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高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第2节 染色体变异学案及答案
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这是一份高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第2节 染色体变异学案及答案，共17页。学案主要包含了染色体数目的变异，实验，染色体结构的变异，单倍体育种和多倍体育种等内容，欢迎下载使用。
举例说明染色体结构和数目的变异都可能导致生物性状的改变，甚至死亡。
核心素养
1．结合染色体结构变异的示意图，了解染色体结构变异的常见类型。(科学思维)
2．通过分析染色体组的概念，理解二倍体、多倍体和单倍体的特点和生产中的应用。(社会责任)
3．通过低温诱导染色体数目变化的实验，理解染色体数目变化的机制。(科学探究)
一、染色体数目的变异
基础知识·双基夯实
1．类型：一类是细胞内_个别染色体__的增加或减少，如21三体综合征；一类是细胞内染色体数目以一套完整的非同源染色体为基数成倍地增加或成套地减少，例如雄蜂。
2．染色体组的概念：在大多数生物的体细胞中染色体都是两两成对的，也就是说含两套非同源染色体，其中每套非同源染色体称为一个染色体组。
如右图中的雄果蝇体细胞染色体中_X、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ或Y、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ__就代表一个染色体组，与其_精子__中的染色体相同。
3．二倍体、多倍体
(1)二倍体：体细胞中含有_两个染色体组__的个体，包括几乎全部的_动物__和过半数的_高等植物__。
(2)多倍体
①概念：体细胞含_三个__或_三个以上__染色体组的个体。其中，体细胞中含有三个染色体组的叫作_三倍体__，含有四个染色体组的叫作_四倍体__。
②植株的特点
a．_茎秆粗壮__；b_叶片、果实和种子__都比较大；c._糖类和蛋白质__等营养物质的含量有所增加。
(3)人工诱导多倍体
①方法：目前最常用最有效的方法是用_秋水仙素__处理_萌发的种子或幼苗__。
②原理：当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，能够抑制_纺锤体的形成__，导致染色体不能_移向细胞两极__，从而引起细胞内_染色体数目__加倍。
4．单倍体
(1)概念：体细胞中的染色体数目与本物种配子染色体数目相同的个体，叫作单倍体。
(2)特点：由二倍体形成的单倍体与正常植株相比，植株长得_弱小__，且_高度不育__。
(3)实践应用：利用_单倍体植株__培育新品种。
活|学|巧|练
1.细胞中含两个染色体组的个体是二倍体，含有三个或三个以上染色体组的个体是多倍体。( × )
2．单倍体的体细胞中不存在同源染色体。( × )
3．人工诱导多倍体最常用、最有效的方法是用秋水仙素处理休眠的种子。( × )
4．秋水仙素诱导幼苗成为多倍体的机理是抑制了有丝分裂前的间期纺锤体的形成。( × )
合|作|探|究
染色体组数的判断
1．请根据染色体的形态判断染色体组的数量，并完成表格的填写
规律：染色体组数＝_形态相同的染色体的条数__，一个染色体组中的染色体数＝_不同形态染色体的种类数__。
2．请根据基因型判断染色体组数
规律：染色体组数＝_控制同一性状的基因的个数__。
归|纳|提|升
1.染色体组的理解
从本质上看：组成一个染色体组的所有染色体互为非同源染色体，一个染色体组中不含同源染色体。
从形式上看：一个染色体组中所有的染色体形态、大小和功能各不相同。
从功能上看：一个染色体组含有控制生物生长、发育、遗传和变异的全部遗传信息。
2．判断染色体组数量的三种方法
(1)据染色体形态判断：同一形态的染色体→有几条就有几个染色体组。
(2)据基因型判断(字母代表的基因不在同一条染色体上)：同一英文字母(无论大小写)出现的次数。如AAabbb个体中有3个染色体组。
(3)据染色体数目和形态判断：染色体组数＝eq \f(染色体数,染色体形态数)。
典例1 (2023·湖南长沙期末改编)下列关于染色体组、单倍体、多倍体的叙述，正确的是( D )
A．体细胞中含有三个染色体组的个体一定是三倍体
B．配子中含有的全部染色体称为一个染色体组
C．单倍体生物都不能产生可育的配子
D．未受精的配子直接发育成的个体是单倍体
解析： 体细胞中含有三个染色体组的个体不一定是三倍体，如果该个体是由配子直接发育而来的，则为单倍体；如果该个体是由受精卵发育而来的，则为三倍体，A错误；配子中含有的全部染色体不一定只有一个染色体组，B错误；单倍体并非都不可育，由二倍体的配子直接发育成的单倍体，表现为高度不育，含有偶数个染色体组的配子直接发育成的单倍体可能会产生可育的配子，C错误。
变式训练❶ (2023·河北保定一中月考)下列关于二倍体、单倍体和多倍体的说法中，错误的是( D )
A．水稻(2n＝24)一个染色体组有12条染色体，水稻基因组是测定12条染色体的DNA全部碱基序列
B．普通小麦的花药离体培养后，长成的植株细胞中含三个染色体组，但不是三倍体
C．用秋水仙素处理单倍体幼苗得到的植株，不一定是纯合的二倍体
D．人工诱导多倍体的唯一方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
解析： 水稻是雌雄同体的生物，体细胞含有12对同源染色体，因此水稻基因组是测定12条染色体的DNA全部碱基序列，A正确；普通小麦的花药离体培养后，长成的植株为单倍体，细胞中含三个染色体组，B正确；单倍体幼苗经秋水仙素处理后得到的植株不一定是纯合的二倍体，也可能是多倍体，C正确；人工诱导多倍体的方法有用秋水仙素或低温处理萌发的种子或幼苗，D错误。
二、实验：低温诱导植物细胞染色体数目的变化
基础知识·双基夯实
1．实验原理
用低温处理植物的分生组织细胞，能够_抑制纺锤体__的形成，以致影响细胞_有丝分裂__中染色体被拉向两极，导致细胞不能分裂成两个子细胞，于是，植物细胞的染色体的数目发生变化。
2．实验步骤
3．实验中几种溶液的作用
(1)卡诺氏液：_固定细胞的形态__。
(2)质量浓度为0.01 g/mL的甲紫溶液：_使染色体着色__。
(3)质量分数为15%的盐酸溶液与体积分数为95%的酒精1∶1混合：_解离，使细胞分离开__。
(4)体积分数为95%的酒精：可用于洗去附着在根尖表面的_卡诺氏液__，还可与 质量分数为15%的盐酸溶液 混合，解离。
4．实验结论
低温诱导植物染色体数目加倍。
活|学|巧|练
1.低温诱导时温度越低效果越显著。( × )
2．用显微镜观察时发现所有细胞中染色体均已加倍。( × )
3．制作根尖细胞的临时装片时，制作基本步骤是解离→漂洗→染色→制片。( √ )
