2019-2020学年中图版生物必修二讲义：第1单元第2章第1节染色体数目变异对性状的影响Word版

第二章 染色体变异对性状的影响
第一节 染色体数目变异对性状的影响
学习目标 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
⑴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
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
-常染色体:22对
男性: 女性: 、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：
•单倍体：在二倍体的基础上减少一个染色体组
XY
XX
性染色体(1对)
①整倍性改变三倍体：在二倍体基础上增加一个染色体组
•多倍体：含有三个或三个以上染色体组的个体
②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
⑴染色体组数：三个或三个以上。

(2) 植株特点
①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。

②缺点：也有可能出现一些不良反应，如叶子皱缩、分蘖减少、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。

三、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：花药离体培养一单倍体植株一人工诱导染色体加倍二正常生殖的纯合体。

(3) 优点：明显缩短育种年限。

2. 多倍体育种
(1) 方法：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。

⑵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。

四、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
（培养大蒜长出1 5】左右的不定很 大蒜（或洋
葱
根尖培养 '
I 放入低温环境中诱导培养药h
4-
取材;剪取诱导处理的根尖约2 nun
'芻藹国定液：库租分数为另帰的洎箱 溶液
与体积分数尙骊％的浓磕釀
■■解离固定 溶液（1； 1｝涯-普液
时间：L min
.目的血细胞分离开
时间 L 10 ~ 15 min 標洗* （洙掉祁离液
心目的肪止解舅过度 I [ I 侵于染邑 （染色液:花胆葉染液 染鱼|
时间L 1 min
右的:便樂色体（孤〕着色 剖片:楼子首握尖一放在栽玻片b —盖 盖班片一覆盖吸水纸一压片一" 用吸术蛾吸去零余的染港 「先低倍厲:根提细胞待点找到分生区的细昭. J 找封染色慵数目变异的细胞 "后髙倍據现案一平细雎中.锻色体数已 比较不同
沏睡中的染色体敦目 3. 实验结论
适当低温可以诱导细胞中染色体数目加倍
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
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 叠较装片制问
少的部位观察。

(5) 可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。

匚j基础自测口
1. 判断对错
(1) 体细胞中含两个染色体组的个体是二倍体，含有三个或三个以上染色体组
的个体是多倍体。

()
(2) 人工诱导多倍体最常用、最有效的方法是用秋水仙素处理休眠的种子。

( )
(3) 经低温诱导后，在显微镜下可以看到大多数细胞的染色体数目发生改变。

［答案］(1)X 分析：由配子发育而来的生物，无论含有几个染色体组，都是单倍体。

(2) X 分析：秋水仙素可抑制细胞分裂过程中纺锤体的形成，诱导染色体加倍，休眠种子细胞不进行细胞分裂。

(3) X 分析：由于分裂间期较长，大多数细胞处于分裂间期，看不到染色体。

2•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
C ［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(1 : 1)为解离固定液。

低温诱导染色体加倍的时期是前期，大多数细胞处于间期；龙胆紫染液和醋酸洋红溶液都可以用于染色体的染色。

］
3•下列是对a〜h所示的生物体细胞图中各含有几个染色体组的叙述，正确的是( )
C ［根据染色体组数目的判断方法可以判断，a 、b 图含有三个染色体组，c 、 h 图含有两个染色体组，d 、g 图只有一个染色体组，e 、f 图含有四个染色体组， 故A 、
B 、D 项错误。

确认单倍体、二倍体、三倍体时，必须先看发育起点一一若 由配子发育而来，无论含几个染色体组均属于单倍体，若由受精卵发育而来，有
几个染色体组即为几倍体，故C 项正确。

］
4.
下列关于单倍体、二倍体及染色体组的表述正确的是 （
）
A .单倍体生物的体细胞内都无同源染色体
B . 21三体综合征患者的体细胞中有 3个染色体组
C .人的初级卵母细胞中的1个染色体组中可能存在等位基因
D .用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗的芽尖后， 芽尖细胞中都含4个染色体组
C ［四倍体生物的单倍体可以含 2个染色体组，存在同源染色体，A 项错误； 21三体综合征患者的体细胞中21号染色体有3条，有2个染色体组，B 项错误； 人的初级卵母细胞中的基因已经复制，如果发生基因突变或交叉互换，则在1个 染色体组中可能存在等位基因，C 项正确；用秋水仙素处理后，芽尖细胞中不一 定都含有4个染色体组，如有丝分裂后期，细胞中含有8个染色体组，
D 项错误。

］
II EZLTt
TVA NJIU GON （；ZJ K1 NCiNAN
染色体数目与染色体组
［思考交流］
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?
A .细胞中含有一个染色体组的是
h 图，该个体是单倍体 B .细胞中含有两个染色体组的是 g 、e 图，该个体是二倍体
C. 细胞中含有三个染色体组的是
D. 细胞中含有四个染色体组的是 a 、b 图，但该个体未必是三倍体
c 、f 图，该个体一定是四倍体
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。

2 •请你推测孩子的性别取决于父方还是母方。

提示：孩子的性别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。

3•—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。

［归纳总结］
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色体。

(2) —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)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，
(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。

