(共68张PPT)
第2节 染色体变异
第2课时 低温诱导植物细胞染色体数目的
变化实验、染色体结构变异
任务一 探究·实践——低温诱导植物细胞
染色体数目的变化
任务二 染色体结构的变异
一、低温诱导植物细胞染色体数目的变化
1.原理:细胞分裂过程中，低温能够抑制________的形成,以致影响细
胞有丝分裂中的染色体被拉向两极，导致细胞不能_______________
___，于是植物细胞的染色体数目发生变化。
纺锤体
分裂成两个子细胞
2.过程
二、染色体结构的变异
1.类型
(1)染色体的某一片段______引起的变异。
(2)染色体中______某一片段引起的变异。
(3)染色体的某一片段移接到另一条______________上引起的变异。
(4)染色体的某一片段__________引起的变异。
缺失
增加
非同源染色体
位置颠倒
2.结果
染色体结构的改变,会使排列在染色体上的______数目或__________
发生改变,导致性状的变异。
基因
排列顺序
3.对性状的影响
大多数染色体结构变异对生物体是______的,有的甚至会导致生物体
______。
不利
死亡
(1)低温诱导多倍体形成和秋水仙素诱导多倍体形成的作用原理相同。
( )
√
(2)在“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”实验中，在低倍镜视野
中既有正常的二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞。( )
√
(3)染色体上某个基因的丢失属于基因突变。( )
×
[解析] 染色体上某个基因的丢失属于染色体结构变异。
(4)染色体片段的移接和颠倒不改变基因数量,对个体性状不会产生影
响。( )
×
[解析] 染色体倒位和易位往往都会对个体性状产生影响。
(5)非同源染色体某片段移接，仅发生在减数分裂过程中。( )
×
[解析] 非同源染色体某片段移接，既可发生在减数分裂过程中，也
可发生在有丝分裂过程中。
(6)染色体的结构变异可能会导致基因的排列顺序发生变化。( )
√
任务一 探究·实践——低温诱导植物细胞染色体数目的变化
1.实验目的
(1)学习低温诱导植物细胞染色体数目变化的方法。
(2)理解低温诱导植物细胞染色体数目变化的作用机制。
2.实验步骤
卡诺氏液
体积分数为的酒精
漂洗
染色
3.实验结论
低温能诱导植物细胞____________________。
染色体数目发生变化
注意事项：
(1)在显微镜下观察到的细胞已经死亡,不能持续观察到细胞中染色体
数目的动态变化。
(2)选材只能是分生区细胞,不能进行细胞分裂的细胞不会出现染色体
数目的变化。
(3)着丝粒分裂与纺锤体无关,没有纺锤丝的牵引，着丝粒也能正常分裂。
4.实验思考
(1)本实验中的实验材料必须具备的条件是细胞能进行旺盛的分裂。
(2)通过低温诱导，发生染色体数目变异的细胞占______(填“少数”或
“大多数”)。
(3)通过本实验可以说明，细胞分裂过程中，着丝粒分裂是由于
___________(填“纺锤丝的牵引作用”或“酶的作用”)。
少数
酶的作用
(4)说明实验中各试剂的用途
①卡诺氏液用于固定细胞的______。
②甲紫溶液使染色体______。
③解离液［质量分数为的盐酸和体积分数为 的酒精混合液
使细胞______。
④体积分数为 的酒精：______________。
形态
着色
分散
洗去卡诺氏液
例1 [2024·四川成都期末] 下列关于“低温诱导植物细胞染色体数目
的变化”实验(所用实验材料的体细胞中染色体数为 )的叙述，错误
的是( )
A.该实验应选用分裂旺盛的、易获取的植物材料，如葱或蒜的根尖
B.在进行低温诱导处理之前应将植物细胞杀死，便于染色观察
C.低温处理后的根尖需用卡诺氏液浸泡 以固定细胞形态
D.通过显微镜可观察到细胞中的染色体数目可能为、或
√
[解析] 该实验应选用分裂旺盛的、易获取的植物材料，如葱或蒜的
根尖，该部位细胞分裂旺盛，易于观察，A正确；诱导染色体加倍必
须在细胞分裂过程中进行，故在进行低温诱导处理之前应保持植物
细胞的活性，B错误；卡诺氏液的作用是固定细胞形态，所以剪取的
诱导处理后的根尖要用卡诺氏液处理，通常需要浸泡 ，C正
确；染色体数目为 的细胞在有丝分裂后期着丝粒分裂，染色体数
目加倍为 ，低温诱导细胞染色体数目加倍后，细胞中染色体数目
为，在有丝分裂后期时染色体数目为 ，D正确。
例2 [2024·黑龙江牡丹江期末] 下列关于“低温诱导植物细胞染色体
数目的变化”实验的叙述，正确的是( )
A.显微镜下可以看到所有细胞的染色体数目发生改变
B.使用卡诺氏液解离细胞后需用 的酒精冲洗
C.低温诱导和用秋水仙素处理均能抑制纺锤体的形成，从而导致着
丝粒不能分裂
D.多倍体细胞形成的过程中无完整的细胞周期
√
[解析] 因为大多数细胞处于分裂间期，所以显微镜下可以看到大多
数细胞中的染色体数目不变，A错误；“低温诱导植物细胞染色体数
目的变化”实验中，剪取诱导处理的根尖，放入卡诺氏液中浸泡，以
固定细胞的形态，然后用体积分数为 的酒精冲洗，B错误；低温
诱导和用秋水仙素处理均能抑制纺锤体的形成，使子染色体不能移
向细胞两极，从而引起细胞内染色体数目加倍，而不是导致着丝粒
不能分裂，C错误；在低温诱导植物细胞染色体数目加倍的过程中，
低温能抑制纺锤体的形成，使细胞不能分裂，故无完整的细胞周期，
D正确。
任务二 染色体结构的变异
【情境1】 下图为染色体结构变异的四种类型。
［分析］
