第21講染色體變異及其在育種上的應(yīng)用考點一染色體變異概念：體細胞或生殖細胞內(nèi)染色體

的變化。（只發(fā)生在

生物，可在顯微鏡下觀察）數(shù)目或結(jié)構(gòu)真核類型染色體結(jié)構(gòu)變異染色體數(shù)目變異染色體中某一片段缺失消失

一、染色體結(jié)構(gòu)的變異abcdefbacdef果蠅缺刻翅的形成缺失1、類型貓叫綜合征（第

號染色體

）5部分缺失癥狀：生長發(fā)育緩慢，存在著嚴重的智力障礙?；純嚎蘼曒p，音調(diào)高，很像貓叫。

染色體中增加某一片段重復(fù)重復(fù)abcdefbbabcdefb果蠅棒狀眼的形成野生型：卵圓眼變異型：棒狀眼倒位abcdefabcdef顛倒bcafed顛倒斷裂連接染色體中某一片段位置顛倒

同側(cè)倒位異側(cè)倒位染色體的某一片段移接到另一條非同源染色體上易位abcdefghijklghijklabcefdabcklghdefji移接夜來香的變異比較基因重組中的交叉互換與染色體易位2、時間：多數(shù)發(fā)生在

分裂的

期。（分裂期染色體因

，較穩(wěn)定）3、結(jié)果：使排列在染色體上的基因的

發(fā)生改變，從而導(dǎo)致性狀的改變。有絲分裂和減數(shù)間高度螺旋化數(shù)目或排列順序

一、染色體結(jié)構(gòu)的變異1、類型：

缺失：染色體中某一片段缺失。

重復(fù)：染色體中增加某一片段。

易位：染色體的某一片段移接到另一條非同源染色體上。

倒位：染色體中某一片段位置顛倒。例：果蠅缺刻翅、貓叫綜合癥例：果蠅棒狀眼夜來香的變異例:腎上腺皮質(zhì)增生染色體結(jié)構(gòu)變異與基因突變的區(qū)別染色體結(jié)構(gòu)變異基因突變范圍

水平，只涉及染色體某一片段的改變，可能含有

個基因，光學顯微鏡下

觀察。

水平，只涉及基因中一個或一部分

的改變，光學顯微鏡下

觀察。結(jié)果

的數(shù)目或

發(fā)生改變，從而可能導(dǎo)致

的變異，但

形成新的基因。

的增添、缺失或替換，

新的基因，但基因數(shù)目

，性狀

改變。圖示

染色體若干可以分子堿基對

不能基因排列順序性狀堿基對未產(chǎn)生不變不一定染色體結(jié)構(gòu)變異與基因突變的區(qū)別（1）時間：多數(shù)發(fā)生在

分裂的

期。（如：

未分離、

未分離）有絲分裂和減數(shù)后同源染色體姐妹染色體單體二、染色體數(shù)目的變異1、細胞內(nèi)個別染色體的增加或減少以染色體組的形式成倍的增加或減少類型個別染色體的增加或減少異常減Ⅰ異常（2）減數(shù)分裂過程中的染色體數(shù)目變異異常提醒有絲分裂過程中的染色體數(shù)目變異與此過程相似。減Ⅱ異常（2）減數(shù)分裂過程中的染色體數(shù)目變異（3）實例：唐氏綜合征即21三體綜合征(又稱先天性愚型)病因：表現(xiàn)：智力低于常人特殊面容生長發(fā)育障礙多發(fā)畸形多了一條21號染色體病因：表現(xiàn)：多了一條X染色體身材較高性腺發(fā)育不良有女性特征（3）實例：男性Klinefelter綜合征病因：表現(xiàn)：少了一條X染色體身材較矮性腺發(fā)育不良（3）實例：女性Turner綜合征

二、染色體數(shù)目的變異①染色體組：細胞中的一組

染色體，在形態(tài)和

上各不相同，但又相互協(xié)調(diào)，共同控制生物的

。非同源功能生長、發(fā)育、遺傳和變異如:果蠅染色體組2、細胞內(nèi)染色體數(shù)目以染色體組的形式成倍的增加或減少如:人類染色體組①不含同源染色體②染色體形態(tài),大小和功能各不相同③含有一整套遺傳信息構(gòu)成染色體組必備的條件

