【生物】染色体变异课件-2023-2024学年高一下学期生物人教版必修二

第五章

基因突变及其他变异第二节

染色体变异问题探讨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野生祖先种马铃薯（多种颜色）栽培品种马铃薯（一般都为黄色）野生祖先种栽培品种（马铃薯）野生祖先种香蕉（有籽）栽培品种香蕉（无籽）野生祖先种栽培品种（香蕉）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异常为什么平时吃的香蕉是没有种子的？根据前面所学减数分裂的知识，试着完成该表格。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素乱，不能形成正常的配子，因此无法形成受精卵，进而无法形成种子。问题探讨分析表中数据，你还能提出什么问题吗?能形成种子的植物细胞中，染色体数目一定是偶数吗?香蕉体细胞中染色体数目不是偶数,是怎样形成的?又是如何繁殖的?一.染色体数目的变异染色体变异(1)概念：生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化。染色体结构变异染色体数目变异个别染色体的增加或减少以染色体组成倍地增加或减少(2)类型:非整倍变异整倍变异光学显微镜下可见增加一条减少一条增加一套减少一套缺少一截正常果蝇（2n=8）一.染色体数目的变异非整倍变异(1)概念：正常染色体组中,丢失或添加了一条或几条完整的染色体。单体：2n-1三体：2n+1(2)举例：①21三体综合征唐氏综合征,又称先天愚型，由于多了一条21号染色体而导致的疾病。存活者有明显的智能落后、特殊面容、生长发育障碍和多发畸形。一.染色体数目的变异非整倍变异(2)举例：①21三体综合征原因：①减数第一次分裂后期21号同源染色体未分离②或减数第二次分裂后期姐妹染色单体分离后移向细胞的同一极一.染色体数目的变异非整倍变异(2)举例：②性染色体数目异常【A】:XO单体Turner综合征(先天性卵巢发育不全综合征)症状：颈蹼，肘外翻、部分患者智力轻度低下。有的患者伴有心、肾、骨骼等先天畸形。外观表现为女性，但性腺发育不良，没有生育能力。44条＋XO（45条）原因:①父方在MⅠ时X和Y未分离,进入同一个配子中,形成不含性染色体的异常精子。②或母方在MⅠ时X和X未分离，或MⅡ时两条X单体分离后进入同一个配子中，形成不含性染色体的异常卵细胞。一.染色体数目的变异非整倍变异(2)举例：②性染色体数目异常【B】:XYY三体:一种人类男性的性染色体疾病，比正常的男性多出一条Y染色体，所以又称“超雄综合征”原因：父方在MⅡ时两条Y染色单体分离后，进入同一个配子中，产生YY的异常精子。【C】:XXY三体:具有XXY染色体的人通常表现为XY男性的生理特征，同时可能出现不同程度的女性化第二性征。原因：①父方在MⅠ时X和Y未分离，进入同一个配子中，形成XY的异常精子。②或母方在MⅠ时X和X未分离，或MⅡ时两条X单体分离后进入同一个配子中，形成XX的异常卵细胞。【D】:XXX三体:大多数X三体个体表型正常，但发育较早，平均身高较正常女性高，平均智商比正常人群低10-15.原因：①父方在MⅡ时两条X染色单体分离后，进入同一个配子中，产生XX的异常精子。②或母方在MⅠ时X和X未分离，或MⅡ时两条X单体分离后进入同一个配子中，形成XX的异常卵细胞。一.染色体数目的变异整倍变异1.染色体组(1)概念：细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同，但相互协调，共同控制生物的生长、发育、遗传和变异的一组染色体。3对常染色体+XX每对中的一条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，其中每套非同源染色体称为一个染色体组。Ⅳ3条常染色体+X一.染色体数目的变异整倍变异1.染色体组(2)特征：③一个染色体组中含有控制生物生长、发育、遗传和变异的全套遗传信息。①一个染色体组不含同源染色体，不含等位基因。②一个染色体组所含的染色体大小、形态和功能各不相同，均为非同源染色体。123456789101112野生马铃薯的染色体组成野生马铃薯配子中染色体123456789101112一.染色体数目的变异整倍变异1.染色体组(3)判断方法：项目染色体组数每个染色体组内染色体数3323144222方法一：根据染色体形态判断染色体组数＝

，一个染色体组中的染色体数＝

。形态相同的染色体的条数不同形态染色体的种类数染色体组数＝

，一.染色体数目的变异整倍变异1.染色体组(3)判断方法：项目染色体染色体组数方法二：根据基因型判断Aaaa2314AABBDDAaaABCDAaaaAABBDDAaaABCD控制同一性状的基因(同一英文字母)的个数一个染色体组中的染色体数＝

。控制不同性状的基因(不同字母)的种类数一.染色体数目的变异整倍变异1.染色体组(4)类型：①二倍体由受精卵发育而来，体细胞中含有两个染色体组的个体。2N2:含有两个染色体组N:每个染色体组中有N条染色体。例:人类的染色体可表示为2N

