2021-2022学年高一下学期生物人教版必修2-----5.2染色体变异课件（52张PPT）

(共52张PPT)
正常眼
花斑眼
5.2 染色体变异
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（见下表）。
讨论
1.根据前面所学减数分裂的知识，试着完成该表格。
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，进而形成种子。
问题探讨
染色体数目的变异
染色体结构的变异
类型
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（ chromosomal variation ）。
染色体变异
0
1、个别染色体的增加或减少
增加
减少
染色体数目变异
1
染色体数目变异
1
1、个别染色体的增加或减少
染色体数目变异
1
1、个别染色体的增加或减少
雄果蝇染色体图解
Ⅱ号和Ⅱ号染色体是什么关系？Ⅲ号和Ⅳ号染色体是什么关系？判断依据是什么？
染色体数目变异
1
1、个别染色体的增加或减少
雄果蝇染色体图解
雄果蝇的体细胞中共有哪几对同源染色体？
染色体数目变异
1
1、个别染色体的增加或减少
雄果蝇染色体图解
X
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Y
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
X
Y
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅱ
Ⅲ
果蝇的精子中有哪几条染色体？这些染色体在形态、大小和功能上有什么特点？
染色体数目变异
1
1、个别染色体的增加或减少
染色体组
定义：
X
Y
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
X
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Y
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
1） 一组非同源染色体
2） 染色体的形态、大小、功能各不相同
3） 含有该物种生长、发育、遗传、变异的全套遗传信息
染色体数目变异
1
3个
4个
1个
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
4个
染色体数目变异
1
染色体组
（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
YyRr
AABBDD
Aaa
AABbD
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
染色体组数目的确定方法
染色体数目变异
1
染色体组
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组，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
2、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
染色体数目变异
1
增加
减少
染色体数目变异
1
2、以染色体组的形式成倍的增加或减少
X
Y
X
Y
X
染色体数目变异
1
2、以染色体组的形式成倍的增加或减少
个体
雌配子
受精卵
雄配子
单倍体
个体
二倍体/多倍体
单体和单倍体 三体和三倍体
（1）单倍体、二倍体与多倍体
染色体数目变异
1
2、以染色体组的形式成倍的增加或减少
缺：
多倍体特点:
马铃薯是四倍体
香蕉是三倍体
普通小麦是六倍体
优：植株、果实、种子等粗大，
糖类、蛋白质等营养物质的含量高
结实率低
生长发育迟缓
高度不育
单倍体特点:
个体弱小，高度不育
（不是所有）
（1）单倍体、二倍体与多倍体
染色体数目变异
1
2、以染色体组的形式成倍的增加或减少
常用方法有哪些？
低温
4条、2对
染色体复制
着丝点自动断裂
如果前期无纺锤体形成
细胞不能分裂成两个子细胞
______染色体组
_________染色体
2个
______染色体组
_________染色体
8条、4对
4个
影响染色体被拉向两极
染色体数目加倍
（2）人工诱导多倍体的方法
染色体数目变异
1
2、以染色体组的形式成倍的增加或减少
（2）人工诱导多倍体的方法
常用方法有哪些？
低温
Q：秋水仙素处理法的具体做法是什么？原理又是什么？
方法：用秋水仙素处理萌发的种子 或幼苗。
