2020-2021学年高一下学期生物人教版必修二5.2染色体变异课件（64张ppt）

(共64张PPT)
变异的类型
可遗传的变异：
不遗传的变异：
基因突变
染色体变异
基因重组
知识回顾
第
五
章
基因突变及其他变异
第
2
节
染
色
体
变
异
基因突变是染色体上的某一个位点上的基因的改变,在光学显微镜下是无法直接观察到的；而染色体变异是光学显微镜下直接观察到的变异。
什么是染色体变异？
在自然条件或人为条件改变的情况下，染色体结构的改变或染色体数目的增减导致生物性状的变异,叫染色体变异。
一、染色体变异
1.概念：
2.类型:
染色体变异包括染色体结构变异和染色体数目变异两种。
二、染色体结构的变异
a
b
c
d
e
f
b
a
c
d
e
f
果蝇缺刻翅的形成
1、缺失：指染色体上某一区段及其带有的基因一起缺失，从而引起变异的现象。
例:果蝇缺刻翅的形成
　　“猫叫综合症”是人的5号染色体部分缺失引起的遗传病，病儿生长发育迟缓，头部畸形，哭声奇特，皮纹改变等特点，并有智能障碍，而其最明显的特征是哭声类似猫叫。
重复
２、重复：染色体中增加某一片段而引起的变异现象。例果蝇棒状眼形成。
a
b
c
d
e
f
b
b
a
b
c
d
e
f
b
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引起的变异
3、易位
a
b
c
d
e
f
g
h
i
j
k
l
g
h
i
j
k
l
a
b
c
e
f
d
a
b
c
k
l
g
h
d
e
f
j
i
夜来香的变异
移接
思考:联会时，在形成四分体时，常会发生四分体中的非姐妹染色单体的交叉互换，这是否染色体变异？
四分体中非姐妹染色单体的交叉互换
不属于，
这属于基因重组
易位:染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上。
属于基因重组
属于染色体变异
染色体的某一片段位置颠倒也可以引起变异
4、倒位
a
b
c
d
e
f
a
b
c
d
e
f
b
c
d
e
a
f
颠倒
思考：为什么染色体结构的改变会导致性状的发生改变?
染色体结构上的缺失、重复、易位和倒位
导致
染色体上基因数量、排列顺序的改变
导致
生物性状的改变（变异）
三、染色体数目的变异
（一）概念：
在某些特定的环境条件下，生物体的染色体数
目会发生改变，从而产生的可遗传的变异。
细胞内的个别染色体增加或减少
细胞内的染色体数目以染色体组的形式成倍的增加或减少
（二）类型
（三）个别染色体的增加或减少
①个别染色体的增加：
如21三体综合征
（染色体数为：45+XX或XY）
21三体综合征的异常染色体
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。
②个别染色体的减少：
如性腺发育不良
（染色体数为：44+X）
请思考：
Q1:果蝇体细胞有几条染色体？
8条
Q2:Ⅱ号和Ⅱ号染色体是什么关系?Ⅲ号和Ⅳ号呢?
同源染色体
非同源染色体
Q3:雄果蝇的体细胞中共有哪几对同源染色体?
Ⅱ和Ⅱ、Ⅲ和Ⅲ、Ⅳ和Ⅳ、X和Y
（四）染色体数目成倍的增加或减少
携带着控制果蝇生长发育的全部遗传信息
雄果蝇精子中的一组染色体就是一个染色体组
Q4：雄果蝇产生的精子中有哪几条染色体？它们是否携带着控制生物生长发育的全部遗传信息？
Q5：如果将果蝇的精子的染色体看成一组，那么果蝇的体细胞中有几组染色体？
两组
雄果蝇染色体组图解
X
Y
Ⅱ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅳ
Y
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
一个染色体组
一个染色体组
二个染色体组
Ⅱ
Ⅱ
Ⅳ
Ⅳ
Ⅲ
Ⅲ
X
X
1.染色体组
特点：①一个染色体组中无同源染色体
②一个染色体组中所含的染色体在形态、大小
和功能上各不相同
③一个染色体组携带着控制一种生物生长发育、遗传变异的全套遗传信息
细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各
不相同，但又互相协调，共同控制生物的生长、
发育、遗传和变异，这样的一组染色体，叫做一
个染色体组。
染色体组数目的判断
4个染色体组
3个染色体组
a.根据染色体形态判断:
细胞中形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组。
注意
如图：基因型为Aaaabbbb
的细胞中有
个染色体组
基因型为AAabbb的细胞中有
个
染色体组
A
a
a
a
b
b
b
b
A
a
A
b
b
b
b.根据基因型判断：
控制同一性状的基因出现几次，就含有几个染色体组；
即：一种字母（大小写）有几个就为几组
4
3
c、根据染色体的数目和形态数来推算：
染色体组的数目=染色体数/染色体形态数。
A
a
a
a
b
b
b
b
A
a
A
b
b
b
请判断下列细胞中各有多少个染色体组？
2个
3个
4个
1个
2个
4个
1、如图所示的细胞中含有几个染色体组？
A．1
B．2
C．3
D．4
3、韭菜的体细胞中含有32条染色体，这32条染色体有8种形态结构，韭菜体细胞中含有几个染色体组：
A．2
B．4
C．6
D．8
B
2、某生物的基因型为AAaaBBbbCCcc,那么它有多少个染色体组：
A、2
B、3
C、4
D、8
C
C
4.分析对照图，从A
B
C
D中确认出表示含一个染色体组的细胞，是图中的（　）
B
A
B
C
D
5.