=46二倍体生物有性生殖过程如下：2N二倍体(♀)减数分裂N雌配子2N二倍体(♂)减数分裂N雄配子受精作用发育2N2N受精卵二倍体在自然界,几乎全部动物和过半数植物都是二倍体。一.染色体数目的变异整倍变异1.染色体组(4)类型：②多倍体由受精卵发育而来，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。配子(含1个染色体组)二倍体(含2个染色体组)配子(含2个染色体组)配子(含1个染色体组)正常减数分裂异常减数分裂三倍体（个体含3个染色体组）配子(含2个染色体组)受精发育四倍体（个体含4个染色体组）受精发育二倍体的胚或幼苗有丝分裂染色体复制未分离多倍体在植物中很常见，在动物中及少见。一.染色体数目的变异整倍变异1.染色体组(4)类型：②多倍体马铃薯是四倍体普通小麦是六倍体四倍体可以通过减数分裂形成含有两个染色体组的配子。香蕉、无子西瓜是三倍体三倍体因为原始生殖细胞中有三套非同源染色体，减数分裂时出现联会紊乱，不能形成可育的配子。因此，香蕉、三倍体无子西瓜的果实中没有种子。可育不可育一.染色体数目的变异整倍变异1.染色体组(4)类型：②多倍体在被子植物中，约有33%的物种是多倍体。例如，普通小麦、棉、烟草、菊、水仙等都是多倍体。某些品种的苹果、梨、葡萄也是多倍体。茎秆粗壮，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，但发育迟缓，结实率低。特点：四倍体番茄(维生素C含量高)四倍体葡萄三倍体葡萄菊花六倍体香葱四倍体一.染色体数目的变异整倍变异1.染色体组(4)类型：②多倍体人工诱导多倍体1.方法:2.处理对象:3.原理:低温处理、秋水仙素诱发等萌发的种子或幼苗染色体复制着丝点分裂进入下一个周期无纺锤体形成无纺锤丝牵引染色体加倍的体细胞低温或秋水仙素抑制纺锤体的形成导致染色体不能移向细胞的两极导致染色体数目加倍继续分裂多倍体4.实例:三倍体无子西瓜是从百合科植物秋水仙的种子和球茎中提取的一种植物碱。它是白色或淡黄色的粉末或针状结晶，有剧毒，使用时应当特别注意。(进行有丝分裂)一.染色体数目的变异整倍变异1.染色体组(4)类型：②多倍体4.实例:三倍体无子西瓜的培育联会紊乱第一年杂交三倍体（母本）（父本）无子西瓜三倍体（母本）二倍体（父本）授粉第二年抑制纺锤体的形成杂交获得三倍体种子刺激子房发育为果实为什么三倍体西瓜中有少量发育并成熟的种子？在减数分裂时形成正常的卵细胞，从而形成正常的种子,但概率极小。无子西瓜每年都要制种,有没有别的替代方法?②利用生长素或生长素类似物处理二倍体植株未受粉的雌蕊，以促进子房发育成无种子的果实，同时，在花期全时段要进行套袋处理，以避免受粉。①进行无性生殖，将三倍体植株进行组织培养获取大量培苗，再进行移栽；一.染色体数目的变异低温诱导植物细胞染色体数目的变化学习低温诱导植物细胞染色体数目变化的方法。理解低温诱导植物细胞染色体数目变化的作用机制。2.目的要求3.材料用具材料：蒜或洋葱（均为二倍体，体细胞中的染色体数目为16）用具：培养皿，滤纸，纱布，烧杯，镊子，剪刀，显微镜，载玻片，盖玻片，冰箱药品：卡诺氏液，质量浓度为0.01g/mL的甲紫（旧称龙胆紫）溶液，质量分数为15%的盐酸，体积分数为95%的酒精。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，植物细胞的染色体数目发生变化。1.实验原理4.方法步骤一.染色体数目的变异低温诱导植物细胞染色体数目的变化诱导培养材料处理剪取根尖：约0.5～1cm固定细胞形态：放入卡诺氏液中浸泡0.5～1h冲洗：用体积分数为95%的酒精冲洗2次制作装片解离、漂洗、染色、制片，方法同实验“观察植物细胞的有丝分裂”解离3一5min漂洗约10min甲紫溶液染色3-5min压片使细胞相互分离洗去药液，防止解离过度使染色体着色细胞分散开来是固定液的一种,其作用是固定细胞形态以及细胞内的各种结构,固定之后,细胞死亡并且定型,不再代谢也不再变化。解离液主要是溶解细胞间的连接物质,将组织中的细胞分散开来,便于观察,解离之后细胞死亡。将蒜(或洋葱)在冰箱冷藏室内(4℃)放置一周。取出后,将蒜放在装满清水的容器上方,让蒜的底部接触水面,于室温(约25℃)进行培养。待蒜长出约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。观察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。4.方法步骤一.染色体数目的变异低温诱导植物细胞染色体数目的变化前者数目多于后者一.染色体数目的变异低温诱导植物细胞染色体数目的变化实验注意事项：①选材：应选择能进行分裂的分生组织细胞，否则不会出现染色体加倍的情况。②温度不是越低越好：温度过低对根尖细胞造成伤害，应选择适宜温度。③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。④细胞是死的而非活的：显微镜下观察到的细胞是已被解离液杀死的细胞。⑤着丝点分裂与纺锤体无关：着丝点到有丝分裂后期即分裂，无纺锤丝牵引，着丝点也分裂。一.染色体数目的变异整倍变异1.染色体组(4)类型：③单倍体由配子直接发育而来，体细胞中的染色体数目与本物种配子染色体数目相同的个体。蜜蜂蜂王工蜂雄峰由受精卵发育而来的二倍体由卵细胞发育而来单倍体蜂王