③染色體組數(shù)量的判斷方法圖形法字母法2個染色體組3個染色體組4個染色體組1個染色體組AAaaBBBBaBCDAABbccDdAAaBbb染色體組數(shù)=染色體數(shù)染色體的形態(tài)數(shù)2個染色體組③染色體組數(shù)量的判斷方法根據(jù)細胞中染色體組數(shù)，生物可分為：二倍體多倍體單倍體多倍體：由

發(fā)育而成的個體，體細胞中含有

染色體組的稱為多倍體；（葉、果實、種子

，營養(yǎng)物質(zhì)含量

。如：香蕉就是三倍體、馬鈴薯是四倍體、普通小麥是六倍體、黑小麥是八倍體）受精卵兩個過半數(shù)受精卵三個及三個以上較大增加幾乎全部③單倍體、二倍體和多倍體二倍體：由

發(fā)育而成的個體，體細胞中含有

染色體組的稱為二倍體；（如：

動物、

高等植物）多倍體植株的特點1、器官大：莖稈粗壯，葉片、果實和種子體積大2、營養(yǎng)物質(zhì)的含量增加：糖類、蛋白質(zhì)、維生素C3、但發(fā)育延遲，結(jié)實率低多倍體草莓普通草莓無籽葡萄食用香蕉野生香蕉生殖細胞弱小不育單倍體：由

直接發(fā)育而成的個體，體細胞中含有本物種配子染色體數(shù)目的個體。無論體細胞中含有幾個染色體組都稱為單倍體；（植株

，一般高度

。如：雄蜂）③單倍體、二倍體和多倍體單倍體的產(chǎn)生原因

自然原因:由配子直接發(fā)育成新個體如：蜜蜂的單性生殖（孤雌生殖）人為原因:花藥離體培養(yǎng)高度不育的原因：同源染色體的聯(lián)會發(fā)生紊亂，不能產(chǎn)生正常的配子。如：蜜蜂蜂王雄蜂工蜂單倍體2n=322n=32“三倍體”≠“三體”“單倍體”≠“單體”單倍體并非都不育:二倍體的配子發(fā)育成的單倍體,表現(xiàn)為高度不育;多倍體的配子如含有偶數(shù)個染色體組,則發(fā)育成的單倍體含有同源染色體及等位基因,可育并能產(chǎn)生后代。1、體細胞含一個染色體組一定是單倍體（）3、二倍體物種所形成的單倍體，其體細胞中只含有一個染色體組。（）4、四倍體物種形成的單倍體，其體細胞含有兩個染色體組，可稱為二倍體。（）5、單倍體可以只有一個染色體組，也可以有多個染色體組。（）√√×√2、單倍體的體細胞一定只含有一個染色體組（）6、單倍體的體細胞中不存在同源染色體()××（2021·廣東）人類（2n=46）14號與21號染色體二者的長臂在著絲點處融合形成14/21平衡易位染色體，該染色體攜帶者具有正常的表現(xiàn)型，但在產(chǎn)生生殖細胞的過程中，其細胞中形成復(fù)雜的聯(lián)會復(fù)合物（如圖），在進行減數(shù)分裂時，若該聯(lián)會復(fù)合物的染色體遵循正常的染色體行為規(guī)律（不考慮交叉互換），下列關(guān)于平衡易位染色體攜帶者的敘述，錯誤的是（）