不是染色体结构变异的结构的是(
　)
A
染色体缺失某一段
B
染色体中增加了某一片段
C
染色体中的DNA的碱基对位置的颠倒
D
染色体中的某一片段的位置的颠倒
C
二倍体：由受精卵发育而成的个体,体细胞中具有两个染色体组。
多倍体：由受精卵发育而成的个体，体细胞中具有三个或三个以上染色体组，就叫做多倍体
三倍体：具有3个染色体组的细胞
四倍体：具有4个染色体组的细胞
……
含有N个染色体组就叫N倍体
二倍体和多倍体
多倍体的成因：
正常有丝分裂
由于受到某些因素的干扰，纺锤体不能形成
此细胞不能分裂成两个细胞，于是一个细胞中的染色体就会加倍。
形态上加大（如茎秆、叶片、果实、种子）
营养物质增多（如蛋白质、糖类、脂肪）。
多倍体植物有什么特点？
？
多倍体水稻有穗大粒多等特点，为什么我们不广泛推广种植多倍体水稻？
人工诱导多倍体在育种上的应用：
秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
秋水仙素能抑制纺锤体的形成
发挥作用的时间：
有丝分裂的前期
最有效方法：
原理：
二倍体
三倍体
秋水仙素处理
使染色体
数目加倍
四倍体（母本）
三倍体
西瓜子
种植
三倍体无子
西瓜
第
一
年
第
二
年
传粉
传粉刺激果实发育
二倍体
三倍体无子西瓜的培育
无子西瓜的培育过程
二倍体幼苗
四倍体植株
秋水仙素处理
染色体加倍
二倍体幼苗
二倍体植株
发育
授粉
二倍体幼苗
二倍体植株
发育
花粉诱导
三倍体种子
三倍体无籽瓜
三倍体植株
发育
第一年
第二年
思考：1、三倍体植株为什么不能形成种子？
二倍体幼苗
四倍体植株
秋水仙素处理
染色体加倍
二倍体幼苗
二倍体植株
发育
授粉
二倍体幼苗
二倍体植株
发育
花粉诱导
三倍体种子
三倍体无籽瓜
三倍体植株
发育
第一年
第二年
三倍体西瓜联会紊乱，不能产生正常的配子；
用二倍体花粉：刺激子房发育为果实
2、为什么还需授以二倍体（普通西瓜）的花粉？
蜜蜂:
精子(16条)
卵细胞(16条)
精用受作
蜂王、工蜂
(32条)
雄峰
(16条)
直接发育
单倍体:
3.单倍体
单倍体：由配子发育而成的个体，体细胞中含有本物种
配子染色体数目的个体。如
蜜蜂中的雄蜂。
如何进行单倍体育种？单倍体育种有什么优点？
优点：a.后代都是纯合子
b.缩短育种年限
花药
单倍体
植株
纯合正常植株
秋水仙素
染色体数目加倍
离体培养
单倍体育种
实例：下面以利用高茎抗病和矮茎不抗病水稻培育矮茎抗病水稻为例说明单倍体育种方法
高抗病
DDTT
杂合高抗DdTt
矮不抗ddtt
花药离
体培养
高抗DT
矮不抗dt
高不抗Dt
矮抗dT
纯合高抗DDTT
加倍
纯合矮不抗ddtt
加倍
纯合高不抗DDtt
加倍
纯合矮抗抗ddTT
加倍
单倍体育种与多倍体育种的比较
多倍体育种
单倍体育种
原理
常用方法
优点
缺点
染色体组成倍增加
染色体组成倍减少，再加倍后得到纯种
秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
花药离体培养后人工诱导染色体加倍
器官大，提高产量和营养成分
明显缩短育种年限
育种时间长，适用于植物，动物方面难开展
技术复杂，需要和杂交育种相结合
思考
1：二倍体生物所形成的单倍体中，其单倍体体细
胞中含几个染色体组？四倍体生物所形成的单倍体中
含几个染色体组？六倍体生物所形成的单倍体中含几
个染色体组？
2：单倍体中只有一个染色体组吗？
3：一倍体一定是单倍体吗？单倍体一定是一倍体吗？
1个染色体组
2个染色体组
3个染色体组
不一定。如雄峰的体细胞中含有1个染色体组；单倍体小麦体细胞中含有3个染色体组。
一定
不一定
4、如果是四倍体、六倍体物种形成的单倍体，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吗？
不能，尽管其体细胞中含有两个或三个染色体组，但因为是由配子所形成的物种，只能称为单倍体。
单倍体与多倍体的区别
二倍体(2N=2x)
三倍体(3N=3x)
多倍体(nN=nx)
(a+b)
(a+b)
注：x染色体组，a、b为正整数。
生物体
合子
2N=
(a+b)
x
发育
