高考生物一轮总复习学案：第7单元 生物的变异与进化 第2讲 染色体变异

第2讲　染色体变异

考纲考情

知识整合

一、染色体结构变异

1．染色体变异包括：染色体__________变异和染色体 __________变异。

2．如图所示，已知某物种的一条染色体上依次排列着M、N、O、P、Q五个基因，下面列出的若干种变化中，分别属于何种变异

A：________________；

B：________________；

C：________________；

D：________________。

3．染色体结构的改变，会使排列在染色体上的______的排列顺序或数目发生改变，而导致性状的变异。

二、染色体数目变异

1．类型：染色体数目的变异包括细胞内的________的增加或减少和细胞内的染色体以________________的形式成倍地增加或减少。

2．染色体组：细胞内的一组________________，在________和________上各不相同，但又相互协调，共同控制生物的________、________、________和________，这样的一组染色体叫做一个染色体组。

3．二倍体、多倍体和单倍体

(1)二倍体：由________发育而来的个体，体细胞中含有________个染色体组的个体叫做二倍体。自然界中，几乎全部动物和过半的高等植物都是二倍体，例：人，果蝇和玉米。

(2)多倍体

①概念：由________发育而来的个体，体细胞中含有________________染色体组的个体叫做________倍体。例：香蕉是________，马铃薯是________。

②人工诱导多倍体的方法：用________或________处理________________________。

③原理：秋水仙素或低温处理能够________________，导致染色体不能移向细胞两极，引起细胞内染色体数目加倍。

④多倍体植株的特点

优点：________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

缺点：________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)单倍体

①概念：由________________发育而来的个体叫做单倍体。例：蜜蜂的雄蜂。

②形成原因：自然界产生单倍体的原因：单性生殖，如蜜蜂的孤雌生殖。

人工诱导单倍体的方法：________________________。

③单倍体植株的特点：________________________________________。

④单倍体育种过程：________________形成单倍体植株，经过________________处理(人工诱导染色体数目加倍)形成正常生殖的纯合子，选择出新品种。

单倍体育种的优点：a.________________________　b．________________________________。考点突破

考点1　染色体结构变异

1．观察下列图示，判断变异类型

已知的染色体及其变异类型：

(1)图示中可在显微镜下观察到的变异类型是缺失、重复和倒位。

(2)基因数目和排列顺序均未变化的变异类型是基因突变。

2．染色体易位与交叉互换的不同点

　　例1　(2016·上海高考)导致遗传物质变化的原因有很多，图8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

1．(2016·江苏高考)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

考点2　染色体数目变异

1．染色体组的特点

观察下图雄果蝇的染色体组成，概括染色体组的组成特点

(1)从染色体来源看，一个染色体组中不含同源染色体。

(2)从形态、大小和功能看，一个染色体组中所含的染色体各不相同。

(3)从所含的基因看，一个染色体组中含有控制本物种生物性状的一整套基因，但不能重复。

2．染色体组数量的判断方法

(1)根据细胞分裂图像进行识别判断(适用于二倍体)

　　(2)根据染色体形态判断

细胞内形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组。

如图所示的细胞中所含的染色体组数分别是：a为3个，b为2个， c为1个。

(3)根据基因型判断：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或相同基因。如图所示的细胞中，它们所含的染色体组数分别是：a为4个，b为2个，c为3个，d为1个。

(4)根据染色体数与形态数的比值判断：染色体数与形态数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。如玉米的体细胞中共有20条染色体，10种形态，则玉米含有2个染色体组。

