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专题 21 染色体变异与育种
考点分布 重点难点 备考指南
理解并掌握染色体变异的类型。
1.染色体变异 1.染色体结构变异和数目变异 理解并掌握低温诱导植物染色体
2.低温诱导植物染色体数目的 2.生物变异在育种上的应用 数目的变化（实验）的步骤和原
变化（实验） 3.转基因食品的安全性 理。
3.生物变异在育种上的应用 4.实验：低温诱导染色体加倍 理解掌握各种育种方法的原理和
育种的步骤。
考点一 染色体变异
1．染色体变异包括_______________和_______________。
2.染色体结构变异包括_________________________________________。
3.染色体结构的变异：使排列在染色体上的基因的_______________发生改变，从而导致性
状的变异。
4．染色体数目的变异包括两种类型：
①细胞内_______________的增加或减少。
②细胞内染色体数目以_____________的形式成倍地增加或减少。
5.染色体组(根据果蝇染色体组归纳)
①从染色体来源看，一个染色体组中不含_____________。
②从形态、大小和功能看，一个染色体组中所含的染色体_____________。
③从所含的基因看，一个染色体组中含有控制本物种生物性状的____________，但不能重
复。
6．低温诱导植物染色体数目的变化
(1)实验原理：低温处理植物分生组织细胞，能够抑制__________的形成，以致影响染色体
被拉向两极，细胞不能分裂成两个子细胞，于是，植物细胞染色体数目加倍。
(2)实验步骤(3)实验现象：视野中既有__________细胞，也有__________的细胞。
7.秋水仙素和低温诱导染色体数目加倍的原理：两者诱导染色体数目加倍的原理相同，都
是__________，导致染色体不能移向细胞两极，从而引起染色体数目加倍。
1．染色体结构的变异
（1）类型
①缺失：染色体上基因数目减少；
②重复：同一条染色体上有了等位基因或相同的基因；
③易位：发生在同源染色体之间；
④倒位：基因数目没有变化，基因排列顺序发生改变。
（2）结果：使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，从而导致性状的变异。
2.单倍体、二倍体和多倍体
项目 单倍体 二倍体 多倍体
体细胞中含有本物种配子 体细胞中含有两个染色体 体细胞中含有三个或三个
概念
染色体数目的个体 组的个体 以上染色体组的个体
发育起点 配子 受精卵 受精卵①茎秆粗壮；
①植株弱小； ②叶片、果实和种子较
植株特点 正常可育
②高度不育 大；
③营养物质含量丰富
体细胞染
≥ 1 2 ≥ 3
色体组数
雄配子――――――→单倍体
＋
形成过程 雌配子―――――――→单倍体
↓受精作用
受精卵――→生物体
自
然 外界环境条件剧变(如低
单性生殖 正常的有性生殖
原 温)
形成 因
原因 人
工 秋水仙素处理萌发的种子
花药离体培养 秋水仙素处理单倍体幼苗
诱 或幼苗
导
几乎全部的动物和过半数 香蕉(三倍体)；马铃薯
举例 蜜蜂的雄蜂
的高等植物 (四倍体)；八倍体小黑麦
3．三种可遗传变异的辨析
(1)染色体结构变异与基因突变的区别
(2)易位与交叉互换的区别
项目 染色体易位 交叉互换
图解
发生于同源染色体的非姐妹染色单体
位置 发生于非同源染色体之间
区别 之间
原理 染色体结构变异 基因重组观察 可在显微镜下观察到 在光学显微镜下观察不到
关于变异的“质”和“量”问题：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，一般也不改变基因的量，但转基因技术会改变基因的量；染色体变异不改
变基因的质，但会改变基因的量或改变基因的排列顺序。
4．染色体组数目的判定
(1)根据染色体形态判定：细胞内形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组。
(2)根据基因型判定：在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的基因(包括同一字母的
大、小写)出现几次，则含有几个染色体组。
5．低温诱导植物染色体数目变化的实验中的试剂及其作用
试剂 使用方法 作用
卡诺氏液 将根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5～1 h 固定细胞形态
体积分数为
冲洗用卡诺氏液处理的根尖 洗去卡诺氏液
95%的酒精
质量分数为 与体积分数为95%的酒精等体积混
解离根尖细胞
15%的盐酸 合，作为解离液
洗去药液，防
蒸馏水 浸泡解离后的根尖约10 min
止解离过度
改良苯酚品 把漂洗干净的根尖放进盛有改良苯酚
使染色体着色
红染液 品红染液的玻璃皿中染色3～5 min有关染色体变异的3点提醒
(1)单倍体所含染色体组的个数不定，可能含1个、2个或多个染色体组，也可能含同源染
色体或等位基因。
(2)单倍体并非都不育。多倍体的配子中若含有偶数个染色体组，则其发育成的单倍体中含
有同源染色体就可育。