直接发育成生物体：单倍体（N=ax)
雌配子(N=ax)
直接发育成生物体：单倍体（N=bx)
雄配子(N=bx)
①由合子发育来的个体，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
。
说明
无子西瓜——属于多倍体育种
无子西瓜与无籽番茄区别
无籽番茄——利用生长素促进果实发育的原理
仍然是二倍体
不可遗传
利用三倍体植株在减数分裂时
同源染色体联会紊乱，不能形
成正常的生殖细胞因而没有种子。
可以遗传
八倍体小黑麦
培育过程
八倍体小黑麦
鲍文奎和助手们以自己成功的实践和有创见的20多篇科学论文，使我国异源八倍体小黑麦育种工作跃居世界领先水平。
（Ⅱ）染色体数目
单倍体
倍减
⑴自然成因：
⑵特点：
⑶应用—单倍体育种
①原理：
②方法：
生殖细胞未经受精，直接发育
植株长得弱小，高度不育
（原因是减数分裂过程中染色体不能正常配对，不能正常形成生殖细胞，导致不育）
花药（花粉）离体培养
4.染色体倍数变化与育种：
染色体变异
单性生殖
花药离体培养→
P
高杆抗病
DDTT
×
矮杆感病
ddtt
F1
高杆抗病
DdTt
配子
DT
Dt
dT
dt
DT
Dt
dT
dt
DDTT
DDtt
ddTT
ddtt
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
纯合体
秋水仙素→
↑
需要的矮抗品种
㈡单倍体育种
第1年
第2年
P
高杆抗病
DDTT
×
矮杆感病
ddtt
F1
高杆抗病
DdTt
↓
F2
D_T_
D_tt
ddT_
ddtt
ddTT
㈠
杂交育种
↓
第1年
第2年
第3~6年
×
×
↑
需要的矮抗品种
矮抗
比较
单倍体
④优点：明显缩短育种年限。只需2年。
⑤缺点：技术复杂，成功率低，须与杂交育种配
合，单倍体植株弱小，高度不育。
单倍体育种与多倍体育种的比较
多倍体育种
单倍体育种
原理
常用方法
优点
缺点
染色体组成倍增加
染色体组成倍减少，再加倍后得到纯种
秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
花药离体培养后人工诱导染色体加倍
器官大，提高产量和营养成分
明显缩短育种年限
育种时间长，适用于植物，动物方面难开展
技术复杂，需要和杂交育种相结合
比较
项目
基因突变
基因重组
染色体变异
多倍体
单倍体
变异
实质
产生
过程
特点
举例
产生新的基因
复制时基因中脱氧核苷酸的增减和改变
减数分裂形成配子时，非等位基因自由组合或等位基因的互换
不同性状的基因重新组合，产生新的基因型
染色体组成倍增加，产生新基因型
染色体组成倍减少，产生新基因型
细胞分裂时染色体复制后不能形成两子细胞
有性配子未经受精作用直接发育成个体
发生频率低，有害变异多，变异的根本来源，进化的重要因素
后代中重新组合的变异类型有一定的分离比
器官大，养分多，成熟迟，结实少
植株弱小，高度不育
镰刀型细胞贫血症
黄圆、绿皱豌豆杂交出现黄皱、绿圆豌豆
普通小麦
雄蜂、单倍体玉米
实验:低温诱导植物染色体数目的变化
　　实验原理：低温处理植物分生组织细胞,能够抑制纺锤体的形成,以致影响染色体被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，于是，植物细胞染色体数目发生变化．
方法步骤：
１将洋葱（或大葱、大蒜）放在装满清水的广口瓶上，让洋葱的底部接触水面。待洋葱长出约１Cm左右的不定根时，将整个装置放入冰箱的低温室内（４℃），诱导培养３６h。
２、剪取诱导处理的根尖约０．５－１cm，放入卡诺氏液中浸泡０．５－１h，以固定细胞的形态，然后用体积分数为９５﹪的酒精冲洗２次。
因为未长出根前施与低温不利其生出不定根
冲洗附着在根尖表面的卡诺氏液
３、制作装片，包括：解离、漂洗、染色和制片
４个步骤。
解离：解离液（体积分数为15%HCl和体积分数为95%酒精1：1混合；目的是使组织中的细胞相互分离开；时间3~5min
漂洗：清水；洗去解离液，防止解离过度，便于染色；时间10min
染色：改良苯酚品红染液；使染色体（质）着色，便于观察染色体（质）的形态、数目、行为；时间3~5min
