染色体变异及其应用正式版

第三节染色体变异及其应用第三节染色体变异及其应用基础自主梳理核心要点突破实验探究创新课标领航知能过关演练通过本节的学习，我能够1．简述染色体的结构变异和数目变异。2．收集染色体变异在育种上应用的事例。课标领航情景导引阿根廷南部的某些肉牛养殖场曾发生过食人蝇灾害.人们采取了很多措施,效果均不显著.最终,生物学家和物理学家联合创造了一种有效方法:用大剂量的X射线照射食人蝇幼虫,导致食人蝇的染色体发生变异,幼虫发育为成蝇后,将它们放飞于牧场中,让其与原本生活在牧场的食人蝇交配.结果大批的食人蝇无法产生后代,即使少数个体能产生后代,其后代也是体弱多病很快死亡.让我们走进本节去学习一下,了解其中的原委吧!基础自主梳理一、染色体结构的变异1.原因:染色体的断裂以及断裂后的片段不正常的重新连接.2.类型:包括______、重复、_____和易位4种。3.影响因素:电离辐射、_________或一些化学物质诱导.缺失倒位病毒感染4.结果:使染色体上的基因的_____或排列顺序发生改变,从而导致性状的变异.大多数染色体结构的变异对生物体是不利的,有时甚至会导致生物体死亡.5.实例:猫叫综合征是人的第5号染色体__________引起的.数目部分缺失思考感悟1．染色体结构变异中的易位与“交叉互换”有什么区别？【提示】染色体结构变异中的易位是发生在非同源染色体之间的片段移接。而交叉互换发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间。二、染色体数目的变异1.体细胞中的染色体正常情况下,数目都是恒定的,体细胞中的染色体一般都成对存在.2.染色体组:_________________中所具有的全部染色体.3.概念:染色体数目的成倍增加或减少,或者___________的增加或减少等,都称为染色体数目的变异.二倍体生物配子个别染色体4．类型思考感悟2．体细胞中含有多个染色体组的个体一定是多倍体吗？【提示】不一定。如果该生物是由配子发育形成的，就是单倍体；若是由受精卵发育形成的，则为多倍体。三、染色体变异在育种上的应用1.单倍体育种(1)方法:花药――→离体培养_______――→人工诱导，染色体数目加倍纯合二倍体――→选择优良品种.(2)优点:明显______________.单倍体缩短育种年限2．多倍体育种(1)自然作用机理:当植物体的内外环境发生骤变时,正在分裂的细胞中的_______可能受到破坏,已经复制的染色体不能分配到__________,细胞不能分裂为两个_______,于是形成了_____________的细胞,然后发育成多倍体.纺锤体细胞两极子细胞染色体组加倍(2)人工诱导①方法:_________处理萌发的种子或幼苗.②机理:抑制________的形成,导致细胞内染色体数目加倍.(3)植株优点:茎秆_________,所得果实、叶片、种子都比较大,糖类和蛋白质等营养物质的含量有所________.秋水仙素纺锤体粗壮增加核心要点突破染色体组的判定和生物体倍性的判断要点一1．染色体组(1)特点①一个染色体组中不含有同源染色体。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，不能重复)。(2)染色体组数目的确定方法①根据细胞中染色体的形态判断细胞内同一形态的染色体有几条,则含有几个染色体组,如图甲细胞中同一形态的染色体有4条,则该细胞含4个染色体组,图乙含3个染色体组,图丙含1个染色体组.②根据基因型来判断在细胞或生物体的基因型中,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,如图乙细胞基因型为AAaBBb,基因A和a(或B和b)共有3个,则该细胞共有3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，如图丙细胞中有4条染色体，分为4种形态，则染色体组的数目为1个。(3)生物体倍性的判断【规律小结】判断生物是几倍体,既要看细胞内含有的染色体组数，还要考虑生物个体发育的起点：①如果生物体是由受精卵发育而来的，体细胞中含有几个染色体组就是几倍体。