3．单倍体、二倍体和多倍体的判断方式

(1)如果生物体由受精卵(或合子)发育而成，其体细胞中含有几个染色体组，该生物就称为几倍体。

(2)如果生物体是由生殖细胞——卵细胞或花粉直接发育而成，则无论体细胞中含有几个染色体组，都称为单倍体。

4．单倍体育种与多倍体育种的不同点

观察下列两种育种图示，并对两种育种方式进行比较。

(1)A为单倍体育种，B为多倍体育种。

(2)比较两种育种方式

　　(3)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。

(4)单倍体与多倍体育种过程不同。单倍体育种要经过花药离体培养和秋水仙素处理；多倍体育种只用秋水仙素处理这一步骤。

例2　(2017·江苏高考)研究人员在柑橘中发现一棵具有明显早熟特性的变异株，决定以此为基础培育早熟柑橘新品种。请回答下列问题：

(1)要判断该变异株的育种价值，首先要确定它的________物质是否发生了变化。

(2)在选择育种方法时，需要判断该变异株的变异类型。如果变异株是个别基因的突变体，则可采用育种方法①，使早熟基因逐渐________，培育成新品种1。为了加快这一进程，还可以采集变异株的________进行处理，获得高度纯合的后代，选育成新品种2，这种方法称为________育种。

(3)如果该早熟植株属于染色体组变异株，可以推测该变异株减数分裂中染色体有多种联会方式，由此造成不规则的____________，产生染色体数目不等、生活力很低的____________，因而得不到足量的种子。即使得到少量后代，早熟性状也很难稳定遗传。这种情况下，可考虑选择育种方法③，其不足之处是需要不断制备____________，成本较高。

(4)新品种1与新品种3均具有早熟性状，但其他性状有差异，这是因为新品种1选育过程中基因发生了多次________，产生的多种基因型中只有一部分在选育过程中保留下来。

2．(2017·北京高考)玉米(2n＝20)是我国栽培面积最大的作物，近年来常用的一种单倍体育种技术使玉米新品种选育更加高效。

(1)单倍体玉米体细胞的染色体数为________，因此在________分裂过程中染色体无法联会，导致配子中无完整的________。

(2)研究者发现一种玉米突变体(S)，用S的花粉给普通玉米授粉，会结出一定比例的单倍体籽粒(胚是单倍体；胚乳与二倍体籽粒胚乳相同，是含有一整套精子染色体的三倍体。见图1)

①根据亲本中某基因的差异，通过PCR扩增以确定单倍体胚的来源，结果见图2。

从图2结果可以推测单倍体的胚是由________发育而来。

②玉米籽粒颜色由A、a与R、r两对独立遗传的基因控制，A、R同时存在时籽粒为紫色，缺少A或R时籽粒为白色。紫粒玉米与白粒玉米杂交，结出的籽粒中紫∶白＝3∶5，出现性状分离的原因是________。推测白粒亲本的基因型是________。

③将玉米籽粒颜色作为标记性状，用于筛选S与普通玉米杂交后代中的单倍体，过程如下

请根据F1籽粒颜色区分单倍体和二倍体籽粒并写出与表型相应的基因型____________________________________________________________________。

(3)现有高产抗病白粒玉米纯合子(G)、抗旱抗倒伏白粒玉米纯合子(H)，欲培育出高产抗病抗旱抗倒伏的品种。结合(2)③中的育种材料与方法，育种流程应为：________________________________________________________________________

________________________________________________________________________；

将得到的单倍体进行染色体加倍以获得纯合子；选出具有优良性状的个体。

考点3　低温诱导染色体数目加倍(实验)

1．实验原理

低温处理植物分生组织细胞→纺锤体不能形成→染色体不被拉向两极→细胞不能分裂→细胞染色体数目加倍。

2．实验步骤

3．实验注意点

(1)为什么选用洋葱(或大葱、蒜)作实验材料？除此之外还可以选用哪种植物？

选用实验材料的原则是既要容易获得，又便于观察；常用洋葱(或大葱、蒜)的染色体是2n＝16条；若用蚕豆(2n＝12条)染色体更便于观察。

(2)比较实验中所用试剂的使用方法及作用

　　例3　下列有关“低温诱导植物染色体数目加倍”实验的叙述，正确的是(　　)

