染色体变异课件2023-2024学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

第2节染色体变异第5章基因突变和其他变异作为野生植物的后代，许多栽培植物的染色体数目却与它们的祖先大不相同，如马铃薯和香蕉。为什么没有籽？生物种类体细胞染色体数/条体细胞非同源染色体/套配子染色体数/条马铃薯野生祖先种242栽培品种484香蕉野生祖先种222栽培品种333122411异常思考：请根据所学的减数分裂的知识，试着完成该表格。问题探讨因为香蕉栽培品种体细胞中的染色体数目是33条，减数分裂时染色体发生联会紊乱，不能形成正常的配子，因此无法形成受精卵，进而形成种子。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：野生芭蕉2n有籽香蕉4n加倍野生芭蕉2n无籽香蕉3n×★三倍体香蕉的形成？多倍体育种我们已经知道，减数分裂和受精作用，能够使生物体亲子代间的染色体数目保持稳定。然而，马铃薯和香蕉的染色体数目为什么与它们的野生祖先有很大差别呢？其实，在自然界，像马铃薯和香蕉这样的例子还有很多，这充分说明了生物界的复杂性。换个角度想，生物界如果只有稳定，而没有变化，又何来多样性和进化呢？染色体数目的变异染色体结构的变异类型染色体变异（chromosomalvariation）：生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化区别基因突变、基因重组染色体变异分子水平的变异，光镜下不可见细胞水平的变异，光镜下可见一、染色体数目的变异细胞内个别染色体的增加或减少实例1：唐氏综合征即21三体综合征(又称先天性愚型或Down综合征)病因：表现：智力低于常人特殊面容生长发育障碍多发畸形多了一条21号染色体21三体综合征的根本原因是？父或母在减Ⅰ时21号染色体未正常分离，或减Ⅱ时21号染色体点裂后移向同一极。一、染色体数目的变异实例2：男性Klinefelter综合征病因：表现：多了一条X染色体身材较高性腺发育不良有女性特征细胞内个别染色体的增加或减少一、染色体数目的变异病因：表现：少了一条X染色体身材较矮性腺发育不良实例3：女性Turner综合征细胞内个别染色体的增加或减少一、染色体数目的变异形成个别染色体的增加或减少原因是什么呢？思考原因一原因二同源染色体未分离姐妹染色单体分离后移向细胞的同一极一、染色体数目的变异问题：假如给你一副牌（除去大小王），直觉上你会分成几组？每一组中牌的数字有什么特点？

四组，每一组里面的数字都是不一样的染色体组：在大多数生物的体细胞中，染色体都是两两成对的，也就是说含有两套非同源染色体。每套非同源染色体称为一个染色体组。一组非同源染色体，无相同基因、等位基因染色体的形态、大小、功能各不相同含有该物种生长、发育、遗传、变异的全套遗传信息一、染色体数目的变异♀XXXY♂雌雄果蝇体细胞染色体示意图果蝇果蝇体细胞中的染色体两两成对，且含有4对同源染色体，3对常染色体：Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ各一对1对性染色体：♀是XX、♂是XYⅡ、Ⅲ、Ⅳ、X或Y构成一套非同源染色体（形态、功能不同）含有两套非同源染色体（两个染色体组）称为一个染色体组果蝇是二倍体一、染色体数目的变异细胞内染色体数目以一套完整非同源染色体为基数成倍的增加或成套的减少一、染色体数目的变异3个（每组5条）4个（每组2条）1个（每组3条）细胞中染色体组数目的确定方法（1）根据“染色体形态”判断——细胞内同种形态染色体有几条就含几个染色体组2个（每组3条）4个（每组2条）（2）根据“基因型”判断

——控制同一性状的基因(包括同一字母的大、小写)出现几次，则含有几个染色体组YyRrAABBDDAaaAABb二个染色体组二个染色体组三个染色体组一个染色体组ABCD两个染色体组细胞中染色体组数目的确定方法同一字母不分大小写重复出现几次，就含有几个染色体组一、染色体数目的变异判断下列的几个细胞含个染色体组？每组有几条染色体？AaaBbbvABCDAaaaBbbbAAbbabcdefgh3个；3条3个；2条2个；4条1个；4条4个；3条4个；2条1个；4条2个；2条一、染色体数目的变异一、染色体数目的变异由受精卵发育而来，体细胞中含有两个染色体组的个体，通常可用2N表示。二倍体在自然界中，几乎全部动物和过半数的高等植物都是二倍体。常用n表示一个染色体组中染色体的数。例如：果蝇2n=8人类玉米猫果蝇一、染色体数目的变异由受精卵发育而来，体细胞中含有三个染色体组的个体。

