第21讲　染色体变异

1．可用显微镜区别染色体变异与基因突变( ) [分析] 染色体变异属于细胞水平的变化，可用光学显微镜看 到，基因突变是分子水平的变化，用光学显微镜看不到。 2．染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化( ) [分析] 染色体片段的缺失和重复导致基因数目减少和增加，其中染色体片段缺失可能导致基因种类减少。 3．精子或卵细胞中的一套染色体就是一个染色体组( ) [分析] 多倍体(如四倍体)形成的配子中不能称为一个染色体组. √ × ×

4．三倍体西瓜不能产生正常配子的原因是染色体在减数分裂过程中不能联会( ) [分析] 能联会但出现联会紊乱现象。 5．人工诱导多倍体的唯一方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗( ) [分析] 人工诱导多倍体的方法有很多；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，低温处理植物分生组织细胞也会产生多倍体。 6．显微镜下可以看到经低温诱导的生物体的大多数细胞的染色体数目已发生变化( ) [分析] 生物体的大多数细胞处于细胞分裂间期,看不到染色体. × × ×

7．单倍体一定不存在同源染色体( ) [分析] 单倍体不一定只含有一个染色体组，如四倍体马铃薯的单倍体就含有两个染色体组，存在同源染色体。 8．体细胞中含有两个染色体组的个体叫二倍体( ) [分析] 体细胞中含有两个染色体组的个体如果由受精卵发育而来，称为二倍体，如果由配子发育而来，则称为单倍体。 × ×

一、染色体结构的变异 1．类型[连一连]

解惑 (1)基因中碱基对“缺失”≠染色体结构中“缺失”。 (2)“易位”≠“交叉互换”。 2．结果 使排列在染色体上的基因的_________________发生改变，从而导致性状的变异。 数目或排列顺序

二、染色体数目的变异 1．类型 (1)细胞内____________的增加或减少，如21三体综合征。 (2)细胞内染色体数目以____________的形式成倍地增加或减少，如多倍体、单倍体。 2．染色体组 (1)概念：细胞中的一组_____________，在形 态和功能上各不相同，但又互相协调，共同 控制生物的生长、发育、遗传和变异，这样 的一组染色体叫做一个染色体组。 (2)组成：如图为一雄性果蝇的染色体组成，其染色体组可表示为：_______________或________________。 个别染色体 染色体组 非同源染色体 Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y

3．多倍体 (1)概念：由受精卵发育而来，体细胞中含________或_____________染色体组的个体。 (2)特点：多倍体植株茎秆________，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质含量丰富。 (3)应用：人工诱导多倍体。 ①方法：用__________或低温处理萌发的种子或幼苗。 ②原理：秋水仙素或低温处理能够抑制________的形成，导致染色体不能移向细胞两极，引起细胞内__________加倍。 三个 三个以上 粗壮 秋水仙素 纺锤体 染色体数目

解惑 (1)用秋水仙素或低温处理种子时一定要注意是萌发的种子。 (2)二倍体的单倍体加倍时只能处理幼苗，注意植株不产生种子。 多倍体都能通过有性生殖产生后代吗？ 提示：不一定，如三倍体植株。

4．单倍体 (1)概念：由未受精的生殖细胞发育而来，体细胞中含有_____________染色体数目的个体。 (2)特点：与正常植株相比，单倍体植株长得________，且_____________。 (3)应用：单倍体育种。 ①方法：______________。 本物种配子 弱小 高度不育 花药离体培养

③优点：a.明显________育种年限。 b．获得稳定遗传的_______，自交后代不发生__________。 缩短 纯合子 性状分离

染色体结构变异 1．染色体结构变异中的易位与基因重组中交叉互换的比较 易位 交叉互换 变异类型 范围 染色体结构变异 基因重组 非同源染色体之间 同源染色体内部非 姐妹染色单体之间

