【本讲教育信息】
一、教学内容
高考第一轮复习——染色体变异及其应用
二、重点导学
染色体变异的概念 染色体结构变异的类型 染色体数目变异的类型 单倍体与二倍体、多倍体的概念、比较 单倍体育种与多倍体育种
三、全面突破
知识点1：染色体变异的相关概念
（1）染色体变异
（2）染色体组的概念
二倍体生物生殖细胞中含有的全部染色体称为一个染色体组，以果蝇为例
可见，每个染色体组含有每对同源染色体中的一条，即染色体组中不存在同源染色体，每对同源染色体必须分开。
特别提醒：
1、染色体组与染色体组数目的判断
染色体组是指细胞中形态和功能各不相同，但是携带控制一种生物生长发育、遗传和变异的遗传信息的一组非同源染色体。要构成一个染色体组应该具备以下几点：
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的形态、大小、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，不能重复）。
2、某生物体细胞中染色体组数目的判断
①根据染色体形态判断：细胞内形态、大小相同的染色体有几条，则该细胞中就含有几个染色体组。如下图，每种形态的染色体有3条，则该细胞中含有三个染色体组。
②根据基因型判断：在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的相同基因或等位基因出现几次，该细胞或生物体中就含有几个染色体组。例如基因型为AaaaBBbb的细胞或生物体，含有4个染色体组。
③根据染色体数目和染色体形态推算含有几个染色体组。
染色体组数目=
（3）二倍体、多倍体、单倍体的比较
花粉或配子→单倍体
合子（受精卵）
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二倍体 |
多倍体 |
单倍体 |
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概念 |
体细胞中含2个染色体组的个体 |
体细胞中含3个或3个以上染色体组的个体 |
体细胞中含本物种配子染色体数的个体 |
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染色体组 |
2 |
3个或3个以上 |
1至多个 |
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来源 |
受精卵发育 |
受精卵发育 |
配子或花粉发育 |
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自然成因 |
正常有性生殖 |
染色体数目加倍 |
单性生殖 |
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植物特点 |
正常 |
果实、种子较大，生长发育延迟、结实率降低 |
植株弱小、高度不孕 |
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举例 |
几乎全部动物、过半数高等植物 |
香蕉、普通小麦、八倍 体小黑麦 |
小麦、玉米的单倍体、 雄蜂 |
【典型例题】
例1. 已知某物种的一条染色体上依次排列着
五个基因，如下图列出的若干种变化中，不属于染色体结构发生变化的是 （ ）
解析：A项变化为缺失，B项为重复，C项为倒位，均属于染色体结构变异。D项为基因突变，染色体上N突变成了n。
答案：D
例2. 下图所示细胞中含有的染色体组的数目分别为 （ ）
A. 5个、4个 B. 10个、8个 C. 5个、2个 D. 2. 5个、2个
解析：染色体组是指细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同，携带着控制生物生长发育的全部遗传信息。甲图中的非同源染色体一共5组，每组2条染色体，乙图中的非同源染色体一共4组，每组2条染色体。
答案：A
例3 下列关于单倍体、二倍体、多倍体的叙述中，不正确的是（ ）
A. 由合子发育成的生物体细胞中有几个染色体组就叫几倍体
B. 由配子发育成的生物体细胞中无论有几个染色体组也只能叫单倍体