三倍体思考三倍体生物为什么不能形成可育种子？是真的一粒种子都没有吗？由于原始生殖细胞中有三套非同源染色体，减数分裂时会出现联会紊乱，不能形成可育的配子。所以三倍体的生物一般不可育。一、染色体数目的变异由受精卵发育而来，体细胞中含有四个染色体组的个体。

四倍体马铃薯（4n=48）棉花（4n=52）山药（4n=40）香葱（4n=32）一、染色体数目的变异思考四倍体生物是否一定能形成可育配子？具有偶数染色体组的多倍体植物，在减数分裂中，若染色体能够配对，一般是可育的。具有奇数染色体组的多倍体植物，在减数分裂中染色体不能正常配对，一般是不可育的。异源二倍体由于联会紊乱也不可育（骡子、马和驴的生殖隔离）。一、染色体数目的变异通常由受精卵发育而成，体细胞中含有3个或以上染色体组的个体统称为多倍体。

多倍体小麦（六倍体）菊花（六倍体）葡萄（三/四倍体）多倍体在植物中很常见，在动物中极少一、染色体数目的变异优点缺点①茎秆粗壮；②叶片、果实和种子都比较大；③糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加。①结实率低，②晚熟二倍体葡萄四倍体葡萄二倍体草莓四倍体草莓一、染色体数目的变异单倍体：由配子发育而成，因此其体细胞中只含有本物种配子染色体组数蜂后♀雄蜂♂工蜂♀减数分裂2n1n个体弱小，一般高度不育一、染色体数目的变异个体雌配子受精卵雄配子①由受精卵发育来的个体，细胞中含有几个染色体组，就叫几倍体；②而由配子直接发育来的,不管含有几个染色体，都只能叫单倍体。判断单倍体个体二倍体/多倍体是否含有两个染色体组的都是二倍体？是否单倍体都只有一个染色体组？由雌配子或雄配子直接发育而成的生物体几乎全部的动物和过半数的植物是二倍体香蕉(三倍体);马铃薯(四倍体)雄蜂（单倍体）（1）单倍体、二倍体与多倍体以染色体组的形式成倍的增加或减少蜂王雄蜂工蜂32条16条32条一、染色体数目的变异二倍体生物的配子发育而来的个体，其体细胞中只含一个染色体组。如果是四倍体、六倍体生物的配子发育而来的个体，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。单倍体中可以只有一个染色体组，也可以有多个染色体组。个体的体细胞中含几个染色体组就是几倍体。一倍体一定是单倍体；单倍体一定是一倍体；辨析：判断以下关于“倍体”的说法√×√×√×一、染色体数目的变异帕米尔高原的植物65%的种类是多倍体小资料能否用人工的方式处理植物以获得多倍体呢；探究实验：低温诱导植物细胞染色体数目的变化1.实验原理

用低温处理植物的分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，以致影响细胞有丝分裂中染色体被拉向两极，导致细胞不能分裂成两个子细胞，于是植物细胞中的染色体数目发生变化。一、染色体数目的变异2.实验步骤诱导培养01培养方法将蒜（或洋葱）放在装满清水的容器上，让洋葱底部接触水面，室温培养。低温诱导待洋葱长出1cm长的不定根时，将整个装置放入冰箱冷藏室内，诱导培养48~72h。固定细胞02取材剪取诱导处理的根尖0.5~1cm固定放入卡诺氏液中浸泡0.5~1h，以固定细胞形态。冲洗用体积分数为95%的酒精冲洗2次探究实验：低温诱导植物细胞染色体数目的变化一、染色体数目的变异2.方法步骤制作装片03包括：解离、漂洗、染色和制片4个步骤，具体操作方法与观察植物细胞有丝分裂的实验相同。解离3~5min清水漂洗约10min甲紫溶液染色3~5min制片观察装片04先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂象。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。探究实验：低温诱导植物细胞染色体数目的变化一、染色体数目的变异(1)秋水仙素与低温都能诱导染色体数目加倍，这两种方法在原理上有什么相似之处？对照低温诱导72h蒜根尖细胞染色体数目加倍的纤维照片（放大400倍）

秋水仙素与低温都能诱导染色体数目加倍，都与抑制纺锤体的形成有关，着丝粒分裂后，没有纺锤体的牵引作用，因而不能将染色体拉向细胞的两极，导致洗吧中的染色体数目加倍。

不同之处是：低温条件容易创造和控制，成本低、对人体无害、易于操作。思考·讨论：探究实验：低温诱导植物细胞染色体数目的变化一、染色体数目的变异(3)以下试剂在实验中的作用分别是什么？

