(共37张PPT)
§5-2 染色体变异
基因突变及其他变异
第2节 染色体变异
（第一课时）
学习目标
染色体变异：①定义；②类型：2（数目/结构）
类型1： 染色体数目变异
①非整倍变异（概念、原因）
②整倍变异 染色体组（概念、内涵、判定方法）
二倍体（定义、实例）、区分染色体组/基因组
三倍体（定义、原因、香蕉育种）
四倍体（定义、原因、育性）
多倍体（概念、实例、特点）
③多倍体育种：三倍体无籽西瓜的育种
实验：低温诱导多倍体植物
单倍体（定义、特点、实例、应用：单倍体育种）
1.根据前面所学减数分裂的知识，试着完成上表。
2.为什么我们平时吃的香蕉没有种子？
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
11
【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，难以形成正常可育的配子，因此无法形成受精卵，进而不能形成种子。
问题探讨
父方
(2N)
母方
(2N)
精子
(N)
卵子
(N)
受精卵
(2N)
新个体
(2N)
减数分裂
减数分裂
受精作用
有丝分裂
减数分裂和受精作用能够使生物体亲子代间的染色数目保持稳定。
思考
Thinking
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 12
栽培品种 48 4 24
香
蕉 野生祖先种 22 2 11
栽培品种 33 3 11
马铃薯和香蕉的染色体数目表
马铃薯和香蕉的染色体数目为什么与他们的野生祖先有很大差别呢？
问题探讨
请认真阅读教材P87相关内容，思考：
1.什么是染色体变异？它分类哪几类？
2.哪一种变异可以通过显微镜观察进行判断？
3.尝试对染色体变异类型分类？
过渡
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。
定 义
类 型
染色体变异
结构变异
数目变异
细胞内个别染色体增加或减少
细胞内染色体组成倍增加或成套减少
二倍体和多倍体
单倍体
染色体变异①定义；②类型
1.染色体数目变异的类型
（1）非整倍性变异：细胞内个别染色体增加或减少
（2）整倍性变异：以一套完整的非同源染色体为基数成倍的增加
或成套的减少。（以染色体组的形式增加或减少）
正常果蝇
（2n=8）
个别异常
成套异常
增加一条
减少一条
增加一套
减少一套
三体：2n+1
单体：2n-1
染色体变异②类型1：染色体数目变异
染色体变异②类型1：染色体数目变异（非整倍性变异）
非整倍性变异：细胞内个别染色体增加或减少
正常地染色体组中,丢失或添加了一条或几条完整的染色体。
个别异常
增加一条
减少一条
三体：2n+1
单体：2n-1
像这样单体和三体属于几倍体？
染色体变异②类型1：染色体数目变异（非整倍性变异）
非整倍性变异：细胞内个别染色体增加或减少
①XYY三体
性染色体数目异常
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。
原因
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。
②XXY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。
或母方在MⅠ时X和X未分离，
或母方在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。
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
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。
或母方在MⅠ时X和X未分离，
或母方在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。
③XXX三体
④XO单体
少一条性染色体，称为特纳综合症，很难生育。
原因
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。
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。
染色体变异②类型1：染色体数目变异
什么是“染色体组”？
判断染色体组的方法？
什么是“二倍体”、“多倍体”？
多倍体植株的特点：优点、缺点
“多倍体”的成因
多倍体育种（无籽西瓜培育）
低温诱导植物细胞染色体数目的变化
染色体变异②类型1：染色体数目变异（整倍性变异）
整倍性变异：以一套完整的非同源染色体为基数成倍的增加
或成套的减少。（以染色体组的形式增加或减少）
1.染色体组
染色体组：细胞中的一组非同源染色体，它们在形态和功能上各不相同，但是携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息，这样的一组染色体叫做一个染色体组。
果蝇染色体组成
一个染色体组
①定义
染色体变异②类型1：染色体数目变异（整倍性变异）