4．低温处理和利用秋水仙素处理材料的原理是相同的。( √ )
5．固定细胞后所用的冲洗试剂与解离后所用的漂洗试剂是一样的。( × )
合|作|探|究
请根据教材P89“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”的实验，思考并回答下列问题：
1．该实验中显微镜下观察到的植物细胞是死的，还是活的？
提示：显微镜下观察到的植物细胞是死的。因为植物细胞经过卡诺氏液固定后已经死亡。
2．低温能诱导植物细胞染色体数目发生变化的机理是什么？
提示：用低温处理植物的分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，影响细胞有丝分裂中染色体被拉向两极，导致细胞不能分裂成两个子细胞，于是植物细胞的染色体数目发生了变化。
3．低温诱导植物细胞染色体数目的变化时，是不是温度越低效果越好？
提示：不是，必须是“适当低温”(4 ℃)。温度过低会对植物细胞造成伤害。
4．该实验是使所有的植物细胞中染色体数目都加倍了吗？
提示：不是，只有部分细胞染色体数目加倍，绝大多数植物细胞染色体没有加倍。
归|纳|提|升
低温诱导植物细胞染色体数目的变化实验的几点注意事项
(1)抑制纺锤体形成≠着丝粒不分裂。低温条件下不能形成纺锤体，但着丝粒正常分裂，结果是染色体无法移向细胞两极。
(2)低温处理分生组织细胞≠低温处理任何细胞。分生组织细胞分裂旺盛，其他细胞分裂速度较慢或不分裂。
(3)低温处理时间不是越长越好。低温处理的目的只是抑制纺锤体形成，使染色体不能移向细胞的两极。如果低温持续时间过长，会影响细胞的各项功能，甚至导致细胞死亡。
(4)显微镜下观察到的是死细胞，而不是活细胞：植物细胞经卡诺氏液固定后死亡。
(5)两次漂洗的比较
(6)看不到染色体数目加倍的细胞的常见原因分析
①没有剪取分生区。
②低温诱导时间不足。
③解离不充分或漂洗不彻底。
④染色时间控制不当，看不清染色体。
⑤直接用高倍镜进行观察。
典例2 (2023·福建龙岩测试)某生物兴趣小组为探究“低温对细胞内染色体数目的影响是否与秋水仙素的影响相同”进行实验。下列有关实验的叙述正确的是( C )
A．应该选用洋葱根尖成熟区细胞作为实验材料
B．该实验应设置室温处理、－4 ℃的低温处理、适宜浓度的秋水仙素溶液处理3组实验
C．在显微镜下观察，比较经过不同处理的根尖细胞内染色体数目
D．若低温处理结果显示大部分细胞内染色体数目与室温下对应时期相同，则低温不能诱导细胞内染色体数目加倍
解析： 洋葱根尖成熟区细胞不再分裂，应该选用洋葱根尖分生区细胞作为实验材料，A错误；该实验应设置室温处理、4 ℃的低温处理、适宜浓度的秋水仙素溶液处理3组实验，B错误；在显微镜下观察，通过比较经不同处理的根尖细胞内的染色体数目来完成，C正确；细胞分裂前的间期时间较长，所以大部分细胞内染色体数目不变，若低温处理结果显示所有细胞内染色体数目都与室温下对应时期相同，则低温不能诱导细胞内染色体数目加倍，D错误。
变式训练❷ 下列关于低温诱导染色体数目加倍实验的叙述，正确的是( A )
A．用卡诺氏液浸泡洋葱根尖以固定细胞形态
B．解离主要是改变细胞膜通透性，加速染色剂进入细胞
C．显微镜下可观察到多数细胞染色体数目加倍
D．低温抑制纺锤体形成导致着丝粒无法分裂
解析： 用卡诺氏液浸泡洋葱根尖以固定细胞形态，使用后，需要用体积分数为95%的酒精冲洗2次，A正确；解离的目的是用药液使组织细胞相互分离开来，B错误；由于细胞周期中间期时间较长，因此显微镜下可以看到大多数细胞处在分裂间期，只有极少数细胞染色体数目加倍，C错误；低温抑制纺锤体的形成导致着丝粒分裂后染色体不能被牵引到细胞两极，D错误。
三、染色体结构的变异
基础知识·双基夯实
1．类型
2.结果：染色体结构的改变，会使排列在染色体上的基因_数目__或_排列顺序__发生改变，导致_性状__的变异。
3．对生物体的影响：大多数染色体结构变异对生物体是_不利__的，有的甚至会导致生物体死亡。
活|学|巧|练
1.染色体之间发生的片段互换属于染色体结构变异。( × )
2．X射线可引起基因突变，也可引起染色体变异。( √ )
3．染色体增加某一片段可提高基因表达水平，是有利变异。( × )
合|作|探|究
辨析染色体结构变异的类型
1．下图为显微镜观察的变异杂合子染色体联会异常现象，通过图示辨析染色体结构变异的类型。
2．上述变异类型中，_缺失__和_重复__改变了染色体上基因的数量，_易位__和_倒位__改变了基因在染色体上的_排列顺序__。
归|纳|提|升
1.染色体易位与互换的比较
2.染色体结构变异与基因突变的比较
典例3 如图①②③④分别表示不同的变异类型，其中图③中的基因2由基因1变异而来。下列有关说法正确的是( C )
A．图①②都表示易位，发生在减数分裂的四分体时期
B．图③中的变异属于染色体结构变异中的缺失
C．图④中的变异属于染色体结构变异中的缺失或重复
D．图中4种变异能够遗传的是①③
解析： 图①表示基因重组，因为其发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间；图②表示染色体结构变异中的易位，因为其发生在非同源染色体之间；图③表示基因突变中碱基对的缺失；图④表示染色体结构变异中的缺失或重复。图中4种变异都是可遗传的变异。故选C。
变式训练❸ (2023·河北省石家庄市高一下学期期末)下图中①为一个正常染色体上基因序列的示意图，②、③、④、⑤是染色体在细胞增殖过程中发生结构变异的几种情况。下列叙述正确的是( C )
A．②图示属于染色体结构变异中的倒位
B．③图示属于染色体结构变异中的易位
C．④图示属于染色体结构变异中的缺失
D．⑤图示属于染色体结构变异中的重复
解析： 图示②中多了bc基因，属于染色体结构变异中的重复，A错误；图示③中dcb基因与原染色体上基因顺序不同，属于染色体结构变异中的倒位，B错误；图示④中少了d基因，属于染色体结构变异中的缺失，C正确；图示⑤中多了wx基因，且都不是原染色体上的基因，属于染色体结构变异中的易位，D错误。故选C。
四、单倍体育种和多倍体育种
基础知识·双基夯实
1．多倍体育种
2.单倍体育种
(1)方法
(2)优点：_能明显缩短育种年限__。
活|学|巧|练
1.单倍体育种中，可用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。( × )
2．二倍体西瓜幼苗的基因型为Aa，则用秋水仙素处理后形成的四倍体为纯合子。( × )
3．二倍体水稻和四倍体水稻杂交，可获得三倍体，稻穗和籽粒变小。( × )
4．秋水仙素可抑制纺锤体的形成，导致有丝分裂后期着丝粒不能正常分裂，所以细胞不能分裂，从而使细胞染色体数目加倍。( × )
合|作|探|究
无子西瓜的培育
请结合教材P91“拓展应用第2题”，回答下列问题：
1．为什么用一定浓度的秋水仙素溶液滴在二倍体西瓜幼苗的芽尖？