解离目的：

漂洗目的：

压片目的：思考·讨论：(4)能否观察到细胞分裂的连续变化？为什么？(5)视野中能否看到正常染色体数的细胞？这说明了什么？使组织中的细胞相互分离开来洗去解离液，防止解离过度使细胞分散开来，有利于观察不能，显微镜下观察到的细胞是已被解离液杀死的细胞能，这说明并不是所有细胞中染色体均已加倍；只有少部分细胞实现“染色体加倍”，大部分细胞仍为二倍体分裂状况。探究实验：低温诱导植物细胞染色体数目的变化一、染色体数目的变异(2)实验的步骤是：诱导培养—固定—冲洗—制片一、染色体数目的变异试剂使用方法作用卡诺氏液体积分数为95%的酒精质量分数为15%的盐酸蒸馏水甲紫溶液将根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5～1h冲洗用卡诺氏液处理的根尖与质量分数为15%的盐酸等体积混合，作为解离液浸泡解离后的根尖约10min把漂洗过的根尖放进盛有甲紫溶液的玻璃皿中染色3～5min固定细胞形态洗去卡诺氏液漂洗根尖，洗去解离液使染色体着色解离根尖细胞，使细胞分离一、染色体数目的变异人工诱导多倍体的方法方法：最常用且最有效的方法：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗原理：低温或秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向两极，从而引起细胞内染色数目加倍。染色体数目加倍的细胞继续进行有丝分裂，将来就可能发育成多倍体植株。Q：为什么要处理萌发的种子或幼苗，处理成熟的植株可以不？秋水仙素的作用对象是__________________，成熟的植株大多细胞不进行有丝分裂。

正在有丝分裂的细胞时期：有丝分裂前期低温处理、秋水仙素处理正常细胞染色体加倍细胞一、染色体数目的变异二倍体授粉二倍体（父本）四倍体（母本）三倍体联会紊乱无子西瓜秋水仙素授粉第一年第二年为什么用一定浓度的秋水仙素滴在二倍体西瓜幼苗的芽尖？四倍体西瓜植株做母本产生的雌配子中含有几个染色体组？获得的四倍体西瓜为何要与二倍体杂交？四倍体植株上结的西瓜是无籽西瓜吗？有时可以看到三倍体西瓜中有少量发育并不成熟的种子，请推测产生这些种子的原因。每年都要制种，有没有别的替代方法？促进子房发育成果实获得三倍体种子芽尖细胞分裂旺盛，更容易使染色体数目加倍①进行无性繁殖。将三倍体西瓜植株进行组织培养获取大量的组培苗，再进行移栽。②利用生长素或生长素类似物处理二倍体未受粉的雌蕊，以促进子房发育成无种子的果实。2个，杂交获得三倍体不是①三倍体植株不能进行正常的减数分裂形成生殖细胞，因此，不能形成种子。②并不是绝对一颗种子都没有，其原因是在进行减数分裂时，有可能形成正常的卵细胞一、染色体数目的变异卵幼虫受精卵持续获得蜂王浆未受精的卵2n=32n=16n=162n=32蜂王工蜂雄蜂受精卵2n=32一、染色体数目的变异由配子发育而来，体细胞染色体数目与本物种配子染色体数目相同。

单倍体一倍体（体细胞中含一个染色体组的个体）一定是单倍体。单倍体的体细胞中只含一个染色体组。√×基因型为AAabbb的个体一定为三倍体。×辨析：判断以下关于“单倍体”的说法一、染色体数目的变异由配子发育而来，体细胞染色体数目与本物种配子染色体数目相同。

单倍体与正常植株相比，单倍体植株弱小，且高度不育。体细胞：2N=32配子：减数分裂单倍体：发育N=1616（N）N=16（N）染色体数相等特点单倍体植物植株弱小，且高度不育，那么它有运用何价值呢？一、染色体数目的变异思考请自主阅读教材P89，请尝试构建出单倍体育种的过程。花药离体培养单倍体幼苗秋水仙素处理纯合体优良性状纯合体筛选注意：秋水仙素只能处理萌发的幼苗花药离体培养+秋水仙素处理加倍花药离体（体外）培养单倍体幼苗秋水仙素处理纯合体优良性状纯合体筛选优点：①获得的都是纯合子，自交后代不会发生性状分离；②明显缩短育种年限。缺点：技术复杂，要求技术高，需要结合杂交技术及诱导染色体加倍技术。(1)育种过程减数分裂PAABB×aabbABAbaBabABAABBAbaBabAAbbaaBBaabb花药离体培养获得单倍体秋水仙素处理单倍体幼苗F1

