生物必修2课堂教学课件-染色体变异.ppt

第2节染色体变异,高中生物必修2第5章基因突变及其他变异,2012年10月,人染色体（G-带）,一.染色体结构变异,缺失(deficency)：染色体的某一区段丢失了。重复(duplication)：染色体的某一区段增加了。倒位(inversion)：染色体的某一区段的正常顺序发生了颠倒。易位(translocation)：染色体的某一区段移接到非同源的染色体上。,2019/11/23,缺失,重复,倒位,易位,缺失,缺失,猫叫综合症人5号染色体短臂部分缺失,缺失杂合体的假显性现象,PL缺失,假显性,重复,重复杂合体的染色体联会,重复,倒位,易位,易位,易位,易位杂合体的两对同源染色体联会时常由四条染色体组成一个四重体的构型。,易位,二.染色体数目变异,二倍体葡萄四倍体葡萄,二倍体烟草叶片气孔,四倍体烟草叶片气孔,八倍体烟草叶片气孔,(一)染色体数目整倍数变异,2019/11/23,果蝇的雌雄嵌合体。此合子是w+m+/wm，当第一次卵裂时一个细胞丢失了带有w+m+基因的X染色体，发育成两性嵌合体。身体的一半为雄性，白眼，其基因型为O/wm；另一半为雌性，红眼，其基因型为w+m+。,蝴蝶（2n-1,受精卵第一次分裂丢失一条Y染色体所产生）,(二)染色体数目非整倍数变异,21三体综合症，又称先天性愚型或唐氏综合症a)核型b)患者,染色体组的概念：在二倍体生物的配子中所包含的形态、结构和功能都彼此不同的一组染色体。维持生物体生命活动所需的最低限度的一套基本染色体，或称为基因组，是多倍体物种染色体的组成成员，是一个完整而协调的体系，缺少其中的任何一个都会造成不育或性状的变异。,1、染色体组,2019/11/23,果蝇,体细胞,（卵原细胞）,体细胞,（精原细胞）,生殖细胞,卵细胞,精子,2019/11/23,一粒小麦体细胞的染色体数为2n=14，为基数7的二倍；,例析,二粒小麦体细胞的染色体数为2n=28，为基数7的四倍；,普通小麦体细胞的染色体数为2n=42，为基数7的六倍。,三种植物体细胞内染色体都是按基数7个染色体整倍增加的，我们把基数的7个染色称为一个染色体组（x）。,究其源,普通小麦,具有二个染色体组的生物叫二倍体；具有三个染色体组的生物叫三倍体；三倍和三倍以上的整倍体统称为多倍体。,一个染色体组所包含的染色体数，不同种属间可能相同，也可能不同。例如葱x8，稻x12，高梁x10，玉米x10。,不论一个染色体组内包含有几个染色体，同一个染色体组的各个染色体的形态、结构都彼此不同，但它们却构成一个完整而协调的体系；缺少其中的任何一个都会造成不育或性状的变异。这就是染色体组的最基本特征。,2019/11/23,随着人们对染色体数加倍可以导致遗传性状的变异的了解日益深入，逐渐发现某些多倍体具有三个或三个以上相同的染色体组。这一类多倍体叫同源多倍体。一般地说，染色体的同源倍数越多，核体积和细胞体积越大。基因型变化会增大。,2、同源多倍体,2019/11/23,多倍体产生的原因及应用,主要的原因：体细胞在有丝分裂的过程中，染色体完成了复制，但细胞受到外界环境条件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，于是就形成染色体加倍的细胞。应用：人工诱导育种(秋水仙素来处理萌发的种子或幼苗),二倍体西瓜幼苗,二倍体西瓜幼苗,秋水仙素处理,二倍体西瓜植株,四倍体西瓜植株,联会紊乱,三倍体西瓜种子,无子西瓜,自然长成,二倍体西瓜植株,第一年,第二年,香蕉的培育,香蕉的祖先为野生芭蕉，个小而多种子，无法食用。