  A．低温诱导染色体加倍的原理和秋水仙素诱导染色体加倍的原理一致

  B．改良苯酚品红染液的作用是固定和染色

  C．固定和解离后的漂洗液都是体积分数为95%的酒精

  D．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

3．四倍体大蒜的产量比二倍体大蒜高许多，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、显微镜、改良苯酚品红染液等。

(2)实验步骤

①取五个培养皿，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1 h。

③取大蒜随机均分成________组，分别________________诱导培养36小时。

④分别取根尖________ mm左右，放入________中固定0.5～1 h，然后用________________冲洗2～3次。

⑤制作装片：解离→________→________→制片。

⑥低倍镜检测，____________________________________________________________________________，并记录结果。

(3)实验结果：染色体数目加倍率最高的一组为最佳低温。

(4)实验分析

a．设置实验步骤②的目的：________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

b．对染色体染色还可以用________________、________________等。

c．除低温外，________________也可以诱导染色体数目加倍，原理是____________________________________。

请根据下列关键词的提示，归纳构建本课时知识体系

染色体结构变异　染色体数目变异　染色体组　单倍体　单倍体育种　多倍体　多倍体育种　低温诱导染色体数目加倍(实验)

随堂演练

1．下列有关单倍体的叙述中，不正确的是(　　)

①未经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的植株一定不是单倍体

⑤基因型为Abcd的生物体一般是单倍体

  A．③④⑤  B．②③④  C．①③⑤  D．②④⑤

2．(2017·盐城三模)在自然条件下，二倍体植物(2n＝4)形成四倍体植物的过程如图所示。下列有关叙述错误的是(　　)

第2题图

  A．减数分裂失败可能发生在减数第二次分裂

  B．二倍体植物与四倍体植物应属于不同的物种

  C．图示四倍体植物的形成并未经长期的地理隔离过程

  D．若要测定图示四倍体植物的基因组DNA序列，则需测4条染色体上的DNA

3．下图1、图2表示某种生物的部分染色体发生变异的示意图，①和②，③和④互为同源染色体，则两图所示的变异(　　)

图1

图2

第3题图

  A．均为染色体结构变异

  B．基因的数目和排列顺序均发生改变

  C．均使生物的性状发生改变

  D．均可发生在减数分裂过程中

4．如图所示细胞中所含的染色体，下列叙述正确的是(　　)

第4题图

  A．图a含有2个染色体组，图b含有3个染色体组

  B．如果图b表示体细胞，则图b代表的生物一定是三倍体

  C．如果图c代表由受精卵发育成的生物的体细胞，则该生物一定是二倍体

  D．图d代表的生物一定是由卵细胞发育而成的，是单倍体

5．(多选)下列有关遗传变异及应用的说法正确的是(　　)

  A．同源染色体上基因不能发生重组

  B．基因突变只能发生在有丝分裂间期

  C．由受精卵发育来的个体不是单倍体

  D．培育多倍体不一定用到秋水仙素

6．二倍体动物缺失一条染色体称为单体。大多数单体动物不能存活，但在黑腹果蝇中，点状染色体(Ⅳ号染色体)缺失一条可以存活，而且能够繁殖后代。

(1)果蝇群体中存在无眼个体，无眼基因位于常染色体上，将无眼果蝇个体与纯合野生型个体交配，子代的表现型及比例如下表：

　　据此判断，显性性状为________，理由是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)根据上述判断结果，可利用正常无眼果蝇与野生型(纯合)单体果蝇交配，探究无眼基因是否位于Ⅳ号染色体上。

请完成以下实验设计：

实验步骤：

让正常无眼果蝇与野生型(纯合)单体果蝇交配，获得子代；统计子代的________________，并记录。

实验结果预测及结论：

①若子代中出现________________________________________________________________________

________________________________________________________________________，

则说明无眼基因位于Ⅳ号染色体上；

②若子代全为________，说明无眼基因不位于Ⅳ号染色体上。