染色体变异

第 五 章 基因突变及其他变异 第 2 节 染 色 体 变 异,变异的类型,可遗传的变异：,不遗传的变异：,基因突变,染色体变异,基因重组,基因是什么？它和染色体又有何关系？,基因是有遗传效应的DNA片段染色体是基因的载体基因在染色体上呈线性排列,知识回顾,第二节染色体变异,基因突变与染色体变异的区别,基因突变是染色体上的某一个位点上的基因的改变,在光学显微镜下是无法直接观察到的；而染色体变异是光学显微镜下直接观察到的变异。,什么是染色体变异？,在自然条件或人为条件改变的情况下，染色体结构的改变或染色体数目的增减导致生物性状的变异,叫染色体变异。,一、染色体变异,1.概念：,2.类型:,染色体变异包括染色体结构变异和染色体数目变异两种。,二、染色体结构的变异,果蝇缺刻翅的形成,1、缺失：指染色体上某一区段及其带有的基因一起缺失，从而引起变异的现象。例:果蝇缺刻翅的形成,“猫叫综合症”是人的5号染色体部分缺失引起的遗传病，病儿生长发育迟缓，头部畸形，哭声奇特，皮纹改变等特点，并有智能障碍，而其最明显的特征是哭声类似猫叫。,重复,、重复：染色体中增加某一片段而引起的变异现象。例果蝇棒状眼形成。,果蝇棒状眼的形成,染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上引起的变异,3、易位,夜来香的变异,移接,思考:联会时，在形成四分体时，常会发生四分体中的非姐妹染色单体的交叉互换，这是否染色体变异？,四分体中非姐妹染色单体的交叉互换,不属于，这属于基因重组,易位:染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上。,属于基因重组,属于染色体变异,染色体的某一片段位置颠倒也可以引起变异,4、倒位,颠倒,思考：为什么染色体结构的改变会导致性状的发生改变?,染色体结构上的缺失、重复、易位和倒位,染色体上基因数量、排列顺序的改变,生物性状的改变（变异）,请讨论：,Q1：染色体结构变异对生物都是有害的吗？,Q2：染色体变异与基因突变相比，哪一种变异 引起的性状变化较大一些？为什么？,每条染色体上含有许多基因，染色体变异会引起多个基因的变化，所以引起的性状变化较大一些,大多数染色体结构变异对生物体是不利的，甚至导致死亡。少数有利。,三、染色体数目的变异,（一）概念：,在某些特定的环境条件下，生物体的染色体数目会发生改变，从而产生的可遗传的变异。,细胞内的个别染色体增加或减少,细胞内的染色体数目以染色体组的形式成倍的增加或减少,（二）类型,（三）个别染色体的增加或减少,个别染色体的增加：,如21三体综合征,（染色体数为：45+XX或XY）,21三体综合征（先天愚型），患者比正常人多一条染色体-21号染色体是三条，其症状表现为智力低下，身体发育缓慢等。,性腺发育不良（Turner综合征），女性患者少了一条X染色体，外观表现为女性，但性腺发育不良，没有生育能力。,个别染色体的减少：,如性腺发育不良,（染色体数为：44+X）,请思考：,Q1:果蝇体细胞有几条染色体？,8条,Q2:号和号染色体是什么关系?号和号呢?,同源染色体,非同源染色体,Q3:雄果蝇的体细胞中共有哪几对同源染色体?,和、和、和、X和Y,（四）染色体数目成倍的增加或减少,携带着控制果蝇生长发育的全部遗传信息,雄果蝇精子中的一组染色体就是一个染色体组,Q4：雄果蝇产生的精子中有哪几条染色体？这些染色体在形态、结构和功能上有什么特点？这些染色体之间是什么关系？它们是否携带着控制生物生长发育的全部遗传信息？,Q5：如果将果蝇的精子的染色体看成一组，那么果蝇的体细胞中有几组染色体？