5.2染色体变异课件-高一下学期生物人教版必修2

染色体变异01040302染色体数目变异染色体结构变异变异在育种中的应用习题检测目录CONTECT染色体数目变异野生祖先种香蕉（有籽）栽培品种香蕉（无籽）野生祖先种栽培品种（香蕉）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）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他们的祖先大不相同，如马铃薯和香蕉。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1.根据前面所学减数分裂的知识，试着完成该表格。问题探讨2.为什么平时吃的香蕉是没有种子的？

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，不能形成种子。3.分析表中数据，你还能提出什么问题吗？能否发挥想象力作出一些推测呢？形成种子的植物细胞中，染色体数目一定是偶数吗？香蕉体细胞中的染色体数目不是偶数，它是怎样形成的呢？又是如何繁殖下一代的？染色体变异生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化，称为染色体变异。染色体结构的变异染色体数目的变异细胞内个别染色体的增加或减少细胞内染色体数目以一套完整的非同源染色体为基数成倍地增加或成套的减少缺失、重复、倒位、易位☛光学显微镜下可以观察到类型染色体数目变异举例：21三体综合征（唐氏综合征）（一）个别染色体的增加或减少正常：8增多：8+1减少：8-1三体增加减少唐氏综合征(21三体综合征)，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）个别染色体的增加或减少21三体综合征的成因1.减数第一次分裂后期同源染色体未分离21三体综合征的成因2.减数第二次分裂后期姐妹染色单体未分离染色体数目变异（二）以染色体组的形式成倍的增加或减少正常果蝇（2n=8）增加一套（3n=12）减少一套（n=4）2个染色体组1个染色体组3个染色体组若用餐具模拟细胞内的染色体：相同的餐具可看作

染色体，不同餐具可看作是

染色体，那么一套餐具就是一套

染色体，称为一个染色体组.同源非同源非同源×2特征本质上1形态上2功能上3一整套非同源染色体各不相同各不相同，但携带生物生长、发育、遗传和变异的一整套遗传信息。染色体组的内涵一个染色体组中不存在同源染色体一个染色体组中各个染色体的形态和功能均不相同一个染色体组中含有该物种的全套遗传信息一个染色体组中不含有等位基因ⅡⅢⅣXⅡⅢⅣY图示染色体组数每1个染色体组的染色体条数1个染色体组的图示322341染色体组数目的确定方法3个4个1个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4个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YyRrAABBDDAaaAABbD2个2个3个1个ABCD2个染色体组数目的确定方法3个；3条1个；4条2个；4条3个；2条4个；3条4个；2条1个；4条2个；2条1.判断细胞含几个染色体组？每组有几条染色体？染色体数目变异染色体数目变异（三）二倍体（1）概念：由受精卵发育而来，体细胞中含有两个染色体组的个体。

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。例如：果蝇、玉米、洋葱就是二倍体

配子亲代×2N2NNN受精卵2N子代2N（三）二倍体（2）配子染色体组数：一般情况下，二倍体通过减数分裂形成的配子只有一个染色体组。染色体数目变异染色体数目变异（四）三倍体（1）形成原因一：二倍体的减数分裂出现错误，形成含有两个染色体组的配子，这样的配子与含有一个染色体组的配子结合，发育成的个体的体细胞中就含有三个染色体组，称作三倍体。减数分裂Ⅰ出现错误染色体数目变异（四）三倍体减数分裂Ⅱ出现错误（1）形成原因二：染色体数目变异（四）三倍体（2）是否可育：