整倍性变异：以一套完整的非同源染色体为基数成倍的增加
或成套的减少。（以染色体组的形式增加或减少）
1.染色体组
一个染色体组中不存在同源染色体
一个染色体组中不含有等位基因
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部遗传信息
②内涵
1、3、5、7组成一个染色体组。
1、3、5虽然不存在同源染色体、等位基因，且各个染色体形态功能不同，但是，含有该物种的全部遗传信息。
染色体变异②类型1：染色体数目变异（整倍性变异）
整倍性变异：以一套完整的非同源染色体为基数成倍的增加
或成套的减少。（以染色体组的形式增加或减少）
1.染色体组
③染色体组数的判断
下列各细胞中有几个染色体组？
据染色体形态判断：细胞内形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组。
4个
3个
2个
1个
染色体变异②类型1：染色体数目变异（整倍性变异）
1.染色体组
③染色体组数的判断
下列各细胞中有几个染色体组？
整倍性变异：以一套完整的非同源染色体为基数成倍的增加
或成套的减少。（以染色体组的形式增加或减少）
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，就含几个染色体组。
4个
2个
3个
1个
根据染色体的数目和染色体的形态数来推算。
染色体组的数目＝常染色体数/常染色体形态数。
如果蝇体细胞中有6条常染色体，分为3种形态，则染色体组的数目为6÷3=2个。
整倍性变异：以一套完整的非同源染色体为基数成倍的增加
或成套的减少。（以染色体组的形式增加或减少）
1.染色体组
③染色体组数的判断
染色体变异②类型1：染色体数目变异（整倍性变异）
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
课中检测
请判断下列的几个细胞含几个染色体组？每组有几条染色体？
染色体变异②类型1：染色体数目变异（整倍性变异）
2、二倍体（2n)
①定义：由受精卵发育而来的，体细胞中含两个染色体组的个体。
③实例： 几乎全部动物以及过半数的高等植物是二倍体
如：番茄、人、玉米、果蝇
②常用2n表示，“2”表示两个染色体组，
“n”表示每个染色体组中有n条染色体。
染色体变异②类型1：染色体数目变异（整倍性变异）
人类中期染色体形态示意图
2n=46
人类体细胞含有2个染色体组，每个染色体组有23条染色体组成
(22条常染色体和一条X或Y)。
注意：区分染色体组 VS 基因组
人类的染色体组：22常+X/Y
基因组：22常+X+Y
果蝇的染色体组：3常+X/Y
基因组：3常+X+Y
染色体变异②类型1：染色体数目变异（整倍性变异）
果蝇体细胞
果蝇配子
果蝇体细胞有 个染色体组
每组染色体组含 条染色体
果蝇配子中有 个染色体组。
属于 倍体
正常男性染色体组型
正常男性体细胞中有 条染色体
这些染色体可以组成 对
这些染色体中有 条来自父亲， 条来自母亲
有 套染色体，属于 倍体
2
4
1
46
23
23
23
2
二
二
减数分裂Ⅰ出现错误
受精作用
复制
减数分裂I后期异常
染色体变异②类型1：染色体数目变异（整倍性变异）
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。
3.三倍体
减数分裂II出现错误
3.三倍体
染色体变异②类型1：染色体数目变异（整倍性变异）
减数分裂II后期异常
受精作用
减数分裂I后期正常
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。
染色体变异②类型1：染色体数目变异（整倍性变异）
香蕉的培育
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
×
2n
n
无籽香蕉
3n
受精作用
←减数分裂→
无籽香蕉
3n
无性生殖
3.三倍体
染色体变异②类型1：染色体数目变异（整倍性变异）
4.四倍体
减数分裂出现错误
受精作用
减数分裂I后期正常
减数分裂II后期异常
染色体变异②类型1：染色体数目变异（整倍性变异）
4.四倍体
什么是四倍体？它是如何形成的？
由2个含有两个染色体组的配子结合发育成的个体，体细胞中含有4个染色体组，称为四倍体；
四倍体的成因有两种：
①有2个含有两个染色体组的配子结合发育而来的；
②二倍体在胚或幼苗时期受某种因素影响，体细胞在进行有丝分裂时，染色体只复制未分离，也会形成四倍体。
三倍体、四倍体是否可育？
四倍体可以通过减数分裂形成含有两个染色体组的配子。
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。
香蕉、三倍体无子西瓜的果实中没有种子，原因就在于此。
染色体变异②类型1：染色体数目变异（整倍性变异）
体细胞中含有3个或3个以上染色体组的个体统称为多倍体。
【特点】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；也存在结实率低，晚熟等缺点。
