【本讲教育信息】
一. 教学内容：
第三节 染色体的变异及其应用（二）
二. 学习内容：
染色体结构的变异 染色体数目的变异 染色体数目变异的类型
染色体变异在育种上的应用
三. 学习目标
简述染色体的结构变异和数目变异
收集染色体变异在育种上应用的实例
四.
学习重点：
理解、简述染色体结构变异的过程和染色体数目变异的非整倍性、单倍性和多倍性变异的区别
五. 学习难点
理解染色体数目变异中单倍性、多倍性变异的区别以及无子西瓜产生的原因
六. 学习过程
1.
染色体变异在育种上的应用
（1）单倍体育种
① 单倍体植株长得弱小，高度不育，在生产上没有价值
② 在育种上有特殊的意义。
③ 育种步骤
④ 单倍体育种得到的植株是纯种
能够正常生殖与发育，而且每对染色体上成对的基因都是纯合的，自交产生的后代不会发生性状分离
⑤ 单倍体育种的意义 明显缩短了育种年限
（2）多倍体育种
① 多倍体植株的茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量也有所增加，
② 采用人工诱导产生多倍体的方法来获得人们需要的优良品种
③ 最常用的人工诱导产生多倍体有效方法（用秋水仙素来处理萌发的种子或幼苗）
Ⅰ 秋水仙素（C22H2506N是从百合科植物秋水仙的种子和球茎中提取出来的一种植物碱）作用于正在分裂的细胞时，能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不分离，从而引起细胞内染色体数目加倍
Ⅱ 染色体数目加倍的细胞继续进行正常的有丝分裂，将来就可以发育成多倍体植株。
（3）异源多倍体
异源多倍体是指不同种生物杂交产生的杂种后代，经过染色体加倍形成的多倍体
① 在自然环境中，生物体也会发生染色体数目的各种变异。
② 植物体的内外环境发生骤变导致多倍体形成 正在分裂的细胞中的纺锤体可能受到破坏，已经复制的染色体不能分配到细胞两极，细胞也就不能分裂为两个子细胞，于是形成了染色体组加倍的细胞。这样的细胞继续分裂就可能发育成多倍体。
③ 被子植物中有30％以上是多倍体 如小麦、陆地棉、烟草、苹果、梨、菊等都是多倍体。
④ 多倍体植物中大多数是异源多倍体 常见异源多倍体：小麦、燕麦、陆地棉、烟草、苹果、梨、樱桃、菊、水仙、郁金香等。
2.
染色体变异育种实例
（1）单倍体育种培育良种小麦
① 育种过程
Ⅰ 第一年，选择符合育种目标的亲本杂交，得F1
Ⅱ 第二年
第一步：取F1花粉，通过组织培养法获得单倍体植株。由基因的自由组合定律，该花粉及单倍体植株的基因组成如下
第二步：人工诱导多倍体
② 优势 明显缩短育种年限。
（2）三倍体西瓜育种
① 二倍体西瓜和四倍体西瓜经过专门处理后杂交获得三倍体西瓜
② 培育过程：
Ⅰ 培育四倍体西瓜
Ⅱ 培育三倍体种子（3n=33）
Ⅲ 三倍体种子的栽培和结实
（3）人工培育异源多倍体的方法
我国已故遗传育种学家鲍文奎经过30多年的研究，在20世纪60—70年代用普通小麦（六倍体）与黑麦（二倍体）杂交，成功地培育出异源八倍体小黑麦。
异源八倍体小黑麦
Ⅰ 子一代包括4个染色体组（ABDR）。这4个染色体组来自不同属的物种，因此，子一代不能进行正常的减数分裂，完全不育。
Ⅱ 用人工的方法将子一代的染色体加倍。染色体加倍后的植株能够形成正常的雌、雄配子，能够正常受精、结实、繁殖后代。
Ⅲ 小黑麦具有56（42+14）条染色体，这些染色体组又来自不同属的物种，因此，把这种小黑麦称为异源八倍体小黑麦
Ⅳ 小黑麦具有穗大、粒重、抗病性强、耐瘠性强、抗逆性强和营养品质好等优点，已经在我国西北、西南高寒地区得到大面积推广。
Ⅴ 小黑麦培育示意图
【典型例题】
1. 下图四个细胞中，属于二倍体生物精子细胞的是 （ ）
分析：二倍体生物精子细胞中应只有一个染色体组．不含同源染色体，故排除A、B两项；精子细胞中染色体不含染色单体，故不会是C选项。
答案：D
2. 用秋水仙素诱发多倍体的实验中，一般用秋水仙素溶液处理植物的……… （ ）
A. 柱头 B. 子房 C. 花药 D. 茎尖
分析：秋水仙素诱导多倍体的原理是抑制细胞有丝分裂时纺锤体的形成。诱导的材料是萌发的种子或幼苗，即正在进行有丝分裂的组织。
答案：D
3. 根据学过的杂交育种知识，从理论上分析，下列错误的一项是…………… （ ）
A. 二倍体×四倍体－三倍体 B. 二倍体×二倍体－二倍体
C. 二倍体×六倍体－四倍体 D. 三倍体×三倍体－三倍体
分析：三倍体在减数分裂产生配子时同源染色体联会紊乱，不能产生正常配子，所以不育。
答案：D
4. （多选）下列与多倍体形成无关的是…………（
）
A. 染色体结构的变异
B. 纺锤体的形成受到抑制
C. 个别染色体增加
D. 非同源染色体自由组合
分析：多倍体产生的主要原因是细胞在有丝分裂的过程中染色体完成了复制，但是细胞受到外界环境条件（如温度骤变）或生物内部因素的干扰，纺锤体的形成受到破坏，以致染色体不能被拉向两极，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。如果这样的细胞继续进行正常的有丝分裂，就可以发育成染色体数目加倍的组织或个体。
答案：ACD
5. 用花药离体培养培养出的马铃薯单倍体植株进行减数分裂时，观察到染色体两两配对，形成12对，据此现象可推知产生花药的马铃薯是…………………（ ）
A. 二倍体 B. 三倍体
C. 四倍体 D. 六倍体
分析：单倍体植株进行减数分裂时，染色体可以两两配对，说明其体细胞中有同源染色体，因而产生此单倍体的正常马铃薯植株肯定为同源多倍体，上述选项中只有同源四倍体产生的单倍体内含有两个同源染色体组，染色体两两配对，形成12对。
答案：C
6.