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吗？
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
秋水仙素处理
染色体数目变异
1
2、以染色体组的形式成倍的增加或减少
柱头
花柱
子房
花药
花丝
花瓣
花萼
花托
雄蕊
雌蕊
花 的 主 要 结 构
3、多倍体育种
染色体数目变异
1
柱头
花柱
珠被
卵细胞（1个）
极核（2个）
胚囊
胚珠
果皮
子房
发育
子房壁
子房壁
胚珠
种皮
发育
胚
+精子
发育
胚乳
+精子
发育
种子
染色体数目变异
1
3、多倍体育种
无籽西瓜培育
染色体数目变异
1
3、多倍体育种
秋水仙素处理
2N
4N
第一年
1.为什么要用秋水仙素处理幼苗的芽尖？
芽尖细胞分裂旺盛，更容易使染色体数目加倍
2.处理后的植株，各个部位染色体数目是否都为4N？
不一定
染色体数目变异
1
秋水仙素处理
2N
4N
4N
母本
2N
父本
杂交
2N
果皮____
种子的胚____
种皮____
第一年
4N
3N
4N
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？
①多倍体花粉可育低；
4.为什么要用四倍体植株做母本？
②种子产量高
③种皮薄，利于播种
染色体数目变异
1
秋水仙素处理
2N
4N
4N
母本
2N
父本
杂交
2N
果皮____
种子的胚____
种皮____
第一年
第二年
假授粉
联会紊乱
4N
3N
4N
3N
2N
果皮____
3N
无籽西瓜
染色体数目变异
1
第二年
假授粉
联会紊乱
3N
2N
果皮____
3N
无籽西瓜
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。
5.三倍体西瓜为什么没有种子？真的一颗都没有吗？
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
染色体数目变异
1
第二年
假授粉
联会紊乱
3N
2N
果皮____
3N
无籽西瓜
2年
6.按照一般流程，获得无籽西瓜需要几年？
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
染色体数目变异
1
秋水仙素处理
2N
4N
4N
母本
2N
父本
杂交
2N
果皮____
种子的胚____
种皮____
第一年
第二年
假授粉
联会紊乱
4N
3N
4N
3N
2N
果皮____
3N
无籽西瓜
染色体变异
可遗传变异
染色体数目变异
1
　　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
无籽香蕉培育
染色体数目变异
1
3、多倍体育种
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、单倍体育种
染色体数目变异
1
（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
染色体数目变异
1
4、单倍体育种
四倍体AAaa（由Aa秋水仙素诱导后形成）产生的配子类型及比例
1AA∶4Aa∶1aa
染色体数目变异
1
4、单倍体育种
关于可育、可遗传
2N生物
可育
异源二倍体
不可育
两个染色体组来自不同物种
异源二倍体幼苗
如何处理可育？
秋水仙素处理
4N
3N、5N
高度不育、结实率低
同源多倍体
两个染色体组同源，即来自同一物种
异源多倍体
马铃薯（4N）
可育
小麦（6N）
可育
多倍体植物
同源二倍体
（如：骡子）
原因：联会紊乱
染色体数目变异
1
异源多倍体育种
单粒小麦
野山羊草
二粒小麦
×
2N=14
2N=14
2N=14
粗山羊草
×
4N=28
2N=14
3N=21
6N=42
面包小麦
染色体数目变异
1
1.缺失：一条染色体某一片段缺失
猫叫综合征
5号染色体部分片段缺失
染色体结构变异
2
2.重复：一条染色体某一片段重复，重复次数不确定
果蝇棒状眼
注意：发生在同源染色体上
染色体结构变异
2
3.易位：一条染色体某一片段，移接到另一条非同源染色体上
慢性粒细胞白血病
交叉互换 易位
变异类型
发生时期
发生部位
可见性
同源染色体之间
非同源染色体之间
基因重组
染色体结构变异
减数第一次分裂前期
有丝分裂、减数分裂
不可见
可见
染色体结构变异
2
4.倒位：一条染色体某一片段位置颠倒
a
b
c
d
e
f
a
b
c
d
e
f
b
c
d
e
a
f
颠倒
卷翅（Cy）
染色体结构变异
2
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）
染色体结构变异
2
变异类型