(1)由于染色体的某一片段缺失引起的变异是图____；由于染色体增
加某一片段引起的变异是图____；由于染色体某一片段移接到另一
条非同源染色体上引起的变异是图____；由于染色体某一片段位置
颠倒引起的变异是图____。
甲
乙
丙
丁
(2)染色体结构的变异发生在______生物的细胞内，______
(填“可以”或“不可以”)通过光学显微镜观察发现。
真核
可以
(3)染色体结构的变异对染色体上基因结构、数目和排列顺序的影响
是_________________________________________________________
___。
不影响基因的结构，会引起染色体上基因数目或排列顺序发生变化
(4)染色体结构变异对生物体来说往往是______的。
不利
例3 染色体结构变异可导致减数分裂过程中染色体的行为发生改变。
如图是减数分裂Ⅰ过程细胞内两对染色体形成“十字形”的联会结构，
字母表示基因。该变异类型属于( )
A.染色体中缺失部分片段
B.染色体中增加部分片段
C.染色体片段移接到非同源染色体上
D.同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了染
色体互换
√
[解析] 图示是减数分裂Ⅰ过程细胞内两对
染色体形成“十字形”的联会结构，一般而
言，同源染色体相同位置的基因是相同
基因或等位基因，结合图中的基因可知，
非同源染色体之间发生了片段的互换
(染色体片段移接到非同源染色体上)，属
于染色体结构变异中的易位，C符合题意。
例4 如图表示果蝇体细胞内一条
染色体发生的变异，①②表示染
色体，字母表示相关的基因。下
列说法中正确的是( )
A.果蝇的缺刻翅是基因中碱基缺失造成的
B.①和②构成一对非同源染色体
C.该变异能导致新基因的形成
D.①和②都能被甲紫溶液染色
√
[解析] 据图分析可知，果蝇的缺
刻翅是染色体片段缺失造成的，
属于染色体结构变异，而基因中
碱基的缺失属于基因突变，A错误；
①和②表示同一条染色体发生缺失变化前后的情况，它们不属于非同源
染色体，B错误；该变异造成了基因数目减少，不能导致新基因的形成，
C错误；染色体能被碱性染料染色，所以①和②都能被甲紫溶液染色，
D正确。
例5 [2024·湖北华中师大一附中期末]
某二倍体生物(基因型 )，其精原细
胞在有丝分裂中发生A基因所在染色
A.四分体时期等臂染色体不能与正常染色体联会
B.其子细胞中染色体的数目未发生改变
C.等臂染色体的形成属于染色体结构变异
D.其产生的子细胞基因型为和
体连接两条姐妹染色单体的着丝粒异常横裂而形成“等臂染色体”
(如图所示)，不考虑其他变异。下列叙述错误的是( )
√
[解析] 等臂染色体与正常染色体上
存在同源区段，可通过同源区段与
正常染色体联会，A错误；染色体发
生异常横裂后，染色体结构异常，但染色体数目不变，B正确；常见的
染色体结构变异有缺失、重复、易位、倒位等，等臂染色体的形成属于
染色体结构变异，C正确；据题意可知，图中两“等臂染色体”是由A基因
所在染色体连接两条姐妹染色单体的着丝粒在有丝分裂中发生异常横裂
而形成的，因此，一条“等臂染色体”携带的基因为 ，另一条“等臂染
色体”不携带A，则子细胞基因型为或 ，D正确。
［重难点拨］染色体易位(染色体的某片段移接到另一条非同源染色
体上)与染色体互换的比较
染色体易位 染色体互换
图解 _____________________________________ _________________________________________
区别 发生于非同源染色体之间 发生于同源染色体的非姐妹染
色单体之间
属于染色体结构变异 属于基因重组
可在显微镜下观察到 在显微镜下观察不到
1. 染色体结构变异会引起生物性状的变化,下列对其原因的叙述正确的是 ( )
A.染色体结构变异可以产生新基因
B.一定导致基因的数量发生变化
C.可能导致基因的排列顺序发生变化
D.使控制不同性状的基因发生基因重组
√
[解析]染色体结构变异不产生新基因,也不引起基因重组，染色体结构变异引起性状的变化,是因为它可能导致排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生了变化,C正确。
2. 生物的某些变异可通过细胞分裂某一时期染色体的行为来识别。下图甲、乙两模式图分别表示细胞分裂过程中出现的“环形圈”“十字型结构”现象,图中字母表示染色体上的基因。图丙是细胞分裂过程中染色体在某一时期所呈现的形态。下列有关叙述正确的是( )
A.甲、乙两种变异类型分别属于染色体结构变异、基因重组
B.图甲是由于个别碱基对的增添或缺失,导致染色体上基因数目改变的结果
C.图乙是由于四分体时期同源染色体的非姐妹染色单体之间发生互换的结果
D.甲、乙、丙三图均发生在减数分裂过程中
√
[解析]甲是染色体结构变异的重复或缺失,图乙中,非同源染色体上出现了同源区段,属于染色体结构变异中的易位,A错误;个别碱基对的增添或缺失属于基因突变,甲图属于染色体变异,B错误;四分体时期同源染色体非姐妹染色单体之间发生互换属于基因重组,而乙图的易位现象只能发生在非同源染色体之间,C错误;甲和乙都发生联会现象,发生在减数分裂Ⅰ前期,丙图同源染色体的非姐妹染色单体之间进行互换,也发生于减数分裂Ⅰ前期,D正确。
A.可在分裂后期观察到“染色体桥”结构
B.其子细胞中染色体的数目不会发生改变
C.其子细胞中有的染色体上连接了非同源染色体片段
D.若该细胞基因型为Aa,可能会产生基因型为Aaa的子细胞