提示：芽尖细胞正在进行有丝分裂，当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞两极，从而引起细胞内染色体数目加倍。
2．四倍体西瓜植株做母本产生的雌配子中含有几个染色体组？获得的四倍体西瓜为何要与二倍体杂交？你能说出产生多倍体的基本途径吗？
提示：雌配子中含有两个染色体组。杂交可获得三倍体植株。产生多倍体的基本途径：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。
3．四倍体植株上结的西瓜是无子西瓜吗？
提示：四倍体植株上结四倍体西瓜，四倍体西瓜内的种子为三倍体，所以四倍体植株上结的西瓜是有子西瓜。三倍体植株上结的西瓜是无子西瓜。
4．有时可以看到三倍体西瓜中有少量发育并不成熟的种子，请推测产生这些种子的原因。
提示：因为三倍体植株不能进行正常的减数分裂，一般情况下不能形成配子，但也有可能形成正常的配子。
5．无子西瓜每年都要制种，很麻烦，有没有别的替代方法？
提示：进行无性繁殖。将三倍体西瓜植株进行组织培养获得大量的组织苗，再进行移栽。
6．在无子西瓜培育的过程中有两次传粉，请分别说明各自的作用。
提示：第一次传粉：获得三倍体种子；第二次传粉：促进子房发育成果实。
归|纳|提|升
1.无子西瓜培育过程中父本和母本的选择及结果分析
(1)如果用二倍体西瓜作母本，用四倍体西瓜作父本，二者杂交得到的种子中种皮含两个染色体组，胚含三个染色体组，当胚发育成熟时，种皮已过度发育，非常坚硬，使种子难以萌发。而且，实践证明，用二倍体作母本得到的三倍体的种子即使能萌发长成植株，其结出的果实中珠被发育成坚硬的种皮，也会导致西瓜口感不好。
(2)四倍体植株(母本)上结四倍体西瓜，四倍体西瓜的种子细胞中含有3个染色体组，其果肉、种皮细胞中含有4个染色体组。
2．单倍体育种易错归纳
(1)单倍体育种一般应用于二倍体植物，因为若为四倍体植物，通过单倍体育种形成的个体不一定是纯合子。
(2)单倍体育种和多倍体育种中都用到秋水仙素，但单倍体育种中是用秋水仙素处理单倍体幼苗，而多倍体育种中是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。
典例4 下列有关育种的叙述，正确的是( C )
A．杂交育种所选双亲必须是纯合子
B．诱变所得植株若不出现预期性状就应丢弃
C．多倍体育种时可用秋水仙素处理幼苗
D．单倍体育种依据的遗传学原理是基因突变
解析： 杂交育种的双亲可以为杂合子，A项错误；诱变育种所得到的植株若不出现预期性状，可能为杂合子，在其子代中有可能会出现预期性状，B项错误；多倍体植株的获得常用方法有低温诱导植物的分生组织细胞和秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，C项正确；单倍体育种的原理为染色体变异，D项错误。
变式训练❹ (2023·大连期中)除草剂敏感型的大豆经辐射获得抗性突变体，且敏感基因与抗性基因是一对等位基因。下列叙述正确的是( A )
A．突变体若为1条染色体的片段缺失所致，则该抗性基因一定为隐性基因
B．突变体若为1对同源染色体相同位置的片段缺失所致，则再经诱变可恢复为敏感型
C．突变体若为基因突变所致，则再经诱变不可能恢复为敏感型
D．抗性基因若为敏感基因中的单个碱基对替换所致，则该抗性基因一定不能编码肽链
解析： 突变体若为1条染色体的片段缺失所致，则除草剂敏感型大豆为杂合子，它缺失的一定是显性敏感基因，体内依旧存在的是隐性抗性基因，A正确；突变体若为1对同源染色体相同位置的片段缺失所致，而染色体缺失引发的变异是不可逆的，不能恢复原状，B错误；因为基因突变具有不定向性，所以再经诱变可能由抗除草剂型恢复为敏感型，C错误；敏感基因中的单个碱基对替换将发生基因突变，可能使编码的肽链翻译提前终止或延长，不一定不能编码肽链，D错误。
一、生物变异类型的辨析
1．类型
根据遗传物质是否改变，变异分为可遗传的变异和不遗传的变异。
2．关系辨析
3．利用四个“关于”区分三种变异
(1)关于“互换”：同源染色体上的非姐妹染色单体之间的互换，属于基因重组；非同源染色体之间的交换，属于染色体结构变异中的易位。
(2)关于“缺失或增加”：DNA分子上若干基因的缺失或重复(增加)，属于染色体结构变异；DNA分子上若干碱基的缺失、增添(增加)，可能属于基因突变。
(3)关于变异的“质”和“量”：基因突变改变基因的质，不改变基因的量；基因重组不改变基因的质，一般不改变基因的量；染色体变异不改变基因的质，会改变基因的量或基因的排列顺序。
(4)关于变异与分裂方式
典例5 急性早幼粒细胞白血病是最凶险的一种白血病，发病机理如图所示。“诱导分化疗法”是一种应用维甲酸和三氧化二砷联合治疗该病的方法。维甲酸通过修饰PML－RARa，使癌细胞重新分化而“改邪归正”；三氧化二砷则可以引起这种癌蛋白的降解，使癌细胞发生分化并凋亡。下列有关分析错误的是( C )
A．这种白血病与早幼粒细胞产生新的基因有关
B．这种白血病与早幼粒细胞发生染色体变异有关
C．维甲酸和三氧化二砷均改变了癌细胞的DNA结构
D．“诱导分化疗法”可有效减少病人骨髓中积累的癌细胞
解析： 由图可知，这种白血病是早幼粒细胞基因突变导致癌变引发的，基因突变能产生新的基因，A正确；由图示可知，非同源染色体之间因片段的交换而引起染色体结构的变异，B正确；由题意可知，维甲酸通过修饰PML－RARa，使癌细胞重新分化而“改邪归正”，三氧化二砷则可以引起这种癌蛋白的降解，使癌细胞发生分化并凋亡，所以维甲酸和三氧化二砷均并未改变癌细胞的DNA结构，C错误；由题意可知，“诱导分化疗法”可使癌细胞凋亡，因此可有效减少病人骨髓中积累的癌细胞，D正确。故选C。
二、细胞分裂异常与生物变异
1．配子中染色体出现异常的原因
(1)体细胞是纯合子AABB，若形成的配子是AAB类型，则形成的原因是含A的同源染色体未分离进入同一子细胞或含A的姐妹染色单体分开后进入同一子细胞。
(2)体细胞是AaBb杂合类型发生异常
①若形成的配子是AaB或Aab或ABb或aBb类型，则形成的原因是减数分裂Ⅰ时，同源染色体未分离进入同一子细胞。
②若形成的配子是AAB或AAb或ABB或aBB或aaB或aab或Abb或abb类型，则形成的原因是减数分裂Ⅱ时，姐妹染色单体分开后进入同一子细胞。
(3)亲代为AaXBY，产生配子时发生异常
①若配子中出现Aa或XY在一起，则减数分裂Ⅰ异常。
②若配子中A—a分开，X—Y分开，出现两个AA/aa或两个XX/YY，则是减数分裂Ⅱ异常。
③若配子中无性染色体或无A也无a，则是减数分裂Ⅰ或Ⅱ异常。
2．姐妹染色单体上出现等位基因的原因分析
(1)一定源自基因突变
eq \b\lc\ \rc\}(\a\vs4\al\c1(体细胞中发生,发生时间在间期,亲代基因纯合))⇒一定是基因突变
(2)一定源自互换
eq \b\lc\ \rc\}(\a\vs4\al\c1(姐妹染色单体的其中一条有两种颜色,发生时间是减数分裂Ⅰ前期))⇒一定是互换
(3)无任何提示，则上述两种情况都有可能。
