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5、2 染色體變異（第1課時）
學習目標 核心素養
1.理解染色體變異的類型 2.闡明二倍體、多倍體和單倍體的概念及其聯系 3.進行低溫誘導植物細胞染色體數目變化的實驗 4.理解單倍體育種和多倍體育種的原理及相關過程 生命觀念：通過比較正常個體與某些個體的染色體組成，運用結構與功能觀，說明染色體變異對生物性狀的改變及影響 科學實驗：運用染色體變異原理，探究染色體變異在育種中的應用 社會責任：了解染色體變異形成的原因，保護我們生存的環境
基礎知識梳理：（閱讀教材，完成下列填空，在教材相應位置進行標注后，識記相關內容）
一、染色體變異
1．概念：體細胞或生殖細胞內染色體數目或結構的變化。
2．染色體數目的變異
(1)染色體數目變異的類型：①細胞內__個別染色體__的增加或減少；②細胞內染色體數目以__________________________成倍地增加或成套地減少。
(2)染色體組：在大多數生物的體細胞中，染色體都是兩兩成對的，也就是說含有兩套非同源染色體，其中__每套非同源染色體__稱為一個染色體組。
(3)單倍體：①概念：體細胞中的染色體數目與本物種配子染色體數目相同的個體。②發育起點：____。③種類：雄蜂，玉米、高粱、水稻、番茄等二倍體植物，偶爾也會出現單倍體植株。④特點：與正常植株相比，單倍體植株長得__弱小__，而且_________。⑤應用：單倍體育種。a．過程：二倍體植株的花藥(花粉)→__花藥(花粉)離體培養__→單倍體植株→人工誘導染色體數目加倍→二倍體__純合__子。b．優點：能明顯縮短__________；均為__純合子__，自交的后代不會發生性狀分離。
(4)二倍體：①概念：體細胞中含有__兩個__染色體組的個體。②發育起點：(通常是)受精卵。③種類：幾乎全部動物和過半數的高等植物。
(5)多倍體：①概念：體細胞中含有__三個或三個__以上染色體組的個體。②發育起點：(通常是)受精卵。③特點：多倍體植株常常是莖稈粗壯，葉片、果實和種子都比較大，糖類和蛋白質等營養物質的含量都有所增加。④應用：多倍體育種。a．方法：低溫處理、用秋水仙素誘導等。其中，用秋水仙素來處理____________________，是目前最常用且最有效的方法。b．作用機理：當秋水仙素用于正在分裂的細胞時，能夠抑制_______的形成，導致染色體不能移向細胞的兩極，從而引起細胞內染色體數目加倍。染色體數目加倍的細胞繼續進行有絲分裂，就可能發育成多倍體植株。
二．染色體組數目的判定
(1)根據染色體形態判定：細胞內形態相同的 (2)根據基因型判定：在細胞或生物體的基因
染色體有幾條，則含有幾個染色體組。 型中，控制同一性狀的基因(包括同一字母的大、
小寫)出現幾次，則含有幾個染色體組。
學習目標一：什么是染色體變異？有什么變異類型？什么是染色體組？什么二倍體、多倍體？三倍體為什么不能形成可育配子？
學習目標二：多倍體植株特點？人工誘導多倍的方法及原理？什么單倍體？單倍體植株的特點？單倍體育種的優點及獲得單倍體植株的常用方法？
學習目標三：結合P91拓展應用2解釋無籽西瓜的培育流程？
學習目標四：自學檢測：1到10題為單選題，11到14題為不定項選擇題，選全得5分，選對但不全的3分，每小題4分，共70分
1．先天性愚型患者的體細胞中多了一條21號染色體，該病涉及的變異類型是（ ）
A．基因突變 B．染色體數目變異 C．基因重組 D．染色體結構變異
2．由人工培育得到的無子西瓜，其生物變異的類型是（ ）
A．基因突變 B．基因重組 C．染色體數目變異 D．染色體結構變異
