高中生物《染色体数目变异对性状的影响》课件4 中图版必修1.ppt

染色体数目变异 第一节染色体数目变异类型一 染色体组的概念和特征一种生物维持其生命活动所需要的一套基本的染色体称为染色体组或基因组 genome 染色体组中所包含的染色体在形态 结构和连锁基因群上彼此不同 它们包含着生物体生长发育所必需的全部遗传物质 并且构成了一个完整而协调的体系 缺少其中的任何一条都会造成生物体的不育或性状的变异 这就是染色体组的最基本特征 怎么判断染色体组 同一组中 形态大小不同不同组之间 一般相同判断细胞中有几个染色体组 通常用 x 表示一个染色体组 一个属的染色体基数例如小麦属x 7一粒小麦 2n 2x 14二倍体二粒小麦 2n 4x 28四倍体普通小麦 2n 6x 42六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 二 整倍体整倍体 染色体数是x整倍数的个体或细胞一倍体 体细胞内含有一个染色体组数目的染色体 n x 二倍体 具有2n 2x的个体或细胞二倍体的配子内部都只有一个染色体组 多倍体 三倍和三倍以上的整倍体 二倍体和多倍体 乙图代表某肌肉细胞 该细胞有几个染色体组 该生物是几倍体 甲图细胞中有几个染色体组 假如该细胞是卵细胞 则该生物为几倍体 同源多倍体 染色体组组成相同的多倍体 一般是由二倍体的染色体直接加倍的aa aaaaaa aaaa aaa aaaaaa 异源多倍体 染色体组组成不同的多倍体 一般是由不同种 属间的杂交种染色体加倍形成的aa bb ab aabbaabb cc abc aabbccaaaa bbbb aabb aaaabbbb同源异源八倍体 图7 1多倍体染色体组的组合 三 非整倍体非整倍体 染色体数比该物种的正常合子染色体数 2n 多或少一条或若干条染色体的个体或细胞超倍体 染色体数多于2n的非整倍体亚倍体 染色体数少于2n的非整倍体双体 2n的正常个体 三体2n l n l 超倍体四体2n 2 n 1 双三体2n 1 1 n 2 2 单体2n 1 n 1 亚倍体缺体2n 2 n 1 双单体2n 1 1 n 2 2 图7 2非整倍体的几种常见类型 三体 trisomy 2n 1 1 21 三体即down氏综合征 先天愚型患儿出生时体重和身长偏低 肌张力低下 突出的是颅面部畸形 头颅小而圆 枕部扁平 脸圆而扁平 鼻扁平 脸裂细且上外倾斜 眼距过宽 内眦赘皮明显 常有斜视 虹膜时有白斑点 常见晶状体混浊 嘴小唇厚 舌大外伸 伸舌样痴呆之名由此而来 耳小 耳位低 耳廓畸形 颈背部短而宽 有多余的皮肤 由于软骨发育差 患者四肢较短 手宽而肥 通贯掌 指短 第5指常内弯 短小或缺小指中节 皮纹也有一定的特点 精神发育迟滞或智力低下是本病最突出最严重的表现 但其程度在各患者不完全相同 智商通常在25 50之间 高于50的很少 行为 动作倾向于定型化 抽象思维能力受损最大 21 三体即down氏综合征 染色体异常为18三体 表型特征有智力低下 小头 前额窄 枕部突 小颌且张口范围小 腭弓高窄 低位耳 肾畸形 肌张力增高及手紧握等 2 18 三体 即edward综合征 患儿的畸形和临床表现要比21三体性严重得多 颅面的畸形包括小头 前额 前脑发育缺陷 眼球小 常有虹膜缺损 鼻宽而扁平 2 3患儿有上唇裂 并常有腭裂 耳位低 耳廓畸形 颌小 其它常见多指 趾 手指相盖叠 足跟向后突出及足掌中凸 形成所谓摇椅底足 3 13 三体 即patau综合征 第二节整倍体一 同源多倍体同源组 