雄蜂

工蜂2n=322n=32n=16特点：植株长得弱小一般高度不育含偶数个染色体组：可育含奇数个染色体组：高度不育在自然条件下，玉米、高粱、水稻、番茄等二倍体植物，偶尔也会出现单倍体植株。单倍体不一定只含一个染色体组一.染色体数目的变异整倍变异1.染色体组(4)类型：③单倍体单倍体育种1.方法:花药(花粉)离体培养+人工诱导染色体加倍花药离体培养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2.流程:杂交3.优点:明显缩短育种年限，子代均为纯合子单倍体育种中秋水仙素处理萌发的种子吗？不能，因为单倍体往往高度不育，育种操作的对象一般是单倍体幼苗.用秋水仙素处理单倍体一定能够获得纯合子吗？花药离体培养单倍体幼苗秋水仙素纯合体优良性状纯合体筛选不一定，若亲本为二倍体，则获得的品种一定为纯合子.

AB秋水仙素若亲本为多倍体，则获得的品种不一定为纯合子AABB(纯合子)Aa秋水仙素AAaa(杂合子)一.染色体数目的变异单倍体育种与多倍体育种的比较注：用秋水仙素处理植株使染色体数目加倍，若操作对象是单倍体植株，叫单倍体育种，若操作对象为正常植株，叫多倍体育种。单倍体育种多倍体育种原理常用方法优势缺点染色体变异染色体组成倍减少，再加倍后得到纯种染色体变异染色体组成倍增加花药离体培养+人工诱导染色体加倍秋水仙素处理萌发的种子、幼苗缩短育种年限，得到的植株是纯合子操作简单技术复杂一些，需与杂交育种配合适用于植物，在动物方面难以操作一.染色体数目的变异单倍体、二倍体、多倍体的比较项目单倍体二倍体多倍体概念发育起点染色体组的数目性状表现由配子发育而来，体细胞的染色体数目与本物种配子染色体数目相同的个体由受精卵发育而来，体细胞中含有2个染色体组的个体由受精卵发育而来，体细胞中含有3个或3个以上染色体组的个体未受精的配子受精卵受精卵不确定(是正常体细胞染色体组数目的一半)2个3个或3个以上植株矮小，且高度不育(除雄蜂外)茎秆粗壮，叶片、果实、种子较大，营养丰富，但发育迟缓，结实率低正常(作为单倍体、多倍体的参照物)二.染色体结构的变异人类的许多遗传病是由染色体结构改变引起的。例如：猫叫综合征猫叫综合征人的5号染色体部分缺失引起的遗传病，因为患儿哭声轻，音调高，很像猫叫而得名。猫叫综合征患者的生长发育迟缓，而且存在严重的智力障碍。二.染色体结构的变异(1)类型：①缺失:染色体的某一片段缺失引起变异。abcdefacdefb片段缺失染色体正常正常翅染色体片段缺失缺刻翅例：蝇缺刻翅的形成、人类猫叫综合征二.染色体结构的变异(1)类型：①缺失:染色体的某一片段缺失引起变异。缺失后的联会现象：ABCDEF同源染色体abcdefB片段缺失ACDEFACDEFabcdef联会二.染色体结构的变异(1)类型：②重复:染色体中增加某一片段引起变异。abcdefabbcdefb片段增加染色体正常正常眼染色体片段重复棒眼例：果蝇棒状眼的形成二.染色体结构的变异(1)类型：②重复:染色体中增加某一片段引起变异。重复后的联会现象：同源染色体abcdefABCDEFB片段重复ABCDEFBabcdefABCDEF联会B二.染色体结构的变异(1)类型：③易位: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。abcdefghijklijklabcghdefabcklghijdef染色体正常正常眼染色体易位花斑眼例：果蝇花斑眼的形成、人慢性粒细胞白血病(1)类型：③易位: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。二.染色体结构的变异同源染色体ABCDEFabcdefGHIJKLghijkl同源染色体易位abcdefABCDJKLGHIEFghijklabc