由于原始生殖细胞中有3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。无子西瓜香蕉（四）四倍体

如果两个含有两个染色体组的配子结合，发育成的个体的体细胞中就含有四个染色体组，称作四倍体。减数分裂出现错误有丝分裂出现错误（四）四倍体一般是可育的马铃薯（4n=48）棉花（4n=52）山药（4n=40）香葱（4n=32）（五）多倍体由受精卵发育而来，体细胞中有三或三个以上染色体组的生物，统称为多倍体。（如香蕉、马铃薯、普通小麦等，多见于植物，动物中很少见）小麦（六倍体）菊花（六倍体）葡萄（三/四倍体）（五）多倍体由受精卵发育而来，体细胞中有三或三个以上染色体组的生物，统称为多倍体。（如香蕉、马铃薯、普通小麦等，多见于植物，动物中很少见）2.缺点多倍体特点1.优点生长发育迟缓，结实率低。植株、果实、种子等粗大，糖类、蛋白质等营养物质的含量高。帕米尔高原资料:帕米尔高原多倍体植物种类的比例高达65%。帕米尔高原属严寒的强烈大陆性高山气候，这里冬季漫长(10月至翌年4月)，在海拔3600米左右，1月平均气温-17.8℃，绝对最低气温－50℃，7月平均气温13.9℃，最高不超过20℃。作出假设：二倍体低温等逆境四倍体多倍体是如何形成的呢？人工诱导多倍体----多倍体育种课本P88作用时期：有丝分裂前期人工诱导多倍体的方法低温或秋水仙素抑制纺锤体的形成染色体不能移向细胞的两极导致染色体数目加倍导致多倍体继续分裂低温诱导植物染色体数目变化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。2.选材应选用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。3.实验步骤待洋葱长出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。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。培养方法低温诱导放入卡诺氏液中浸泡0.5~1h，以固定细胞形态。剪取诱导处理的根尖0.5~1cm取材固定用体积分数为95%的酒精冲洗2次冲洗诱导培养固定细胞3.实验步骤诱导培养解离漂洗染色制片盐酸和酒精混合液（1：1混合），目的是使组织中的细胞相互分离开来。清水漂洗，目的是洗去药液，防止解离过度。用甲紫（龙胆紫）或醋酸洋红溶液对染色体染色。放在载玻片上，加清水并用镊子把根尖弄碎，盖上盖玻片，用拇指轻轻地按压盖玻片完成制片。4.观察先用

寻找染色体形态好的分裂象；视野中既有

，也有

；确认某个细胞发生染色体数目变化后，再用

观察；低倍镜正常的二倍体细胞染色体数目发生改变的细胞高倍镜问题:该实验中各种试剂在实验中的作用分别是什么？试剂作用卡诺氏液95%酒精解离液0.01g/mL的甲紫溶液固定细胞形态冲洗附着在根尖表面的卡诺氏液使组织中的细胞相互分离开使染色体(染色质)着色，便于观察染色体(染色质)的形态、数目和行为问题:能否观察到细胞分裂的连续变化？为什么？不能，显微镜下观察到的细胞是已被解离液杀死的细胞秋水仙素处理1.实验原理当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细胞两极，从而引起细胞内染色体数目加倍。染色体数目加倍的细胞继续进行有丝分裂就可能发育成多倍体植株。秋水仙素（C22H25O6N）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。最常用且最有效的方法2.实验方法用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。有丝分裂前期3.时期

低温条件容易创造和控制，成本低、对人体无害、易于操作。不同点

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，导致细胞中的染色体数目加倍。相同点秋水仙素与低温处理的比较染色体数目变异

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，叫作单倍体。定义与正常植株相比，植株弱小，且高度不育。特点体细胞：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（六）单倍体注意②单倍体并非都不育：

二倍体的配子发育成的单倍体，表现为高度不育；多倍体的配子如含有偶数个染色体组，则发育成的单倍体含有同源染色体及等位基因，可育并能产生后代。①单倍体的体细胞中并不一定只有一个染色体组，如四倍体的配子形成的单倍体的体细胞中含有两个染色体组。归纳提升1．倍性的判断染色体结构变异缺失重复倒位易位染色体结构变异染色体结构变异（一）缺失染色体的某一片段缺失引起变异abcdefacdefbcdef②果蝇缺刻翅的形成举例：①人类的猫叫综合征:5号染色体部分缺失正常翅缺刻翅结果：基因数目减少染色体结构变异项目染色体片段缺失碱基对缺失图解区别原理观察染色体结构变异基因突变在光学显微镜下观察到在光学显微镜下观察不到缺失后的联会现象染色体结构变异（二）重复染色体中增加某一片段引起的变异abcdefbacdefb果蝇棒状眼的形成正常眼棒状眼举例：结果：基因数目增加重复后的联会现象染色体结构变异（三）易位染色体某一片段移接到另一条非同源染色体上引起的abcdefhijkabcdefghijkg举例：②果蝇花斑眼的形成①人慢性粒细胞白血病正常眼花斑眼项目染色体易位交叉互换图解区别位置原理观察非同源染色体之间同源染色体的非姐妹染色单体之间染色体结构变异基因重组在光学显微镜下观察到在光学显微镜下观察不到易位后的联会现象染色体结构变异（四）倒位染色体的某一片段位置颠倒引起变异acdefbafcdebcdeb

