染色体数目的个体。 蜜蜂中的雄蜂、 白蚁中的雄蚁是由未受精的卵细胞发 育而成的；无子西瓜为三倍体；普通小麦为六倍
7、体，其配子中有三个染色体组；玉米是二倍 体，其配子中有一个染色体组；豌豆是二倍体，其体细胞中含有两个染色体组。 【答案】 A 染 色 体 数 目 变 异 对 性 状 的 影 响 1染色体数目变异的类型 (1)整倍性改变：染色体数目变化是完整染色体组的改变。 (2)非整倍性改变：染色体数目是增减个别染色体所致。 (3)类型举例： 整倍性改变Error! 非整倍性改变：如单体、缺体、三体、双三体、四体等。 2多倍体成因及特点 (1)染色体组数：三个或三个以上。 (2)植株特点 优点：茎秆粗壮、叶片及其上气孔明显增大、种子和果实等也大一些。 缺点 ： 也有可能出现一些不良反应，如叶子皱缩、分蘖减少、
8、生长缓慢、育性降低等。 (3)形成原因： 染色体完成复制后， 由于某种因素(如温度骤变， 某些化学物质影响等)使得染色体不能 正常移向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，于是就形成染色体数目加倍的细胞。 3单倍体成因及特点 (1)染色体组数：一个或多个。 (2)形成原因：通常由未受精的卵细胞或精子发育而成。 (3)特点：单倍体植株一般表现出个体矮小、生活力较弱，高度不育等现象。 合作探讨 探讨 1：三体与三倍体分别含几个染色体组？ 提示 ： 三倍体含三个染色体组，而三体只含 2 个染色体组，只是其中某种形态的染色体 有 3 条。 探讨 2：单倍体一定含 1 个染色体组，对吗？ 提示：不对，只要由
9、配子发育而来，不论其含几个染色体组均是单倍体。 思维升华 1单倍体、二倍体和多倍体的比较 2.“二看法”判断单倍体、二倍体与多倍体 1下列关于染色体组、单倍体和二倍体的叙述中不正确的是( ) 【导学号：73730008】 A一个染色体组中不含同源染色体 B由受精卵发育而成的个体，体细胞含有两个染色体组的叫二倍体 C含一个染色体组的个体是单倍体，单倍体不一定含一个染色体组 D人工诱导多倍体唯一的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 【解析】 除了使用秋水仙素之外，还可以在低温条件下得到多倍体。 【答案】 D 2如图表示某些植株的体细胞，请据图回答问题： (1)肯定是单倍体的是_图，它是由_倍体的
10、生殖细胞直接发育形成的。 (2)茎秆较粗壮但不能产生种子的是_图，判断的理由是_。 (3)如果都不是由生殖细胞直接发育形成，其中肯定是二倍体的是_图。 (4)如图 C 图植株是由甲植株的卵细胞直接发育形成的， 那么 C 图植株是_倍体， 形成它的甲植物是_倍体，甲植株有性生殖形成种子时，发育中的胚乳细胞内含 _个染色体组。 【解析】 (1)A、B、C、D 四图中依次含有的染色体组数是 3、2、2、1，含有一个染色 体组的一定是单倍体。(2)染色体组数大于等于三的植株茎秆较粗壮，染色体组数为奇数的 植物在减数分裂时会联会紊乱，不能产生生殖细胞，也就不能产生种子。(3)由受精卵发育 而来的，体细胞
11、中含有几个染色体组就是几倍体，所以 B、C 图表示的是二倍体细胞。(4)由 卵细胞直接发育形成的是单倍体， 单倍体细胞中含有两个染色体组， 则原体细胞中含有四个 染色体组，是四倍体。胚乳是由受精极核发育而来的，含有六个染色体组。 【答案】 (1)D 二 (2)A 含有三个染色体组，减数分裂时会发生联会紊乱而产生 不可育的配子，因此，不能产生种子 (3)B、C (4)单 四 六 染 色 体 数 目 变 异 在 实 践 中 的 应 用 1单倍体育种 (1)方法：花药离体培养。 (2)过程：花药离体培养单倍体植株人工诱导染色体加倍正常生殖的纯合体。 (3)优点：明显缩短育种年限。 2多倍体育种 (1
12、)方法：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。 (2)优点：培育的植株抗逆能力强、穗大、子粒蛋白含量高，生长优势强。 合作探讨 探讨 1：单倍体育种是不是等于花药离体培养？ 提示 ： 单倍体育种不等于花药离体培养。单倍体育种获得的几乎都是纯合体，且有几个 染色体组就是几倍体，而花药离体培养得到的都是单倍体，仅是单倍体育种的一个步骤。 探讨 2：单倍体育种时，常采用哪种方法人工诱导染色体加倍？应怎样处理？ 提示：单倍体育种过程中，常用秋水仙素人工诱导染色体加倍，处理材料应为“幼苗” 而不是“萌发的种子” ，因为单倍体往往不育，不能结出种子。 探讨 3：人工诱导多倍体为何要处理萌发的种子或幼苗？ 提示：