易位 交叉互换 图示

2.染色体结构变异与基因突变的区别 (1)变异范围不同 ①基因突变是在DNA分子水平上的变异，只涉及基因中一个或几个碱基的改变，这种变化在光学显微镜下观察不到。 ②染色体结构变异是在细胞水平上的变异，涉及染色体的某一片段的改变，这一片段可能含有若干个基因，这种变化在光学显微镜下可观察到。 (2)变异的方式不同 基因突变包括基因中碱基对的增添、缺失和替换三种类型;染色体结构变异包括染色体片段的缺失、重复、倒位和易位。

(3)变异的结果不同 ①基因突变引起基因结构的改变，基因数目未变，生物的性状不一定改变。 ②染色体结构变异引起排列在染色体上的基因的数目和排列顺序发生改变，生物的性状发生改变。 提醒 基因突变对生物体的影响并不一定比染色体变异小。基因突变不改变生物体内基因的数量，染色体变异可以改变生物体内基因的数量。但不要误以为染色体变异一定比基因突变对生物的影响大。有的基因突变是致死的，其影响反而比一些染色体变异影响大。

(2014·山东省德州市模拟)染色体平衡易位是指两条染色体发生断裂后相互交换，仅有位置的改变，没有染色体片段的增减。这种易位造成了染色体遗传物质的“内部搬家”，所以平衡易位患者的外貌、智力和发育等通常都是正常的。下列有关判断正确的是( ) A．染色体平衡易位属于基因重组 B．在光学显微镜下观察不到染色体平衡易位 C．染色体平衡易位导致染色体上基因排列顺序改变 D．平衡易位携带者与正常人婚配，子代全部正常 C

解析：选染色体平衡易位属于染色体变异；由于易位部分与其同源染色体不配对，在光学显微镜下能观察到染色体平衡易位；平衡易位携带者与正常人婚配，子代一半正常，另一半是平衡易位携带者。

染色体数目的变异 1．染色体组的特点 (1)一个染色体组中不含同源染色体，没有等位基因。 (2)一个染色体组中所含的染色体在形态、大小和功能上各不相同。 (3)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．单倍体、二倍体与多倍体的不同 单倍体 二倍体 多倍体 形成过程

单倍体 二倍体 多倍体 形成原因 植物 特点 举例 正常的有 性生殖 自然 成因 外界环境条件剧变 (如低温) 单性生殖 人工 诱导 秋水仙素处理萌发 的种子或幼苗 花药离体 培养 秋水仙素处理 单倍体幼苗 果实、种子较大， 营养物质含量丰 富，生长发育延 迟，结实率低 植株弱小， 高度不育 正常可育 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 蜜蜂的 雄蜂

(1)多倍体形成的原因：低温或秋水仙素抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向两极，从而引起细胞内染色体数目加倍。 (2)单倍体与体细胞中染色体组数为奇数的多倍体高度不育的原因：进行减数分裂形成配子时，同源染色体无法正常联会或联会紊乱，不能产生正常配子。

四倍体水稻是重要的粮食作物，下列有关水稻的说法正确的是( ) A．四倍体水稻的配子形成的子代含两个染色体组,是单倍体 B．二倍体水稻经过秋水仙素加倍后可以得到四倍体植株，表现为早熟、粒多等性状 C．三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 D．四倍体水稻初级精母细胞中控制同一性状的核基因一般有4个 A

[解析] A项中，所有配子不经过受精形成的新个体，无论含有几个染色体组，都是单倍体，所以四倍体水稻的配子形成的子代虽然含有两个染色体组，但仍然是单倍体。B项中，二倍体水稻经秋水仙素处理，染色体数目加倍，得到四倍体水稻,多倍体植株的特点是其种子粒大，子粒数目减少，但是发育周期延长，表现为晚熟。C项中，三倍体水稻高度不育，不能形成正常配子，所以无法形成单倍体。D项中，四倍体水稻初级精母细胞中控制同一性状的核基因一般有8个。

下列关于染色体组的叙述正确的是( ) ①一个体细胞中任意两个染色体组之间的染色体形态、数目一定相同 ②一个染色体组携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息 ③一个染色体组中各个染色体的形态和功能各不相同，互称为非同源染色体 ④体细胞含有奇数个染色体组的个体，一般不能产生正常可育的配子 ⑤一个高度分化的体细胞，A、a两个基因不位于一个染色体组 A．②③⑤ B．①②③④ C．①③④ D．②③④⑤ D