A．觀察平衡易位染色體也可選擇有絲分裂中期細胞B．男性攜帶者的初級精母細胞含有45條染色體C．女性攜帶者的卵子最多含24種形態(tài)不同的染色體D．女性攜帶者的卵子可能有6種類型（只考慮圖中的3種染色體）C（2020·山東）在細胞分裂過程中，末端缺失的染色體因失去端粒而不穩(wěn)定，其姐妹染色單體可能會連接在一起，著絲點分裂后向兩極移動時出現(xiàn)“染色體橋”結(jié)構(gòu)，如下圖所示。若某細胞進行有絲分裂時，出現(xiàn)“染色體橋”并在兩著絲點間任一位置發(fā)生斷裂，形成的兩條子染色體移到細胞兩極。不考慮其他變異，關(guān)于該細胞的說法錯誤的是（）A．可在分裂后期觀察到“染色體橋”結(jié)構(gòu)B．其子細胞中染色體的數(shù)目不會發(fā)生改變C．其子細胞中有的染色體上連接了非同源染色體片段D．若該細胞基因型為Aa，可能會產(chǎn)生基因型為Aaa的子細胞C(2021年深一模)某男孩的18號染色體中一條染色體變成環(huán)狀，環(huán)狀染色體的形成如下圖所示。不考慮其他變異，下列說法錯誤的是（）A.該環(huán)狀染色體可用顯微鏡進行觀察B.該男孩的染色體數(shù)目與正常人相同C.染色體環(huán)狀化必定伴隨著基因突變D.環(huán)狀染色體可能由父方染色體形成C考點二生物變異在育種上的應(yīng)用

一、雜交育種1、概念：將

品種的

通過交配集中在一起，再經(jīng)過

，獲得新品種的方法。P992、原理：3、適用范圍：基因重組有性生殖兩個或多個優(yōu)良性狀選擇和培育4、優(yōu)點：操作

，可以把多個品種的

集中在一起。5、缺點：獲得新品種的

。簡單優(yōu)良性狀周期長6、雜交育種的過程：

若是選育動物品種，則可用測交的方法，選出表現(xiàn)型符合要求且不發(fā)生性狀分離的個體。PDDBBddbbF1DdBbF2D_B_D_bbddB_ddbb高莖抗病矮莖不抗病F3連續(xù)的自交直至不發(fā)生性狀分離選出ddBB選取符合要求的純合雙親雜交（♀×♂）→F1→F2→鑒別、選擇需要的類型，自交直至不發(fā)生性狀分離為止。U如何獲得矮莖抗病?4年至少需要幾年?1、原理：2、適用范圍：基因突變所有生物（主要用于農(nóng)作物和微生物）物理方法：化學方法：紫外線、γ射線、等亞硝酸、硫酸二乙酯等4、優(yōu)點：①可以提高

，在較短時間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類型。②大幅度地

某些性狀，

人們所需要的優(yōu)良變異類型。5、缺點：有利變異個體往往

，需處理

材料。（突變具有

性、

性、

性等）突變率改良創(chuàng)造不多大量低頻不定向多害少利

二、誘變育種3、過程：處理萌發(fā)的種子或幼苗誘變育種實例

三、單倍體育種1、原理：2、適用范圍：3、方法：染色體變異真核生物花藥離體培養(yǎng)+人工誘導(dǎo)染色體加倍（以二倍體植物為例）花藥單倍體幼苗正常純合二倍體花藥離體培養(yǎng)秋水仙素處理（含有精子）（一般不可育）（染色體數(shù)目加倍）（可育）（植物組織培養(yǎng)技術(shù)）4、秋水仙素處理①原理：抑制

的形成，染色體不能移向細胞兩極，從而引起

數(shù)目加倍。②作用時期：有絲分裂

期紡錘體染色體前用秋水仙素處理幼苗后，

細胞中的染色體數(shù)目都加倍。分生組織產(chǎn)生的莖、葉、花染色體數(shù)目加倍，而未經(jīng)處理部分（如

細胞）的染色體數(shù)目

。并非所有根部不變用高桿抗病（DDTT）和矮桿不抗?。╠dtt）小麥品種培育矮桿抗病小麥（ddTT），見下圖：PDDTT×

ddttF1DdTtDdTtDTDtdTdtDTDtdTdtDDTTDDttddTTddtt（種子）第一年（植物體）

減數(shù)分裂

（花粉）花藥離體培養(yǎng)