3．人工誘導染色體加倍的常用方法是低溫、秋水仙素溶液處理。誘導染色體加倍的原理主要是抑制（ ）
A．染色體的復制 B．紡錘體的形成 C．染色體移向細胞兩極 D．中心體的倍增和移動
4．下列不屬于多倍體特點的是（ ）
A．莖稈粗壯 B．果實較大 C．營養物質多 D．種子較小
5．下列有關單倍體的敘述中，錯誤的是（ ）
A．未經受精的卵細胞發育成的個體一定是單倍體
B．細胞內有兩個染色體組的生物體可能是單倍體
C．一般單倍體植株長的弱小，高度不育
D．單倍體生物的體細胞中不存在同源染色體
6．由果蠅正常受精卵發育成的新個體屬于（ ）
A．單倍體 B．二倍體 C．四倍體 D．八倍體
7．下列關于染色體組的敘述不正確的是：（ ）
A．人體的兩個染色體組之間的染色體形態、數目完全相同
B．含一個染色體組的個體是單倍體，但單倍體不一定只含一個染色體組
C．一個染色體組中各個染色體的形態和功能各不相同
D．體細胞含有奇數個染色體組的個體，一般不能產生正常可育的配子
8．下列有關單倍體、二倍體及多倍體的敘述，正確的是（　　）
A．用秋水仙素處理單倍體植株后一定獲得二倍體
B．單倍體的體細胞可能含有三個或三個以上染色體組
C．三倍體西瓜雜交不能產生后代，所以是不可遺傳變異
D．用低溫處理某二倍體植株后獲得的個體，其細胞都是四個染色體組
9．普通小麥是六倍體，其培育過程：一粒小麥與斯氏小麥雜交（正反交），所得雜種甲經某種試劑處理形成擬二粒小麥，然后擬二粒小麥與滔氏麥草雜交，所得雜種乙再經該試劑處理形成普通小麥。已知一粒小麥、斯氏小麥和滔氏麥草三個物種都是二倍體，它們所含的每個染色體組內均有7條染色體。下列相關敘述正確的是（ ）
A．雜種甲和乙分別是二倍體、三倍體，只有前者可育
B．該育種過程所用試劑可誘導染色單體數目加倍
C．普通小麥的一個初級精母細胞內可出現42個四分體
D．一粒小麥與斯氏小麥的配子間能相互識別并結合
10．在低溫誘導植物染色體數目變化實驗中，下列說法合理的是（ ）
A．剪取0.5~1 cm洋蔥根尖放入4 ℃的低溫環境中誘導
B．待根長至1 cm左右時將洋蔥放入卡諾氏液中處理
C．材料固定后殘留的卡諾氏液用95%的酒精沖洗
D．經甲紫溶液染色后的根尖需用清水進行漂洗
學習目標五：11．（不定項選擇）．如圖表示利用基因型為 AAbb 的二倍體西瓜甲和基因型為 aaBB 的二倍體西瓜乙培育無子西瓜的過程，有關敘述正確的是（ ）
A．①過程常用秋水仙素處理，秋水仙素的作用是抑制紡錘體形成
B．圖中三倍體西瓜植株的基因型為 AAaBbb
C．圖中四倍體西瓜植株上所結的即為無籽西瓜
D．為避免每年都要制種的麻煩，可對三倍體西瓜進行無性繁殖
12．（不定項選擇）香蕉是一種美味的水果。野生香蕉為二倍體，而食用香蕉是三倍體。因此，人工種植香蕉依靠無性生殖繁殖后代。下列說法正確的是（ ）
A．食用香蕉的培育可能會用到秋水仙素 B．食用香蕉營養物質含量高于野生香蕉
C．食用香蕉一定無法形成籽粒 D．野生香蕉可以形成籽粒
13．（不定項選擇）下圖是某二倍體高等動物細胞處于分裂不同時期的圖像。下列敘述不正確的是（　　）
A．甲不可能代表神經細胞，該細胞的染色體不會發生變異
B．乙細胞含有的兩條X染色體不屬于同源染色體
C．丙細胞中核DNA分子數目與正常體細胞中染色體數目相同
D．丁細胞不會發生A和a、B和b這兩對等位基因的自由組合
14．（不定項選擇）關于低溫誘導洋蔥（2n=16）染色體數目變化的實驗，下列描述不正確的是（ ）
A．原理：低溫抑制染色體的著絲粒分裂，使子染色體不能分別移向兩極
B．解離：用卡諾氏液和酒精處理經低溫誘導的根尖可使細胞分離開