解析：本题考查对染色体组概念的理解。染色体组是指细胞中的一组非同源染色体，它们在形态和功能上各不相同，但是携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息。若某个体的体细胞含有奇数个染色体组，则该细胞在减数分裂过程中，染色体联会发生紊乱，一般不能形成正常可育的配子。高度分化的体细胞不存在姐妹染色单体，一个染色体组内，不存在等位基因，A、a不能位于一个染色体组内。

低温诱导植物染色体数目的变化 1．原理 用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，细胞也不能分裂成两个子细胞，导致细胞染色体数目发生变化。 2．实验流程 根尖培养：将洋葱等材料放在装满清水的广口瓶上，底部接触水面，置于适宜条件下，使之生根

低温诱导：待不定根长至1 cm时，将整个装置放入冰箱的低温室内(4 ℃)，诱导培养36 h 材料固定：剪取根尖约0 低温诱导：待不定根长至1 cm时，将整个装置放入冰箱的低温室内(4 ℃)，诱导培养36 h 材料固定：剪取根尖约0.5～1 cm放入卡诺氏液中浸泡0.5～1 h，固定其形态，然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次 制作装片：解离→漂洗→染色→制片(同观察植物细胞的有丝分裂) 观察：先用低倍镜观察，找到变异细胞，再换用高倍镜观察

3．注意问题 (1)选材 ①选用的实验材料既要容易获得，又要便于观察；②常用的观察材料有蚕豆(染色体较洋葱少故首选)、洋葱、大蒜等。 (2)试剂及用途：①卡诺氏液：固定细胞形态；②改良苯酚品红染液：使染色体着色；③解离液[体积分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精混合液(1∶1)]：使组织中的细胞相互分离开。

(3)根尖培养 ①培养不定根：要使材料湿润以利生根；②低温诱导：应设常温、低温4 ℃、0 ℃三种，以作对照,否则实验设计不严谨。 (4)固定：用卡诺氏固定液(无水酒精3份∶冰醋酸1份或无水乙醇6份∶氯仿3份∶冰醋酸1份)是为了杀死固定细胞，使其停留在一定的分裂时期以利于观察。 (5)制作装片：按有丝分裂过程进行。冲洗载玻片时水的流速要尽量慢一些，忌直接用水龙头冲洗,防止细胞被水流冲走。 (6)观察：换用高倍镜观察材料时，只能用细准焦螺旋进行调焦，切不可转动粗准焦螺旋。

实战演练 ————————————( 提升做题能力！) 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点分裂，使子染色体不能分别移向两极 B．解离：盐酸酒精混合液和卡诺氏液都可以使洋葱根尖 解离 C．染色：改良苯酚品红溶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 C

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；卡诺氏液用于细胞形态的固定，解离液为盐酸酒精混合液；低温诱导染色体加倍的时期是前期，大多数细胞处于间期；改良苯酚品红溶液和醋酸洋红溶液都可以用于染色体的染色。

2．有关低温诱导大蒜根尖细胞染色体数目加倍的实验，下列说法正确的是( ) 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自由组合的机会 解析：本题考查“低温诱导植物染色体数目的变化”实验，意在考查对实验结果的分析能力。并非所有细胞的染色体都加倍。大蒜根尖细胞进行的是有丝分裂，有丝分裂过程中没有非同源染色体的自由组合。 C

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%的酒精溶液、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___________________________________________________ _____________________。 4 ℃ 8 ℃ 12 ℃ 取大蒜随机均分为五组，分别放入五个培养皿中诱导 培养36 h

④分别取根尖________cm，放入_________中固定0 ④分别取根尖________cm，放入_________中固定0.5～1 h，然后用___________________________________冲洗2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。 0.5 ～1 卡诺氏液 体积分数为95%的酒精溶液 漂洗 染色 统计每组视野中的染色体数目加倍率