AaBb(2)优缺点基因重组染色体变异为何不处理种子？多倍体育种★普通六倍体小麦的形成一粒小麦（AA）×拟斯卑尔脱山羊（BB）异源二倍体（AB）（不育）染色体数目加倍AABB(二粒小麦）（可育）×粗山羊草（CC）异源三倍体（ABC）（不育）染色体数目加倍普通小麦（AABBCC）三A：一粒小麦的一个染色体组B：拟斯卑尔脱山羊的一个染色体组多倍体育种情境：现有高杆抗病DDTT和矮杆感病ddtt的植株若干，若想培育矮杆抗病植株并留种，如何育种？单倍体育种花药离体培养P高杆抗病DDTT×矮杆感病ddttF1高杆抗病DdTt配子DTDtdTdtDTDtdTdtDDTTDDttddTTddtt↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓纯合体秋水仙素↑需要的矮抗品种第1年第2年P：高杆抗病DDTT×矮杆感病ddttF1：高杆抗病DdTt↓F2：D_T_D_ttddT_ddttddTT杂交育种第1年第2年第3~6年↓××↑需要的矮抗品种矮抗↓↓处理幼苗基因重组染色体变异基因重组多倍体育种一、染色体数目的变异花药离体培养PF1配子DDTTDDttddTTddtt正常植株（纯合）秋水仙素单倍体育种P高杆抗病

DDTT×矮杆感病

ddttF1高杆抗病

DdTtF2D_T_D_ttddT_ddttddTT杂交育种矮抗⊗需要的纯合矮抗品种连续⊗第1年第2年第3-6年高杆抗病

DDTT×矮杆感病

ddtt高杆抗病

DdTtDTDtdTdt单倍体植株第1年第2年DTDtdTdt需要的纯合矮抗品种

现有纯合高秆抗病小麦（DDTT）和矮秆不抗病小麦（ddtt），怎样得到矮秆抗病的优良品种（ddTT）？用遗传图解表示。一、染色体数目的变异注意花药离体培养≠单倍体育种单倍体育种一般包括：杂交、花药离体培养、秋水仙素处理和筛选4个过程。单倍体育种的选择时机不能选择特定基因型的花粉，因为花粉不能表现出相关性状，应在秋水仙素处理后获得的纯合子中选择具有所需性状的个体。单倍体育种与多倍体育种的操作对象不同①由于单倍体往往高度不育，育种操作的对象一般是单倍体幼苗，通过组织培养得到纯合子植株。②多倍体育种操作的对象是正常萌发的种子或幼苗。缺失重复易位倒位F二、染色体结构的变异玉米染色体的缺失环果蝇唾液腺染色体缺失环实例1：猫叫综合征：人的5号染色体短臂缺失一小段所致。患者生长迟缓、智力低下、病指、小头、哭声无力似猫叫，多于婴幼期夭亡果蝇正常翅果蝇缺刻翅FF如何联会配对？实例2：果蝇缺刻翅的产生二、染色体结构的变异实例1：雌果蝇X染色体16区段的重复导致棒眼性状产生棒状眼正常眼FF如何联会配对？二、染色体结构的变异果蝇唾液腺染色体倒位环正常翅卷翅正常翅卷翅实例1：果蝇的正常翅与卷翅；实例2：人9号染色体倒位→习惯性流产如何联会配对？FF二、染色体结构的变异FF如何联会配对？正常眼花斑眼实例1：果蝇花斑眼的形成实例2：某种夜来香花色的变异果蝇唾液腺染色体易位二、染色体结构的变异染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上引起变异同源染色体的非姐妹染色单体互换染色体结构变异（显微镜可见）基因重组（显微镜不可见）二、染色体结构的变异★关于“互换”★关于“增加”“缺失”二、染色体结构的变异染色体结构上的缺失、重复、易位和倒位基因数量、基因排列顺序（基因相对位置）的改变（区别基因突变中碱基对排列顺序）多数对生物体是不利的，甚至导致生物体死亡。生物性状的改变（变异）二、染色体结构的变异方法原理原因实例优点无性繁殖有丝分裂遗传物质没有发生改变无核蜜桔保持优良性状杂交育种（有性生殖）基因重组非同源染色体上的非等位基因自由组合抗倒伏抗锈病小麦组合优良性状；育种时间最长，不能克服远缘杂交不亲和的障碍诱变育种基因突变人工使DNA复制过程发生差错青霉素高产菌株提高变异频率，出现新性状；有利变异少，需大量处理供试材料（盲目性大）单倍体育种基因重组和染色体变异秋水仙素处理单倍体使其染色体加倍小麦新品种缩短育种进程，得到纯合体；技术复杂，需与杂交育种配合多倍体