,两组,1.染色体组,特点：一个染色体组中无同源染色体 一个染色体组中所含的染色体在形态、大小 和功能上各不相同 一个染色体组中含有控制生物性状的一整套遗传信息，不能重复， 不能缺少。,细胞中的一组非同源染色体，它们在形态和功能上各不相同，但是携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部的信息，这样的一组染色体，叫做一个染色体组。,思考：人有多少个染色体组？ 人的一个染色体组中有多少条染色体？,2个,23条,染色体组数目及一个染色体组中染色体数目的判别方法,4个染色体组,3个染色体组,a.根据染色体形态判断:细胞中形态相同的染色体（即同源染色体）有几条，则含有几个染色体组。,注意,如图：基因型为Aaaabbbb的细胞中有 个染色体组 基因型为AAabbb的细胞中有 个 染色体组,b.根据基因型判断：控制同一性状的相同或等位基因出现几次，就含有几个染色体组；即：一种字母（大小写）有几个就为几组,4,3,c、根据染色体的数目和形态数来推算：染色体组的数目=染色体数/染色体形态数。,A,a,b,b,b,b,A,C,A,c,b,b,1个染色体组中有两条染色体,e.在细胞或生物体的基因型 中，位于非同源染色体上 的非等位基因有几种，则 每个染色体组中就含有几 条染色体。,d.在细胞中有几种形态的染色体,一个染色体组中就含有几条染色体,AA a a,1个染色体组中有三条染色体,3、韭菜的体细胞中含有32条染色体，这32条染色体有8种形态结构，韭菜体细胞中含有几个染色体组： A2 B4 C6 D8,B,2、某生物的基因型为AAaaBBbbCCcc,那么它有多少个染色体组： A、2 B、3 C、4 D、8,C,C,思考：下列细胞中各有几个染色体组?每个染色体组有几条染色体? A、Aa B、AABb C、AaBbXWY D、AAa,2个; 1条,2个; 2条,2个; 3条,3个; 1条,2.二倍体、多倍体,二倍体：由受精卵发育而成的个体，体细胞中 含有两个染色体组的个体。,常用2n表示染色体数，如：果蝇： 2n = 8 人： 2n = 46,例如，人、果蝇、玉米是二倍体。自然界中几乎全部动物和过半数的高等植物都是二倍体。,多倍体：由受精卵发育成的个体，体细胞中含 有 三个或三个以上染色体组的个体。,例如，香蕉是三倍体，马铃薯是四倍体，普通小麦是六倍体，约有1/3的被子植物是多倍体。在动物中极少见。,蜜蜂:,精子(16条),卵细胞(16条),蜂王、工蜂 (32条),雄峰(16条),单倍体:,3.单倍体,单倍体：由配子发育而成的个体，体细胞中含有本物种 配子染色体数目的个体。如 蜜蜂中的雄蜂。,思考1：二倍体生物所形成的单倍体中，其单倍体体细 胞中含几个染色体组？四倍体生物所形成的单倍体中 含几个染色体组？六倍体生物所形成的单倍体中含几 个染色体组？,2：单倍体中只有一个染色体组吗？,3：一倍体一定是单倍体吗？单倍体一定是一倍体吗？,1个染色体组,2个染色体组,3个染色体组,不一定。如雄峰的体细胞中含有1个染色体组；单倍体小麦体细胞中含有3个染色体组。,一定,不一定,4、如果是四倍体、六倍体物种形成的单倍体，其体细胞中就含有两个或三个染色体组，我们可以称它为二倍体或三倍体吗？,不能，尽管其体细胞中含有两个或三个染色体组，但因为是由配子所形成的物种，只能称为单倍体。,单倍体与多倍体的区别,注：x染色体组，a、b为正整数。,多倍体产生的原因,成因一(主)：有丝分裂过程中,纺锤体形成受到破坏.,成因二：,减数分裂,减数分裂,受精作用,4.染色体倍数变化与育种：,（）染色体数目,多倍体,减数分裂,关于有丝分裂染色体复制问题与多倍体形成！