2020-2021学年高一下学期生物人教版必修2 5.2染色体变异课件（47张PPT）

(共47张PPT)
第5章 基因突变及其他变异
第2节 染色体变异
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）
野生祖先种香蕉
（有籽）
栽培品种香蕉
（无籽）
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 24 2
栽培品种 48 4
香蕉 野生祖先种 22 2
栽培品种 33 3
12
24
11
？
野生祖先种VS栽培品种
无籽香蕉
【提示】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。
思考：马铃薯和香蕉的染色体数目为什么与它们的祖先有很大差别呢？
1.概念
一、染色体变异类型
生物体的体细胞或生殖细胞内染色体 或 的变化，称为染色体变异。
染色体 的变异
染色体 的变异。
数目
结构
数目
结构
2.种类
染色体变异在光学显微镜下可见
二、染色体数目变异
1.类型
(1)细胞内 的增加或减少。
(2)细胞内染色体数目以 成倍地增加或成套地减少。
个别染色体
一套完整的非同源染色体为基数
（以染色体组的形式增加或减少）
正常果蝇
（2n=8）
成套异常
增加一条
减少一条
增加两套
减少一套
个别异常
2
2.个别染色体的数目变化
实例：
原因：亲代减数分裂时 未分离，或 未分离。
同源染色体
姐妹染色单体
21-三体综合征患者的染色体组成
21-三体综合征患者舟舟
21三体综合征（唐氏综合征）
若减数分裂过程正常进行
若减数分裂Ⅰ后期同源染色体不能正常分离
含有2个染色体组。
没有染色体。
含有1个染色体组。
若减数分裂Ⅱ后期，姐妹染色单体未分离而进入同一个子细胞
含有2个染色体组。
没有染色体。
有1个染色体组。
3.成套染色体的数目变化
以染色体组的形式增加或减少
（1）染色体组
细胞中的一组 在形态和功能上各不相同，携带着控制生物生长发育的全部遗传信息，其中每套非同源染色体称为一个 。
①概念：
非同源染色体
染色体组
野生马铃薯体细胞含有12对同源染色体，染色体都是两两成对，也就是说含有两套非同源染色体。其中有每套非同源染色体称为一个染色体组。
1:果蝇体细胞有几条染色体？
8条
2: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
3:雄果蝇产生的精子中有哪几条染色体？
Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、 Y
果蝇体细胞染色体图解
4：雄果蝇产生的精子中的染色体在形态、结构和功能上有什么特点？这些染色体之间是什么关系？它们是否携带着控制生物生长发育的全部遗传信息？
5：如果将果蝇的精子中的染色体看作一个染色体组，那么果蝇的体细胞中有几个染色体组？
形态、大小和功能各不相同;
都是非同源染色体;
携带着控制果蝇生长发育的全部遗传信息。
2个
Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、 Y
3.成套染色体的数目变化
（2）染色体组的判断方法
方法一：根据染色体形态判断
细胞中同一形态的染色体有几条，则含有几个染色体组；细胞中有几种形态的染色体，一个染色体组中就有几条染色体。
1个染色体组
1组3条染色体
3个染色体组
1组5条染色体
4个染色体组
1组2条染色体
4个染色体组
1组3条染色体
4个染色体组
1组2条染色体
3.成套染色体的数目变化
（2）染色体组的判断方法
方法二：根据基因型判断
同一英文字母（无论大小写）出现几次，就含有几个染色体组。有几种字母出现，一个染色体组中就有几条染色体。
YyRr
AABBDD
Aaa
ABCD
2个染色体组
1组2条染色体
2个染色体组
1组3条染色体
3个染色体组
1组1条染色体
1个染色体组
1组4条染色体
拓展训练：
染色体组数目的判别
某生物体细胞中有8条染色体，分为4种形态，则染色体组的数目为__个，每个染色体组有__个染色体
2
4
染色体组的数目=————————
染色体数目
染色体形态数
限时练习
A
B
C