⑶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，判断题目图示中的染色体组数。

如图所示：
A •①代表的生物可能是二倍体，其每个染色体组含
B .②代表的生物可能是二倍体，其每个染色体组含
C •③代表的生物可能是单倍体，其每个染色体组含
D •④代表的生物可能是单倍体，其每个染色体组含
B ［本题考查对染色体组数及生物倍性的判断，意在考查学
生的理解能力及 识图分析能力。

①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；②所示的细胞 有3个①减数第一次分裂前期 个染色体组有2条染色体, ① ②
，染色体4条，二倍体、生殖细胞中染色体 2条，每 该细胞中有2个染色体组。

，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。

②减数第二次分裂前期 ③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。

④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
皓果蝇的两个集色体组
1 •如图表示细胞中所含的染色体，下列叙述不正确的是 ( )
4条染色体 3条染色体 2条染色体 4条染色体
A
④ ①
<«< «<
OOOO OOl I
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；③所示的细胞有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；④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。

］2•下列均属于单倍体的一组是()
①蜜蜂中的雄蜂②白蚁中的雄蚁③无子西瓜④具有三个染色体组的普通小麦⑤具有一个染色体组的玉米⑥具有两个染色体组的豌豆
A •①②④⑤
B •②③④⑤
C •①③④⑥
D •①②④⑥
A ［本题考查单倍体的相关知识，意在考查学生的理解能力。

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。

］
3 •下图为某植物的体细胞中染色体数示意图，将其花粉经离体培养得到植株的基因型最可能是()
A. AB
B. AaBb
C. ab
D. AAaaBBbb
B ［从题图可以看出，该植物体细胞有4个染色体组，是四倍体植株，经过减数分裂后染色体数目减半，形成的花粉中含有2个染色体组，所以单倍体植株应含2个染色体组，B项正确。

AB和ab只能代表一个染色体组，AAaaBBbb表示4个染色体组，因此A、C、D项错误。

］
［一题多娈］
(1) 该植物体一个染色体组中含有多少条非同源染色体？试解释原因。

(2) 本题中4个选项中哪项可表示该植物体的基因型？为什么？
(1) 提示：3条。

图中共有3种不同形态的染色体，则一个染色体组中应含有3条非同源染色体。

（2）提示：D项。

植物花粉基因型为AaBb,染色体数目是体细胞的一半，则体细胞基因型为AAaaBBbb。

［思考交流］
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。

2 •单倍体一定含1个染色体组，对吗？
提示：不对，只要由配子发育而来，不论其含几个染色体组均是单倍体。

［归纳总结］
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 ( )
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 D ［除了使用秋水仙素之外，还可以在低温条件下得到多倍体。

］
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 ________ ■咅体的生殖细胞直接发育 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 图植株是由甲植物的卵细胞直接发育形成的，那么
C 图植株是
_______ 咅体，形成它的甲植物是 _________ 咅体，甲植物有性生殖形成种子时， 发育中的胚乳细胞内含 ________ 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。

先看发配^无论含有几个染色体组 育起点发育 均为单倍体 受精卵再看染色体两个
---- > -------------- >
发育组的数目
二倍 三个
体或多个 多倍体
i 对点练习
［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 ⑷单四六
［思考交流］
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。

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。

3 •人工诱导多倍体为何要处理萌发的种子或幼苗？
提示：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。

［归纳总结］
1 •单倍体育种流程
AABB 鬥］俨、［AABB
减数」Ab ,花药离」Ab 秋水仙」AAbb
x f AaBb ――宰>
分裂aB 体培养aB 素处理aaBB aabb 八
•ab」・ab」1aabb
亲代F i 配子单倍体幼苗稳定品种
2.多倍体育种
(1)原理
-三越料于 -----------------
I 葩粉剌融子烏
I ^―
三粉擅株 二借体势株
（联会齐丸）
［子牖育
三俗体无子褂圧
⑶注意问题
第一次传粉是为了进行杂交获得三倍体种子
①两次传粉第二次传粉是为了提供生长素刺激子房发育 I 成果实
② 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。

③ 四倍体植株上结的西瓜，只有胚细胞内含有三个染色体组。

④ 三倍体西瓜无子的原因：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（）
幼苗
A •甲
B •乙
C •甲和丙
D •丙
（2）三倍体无子西瓜的培育过程
二粉西底册苗
二倍瞬摊（唆本）
（第二無）
巳完成染色体复制*两堆入井裂期
对点练习
C ［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。

］
2 •三倍体无子西瓜培育原理及流程如图所示：
三倍体
3N= 33
"I__
_不社理」%二常体2川二22
(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________ 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
i •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 .染色体组只存在于体细胞中
D .染色体组在减数分裂过程中消失
A ［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。

］
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
D ［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或单倍体，不可能是二倍体，故A、B、C项均错误。

］
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
C ［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42也=7(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 个染色体组，因此高度不育。

］
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()
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
A ［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。

］
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 _______ 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________ ^寸同源染色体。

(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 _____ 染色体组。

(4) 图B若表示一个有性生殖细胞，它是由 ________ ■咅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 ______ 咅体。

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 _________ 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］⑴两两（2）二或单三⑶二一（4）六单三（5）四。