因此人们常常采用人工诱导多倍体的方法来获得多倍体植株培育新品种。
5.多倍体
马铃薯是四倍体
香蕉是三倍体
普通小麦是六倍体
四倍体葡萄的果实比二倍体的大的多
四倍体番茄的维生素C含量
比二倍体的几乎增加了一倍
多倍体植物中很常见，动物中极少见。
几乎全部的动物和过半数以上的高等植物，都是二倍体。
染色体变异②类型1：染色体数目变异（整倍性变异）
5.多倍体
方法：人工诱导多倍体的方法很多，如：
低温处理：【探究·实践】低温诱导植物细胞染色体数目的变化
秋水仙素诱导：
方法：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
秋水仙素作用：是抑制细胞分裂时纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞两极。
是目前最常用且最有效的方法。
举例：含糖量高的甜菜和三倍体无子西瓜等。
多倍体育种
杂交
三倍体
（母本）
联会紊乱
无子西瓜
第一年
第二年
三倍体植株
三倍体无子西瓜培育过程
染色体变异②类型1：染色体数目变异（整倍性变异）
（父本）
1、在二倍体西瓜幼苗的芽尖滴加秋水仙素的目的是什么？依据的原理是什么？
当秋水仙素作用于芽尖时,它能渗入分生组织正在进行有丝分裂的细胞里面,抑制纺锤丝的形成,导致染色体不能移向细胞两极。但不影响染色体的复制,复制后的染色体共存于该细胞中,进而经有丝分裂形成染色体加倍的细胞。
2、四倍体西瓜植株做母本产生的雌配子中含有几个染色体组？获得的四倍体西瓜为何要与二倍体杂交？
2个；
杂交可以获得三倍体植株。
3、四倍体植株上结的西瓜是无籽西瓜吗？
有籽西瓜
染色体变异②类型1：染色体数目变异（整倍性变异）
三倍体无子西瓜培育过程
4、有时可以看到三倍体西瓜中有少量发育并成熟的种子，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。
5、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。
6、两次传粉的目的相同吗？
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。
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。
目的要求
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。
实验原理
探究实验：低温诱导植物细胞染色体数目变化
探究实验：低温诱导植物细胞染色体数目变化
诱导培养
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。
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”
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。
方法步骤
探究实验：低温诱导植物细胞染色体数目变化
1.单倍体细胞内含有一个染色体组？
2.细胞内含有两个染色体组就是二倍体？
3.单倍体的定义？
4.马和驴杂交的后代骡子为什么不能生育？
染色体变异②类型1：染色体数目变异（整倍性变异）
看完课本并思考如下问题
染色体变异②类型1：染色体数目变异（整倍性变异）
6.单倍体
蜂王
工蜂
雄蜂
举 例
（体细胞中32条染色体）
（体细胞中32条染色体）
（体细胞中16条染色体）
体细胞：2N=32
配 子：
减数分裂
单倍体：
发育
N=16
蜂王：
二倍体(2N)
体细胞中含中32条染色体
雄蜂：
单倍体(N)
体细胞中含中16条染色体
16（N）
N=16（N）
雄蜂的形成
染色体变异②类型1：染色体数目变异（整倍性变异）
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=16
16（N）
N=16（N）
染色体数相等
染色体变异②类型1：染色体数目变异（整倍性变异）
应用——单倍体育种
举例：已知小麦的高秆（D）对矮秆（d）为显性，抗锈病（R）对易染锈病（r）为显性，两对性状独立遗传。现有高秆抗锈病、矮秆易染锈病两纯系品种。要求用单倍体育种的方法培育出具有优良性状的新品种。
P
DDRR
ddrr
×
DdRr
DR Dr dR dr
DDRR DDrr ddRR ddrr
F1
花药(配子)
单倍体
杂交
减数分裂
②秋水仙素诱导染色体加倍
DR Dr dR dr
①花药离体培养（组织培养技术）
纯合子
选取ddRR（矮抗）即为所需类型
染色体变异②类型1：染色体数目变异（整倍性变异）
单倍体育种
方法
常采用花药（或花粉）离体培养的方法来获得单倍体植株
然后人工诱导使这些植株的染色体数目加倍，恢复到正常植株的染色体数目。
特点
明显缩短育种年限。
原因：用这种方法培育得到的植株，不但能够正常生殖，而且每对染色体上成对的基因都是纯合的，自交的后代不会发生性状分离。
染色体变异②类型1：染色体数目变异（整倍性变异）