染色体片段位置颠倒，使染色体上的基因排列顺序发生改变，影响了某些基因的表达，从而引起性状改变。正常翅卷翅结果：注意：倒位发生在一条染色体中倒位后的联会现象染色体结构变异缺失重复倒位类型易位基因数目增加结果：基因数目减少结果：基因排列顺序改变结果：基因排列顺序改变结果：染色体结构变异的结果和影响缺失重复

易位

倒位染色体上基因数目、排列顺序发生改变

结果：性状变异（改变）

影

响大多数染色体结构变异对生物体是不利的，有的甚至会导致生物体死亡。类别

基因突变基因重组染色体变异适用范围类型发生时期所有生物（包括病毒）自然状态下，发生在真核生物的有性生殖过程中真核生物诱发突变、自发突变或（显性突变、隐性突变）交叉互换型、自由组合型（基因工程、转化实验）染色体结构变异、染色体数目变异任何时期，主要发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期减数第一次分裂前期、减数第一次分裂后期任何时期，主要发生在细胞分裂时类别

基因突变基因重组染色体变异结果光学显微镜观察育种中的应用引起基因碱基序列的改变（产生了新基因）产生了新基因型和性状组成、不能产生新的基因和性状使排列在染色体上基因的数目或排列顺序发生改变，不产生新的基因不能观察到，属于分子水平不能观察到，属于分子水平能观察到，属于细胞水平诱变育种杂交育种单倍体育种、多倍体育种类别

基因突变基因重组染色体变异结果新基因产生的途径；生物变异的根本来源；为生物的进化提供了丰富的原材料；生物变异的来源之一，对生物进化具有重要的意义生物变异的来源之一，对生物进化具有重要的意义基因突变是分子水平的变异，在光学显微镜下看不到碱基对的改变，但由基因突变引起的某些性状改变还是可以借助光学显微镜检查的，如镰状细胞贫血，可根据观察红细胞形态来区分。变异在育种中的应用杂交育种1.原理基因重组2.方法连续自交，不断选种。（不同个体间杂交产生后代，然后连续自交，筛选所需纯合子）3.优点4.缺点①目的性强，通过杂交使位于不同个体上的优良性状集中于一个个体上。①育种所需时间较长。②操作简单，技术要求不高。②只能利用已有的基因重组，不能创造新的基因。杂交育种——植物

P

抗倒易病

易倒抗病

F1

抗倒易病F2DDTTddttDdTtDdtt抗倒易病抗倒抗病易倒易病易倒抗病DDtt杂交自交选优自交F3选优连续自交，直至不出现性状分离为止。抗倒抗病DDtt杂交育种——动物短毛折耳猫bbee长毛立耳猫BBEE×长毛立耳猫BbEe♀、♂互交B_E_B_eebbE_bbee与bbee测交选择后代不发生性状分离的亲本即为BBee杂交育种——总结（1）植物杂交育种中，优良性状的纯合子获得一般采用多次自交选种；（2）动物杂交育种中，优良性状的纯合子获得一般采用测交，选择测交后代不发生性状分离的亲本；（3）如果优良性状是隐性，直接在F2中选出即为纯合体。诱变育种1.原理基因突变2.方法3.优点4.缺点利用物理因素（如X射线，紫外线，激光等）或化学因素（如亚硝酸等）处理生物，使生物发生基因突变。从中筛选有利变异。①提高突变率，加速育种进程。②大幅度改良某些性状，创造人们所需要的优良变异类型。①有利变异少，需大量处理实验材料；②诱变的方向和性质不能控制，具有盲目性。单倍体育种1.原理染色体(数目)变异2.方法3.优点4.缺点植株①花药离体培养单倍体植株②人工诱导染色体加倍正常植株（纯合子）种子自交萌发新植株（新品种）☞拥有正常染色体数目①明显缩短育种时间②所得个体均为纯合体技术复杂操作困难单倍体育种≠花药离体培养单倍体育种抗倒伏，不抗病抗倒伏抗病花药（粉）：单倍体幼苗：DTDtdTdt正常植株：DDTTDDttddTTddtt新品种：DDtt方法：花药离体培养秋水仙素处理DDTT（♀）×ddtt（♂）第一年第二年筛选DdTt抗倒伏，不抗病倒伏，抗病二倍体生物组织培养DdTt植株DTDtdTdt多倍体育种1.原理染色体(数目)变异2.方法3.优点4.缺点果实大、营养丰富等结实率,发育迟缓低温处理或秋水仙素处理萌发的种子或幼苗5.无籽香蕉培育野生芭蕉