C. 单倍体一般高度不孕，多倍体一般茎秆粗壮，果实、种子比较大
D. 单倍体都是纯种，多倍体的等位基因至少有三个
解析：本题考查对于单倍体、二倍体、多倍体的理解。
答案：D
例4. 下图是各细胞中所含的染色体示意图。请据图回答：
（1）图中表示二倍体的生物细胞是 ，具有三个染色体组的细胞是 。
（2）每个染色体组中含有2条染色体的细胞是
。
（3）图C细胞中含同源染色体的数目是
。
（4）图D所示的是一个含有4条染色体的卵细胞，它是由 倍体的卵原细胞经 分裂后产生的。
解析：从染色体的形态和大小等表面特征观察，图A中有2条相同的染色体，可视为每个染色体组仅含1条染色体的二倍体生物的体细胞。图B中有6条染色体，染色体形态只有2种，可将2个互不相同的染色体视为一个染色体组，则图B中有3个染色体组。图C中有5条形态各不相同的染色体，即无同源染色体的存在。图D中含有4条形态、大小相同的染色体，则产生该生殖细胞的卵原细胞为含8个染色体组的八倍体生物。
答案：（1）A B
（2）B （3）0 （4）八 减数
知识点2：单倍体育种与多倍体育种
（1）单倍体育种与多倍体育种比较
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单倍体育种 |
多倍体育种 |
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原理 |
染色体数目以染色体组的形式成倍减少，再加倍后获得纯种 |
染色体数目以染色体组的形式成倍增加 |
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常用方法 |
花药
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秋水仙素处理萌发的种子或幼苗（或低温诱导染色体数目加倍） |
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优点 |
明显缩短育种年限 |
营养成分含量高，果实、种子比较大 |
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缺点 |
技术复杂，需要通过杂交育种获得F1；一般不育 |
适用于植物，发育延迟、结实率降低 |
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举例 |
抗病植株的快速培育 |
三倍体西瓜、甜菜的培育 |
（2）举例
①通过单倍体育种培育矮秆抗病小麦
②无籽西瓜的培育
特别提醒：
①关于两次传粉：第一次是杂交得到三倍体种子，第二次是刺激子房发育成果实。
②用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗使之成为四倍体，秋水仙素应处理幼苗或萌发的种子。
③四倍体植株上结四倍体西瓜，四倍体西瓜内结的种子为三倍体，其种皮为四倍体。
④培育无籽西瓜与无籽番茄的区别
培育原理不同：无籽番茄是用一定浓度的人工合成的生长素来处理没有授粉的番茄花蕾，使子房发育成果实，没有种子；而无籽西瓜是由于三倍体植株在减数分裂过程中同源染色体联会紊乱，因而不能形成正常的生殖细胞，当然就不会有种子了。
染色体组数不同：无籽西瓜是三倍体，正常西瓜是二倍体。无籽番茄染色体数没有发生变化，仍是二倍体。
处理时期不同：无籽西瓜是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，无籽番茄是用生长素处理花蕾期的雌蕊柱头。
【典型例题】
例1. 单倍体育种可以明显地缩短育种年限，原因是（ ）
A. 培养技术操作简便 B. 单倍体植物生长迅速
C. 后代不发生性状分离 D. 单倍体植株繁殖条件要求低
解析：本题考查单倍体育种的相关内容。
答案：C
例2. 马（2N=64）和驴（2N=62）杂交形成的骡子是高度不育的，原因是（ ）
A. 马和驴的染色体不能共存
B. 骡子的染色体结构发生变异
C. 骡子在进行减数分裂时，无同源染色体联会
D. 马和驴的遗传物质具有本质区别
解析：本题考查染色体数目变异与生物的育性问题。由于马的染色体组与驴的染色体组不同源，因此减数分裂过程中没有同源染色体联会，难以形成只含有驴或只含有马的染色体组的配子，所以骡子通常是不育的。
