5.2染色体变异(共32张PPT)2022-2023学年高一生物同步备课课件（人教版2019必修2）

(共32张PPT)
染色体变异
本节聚焦
染色体数目的变异有哪些类型
什么是单倍体、 二倍体和多倍体
染色体结构的变异有哪些类型
基因突变与基因重组对比
项目 基因突变 基因重组
适用范围
变异实质
可能性
结果
联系 所有生物都可发生，包括病毒，具有普遍性
通常发生在真核生物的有性生殖过程中
产生新的基因和基因型
产生新的基因型
基因碱基序列发生改变
控制不同性状的基因重新组合
可能性小，突变频率低
普遍发生在有性生殖过程中，产生的变异多
①都使生物产生可遗传变异；②在长期进化过程中，基因突变为基因重组提供了大量可供自由组合的新基因，基因重组使突变的基因以多种形式传递；③两者均产生新的基因型，可能产生新的表型
除了基因突变和基因重组这两种可遗传变异方式之外，还有没有其他类型的可遗传变异？
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
异常
【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：
体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化，叫染色体变异
概念：
类型
个别染色体数目的增加或减少
以一套完整的非同源染色体为基数成倍的增加或或成套的减少
染色体数目变异
染色体结构变异
区别
基因突变
基因重组
染色体变异
一 染色体变异
分子水平的变异，光镜下不可见。
细胞水平的变异，光镜下可见。
正常
增多
减少
三体
单体
21三体综合征（先天性愚型）
举例：21三体综合征（唐氏综合征）
1.个别染色体增加或减少
二 染色体数目的变异
原因：
亲代减数分裂时同源染色体未分离(减Ⅰ后期），
或姐妹染色单体未分离，移向同一级（减Ⅱ后期）。
形成原因
同源染色体未分离
姐妹染色单体分离后移向细胞的同一极
1.个别染色体增加或减少
二 染色体数目的变异
雄果蝇的体细胞中共有哪几对同源染色体？
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？
二 染色体数目的变异
细胞中的一组________染色体，它们在_____和______上各不相同，但是携带着控制生物生长、发育、遗传、变异 _________，这样的一组染色体，叫做一个染色体组。
2.染色体组
非同源
形态
功能
全部信息
X
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Y
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
X
Y
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅱ
Ⅲ
二 染色体数目的变异
增多
减少
三体
单体
四倍体
单倍体
正常
二倍体
个别染色体的增加或减少
以染色体组的形式成倍的增加或减少
二 染色体数目的变异
3个
4个
1个
3.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
二 染色体数目的变异
（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
3.染色体组数目的确定方法
二 染色体数目的变异
个体
雌配子
雄配子
单倍体
个体
由雌配子或雄配子直接发育而成的生物体
雄蜂（单倍体）
单倍体：
4.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
二 染色体数目的变异
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，都只能叫单倍体 。
判断
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？
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)
二倍体与多倍体：
4.以染色体组的形式成倍的增加或减少
野生马铃薯
二 染色体数目的变异
缺点：
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
优点：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）
二 染色体数目的变异
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
5.多倍体育种（人工诱导多倍体）
方法 低温处理
秋水仙素诱发处理
处理对象 萌发的种子或幼苗
原理 抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞的两极，从而引起细胞内染色体数目加倍
作用时期 有丝分裂的前期或减数分裂前期
二 染色体数目的变异
二倍体的幼苗
秋水仙素
四倍体
二倍体
（母本）
（父本）
杂交
三倍体
第一年
第二年
联会紊乱
传粉
无籽西瓜
实例：无籽西瓜的培育
二 染色体数目的变异
6.单倍体育种
方法 花药离体培养→单倍体植株幼苗→秋水仙素处理幼苗，染色体数目加倍→正常纯合体植株