基因突变 基因重组 染色体 结构变异 染色体
数目变异
发生时间
间期
减Ⅰ前期
减Ⅰ后期
有丝分裂
减数分裂
有丝后期
减Ⅰ后期
减Ⅱ后期
原核生物有哪些变异类型？
基因突变
生物变异总结
染色体结构变异
2
1.实验原理：
低温抑制纺锤体的形成（作用机理同秋水仙素）
3.方法步骤：
洋葱根尖培养→低温诱导→固定→制作装片（解离→漂洗→染色→制片）→观察
2.试剂及用途：
（1）卡诺氏液：
（2）甲紫溶液：
固定细胞形态
使染色体着色
卡诺氏液
甲紫溶液
实验：低温诱导植物染色体数目的变化
3
根尖的培养及诱导：
将蒜/洋葱在冰箱冷藏室内（4℃）放置一周。
①培养方法：将蒜/洋葱放在装满清水的容器上方，让它的底部接触水面，于室温（约25℃）培养。
②培养时间：待蒜/洋葱长出约1cm长的不定根时。
③诱导方法：将整个装置放入冰箱冷藏室内，诱导培养48-72h。
实验：低温诱导植物染色体数目的变化
3
（1）取材、固定及冲洗
①取材：剪取诱导处理的根尖0.5~1cm。
②固定：放入卡诺氏液中浸泡0.5~1h。
（卡诺氏液：固定细胞的形态）
③冲洗：用体积分数为95%的酒精冲洗2次。
实验：低温诱导植物染色体数目的变化
3
（2）制作装片（同有丝分裂实验）
①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。
②漂洗：清水漂洗，目的是洗去药液，防止解离过度。
③染色：用甲紫（龙胆紫）或醋酸洋红溶液对染色体染色。
④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。
实验：低温诱导植物染色体数目的变化
3
练习与应用
一、概念检测
1. 染色体变异包括染色体数目的变异和结构的变异。判断下列相关表述是否正确。
（1）只有生殖细胞中的染色体数目或结构的变化才属于染色体变异。（ ）
（2）体细胞中含有两个染色体组的个体就是二倍体。（ ）
（3 ）用秋水仙素处理单倍体植株后得到的一定是二倍体。（ ）
×
×
×
练习与应用
一、概念检测
2. 秋水仙素能诱导多倍体形成的原因是（ ）
A.促进细胞融合 B.诱导染色体多次复制
C.促进染色单体分开，形成染色体 D.抑制细胞有丝分裂时纺锤体的形成
3. 慢性髓细胞性白血病是一种恶性疾病，患者骨髓内会出现大量恶性增殖的白细胞。该病是由于9号染色体和22号染色体互换片段所致。这种变异属于（ ）
A.基因突变 B.基因重组
C.染色体结构变异 D.染色体数目变异
D
C
练习与应用
4.填表比较豌豆、普通小麦、小黑麦的体细胞和配子中的染色体数目、染色体组数目，并且注明它们分别属于几倍体生物。
练习与应用
二、拓展应用
1.在二倍体的高等植物中，偶然会长出一些植株弱小的单倍体，这些单倍体一般不能通过有性生殖繁殖后代。单倍体是如何形成的？为什么不能繁殖后代？
可能的原因是，二倍体植株经减数分裂形成配子后，一些配子可以在离体条件下发育成单倍体。这些单倍体一般不能通过有性生殖繁殖后代，是因为它们的体细胞中只含有一个染色体组，减数分裂时没有同源染色体的联会，就会造成染色体分别移向细胞两极的紊乱，不能形成正常的配子，因此，就不能繁殖后代。
练习与应用
二、拓展应用
2. 人们平常食用的西瓜是二倍体。在二倍体西瓜的幼苗期，用秋水仙素处理，可以得到四倍体植株。然后，用四倍体植株作母本，用二倍体植株作父本，进行杂交，得到的种子细胞中含有三个染色体组。把这些种子种下去，就会长出三倍体植株。
下图是三倍体无子西瓜的培育过程图解。据图回答下列问题。
练习与应用
二、拓展应用
（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？
西瓜幼苗的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。
（2）获得的四倍体西瓜为何要与二倍体杂交？联系第1问，你能说出产生多倍体的基本途径吗？
杂交可以获得三倍体植株。多倍体产生的途径为：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。
练习与应用
二、拓展应用
（3）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。
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。
（4）无子西瓜每年都要制种，很麻烦，有没有别的替代方法？
有其他方法可以替代。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的组培苗，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。