染色体数目变异用kk.ppt

二、整倍体,整倍体：体细胞（合子）内含有的染色体数目是染色体组的完整倍数的个体。一倍体、二倍体和多倍体。（一）一倍体一倍体：体细胞中含有一个染色体组的个体。如：蚂蚁、蜜蜂的雄性是一倍体；二倍体生物的配子；二倍体生物的孤雌生殖和孤雄生殖产生的个体；低等植物（如红色面包霉n7）的无性世代。,一倍体的主要特点：高度不育（不产生后代）。原因：减数分裂紊乱。玉米：2n=20条，一倍体X=n=10条10条全分到上极的机率为（12）1010条全分到下极的机率为（12）101231010条全分到上极或下极的机率为（12）10（12）101512,（二）二倍体,二倍体：体细胞中含有两个染色体组的个体。大多数动、植物属此类。主要特点：减数分裂正常，配子完全可育。（三）多倍体多倍体:体细胞内含有三个或三个以上染色体组的个体。被子植物的2/3为多倍体。同源多倍体：体细胞内染色体组来源于同一物种。多倍体一般是二倍体加倍的结果。异源多倍体：染色体组来源于不同的物种。是种间杂交加倍而成。注意：同源多倍体内同源染色体在体细胞内不是成对出现，而是三个或四个成组的出现；偶倍数异源多倍体的体细胞内同源染色体是成对出现的。,图9-1多倍体染色体的组合,三、非整倍体,非整倍体：指在2n合子基础上增加或减少个别的染色体的个体。客观存在的包括：单体、缺体、三体、四体等，（一）单体单体：比正常合子的染色体数少一条的个体。表示方法：2n1=（n1）双单体：2n11=（n2）12如普通小麦2n=42条21普通小麦的单体2n1=20普通小麦的双单体2n11=19（二）缺体缺体：比正常染色体数少一对（两条成对）的个体。表示方法：2n2=（n1）普通小麦的缺体2n2=20,（三）三体,三体：比正常染色体数多一条的个体。表示方法：2n1=（n1）双三体：2n11=（n2）12普通小麦的三体2n1=20普通小麦的双三体2n11=19,（四）四体四体：比正常染色体数多一对染色体的个体。表示方法：2n2=（n1）普通小麦的四体2n2=20单体三体亚倍体双单体超倍体双三体缺体四体,1.单倍体和三倍体为什么会出现高度不育性？2.从配子的产生角度来分析同源四倍体种子结实率低的原因.3.如何利用单体和三体进行基因定位？,思考题,第一节整倍体的遗传,一、单倍体的遗传二、同源四倍体的遗传三、同源三倍体的遗传四、异源多倍体的遗传,一、单倍体：指具有配子染色体数目的个体。也是整倍体。单倍体可以是一倍体、二倍体，也可以是三倍体等。双倍体：指具有合子染色体数目的异源多倍体。,单倍体细胞内的染色体组都是成单的，没有成对的同源染色体存在，减数分裂均以单价体出现，因此造成配子的高度不育。高等植物的单倍体有两个特点。（1）高度不育。（2）与相应的二倍体或双倍体比较，植株弱小，生活力下降。,1、通过染色体加倍，使基因全部纯合F1花粉培养获单倍体植株，单倍体内染色体组是成单的，基因也是成单的，加倍后可以使全部基因迅速纯合。2、研究基因的性质及功能因为每一种基因都只有一个，不论显性、隐性均可以表达。3、研究染色体组之间的同源关系当细胞内染色体均为单价体时，最易发生异源联会，通过单倍体孢母细胞减数分裂时的联会情况，可以了解染色体组之间的同源或部分同源关系。,单倍体的利用,二、同源四倍体的遗传,杜鹃花,矮脚苏州青,甘蔗,四倍体高梁,马铃薯,巨峰葡萄,四倍体刺槐,同源组与多价体在细胞内，具有同源关系的一组染色体合称为一个同源组二倍体生物细胞内每个同源组有两条同源染色体，减数分裂前期I每对同源染色体联会形成一个二价体(II)同源多倍体的每个同源组含有三条或三条以上同源染色体，减数分裂前期I往往同时有三条以上的染色体参与形成联会复合体，形成多价体(multivalent)，如：三价体(III)、四价体(IV),1.四倍体的产生-自然产生,体细胞有丝分裂过程中偶然的染色体加倍,有性多倍体化（sexualpolyploidization）-自然界发生多倍体的主要途径,四倍体的产生-人工产生,愈伤组织高温或低温处理授粉后的幼胚秋水仙素等化学药品加倍药剂：除莠剂、杀虫剂、化学诱变剂、生物碱、富民农、有机汞杀菌剂组织培养结合秋水仙素处理体细胞杂交,2.四倍体的效应,外部形态巨大性化学成分降低生理功能生长缓慢代谢产物某些产物含量增加对生态环境的要求引起二倍体自交不亲和系统的改变变弱或完全消失,代谢产物某些产物含量增加,4n与2n玉米Y基因生产类胡萝卜素的比较,3.同源四倍体的细胞学行为,减数分裂偶线期的联会形式,减数分裂粗线期交叉、终变期形态,减数分裂后期染色体分离及配子,后期分离,同源四倍体（2n=4x=16）产生配子,配子可育,n=2x=8,配子可育,配子不可育,4.