染色体变异与育种

染色体变异与育种,一、教学要求,教师在教学中要注意处理好抽象概念与形象教学的关系，重视如染色体组、二倍体、多倍体、单倍体等概念的教学，利用直观教学手段突破教学难点。学习重点是染色体数目的变异。学习难点是染色体组概念，二倍体、多倍体和单倍体概念及联系。分析20082012年江苏高考试题，08年考了1个单选，09年考了1个简答，10年考了两个单选，11年考了1个多选，12年考了一个简答，从考查内容来看，08-10年考的均是育种方式的对比，11年考的是变异的类型及原因，12年考多倍体育种。综合来看生物的变异常与育种结合进行考查，并以某一作物育种为背景，综合考查诱变育种、杂交育种、单倍体和多倍体育种、基因工程育种、细胞工程育种的区别与联系。本部分知识与前面有丝分裂、减数分裂，与同源染色体的概念，与后面生物的育种联系密切，与人类遗传病联系密切。,二、教材分析,教学中建议选择采用下列教学策略：（1）以识别图形、设置问题、小组讨论等方式理解染色体组的概念要义；（2）通过具体实例、概念的对比辨析，理解单倍体、二倍体和多倍体之间的关系；（3）用事例、图解和图表的形式引导学生学习多倍体育种和单倍体育种。,三、教学设计建议,背景案例引入,四、教学过程,三倍体无籽西瓜,（一）染色体结构变异,自主讨论1、,染色体发生断裂后，在断裂处发生错误连接而导致染色体结构不正常的变异。根据染色体断裂后断片连接的方式，染色体结构变异分为以下4种：,染色体结构变异,染色体的某一片段缺失,消失,1、缺失,染色体结构的变异种类,果蝇缺刻翅的形成,如果失去的基因是显性的，同源染色体上保留下来的是隐性的，这一本来不能显出的隐性性状就能显出来。,指一条染色体断裂而失去一个片段，这个片段上的基因也随之丢失。在人类遗传中,五号染色体缺失导致猫叫综合症.,染色体中增加某一片段,重复,、重复,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。同源染色体的为交叉互换。,3、易位,夜来香的变异,移接,一条染色体的某一片段位置颠倒,4、倒位,颠倒,请讨论：,Q1：染色体结构变异对生物都是有害的吗？,大多有害、少数有利,Q2：染色体变异与基因突变相比，哪一种变异对 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。,（二）染色体数目的变异,1、个别染色体数目增加或减少2、染色体组的形式成倍地增加或减少,自主讨论2：比较二倍体、多倍体和单倍体,由受精卵（合子）发育而来,由未受精的生殖细胞直接发育而来,两个,三个或三个以上,与本物种配子染色体组数相等,几乎全部动物及大多数植物，如人、果蝇、玉米,香蕉（三）、马铃薯（四）、普通小麦（六）,雄蜂花药离体培养所得植株,植株弱小、高度不育,低温诱导秋水仙素处理萌发的种子 或幼苗原理：抑制纺锤体的形成。,花药离体培养原理：植物细胞的 全能性,正常,增多,减少,个别变异,整组变异,成倍增多或减少,染色体数目的变异,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。,X,Y,自主讨论3：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？,自主讨论4：如果将果蝇 的精子中的染色体看作一组，那么果蝇的体细胞中有几组染色体？,细胞中的一组_染色体，它们在_和_上各不相同，但是携带着控制生物生长发育的_，这样的一组染色体，叫做一个染色体组。,染色体组的概念,非同源,形态,功能,全部信息,1、依据图形判别： 细胞内形状大小相同的染色体有几条，就是有几个染色体组； 细胞内有几种形态的染色体，一个染色体组内就有几条染色体。,拓展深化：染色体组数目的判断,3组、2条,3组、3条,1组、4条,2、依据基因型判别： 细胞或生物体的基因型中,控制同一性状（包括大、小写）的基因有几个，就是有几个染色体组。,AAaaBBBbAbAaBBDD,3、依据染色体数目和染色体形态数来推算： 染色体组数目=染色体数目/染色体形态数,1、二倍体：由受精卵发育而成的，体细胞中有 两个染色体组的个体。,2、多倍体：由受精卵发育而成的，体细胞中含有 三个或三个以上的染色体组的个体。,二倍体，多倍体和单倍体,例如：果蝇、玉米、洋葱就是二倍体。几乎全部的动物和过半数以上的高等植物，都是二倍体。,例如：香蕉就是三倍体、马铃薯是四倍体；普通小麦是六倍体、八倍体的小黑麦；帕米尔高原的植物65%的种类是多倍体。,多倍体植株的特点,2.优点：茎杆粗壮，叶片、果实和种子都比较大；糖类、蛋白质等含量增高.,3.缺点：发育延迟，结实率低。,1.多倍体在植物中广泛存在，而在动物中则较少见,4个染色体,8个染色体,无纺缍体形成,染色体复制,着丝点分裂,无纺缍丝牵引,多倍体的形成：抑制纺锤体的形成。,染色体加倍的组织或个体,思考：1、可否人工诱导多倍体的形成呢？,常用方法有哪些？,低温和秋水仙素处理法,思考：2、秋水仙素处理法的具体做法是什么？