假设水稻抗病（R）对感病（r）为显性，高秆（T）对矮秆（t）为显性。现有纯合的抗病高秆水稻和感病矮秆水稻。为了在较短的年限内培育出稳定遗传的抗病矮秆水稻，可采取以下步骤：
（1）将纯合的抗病高秆水稻和感病矮秆水稻杂交，得到杂交种子。播种这些种子，长出的植株将要产生基因型为
的花粉。
（2）采用
的方法得到单倍体幼苗。
（3）用
处理单倍体幼苗，使染色体加倍。
（4）采用
的方法，鉴定出其中的抗病植株。
（5）符合要求植株的基因型是
。
分析：该试题考查了单倍体育种的优点（明显地缩短育种年限）、育种方法（花药离体培养）、单倍体基因型的表示方法（和配子基因型相同）以及单倍体经过人工诱导后的特点 （染色体数目加倍，都是纯合体，性状能稳定遗传）。
答案：（1）RT、Rt、rT、rt
（2）花药离体培养 （3）秋水仙素 （4）病原体感染 （5）RRtt
【模拟试题】（答题时间：70分钟）
一、选择题
1. 生产上培育无籽西瓜、无籽番茄、太空椒及利用有性杂交培育抗倒伏、抗锈病小麦的原理依次是……（
）
①生长素促进果实发育 ②基因突变 ③染色体变异
④基因重组
A. ①④③② B. ②③④① C. ③②①④ D. ③①②④
2. 对植物品种进行下列哪项处理可在短时间内获得纯种
A. 花药离体培养，其幼苗用秋水仙素处理
B. 利用高能辐射进行诱变育种
C. 两品种杂交后再进行连续自交
D. 采用基因工程技术进行基因的种间移植
3. 对下列有关实例形成原理的解释，正确的是… （ ）
A. 培育无籽西瓜是利用了单倍体育种的原理
B. 用不抗病抗倒伏和抗病不抗倒伏小麦培育既抗病又抗倒伏的小麦其原理是多倍体育种
C. 培养青霉素高产菌株过程中利用了基因突变的原理
D. 多利羊的诞生是利用了诱变育种的原理
4. 我国的科学工作者利用普通小麦（六倍体，染色体数为42条）与黑麦（二倍体，染色体数为14条）杂交得到的四倍体，再用秋水仙素处理，使染色体数目加倍，并对其后代进行选育，从而培养出异源八倍体小黑麦，它的体细胞的染色体数目是………（ ）
A. 21条 B. 28条 C. 56条 D. 112条
5. 下列关于植物育种和生长的叙述，其中不正确的一组是
①诱变育种可提高突变率，创造人类需要的变异类型 ②三倍体无籽西瓜的种子种下去可继续发育成无籽西瓜
③穗小粒少的小麦种到西藏后会长成穗大粒多的小麦
④植物在扦插时使用一定浓度的生长素可以促进生根
⑤由于没有土壤，只在完全营养液中生长的幼苗，不能正常生长
⑥利用杂种优势可以提高农作物的产量
A. ①②④ B. ①⑤⑥ C. ③④⑥ D. ②③⑤
6. 某人的染色体组成为44+XXY，同时患有血友病，其父母均表现正常。由此可推知，该人染色体异常的原因是由于下列哪个过程不正常所致
（ ）
A. 初级精母细胞形成次级精母细胞的过程
B. 初级卵母细胞形成次级卵母细胞的过程
C. 次级精母细胞形成精子的过程
D. 次级卵母细胞形成卵细胞的过程
7. 雄蛙和雌蛙的性染色体组成分别是XY和XX，假定一只正常的XX蝌蚪在外界环境的影响下，变成了一只能生育的雄蛙，用此雄蛙和正常雌蛙抱对交配，其子代中的雌蛙（♀）和雄蛙（♂）的比例是
A. ♀：♂＝1：1 B. ♀：♂＝2：
8. 给四倍体西瓜授予二倍体西瓜花粉，该西瓜的果肉细胞和胚细胞中，染色体组分别为
A. 3和3 B. 4和
9. 三倍体植株不育的原因是
A. 不能开花结实
B，不能产生花粉
C. 不能完成受精作用 D. 减数分裂中染色体联会紊乱不能形成正常的生殖细胞
10.