__个染色体组，
__个染色体组，
__个染色体组，
每1个染色体组有__条
每1个染色体组有__条
每1个染色体组有___条
3
2
2
3
4
1
一、染色体数目变异 P88
3.二倍体、多倍体
受精作用
减数分裂
减数分裂
减数分裂
♀
♂
♀
①二倍体的减数分裂出现错误，形成含有两个染色体组的配子
多倍体的成因：
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。
体细胞中3个染色体组——三倍体
体细胞中4个染色体组——四倍体
受精作用
①二倍体：由受精卵发育而来，体细胞中含有 染色体组的 。
两个
个体
（3）二倍体与多倍体
②三倍体：含有两个染色体组的配子与含有一个染色体组的配子结合，发育而成的个体的体细胞中就含有三个染色体组，称作三倍体。
③四倍体：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。
果蝇、玉米、洋葱就是二倍体。
几乎全部的动物和过半数以上的高等植物，都是二倍体。
(2)多倍体：体细胞中含有三个或三个以上的染色体组的个体。
植物中很常见，动物中极少见。
马铃薯是四倍体
香蕉是三倍体
普通小麦是六倍体
④多倍体：由受精卵发育而来，体细胞中有三个或三个以上染色体组的生物，统称为多倍体。（有几个染色体组就叫几倍体）
（3）二倍体与多倍体
优点： 茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，营养物质含量较多。
缺点： 生长发育延迟，结实率低。
四倍体番茄的维生素C含量比二倍体的几乎增加了一倍。
四倍体番茄
多倍体植株特点：
染色体数目
加倍后的草莓
野生草莓
草莓
（3）二倍体与多倍体
染色体
复制
着丝粒
自动断裂
· 人工诱导多倍体
（1）方法：低温诱导、秋水仙素处理萌发的种子或幼苗（最常用）
（2）作用机理：在有丝分裂前期抑制纺锤体的形成，使染色体数目加倍
染色体数加倍
染色体复制
着丝点分裂
细胞无法正常分裂
无纺缍丝牵引
作用时期：
有丝分裂的前期，细胞分裂停留在有丝分裂后期
**秋水仙素只影响纺锤体的形成，不影响着丝粒的分裂；
**低温处理和秋水仙素诱发的原理是一样的；
⑤人工诱导多倍体实例——三倍体无籽西瓜P91
二倍体
授粉
二倍体
（父本）
四倍体
（母本）
三倍体
联会紊乱
无籽西瓜
秋水仙素
授粉
· 人工诱导多倍体
第一年
第二年
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，因此不能形成可育的配子。
用二倍体花粉：刺激子房产生生长素，促进子房发育为果实。
芽尖是有丝分裂旺盛的地方，用秋水仙素处理可以抑制细胞有丝分裂时形成纺锤体，导致细胞内染色体数目加倍，从而得到四倍体植株。
途径：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。
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获得的四倍体为什么与二倍体杂交？联系第1问，能说出产生多倍体的基本途径吗？
思考与讨论：
杂交可以获得三倍体植株。
♀
♂
杂交
自然长成
秋 水仙素处理
③有时可以看到三倍体西瓜有少量发育不成熟的种子，请推测产生这些种子的原因？
三倍体植株一般不能进行正常的减数分裂形成配子，因此不能形成种子。但是，也有可能在减数分裂时形成正常的卵细胞，从而形成正常的种子，但这种概率特别小。
方法二：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子果实，同时，在花期全时段要进行套袋处理，以避免受粉。
④无籽西瓜每年都要制种，很麻烦，有没有别的替代方法？
方法一：进行无性生殖，将三倍体植株进行组织培养获取大量组培苗，再进行移栽；
⑤.按照一般流程，获得无子西瓜需要几年？
2年
♀
♂
杂交
自然长成
⑥两次传粉的作用有什么不同？
第一次杂交，得到三倍体种子。
第二次：提供生长素，刺激子房发育成果实。
秋 水仙素处理
⑦秋水仙素处理过芽尖之后，得到的四倍体植株，整个植株的所有细胞都是四个染色体组吗？
秋水仙素处理后，分生组织分裂产生的茎、叶、花的细胞中染色体数目加倍，变成四个染色体组；而未处理的如根部细胞中染色体数仍为两个染色体组；