（單倍體幼苗）

秋水仙素處理

（二倍體純合植株）第二年播種5、優(yōu)點：6、缺點：技術(shù)復(fù)雜明顯縮短育種年限單倍體育種所得個體并非都是純合子。例如：雜合子

自然界里有天然的多倍體植物嗎？四倍體馬鈴薯三倍體香蕉六倍體小麥

四、多倍體育種1、原理：2、適用范圍：3、方法：染色體變異真核生物萌發(fā)的種子或幼苗抑制紡錘體形成染色體不能移向細胞兩極，從而引起染色體數(shù)目加倍秋水仙素或低溫處理導(dǎo)致秋水仙素或者低溫處理4、優(yōu)點：多倍體植株莖稈

，葉、果實和種子比較

，營養(yǎng)物質(zhì)含量

。5、缺點：多倍體植株發(fā)育

，結(jié)實率

，多倍體育種一般只適用于

。粗壯大豐富延遲低植物二倍體西瓜幼苗

四倍體植株

♀

秋水仙素獲得三倍體種子

播種三倍體植株♀

獲得無子西瓜

二倍體西瓜植株♂

傳粉2傳粉1無子西瓜怎么來的？刺激子房發(fā)育成果實6、實例1：雜交獲得三倍體種子無子：減數(shù)分裂過程中，染色體聯(lián)會紊亂，不能產(chǎn)生正常配子。第一年第二年果實果皮(果肉)：母本體細胞發(fā)育而成種子種皮：胚乳：胚：母本體細胞發(fā)育而成1個精子+2個極核受精而成受精卵思考：1、四倍體植株上所結(jié)瓜的果皮、種皮、胚、胚乳的染色體組數(shù)分別是多少？2、三倍體無子瓜的果皮、種皮、胚、胚乳的呢？4、4、3、53、3、無、無思考：3、有時可以看到三倍體西瓜中有少量發(fā)育并不成熟的種子，原因是？4、無子西瓜每年都要制種，很麻煩，有沒有別的替代方法？三倍體植株一般不能進行正常的減數(shù)分裂形成配子，因此，不能形成種子。但是，也有可能在減數(shù)分裂時形成正常的卵細胞，從而形成正常的種子，但概率很小。方法一：進行無性生殖，將三倍體植株進行組織培養(yǎng)獲取大量的組培苗，再進行移栽；方法二：利用生長素或生長素類似物處理二倍體植株未授粉的雌蕊，以促進子房發(fā)育成無種子的果實，同時，在花期全時段要進行套袋處理，以避免受粉。受精卵刺激胚珠發(fā)育成種子合成生長素促進子房果實有子果實受精卵（無）子房一定濃度的生長素類似物不能形成花蕾期去雄果實無子果實6、實例2：無子番茄和無子西瓜形成原理一樣嗎？八倍體小黑麥怎么來的？普通六倍體小黑麥二倍體黑麥（抗逆性強）AABBDD（42）RR（14）ABD（21）R（7）ABDR（28）雜種四倍體（不育）染色體數(shù)目加倍秋水仙素處理八倍體小黑麥AABBDDRR（56）異源六倍體字母表示染色體組6、實例3：同源多倍體：指增加的染色體組來自同一物種，如多倍體草莓。異源二倍體：是指不同物種雜交產(chǎn)生的后代，一般是不可育的（如馬和驢雜交產(chǎn)生的騾）。因此，異源二倍體往往不能算作一個物種。同源多倍體&異源多倍體

異源多倍體：指不同物種經(jīng)雜交和多倍體育種產(chǎn)生的，如八倍體小麥。針對不同育種目標的育種方案雜交育種基因重組雜交育種基因重組誘變育種基因突變單倍體育種染色體變異多倍體育種染色體變異基因工程育種基因重組名稱原理方法優(yōu)點缺點應(yīng)用雜交育種基因重組培育純合子品種：雜交→自交→篩選出符合要求的表現(xiàn)型，通過連續(xù)自交至不發(fā)生性狀分離為止培育雜合子品種：一般是選取純合雙親子一代操作簡便，可以把多個品種的優(yōu)良性狀集中在一起。①育種時間一般比較長；②局限于同種或親緣關(guān)系較近的個體；③需及時發(fā)現(xiàn)優(yōu)良品種年年制種矮稈抗病小麥雜交水稻、雜交玉米等小結(jié)：五種育種方法的比較名稱原理方法優(yōu)點缺點應(yīng)用誘變育種單倍體育種基因突變?nèi)旧w變異