3．三体、三倍体与单体
(1)概念
①三体指的是二倍体生物体细胞核中的一对同源染色体多了一条染色体的个体。
②三倍体是指由受精卵发育而成的体细胞中含有三个染色体组的个体。
③单体指的是二倍体生物体细胞核中的一对同源染色体少了一条染色体的个体。
(2)单体和三体形成配子的分析
典例6 (2023·湖南郴州质检)某植株的一条染色体发生缺失突变，获得该缺失染色体的花粉不育，缺失染色体上具有红色显性基因B，正常染色体上具有白色隐性基因b(见下图)。若以该植株自交，后代的情况为( D )
A．全为白色
B．全为红色
C．红色∶白色＝3∶1
D．红色∶白色＝1∶1
解析： 基因型为Bb的植株自交，母本产生的配子种类及其比例是B∶b＝1∶1，而父本只能产生可育花粉b，雌雄配子随机结合后代中Bb(红色)∶bb(白色)＝1∶1。
三、基因重组、基因突变、染色体变异的比较
典例7 (2023·湖南省株洲二中高一期末)下列有关变异的叙述中，错误的是( C )
A．一个基因中增加了若干对脱氧核苷酸属于基因突变
B．非同源染色体之间的片段互换属于染色体变异
C．雌雄配子随机结合产生不同于亲本类型的子代个体也属于一种基因重组
D．发生在玉米花药中的变异比发生在根尖中的更容易遗传给后代
解析： 一个基因中增加了若干对脱氧核苷酸，属于基因突变，A正确；非同源染色体之间的片段互换属于染色体结构变异中的易位，B正确；雌雄配子的随机结合不等于基因的自由组合过程，不属于基因重组过程，C错误；发生在玉米花药(生殖细胞)中的变异比根尖(体细胞)中的变异更容易遗传给后代，D正确。
1．关于染色体组、单倍体和二倍体的叙述，不正确的是( D )
A．一个染色体组中不含同源染色体
B．由受精卵发育成的，体细胞中含有两个染色体组的个体叫二倍体
C．单倍体生物体细胞中不一定含有一个染色体组
D．雄蜂是二倍体生物
解析： 一个染色体组中不含有同源染色体；由受精卵发育成的个体，体细胞中含有几个染色体组，则该个体就是几倍体；单倍体是由配子发育而成的，不一定只含有一个染色体组；雄蜂是由未受精的卵细胞发育而来，是单倍体。
2．下列有关多倍体的叙述，正确的是( C )
A．体细胞中含有3个或3个以上染色体组的个体就是多倍体
B．人工诱导多倍体的方法很多，目前最常用最有效的方法是用低温处理植物的分生组织细胞
C．与二倍体植株相比，多倍体植株中糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加
D．秋水仙素诱导多倍体形成的原因是促使染色单体分离，从而使染色体数目加倍
解析： 体细胞中含有3个或3个以上染色体组的个体可能是单倍体；人工诱导多倍体最常用且最有效的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗；与二倍体植株相比，多倍体植株器官较大，营养物质的含量有所增加；秋水仙素抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞的两极，使细胞内染色体数目加倍。
3．下列关于低温诱导染色体数目加倍实验的叙述，正确的是( C )
A．原理：低温抑制染色体着丝粒分裂，使染色体不能分别移向细胞的两极
B．解离：盐酸和酒精混合液和卡诺氏液都可以使洋葱根尖解离
C．染色：甲紫溶液和醋酸洋红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： 低温诱导染色体数目加倍的原理是低温抑制纺锤体的形成，使染色体不能移向细胞的两极；卡诺氏液用于固定细胞形态，解离液为盐酸和酒精混合液；甲紫溶液和醋酸洋红液都可以用于染色体的染色；低温诱导染色体加倍时，发挥作用的时期是在有丝分裂的前期，而大多数细胞处于分裂间期，因此只能看到少数细胞染色体数目发生改变。
学|霸|记|忆
1.体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化，称为染色体变异。
2．染色体数目的变异分为两类：一类是细胞内个别染色体的增加或减少，另一类是细胞内染色体数目以一套完整的非同源染色体为基数成倍地增加或成套地减少。
3．由受精卵发育来的个体，体细胞中含有几个染色体组就是几倍体；由配子发育来的个体，体细胞中无论含有几个染色体组都是单倍体。
4．多倍体植株常常是茎秆粗壮，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都有所增加。
5．人工诱导多倍体的方法有：低温处理、用秋水仙素诱导等，其原理是抑制纺锤体的形成。
6．与正常植株相比，单倍体植株长得弱小，而且高度不育。
7．染色体结构变异的类型主要包括：缺失、重复、易位和倒位。
项目
染色体
组数
_3__
_2__
_1__
_4__
_2__
每个染
色体组
内染色
体数
_3__
_3__
_4__
_2__
_2__
项目
染色体
组数
_1__
_3__
_2__
_4__
项目
第一次漂洗
第二次漂洗
时间不同
在固定之后解离之前
在解离之后染色之前
试剂不同
用95%酒精漂洗
用清水漂洗
目的不同
洗去多余的卡诺氏液
洗去多余的解离液
图解
变化
名称
举例
染色体b片段_缺失__
缺失
果蝇缺刻翅的形成
染色体b片段_增加__
重复
果蝇棒状眼的形成
染色体的某一片段(d、g)移接到另一条非同源染色体上
易位
果蝇花斑眼的形成
同一条染色体上某一片段(a、b)_位置颠倒__
倒位
果蝇卷翅的形成
染色体易位
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
项目
染色体结构变异
基因突变
本质
染色体片段的缺失、重复、易位或倒位
碱基的替换、增添或缺失
基因数目的变化
1个或多个
1个
变异水平
细胞
分子
光镜检测
可见
不可见
方法
用_秋水仙素__诱导或用_低温__处理
处理对象
_萌发__的种子或幼苗
原理
能够抑制_纺锤体__的形成，导致染色体不能移向细胞的两极，从而使细胞内染色体数目_加倍__
实例
含糖量高的甜菜和三倍体无子西瓜的培育
变异类型
变异水平
显微观察结果
细胞分裂方式
基因突变
分子水
平变异
光学显微
镜下不可见
二分裂、无丝分裂、有丝分裂、减数分裂
基因重组
减数分裂
染色体变异
细胞水平变异
光学显微镜下可见
有丝分裂、减数分裂
项目
单体
三体
减数分裂
“减半”
配子的种
类与比例
A∶O＝1∶1(O表示不含有该染色体)
AA∶a∶Aa∶A＝1∶1∶2∶2
比较
基因重组
基因突变
染色体变异
实质
控制不同性状的基因重新组合
基因碱基序列的改变
染色体结构或数目的变化
适用
范围
真核生物进行有性生殖产生配子时
任何生物均可发生
真核生物核遗传中发生
产生
结果
产生新的基因型，未发生基因的改变
产生新的基因，但基因数目不变
可引起基因数目或排列顺序的变化
类型
①非同源染色体上的非等位基因的自由组合
②同源染色体的非姐妹染色单体之间的互换
①自然突变
②人工诱变
①染色体结构的变异