答案：C
例3. 已知水稻抗病（R）对感病（r）为显性，有芒（B）对无芒（b）为显性，两种基因自由组合，体细胞染色体数为24条。现用单倍体育种方法选育抗病、有芒水稻新品种。据此回答下列问题：
（1）诱导单倍体所用的花药，应取自基因型为 的植株。
（2）为获得上述植株，应采用基因型为 和 的两亲本进行杂交。
（3）在培养过程中，单倍体有一部分能自然加倍成为二倍体植株，该二倍体植株的花粉表现为 （“可育”或“不育”），结实性为
（“结实”或“不结实”），体细胞染色体数为 条。
（4）在培养过程中，一部分花药壁细胞能发育成为植株，该植株的花粉表现为 （“可育”或“不育”），结实性为
（“结实”或“不结实”），体细胞染色体数为 条。
（5）自然加倍植株和花药壁植株中都存在抗病、有芒的表现型。为获得稳定遗传的抗病、有芒新品种，本实验应选以上两种植株中的 植株，因为自然加倍植株
，花药壁植株 。
（6）鉴别上述自然加倍植株与花药壁植株的方法是
。
解析：单倍体育种包括亲本杂交、花药离体培养、秋水仙素处理、植株选育等一系列过程。其依据的主要原理是染色体变异。
答案：（1）RrBb （2）RRbb
rrBB （3）可育 结实 24 （4）可育 结实 24 （5）自然加倍 基因型纯合 基因型杂合 （6）将植物分别自交，子代性状表现一致的是自然加倍植株，子代性状分离的是花药壁植株
本讲小结：
染色体变异及其应用
超前思维
下节课我们复习遗传的分子基础，请大家预习探索遗传物质的过程以及DNA的结构的相关内容，完成重点导学内容。
重点导学：
1、格里菲斯的实验材料是肺炎双球菌，写出S、R型肺炎双球菌的特点：
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菌落特点 |
是否有荚膜 |
有无毒性 |
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S型细菌 |
|
|
|
|
R型细菌 |
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|
2、格里菲斯实验的结论是
。
3、1944年，美国科学家艾弗里实验证明
是遗传物质。
4、1954年赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验，采用了 和 标记的噬菌体分别感染
，得出的结论是
。
5、具有细胞结构的生物，其遗传物质是
，大多数病毒的遗传物质是
，少数病毒的遗传物质是
。
6、DNA的基本组成单位是
，由
、
、
构成。
7、说出沃森和克里克提出的双螺旋结构的三个要点。
8、如何理解DNA结构的多样性与特异性？
9、细胞中C、G的含量与DNA的结构稳定性有何关系？
【模拟试题】（答题时间：30分钟）
一、选择题：
1、关于染色体结构变异的叙述，不正确的是 （ ）
A. 外界因素可提高染色体断裂的频率
B. 染色体缺失了某段，可使生物性状发生变化
C. 一条染色体某一段颠倒180°后，生物性状不发生变化
D. 染色体结构变异一般可用现代遗传技术直接检验
2、果蝇的一条染色体上，正常基因的排列顺序为123—456789，中间的“—”代表着丝粒，下表表示了由该正常染色体发生变异后基因顺序变化的四种情况。有关叙述错误的是 （ ）
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染色体 |
基因顺序变化 |
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a |
123—476589 |
|
b |
123—4789 |
|
c |
1654—32789 |
|
d |
123—45676789 |
A. a是染色体某一片段位置颠倒引起的 B. b是染色体某一片段缺失引起的
C. c是染色体着丝点改变引起的 D. d是染色体增加了某一片段引起的
3、基因突变和染色体变异的一个重要区别是 （ ）
A. 基因突变在光镜下看不见
B. 染色体变异是定向的，基因突变是不定向的
C. 基因突变是可遗传的
D. 染色体变异是不能遗传的
4、下列含有一个染色体组的细胞是 （ ）
