第1单元 第2章 第1节 染色体数目变异对性状的影响.docx
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第1单元第2章第1节染色体数目变异对性状的影响
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
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
(1)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
发育起点
受精卵
染色体组数
体细胞中含有两个染色体组
实例
几乎全部动物和过半数的高等植物
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
[合作探讨]
探讨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?
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。
探讨2:
请你推测孩子的性别取决于父方还是母方?
提示:
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。
探讨3:
一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。
[思维升华]
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)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)。
2.染色体组数目的三类常用判断方法
(1)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,则可判定它们分别含4个、3个、2个、1个染色体组。
(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=
。
(3)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:
①减数第一次分裂前期,染色体4条,二倍体、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。
②减数第二次分裂前期,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。
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
1.如图表示细胞中所含的染色体,下列叙述不正确的是( )
A.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代表的生物可能是单倍体,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
【解析】 本题考查对染色体组数及生物倍性的判断,意在考查考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。
【答案】 B
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.①②④⑤B.②③④⑤
C.①③④⑥D.①②④⑥
【解析】 本题考查单倍体的相关知识,意在考查考生的理解能力。
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。
【答案】 A
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:
①整倍性改变
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
(1)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。
[合作探讨]
探讨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。
探讨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。
[思维升华]
1.单倍体、二倍体和多倍体的比较
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( )
【导学号:
73730008】
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
【解析】 除了使用秋水仙素之外,还可以在低温条件下得到多倍体。
【答案】 D
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________倍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图植株是由甲植株的卵细胞直接发育形成的,那么C图植株是________倍体,形成它的甲植物是________倍体,甲植株有性生殖形成种子时,发育中的胚乳细胞内含________个染色体组。
【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。
【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 (4)单 四 六
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→单倍体植株→人工诱导染色体加倍→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。
(2)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。
[合作探讨]
探讨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。
探讨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。
探讨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。
[思维升华]
1.单倍体育种流程
切不可将“花药离体培养”看作“单倍体育种”的全部,前者仅是后者的“手段”之一,经其处理获得的“单倍体幼苗”是“高度不育”的,本身在生产上无价值,故必须再经“人工诱导染色体加倍”(如用秋水仙素处理)后,方可变成“可育”、“纯合”的目标品种。
2.多倍体育种
(1)原理:
(2)三倍体无子西瓜的培育过程
(3)注意问题
①两次传粉
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( )
A.甲 B.乙
C.甲和丙D.丙
【解析】 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。
【答案】 C
2.三倍体无子西瓜培育原理及流程如图所示:
(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
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
观察
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定。
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。
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
【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;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。
【答案】 C
2.研究表明:
温度骤变以及秋水仙素等理化因素都会使植物细胞染色体数目加倍。
某同学为验证低温能诱导洋葱(2N=16)根尖细胞染色体数目加倍,开展了相关的研究。
请分析回答:
(1)实验原理:
低温处理根尖细胞,能够抑制________期________的形成,以致染色体不能移向两极,细胞也不分裂。
(2)材料用具:
洋葱、冰箱、______(显微操作器材),解离液和碱性染料等。
(3)方法步骤:
①培养洋葱根尖,待不定根长至1cm左右时,在冰箱的低温室内(4℃)诱导培养40h;
②制作装片:
解离→保存→________→染色→制片;
③显微观察并绘图:
该同学用低倍镜能清楚观察到细胞,但不能顺利换上高倍镜,最可能的原因是_____________________。
(4)计数:
若常温下的装片中,分裂期细胞占细胞总数的10%,细胞周期总时间为20h,则分裂间期经历______h;该实验中处于分裂中期的细胞含有_______条染色体。
【解析】
(1)低温能抑制纺锤体的形成,洋葱根尖进行有丝分裂,故为有丝分裂的前期。
(2)显微镜操作的器材不能只考虑显微镜,制作临时装片一定要有载玻片、盖玻片等。
(3)步骤②依据观察植物细胞有丝分裂实验中装片制作步骤来回答。
而步骤③,低倍镜能清楚观察到细胞,但不能顺利换上高倍镜,可见显微镜本身没有问题,可能是装片的问题导致焦距不合适。
(4)依据处于某时期的细胞数与该时期时间长短成正相关来计算。
后一问要注意的是在4℃下诱导培养40h,不一定每个细胞都发生了染色体数目的加倍,故染色体数目有的是16,有的是加倍后的32。
如果能看到32条染色体,可能是这个细胞第一次分裂过程中,受到低温影响,染色体已经加倍,加倍后的细胞(4N=32)在第二次分裂中期染色体有32条。
【答案】
(1)有丝分裂前 纺锤体
(2)显微镜、盖玻片、载玻片 (3)漂洗 将装片的盖玻片放在了下面 (4)18 16或32
1.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
D.染色体组在减数分裂过程中消失
【解析】 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。
【答案】 A
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
【解析】 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,不可能是二倍体,故A、B、C项均错误。
【答案】 D
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
【解析】 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÷6=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。
【答案】 C
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( )
【导学号:
73730009】
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
【解析】 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。
【答案】 A
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________个染色体组的体细胞。
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________对同源染色体。
(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______个染色体组。
(4)图B若表示一个有性生殖细胞,它是由________倍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______倍体。
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________个染色体组。
【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】
(1)两 两
(2)二或单 三 (3)二 一 (4)六 单 三 (5)四
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