3. 在细胞分裂过程中,末端缺失的染色体因失去端粒而不稳定,其姐妹染色单体可能会连接在一起,着丝粒分裂后向两极移动时出现“染色体桥”结构,如图所示。若某细胞进行有丝分裂时,出现“染色体桥”并在两着丝粒间任一位置发生断裂, 形成的两条子染色体移到细胞两极。不考虑其他变异,关于该细胞的说法错误的是 ( )
√
[解析]由题意可知,连在一起的姐妹染色单体在着丝粒分裂后移向两极时会出现“染色体桥”, 着丝粒分裂发生在分裂后期,A正确;“染色体桥”两个着丝粒中间任一位置会发生断裂,可能形成一大一小两条染色体分别移向两极,其形成的子细胞中染色体的数目不会发生改变,B正确;由以上分析可知,“染色体桥”断裂,可能形成一大一小两条染色体分别移向两极,大的一条染色体含有一条完整的染色单体和另一条染色单体的一个片段,小的染色体是另一条染色单体的剩余片段,形成的子细胞中都没有染色体连接非同源染色体片段的情况,C错误;若细胞的基因型是Aa,分裂过程中复制出现姐妹染色单体,基因型为AAaa,若出现“染色体桥”,断裂后子细胞基因型可能为A和Aaa或AAa和a,D正确。
A．着丝粒重新定位可能会改变染色体上DNA的遗传信息
B．着丝粒正常一分为二细胞中染色体和DNA数目均加倍
C．着丝粒整齐的排列在赤道板上是观察染色体的最佳时期
D．着丝粒重新定位能够在一定程度减少染色体变异的发生
4. 着丝粒重新定位是指当着丝粒功能异常时，在染色体的另一个位置上出现新的着丝粒（如图所示），从而避免细胞分裂过程中染色体不分离。下列相关叙述错误的是（ ）
√
[解析]新的的着丝粒出现的位置上原本含有DNA，DNA是遗传信息的载体，所以当着丝粒重新定位时可能会改变染色体上DNA的遗传信息，A正确；着丝粒正常一分为二会导致染色体数目加倍，但不会导致DNA数目加倍，B错误；着丝粒整齐的排列在赤道板上是位于中期，是观察染色体数目的最佳时期，C正确；着丝粒重新定位可以有效避免细胞分裂过程中染色体不分离，从而减少染色体变异的发生，D正确。
A．常染色体转化为性染色体属于染色体结构变异
B．性染色体③和④上也可能存在有等位基因
C．减数分裂时，性染色体联会后形成四分体
D．若③是X染色体，则红绿色盲基因位于I区段
5. 关于人类性染色体的起源，有假说认为“性染色体（③、④）是由常染色体（①、②）转化而来的”（如图）。若此假说成立，下列分析不正确的是（ ）
√
[解析] 据图可知，常染色体转化为性染色体发生了结构的改变，属于染色体结构变异，A正确；性染色体③和④上有同源区段，也可能存在有等位基因，B正确；减数分裂第一次分裂前期，同源染色体配对，联会形成四分体，C正确；若③是X染色体，红绿色盲基因只存在X染色体上，则红绿色盲基因位于III区段，D错误。
练习册
知识点一 探究·实践——低温诱导植物细胞染色体数目的变化
1.下列有关“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”实验的叙述，错误
的是( )
A.低温：与“多倍体育种”中的秋水仙素作用机理相同
B.酒精：与“叶绿体色素的提取与分离”中的使用目的相同
C.卡诺氏液：浸泡处理根尖以固定细胞的形态
D.甲紫溶液：使染色体着色，便于观察染色体的形态、数目
√
[解析] 低温和秋水仙素均可抑制纺锤体的形成，诱导染色体数目加
倍，A正确；“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”实验中，酒精用
于配制解离液和冲洗卡诺氏液，“叶绿体色素的提取与分离”实验中
酒精的作用是提取色素，B错误；卡诺氏液可用于固定细胞形态，C
正确；染色体易被碱性染料染成深色，甲紫溶液可对染色体进行染
色，便于观察染色体的形态、数目，D正确。
2.某兴趣小组利用洋葱根尖完成了实验①“观察根尖分生组织细胞的
有丝分裂”和实验②“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”，下列叙
述错误的是( )
A.解离液能破坏①和②中根尖分生组织细胞间的连接，使细胞分散开
B.充分漂洗能提高染液对染色体的染色效果
C.在观察②的结果时，可观察到大多数细胞染色体数目加倍
D.在分裂旺盛期固定①的实验材料，能提高实验的成功率
√
[解析] 解离液(盐酸和酒精混合液)能破坏①和②中根尖分生组织细
胞间的连接，使细胞分散开，A正确；充分漂洗的目的是洗去解离液，
以提高染液对染色体的染色效果，B正确；在观察②的结果时，由于
大多数细胞处于间期，且处于分裂期的细胞中也只有部分细胞的染
色体数目加倍，所以只能观察到少数细胞染色体数目加倍，C错误；
在分裂旺盛期固定①的实验材料，能增加观察到处于各个时期的细
胞的机会，进而提高实验的成功率，D正确。
3.[2024·辽宁沈阳月考]四倍体大蒜的产量比二倍体大蒜高许多，科
研人员欲通过实验寻找诱导大蒜根尖细胞染色体数目加倍的最适温
度。下列相关叙述正确的是( )
A.该实验可设置一系列零下低温条件诱导大蒜染色体数目加倍
B.低温处理后用卡诺氏液固定，再用酒精冲洗，然后解离、漂洗、
染色、制片
C.观察对象为根尖成熟区细胞，对染色体数目加倍的细胞所占比例
进行统计
D.低温主要影响有丝分裂后期，抑制纺锤体将染色体牵拉至细胞两极
√
[解析] 该实验可设置一系列零上低温条件诱导大蒜染色体数目加倍，
零下低温会冻伤根尖，A错误；低温诱导植物细胞染色体数目的变化
实验基本过程为低温诱导 卡诺氏液固定酒精冲洗 解离
漂洗 染色 制片，B正确；观察对象为根尖分生区细胞，C错误；