②染色体数目的变异
意义
是生物变异的来源之一，对生物进化有十分重要的意义
是生物变异的根本来源，提供生物进化的原材料
对生物进化有一定意义
实例
黄圆和绿皱豌豆杂交，后代产生黄皱和绿圆个体
镰状细胞贫血
无子西瓜
举例说明染色体结构和数目的变异都可能导致生物性状的改变，甚至死亡。
核心素养
1．结合染色体结构变异的示意图，了解染色体结构变异的常见类型。(科学思维)
2．通过分析染色体组的概念，理解二倍体、多倍体和单倍体的特点和生产中的应用。(社会责任)
3．通过低温诱导染色体数目变化的实验，理解染色体数目变化的机制。(科学探究)
一、染色体数目的变异
基础知识·双基夯实
1．类型：一类是细胞内_个别染色体__的增加或减少，如21三体综合征；一类是细胞内染色体数目以一套完整的非同源染色体为基数成倍地增加或成套地减少，例如雄蜂。
2．染色体组的概念：在大多数生物的体细胞中染色体都是两两成对的，也就是说含两套非同源染色体，其中每套非同源染色体称为一个染色体组。
如右图中的雄果蝇体细胞染色体中_X、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ或Y、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ__就代表一个染色体组，与其_精子__中的染色体相同。
3．二倍体、多倍体
(1)二倍体：体细胞中含有_两个染色体组__的个体，包括几乎全部的_动物__和过半数的_高等植物__。
(2)多倍体
①概念：体细胞含_三个__或_三个以上__染色体组的个体。其中，体细胞中含有三个染色体组的叫作_三倍体__，含有四个染色体组的叫作_四倍体__。
②植株的特点
a．_茎秆粗壮__；b_叶片、果实和种子__都比较大；c._糖类和蛋白质__等营养物质的含量有所增加。
(3)人工诱导多倍体
①方法：目前最常用最有效的方法是用_秋水仙素__处理_萌发的种子或幼苗__。
②原理：当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，能够抑制_纺锤体的形成__，导致染色体不能_移向细胞两极__，从而引起细胞内_染色体数目__加倍。
4．单倍体
(1)概念：体细胞中的染色体数目与本物种配子染色体数目相同的个体，叫作单倍体。
(2)特点：由二倍体形成的单倍体与正常植株相比，植株长得_弱小__，且_高度不育__。
(3)实践应用：利用_单倍体植株__培育新品种。
活|学|巧|练
1.细胞中含两个染色体组的个体是二倍体，含有三个或三个以上染色体组的个体是多倍体。( × )
2．单倍体的体细胞中不存在同源染色体。( × )
3．人工诱导多倍体最常用、最有效的方法是用秋水仙素处理休眠的种子。( × )
4．秋水仙素诱导幼苗成为多倍体的机理是抑制了有丝分裂前的间期纺锤体的形成。( × )
合|作|探|究
染色体组数的判断
1．请根据染色体的形态判断染色体组的数量，并完成表格的填写
规律：染色体组数＝_形态相同的染色体的条数__，一个染色体组中的染色体数＝_不同形态染色体的种类数__。
2．请根据基因型判断染色体组数
规律：染色体组数＝_控制同一性状的基因的个数__。
归|纳|提|升
1.染色体组的理解
从本质上看：组成一个染色体组的所有染色体互为非同源染色体，一个染色体组中不含同源染色体。
从形式上看：一个染色体组中所有的染色体形态、大小和功能各不相同。
从功能上看：一个染色体组含有控制生物生长、发育、遗传和变异的全部遗传信息。
2．判断染色体组数量的三种方法
(1)据染色体形态判断：同一形态的染色体→有几条就有几个染色体组。
(2)据基因型判断(字母代表的基因不在同一条染色体上)：同一英文字母(无论大小写)出现的次数。如AAabbb个体中有3个染色体组。
(3)据染色体数目和形态判断：染色体组数＝eq \f(染色体数,染色体形态数)。
典例1 (2023·湖南长沙期末改编)下列关于染色体组、单倍体、多倍体的叙述，正确的是( D )
A．体细胞中含有三个染色体组的个体一定是三倍体
B．配子中含有的全部染色体称为一个染色体组
C．单倍体生物都不能产生可育的配子
D．未受精的配子直接发育成的个体是单倍体
解析： 体细胞中含有三个染色体组的个体不一定是三倍体，如果该个体是由配子直接发育而来的，则为单倍体；如果该个体是由受精卵发育而来的，则为三倍体，A错误；配子中含有的全部染色体不一定只有一个染色体组，B错误；单倍体并非都不可育，由二倍体的配子直接发育成的单倍体，表现为高度不育，含有偶数个染色体组的配子直接发育成的单倍体可能会产生可育的配子，C错误。
变式训练❶ (2023·河北保定一中月考)下列关于二倍体、单倍体和多倍体的说法中，错误的是( D )
A．水稻(2n＝24)一个染色体组有12条染色体，水稻基因组是测定12条染色体的DNA全部碱基序列
B．普通小麦的花药离体培养后，长成的植株细胞中含三个染色体组，但不是三倍体
C．用秋水仙素处理单倍体幼苗得到的植株，不一定是纯合的二倍体
D．人工诱导多倍体的唯一方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
解析： 水稻是雌雄同体的生物，体细胞含有12对同源染色体，因此水稻基因组是测定12条染色体的DNA全部碱基序列，A正确；普通小麦的花药离体培养后，长成的植株为单倍体，细胞中含三个染色体组，B正确；单倍体幼苗经秋水仙素处理后得到的植株不一定是纯合的二倍体，也可能是多倍体，C正确；人工诱导多倍体的方法有用秋水仙素或低温处理萌发的种子或幼苗，D错误。
二、实验：低温诱导植物细胞染色体数目的变化
基础知识·双基夯实
1．实验原理
用低温处理植物的分生组织细胞，能够_抑制纺锤体__的形成，以致影响细胞_有丝分裂__中染色体被拉向两极，导致细胞不能分裂成两个子细胞，于是，植物细胞的染色体的数目发生变化。
2．实验步骤
3．实验中几种溶液的作用
(1)卡诺氏液：_固定细胞的形态__。
(2)质量浓度为0.01 g/mL的甲紫溶液：_使染色体着色__。
(3)质量分数为15%的盐酸溶液与体积分数为95%的酒精1∶1混合：_解离，使细胞分离开__。
(4)体积分数为95%的酒精：可用于洗去附着在根尖表面的_卡诺氏液__，还可与 质量分数为15%的盐酸溶液 混合，解离。
4．实验结论
低温诱导植物染色体数目加倍。
活|学|巧|练
1.低温诱导时温度越低效果越显著。( × )
2．用显微镜观察时发现所有细胞中染色体均已加倍。( × )
3．制作根尖细胞的临时装片时，制作基本步骤是解离→漂洗→染色→制片。( √ )
4．低温处理和利用秋水仙素处理材料的原理是相同的。( √ )
5．固定细胞后所用的冲洗试剂与解离后所用的漂洗试剂是一样的。( × )
合|作|探|究
请根据教材P89“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”的实验，思考并回答下列问题：
1．该实验中显微镜下观察到的植物细胞是死的，还是活的？