同源多倍体的体细胞内同源染色体数不是成对出现 而是三个或三个以上成一组1 形态特征巨大型特征 气孔和保卫细胞比二倍体大 单位面积内的气孔数比二倍体少 叶片大 花朵大 茎粗 叶厚 巨大性 二倍体草莓四倍体草莓 多倍体还有哪些优点 如何获得多倍体 凤仙花多倍体育种 不同倍数甜菜叶片气孔大小的比较 2 基因剂量一般基因剂量增加 生化活动随之加强二倍体基因型 aa aa aa同源三倍体 aaa aaa aaa aaa三式复式单式零式同源四倍体 aaaa aaaa aaaa aaaa aaaa四式三式复式单式零式 二倍体加倍为同源四倍体 常出现异常表现型例如菠菜是雌雄异株的植物 是xx型 是xy型同源四倍体植株 xxxx xxxy xxyy xyyy yyyy 这说明菠菜的y染色体具有重要的雄性决定效应 3 联会和分离联会特点 同源组的同源染色体常联会成多价体 但是 在任何同源区段内只能有两条染色体联会 而将其他染色体的同源区段排斥在联会之外因此 每两个染色体之间的只是局部联会 交叉较少 联会松弛 就有可能发生提早解离 同源三倍体的联会和分离 不管是哪一种情况 都将造成同源三倍体的配子中染色体组合成分的不平衡 导致同源三倍体的高度不育农业生产上利用同源三倍体的不育性 生产无籽西瓜 无籽葡萄等2x 4x 2x 3x 无籽西瓜体细胞染色体数2n 3x 33 如果同源组全部形成三价体 后期i都是2 1分离 试分析它产生有效配子的概率 同源四倍体的联会和分离 同源四倍体的染色体分离主要是2 2均衡分离 随着染色体和染色单体的分离 基因是如何分配到配子中去 基因在染色体上距离着丝点的远近 对同源四倍体的基因分离有重要影响 染色体随机分离 当基因 a a 在某一同源组的四个染色体上距离着丝点较近 基因与着丝点之间很难发生非姊妹染色单体的交换染色单体随机分离 当基因在某一同源组的四个染色体上距离着丝点较远 以致基因与着丝点之间发生非姊妹染色单体的交换时 则该基因表现 染色体随机分离aaaa 假定这两种精子和卵子都以同样的比率参与受精 则其自交子代的基因型种类和比例为 1aa 1aa 2 1aaaa 2aaaa 1aaaa即全部表现为 a 无 a 染色单体随机分离分离的单位是染色单体 8个 即任何两个等位基因都有可能分配到一个配子中去 例如aaaa8个染色单体中6个载有a 2个载有a由于每个配子只能得到2个染色单体6 则aa配子 c26 15 6 2 2 6 2 aa配子 c16 c12 12 6 1 1 2 1 1 2 aa配子 c22 1 2 2 2 因此形成配子种类和比例为 15aa 12aa 1aa其自交子代 15aa 12aa 1aa 2 783 a 1 a 同理 aaaa形成配子为3aa 8aa 3aaaaaa形成配子为1aa 12aa 15aa 根据对曼陀罗 玉米 番茄 苜蓿 水稻 菠菜等植物的同源四倍体的分析 表明多数基因的实际分离介于染色体随机分离比例和染色单体随机分离比例之间 一是由于某些孢母细胞同源组的四条染色体不是2 2分离 二是由于基因与着丝点之间能否发生交换是相对的 在一些孢母细胞中发生染色体随机分离 而在另一些孢母细胞中则发生染色单体随机分离 二 异源多倍体1 偶倍数的异源多倍体自然界中能够自繁的异源多倍体种几乎都是偶倍数的 农作物 小麦 棉花 烟草果树 苹果 梨 草莓花卉 菊花 水仙 郁金香这类异源多倍体细胞内 每种染色体组都有两个 同源染色体都是成对的 因而减数分裂时能象二倍体一样联会成二价体 所以表现与二倍体相同的性状遗传规律 普通烟草2n 4x ttss 48 24 又称双二倍体普通小麦2n 