低温能抑制纺锤体的形成，因此低温主要影响有丝分裂前期，D错误。
知识点二 染色体结构变异
4.[2024·江苏南通月考]下列关于染色体结构变异的叙述，正确的是
( )
A.染色体结构的变异通常能在光学显微镜下观察到
B.染色体结构变异对生物个体的生存都是不利的
C.染色体结构变异不影响生物产生配子的过程
D.染色体结构变异不会导致基因数量的改变
√
[解析] 染色体结构的变异通常能在光学显微镜下观察到，A正确；
染色体结构变异对生物不一定都是不利的，但大多数染色体结构变
异对生物体是不利的，有利或有害主要由环境决定，B错误；染色体
结构变异可能会影响同源染色体的配对和分离，从而影响生物产生
配子的过程，C错误；染色体片段的缺失或重复会导致基因数量的改
变，D错误。
5.[2024·江苏南京月考]在自然条件或人为因素的影响下，染色体会
发生结构变异。在下图中，与正常染色体相比，异常染色体发生了
哪种类型的结构变异( )
A.染色体片段缺失
B.染色体片段增加
C.染色体片段移接
D.染色体片段位置颠倒
[解析] 分析题图：正常染色体含有、 的片段顺序颠倒之后成为异
常染色体，造成染色体内基因的重新排列，属于染色体结构变异中
的倒位，A、B、C错误，D正确。
√
6.某男孩的18号染色体中一条染色体变成环状，环状染色体的形成如
图所示。不考虑其他变异，下列说法错误的是( )
A.该环状染色体可用显微镜进行观察
B.该男孩的染色体数目与正常人相同
C.染色体环化必定伴随着基因突变
D.环状染色体可能由来自父方的染色体形成
√
[解析] 通过碱性染料染色可在显微镜下观察到呈环状的染色体，A
正确；该变异未造成染色体数目变化，B正确；染色体环化属于染色
体结构变异，不一定伴随基因突变，C错误；环状染色体可能由来自
父方或母方的染色体形成，D正确。
7.[2024·河南郑州期末]某表型正常女子怀孕4次，4次均于孕6周内流
产。经检查，该女子染色体异常，变异过程(图甲)及卵细胞产生过程
(图乙)的某时期如图所示，在减数分裂时配对的两条染色体彼此分离，
另一条则随机移向细胞任意一极。下列相关叙述错误的是( )
A.该变异类型为染色体结构变异
B.图乙时期为减数分裂Ⅰ前期
C.只考虑图中14号和21号染色体，该个体能产生6种卵细胞
D.该女子与正常男子结婚不能产生表型和染色体均正常的后代
√
[解析] 由图甲可知，该变异类型是染色体结构变异中的染色体片段移
接，A正确；图乙表示联会阶段，处于减数分裂Ⅰ前期，B正确；配对
的两条染色体分离时，另一条染色体随机移向细胞任意一极，只考虑
图中14号和21号染色体，该个体能产生6种卵细胞，C正确；没有发生
易位的14号染色体和21号染色体分配到一个卵细胞时，则卵细胞正常，
与正常男子结婚能产生表型和染色体均正常的后代，D错误。
8.染色体部分缺失在育种方面有重要作用，如图是育种专家对棉花品
种的部分培育过程。下列叙述正确的是( )
A.图中涉及的变异只有染色体结构变异
B.深红棉与粉红棉杂交产生粉红棉的概率是
C.深红棉与白色棉杂交产生粉红棉的概率是
D.粉红棉自交产生白色棉的概率为
√
[解析] 图中涉及的变异除染色体结构变异外，还有基因突变，A错
误；深红棉与粉红棉杂交，子代为深红棉 粉红棉
，B正确；深红棉与白色棉 (染色体缺失纯合子)杂
交，子代全部都是粉红棉，C错误；粉红棉 经减数分裂产生2种比
例相等的配子，一个含基因，一个不含 基因，故自交产生白色棉
的概率为 ，D错误。
9.[2024·广东深圳盐田高中月考] 中国水仙是传统观赏花卉，由于其
高度不育，只能进行无性繁殖，因而品种稀少。为了探究中国水仙
只开花不结实的原因，有研究者对其开展了染色体核型分析实验，
先制作了临时装片进行镜检、拍照，再对照片中的染色体进行计数、
归类、排列，主要步骤如下：
请回答下列问题：
(1)选取新生的根尖作为实验
材料的主要原因是_________
___________________。
新生根尖分生区细胞分裂旺盛
[解析] 由于新生根尖分生区细胞分裂旺盛，容易观察到染色体，所
以选取新生根尖作为实验材料。
(2)实验过程中用解离液解离的目的是____________________。
使组织细胞相互分离
[解析] 实验过程中用解离液解离的目的是使组织细胞相互分离。
(3)该实验采用卡宝品红作为染色剂，与卡宝品红具有相似作用的试
剂有______(填序号)。
①双缩脲试剂 ②醋酸洋红液 ③甲紫溶液 ④秋水仙素溶液
②③
[解析] 染色体可被碱性染料染成深色，题述实验中用卡宝品红对染色
体进行染色，此外还可用②醋酸洋红液、③甲紫溶液对其进行染色。
(4)由如图核型分析结果，得出推论：中国
水仙只开花不结实的原因是______________
______________________________________
_____________________。
中国水仙是三倍体，减数分裂时同源染色体联会紊乱，一般不能形成可育的配子
[解析] 由图可知，中国水仙是三倍体，减
数分裂过程中联会紊乱，一般不能产生正常
生殖细胞。
(5)为了进一步验证上述推论，可以优先选用____(填序号)作为实验
材料进行显微观察。
①花萼 ②花瓣 ③雌蕊 ④花药 ⑤花芽
④
[解析] 为进一步验证推论，应选择能进行减数分裂的材料进行观察，
由于雄蕊产生的雄配子多，且过程连续，所以应选择④花药作为材
料进行显微观察。
10.[2024·湖南长沙期末] 某二倍体闭花传粉植物，决定其花色的基
因D(红花)和 (白花)是位于6号染色体上的一对等位基因。该植物存