提示：显微镜下观察到的植物细胞是死的。因为植物细胞经过卡诺氏液固定后已经死亡。
2．低温能诱导植物细胞染色体数目发生变化的机理是什么？
提示：用低温处理植物的分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，影响细胞有丝分裂中染色体被拉向两极，导致细胞不能分裂成两个子细胞，于是植物细胞的染色体数目发生了变化。
3．低温诱导植物细胞染色体数目的变化时，是不是温度越低效果越好？
提示：不是，必须是“适当低温”(4 ℃)。温度过低会对植物细胞造成伤害。
4．该实验是使所有的植物细胞中染色体数目都加倍了吗？
提示：不是，只有部分细胞染色体数目加倍，绝大多数植物细胞染色体没有加倍。
归|纳|提|升
低温诱导植物细胞染色体数目的变化实验的几点注意事项
(1)抑制纺锤体形成≠着丝粒不分裂。低温条件下不能形成纺锤体，但着丝粒正常分裂，结果是染色体无法移向细胞两极。
(2)低温处理分生组织细胞≠低温处理任何细胞。分生组织细胞分裂旺盛，其他细胞分裂速度较慢或不分裂。
(3)低温处理时间不是越长越好。低温处理的目的只是抑制纺锤体形成，使染色体不能移向细胞的两极。如果低温持续时间过长，会影响细胞的各项功能，甚至导致细胞死亡。
(4)显微镜下观察到的是死细胞，而不是活细胞：植物细胞经卡诺氏液固定后死亡。
(5)两次漂洗的比较
(6)看不到染色体数目加倍的细胞的常见原因分析
①没有剪取分生区。
②低温诱导时间不足。
③解离不充分或漂洗不彻底。
④染色时间控制不当，看不清染色体。
⑤直接用高倍镜进行观察。
典例2 (2023·福建龙岩测试)某生物兴趣小组为探究“低温对细胞内染色体数目的影响是否与秋水仙素的影响相同”进行实验。下列有关实验的叙述正确的是( C )
A．应该选用洋葱根尖成熟区细胞作为实验材料
B．该实验应设置室温处理、－4 ℃的低温处理、适宜浓度的秋水仙素溶液处理3组实验
C．在显微镜下观察，比较经过不同处理的根尖细胞内染色体数目
D．若低温处理结果显示大部分细胞内染色体数目与室温下对应时期相同，则低温不能诱导细胞内染色体数目加倍
解析： 洋葱根尖成熟区细胞不再分裂，应该选用洋葱根尖分生区细胞作为实验材料，A错误；该实验应设置室温处理、4 ℃的低温处理、适宜浓度的秋水仙素溶液处理3组实验，B错误；在显微镜下观察，通过比较经不同处理的根尖细胞内的染色体数目来完成，C正确；细胞分裂前的间期时间较长，所以大部分细胞内染色体数目不变，若低温处理结果显示所有细胞内染色体数目都与室温下对应时期相同，则低温不能诱导细胞内染色体数目加倍，D错误。
变式训练❷ 下列关于低温诱导染色体数目加倍实验的叙述，正确的是( A )
A．用卡诺氏液浸泡洋葱根尖以固定细胞形态
B．解离主要是改变细胞膜通透性，加速染色剂进入细胞
C．显微镜下可观察到多数细胞染色体数目加倍
D．低温抑制纺锤体形成导致着丝粒无法分裂
解析： 用卡诺氏液浸泡洋葱根尖以固定细胞形态，使用后，需要用体积分数为95%的酒精冲洗2次，A正确；解离的目的是用药液使组织细胞相互分离开来，B错误；由于细胞周期中间期时间较长，因此显微镜下可以看到大多数细胞处在分裂间期，只有极少数细胞染色体数目加倍，C错误；低温抑制纺锤体的形成导致着丝粒分裂后染色体不能被牵引到细胞两极，D错误。
三、染色体结构的变异
基础知识·双基夯实
1．类型
2.结果：染色体结构的改变，会使排列在染色体上的基因_数目__或_排列顺序__发生改变，导致_性状__的变异。
3．对生物体的影响：大多数染色体结构变异对生物体是_不利__的，有的甚至会导致生物体死亡。
活|学|巧|练
1.染色体之间发生的片段互换属于染色体结构变异。( × )
2．X射线可引起基因突变，也可引起染色体变异。( √ )
3．染色体增加某一片段可提高基因表达水平，是有利变异。( × )
合|作|探|究
辨析染色体结构变异的类型
1．下图为显微镜观察的变异杂合子染色体联会异常现象，通过图示辨析染色体结构变异的类型。
2．上述变异类型中，_缺失__和_重复__改变了染色体上基因的数量，_易位__和_倒位__改变了基因在染色体上的_排列顺序__。
归|纳|提|升
1.染色体易位与互换的比较
2.染色体结构变异与基因突变的比较
典例3 如图①②③④分别表示不同的变异类型，其中图③中的基因2由基因1变异而来。下列有关说法正确的是( C )
A．图①②都表示易位，发生在减数分裂的四分体时期
B．图③中的变异属于染色体结构变异中的缺失
C．图④中的变异属于染色体结构变异中的缺失或重复
D．图中4种变异能够遗传的是①③
解析： 图①表示基因重组，因为其发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间；图②表示染色体结构变异中的易位，因为其发生在非同源染色体之间；图③表示基因突变中碱基对的缺失；图④表示染色体结构变异中的缺失或重复。图中4种变异都是可遗传的变异。故选C。
变式训练❸ (2023·河北省石家庄市高一下学期期末)下图中①为一个正常染色体上基因序列的示意图，②、③、④、⑤是染色体在细胞增殖过程中发生结构变异的几种情况。下列叙述正确的是( C )
A．②图示属于染色体结构变异中的倒位
B．③图示属于染色体结构变异中的易位
C．④图示属于染色体结构变异中的缺失
D．⑤图示属于染色体结构变异中的重复
解析： 图示②中多了bc基因，属于染色体结构变异中的重复，A错误；图示③中dcb基因与原染色体上基因顺序不同，属于染色体结构变异中的倒位，B错误；图示④中少了d基因，属于染色体结构变异中的缺失，C正确；图示⑤中多了wx基因，且都不是原染色体上的基因，属于染色体结构变异中的易位，D错误。故选C。
四、单倍体育种和多倍体育种
基础知识·双基夯实
1．多倍体育种
2.单倍体育种
(1)方法
(2)优点：_能明显缩短育种年限__。
活|学|巧|练
1.单倍体育种中，可用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。( × )
2．二倍体西瓜幼苗的基因型为Aa，则用秋水仙素处理后形成的四倍体为纯合子。( × )
3．二倍体水稻和四倍体水稻杂交，可获得三倍体，稻穗和籽粒变小。( × )
4．秋水仙素可抑制纺锤体的形成，导致有丝分裂后期着丝粒不能正常分裂，所以细胞不能分裂，从而使细胞染色体数目加倍。( × )
合|作|探|究
无子西瓜的培育
请结合教材P91“拓展应用第2题”，回答下列问题：
1．为什么用一定浓度的秋水仙素溶液滴在二倍体西瓜幼苗的芽尖？
提示：芽尖细胞正在进行有丝分裂，当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞两极，从而引起细胞内染色体数目加倍。
2．四倍体西瓜植株做母本产生的雌配子中含有几个染色体组？获得的四倍体西瓜为何要与二倍体杂交？你能说出产生多倍体的基本途径吗？
提示：雌配子中含有两个染色体组。杂交可获得三倍体植株。产生多倍体的基本途径：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。