原理又是什么？,方法：用秋水仙素处理_或_。原理：当秋水仙素作用于正在_的细胞时，能够抑 制_的形成，导致_不能_， 从而引起细胞内染色体_。染色体数目加倍的细胞继续进行_分裂，将来就可能发育成 _植株。,萌发的种子,幼苗,分裂,纺锤体,染色体,移向两极,数目加倍,有丝,多倍体,思考：3.为什么要处理萌发的种子或幼苗，处理成熟的植株可以不？,不行，秋水仙素的作用对象是正在有丝分裂的细胞，成熟的植株大多细胞不进行有丝分裂。,一粒小麦AA 斯氏麦草BB,多倍体育种：异源八倍体小黑麦,AB 二倍体杂种 不育,加倍,二粒小麦AABB 滔氏麦草DD,ABD 三倍体杂种 不育,加倍,普通小麦AABBDD 黑麦RR,ABDR 四倍体杂种 不育,加倍,AABBDDRR 异源八倍体小黑麦,自主讨论3：三倍体无籽西瓜的培育的原理、培育过程、三倍体植株是否可育？三倍体西瓜为什么无子？分析四倍体植株所结西瓜果皮细胞、胚细胞、胚乳细胞、三倍体植株所结西瓜果皮细胞分别含几个染色体组?,3、单倍体,（1）概念：,由配子发育而来，体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。,（2）单倍体植株特点,弱小，且高度不育,单倍体育种,普通植株,减数 分裂,花粉,花药离 体培养,单倍体幼苗,秋水仙 素处理,纯合子幼苗,筛选所需的品种,DDTT,DdTt,花药离 体培养,DT Dt dT dt 幼苗,秋水仙 素处理,DDTT DDtt ddTT ddtt,筛选所需的品种,ddtt,DT Dt dT dt,优点：,明显缩短育种年限、快速获得纯合体。,原理：植物组织培养,对一个个体称单倍体还是几倍体，关键看什么？,关键看它是由受精卵发育而成的个体，还是由配子发育而成的个体。由受精卵发育而成的个体叫几倍体，由配子发育而成的个体叫单倍体。,思考：一倍体一定是单倍体吗？单倍体一定是一倍体吗？,一倍体一定是单倍体；单倍体不一定是一倍体。,（三）几种育种方法的比较,基因重组,基因突变,染色体变异,染色体变异,将具有不同优良性状的亲本杂交自交选种,用物理、化学等因素诱导突变,秋水仙素处理萌发的种子、幼苗,花药离体培养后再加倍,集优良性状于一体,育种时间长,提高突变频率，加速育种进程,需大量处理材料,器官大，提高产量和营养成分,发育延迟，结实率低,明显缩短育种年限,技术复杂，需与杂交育种配合,1(2009江苏)在细胞的分裂过程中出现了甲、乙2种变异，甲图中英文字母表示染色体片段。下列有关叙述正确的是()甲图中发生了染色体结构变异，增加了生物变异的多样性乙图中出现的这种变异属于染色体变异甲、乙两图中的变化只会出现在有丝分裂过程中甲、乙两图中的变异类型都可以用显微镜观察检验A B C D解析：本题考查染色体变异的有关知识。甲图中为染色体结构变异倒位，乙图为染色体数目变异。两种变异都既可能发生于有丝分裂过程中又可能发生于减数分裂过程中，均可用显微镜观察检验。答案：C,（四）典型例题,2、已知西瓜的染色体数目2n=22，请根据下面的西瓜育种流程回答有关问题：（1）图中过程所用的试剂分别是 和 （2）培育无子西瓜A的育种方法称为 。（3）过程中形成单倍体植株所采用的方法是 _。该过程利用了植物细胞 的 性。（4）为确认某植株是否为单倍体，应在显微镜 下观察根尖分生区细胞的染色体，观察的最佳 时期为 。,解析 （1）试剂为秋水仙素，试剂为生长素而不是生长激素（动物激素），不要混淆。（2）无子西瓜A是三倍体，联会紊乱，不育无法结子，应为多倍体育种。（3）单倍体育种基本流程是：植株杂交花药的离体培养单倍体植株秋水仙素加倍筛选获得纯合子。答案 （1）秋水仙素 生长素（2）多倍体育种 （3）花药离体培养 全能 （4）有丝分裂中期,1、某些类型的染色体结构和数目的变异，可通过对细胞有丝分裂中期或减数第一次分裂时期的观察来识别。a、b、c、d为某些生物减数第一次分裂时期染色体变异的模式图，它们依次属于A、三倍体、染色体片段增加、三体、染色体片段缺失B、三倍体、染色体片段缺失、三体、染色体片段增加C、三体、染色体片段增加、三倍体、染色体片段缺失D、染色体片段缺失、三体、染色体片段增加、三倍体2、基因型为AABBCC的豌豆与aabbcc的豌豆杂交产生的F1，用秋水仙素处理幼苗后得到的植株是A二倍体B三倍体C四倍体D六倍体3、下列关于单倍体叙述正确的是单倍体只含有一个染色体组单倍体只含有一个染色体单倍体是含有本物种配子染色体数的个体单倍体只含一对同源染色体未受精的配子发育成的个体是单倍体A BCD,五、检测反馈,4、用普通小麦（六倍体）的花粉培育的小麦植株可称为A六倍体B单倍体C二倍体D三倍体5、下图表示无子西瓜的培育过程：根据图解，结合你学过的生物学知识，判断下列叙述错误的是 A秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗的茎尖，主要是抑制有丝分裂前期纺锤体的形成B四倍体植株所结的西瓜，果皮细胞内含有4个染色体组C无子西瓜既没有种皮