C．染色：用甲紫溶液可以使染色體染色
D．觀察：顯微鏡下可以看到大多數細胞的染色體數目發生改變
請將選擇題答案填寫到下面表格中：
題號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案
題號 11 12 13 14
答案
學習目標六：15．（30分）異源多倍體是指不同生物雜交產生的雜種后代，經過染色體數目加倍而形成的多倍體。我國遺傳學家鮑文奎經過30多年的研究，在20世紀60~70年代用普通小麥（六倍體）與黑麥（二倍體）雜交，成功培育出異源八倍體小黑麥。圖為八倍體小黑麥培育圖解，回答下列問題：
(1)細胞中的形態、功能各不相同，但又互相協調，共同控制著生物的生長、發育、遺傳和變異的一組非同源染色體稱為______________________。
(2)普通小麥體細胞中有________個染色體組，其單倍體中含有_________條染色體。
(3)八倍體小黑麥的育種原理屬于染色體變異類型中的______________________。圖中秋水仙素的作用是__________________________________________________________________。
(4)雜種F1雖然是4倍體，但是高度不育，原因是___________________________。
16.（附加題）分析下列圖形中各細胞內染色體組成情況，并回答相關問題。
(1)一般情況下，一定屬于單倍體生物體細胞染色體組成的是圖_____________。
(2)圖C所示細胞中含____________個染色體組。
(3)對于進行有性生殖的生物而言，當該個體由________發育而來時，由B細胞組成的生物體是二倍體；若該個體由末受精的生殖細胞發育而來，則由B細胞組成的生物體是________。
(4)若由A細胞組成的生物體單倍體，則其正常物種體細胞內含__________個染色體組。
(5)秋水仙素處理是常用的誘導多倍體的方法，其原理是_____________________。
第2節 染色體變異第1課時 答案
基礎知識梳理：
一套完整的非同源染色體為基數 配子 高度不育 育種年限 萌發的種子或幼苗 紡錘體
自學檢測：
1．B 【詳解】A、基因突變是指基因中堿基對的增添、缺失或替換，A錯誤；B、染色體數目變異包括單個染色體數目變異（如21三體綜合征）和染色體組數目變異（如單倍體和多倍體），B正確；C、基因重組是指在生物體進行有性生殖的過程中，控制不同性狀的非等位基因重新組合，C錯誤；D、染色體結構變異包括重復、缺失、易位、倒位，D錯誤。
2．C 【詳解】由題意可得，人工培育的無子西瓜，采用的是秋水仙素處理分裂的細胞，其原理是用秋水仙素處理，使染色體組數增多，即染色體數目變異；ABD錯誤，C正確。
3．B 【詳解】有絲分裂：①間期：DNA分子復制和相關蛋白質的合成；②前期：染色質螺旋化形成染色體，核仁逐漸解體，核膜逐漸消失，細胞兩極發出紡錘絲，形成紡錘體；③中期：紡錘絲牽引著染色體運動，使其著絲點排列在赤道板上，染色體形態穩定、數目清晰，便于觀察；④后期：著絲點分裂，姐妹染色單體分離，染色體數目加倍；④末期：染色體解螺旋為染色質，紡錘體消失，核膜核仁重新出現，植物細胞中部出現細胞板，細胞板擴展形成細胞壁，動物細胞膜從中部向內凹陷縊裂成兩個細胞。低溫、秋水仙素溶液均能抑制紡錘體的形成，從而使染色體加倍，故選B。
4．D 【詳解】多倍體通常莖稈粗壯，葉片種子和果實都比較大，糖類和蛋白質等營養物質的含量有所增加。例如，四倍體葡萄的果實比二倍體品種的大得多，四倍體番茄的維生素C的含量比二倍體的品種幾乎增加了一倍。但多倍體植株由于營養生長比較旺盛，生殖生長比較緩慢，成熟期遲。