香蕉的培育过程如下：,2019/11/23,与二倍体植株相比，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都有所增加。但也要注意杂合子后代的表型分析。,2019/11/23,作业：已知A对a完全显性，试写出基因型为AAAa、AAaa、Aaaa的同源四倍体自交子代基因型及比例、自交后代表现型及比例。,3、异源多倍体,增加的染色体组来自不同物种，一般由不同种、属间的杂交种染色体加倍而来。,普通小麦、棉花、烟草、油菜和甘蔗等都是异源多倍体，它们是长期进化的产物。人工创造异源多倍体的途径，一般也是先杂交，再将杂种染色体加倍。但为了保证杂交的成功，其原始亲本之间大都是有一定亲缘关系的。,2019/11/23,与黑麦的杂种(4x=ABDR=28)是不育的。将它的染色体数加倍成为异源八倍体(8x=AABBDDRR=56=28)，就成为可育的了，这就是被称为小黑麦的植物。我国育成的这种八倍体小黑麦目前巳在云贵高原的高寒地带种植，表现了一定的增产效果。,由种间杂种加倍形成的异源多倍体是纯合体。这方面的突出例子是小黑麦的育成。黑麦(2x=RR=14)的特点是穗大、粒大，抗病和抗逆性强。黑麦的这些特点无法通过杂交转移给普通小麦。因为小麦,多倍体染色体组的组合,1、定义：体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体，叫单倍体。2、实例：自然界雄蜂3、人工培育方法：花药离体培养法4、意义：快速获得纯合体，缩短育种的年限5、特点：高度不育（用秋水仙素来处理后可育）,4、单倍体,亲代,配子,单倍体,不经受精,不同物种的单倍体含有染色体数与该物种配子染色体数一致。玉米是二倍体，它的单倍体染色体为(n=x=10)；水稻也是二倍体，它的单倍体染色体为(n=x=12)；普通烟草是异源四倍体，它的单倍体染色体为(n=2x=24)；普通小麦是异源六倍体，它的单倍体染色体为(n=3x=21)。,普通小麦,普通小麦的单倍体,单倍体本身的每个染色体组虽然都是单的，全部基因虽然都是单的，但是如果人为地将它的染色体数加倍，使之成为二倍体，不仅可以由不育变为可育而且其全部的基因都是纯合的。,2019/11/23,YR,yR,Yr,yr,黄色圆粒（YyRr）,花药,（配子）,单倍体植株,正常二倍体,（纯合体）,YYRR,yyRR,YYrr,yyrr,黄圆,绿圆,黄皱,绿皱,秋水仙素处理幼苗,YR,yR,Yr,yr,离体培养,若从播种到收获种子需要一年,则培育出能稳定遗传的矮杆抗病的品种至少需要几年?,选育出需要的矮抗品种,杂交育种,ddTT,F3,单倍体育种,人工诱变+单倍体育种,优点：当年就可以培育出优良新品种！,2019/11/23,5、非整倍变异在植物的群体中，某些植物比该物种的正常合子染色体数2n多或少了一个以至若干个染色体。,生物的后代出现不同于亲本的性状,2019/11/23,利用蚕豆根尖微核技术探究环境污染情况的实验,实验原理微核是指独立于细胞核外的圆形、椭圆形或无规则的小核，其直径小于细胞核的1/3，可以是染色体断片，也可以是整条染色体。自然状态下，生物体产生微核的概率很小，在某些有害理化因素的影响下，微核的产生率会大大增加。当这些有害因素损伤真核细胞的遗传物质时细胞核中的染色体会发生断裂时，这些染色体片段不能随有丝分裂进入子细胞，留在细胞质中，就构成了微核。