2n有籽香蕉

4n加倍野生芭蕉

2n无籽香蕉

3n无籽西瓜培育雌蕊子房子房壁果皮胚珠珠被种皮卵细胞（1个）+精子（1个）极核（2个）+精子（1个）受精卵胚受精极核胚乳种子果实无籽西瓜培育2N4N第一年（1）为什么用一定浓度的秋水仙素溶液滴在二倍体西瓜幼苗的芽尖？（2）处理后的植株，各个部位染色体数目是否都为4N？秋水仙素处理后的茎、叶、花的染色体数目加倍，而未处理的根细胞中仍为两个染色体组。

芽尖细胞正在进行有丝分裂，当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细胞两极，从而引起细胞内染色体数目加倍。2N母本父本无籽西瓜培育2N第一年2N4N果皮____种子的胚____种皮____4N3N4N杂交获得三倍体（3）获得的四倍体西瓜为何要与二倍体杂交？（4）为什么要用四倍体植株做母本？①多倍体花粉可育低；②种子产量高;③种皮薄，利于播种无籽西瓜培育假授粉3N2N母本父本果皮____3N①三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。（5）三倍体西瓜为什么没有种子？真的一颗没有吗？☛联会紊乱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。无籽西瓜培育假授粉3N2N母本父本果皮____3N两次传粉第一次传粉目的：杂交获得三倍体种子第二次传粉目的：刺激子房产生生长素，促进子房发育为果实。无籽西瓜培育（6）按照一般流程，获得无子西瓜需要几年？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。（7）每年都要制种，很麻烦，有没有替代方法？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年归纳提升2．无子西瓜培育过程中父本和母本的选择及结果分析(1)如果用二倍体西瓜作母本，用四倍体西瓜作父本，二者杂交得到的种子中种皮含两个染色体组，胚含三个染色体组，当胚发育成熟时，种皮已过度发育，非常坚硬，使种子难以萌发。而且，实践证明，用二倍体作母本得到的三倍体的种子即使能萌发长成植株，其结出的果实中珠被发育成坚硬的种皮，也会导致西瓜口感不好。(2)四倍体植株(母本)上结四倍体西瓜，四倍体西瓜的种子细胞中含有3个染色体组，其果肉、种皮细胞中含有4个染色体组。1类型杂交育种诱变育种单倍体育种多倍体育种育种原理育种法优点应用实例基因突变染色体变异基因重组染色体变异杂交→自交→选优→自交物理或化学的方法处理生物花药离体培养后再用秋水仙素加倍使不同亲本的优良性状集中于同一个体上提高变异频率加速育种进程明显缩短育种年限器官大型，营养含量高培育矮抗小麦培育青霉素高产菌株培育矮抗小麦三倍体无子西瓜的培育用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗课堂小结1.“可遗传”与“可育”可遗传≠可育。三倍体无子西瓜、骡子、二倍体的单倍体等均表现为“不育”，但它们均属于可遗传变异。2.“最简便”与“最快速”最简便着重于技术含量应为易操作，如杂交育种，虽然年限长，但农民自己可简单操作。但最快速则未必简便，如单倍体育种可明显缩短育种年限，但其技术含量却较高。3.“单倍体育种”与“花药离体培养”单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理等过程；花药离体培养只是单倍体育种的一个操作步骤。课堂小结1.概念指亲、子代间或子代之间存在性状差异的现象。可遗传的变异不可遗传的变异基因突变染色体变异基因重组突变思路：变异个体自交或与其他个体杂交

若此变异不再出现，为不可遗传变异；若此变异再次出现，为可遗传变异。方法技巧：可遗传变异与不可遗传变异的判断思路2.类型课堂小结课堂小结课堂小结1.“环境条件改变引起的变异”一定就是“不可遗传的变异”吗？

(填“一定”或“不一定”)。不一定2._________和___________均属于突变。其中在光学显微镜下可见的可遗传变异为

，分子水平发生的变异为___________________，只在减数分裂过程发生的变异为

，真、原核生物和病毒共有的变异类型为__________。基因突变染色体变异基因突变和基因重组基因重组基因突变染色体变异3.基因突变在DNA分子水平，无法用显微镜观察，可以用

检测。亦可以用

酶检测。DNA分子杂交限制4.可遗传变异

（填“不一定”、“一定”）都能通过有性生殖遗传