依据原理 染色体变异（染色体组成倍增加）
优点 明显缩短育种年限。用单倍体育种得到的植株，不仅能正常生殖，而且每对染色体上成对的基因都是纯合的，自交产生的后代不会发生性状分离，因此与杂交育种相比，单倍体育种明显缩短了育种年限；
缺点 技术性强，需结合杂交育种和人工诱导染色体加倍技术
二 染色体数目的变异
①过程：
二倍体植株
花药离体培养
单倍体植株
秋水仙素处理
二倍体植株（纯合子）
②原理：
染色体变异
③优点：
1）明显缩短育种年限
2）纯合体，自交后代不会发生性状分离
注意：秋水仙素只能处理萌发的幼苗
技术复杂，需与杂交育种配合
④缺点：
6.单倍体育种
二 染色体数目的变异
花药离体培养
P
F1
配子
DDTT
DDtt
ddTT
ddtt
正常植株（纯合）
秋水仙素诱导
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
第3-6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
实例：培育矮杆抗病小麦
（1）原理
____处理植物的________ 细胞，能够 ________________，以致影响细胞________中染色体__________ ，导致 ________________________，于是植物细胞中的染色体数目发生变化（加倍）。
低温
分生组织
抑制纺锤体的形成
有丝分裂
被拉向两极
细胞不能分裂成两个子细胞
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
体积分数为95%的酒精溶液和质量分数为15%的盐酸溶液1:1混合
解离液：
三 低温诱导植物细胞染色体数目的变化
（3）结果：
诱导率不是百分之百，因此视野中既有二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞，且前者数目多于后者；
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。
讨论：
秋水仙素与低温都能诱导染色体数目加倍，这两种方法在原理上有什么相似之处？
三 低温诱导植物细胞染色体数目的变化
判断正误
1.体细胞中含有两个染色体组的个体一定是二倍体。( )
2.二倍体水稻和四倍体水稻杂交,可获得三倍体,三倍体水稻的稻穗和籽粒变小。( )
3.四倍体葡萄的果实比二倍体的大得多,且营养物质更丰富。( )
4.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。( )
5.单倍体的体细胞中一定只含一个染色体组。( )
6.与正常植株相比,单倍体植株长得弱小,而且高度不育。( )
7.利用单倍体植株培育新品种,能明显缩短育种年限。( )
8.低温诱导染色体数目加倍的原理不同于秋水仙素诱导。( )
×
√
×
×
×
√
√
×
染色体的某一片段缺失
消失
1.缺失：
a
b
c
d
e
f
b
a
c
d
e
f
果蝇缺刻翅的形成
实例：
人类的猫叫综合征：
果蝇正常翅
果蝇缺刻翅
四 染色体的结构变异
增加
2.重复：
a
b
c
d
e
f
b
b
a
b
c
d
e
f
b
果蝇棒状眼的形成
实例：
染色体增加了某一片段
四 染色体的结构变异
染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上。
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
实例：果蝇花斑眼的形成
移接
i
j
夜来香的变异
四 染色体的结构变异
项目 交叉互换 易位
图解
区别
染色体易位与交叉互换的区别
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
属于染色体结构变异
属于基因重组
染色体的某一片段位置颠倒（染色体的某一片段位置颠倒180o）
4.倒位：
a
b
c
d
e
f
a
b
c
d
e
f
b
c
d
e
a
f
位置颠倒
实例：果蝇卷翅的形成
正常翅
卷翅
四 染色体的结构变异
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 ：
四 染色体的结构变异
倒位
缺失
重复
易位
数目改变：
①缺失 ②重复
位置改变：
③易位 ④倒位
四 染色体的结构变异
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
基因数量、排列顺序的改变
生物性状的改变（变异）
大多数染色体结构变异对生物体是不利的，甚至导致生物体死亡。
四 染色体的结构变异
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
育种中的应用
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
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
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
诱变育种
杂交育种
单倍体育种、多倍体育种
三种可遗传变异的比较
生物变异的来源之一，对生物进化具有重要的意义