A. 单倍体小麦的体细胞 B. 雄性蜜蜂的体细胞
C. 白化玉米幼苗的体细胞 D. 人体成熟的红细胞
*5、某地区一些玉米植株比一般玉米植株早熟、生长整齐而健壮、果穗大、子粒多，这些植株可能是 （ ）
A. 单倍体 B. 四倍体 C. 三倍体 D. 杂交种
*6、已知西瓜红瓤（R）对黄瓤（r）为显性。第一年将黄瓤西瓜种子种下，发芽后用秋水仙素处理，得到四倍体西瓜植株。以该四倍体植株为母本，二倍体纯合红瓤西瓜为父本进行杂交，并获得三倍体植株，开花后再授以纯合二倍体红瓤西瓜的成熟花粉，所结无籽西瓜瓤的颜色和基因型分别是 （ ）
A. 红瓤，RRr B. 红瓤，Rrr C. 红瓤，RRR D. 黄瓤，rrr
*7、用纯合的二倍体水稻品种高秆抗锈病（DDTT）和矮秆不抗锈病（ddtt）进行育种时，一种方法是杂交得到F1，F1再自交得到F2；另一种方法是用F1的花药进行离体培养，再用秋水仙素处理幼苗得到相应植株。下列叙述正确的是 （ ）
A. 前一种方法所得的F2中重组类型、纯合子各占5／8、l／4
B. 后一种方法所得到的植株中可用于生产的类型比例为2／3
C. 前一种方法的原理是基因重组，原因是非同源染色体自由组合
D. 后一种方法的原理是染色体变异，是由于染色体结构发生改变
*8、A种植物的细胞和B种植物的细胞的结构如下图所示，将A、B两种植物细胞去掉细胞壁后，诱导二者的原生质体融合，形成单核的杂种细胞，若经过组织培养后得到了杂种植株，则该杂种植株是 （ ）
A. 四倍体；基因型是DdYyRr B. 四倍体；基因型是DDddYYyyRRrr
C. 二倍体；基因型是DdYyRr D. 三倍体；基因型是DdYyRr
9、在生产实践中，想获得无籽果实可采用的方法有 （ ）
①人工诱导多倍体育种 ②人工诱变 ③单倍体育种 ④用适当浓度的生长素处理雌蕊
A. ①② B. ②③ C. ①④ D. ③④
10、某些类型的染色体结构和数目的变异，可通过对细胞有丝分裂中期或减数第一次分裂时期的观察来识别。a、b、c、d为某些生物减数第一次分裂时期染色体变异的模式图，它们依次属于 （ ）
A. 三倍体、染色体片段增加、三体、染色体片段缺失
B. 三倍体、染色体片段缺失、三体、染色体片段增加
C. 三体、染色体片段增加、三倍体、染色体片段缺失
D. 染色体片段缺失、三体、染色体片段增加、三倍体
*11、为获得纯合高蔓抗病番茄植株，采用了下图所示的方法：
图中两对相对性状独立遗传。据图分析，不正确的是（ ）
A. 过程①的自交代数越多，纯合高蔓抗病植株的比例越高
B. 过程②可以取任一植株的适宜花药作培养材料
C. 过程③包括脱分化和再分化两个过程
D. 图中筛选过程不改变抗病基因频率
12、下列关于育种的叙述中，正确的是 （ ）
A. 用物理因素诱变处理可提高突变率 B. 诱变育种和杂交育种均可形成新的基因
C. 三倍体植物不能由受精卵发育而来 D. 诱变获得的突变体多数表现出优良性状
*13、用二倍体西瓜作为亲本，培育“三倍体无籽西瓜”的过程中，下列说法正确的是 （ ）
A. 第一年的植株中，染色体组数可存在2、3、4、5个染色体组
B. 第二年的植株中没有同源染色体
C. 第一年结的西瓜其种皮、胚、胚乳的染色体组数不同，均是当年杂交的结果
D. 第二年的植株中用三倍体作母本，与二倍体的父本产生的精子受精后，得到不育的三倍体西瓜
14、下图表示用纯种的高秆（D）抗锈病（T）小麦与矮秆（d）易染锈病（t）小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法，下列有关此育种方法的叙述错误的是（ ）
A. 过程①可使育种所需的优良基因由亲本进入F1
B. 过程②为减数分裂
C. 过程③是利用组织培养技术获得单倍体幼苗
D. 过程④必须用生长素处理
15、秋水仙素可以用于单倍体育种和多倍体育种，秋水仙素的作用是（ ）
A. 使染色体再次复制 B.
使染色体着丝点不分裂
C. 抑制纺锤体的形成 D.
使细胞稳定在间期阶段
16、下列细胞中，具有三个染色体组的是（ ）
①水稻的受精卵细胞 ②水稻的胚细胞 ③水稻的受精极核 ④小麦的受精卵
⑤水稻的胚乳细胞 ⑥小麦的卵细胞 ⑦小麦的胚细胞 ⑧小麦的胚乳细胞
A. ①②③
B. ②③④ C.
③⑤⑥ D.