制片：镊子取根------放在载玻片上，滴一滴清水------镊子尖弄碎根尖------盖上盖玻片------再加载玻片-------用拇指轻压载玻片（目的使组织细胞分散开来，有利于观察）。
４、先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂相。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。
P88讨论
低温诱导植物染色体数目变化和用秋水仙素处理萌发中的种子或幼苗使细胞中染色体变化的原理相似：抑制细胞有丝分裂过程中纺锤体的形成，影响染色体不能被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，结果植物细胞染色体数目发生变化。
染色体变异
染色体变异
个别增减
染色体组
二倍体
概念
特点
应用
成因
概念
特征
多倍体
单倍体
分类
数目
变异
成倍
增减
缺失、重复、易位、倒位
结构变异
：
课堂小结
1.用花药离体培养出马铃薯单倍体植株。当它进行减数分裂时，观察到染色体两两配对，形成12对。据此现象可推知产生花药的马铃薯是(
)
A、三倍体
B、二倍体
C、四倍体
D、六倍体
C
课堂练习
2.下列叙述中不正确的是：
（
）
A.六倍体生物的单倍体中，含有3个染色体组
B.单倍体体细胞含有本物种配子的染色体数目
C.体细胞中只含有一个染色体组的个体一定是单倍体
D.单倍体只含有一个染色体组
D
3.基因型为aaaBbbCcc的细胞含有的染色体组数目为：
（
）
A.3个
B.6个
C.9个
D.2个
A
4.取基因型为Aabb的水稻的花粉进行花药离体培养，获得的幼苗，再用秋水仙素处理，使之成为纯合子，它们的基因型分别为：
（
）
A.Ab和ab
B.Aabb、AAbb和aabb
C.
aabb和Aabb
D.aabb和AAbb
D
典型例题
1.
不是染色体结构变异的结构的是(
　)
A
染色体缺失某一段
B
染色体中增加了某一片段
C
染色体中的DNA的碱基对位置的颠倒
D
染色体中的某一片段的位置的颠倒
C
2
.
由八倍体小黑麦的花粉培养而成的植物是（
）
A．单倍体
B．二倍体
C．四倍体
D．八倍体
A
4、某二倍体植物基因型是Aa,经染色体加倍后形成的四倍体的基因型是
。
AAaa
3、普通小麦是六倍体，42条染色体，科学家用花药离体培养培育出的小麦幼苗是（
）
A、三倍体，含三个染色体组，21条染色体
B、单倍体，含三个染色体组，21条染色体
C、六倍体，含六个染色体组，42条染色体
D、单倍体，含一个染色体组，21条染色体
B
5、大麦的一个染色体组有7条染色体，在四倍体大麦根尖细胞有丝分裂后期能观察到的染色体数是：
A、7条
B、14条
C、28条
D、56条
D
体细胞中的染色体数
配子中的染色体数
体细胞中的染色体组数
配子中的染色体组数
属于几倍体生物
豌
豆
7
2
普通小麦
42
3
小黑麦
28
八倍体
比较项目
生物种类
14
1
二倍体
六倍体
21
56
8
4
6
P89填表
=2:1
=2:1
种子
三倍体无子西瓜的培育过程
1、为什么以一定浓度的秋水仙素滴在二倍体西瓜幼苗的芽尖？
2、获得的四倍体西瓜缘何要和二倍体杂交？
西瓜幼苗的芽尖是有丝分裂旺盛的地方，用秋水仙素处理有利于抑制细胞有丝分裂时形成纺锤体，从而形成四倍体西瓜植株。
杂交可获得三倍体植株。多倍体产生的途径为：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。
拓展题
种子
三倍体无子西瓜的培育过程
3、三倍体西瓜为什么没有种子？真的一颗都没有吗？
4、每年都要制种，很麻烦，有没有别的替代方法？
三倍体植株减数分裂时联会紊乱，一般不形成生殖细胞，因此，不能形成种子。但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。
有，方法一：进行无性繁殖。将三倍体西瓜植株进行组织培养获得大量的组织苗，再进行移栽。方法二：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，在此过程中要进行套袋处理，以避免受粉