13、萌发的种子或幼苗的植物细胞有丝分裂旺盛，易于诱导染色体数目的加倍。 思维升华 1单倍体育种流程 切不可将“花药离体培养”看作“单倍体育种”的全部，前者仅是后者的“手段”之一， 经其处理获得的“单倍体幼苗”是“高度不育”的，本身在生产上无价值，故必须再经“人 工诱导染色体加倍”(如用秋水仙素处理)后，方可变成“可育” 、“纯合”的目标品种。 2多倍体育种 (1)原理： (2)三倍体无子西瓜的培育过程 (3)注意问题 两次传粉Error! 秋水仙素处理后，新产生的茎、叶、花的染色体数目加倍，而未处理的根细胞中仍为 两个染色体组。 四倍体植株上结的西瓜，只有胚细胞内含有三个染色体组。 三倍体西瓜无子
14、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如图是三倍体无子西瓜培育过程的部分图解，在无子西瓜的培育过程中，接受花粉 的植株是( ) A甲 B乙 C甲和丙 D丙 【解析】 培育无子西瓜时， 首先用秋水仙素将二倍体母本处理为四倍体(甲植株)， 然 后授以二倍体的花粉，所得种子为三倍体，三倍体种子种下去即是三倍体植株(丙植株)，由 于三倍体植株减数分裂时联会紊乱， 所以无法形成正常的配子， 但此时可以授以二倍体的花 粉刺激三倍体植株的子房发育成果实。 【答案】 C 2三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
15、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
16、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 制 作 并 观 察 根 尖 染 色 体 加 倍 的 装 片 (实 验) 1实验原理 低温处理植物分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，染色体不能被拉向两极，细胞不 能分裂成两个子细胞，导致细胞内染色体数目加倍。 2实验步骤、现象 观察Error! 3实验结论 适当低温可以诱导细胞中染色体数
17、目加倍。 4低温诱导的优点 低温的作用与秋水仙素的作用基本相似， 即作用于细胞分裂的前期， 抑制纺锤体的形成。 与秋水仙素相比，低温条件容易创造和控制，成本低，对人体无害，易于操作。 5显微镜观察的不足 由于显微镜观察到的是一个平面， 而细胞是一个立体结构， 观察时染色体之间可能相互 重叠，因此只能观察到染色体数目的增加，增加的具体数目不容易确定。 6其他注意事项 (1)根尖分生区在尖端，剪取根尖不能太长。 (2)加盖玻片时，注意防止产生气泡。 (3)用显微镜观察时，要遵循“先低后高”的原则。 (4)观察装片时，装片的移动方向与物像的移动方向相反。可选择不重叠或重叠较少的 部位观察。 (5)可
18、以设置梯度温度分组进行培养，探究不同温度对染色体数目变化的影响。 1下列关于低温诱导染色体加倍实验的叙述，正确的是( ) A原理：低温抑制染色体着丝粒分裂，使子染色体不能分别移向两极 B解离：体积分数为 70%的酒精溶液或浓酒精与浓硫酸混合液都可以使洋葱根尖解离 C染色：龙胆紫染液和醋酸洋红溶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 【解析】 低温诱导染色体加倍的原理 ： 抑制纺锤体的形成，使子染色体不能分别移向 两极；体积分数为 70%的酒精为保存液，体积分数为 95%的酒精溶液体积分数为 98%的浓 硫酸溶液(11)为解离固定液。低温诱导染色体加倍的时期
19、是前期，大多数细胞处于 间期；龙胆紫染液和醋酸洋红溶液都可以用于染色体的染色。 【答案】 C 2研究表明：温度骤变以及秋水仙素等理化因素都会使植物细胞染色体数目加倍。某 同学为验证低温能诱导洋葱(2N16)根尖细胞染色体数目加倍， 开展了相关的研究。 请分析 回答： (1)实验原理：低温处理根尖细胞，能够抑制_期_的形成，以致染色体 不能移向两极，细胞也不分裂。 (2)材料用具：洋葱、冰箱、_(显微操作器材)，解离液和碱性染料等。 (3)方法步骤： 培养洋葱根尖，待不定根长至 1 cm 左右时，在冰箱的低温室内(4 )诱导培养 40 h； 制作装片：解离保存_染色制片； 显微观察并绘图 ： 该