活至少要有一条正常的6号染色体。如图是甲、乙两植株体细胞6号
染色体的示意图。请据图回答：
(1)在遗传学上，该植株的红花和白花称之为一对__________。
相对性状
[解析] 在遗传学上，该植株的红花和白花受6号染色体上的一对等位
基因控制，称之为一对相对性状。
(2)植株甲的变异类型是________________，该变异类型可以借助
________直接观察到的。
染色体结构变异
显微镜
[解析] 缺失是指染色体中某一片段的缺失，由图可知，植株甲的变
异类型是染色体结构变异中的缺失。与基因突变不同的是，染色体
变异(结构变异和数目变异)是可以用显微镜直接观察到的。
(3)已知植株甲的基因型为，让其自交产生，若 花色及比例为
___________________，可确定基因D位于异常染色体上。上述结论被证
明后，利用植株甲进行人工杂交实验：
红花∶白花
①以植株甲为父本，正常的白花植株为母本进行杂交，子代中发现
了一株植株乙，若植株乙的出现是精子异常所致，从配子产生过程
分析，其具体原因是_________________________________________
_______________________________。
②若让植株甲、乙进行杂交，则子代花色及比例为_______________
(说明：植株乙在减数第一次分裂过程中3条6号染色体会随机移向细
胞两极，并最终形成含1条或2条6号染色体的配子)。
精子形成过程中，减数第一次分裂时6号同源染色体未分开，进入了一个子细胞
红花∶白花
[解析] 已知植株甲的基因型为 ，让其自交产生，
若基因D位于异常染色体上，基因型为 的植株死亡，则表型及比例为红
花白花 。 ①以植株甲为父本，正常的白花植株 为
母本进行杂交，子代中发现了一株植株乙 ，从配子产生过程分析，
植株乙出现的原因有3种可能：父本植株甲减数分裂过程中6号同源染
色体未分离、母本正常白花植株减数分裂过程中6号同源染色体未分
离、母本正常白花植株减数分裂过程中6号姐妹染色单体分开后移向
了细胞的同一极；若植株乙的出现是精子异常所致，则具体原因是
精子形成过程中，减数第一次分裂6号同源染色体未分开，进入了一
个子细胞。
②若让植株甲、乙进行杂交，植株甲的配子
，植株乙的配子，则子代为
(红花)、(红花)、(死亡)、(红花)、(白花)、
(白花)，因此花色及比例为红花∶白花 。第2课时 低温诱导植物细胞染色体数目的变化实验、染色体结构变异
【预习梳理】
一、1.纺锤体 分裂成两个子细胞
二、1.(1)缺失
(2)增加
(3)非同源染色体
(4)位置颠倒
2.基因 排列顺序
3.不利 死亡
【预习检测】
(1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)√
[解析] (3)染色体上某个基因的丢失属于染色体结构变异。
(4)染色体倒位和易位往往都会对个体性状产生影响。
(5)非同源染色体某片段移接,既可发生在减数分裂过程中,也可发生在有丝分裂过程中。
【任务活动】
任务一
2.卡诺氏液 体积分数为95%的酒精 漂洗 染色
3.染色体数目发生变化
4.(2)少数
(3)酶的作用
(4)①形态 ②着色 ③分散 ④洗去卡诺氏液
反馈评价
例1 B [解析] 该实验应选用分裂旺盛的、易获取的植物材料,如葱或蒜的根尖,该部位细胞分裂旺盛,易于观察,A正确;诱导染色体加倍必须在细胞分裂过程中进行,故在进行低温诱导处理之前应保持植物细胞的活性,B错误;卡诺氏液的作用是固定细胞形态,所以剪取的诱导处理后的根尖要用卡诺氏液处理,通常需要浸泡0.5~1 h,C正确;染色体数目为2N的细胞在有丝分裂后期着丝粒分裂,染色体数目加倍为4N,低温诱导细胞染色体数目加倍后,细胞中染色体数目为4N,在有丝分裂后期时染色体数目为8N,D正确。
例2 D [解析] 因为大多数细胞处于分裂间期,所以显微镜下可以看到大多数细胞中的染色体数目不变,A错误;“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”实验中,剪取诱导处理的根尖,放入卡诺氏液中浸泡,以固定细胞的形态,然后用体积分数为95%的酒精冲洗,B错误;低温诱导和用秋水仙素处理均能抑制纺锤体的形成,使子染色体不能移向细胞两极,从而引起细胞内染色体数目加倍,而不是导致着丝粒不能分裂,C错误;在低温诱导植物细胞染色体数目加倍的过程中,低温能抑制纺锤体的形成,使细胞不能分裂,故无完整的细胞周期,D正确。
任务二
[情境1] (1)甲 乙 丙 丁
(2)真核 可以
(3)不影响基因的结构,会引起染色体上基因数目或排列顺序发生变化
(4)不利
反馈评价
例3 C [解析] 图示是减数分裂Ⅰ过程细胞内两对染色体形成“十字形”的联会结构,一般而言,同源染色体相同位置的基因是相同基因或等位基因,结合图中的基因可知,非同源染色体之间发生了片段的互换(染色体片段移接到非同源染色体上),属于染色体结构变异中的易位,C符合题意。
例4 D [解析] 据图分析可知,果蝇的缺刻翅是染色体片段缺失造成的,属于染色体结构变异,而基因中碱基的缺失属于基因突变,A错误;①和②表示同一条染色体发生缺失变化前后的情况,它们不属于非同源染色体,B错误;该变异造成了基因数目减少,不能导致新基因的形成,C错误;染色体能被碱性染料染色,所以①和②都能被甲紫溶液染色,D正确。