②如果生物是由生殖细胞发育而来的，无论体细胞中含有几个染色体组，只能是单倍体。如图所示细胞中所含的染色体,下列叙述不．正确的是()例1A.①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.②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.③代表的生物可能是四倍体,其每个染色体组含2条染色体D.④代表的生物可能是单倍体,其每个染色体组含4条染色体【思路点拨】解答本题的思路为：【尝试解答】B【解析】因题干中未涉及细胞的发育起点,所以一般说“可能是”几倍体,①～④的染色体组数分别是2、3、4、1,所以依次可能是二倍体、三倍体、四倍体、单倍体,当然,①②③也可能是单倍体.【规律方法】二倍体、多倍体和单倍体判断程序①首先判断细胞的发育起点,起点是配子的一定是单倍体.②起点是受精卵的,再判断染色体组数目,含有几个染色体组就是几倍体.③如果细胞内只含有一个染色体组,则一般是单倍体.跟踪训练如图表示某高等植物卵细胞内的染色体数目和染色体形态模式图.此植物的胚细胞、胚乳细胞、叶肉细胞的染色体组和染色体数目分别是()A．12、8、16和36、24、24B．6、9、6和24、36、24C．8、9、8和24、48、24D．8、16、16和24、24、48解析:选B.由于卵细胞中相同的染色体有三条,所以含有三个染色体组,共含12条染色体.胚细胞、叶肉细胞由受精卵发育而来,则细胞中含有6个染色体组、24条染色体;胚乳细胞由受精极核发育而来,所以细胞中含有9个染色体组、36条染色体.1.多倍体的自然形成多倍体的自然形成和无子西瓜的培育过程分析要点二【知识拓展】同源多倍体和异源多倍体的形成①同源多倍体的形成:二倍体――→染色体数目加倍四倍体②异源多倍体的形成:2．三倍体无子西瓜的培育(1)关于两次传粉：第一次传粉是杂交得到三倍体种子，第二次传粉是为了刺激子房发育成果实。(2)用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗使之成为四倍体，秋水仙素应处理萌发的种子或幼苗。因为萌发的种子或幼苗具有分生能力，细胞进行有丝分裂，秋水仙素处理后可达到使产生的新细胞染色体数目加倍的目的。(3)秋水仙素处理后，分生组织分裂产生的茎、叶、花等染色体数目加倍，而未处理的如根部细胞染色体数目不变。(4)四倍体上结四倍体西瓜，四倍体西瓜的种子的胚有3个染色体组，胚乳有5个染色体组；果皮、种皮均为4个染色体组。特别提醒如果以二倍体西瓜作为母本，四倍体西瓜作为父本，也能得到三倍体种子，但这种三倍体种子结的西瓜因珠被发育成厚硬的种皮，达不到“无子”的目的。已知西瓜红瓤(R)对黄瓤(r)为显性.第一年将黄瓤西瓜种子种下,发芽后用秋水仙素处理，得到四倍体西瓜植株.以该四倍体植株作母本,二倍体纯合红瓤西瓜为父本进行杂交,并获得三倍体植株,开花后再授以纯合二倍体红瓤西瓜的成熟花粉,所结无子西瓜瓤的颜色和基因型分别是()A．红瓤RRrB．红瓤RrrC．红瓤RRRD．黄瓤rrr例2【思路点拨】本题主要考查染色体倍性及生物体中特殊结构的染色体组数目，解答本题主要从以下几个方面来进行：①确定西瓜性状的显隐性。②明确三倍体无子西瓜的培育过程。③了解西瓜胚及胚乳的染色体组成。【尝试解答】B【解析】黄瓤西瓜种子经处理得到四倍体，其基因型为rrrr，植株开花后产生的卵细胞基因型为rr，接受二倍体红瓤西瓜R花粉所形成的受精卵基因型为Rrr。发育成的胚为三倍体(Rrr)，该三倍体植株所结西瓜的性状取决于母本，应为红瓤。跟踪训练将基因型为AA和aa的两个植株杂交,得到F1,将F1再作进一步处理,如图所示.请分析回答:(1)乙植株的基因型是____,属于___________倍体.(2)用乙植株的花粉直接培育成的后代属于______倍体,其基因型及比例为_____________________.(3)丙植株的体细胞中含有________个染色体组.