5．D 【詳解】配子發育而來的個體，不論含有幾個染色體組，都為單倍體，所以未經受精的卵細胞發育成的個體一定是單倍體，A正確；細胞內有兩個染色體組的生物體，如果是由配子發育而成的，則是單倍體；如果是由受精卵發育而成的，則是二倍體，B正確；單倍體植株長得弱小，高度不育，C正確；單倍體是由配子直接發育而來的，可能含有2個染色體組，也可能含有同源染色體，D錯誤。
6．B 【詳解】果蠅是由受精卵發育而來，精子和卵細胞各有1個染色體組，所以受精卵和由受精卵發育而來的個體體細胞中有2個染色體組，屬于二倍體。
7．A 【詳解】A、人體的兩個染色體組之間的染色體形態不一定相同，如X與Y染色體的形態不相同，A錯誤；B、由配子發育而來的個體稱為單倍體，因此含有一個染色體組一定是單倍體，但單倍體不一定含有一個染色體組，如四倍體的單倍體含有2個染色體組，B正確；C、一個染色體組中不含同源染色體，每條染色體的形態和功能各不相同，C正確；D、由于含有奇數個染色體組的個體，在減數分裂過程中，同源染色體的聯會紊亂，一般不能產生正常可育的配子，D正確。
8．B 【詳解】A、單倍體是具有本物種配子染色體數的生物個體，凡是由配子發育而來的個體，均稱為單倍體，單倍體中可以含有一個或幾個染色體組，因此經秋水仙素處理后不一定獲得二倍體，A錯誤；B、單倍體的發育起點是配子，其可以含有一個或幾個染色體組，因此單倍體的體細胞可能含有三個或三個以上染色體組，B正確；C、三倍體西瓜是由于染色體書目變異導致的，所以屬于可遺傳變異，C錯誤；D、用低溫處理某二倍體植株后獲得的個體，有的細胞中染色體數目加倍，有的仍為正常二倍體，因此并不是所有細胞都是四個染色體組，D錯誤。
9．D 【詳解】由題可知，一粒小麥、斯氏小麥和滔氏麥草三個物種都是二倍體，一粒小麥與斯氏麥草雜交子代獲得雜種甲（異源二倍體），經過人工處理，染色體數目加倍后獲得擬二粒小麥（異源四倍體）；擬二粒小麥與滔氏麥草（二倍體）雜交，獲得雜種乙（異源三倍體），再經過人工誘導處理，獲得普通小麥（異源六倍體），屬于多倍體育種，原理是染色體變異。A、雜種甲是異源二倍體，每條染色體均無同源染色體，減數分裂時會出現聯會紊亂現象，因此雜種甲是不可育的，A錯誤；B、該育種過程所用試劑應該是秋水仙素，該試劑能誘導染色體數目加倍，并非染色單體數目加倍，B錯誤；C、普通小麥的六個染色體組共有42條染色體，21對同源染色體，因此普通小麥的一個初級精母細胞內可出現21個四分體，C錯誤；D、一粒小麥與斯氏小麥可通過正反交，獲得雜種甲，說明兩者的配子間能相互識別并結合，D正確。
10．C 【詳解】AB、將長出1cm左右不定根的洋蔥放入4℃的低溫環境中誘導培養36h，之后剪取0.5～1cm洋蔥根尖，放入卡諾氏液中浸泡0.5～1h，以固定細胞形態，A、B錯誤；
C、材料固定后殘留的卡諾氏液用體積分數為95%的酒精沖洗2次，C正確；D、經甲紫溶液染色后的根尖不需要用清水漂洗，只需要用吸水紙處理，D錯誤。
11．ABD 【詳解】A、①過程常用秋水仙素處理，秋水仙素的作用是抑制紡錘體的形成，導致細胞不能分裂，而使染色體數目加倍，A正確；B、圖中四倍體的基因型為AAAAbbbb，和基因型為aaBB的二倍體西瓜乙雜交，得到三倍體西瓜植株的基因型為AAaBbb，B正確；C、四倍體西瓜植株上所結的西瓜是四倍體和二倍體雜交的結果，因四倍體和二倍體都能產生配子，配子結合形成受精卵可發育成種子，故四倍體西瓜植株上所結的西瓜有種子，三倍體西瓜植株上所結的西瓜沒有種子，C錯誤；D、三倍體無子西瓜沒有種子，為避免每年都要制種的麻煩，可對三倍體西瓜進行無性繁殖，D正確。