例5 A [解析] 等臂染色体与正常染色体上存在同源区段,可通过同源区段与正常染色体联会,A错误;染色体发生异常横裂后,染色体结构异常,但染色体数目不变,B正确;常见的染色体结构变异有缺失、重复、易位、倒位等,等臂染色体的形成属于染色体结构变异,C正确;据题意可知,图中两“等臂染色体”是由A基因所在染色体连接两条姐妹染色单体的着丝粒在有丝分裂中发生异常横裂而形成的,因此,一条“等臂染色体”携带的基因为AA,另一条“等臂染色体”不携带A,则子细胞基因型为AAa或a,D正确。第2课时 低温诱导植物细胞染色体数目的变化实验、染色体结构变异
一、低温诱导植物细胞染色体数目的变化
1.原理:细胞分裂过程中,低温能够抑制 的形成,以致影响细胞有丝分裂中的染色体被拉向两极,导致细胞不能 ,于是植物细胞的染色体数目发生变化。
2.过程
二、染色体结构的变异
1.类型
(1)染色体的某一片段 引起的变异。
(2)染色体中 某一片段引起的变异。
(3)染色体的某一片段移接到另一条 上引起的变异。
(4)染色体的某一片段 引起的变异。
2.结果
染色体结构的改变,会使排列在染色体上的 数目或 发生改变,导致性状的变异。
3.对性状的影响
大多数染色体结构变异对生物体是 的,有的甚至会导致生物体 。
(1)低温诱导多倍体形成和秋水仙素诱导多倍体形成的作用原理相同。()
(2)在“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”实验中,在低倍镜视野中既有正常的二倍体细胞,也有染色体数目发生改变的细胞。()
(3)染色体上某个基因的丢失属于基因突变。()
(4)染色体片段的移接和颠倒不改变基因数量,对个体性状不会产生影响。()
(5)非同源染色体某片段移接,仅发生在减数分裂过程中。()
(6)染色体的结构变异可能会导致基因的排列顺序发生变化。()
任务一探究·实践——低温诱导植物细胞染色体数目的变化
1.实验目的
(1)学习低温诱导植物细胞染色体数目变化的方法。
(2)理解低温诱导植物细胞染色体数目变化的作用机制。
2.实验步骤
3.实验结论
低温能诱导植物细胞 。
注意事项:
(1)在显微镜下观察到的细胞已经死亡,不能持续观察到细胞中染色体数目的动态变化。
(2)选材只能是分生区细胞,不能进行细胞分裂的细胞不会出现染色体数目的变化。
(3)着丝粒分裂与纺锤体无关,没有纺锤丝的牵引,着丝粒也能正常分裂。
4.实验思考
(1)本实验中的实验材料必须具备的条件是细胞能进行旺盛的分裂。
(2)通过低温诱导,发生染色体数目变异的细胞占 (填“少数”或“大多数”)。
(3)通过本实验可以说明,细胞分裂过程中,着丝粒分裂是由于 (填“纺锤丝的牵引作用”或“酶的作用”)。
(4)说明实验中各试剂的用途
①卡诺氏液用于固定细胞的 。
②甲紫溶液使染色体 。
③解离液[质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精混合液(1∶1)]使细胞 。
④体积分数为95%的酒精: 。
例1[2024·四川成都期末]下列关于“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”实验(所用实验材料的体细胞中染色体数为2N)的叙述,错误的是()
A.该实验应选用分裂旺盛的、易获取的植物材料,如葱或蒜的根尖
B.在进行低温诱导处理之前应将植物细胞杀死,便于染色观察
C.低温处理后的根尖需用卡诺氏液浸泡0.5~1h以固定细胞形态
D.通过显微镜可观察到细胞中的染色体数目可能为2N、4N或8N
例2[2024·黑龙江牡丹江期末]下列关于“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”实验的叙述,正确的是()
A.显微镜下可以看到所有细胞的染色体数目发生改变
B.使用卡诺氏液解离细胞后需用95%的酒精冲洗
C.低温诱导和用秋水仙素处理均能抑制纺锤体的形成,从而导致着丝粒不能分裂
D.多倍体细胞形成的过程中无完整的细胞周期
任务二染色体结构的变异
【情境1】下图为染色体结构变异的四种类型。
[分析](1)由于染色体的某一片段缺失引起的变异是图 ;由于染色体增加某一片段引起的变异是图 ;由于染色体某一片段移接到另一条非同源染色体上引起的变异是图 ;由于染色体某一片段位置颠倒引起的变异是图 。
(2)染色体结构的变异发生在 生物的细胞内, (填“可以”或“不可以”)通过光学显微镜观察发现。
(3)染色体结构的变异对染色体上基因结构、数目和排列顺序的影响是 。
(4)染色体结构变异对生物体来说往往是 的。
例3染色体结构变异可导致减数分裂过程中染色体的行为发生改变。如图是减数分裂Ⅰ过程细胞内两对染色体形成“十字形”的联会结构,字母表示基因。该变异类型属于()
A.染色体中缺失部分片段
B.染色体中增加部分片段
C.染色体片段移接到非同源染色体上
D.同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了染色体互换
例4如图表示果蝇体细胞内一条染色体发生的变异,①②表示染色体,字母表示相关的基因。下列说法中正确的是()
A.果蝇的缺刻翅是基因中碱基缺失造成的
B.①和②构成一对非同源染色体
C.该变异能导致新基因的形成
D.①和②都能被甲紫溶液染色
例5[2024·湖北华中师大一附中期末]某二倍体生物(基因型Aa),其精原细胞在有丝分裂中发生A基因所在染色体连接两条姐妹染色单体的着丝粒异常横裂而形成“等臂染色体”(如图所示),不考虑其他变异。下列叙述错误的是()
A.四分体时期等臂染色体不能与正常染色体联会
B.其子细胞中染色体的数目未发生改变