(4)实验分析 ①设置实验步骤②的目的：____________________________ ____________________________________________________________________________________________。 ②对染色体染色还可以用____________、____________等。 ③除低温外，____________也可以诱导染色体数目加倍，原理是_________________________。 将培养皿放在不同温度下恒温 处理，是为了进行相互对照；恒温处理1 h是为了排除室温对实验结果的干扰 龙胆紫溶液 醋酸洋红液 秋水仙素 抑制纺锤体形成

解析：本实验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，不同温度处理是为了进行相互对照，恒温处理1 h是为了在DNA复制时尽可能使细胞处于设定温度中，以排除其他温度的干扰。但低温并不可能使所有细胞染色体数目加倍，所以要统计加倍率来确定最佳低温。

(2013·高考山东卷节选)某二倍体植物宽叶(M)对窄叶(m)为显性,高茎(H)对矮茎(h)为显性，红花(R)对白花(r)为显性。基因M、m与基因R、r在2号染色体上，基因H、h在4号染色体上。 Ⅰ.基因型为Hh的植株减数分裂时，出现了一部分处于减数第二次分裂中期的Hh型细胞，最可能的原因是______________ ____________________。缺失一条4号染色体的高茎植株减数分裂时，偶然出现一个HH型配子，最可能的原因是___________ ________________________。 (减数第一 次分裂时)交叉互换 减数第二 次分裂时染色体未分离

Ⅱ.现有一宽叶红花突变体，推测其体细胞内与该表现型相对应的基因组成为图甲、乙、丙中的一种，其他同源染色体数目及结构正常。现只有各种缺失一条染色体的植株可供选择，请设计一步杂交实验，确定该突变体的基因组成是哪一种。(注：各型配子活力相同；控制某一性状的基因都缺失时,幼胚死亡)

(1)实验步骤：________________________； (2)观察、统计后代表现型及比例。 结果预测：a (1)实验步骤：________________________； (2)观察、统计后代表现型及比例。 结果预测：a.若________________________，则为图甲所示的基因组成； b．若______________________，则为图乙所示的基因组成； c．若____________________，则为图丙所示的基因组成。

Ⅱ. 答案一： (1)用该突变体与缺失一条2号染色体的窄叶白花植株杂交 (2)a Ⅱ.答案一： (1)用该突变体与缺失一条2号染色体的窄叶白花植株杂交 (2)a.宽叶红花与宽叶白花植株的比例为1∶1 b．宽叶红花与宽叶白花植株的比例为2∶1 c．宽叶红花与窄叶白花植株的比例为2∶1 答案二： (1)用该突变体与缺失一条2号染色体的窄叶红花植株杂交 (2)a.宽叶红花与宽叶白花植株的比例为3∶1 b．后代全部为宽叶红花植株 c．宽叶红花与窄叶红花植株的比例为2∶1

[错答分析] 序号 错答展示 错因分析 ① “减数第一次 分裂同源染 色体不分离” 概念混淆。将Hh型细胞中的H、h(基因)错误理解为同源染色体 ② “基因突变” 对题意不理解。由题可知，该植株体细胞应只含一条染色体(其上有H基因) ③ “用该突变体与窄叶白花植株杂交” 组织答案不严谨。本题突破的关键：应选“缺失一条2号染色体的某植株”与之杂交

序号 错答展示 错因分析 ④ 出现多种不正确答案或答不出 分析思路混乱而错答。 正确分析：该窄叶白花植株可产生mr和O(不含mr)的配子，若该突变体的基因组成为图甲所示，其可产生MR和Mr两种配子，杂交后代为MmRr∶Mmrr∶MR∶Mr＝1∶1∶1∶1，表现型为宽叶红花∶宽叶白花＝1∶1；若为图乙所示，其可产生MR和M两种配子，杂交后代为MmRr∶Mmr∶MR∶M(幼胚致死)＝1∶1∶1∶1，表现型为宽叶红花∶宽叶白花＝2∶1；若为图丙所示，其可产生MR和O两种配子，杂交后代为MmRr∶mr∶MR∶OO(幼胚致死)＝1∶1∶1∶1，表现型为宽叶红花∶窄叶白花＝2∶1。另外，也可让该突变体与缺失一条2号染色体的窄叶红花植株(mR)杂交，根据子代表现型及比例也可判断该突变体的类型。