12．ABD 【詳解】A、秋水仙素能抑制紡錘體的形成，導致染色體不能移向細胞兩級，從而引起細胞內染色體數目加倍，A正確；B、與二倍體植株相比，多倍體植株常常是莖稈粗壯，葉片、果實和種子都比較大，糖類和蛋白質等營養物質的含量都有所增加，B正確；C、三倍體可以形成極少數的正常配子，會產生極少數籽粒，C錯誤；D、二倍體可以正常減數分裂產生配子，有籽粒產生，D正確。
13．A 【詳解】據圖分析可知，甲細胞含有同源染色體，且著絲粒分裂，處于有絲分裂后期；乙細胞不含同源染色體，且著絲粒分裂，處于減數第二次分裂后期；丙細胞不含同源染色體，且著絲粒排列在赤道板上，處于減數第二次分裂中期；丁細胞含有同源染色體，且染色體的著絲粒都排列在赤道板上，處于有絲分裂中期。A、神經細胞已經高度分化，不再分裂，因此甲圖不可能代表神經細胞，有絲分裂后期可發生染色體變異，A錯誤；B、乙細胞處于減數第二次分裂后期，不含同源染色體，因此其所含的2條X染色體不屬于同源染色體，B正確；C、丙細胞不含同源染色體，且著絲粒排列在赤道板上，處于減數第二次分裂中期，核DNA分子數目與正常體細胞中染色體數目相同，C正確；D、丁細胞進行的是有絲分裂，不會發生基因的自由組合，D正確。
14．ABD 【詳解】該實驗的原理是低溫能抑制有絲分裂過程中紡錘體的形成，使子染色體不能移向兩極，A錯誤；該實驗中卡諾氏液的作用是固定細胞形態，而不是進行解離，B錯誤；甲紫溶液、龍膽紫溶液和醋酸洋紅液都是堿性染料，都可以使染色體著色，C正確；由于大多數細胞處于分裂間期，因此顯微鏡下可以看到大多數細胞的染色體數目不發生改變，少數細胞染色體數目改變，D錯誤。
15．(1)染色體組 (2)6 21 (3)染色體數目變異 抑制紡錘體的形成，使染色體數目加倍 (4)聯會紊亂（或體細胞中沒有同源染色體），不能通過減數分裂產生可育的配子
【分析】自然狀態下，普通小麥與黑麥雜交產生的后代細胞中含有4個染色體組，由于三個普通小麥的染色體組，一個黑麥染色體組，減數分裂時聯會紊亂，不育，再經過秋水仙素處理，可以獲得八倍體小黑麥。（1）染色體組是指細胞中的形態、功能各不相同，但又互相協調，共同控制著生物的生長、發育、遺傳和變異的一組非同源染色體。（2）由圖示可知，普通小麥是6n=42，含有6個染色體組，其單倍體是由生殖細胞發育來的，含有21條染色體。（3）八倍體小黑麥的育種原理屬于染色體數目變異。秋水仙素作用是抑制紡錘體的形成，使染色體數目加倍。（4）圖中F1雖然是4倍體，但由于減數分裂時聯會紊亂，不能通過減數分裂產生可育的配子，因此不育。
16．(1)D (2)3 (3)受精卵 單倍體 (4)8 (5)C、B、A、D (6)秋水仙素使得細胞中紡錘體的形成受阻，染色體不能分配到子細胞中去，于是形成染色體加倍的細胞
【分析】（1）單倍體是體細胞中含有本物種配子染色體數目的個體，與含有幾個染色體組沒有必然聯系，但是只含有一個染色體組的生物必然是單倍體，所以一定屬于的單倍體的是D，其他均可能為單倍體。（2）圖C中有三種染色體，每種形態有三條染色體，含有3個染色體組。（3）B細胞含有兩個染色體組，如果是由受精卵發育而來，是二倍體，如果由未受精的生殖細胞直接發育形成的，則是單倍體。（4）A細胞若是單倍體，其含有4個染色體組，而正常物種是經受精結合產生的，應含有8個染色體組。（5）秋水仙素的作用是抑制細胞分裂過程中紡錘體的形成，使姐妹染色體不能分配到子細胞中去，于是形成染色體加倍的細胞。

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