C.等臂染色体的形成属于染色体结构变异
D.其产生的子细胞基因型为AAa和a
[重难点拨]染色体易位(染色体的某片段移接到另一条非同源染色体上)与染色体互换的比较
染色体易位 染色体互换
图解
区别 发生于非同源染色体之间 发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间
属于染色体结构变异 属于基因重组
可在显微镜下观察到 在显微镜下观察不到第2课时 低温诱导植物细胞染色体数目的变化实验、染色体结构变异
1.B [解析] 低温和秋水仙素均可抑制纺锤体的形成,诱导染色体数目加倍,A正确;“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”实验中,酒精用于配制解离液和冲洗卡诺氏液,“叶绿体色素的提取与分离”实验中酒精的作用是提取色素,B错误;卡诺氏液可用于固定细胞形态,C正确;染色体易被碱性染料染成深色,甲紫溶液可对染色体进行染色,便于观察染色体的形态、数目,D正确。
2.C [解析] 解离液(盐酸和酒精混合液)能破坏①和②中根尖分生组织细胞间的连接,使细胞分散开,A正确;充分漂洗的目的是洗去解离液,以提高染液对染色体的染色效果,B正确;在观察②的结果时,由于大多数细胞处于间期,且处于分裂期的细胞中也只有部分细胞的染色体数目加倍,所以只能观察到少数细胞染色体数目加倍,C错误;在分裂旺盛期固定①的实验材料,能增加观察到处于各个时期的细胞的机会,进而提高实验的成功率,D正确。
3.B [解析] 该实验可设置一系列零上低温条件诱导大蒜染色体数目加倍,零下低温会冻伤根尖,A错误;低温诱导植物细胞染色体数目的变化实验基本过程为低温诱导→卡诺氏液固定→95%酒精冲洗→解离→漂洗→染色→制片,B正确;观察对象为根尖分生区细胞,C错误;低温能抑制纺锤体的形成,因此低温主要影响有丝分裂前期,D错误。
4.A [解析] 染色体结构的变异通常能在光学显微镜下观察到,A正确;染色体结构变异对生物不一定都是不利的,但大多数染色体结构变异对生物体是不利的,有利或有害主要由环境决定,B错误;染色体结构变异可能会影响同源染色体的配对和分离,从而影响生物产生配子的过程,C错误;染色体片段的缺失或重复会导致基因数量的改变,D错误。
5.D [解析] 分析题图:正常染色体含有G、H的片段顺序颠倒之后成为异常染色体,造成染色体内基因的重新排列,属于染色体结构变异中的倒位,A、B、C错误,D正确。
6.C [解析] 通过碱性染料染色可在显微镜下观察到呈环状的染色体,A正确;该变异未造成染色体数目变化,B正确;染色体环化属于染色体结构变异,不一定伴随基因突变,C错误;环状染色体可能由来自父方或母方的染色体形成,D正确。
7.D [解析] 由图甲可知,该变异类型是染色体结构变异中的染色体片段移接,A正确;图乙表示联会阶段,处于减数分裂Ⅰ前期,B正确;配对的两条染色体分离时,另一条染色体随机移向细胞任意一极,只考虑图中14号和21号染色体,该个体能产生6种卵细胞,C正确;没有发生易位的14号染色体和21号染色体分配到一个卵细胞时,则卵细胞正常,与正常男子结婚能产生表型和染色体均正常的后代,D错误。
8.B [解析] 图中涉及的变异除染色体结构变异外,还有基因突变,A错误;深红棉S(bb)与粉红棉M(bO)杂交,子代为深红棉(bb)∶粉红棉(bO)=1∶1,B正确;深红棉S(bb)与白色棉N(染色体缺失纯合子)杂交,子代全部都是粉红棉,C错误;粉红棉M经减数分裂产生2种比例相等的配子,一个含b基因,一个不含b基因,故自交产生白色棉N的概率为1/2×1/2=1/4,D错误。
9.(1)新生根尖分生区细胞分裂旺盛
(2)使组织细胞相互分离
(3)②③
(4)中国水仙是三倍体,减数分裂时同源染色体联会紊乱,一般不能形成可育的配子
(5)④
[解析] (1)由于新生根尖分生区细胞分裂旺盛,容易观察到染色体,所以选取新生根尖作为实验材料。(2)实验过程中用解离液解离的目的是使组织细胞相互分离。(3)染色体可被碱性染料染成深色,题述实验中用卡宝品红对染色体进行染色,此外还可用②醋酸洋红液、③甲紫溶液对其进行染色。(4)由图可知,中国水仙是三倍体,减数分裂过程中联会紊乱,一般不能产生正常生殖细胞。(5)为进一步验证推论,应选择能进行减数分裂的材料进行观察,由于雄蕊产生的雄配子多,且过程连续,所以应选择④花药作为材料进行显微观察。
10.(1)相对性状
(2)染色体结构变异 显微镜
(3)红花∶白花=2∶1 精子形成过程中,减数第一次分裂时6号同源染色体未分开,进入了一个子细胞 红花∶白花=8∶3
[解析] (1)在遗传学上,该植株的红花和白花受6号染色体上的一对等位基因控制,称之为一对相对性状。 (2)缺失是指染色体中某一片段的缺失,由图可知,植株甲的变异类型是染色体结构变异中的缺失。与基因突变不同的是,染色体变异(结构变异和数目变异)是可以用显微镜直接观察到的。 (3)已知植株甲的基因型为Dd,让其自交产生F1(DD∶Dd∶dd=1∶2∶1),若基因D位于异常染色体上,基因型为DD的植株死亡,则F1表型及比例为红花(Dd)∶白花(dd) =2∶1。 ①以植株甲为父本(Dd),正常的白花植株(dd)为母本进行杂交,子代中发现了一株植株乙(Ddd),从配子产生过程分析,植株乙出现的原因有3种可能:父本植株甲减数分裂过程中6号同源染色体未分离、母本正常白花植株减数分裂过程中6号同源染色体未分离、母本正常白花植株减数分裂过程中6号姐妹染色单体分开后移向了细胞的同一极;若植株乙的出现是精子异常所致,则具体原因是精子形成过程中,减数第一次分裂6号同源染色体未分开,进入了一个子细胞。②若让植株甲(Dd)、乙(Ddd)进行杂交,植株甲(Dd)的配子D∶d=1∶1,植株乙(Ddd)的配子Dd∶dd∶D∶d=2∶1∶1∶2,则子代为2DDd(红花)、3Ddd(红花)、1DD(死亡)、3Dd(红花)、1ddd(白花)、2dd(白花),因此花色及比例为红花∶白花=8∶3。第2课时 低温诱导植物细胞染色体数目的变化实验、染色体结构变异