解析:由AA×aa可知F1为Aa,自然生长的甲植株为二倍体,基因型为Aa,用秋水仙素处理F1,得到的乙植株的染色体加倍,其基因型为Aaaa,这种植株经减数分裂可形成的花粉类型有三种即AA、Aa、aa且比例为1:4:1,所以对其花粉做离体培养后,得到的单倍体基因型为AA∶Aa∶aa＝1∶4∶1.由四倍体的乙植株与二倍体的甲植株杂交,丙植株为含三个染色体组的后代.答案：(1)AAaa四(2)单AA∶Aa∶aa＝1∶4∶1(3)3多倍体育种和单倍体育种的比较要点三多倍体育种单倍体育种原理染色体组成倍增加染色体组成倍减少,再加倍后得到纯种(指每对染色体上成对的基因都是纯合的)常用方法秋水仙素处理萌发的种子、幼苗花药离体培养后,人工诱导染色体数目加倍多倍体育种单倍体育种优点操作简单明显缩短育种年限缺点适用于植物,在动物方面难以操作技术复杂一些,需与杂交育种配合特别提醒①单倍体育种一般应用于二倍体植物,因为若为四倍体植物,通过单倍体育种形成的个体不一定是纯合子.②用秋水仙素处理植株使染色体数目加倍,若操作对象是单倍体植株,叫单倍体育种,若操作对象为正常植株,叫多倍体育种,所以,“染色体数目加倍”不一定就是多倍体育种.(2011年如东高中高一检测)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、米粒较大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、米粒变大例3【尝试解答】D【解析】由受精卵发育而来的个体，体细胞中含有两个染色体组的叫做二倍体，所以A项正确。多倍体植株与二倍体植株相比，多倍体植株的茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，营养物质含量增加。单倍体植株弱小，高度不育，所以D项错误。跟踪训练通过单倍体的途径培育小麦新品种可以大大缩短育种年限,培育单倍体幼苗所用的花药应取自于()A．某一优良品种B．被确定为父本的植株C．F1D．F2解析:选C.单倍体途径培育小麦新品种要先通过杂交,让控制不同优良性状的基因组合到F1个体中,再取F1花粉培育单体幼苗,通过秋水仙素处理获得所需个体.实验探究创新低温诱导染色体加倍的实验设计1.原理:进行正常有丝分裂的细胞,在有丝分裂后期,染色体着丝粒分裂,子染色体在纺锤丝的牵引下分别移向两极,最终被平分到两个子细胞中去.用低温处理植物分生组织细胞,能够抑制纺锤丝的形成,染色体不能拉向两极,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.方法:低温处理植物分生组织细胞,然后做成有丝分裂装片在显微镜下观察染色体形态数目的变化.【例题展示】对植物进行一定时间的低温(如4℃)处理,是否也能诱导染色体数目加倍?请设计实验对这个问题进行探究.(室温25℃)材料用具:洋葱若干;冰箱;显微镜等其他必需的实验仪器、药品.(1)依据所学知识,你做出的最合理的实验假设是:_________________________________________.(2)该实验的变量是________、________.(3)方法步骤：请你将缺少的步骤补充完整：第一步:洋葱根尖培养.取洋葱若干,在适宜条件下培养生根.第二步:___________________________________.第三步:__________________________________.第四步:__________________________________.(4)预测结果及相应结论：①_______________________________________.②_______________________________________.【解析】该实验的设计原理是低温抑制纺锤体的形成,实验的变量应该是低温和室温,设计时还应该遵循单一变量原则、对照原则和等量原则.【答案】(1)低温可诱导染色体数目加倍(2)低温4℃室温25℃(3)第二步:将生长状态一致的洋葱随机平分为两组:实验组和对照组第三步:将实