⑧为什么三倍体西瓜没有种子
三倍体西瓜进行减数分裂时,由于联会紊乱,一般不能产生正常配子。不能进行受精作用，不能形成种子
♀
♂
杂交
自然长成
1.实验原理
用低温处理植物的 细胞，能够抑制 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 ，于是，植物细胞的染色体数目发生变化。
分生组织
纺锤体
分裂成两个子细胞
三、低温诱导植物细胞染色体数目的变化
2.实验步骤与现象
(1)实验步骤
(2)现象：视野中既有正常的二倍体细胞，也有 发生改变的细胞。
4 ℃
卡诺氏液
95%
漂洗
染色
染色体数目
解离：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 。
漂洗：清水漂洗，目的是洗去药液，防止解离过度。
染色：用甲紫（龙胆紫）或醋酸洋红溶液对染色体染色。
制片：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。
辨析易错易混
(1)低温诱导时温度越低效果越显著(　　)
(2)用显微镜观察时发现所有细胞中染色体均已加倍(　　)
(3)制作根尖细胞的临时装片时，制作基本步骤是解离→漂洗→染色→制片
(　　)
(4)低温处理和利用秋水仙素处理材料的原理是相同的(　　)
(5)固定细胞后所用的冲洗试剂与解离后所用的漂洗试剂是一样的(　　)
×
×
√
√
×
蜜蜂
蜂王
工蜂
雄蜂
由受精卵发育而来
二倍体
由卵细胞发育而来
单倍体
2、代表生物：蜜蜂中的雄蜂
1、概念：有些生物的配子(生殖细胞)能发育成新个体，这些生物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，叫做单倍体。
蜂王 雄蜂 工蜂
3、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
（4）单倍体
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个体,不管含有几个染色体，都只能叫单倍体 。
1、含有两个染色体组的个体叫二倍体
判断
2、单倍体只含有一个染色体组
3、含有一个染色体组的个体叫单倍体
×
√
×
项目 二倍体 多倍体 单倍体
概念 体细胞中含有2个染色体组的个体 体细胞中含有3个或3个以上染色体组的个体 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
染色体组的数目 2个 3个或3个以上 不确定（是正常体细胞染色体组数目的一半）
性状表现 正常（作为单倍体、多倍体的参照物） 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 植株矮小，且高度不育（除雄蜂外）
亲本
F1
DDTT
ddtt
×
×
（抗倒伏，不抗病）
（易倒伏，抗病）
DdTt
自交多代，获得目标品种
优点：操作简单
传统育种方式
缺点：耗时长
4、应用——单倍体育种
（4）单倍体
（抗倒伏，不抗病）
（抗倒伏抗病）
花药（粉）：
单倍体幼苗：DT Dt dT dt
正常植株：DDTT DDtt ddTT ddtt
新品种：DDtt
方法：花药离体培养
秋水仙素处理
缺点：操作复杂
优点：能明显缩短育种年限
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
DT Dt dT dt
≠花药离体培养
单倍体育种
花药离体培养
P
F1
配子
DDTT
DDtt
ddTT
ddtt
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
ddtt
F1
高杆抗病
DdTt
F2
D_T_
D_tt
ddT_
ddtt
ddTT
杂交育种
矮抗

需要的纯合矮抗品种
连续
第1年
第2年
高杆抗病
DDTT
×
矮杆感病
ddtt
高杆抗病
DdTt
DT
Dt
dT
dt
单倍体植株
第1年
第2年
DT
Dt
dT
dt
需要的纯合矮抗品种
第3
6年
秋水仙素处理
花药离
体培养
（4）单倍体育种
方法：
单倍体幼苗
正常纯合子
优点：
明显缩短育种年限
两年