知识点一探究·实践——低温诱导植物细胞染色体数目的变化
1.下列有关“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”实验的叙述,错误的是()
A.低温:与“多倍体育种”中的秋水仙素作用机理相同
B.酒精:与“叶绿体色素的提取与分离”中的使用目的相同
C.卡诺氏液:浸泡处理根尖以固定细胞的形态
D.甲紫溶液:使染色体着色,便于观察染色体的形态、数目
2.某兴趣小组利用洋葱根尖完成了实验①“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”和实验②“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”,下列叙述错误的是()
A.解离液能破坏①和②中根尖分生组织细胞间的连接,使细胞分散开
B.充分漂洗能提高染液对染色体的染色效果
C.在观察②的结果时,可观察到大多数细胞染色体数目加倍
D.在分裂旺盛期固定①的实验材料,能提高实验的成功率
3.[2024·辽宁沈阳月考]四倍体大蒜的产量比二倍体大蒜高许多,科研人员欲通过实验寻找诱导大蒜根尖细胞染色体数目加倍的最适温度。下列相关叙述正确的是()
A.该实验可设置一系列零下低温条件诱导大蒜染色体数目加倍
B.低温处理后用卡诺氏液固定,再用酒精冲洗,然后解离、漂洗、染色、制片
C.观察对象为根尖成熟区细胞,对染色体数目加倍的细胞所占比例进行统计
D.低温主要影响有丝分裂后期,抑制纺锤体将染色体牵拉至细胞两极
知识点二染色体结构变异
4.[2024·江苏南通月考]下列关于染色体结构变异的叙述,正确的是()
A.染色体结构的变异通常能在光学显微镜下观察到
B.染色体结构变异对生物个体的生存都是不利的
C.染色体结构变异不影响生物产生配子的过程
D.染色体结构变异不会导致基因数量的改变
5.[2024·江苏南京月考]在自然条件或人为因素的影响下,染色体会发生结构变异。在下图中,与正常染色体相比,异常染色体发生了哪种类型的结构变异()
A.染色体片段缺失
B.染色体片段增加
C.染色体片段移接
D.染色体片段位置颠倒
6.某男孩的18号染色体中一条染色体变成环状,环状染色体的形成如图所示。不考虑其他变异,下列说法错误的是()
A.该环状染色体可用显微镜进行观察
B.该男孩的染色体数目与正常人相同
C.染色体环化必定伴随着基因突变
D.环状染色体可能由来自父方的染色体形成
7.[2024·河南郑州期末]某表型正常女子怀孕4次,4次均于孕6周内流产。经检查,该女子染色体异常,变异过程(图甲)及卵细胞产生过程(图乙)的某时期如图所示,在减数分裂时配对的两条染色体彼此分离,另一条则随机移向细胞任意一极。下列相关叙述错误的是()
A.该变异类型为染色体结构变异
B.图乙时期为减数分裂Ⅰ前期
C.只考虑图中14号和21号染色体,该个体能产生6种卵细胞
D.该女子与正常男子结婚不能产生表型和染色体均正常的后代
8.染色体部分缺失在育种方面有重要作用,如图是育种专家对棉花品种的部分培育过程。下列叙述正确的是()
A.图中涉及的变异只有染色体结构变异
B.深红棉S与粉红棉M杂交产生粉红棉的概率是1/2
C.深红棉S与白色棉N杂交产生粉红棉的概率是1/2
D.粉红棉M自交产生白色棉N的概率为1/2
9.[2024·广东深圳盐田高中月考]中国水仙是传统观赏花卉,由于其高度不育,只能进行无性繁殖,因而品种稀少。为了探究中国水仙只开花不结实的原因,有研究者对其开展了染色体核型分析实验,先制作了临时装片进行镜检、拍照,再对照片中的染色体进行计数、归类、排列,主要步骤如下:
请回答下列问题:
(1)选取新生的根尖作为实验材料的主要原因是 。
(2)实验过程中用解离液解离的目的是 。
(3)该实验采用卡宝品红作为染色剂,与卡宝品红具有相似作用的试剂有 (填序号)。
①双缩脲试剂②醋酸洋红液③甲紫溶液④秋水仙素溶液
(4)由如图核型分析结果,得出推论:中国水仙只开花不结实的原因是 。
(5)为了进一步验证上述推论,可以优先选用 (填序号)作为实验材料进行显微观察。
①花萼②花瓣③雌蕊④花药⑤花芽
10.[2024·湖南长沙期末]某二倍体闭花传粉植物,决定其花色的基因D(红花)和d(白花)是位于6号染色体上的一对等位基因。该植物存活至少要有一条正常的6号染色体。如图是甲、乙两植株体细胞6号染色体的示意图。请据图回答:
(1)在遗传学上,该植株的红花和白花称之为一对 。
(2)植株甲的变异类型是 ,该变异类型可以借助 直接观察到的。
(3)已知植株甲的基因型为Dd,让其自交产生F1,若F1花色及比例为 ,可确定基因D位于异常染色体上。上述结论被证明后,利用植株甲进行人工杂交实验:
①以植株甲为父本,正常的白花植株为母本进行杂交,子代中发现了一株植株乙,若植株乙的出现是精子异常所致,从配子产生过程分析,其具体原因是 。
②若让植株甲、乙进行杂交,则子代花色及比例为 (说明:植株乙在减数第一次分裂过程中3条6号染色体会随机移向细胞两极,并最终形成含1条或2条6号染色体的配子)。