20、同学用低倍镜能清楚观察到细胞，但不能顺利换上高倍镜，最可 能的原因是_。 (4)计数 ： 若常温下的装片中，分裂期细胞占细胞总数的 10%，细胞周期总时间为 20 h， 则分裂间期经历_h；该实验中处于分裂中期的细胞含有_条染色体。 【解析】 (1)低温能抑制纺锤体的形成，洋葱根尖进行有丝分裂，故为有丝分裂的前 期。 (2)显微镜操作的器材不能只考虑显微镜， 制作临时装片一定要有载玻片、 盖玻片等。 (3) 步骤依据观察植物细胞有丝分裂实验中装片制作步骤来回答。 而步骤， 低倍镜能清楚观 察到细胞，但不能顺利换上高倍镜，可见显微镜本身没有问题，可能是装片的问题导致焦距 不合适。 (4)依据处于
21、某时期的细胞数与该时期时间长短成正相关来计算。后一问要注意 的是在 4 下诱导培养 40 h， 不一定每个细胞都发生了染色体数目的加倍， 故染色体数目有 的是 16， 有的是加倍后的 32。 如果能看到 32 条染色体， 可能是这个细胞第一次分裂过程中， 受到低温影响， 染色体已经加倍， 加倍后的细胞(4N32)在第二次分裂中期染色体有 32 条。 【答案】 (1)有丝分裂前 纺锤体 (2)显微镜、盖玻片、载玻片 (3)漂洗 将装片 的盖玻片放在了下面 (4)18 16 或 32 1下列关于染色体组的叙述正确的是( ) A染色体组内不存在同源染色体 B染色体组只存在于生殖细胞中 C染色体组只存
22、在于体细胞 D染色体组在减数分裂过程中消失 【解析】 根据染色体组的概念可知， 染色体组中无同源染色体。 在减数分裂的过程中 同源染色体分离，但染色体组不会消失。 【答案】 A 2下列各图为不同细胞中的染色体示意图，下列有关叙述正确的是( ) A甲代表的生物一定是二倍体，其每个染色体组含一条染色体 B乙代表的生物可能是二倍体，其每个染色体组含两条染色体 C丙代表的生物一定是二倍体，其每个染色体组含三条染色体 D丁代表的生物可能是单倍体，其每个染色体组含四条染色体 【解析】 甲、丙可能是二倍体，也可能是四倍体生物产生的单倍体。乙代表的生物可 能是三倍体，不可能是二倍体，故 A、B、C 项均错误。
23、 【答案】 D 3已知普通小麦是六倍体，含有 42 条染色体。下列有关普通小麦的叙述中，不正确的 是( ) A它的单倍体植株的体细胞中含有 21 条染色体 B它的每个染色体组中含有 7 条染色体 C它的胚乳中含有 3 个染色体组 D离体培养它的花粉，产生的植株表现为高度不育 【解析】 单倍体虽然有时会含有 2 个或多个染色体组，但因为它是由配子发育而来 的，统称为单倍体。单倍体的染色体数与该物种的配子中的染色体数相同，即 21 条。每个 染色体组的染色体数目为 4267(条)。胚乳所含的染色体组数为配子中染色体组数的 3 倍， 即 9 个染色体组。 离体培养它的花粉， 所得到的植株含有 3 个
24、染色体组， 因此高度不育。 【答案】 C 4普通小麦的卵细胞中有三个染色体组。用这种小麦的胚芽细胞、花粉分别进行离体 培养，发育成的植株分别是( ) 【导学号：73730009】 A六倍体、单倍体 B六倍体、三倍体 C二倍体、三倍体 D二倍体、单倍体 【解析】 胚芽细胞为体细胞，培育成的个体为六倍体，花粉细胞为生殖细胞，培育成 的个体为单倍体。本题极易将该花粉植株当作三倍体而误选 B。 【答案】 A 5如图表示一些细胞中所含的染色体，据图完成下列问题。 (1)图 A 所示是含_个染色体组的体细胞。每个染色体组有_条染色体。 (2)图 C 所示细胞为体细胞，则其所在的生物是_倍体，其中含有 _对
25、同源染色体。 (3)图 D 表示一个有性生殖细胞， 这是由_倍体生物经减数分裂产生的， 内含_ 个染色体组。 (4)图 B 若表示一个有性生殖细胞，它是由_倍体生物经减数分裂产生的，由该 生殖细胞直接发育成的个体是_倍体。每个染色体组含_条染色体。 (5)图 A 细胞在有丝分裂的后期包含_个染色体组。 【解析】 图 A 中染色体是两两相同的， 故含有两个染色体组， 并且每个染色体组中有 两条染色体；图 B 中染色体每三条是相同的，故含有三个染色体组；由配子直接发育成的生 物个体，称为单倍体 ； 图 C 中染色体两两相同，故有两个染色体组，每个染色体组中有三条 染色体，共有三对同源染色体；图 D 中染色体形态、大小各不相同，则只有一个染色体组。 【答案】 (1)两 两 (2)二或单 三 (3)二 一 (4)六 单 三 (5)四