,利用蚕豆根尖微核技术探究环境污染情况的实验,利用蚕豆根尖微核技术探究环境污染情况的实验,微核是常见的遗传毒理学指标之一，指示染色体或纺锤体的损伤。由于这种损伤会因细胞受到的外界诱变因子作用的加剧而加剧，而微核产生的数量又可与诱变因子剂量的多少呈正相关，因此可用微核出现的频率来评价环境诱变因子对生物遗传物质的损伤程度。通常计算微核数目的多少用微核千分率MCN(平均每千个细胞出现微核的细胞个数)来表示。蚕豆根尖微核实验具有准确、快速、操作简便、有明显剂量-效应关系、适合大批量样品检测等优点，在环境监测中应用广泛。,利用蚕豆根尖微核技术探究环境污染情况的实验,实验材料微核实验通常使用蚕豆做实验材料,实验选大小均匀、饱满、表面光滑的个体。选用培养的洋葱根尖也可（见教材）。,2019/11/23,利用蚕豆根尖微核技术探究环境污染情况的实验,实验过程蚕豆萌发蚕豆于24用自来水浸泡36h,湿纱布包裹催芽36h。选已发芽的蚕豆放入垫有湿脱脂棉的培养皿中培养36h。其间每12h用水冲洗1次,换水培养。在发芽良好的种子中间选择根长整齐一致,根长约1.52.0cm的蚕豆随机分组。,利用蚕豆根尖微核技术探究环境污染情况的实验,实验过程诱变剂配制用蒸馏水将四氯乙烯（污水中常见的一种持久性有机污染物）分别配制成0.1mg/L、1mg/L、10mg/L、100mg/L的溶液。蚕豆根尖细胞微核试验把选好的蚕豆幼苗根部插入打孔的塑料板孔中,置25下用四氯乙烯溶液培养48h后取下幼苗，随后倒去试剂，于25用蒸馏水修复培养22小时。切取蚕豆根尖,解离、染色、压片方法参照植物细胞有丝分裂观察实验，镜检，每组观察4000左右细胞,统计微核千分率MCN。整个实验过程以蒸馏水作对照。,利用蚕豆根尖微核技术探究环境污染情况的实验,染色技术：针对不同材料或希望获得不同的效果,可选择适当的染液和染色方法.用于常规染色体形态结构鉴定的染色方法很多,常用的有如下几种.(1)改良苯酚品红染色:若只作临时镜检观察,对解离后材料水洗并吸干,挑取根尖乳白色分生组织于载玻片上夹碎捣烂,滴加12滴染液,染色1015min,压片.(2)1%醋酸洋红染色:若只作临时镜检观察,将解离水洗后的材料吸干,挑取根尖乳白色分生组织于载玻片上夹碎捣烂,滴加12滴染液,染色1020min,压片。,2019/11/23,利用蚕豆根尖微核技术探究环境污染情况的实验,实验结果与分析如表显示，蚕豆根尖微核数、微核率均随试剂浓度的升高而增加,蚕豆根尖微核率和四氯乙烯浓度之间均呈明显的剂量效应关系。微核实验结果表明：一定浓度的四氯乙烯能够诱发根尖微核细胞数增加,且呈现剂量效应关系。,利用蚕豆根尖微核技术探究环境污染情况的实验,本实验作为一个探究性实验，研究的角度、控制的变量可以是不同的。例如，可以从处理时间、换用不同实验材料（如洋葱、吊兰）、换用其他理化因子（如洗洁精、肥皂、硫酸铜、造纸厂废水、废电池、烟丝浸出液）等角度进行探究。,2019/11/23,课堂作业,请判断下列细胞中各有多少个染色体组？,2个,3个,4个,1个,2个,4个,比较项目,生物种类,14,1,二倍体,六倍体,21,56,8,4,6,请判断：,某家庭父亲正常，母亲色盲，生了一个性染色体为XXY的色觉正常的儿子，产生这种染色体数目变异的原因很可能是（）A胚胎发育的卵裂阶段出现异常B正常的卵与异常的精子结合C异常的卵与正常的精子结合D异常的卵与异常的精子结合,基因型为AAbb和aaBB的植物杂交得到F1，对其幼苗用适当浓度秋水仙素来处理，该植物的基因型和染色体倍数分别是（）AAAaaBBbb四倍体BAaBb