(3)“可遗传”≠“可育”。三倍体无子西瓜、骡子、二倍体的单倍体等均表现为“不育”，
但它们均属于可遗传变异。
利用三个“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交叉互换，属于基因重组；非同
源染色体之间的互换，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分子上若干碱基对的缺失、增添(增加)，属于基因突变。
(3)关于变异的水平：基因突变、基因重组属于分子水平的变异，在光学显微镜下观察不到；
染色体变异属于细胞水平的变异，在光学显微镜下可以观察到。
典例1.下列有关生物变异的说法，正确的是( )
A．某生物体内某条染色体上多了几个或少了几个基因，这种变化属于染色体数目的变异
B．黄圆豌豆×绿皱豌豆→绿圆豌豆，这种变异来源于基因突变
C．DNA分子中碱基对的增添、缺失和替换不一定都是基因突变
D．亲代与子代之间，子代与子代之间出现了各种差异，是因为受精过程中进行了基因重组
典例2.下列关于单倍体、二倍体及染色体组的表述，正确的是( )
A．单倍体生物的体细胞中都没有同源染色体
B．21三体综合征患者的体细胞中有三个染色体组
C．人的初级卵母细胞中的一个染色体组中可能存在等位基因
D．用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗的芽尖后，芽尖的细胞中都含有4个染色体组
考点二 生物变异在育种上的应用
1．单倍体育种的原理：__________，优点是__________。
2．多倍体育种的方法是用__________或__________处理，作用于____________________，
原理是____________________。1.单倍体育种过程
实例：三倍体无子西瓜的培育
①两次传粉
②用秋水仙素处理幼苗后，分生组织分裂产生的茎、叶、花染色体数目加倍，而未经处理
部分(如根部细胞)的染色体数不变。
③三倍体西瓜无子的原因：三倍体西瓜植株在减数分裂过程中，由于染色体联会紊乱，不
能产生正常配子。
典例1.利用基因型为Aa的二倍体植株培育三倍体幼苗，其途径如图所示。下列叙述正确
的是（ ）
A．①过程需要秋水仙素处理，并在有丝分裂后期发挥作用
B．②过程为单倍体育种，能明显缩短育种期限
C．两条育种途径依据的生物学原理都主要是基因突变和染色体变异
D．两条育种途径中，只有通过途径一才能获得基因型为AAA的三倍体幼苗
典例2.芦笋是雌雄异株植物，雄株性染色体为XY，雌株为XX；其幼茎可食用，雄株产量
高。以下为两种培育雄株的技术路线，有关叙述错误的是（ ）
A．形成愈伤组织可通过添加植物生长调节剂进行诱导
B．幼苗乙和丙的形成均经过脱分化和再分化过程
C．雄株丁的亲本的性染色体组成分别为XY、XX
D．与雄株甲不同，雄株丁培育过程中发生了基因重组1.“单倍体育种”≠“花药离体培养”：单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理等
过程；花药离体培养只是单倍体育种的一个操作步骤。
2.单倍体育种和多倍体育种都需用秋水仙素处理，前者操作对象是幼苗期的单倍体植株；
后者操作对象为萌发期的种子或幼苗期的正常植株。
1.（2023·浙江·统考高考真题）某动物（2n=4）的基因型为AaXBY，其精巢中两个细胞的
染色体组成和基因分布如图所示，其中一个细胞处于有丝分裂某时期。下列叙述错误的是
（ ）
A．甲细胞处于有丝分裂中期、乙细胞处于减数第二次分裂后期
B．甲细胞中每个染色体组的DNA分子数与乙细胞的相同
C．若甲细胞正常完成分裂则能形成两种基因型的子细胞
D．形成乙细胞过程中发生了基因重组和染色体变异
2.（2021·辽宁·统考高考真题）被子植物的无融合生殖是指卵细胞、助细胞和珠心胞等
直接发育成胚的现象。助细胞与卵细胞染色体组成相同，珠心细胞是植物的体细胞。下列
有关某二倍体被子植物无融合生殖的叙述，错误的是（ ）
A．由无融合生殖产生的植株有的是高度不育的
B．由卵细胞直接发育成完整个体体现了植物细胞的全能性
C．由助细胞无融合生殖产生的个体保持了亲本的全部遗传特性
D．由珠心细胞无融合生殖产生的植株体细胞中有两个染色体组
3.（2021·广东·统考高考真题）人类（2n=46）14号与21号染色体二者的长臂在着丝点
处融合形成14/21平衡易位染色体，该染色体携带者具有正常的表现型，但在产生生殖细
胞的过程中，其细胞中形成复杂的联会复合物（如图），在进行减数分裂时，若该联会复
合物的染色体遵循正常的染色体行为规律（不考虑交叉互换），下列关于平衡易位染色体
携带者的叙述，错误的是（ ）A．观察平衡易位染色体也可选择有丝分裂中期细胞
B．男性携带者的初级精母细胞含有45条染色体
C．女性携带者的卵子最多含24种形态不同的染色体
D．女性携带者的卵子可能有6种类型（只考虑图中的3种染色体）
4.(2020·山东，6)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，着丝点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”并在两着丝点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( )