,染色体复制后的分裂过程中会出现着丝点的分裂，在有丝分裂的后期一个细胞中的染色体数目和着丝点数目都是普通细胞中染色体数目的两倍 。多倍体形成时，在有丝分裂后期，着丝点分裂，但是分开了的染色体因为种种原因不能被拉向两极，就留在了一个细胞中，这样产生的两个子细胞中，一个没有染色体，另一个染色体数目是原先的两倍 。,4.染色体倍数变化与育种：,特点：,茎杆粗壮、叶片、果实、种子较大，营养物质丰富含多， 但发育迟缓、结实率低。,应用多倍体育种,原理：染色体变异,方法：（低温处理） 秋水仙素处理萌发的种子或幼苗（最常用、最有效）,4条染色体,8条染色体,用秋水仙素处理无纺缍体形成,秋水仙素在细胞分裂过程的何时起作用？其作用机理是什么？,在细胞有丝分裂前期抑制纺锤体的形成，导致复制后的染色体不能移向细胞两极而使染色体数目加倍。（P87）,过程,萌发的种子或 幼苗,染色体加倍的组织块,多倍体植株,优点：与二倍体相比，多倍体的植株常常茎杆粗壮，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。,缺点：发育迟缓，结实率低。,无子西瓜的培育,种子,无子西瓜的培育过程：,无子西瓜的培育过程,思考：1、三倍体植株为什么不能形成种子？,三倍体西瓜联会紊乱，不能产生正常的配子；,用二倍体花粉：刺激子房发育为果实,2、为什么还需授以二倍体（普通西瓜）的花粉？,在三倍体无子西瓜培育过程中，为什么不以二倍体西瓜为母本 ?,生物的染色体组数越多，生长发育越慢，但同时体型会变大。 四倍体做母本，二倍体作父本，此时胚是三倍体，种皮是母本发育的，是四倍体，所以胚的发育时间比种皮的发育时间短，当胚发育完全时，种皮尚未发育完全，故种皮较薄，利于播种。 反过来，若是四倍体作父本，二倍体作母本，则胚是三倍体，种皮是二倍体，种皮发育完全时胚尚未发育完全，等胚最终发育完全时，种皮已经发育的过盛了，此时种皮较厚，从而影响无子西瓜的品质 。故只能用四倍体做母本，二倍体作父本。,无子西瓜属于多倍体育种,无子西瓜与无籽番茄区别,无籽番茄利用生长素促进果实发育的原理 仍然是二倍体,不可遗传,利用三倍体植株在减数分裂时同源染色体联会紊乱，不能形成正常的生殖细胞因而没有种子。,可以遗传,八倍体小黑麦,培育过程,八倍体小黑麦,鲍文奎和助手们以自己成功的实践和有创见的20多篇科学论文，使我国异源八倍体小黑麦育种工作跃居世界领先水平。,（）染色体数目,单倍体,自然成因：,特点：,应用单倍体育种,原理：,方法：,生殖细胞未经受精，直接发育,植株长得弱小，高度不育（原因是减数分裂过程中染色体不能正常配对，不能正常形成生殖细胞，导致不育）,花药（花粉）离体培养,4.染色体倍数变化与育种：,染色体变异,单性生殖,花药离体培养,F1花粉,单倍体植株,正常植株（纯合体）,种子,新植株（新品种）,秋水仙素处理,自交,发育,选择所需性状,过程：,实例：下面以利用高茎抗病和矮茎不抗病水稻培育矮茎抗病水稻为例说明单倍体育种方法,高抗病DDTT,杂合高抗DdTt,矮不抗ddtt,花药离体培养,纯合高抗DDTT,加倍,比较,单倍体,优点：明显缩短育种年限。只需2年。,缺点：技术复杂，成功率低，须与杂交育种配 合，单倍体植株弱小，高度不育。