同源四倍体的遗传,（1）等位基因基因型,（2）AAaa产生的配子类型,A1A2a1a2,A1a1A2a2,A1a2A2a1,1AA:4Aa:1aa,如果A对a为完全显性,AAaaaaaa,1AAaa:4Aaaa:1aaaa,5A:1a,AAaaAAaa,35A:1a,（3）AAaa自交及测交结果,同源四倍体后代的预期显隐性比例,（4）四倍体的花粉育性与结实性,同源四倍体的共同特征降低花粉育性与结实性不育性产生的两种解释染色体的不平衡造成的基因平衡的改变是主要的,三、同源三倍体的遗传,香焦3n=33,无籽西瓜3n=33,黄花菜3n=33,水仙3n=30,毛白杨3n=57,（1）三倍体的来源-以无籽西瓜为例,二倍体西瓜2n=2x=22,四倍体西瓜2n=4x=44,二倍体西瓜2n=2x=22,染色体加倍,三倍体西瓜2n=3x=33,（2）三倍体的高度不育性,同源三倍体（2n=3x=12）产生配子,同源三倍体（2n=3x=12）产生配子,四、异源多倍体的遗传,白菜甘蓝,1.异源四倍体,普通小麦的产生过程,八倍体小黑麦的产生过程鲍文奎,41/55,人工诱导多倍体的应用,1.克服远缘杂交的不孕性远缘杂交远缘杂种的不孕性亲本之一染色体加倍可能克服不孕性2.克服远缘杂种的不实性杂种不实的原因(配子不育)解决办法杂种F1染色体加倍(双二倍体)亲本物种加倍后再杂交3.创造种间杂交育种的中间亲本实质是克服远缘杂交不育性,42/55,43/55,4.人工合成新物种、育成作物新类型人工合成同源多倍体方法：直接加倍考虑的问题：生产性能是否增强染色体联会配对是否正常产生配子是否正常、可育例：同源三倍体甜菜人工合成异源多倍体方法：物种间杂交杂种F1染色体数目加倍实例：八倍体小黑麦,第二节非整倍体的遗传,一、单体(monosomic)的遗传二、三体(trisomic)的遗传,一、单体(monosomic)的遗传,1.单体(2n-1)的起源,减数分裂时染色体不分离现象物理、化学因素诱发遗传控制的染色体不联会或联会消失，在减数分离时单价体出现，后期无规律分配缺体产生n-1配子单倍体产生单体（重要来源）,减数分裂染色体的不分离产生异常配子,n+1Gm,减数第一次分裂同源染色体的不分离,n-1Gm,减数分裂染色体的不分离产生异常配子,n+1Gm,减数第二次分裂姊妹染色单体的不分离,n-1Gm,nGm,n,n-1,50%,卵细胞花粉,2.单体产生配子及遗传,卵细胞花粉,3.单体转移（monosomicshift）,有些小麦单体能够诱发其他染色体的部分不联会，从而引起别的染色体丢失。如果由这种部分不联会个体产生的n-1配子卵中包含有原来的单体染色体，丢掉的是其他染色体，这个卵子与带有n条染色体的正常精子结合产生的单体将与当初的单体不同，这种现象叫做单体转移。,2n-1,单体转移,4.小麦的5B效应与Ph基因,小麦的5B效应：5B染色体的存在与否，对于部分同源染色体配对有重要作用的现象Ph基因：位于5B染色体的长臂上，控制小麦部分同源染色体配对的基因，显性纯合状态时，促进同源染色体配对（严格），隐性纯合或缺体5B，部分同源染色体配对。出现三价体或多价体。,5.单体在遗传研究中的应用,(1)单体分析利用单体测定基因的所在染色体,如何用单体确定小麦红粒基因R1R1位于哪一条染色体上？,已知,小麦2n=6x=42适于用单体进行分析,小麦单体系统有21个,原理,小麦单体产生的n与n-1的Gm、Gm的传递率是不同的,用显性双体作父本与1整套隐性单体杂交定位隐性基因,1）、关键组合（1个）P（n-1）+a（n-1）+AA25%n：75%n-1nG（n-1）+a（n-1）（n-1）+AF1（n-1）+Aa（n-1）+A1A表型：3A表型自交F2单、双体均为A表型占97%，只有缺体为a表型占3%。,2）、非关键组合（n-1个）P（n-1）aa+（n-1）AA+25%n：75%n-1nG（n-1）a+（n-1）a（n-1）A+F1（n-1）Aa+（n-1）Aa+1A表型：3A表型自交无论单、双、缺体，均有少数a表型，A：a=3：1,1）、关键组合（1个）A表型单体a表型双体P（n-1）+A（n-1）+aa25%n：75%n-1nG（n-1）+A（n-1）（n-1）+aF1（n-1）+Aa（n-1）+a1A表型：3a表型,2）、非关键组合（n-1个）A表型单体a表型双体P（n-1）AA+（n-1）aa+25%n：75%n-1nG（n-1）A+（n-1）A（n-1）a+F1（n-1）Aa+（n-1）Aa+1A表型：3A表型,用隐性双体做父本与一整套显性单体杂交定位显性基因,(2)单体分析单体的细胞遗传学技术,染色体代换（chromosomesubstitution）：以某品种或近缘种的某条染色体来取代另一个栽培品种一条相应的同源染色体或部分同源染色体。,染色体添加（chromosomeaddition）：在不改变原有栽培种染色体组结构的情况下，仅仅添加个别近缘种（野生种）的染色体，输入某些野生种的优良性状。在此基础上，还以诱发部分同源染色体之间的交换，向栽培品种转移部分有用的外源基因或染色体。,二、三体(trisomic)的遗传,1.三体(2n+1)的来源,三体在二倍体植物中常见,初级三体的表现型效应,2.三体(2n+1)的细胞学行为,粗线期的不同联会形式,3.三体(2n+1)的遗传,(1)三体的基因型,(2)三体的传递,n+1,n,50%,Gm不易成活,三体产生配子-以AAa基因型为例,(3)三体的遗传,AAaaa,1AAa:2Aaa:2Aa:1aa,5A:1a,AAaAAa,35A:1a,1AA2Aa2A1a,aaAAa,AAaAAa,