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
5.(2020·全国Ⅱ，4)关于高等植物细胞中染色体组的叙述，错误的是( )
A．二倍体植物的配子只含有一个染色体组
B．每个染色体组中的染色体均为非同源染色体
C．每个染色体组中都含有常染色体和性染色体
D．每个染色体组中各染色体DNA的碱基序列不同
6.(2020·山东高考模拟)水稻的育性由一对等位基因M、m控制，基因型为MM和Mm的个体
可产生正常的雌、雄配子，基因型为mm的个体只能产生正常的雌配子，表现为雄性不育，
基因M可使雄性不育个体恢复育性。通过转基因技术将基因M与雄配子致死基因A、蓝色素
生成基因D一起导入基因型为mm的个体中，并使其插入到一条不含基因m的染色体上，如
图所示。基因D的表达可使种子呈现蓝色，无基因D的种子呈现白色。该方法可以利用转
基因技术大量培育不含转基因成分的雄性不育个体。
(1)基因型为mm的个体在育种过程中作为__________(填“父本”或“母本”)，该个体与
育性正常的非转基因个体杂交，子代可能出现的基因型为________。(2)图示的转基因个体自交，F 的基因型及比例为____________________，其中雄性可育
1
(能产生可育的雌、雄配子)的种子颜色为________。F 个体之间随机受粉，得到的种子中
1
雄性不育种子所占比例为________，快速辨别雄性不育种子和转基因雄性可育种子的方法
是
________________________________________________________________________。
(3)若转入的基因D由于突变而不能表达，将该种转基因植株和雄性不育植株间行种植，使
其 随 机 受 粉 也 能 挑 选 出 雄 性 不 育 种 子 ， 挑 选 方 法 是
______________________________________
________________________________________________________________________。
但该方法只能将部分雄性不育种子选出，原因是____________________________________
_____________________________________________________________________________。
因此生产中需利用基因D正常的转基因植株大量获得雄性不育种子。
7.(2020·全国Ⅰ，32)遗传学理论可用于指导农业生产实践。回答下列问题：
(1)生物体进行有性生殖形成配子的过程中，在不发生染色体结构变异的情况下，产生基因
重 新 组 合 的 途 径 有 两 条 ， 分 别 是
_______________________________________________________________________________
_____________________________________________________。
(2)在诱变育种过程中，通过诱变获得的新性状一般不能稳定遗传，原因是
________________
_____________________________________________________________________________，
若 要 使 诱 变 获 得 的 性 状 能 够 稳 定 遗 传 ， 需 要 采 取 的 措 施 是
_______________________________________________________________________________
_______________________________。
8.(2020·全国Ⅲ，32)普通小麦是目前世界各地栽培的重要粮食作物。普通小麦的形成包
括不同物种杂交和染色体加倍过程，如图所示(其中A、B、D分别代表不同物种的一个染色
体组，每个染色体组均含7条染色体)。在此基础上，人们又通过杂交育种培育出许多优良
品种。回答下列问题：
(1) 在 普 通 小 麦 的 形 成 过 程 中 ， 杂 种 一 是 高 度 不 育 的 ， 原 因 是
___________________________
_____________________________________________________________________________。
已知普通小麦是杂种二染色体加倍形成的多倍体，普通小麦体细胞中有________条染色体。
一般来说，与二倍体相比，多倍体的优点是_________________________________________________________________________________________________________(答出2点即可)。
(2)若要用人工方法使植物细胞染色体加倍，可采用的方法有______________(答出1点即
可)。
(3)现有甲、乙两个普通小麦品种(纯合子)，甲的表现型是抗病易倒伏，乙的表现型是易感
病抗倒伏。若要以甲、乙为实验材料设计实验获得抗病抗倒伏且稳定遗传的新品种，请简
要写出实验思路。