,单倍体育种与多倍体育种的比较,产生新的基因,复制时基因中脱氧核苷酸的增减和改变,减数分裂形成配子时，非等位基因自由组合或等位基因的互换,不同性状的基因重新组合，产生新的基因型,染色体组成倍增加，产生新基因型,染色体组成倍减少，产生新基因型,细胞分裂时染色体复制后不能形成两子细胞,有性配子未经受精作用直接发育成个体,发生频率低，有害变异多，变异的根本来源，进化的重要因素,后代中重新组合的变异类型有一定的分离比,器官大，养分多，成熟迟，结实少,植株弱小，高度不育,镰刀型细胞贫血症,黄圆、绿皱豌豆杂交出现黄皱、绿圆豌豆,普通小麦,雄蜂、单倍体玉米,实验:低温诱导植物染色体数目的变化,实验原理：低温处理植物分生组织细胞,能够抑制纺锤体的形成,以致影响染色体被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，于是，植物细胞染色体数目发生变化,方法步骤：,将洋葱（或大葱、大蒜）放在装满清水的广口瓶上，让洋葱的底部接触水面。待洋葱长出约Cm左右的不定根时，将整个装置放入冰箱的低温室内（），诱导培养h。、剪取诱导处理的根尖约cm，放入卡诺氏液中浸泡h，以固定细胞的形态，然后用体积分数为的酒精冲洗次。,因为未长出根前施与低温不利其生出不定根,冲洗附着在根尖表面的卡诺氏液,、制作装片，包括：解离、漂洗、染色和制片 个步骤。,解离：解离液（体积分数为15%HCl和体积分数为95%酒精1：1混合；目的是使组织中的细胞相互分离开；时间35min,漂洗：清水；洗去解离液，防止解离过度，便于染色；时间10min,染色：改良苯酚品红染液；使染色体（质）着色，便于观察染色体（质）的形态、数目、行为；时间35min,制片：镊子取根-放在载玻片上，滴一滴清水-镊子尖弄碎根尖-盖上盖玻片-再加载玻片-用拇指轻压载玻片（目的使组织细胞分散开来，有利于观察）。,、先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂相。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。确认某个细胞发生染色体数目变化后，再用高倍镜观察。,P88讨论,低温诱导植物染色体数目变化和用秋水仙素处理萌发中的种子或幼苗使细胞中染色体变化的原理相似：抑制细胞有丝分裂过程中纺锤体的形成，影响染色体不能被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，结果植物细胞染色体数目发生变化。,染色体变异,染色体变异,个别增减,染色体组,二倍体,概念,特点,应用,成因,概念,特征,多倍体,单倍体,分类,数目变异,成倍增减,缺失、重复、易位、倒位,结构变异 ：,课堂小结,1.用花药离体培养出马铃薯单倍体植株。当它进行减数分裂时，观察到染色体两两配对，形成12对。据此现象可推知产生花药的马铃薯是( )A、三倍体 B、二倍体 C、四倍体 D、六倍体,C,课堂练习,2.下列叙述中不正确的是： （ ）A.六倍体生物的单倍体中，含有3个染色体组B.单倍体体细胞含有本物种配子的染色体数目C.体细胞中只含有一个染色体组的个体一定是单倍体D.单倍体只含有一个染色体组,D,3.基因型为aaaBbbCcc的细胞含有的染色体组数目为： （ ）A.3个 B.6个 C.9个 D.2个,A,4.取基因型为Aabb的水稻的花粉进行花药离体培养，获得的幼苗，再用秋水仙素处理，使之成为纯合子，它们的基因型分别为： （ ）A.Ab和ab B.Aabb、AAbb和aabbC. aabb和Aabb D.aabb和AAbb,D,典型例题,1. 不是染色体结构变异的结构的是( ),A 染色体缺失某一段B 染色体中增加了某一片段C 染色体中的DNA的碱基对位置的颠倒D 染色体中的某一片段的位置的颠倒,C,2 . 由八倍体小黑麦的花粉培养而成的植物是（ ） A单倍体B二倍体 C四倍体D八倍体,A,4、某二倍体植物基因型是Aa,经染色体加倍后形成的四倍体的基因型是