秋水仙素诱导产生多倍体的生理作用是 （ ）
①抑制细胞有丝分裂时形成纺锤丝 ②加速细胞内染色体复制 ③使染色体配对紊乱，不能形成细胞
A. ① B. ② C. ③ D. ①②③
11.
二倍体植物的花粉发育成的植株，体细胞所有的染色体在形态、大小方面 （ ）
A. 一定相同 B. 一定是各不相同 C. 有的相同，有的不同 D. 以上都不对
12.
普通小麦是六倍体，它的单倍体中含有的染色体组数是 （ ）
A. 1个 B. 2个 C. 3个 D. 4个
13.
三倍体植株的培育过程是 （ ）
A. 三倍体×三倍体 B. 单倍体×二倍体
C. 二倍体×四倍体 D. 六倍体花粉培养
14.
用杂合体种子，尽快获得纯合体植株的方法是 （ ）
A. 种植→F2自交→选不分离者→纯合子
B. 种植→秋水仙素处理→纯合子
C. 种植→花药离体培养→单倍体幼苗→秋水仙素处理→纯合子
D. 种植→秋水仙素处理→花药离体培养→纯合子
15.
下列基因型所表示的一定是单倍体基因型的是 （ ）
A. AaBb
B. Aaa
C. AaaBBb D. ABCD
16.
香蕉是三倍体，所以它（ ）
A. 无果实、有种子、靠种子繁殖 B. 无果实、有种子、靠营养繁殖
C. 无果实、无种子、靠营养繁殖 D. 有果实、无种子、靠营养繁殖
17.
小麦抗锈病对易染病为显性。现有甲、乙两种抗锈病的小麦，其中一种为纯种，若要鉴别和保留纯合的抗锈病小麦。下列最简便易行的方法是（ ）
A. 甲×乙
B. 甲×乙得F1再自交
C. 甲、乙分别和隐性类型测交 D. 甲×甲，乙×乙
二、非选择题
18. 用物理的或化学的方法都可以抑制细胞的有丝分裂，使细胞停留在细胞周期的某—阶段，如下表所示，“—”表示停留的时期。据表完成问题：
|
处理方法 |
时期 |
||||
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间期 |
前期 |
中期 |
后期 |
末期 |
|
|
加过量的胸苷 |
— |
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秋水仙素 |
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— |
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低温（2— |
— |
— |
— |
— |
— |
（1）胸苷的抑制作用是可逆的，当把过量的胸苷去除，细胞可恢复正常分裂。加入过量的胸苷抑制细胞有丝分裂的最可能原因是
。
（2）如要观察染色体色带（染色体在特殊染色时会出现一定的横带，不同物种的带型各有特点）并进行分析，最好用哪种方法处理?为什么?
方法：
。
原因：
。
（3）秋水仙素和低温抑制细胞分裂的原理常被利用于生产、生活或科研中，就这两种方法各举一例。① 。② 。
19. 下图是我国科学家鲍文奎培育异源八倍体小黑麦的过程，请据此分析完成问题：
（1）A、B、D、R四个字母代表 。
（2）F1不育的原因是 。
20. 已知水稻抗病（R）对感病（r）为显性，有芒（B）对无芒（b）为显性，两对基因自由组合，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。
（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，该二倍体植株花粉表现 （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 （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
。
21. 下图为普通小麦起源示意图，请完成问题：
（1）图中A、B、D表示 。
A. 基因 B. 基因型 C. 染色体 D. 染色体组
（2）将普通小麦与二粒小麦杂交所得杂种，在进行减数分裂时，在显微镜下可观察到 个四分体。
A. 28 B.
（3）将F1诱导成多倍体的常用方法是
。
【试题答案】
一、选择题
1. D；2. A；3. C；4. C；5. D；6. D；7. D；8. D；9. D；10. A；11. B；12. C；
13. C；14. C；15. D；16. D；17. D。
二、非选择题
18. （1）抑制了间期DNA分子的复制 （2）最好用秋水仙素处理 因为用此法处理可使细胞停留在分裂中期，中期是观察染色体形态结构的最佳时期
（3）①利用秋水仙素可诱导多倍体的形成 ②利用低温贮藏水果、蔬菜
19. （1）染色体组 （2）无同源染色体，减数分裂时联会紊乱，无法产生正常的配子
20. （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）将植株分别自交，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
21. （1） D （2） C （3）秋水仙素处理萌发的种子或幼苗