易错点1 染色体组数量的判断易于出错 [点拨] (1) 细胞内同一形态的染色体共有几条则该细胞中含有几个染色体组，如图甲中与1号(或2号)相同的染色体共有4条，此细胞有4个染色体组。

(2)根据基因型判断：控制同一性状的基因(读音相同的大、小写字母)出现几次，则含有几个染色体组。如图乙中基因型为AaaaBbbb，任一种基因有4个，则该细胞中含有4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。如雌果蝇体细胞中有8条染色体，分为4种形态，则染色体组的数目为2个。

易错点2 无子番茄和无子西瓜培育过程及遗传特点易于混淆 [点拨] 区别如下： 原理 化学试剂 无子原因 能否遗传 无子 西瓜 染色体变异 秋水仙素 联会紊乱不能产生配子 能，后代仍无子 番茄 生长素促进果实发育 生长素 未受精 不能，后代有子

易错点3 将“可遗传”理解成了“可育性” [点拨] “可遗传”≠“可育”:三倍体无子西瓜、骡子、二倍体的单倍体等均表现“不育”，但它们均属于可遗传变异——其遗传物质已发生变化，若将其体细胞培养为个体，则可保持其变异性状——这与仅由环境引起的不可遗传的变异有着本质区别。如无子番茄的“无子”原因是植株未受粉，生长素促进了果实发育，这种“无子”性状是不可以保留到子代的，将无子番茄进行组织培养时,若能正常受粉,则可结“有子果实”。

易错点4 对单倍体、二倍体及多倍体的判断分辨不清 [点拨]

1．图示细胞中含有的染色体组数目分别是(　　) A．5个、4个　　　　　B．10个、8个 C．5个、2个 D．2.5个、2个 A

C

解析：本题考查无子果实产生的原理及理解能力、分析判断能力。无子番茄的产生属于外源生长素作用下的单性结实，该方式并未使植物体的遗传物质发生改变，因而属于不可遗传变异，若这样的植株通过无性繁殖，长成的植株细胞仍为正常二倍体，所结果实中有种子。用四倍体西瓜与二倍体西瓜杂交所得的后代为三倍体，属于染色体变异，为可遗传变异。经无性繁殖所得植株仍为三倍体，在减数分裂中同源染色体联会紊乱，故不能正常结实。

1.如图表示某生物细胞中两条染色体及其上面的部分基因。下列选项的结果中，不是由染色体变异引起的是(　　) C

解析：图中的字母代表基因，A项基因的缺失引起的变异为染色体结构变异中的缺失；B项非同源染色体之间交换,为染色体结构变异中的易位；C项基因的数目或顺序没有变化，而是产生其等位基因,故属于基因突变(b突变为B)；D项为染色体结构变异中的倒位。

2.(2014·郑州质量预测)如图表示某植物正常体细胞中染色体的组成，下列各项中可以表示该植物基因型的是( ) A．ABCd B．Aaaa C．AaBbCcDd D．AaaBbb 解析：图中相同的染色体有4个，该植物体细胞中含有4个染色体组，则同源染色体上相同位置上的等位基因或相同基因应有4个，故B项正确。 B

3．(2014·辽宁沈阳二中阶段性测试)自然界中多倍体植株的形成过程一般是( ) ①细胞中染色体加倍 ②形成加倍合子 ③减数分裂受阻 ④形成加倍配子 ⑤有丝分裂受阻 ⑥细胞染色体减半 A．⑤①④② B．①②⑥⑤ C．③⑥⑤② D．④①②③ 解析：自然界中，在外界因素(如低温)的影响下，进行有丝分裂的植物细胞纺锤体形成受阻，导致细胞中染色体加倍,加倍的部位分化，通过减数分裂形成加倍配子，再通过有性生殖过程形成加倍合子，发育成为一个多倍体植株。 A

C 解析：四倍体生物的单倍体含有两个染色体组；单倍体育种的结果是培育出具有正常染色体数目的纯合子，而不是为了得到单倍体。