原理：
染色体变异
一般应用于二倍体植物
二倍体植株
单倍体植株高度不育
杂交育种 诱变育种 单倍体育种 多倍体育种 基因工程
原理 基因重组 基因突变 染色体变异 染色体变异 基因重组
常用方法 杂交→自交→选优→连续自交 用物理（辐射、激光诱变）或化学方法处理 花药离体培养→单倍体→秋水仙素处理使染色体数目加倍→纯种 秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 用限制酶和Taq酶对不同种生物的DNA进行拼接
优点 集优良性状于一体，操作简便 提高变异频率加速育种进程 明显缩短育种年限 各种器官大、营养成分高、抗性强 定向改造生物性状，克服远缘杂交不亲和的障碍
缺点 育种时间最长，不能克服远缘杂交不亲和的障碍 有利变异少，需大量处理供试材料（盲目性大） 技术复杂，需与杂交育种配合 只适用于植物，获得的新品种发育延迟，结实率低 技术复杂
四、染色体结构变异
类型：
缺失、重复、倒位、易位
1、缺失：染色体的某一片段缺失引起的变异（同一条染色体上）
实例：猫叫综合征
病因 ：人的5号染色体某一片段缺失引起
症状 ：患儿哭声轻，音调高，像猫叫。
四、染色体结构变异
类型：
缺失、重复、倒位、易位
2、重复：染色体增加某一片段引起的变异（同一条染色体上）
染色体增加某一片段引起变异。例如，果蝇棒状眼的形成（以上两图为电镜照片）
四、染色体结构变异
类型：
缺失、重复、倒位、易位
3、倒位：染色体的某一片段位置颠倒引起的变异（同一条染色体上）
四、染色体结构变异
类型：
缺失、重复、倒位、易位
4、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的变异。
注意：发生在两条非同源染色体上
染色体结构上的缺失、重复、易位和倒位
基因数量、排列顺序的改变
多数对生物体是不利的，甚至导致生物体死亡。
思考：为什么染色体结构的改变会导致性状的发生改变
生物性状的改变（变异）
5、比较染色体易位与互换
染色体易位 互换
图解
区别 位置
原理
观察 在显微镜下观察 在显微镜下观察
发生于非同源染色体之间
发生于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
可以
不可以
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
结果
光学显微镜观察
意义
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前间期和减数分裂前的间期
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
引起基因碱基序列的改变（产生了新基因，但不改变基因的数量和位置）
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
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
补充总结：三种可遗传变异比较表
生物变异的来源之一，对生物进化具有重要的意义
(1)单倍体的体细胞中一定只含一个染色体组(　　)
(2)体细胞中含有两个染色体组的个体一定是二倍体(　　)
(3)单倍体经一次秋水仙素处理，可得到二倍体或多倍体(　　)
(4)单倍体育种中，可用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗(　　)
(5)二倍体西瓜幼苗的基因型为Aa，则用秋水仙素处理后形成的四倍体为纯合子(　)
(6)二倍体水稻和四倍体水稻杂交，可获得三倍体，稻穗和籽粒变小(　　)
(7)秋水仙素可抑制纺锤体的形成，导致有丝分裂后期着丝粒不能正常分裂，所以细胞不能分裂，从而使细胞染色体数目加倍(　　)
（8）大肠杆菌体内可发生基因突变、基因重组和染色体变异。
×
×
√
×
×
×
×
辨析易错易混
×
下图为显微镜观察的变异杂合子染色体联会异常现象，通过图示辨析染色体结构变异的类型。
缺失
重复
易位
倒位
2.上述变异类型中， 和 改变了染色体上基因的数量， 和_____改变了基因在染色体上的 。
缺失
重复
易位
倒位
排列顺序
4.染色体结构变异图像辨析