①物理：紫外線、γ射線、微重力、激光等處理，再篩選；②化學：亞硝酸、硫酸二乙酯處理，再選擇①先進行花藥離體培養(yǎng)，培養(yǎng)出單倍體植株；②將單倍體幼苗經(jīng)一定濃度的秋水仙素處理獲得純合子；③從中選擇優(yōu)良植株提高突變率，加速育種進程，大幅度改良某些性狀明顯縮短育種年限盲目性大，有利變異少，工作量大，需要處理大量的實驗材料技術(shù)復(fù)雜青霉素高產(chǎn)菌株“京花1號”小麥名稱原理方法優(yōu)點缺點應(yīng)用多倍體育種基因工程育種染色體變異基因重組用一定濃度的秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗獲取目的基因→目的基因與運載體結(jié)合→將目的基因?qū)胧荏w細胞→目的基因的表達與檢測→篩選獲得優(yōu)良個體操作簡單，能較快獲得所需品種①目的性強，育種周期短；②克服了遠緣雜交不親和的障礙所獲品種發(fā)育延遲，結(jié)實率低，一般只適用于植物技術(shù)復(fù)雜，安全性問題多，有可能引起生態(tài)危機三倍體無子西瓜、八倍體小黑麥轉(zhuǎn)基因抗蟲棉(1)識別圖解中各字母表示的處理方法:A:雜交D:自交B:花藥離體培養(yǎng)C:秋水仙素(低溫)處理E:誘變處理F:秋水仙素(低溫)處理,G:DNA重組技術(shù)H:脫分化I:再分化J:包裹人工種皮。(2)識別圖中育種方法①“親本新品種”為雜交育種;②“親本新品種”為單倍體育種;③“種子或幼苗新品種”為誘變育種;④“種子或幼苗新品種”為多倍體育種;⑤“植物細胞新品種”為基因工程育種?？键c二生物變異在育種上的應(yīng)用（2021年廣東一模）為獲得果實較大、含糖量較高的四倍體葡萄(4N=76)，常用一定濃度的秋水仙素溶液處理二倍體葡萄莖段上的芽，然后將莖段扦插栽培成新植株。研究結(jié)果顯示：新植株中約40%的細胞染色體誘導(dǎo)加倍。這種植株同時含有2N細胞和4N細胞，稱為“嵌合體”。有關(guān)“嵌合體”的敘述，錯誤的是（）A.秋水仙素誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍的原理是抑制紡錘體形成B.在生命活動中,4N細胞內(nèi)染色體組數(shù)目最多時有8個C.產(chǎn)生配子的過程中部分細胞染色體聯(lián)會紊亂D.若該個體自交，后代中可出現(xiàn)三倍體C低溫處理抑制紡錘體的形成,以致影響染色體被拉向兩極，細胞不能分裂成兩個子細胞，于是，植物細胞染色體數(shù)目發(fā)生變化。7、實驗：低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化(1)原理：根尖分生區(qū)(2)實驗材料：(3)步驟和現(xiàn)象①將洋蔥（或大蔥、大蒜）放在裝滿清水的廣口瓶上，讓洋蔥的底部接觸水面。待洋蔥長出約１cm左右的不定根時，將整個裝置放入冰箱的低溫室內(nèi)（4℃），誘導(dǎo)培養(yǎng)36h。②剪取誘導(dǎo)處理的根尖約0.5-1cm，放入卡諾氏液中浸泡0.5-1h，以固定細胞的形態(tài)，然后用體積分數(shù)為95﹪的酒精沖洗2次。③制作裝片，解離→漂洗→染色→制片。（改良苯酚品紅染液、龍膽紫染液、醋酸洋紅染液）④先用低倍鏡尋找染色體形態(tài)較好的分裂相。