3．四倍体植株上结的西瓜是无子西瓜吗？
提示：四倍体植株上结四倍体西瓜，四倍体西瓜内的种子为三倍体，所以四倍体植株上结的西瓜是有子西瓜。三倍体植株上结的西瓜是无子西瓜。
4．有时可以看到三倍体西瓜中有少量发育并不成熟的种子，请推测产生这些种子的原因。
提示：因为三倍体植株不能进行正常的减数分裂，一般情况下不能形成配子，但也有可能形成正常的配子。
5．无子西瓜每年都要制种，很麻烦，有没有别的替代方法？
提示：进行无性繁殖。将三倍体西瓜植株进行组织培养获得大量的组织苗，再进行移栽。
6．在无子西瓜培育的过程中有两次传粉，请分别说明各自的作用。
提示：第一次传粉：获得三倍体种子；第二次传粉：促进子房发育成果实。
归|纳|提|升
1.无子西瓜培育过程中父本和母本的选择及结果分析
(1)如果用二倍体西瓜作母本，用四倍体西瓜作父本，二者杂交得到的种子中种皮含两个染色体组，胚含三个染色体组，当胚发育成熟时，种皮已过度发育，非常坚硬，使种子难以萌发。而且，实践证明，用二倍体作母本得到的三倍体的种子即使能萌发长成植株，其结出的果实中珠被发育成坚硬的种皮，也会导致西瓜口感不好。
(2)四倍体植株(母本)上结四倍体西瓜，四倍体西瓜的种子细胞中含有3个染色体组，其果肉、种皮细胞中含有4个染色体组。
2．单倍体育种易错归纳
(1)单倍体育种一般应用于二倍体植物，因为若为四倍体植物，通过单倍体育种形成的个体不一定是纯合子。
(2)单倍体育种和多倍体育种中都用到秋水仙素，但单倍体育种中是用秋水仙素处理单倍体幼苗，而多倍体育种中是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。
典例4 下列有关育种的叙述，正确的是( C )
A．杂交育种所选双亲必须是纯合子
B．诱变所得植株若不出现预期性状就应丢弃
C．多倍体育种时可用秋水仙素处理幼苗
D．单倍体育种依据的遗传学原理是基因突变
解析： 杂交育种的双亲可以为杂合子，A项错误；诱变育种所得到的植株若不出现预期性状，可能为杂合子，在其子代中有可能会出现预期性状，B项错误；多倍体植株的获得常用方法有低温诱导植物的分生组织细胞和秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，C项正确；单倍体育种的原理为染色体变异，D项错误。
变式训练❹ (2023·大连期中)除草剂敏感型的大豆经辐射获得抗性突变体，且敏感基因与抗性基因是一对等位基因。下列叙述正确的是( A )
A．突变体若为1条染色体的片段缺失所致，则该抗性基因一定为隐性基因
B．突变体若为1对同源染色体相同位置的片段缺失所致，则再经诱变可恢复为敏感型
C．突变体若为基因突变所致，则再经诱变不可能恢复为敏感型
D．抗性基因若为敏感基因中的单个碱基对替换所致，则该抗性基因一定不能编码肽链
解析： 突变体若为1条染色体的片段缺失所致，则除草剂敏感型大豆为杂合子，它缺失的一定是显性敏感基因，体内依旧存在的是隐性抗性基因，A正确；突变体若为1对同源染色体相同位置的片段缺失所致，而染色体缺失引发的变异是不可逆的，不能恢复原状，B错误；因为基因突变具有不定向性，所以再经诱变可能由抗除草剂型恢复为敏感型，C错误；敏感基因中的单个碱基对替换将发生基因突变，可能使编码的肽链翻译提前终止或延长，不一定不能编码肽链，D错误。
一、生物变异类型的辨析
1．类型
根据遗传物质是否改变，变异分为可遗传的变异和不遗传的变异。
2．关系辨析
3．利用四个“关于”区分三种变异
(1)关于“互换”：同源染色体上的非姐妹染色单体之间的互换，属于基因重组；非同源染色体之间的交换，属于染色体结构变异中的易位。
(2)关于“缺失或增加”：DNA分子上若干基因的缺失或重复(增加)，属于染色体结构变异；DNA分子上若干碱基的缺失、增添(增加)，可能属于基因突变。
(3)关于变异的“质”和“量”：基因突变改变基因的质，不改变基因的量；基因重组不改变基因的质，一般不改变基因的量；染色体变异不改变基因的质，会改变基因的量或基因的排列顺序。
(4)关于变异与分裂方式
典例5 急性早幼粒细胞白血病是最凶险的一种白血病，发病机理如图所示。“诱导分化疗法”是一种应用维甲酸和三氧化二砷联合治疗该病的方法。维甲酸通过修饰PML－RARa，使癌细胞重新分化而“改邪归正”；三氧化二砷则可以引起这种癌蛋白的降解，使癌细胞发生分化并凋亡。下列有关分析错误的是( C )
A．这种白血病与早幼粒细胞产生新的基因有关
B．这种白血病与早幼粒细胞发生染色体变异有关
C．维甲酸和三氧化二砷均改变了癌细胞的DNA结构
D．“诱导分化疗法”可有效减少病人骨髓中积累的癌细胞
解析： 由图可知，这种白血病是早幼粒细胞基因突变导致癌变引发的，基因突变能产生新的基因，A正确；由图示可知，非同源染色体之间因片段的交换而引起染色体结构的变异，B正确；由题意可知，维甲酸通过修饰PML－RARa，使癌细胞重新分化而“改邪归正”，三氧化二砷则可以引起这种癌蛋白的降解，使癌细胞发生分化并凋亡，所以维甲酸和三氧化二砷均并未改变癌细胞的DNA结构，C错误；由题意可知，“诱导分化疗法”可使癌细胞凋亡，因此可有效减少病人骨髓中积累的癌细胞，D正确。故选C。
二、细胞分裂异常与生物变异
1．配子中染色体出现异常的原因
(1)体细胞是纯合子AABB，若形成的配子是AAB类型，则形成的原因是含A的同源染色体未分离进入同一子细胞或含A的姐妹染色单体分开后进入同一子细胞。
(2)体细胞是AaBb杂合类型发生异常
①若形成的配子是AaB或Aab或ABb或aBb类型，则形成的原因是减数分裂Ⅰ时，同源染色体未分离进入同一子细胞。
②若形成的配子是AAB或AAb或ABB或aBB或aaB或aab或Abb或abb类型，则形成的原因是减数分裂Ⅱ时，姐妹染色单体分开后进入同一子细胞。
(3)亲代为AaXBY，产生配子时发生异常
①若配子中出现Aa或XY在一起，则减数分裂Ⅰ异常。
②若配子中A—a分开，X—Y分开，出现两个AA/aa或两个XX/YY，则是减数分裂Ⅱ异常。
③若配子中无性染色体或无A也无a，则是减数分裂Ⅰ或Ⅱ异常。
2．姐妹染色单体上出现等位基因的原因分析
(1)一定源自基因突变
eq \b\lc\ \rc\}(\a\vs4\al\c1(体细胞中发生,发生时间在间期,亲代基因纯合))⇒一定是基因突变
(2)一定源自互换
eq \b\lc\ \rc\}(\a\vs4\al\c1(姐妹染色单体的其中一条有两种颜色,发生时间是减数分裂Ⅰ前期))⇒一定是互换
(3)无任何提示，则上述两种情况都有可能。
3．三体、三倍体与单体
(1)概念
①三体指的是二倍体生物体细胞核中的一对同源染色体多了一条染色体的个体。
②三倍体是指由受精卵发育而成的体细胞中含有三个染色体组的个体。
③单体指的是二倍体生物体细胞核中的一对同源染色体少了一条染色体的个体。
(2)单体和三体形成配子的分析
典例6 (2023·湖南郴州质检)某植株的一条染色体发生缺失突变，获得该缺失染色体的花粉不育，缺失染色体上具有红色显性基因B，正常染色体上具有白色隐性基因b(见下图)。若以该植株自交，后代的情况为( D )