6x aabbdd 42 21 a染色体组 1a 2a 3a 4a 5a 6a 7ab染色体组 lb 2b 3b 4b 5b 6b 7bd染色体组 ld 2d 3d 4d 5d 6d 7d编号相同的三组染色体具有部分同源关系 可能有少数基因相同 因而在遗传作用上 有时可以互相替代 同源联会 1a与1a 4b与4b 7d与7d异源联会 1a与1b或1d 单倍体abd 节段异源多倍体 某异源多倍体的不同染色体组间的部分同源程度很高有些异源多倍体 由于亲本染色体组的染色体数不同 自己的各个染色体组的染色体数也就不同 例如 白芥菜2n 4x 36 8 10 18 黑芥菜 中国油菜2x 8 2x 10 2 奇倍数的异源多倍体普通小麦 aabbdd 圆锥小麦 aabb aabbd 35 14 7 普通小麦 aabbdd 提莫菲维小麦 aagg aabdg 35 7 21 由于单价体的出现 导致形成的配子染色体组成的不平衡 致使不育或部分不育所以自然界的物种很难以奇倍数的异源多倍体存在 除非它可以无性繁殖 在奇倍数的异源多倍体中 还有一种被称为倍半二倍体普通烟草 ttss 粘毛烟草 gg f1tsg 加倍ttssgg 普通烟草 ttssg 60 24 12 倍半二倍体 染色体工程 如何获得多倍体 帕米尔高原的植物65 的种类是多倍体 猜测可能原因 三 多倍体的形成途径未减数配子结合 原种或杂种形成未减数配子 2n配子 大粒花粉 性细胞加倍 自然发生主要是该途径体细胞染色体数加倍 原种或杂种的合子染色体数加倍 人工创造多倍体主要是该途径 诱导加倍 异源多倍体的形成途径 111 四 多倍体的应用 克服远缘杂交不孕性白菜 2x 10 与甘蓝 2x 9 正反交都不能得到种子 若使甘蓝加倍成同源四倍体 然后与白菜杂交即可 克服远缘杂种不育性 普通烟草 ttss 粘毛烟草 gg 不抗花叶病 nn 抗花叶病 nn f1tsg不育 加倍ttssgg 普通烟草 回交bc抗花叶病的普通烟草 创造远缘杂交育种的中间亲本如上例的ttssgg 育成作物新类型同源多倍体 同源三倍体西瓜 同源四倍体荞麦 产量多3 6倍 抗霜冻 同源四倍体黑麦 在冬寒地带比二倍体高产 滴加秋水仙素 异源多倍体 普通小麦 黑麦aabbddrr abdr 小黑麦aabbddrr曾在云贵高原的高寒地带大面积种植 五 单倍体单倍体 具有配子染色体数 n 的个体单元单倍体 玉米的单倍体是一倍体 n x 10 多元单倍体 普通烟草的单倍体是二倍体 n 2x ts 24 普通小麦的单倍体是三倍体 n 3x abd 21 在单倍体孢母细胞内 各个染色体组都是单个的 只能以单价体出现 故高度不育 几乎完全不能产生种子 单倍体的作用 加速基因的纯合进度 缩短育种年限 研究基因性质及作用的良好材料 单倍体的每一种基因都只有一个 每个基因都能发挥自己对性状发育的作用 不管是显性的或是隐性的 用于基因定位的研究 研究各个染色体组之间的同源或部分同源的关系 离体诱导非整倍体 培育基因型纯合的植株 缩短育种年限 花药培养 单倍体育种 第三节非整倍体一 亚倍体1 单体单体的存在往往是许多动物的种性 许多昆虫 蝗虫 蟋蟀 的雌性为xx型 即2n 雄性为xo型 即2n l 烟草是第一个分离出全套24个单体的植物 用除x和y以外的24个英文字母命名2n ia 2n ib 2n iw 2n iz烟草的单体与正常双体之间 以及不同染色体的单体之间 在花冠大小 花萼大小 蒴果大小 植株大小 发育速度 叶形和叶绿素浓度等方面 都表现出差异 普通小麦的21个单体2n i1a 