⑥⑦⑧
17、双子叶植物大麻（2N=20）为雌雄异株，性别决定为XY型。若将其花药离体培养，将幼苗用秋水仙素处理，所得到的植物的染色体组成应该是（ ）
A. 18+XX或XY B. 18+XX或YY C. 18+ XY D. 18+XX
18、下列关于三倍体香蕉的说法正确的是（ ）
A. 有果实、有种子、靠种子繁殖 B. 无果实、有种子、靠种子繁殖
C. 有果实、无种子、进行无性生殖 D. 无果实、无种子、进行无性生殖
19、用某植株的花药离体培养获得单倍体植株能进行减数分裂形成四分体，你认为产生花药的植株是（ ）
A. 二倍体 B. 三倍体 C. 四倍体 D. 六倍体
二、非选择题
20、下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，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后期包括 个染色体组。画出其后期（A图）分裂示意图。
21、下图是三倍体西瓜育种及其原理的流程图：
（1）用秋水仙素处理
时，可诱导多倍体的产生，因为这个部位的细胞具有
的特征，秋水仙素的作用为
。
（2）三倍体植株需要授以二倍体的成熟花粉，这一操作的目的在于
。
（3）四倍体母本上结出的果实，其果肉细胞为 倍体，种子中的胚为
倍体。三倍体植株不能进行正常减数分裂的原因是 ，由此而获得三倍体无籽西瓜。
（4）三倍体西瓜高产、优质、无籽。这些事实说明染色体组倍增的意义在于
；上述过程需要的时间周期为
。
（5）如果用
处理
，可获得无籽番茄，这种变异属于
（遗传/不遗传）的变异。
*22、某植物块根的颜色由两对自由组合的基因共同决定。只要基因R存在，块根必为红色，rrYY或rrYy为黄色，rryy为白色；在基因M存在时果实为复果型，mm为单果型。现要获得白色块根、单果型的三倍体种子。
（1）请写出以二倍体黄色块根、复果型（rrYyMm）植株为原始材料，用杂交育种的方法得到白色块根、单果型三倍体种子的主要步骤。
（2）如果原始材料为二倍体红色块根、复果型的植株，你能否通过杂交育种方法获得白色块根、单果型的三倍体种子？为什么？
**23、某校生物兴趣小组学生开展“不同浓度的工业废水对细胞分裂过程中染色体行为的影响”的课题研究。他们到一造纸厂污水排出口采集了水样，并将过滤后的滤液作为原液。
（1）实验原理：蚕豆根生长过程中吸收污染物后，根尖分生区细胞通常会出现染色体断裂。这些断裂的染色体会与细胞核分开，单独存在于细胞质而成为微核。
（2）材料用具：蚕豆种子、10％的盐酸解离液、龙胆紫染液、蒸馏水、培养皿、量筒、显微镜、载玻片、盖玻片等。
（3）方法与步骤
①将蚕豆种子用蒸馏水浸泡一天，吸水膨胀后放在培养皿中，保持温暖湿润，待其发根。
②用蒸馏水稀释原液，
③
④一段时间后，规范制作临时装片；
⑤
（4）预测结果并作分析
①
②
③
（5）若从每个培养皿中选取3条根，在制作的每个装片中观察1000个细胞。请设计一张表格，用于记录实验结果。
【试题答案】
20. （1）两 2
（2）二 3
（3）二 1
（4）六 单 3
（5）4 示意图如下：
21. （1）萌发的种子或幼苗 分生组织细胞分裂 抑制细胞分裂前期纺锤体的形成 （2）刺激子房发育成无籽果实 （3）四 三 联会紊乱，不能形成正常的生殖细胞 （4）营养物质的含量高 2年 （5）生长素 未授粉的番茄雌蕊柱头 不遗传
22.（1）步骤：
①二倍体植株（rrYyMm）自交，得到种子；
②从自交后代中选择白色块根、单果型的二倍体植株，并收获其种子（甲）；
③播种种子甲，长出的植株经秋水仙素处理得到白色块根、单果型四倍体植株，并收获其种子（乙）；
④播种甲、乙两种种子，长出植株后，进行杂交，得到白色块根、单果型三倍体种子。
（2）不一定，因为表现型为红色块根、复果型的植株有多种基因型，其中只有基因型为RrYyMm或RryyMm的植株的自交后代才能出现基因型为rryymm的二倍体植株。
23.（3）②配成3种不同浓度的溶液置于若干个培养皿中并编号（至少3个） ③将等量的状态相同的生根蚕豆种子移入盛有不同浓度废水的培养皿中培养一段时间；另取等量的生根状态相同的蚕豆种子浸泡在与废水等量的蒸馏水中培养相同的时间，作为对照⑤在低倍镜下找到分生区细胞，再换高倍镜观察，找到具有微核的细胞进行计数，求其平均值
（4）①废水浓度越高，具微核的细胞越多，说明废水浓度对细胞分裂过程中染色体的行为影响大 ②废水浓度越高，含有微核的细胞越少，说明废水浓度对细胞分裂过程中染色体的行为影响小③废水浓度与具有微核的细胞数之间无规律性，无法判断
（5）