A．全为白色
B．全为红色
C．红色∶白色＝3∶1
D．红色∶白色＝1∶1
解析： 基因型为Bb的植株自交，母本产生的配子种类及其比例是B∶b＝1∶1，而父本只能产生可育花粉b，雌雄配子随机结合后代中Bb(红色)∶bb(白色)＝1∶1。
三、基因重组、基因突变、染色体变异的比较
典例7 (2023·湖南省株洲二中高一期末)下列有关变异的叙述中，错误的是( C )
A．一个基因中增加了若干对脱氧核苷酸属于基因突变
B．非同源染色体之间的片段互换属于染色体变异
C．雌雄配子随机结合产生不同于亲本类型的子代个体也属于一种基因重组
D．发生在玉米花药中的变异比发生在根尖中的更容易遗传给后代
解析： 一个基因中增加了若干对脱氧核苷酸，属于基因突变，A正确；非同源染色体之间的片段互换属于染色体结构变异中的易位，B正确；雌雄配子的随机结合不等于基因的自由组合过程，不属于基因重组过程，C错误；发生在玉米花药(生殖细胞)中的变异比根尖(体细胞)中的变异更容易遗传给后代，D正确。
1．关于染色体组、单倍体和二倍体的叙述，不正确的是( D )
A．一个染色体组中不含同源染色体
B．由受精卵发育成的，体细胞中含有两个染色体组的个体叫二倍体
C．单倍体生物体细胞中不一定含有一个染色体组
D．雄蜂是二倍体生物
解析： 一个染色体组中不含有同源染色体；由受精卵发育成的个体，体细胞中含有几个染色体组，则该个体就是几倍体；单倍体是由配子发育而成的，不一定只含有一个染色体组；雄蜂是由未受精的卵细胞发育而来，是单倍体。
2．下列有关多倍体的叙述，正确的是( C )
A．体细胞中含有3个或3个以上染色体组的个体就是多倍体
B．人工诱导多倍体的方法很多，目前最常用最有效的方法是用低温处理植物的分生组织细胞
C．与二倍体植株相比，多倍体植株中糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加
D．秋水仙素诱导多倍体形成的原因是促使染色单体分离，从而使染色体数目加倍
解析： 体细胞中含有3个或3个以上染色体组的个体可能是单倍体；人工诱导多倍体最常用且最有效的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗；与二倍体植株相比，多倍体植株器官较大，营养物质的含量有所增加；秋水仙素抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞的两极，使细胞内染色体数目加倍。
3．下列关于低温诱导染色体数目加倍实验的叙述，正确的是( C )
A．原理：低温抑制染色体着丝粒分裂，使染色体不能分别移向细胞的两极
B．解离：盐酸和酒精混合液和卡诺氏液都可以使洋葱根尖解离
C．染色：甲紫溶液和醋酸洋红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： 低温诱导染色体数目加倍的原理是低温抑制纺锤体的形成，使染色体不能移向细胞的两极；卡诺氏液用于固定细胞形态，解离液为盐酸和酒精混合液；甲紫溶液和醋酸洋红液都可以用于染色体的染色；低温诱导染色体加倍时，发挥作用的时期是在有丝分裂的前期，而大多数细胞处于分裂间期，因此只能看到少数细胞染色体数目发生改变。
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1.体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化，称为染色体变异。
2．染色体数目的变异分为两类：一类是细胞内个别染色体的增加或减少，另一类是细胞内染色体数目以一套完整的非同源染色体为基数成倍地增加或成套地减少。
3．由受精卵发育来的个体，体细胞中含有几个染色体组就是几倍体；由配子发育来的个体，体细胞中无论含有几个染色体组都是单倍体。
4．多倍体植株常常是茎秆粗壮，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都有所增加。
5．人工诱导多倍体的方法有：低温处理、用秋水仙素诱导等，其原理是抑制纺锤体的形成。
6．与正常植株相比，单倍体植株长得弱小，而且高度不育。
7．染色体结构变异的类型主要包括：缺失、重复、易位和倒位。
项目
染色体
组数
_3__
_2__
_1__
_4__
_2__
每个染
色体组
内染色
体数
_3__
_3__
_4__
_2__
_2__
项目
染色体
组数
_1__
_3__
_2__
_4__
项目
第一次漂洗
第二次漂洗
时间不同
在固定之后解离之前
在解离之后染色之前
试剂不同
用95%酒精漂洗
用清水漂洗
目的不同
洗去多余的卡诺氏液
洗去多余的解离液
图解
变化
名称
举例
染色体b片段_缺失__
缺失
果蝇缺刻翅的形成
染色体b片段_增加__
重复
果蝇棒状眼的形成
染色体的某一片段(d、g)移接到另一条非同源染色体上
易位
果蝇花斑眼的形成
同一条染色体上某一片段(a、b)_位置颠倒__
倒位
果蝇卷翅的形成
染色体易位
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
项目
染色体结构变异
基因突变
本质
染色体片段的缺失、重复、易位或倒位
碱基的替换、增添或缺失
基因数目的变化
1个或多个
1个
变异水平
细胞
分子
光镜检测
可见
不可见
方法
用_秋水仙素__诱导或用_低温__处理
处理对象
_萌发__的种子或幼苗
原理
能够抑制_纺锤体__的形成，导致染色体不能移向细胞的两极，从而使细胞内染色体数目_加倍__
实例
含糖量高的甜菜和三倍体无子西瓜的培育
变异类型
变异水平
显微观察结果
细胞分裂方式
基因突变
分子水
平变异
光学显微
镜下不可见
二分裂、无丝分裂、有丝分裂、减数分裂
基因重组
减数分裂
染色体变异
细胞水平变异
光学显微镜下可见
有丝分裂、减数分裂
项目
单体
三体
减数分裂
“减半”
配子的种
类与比例
A∶O＝1∶1(O表示不含有该染色体)
AA∶a∶Aa∶A＝1∶1∶2∶2
比较
基因重组
基因突变
染色体变异
实质
控制不同性状的基因重新组合
基因碱基序列的改变
染色体结构或数目的变化
适用
范围
真核生物进行有性生殖产生配子时
任何生物均可发生
真核生物核遗传中发生
产生
结果
产生新的基因型，未发生基因的改变
产生新的基因，但基因数目不变
可引起基因数目或排列顺序的变化
类型
①非同源染色体上的非等位基因的自由组合
②同源染色体的非姐妹染色单体之间的互换
①自然突变
②人工诱变
①染色体结构的变异
②染色体数目的变异
意义
是生物变异的来源之一，对生物进化有十分重要的意义
是生物变异的根本来源，提供生物进化的原材料
对生物进化有一定意义
实例
黄圆和绿皱豌豆杂交，后代产生黄皱和绿圆个体
镰状细胞贫血
无子西瓜
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