2n i1b 2n i7d 1 理论上 单体2n i 1n 1 n l 自交子代 双体 单体 缺体 1 2 1 2 实际上 这个比例因下列原因改变 单价体在减数分裂过程中被遗弃的程度之不同 n和n 1配子参与受精程度的不同 2n i和2n 幼胚能否持续发育程度的不同 普通小麦单体参与受精的花粉 96 n 4 n 1 参与受精的胚囊 25 n 75 n 1 则单体自交子代 96 n4 n 1 25 n24 2n1 2n 1 75 n 1 72 2n 1 3 2n 2 2 缺体一般来源于单体 2n 1 的自交 缺体几乎都是活力较差和育性较低的 可育的缺体一般都各具特征 如小麦 据此可进行基因定位 二 超倍体1 三体 性状变异曼陀罗三体的果型 联会及其传递2n 1 n 1 n n 1 1 1 n多 n 1 少因此 三体的 n 1 配子数少于n配子数三体的外加染色体主要是通过卵子传递给子代的 该染色体越长 传递率越大 基因分离三体染色体 aaa aaa aaa aaa其余 n 1 对染色体 aa aa aa 3 1三体联会主要是 呈2 1分离 染色体随机分离染色单体随机分离 染色体随机分离 aaa n 1 n1 2 3 aaaaaa 1 3 2 aaa2 3 1 aaaaa aa a a 1 2 2 1若n l配子与n配子同等可育 且精子和卵子也同等可育 则自交子代的表现型比例就应该是 a a 35 1 假定复式三体的n l精子全部不能参与受精 参与受精的卵子中1 4是n l 3 4是n 则自交 2a1a1aa2aa a a 11 16a3a 染色单体随机分离 aaa 分离的单位为6个染色单体 4a 2a三价体的分离主要是2 1式 形成 n 1 和n4 则aa配子 c24 6 4 2 2 4 2 aa配子 c14 c12 8 4 1 1 2 1 1 2 aa配子 c22 1 2 2 2 即aa aa aa 6 8 1n配子与n 1配子数相等 即1 n 1 1nn配子中a a c14 c12 2 1 10 5则全部配子种类和比例 6aa 8aa 1aa 10a 5a若n 1配子与n配子同等可育 同等参与受精 则自交子代 6aa 8aa 1aa 10a 5a 2 24 a 1 a 若参与受精的 中3 4是n 1 4是n 1n 1精子全部不能参与受精则自交子代 6aa 8aa 1aa 30a 15a 2a 1a 10 25 a 1 a 若同时考虑 n 1 中某一对基因如bb则自交子代 3b 1b 10 25a 1a 2 四体 绝大多数四体 2n 2 是从三体的子代群体内分离出来的 四体的同源染色体数为偶数 在后期 容易发生2 2均衡分离 故四体远比三体稳定 四体的基因分离与同源四倍体的某一同源组一样 三 非整倍体的应用1 测定基因的所在染色体 单体测验普通烟草的黄绿型突变 是由隐性基因yg2决定的 用单体测验法确定yg2 绿 yg2 黄绿 是在s染色体上 测定的方法 2n ia yg2yg2检查各个组合的 2n ib yg2yg2f1群体内绿株和 黄绿株的染色体 2n iz yg2yg2 当隐性基因 a 在某染色体上时 则p n 1 a n 1 aa nn 1ng n 1 i ia n 1 i n 1 i ia 2n2n 1f1 n 1 aa n 1 ia a表现型a表现型双体单体 当隐性基因 a 不在某染色体上时 则p n 1 aa n 1 aa nn 1ng n 1 ia i n 1 ia n 1 ia i 2n2n 1f1 n 1 aa n 1 aa i a表现型a表现型双体单体