课件81张PPT。第三节染色体变异及其应用江苏省江浦高级中学染色体结构和数目的变异统称染色体变异。染色体变异染色体结构变异染色体数目变异染色体变异常常可以通过显微镜直接观察到。一、染色体结构的变异1、起因:倒位缺失重复易位染色体断裂以及断裂后片段不正常的重新连接。2、类型染色体结构的变异有没有发现不同于上述变异的类型?染色体缺失过程示意图c片段缺失的染色体猫叫综合征症状:患病儿童哭声轻,音调高,很像猫叫而得名。眼距宽,耳位低下,生长发育迟缓,存在严重智力障碍。猫叫综合征就是5号染色体部分缺失引起的疾病。消失染色体重复过程示意图cd片段重复的染色体重复果蝇棒状眼的形成染色体倒位过程示意图cde片段倒位的染色体颠倒染色体易位过程示意图e片段易位的染色体夜来香的变异移接 3、后果: 染色体结构发生的改变,都会使排列在染色体上的基因的数目和排列顺序发生改变,从而导致性状的变异。 大多数染色体结构变异对生物体是不利的,有时甚至导致生物体死亡。(如猫叫综合征)4、特点:频率很低5、诱导因素:电离辐射、病毒感染或化学物质诱导。课题研究:环境中化学物质对染色体结构变异的影响◆研究目的:了解环境中化学物质对染色体结构变异的影响◆推荐器材:培养皿,试管,载玻片,盖玻片,显微镜;蚕豆种子;硫酸铜,改良碱性品红染液。引起染色体变异的原因很多,其中电离辐射与化学药物是导致染色体变异的重要原因。1、阅读背景资料:研究指导:一位学生用硫酸铜溶液(质量浓度为300mg/L)培养蚕豆种子,为了证实硫酸铜会导致染色体的结构变异,发现萌发的幼苗根尖细胞中出现微核(如下图),正在分裂的细胞中出现微核,这是染色体结构变异的结果。例如,实验中染色体断裂的小片段可以形成微核。生物科学工作者往往采用微核研究的方法来分析环境污染的程度。该学生的实验步骤:①将蚕豆种子洗净,25℃水培;②待根长到0.5~1.5cm,移入质量浓度为300mg/L的硫酸铜溶液中培养6h;③自来水冲洗后,再移入自来水中培养24h;④剪取蚕豆根尖,制作临时玻片标本,用改良碱性品红染液(碱性染料)染色;⑤每个根尖计数500~1000个细胞,计算微核率。(出现微核的细胞数除以被记数的细胞总数)水培蚕豆 例:某工厂污水流入河流中,使河中植物大批死亡。有同学认为是污水中的化学物质使植物细胞的染色体结构发生了变异,并准备对此进行研究。如果是你,你如何研究?作出假设:提出问题:污水中的化学物质对植物染色体结构变异的影响。污水中的化学物质会使植物染色体结构产生变异。探究实践设计与实验:(实验组)(对照组)分析证据:(比较①、②两组的微核率)得出结论:若①微核率>②微核率,说明……若①微核率≈②微核率,说明…… 若①微核率<②微核率,说明……若①微核率>②微核率,说明……若①微核率≈②微核率,说明…… 若①微核率<②微核率,说明……说明污水中的化学物质能促进染色体结构变异。说明污水中的化学物质对染色体结构变异无影响。说明污水中的化学物质能抑制染色体结构变异。 探究水质污染程度与生物细胞微核率高低的关系。深入探究:在正常情况下,染色体发生断裂的频率是很低的,而当细胞受到电离辐射、病毒感染或一些化学物质诱导时,染色体结构变异的机会增加。二、染色体数目的变异 一般来说,每一种生物的染色体数目都是稳定的,但是,在某些特定的情况下,生物的染色体数目会发生改变,从而产生可遗传的变异。以染色体组的形式成倍增加或减少。染色体数目的变异个别染色体的增加或减少(一)个别染色体增加或减少:1、实例: ⑴减Ⅰ分裂后期,个别同源染色体没有分离,移向细胞同一极。2、形成原因:⑵减Ⅱ分裂后期,个别姐妹染色单体分开后没有分离,移向细胞同一极。21三体综合征(多1条21号染色体)性腺发育不全综合征(XO)(女性缺少一条X染色体)正常雌果蝇多1条X染色体少1条X染色体(二)以染色体组的形式成倍增加或减少:雌果蝇雄果蝇大多数生物体细胞中,染色体都是两两成对的。例如,果蝇有4对共8条染色体,这4对染色体可以分成两组,每一组中包括3条常染色体和1条性染色体。以雄果蝇为例,在精子形成过程中,经过减数分裂,染色体的数目减半,雄果蝇的精子中只含有一组非同源染色体(X、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ或Y、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ)。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,遗传和变异的全部的信息,
这样的一组染色体,叫做一个染色体组。1、染色体组:⑴概念:例如,雄果蝇精子中的一组染色体就组成了一个染色体组。染色体组的特点非同源染色体染色体形态、大小各不相同携带全部遗传信息思考:人有多少个染色体组?
人的一个染色体组中有多少条染色体?4个2个3个5个1个例1:以下各图中,各有几个染色体组?⑵染色体组数的判断:① 依据染色体形态判断:细胞中任意一种形态染色体条数染色体组数=例2:以下基因型,所代表的生物染色体组数分别是多少?
⑴Aa
⑵AaBb
⑶AAa
⑷AaaBbb
⑸AAAaBBbb
⑹ABCD2个2个3个3个4个1个基因型中控制同一性状的基因个数⑵依据基因型判断染色体组数=自然界中的生物大多是二倍体。2、二倍体:由受精卵发育而成,体细胞中含有两个染色体组的个体。几乎全部动物,过半数的高等植物。①概念:②存在:3、多倍体: ①概念:由受精卵发育而成,体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。在植物中很常见,在动物中极少见。其中,体细胞中含有三个染色体组的个体叫三倍体;体细胞中含有四个染色体组的个体叫四倍体。例如香蕉是三倍体,马铃薯是四倍体。②特点:糖类和蛋白质等营养物质的含量增加。茎杆粗壮;叶片、果实和种子都比较大;染色体数目加倍后的草莓(上)和野生状态下的草莓(下)③形成原因:内外环境发生骤变作用于正在分裂的细胞, 能够抑制纺锤体形成,导致染色体不能移向细胞两极,从而引起细胞内染色体数目加倍。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。 具有偶数染色体组的多倍体,如果在减数分裂过程中染色体能够配对,一般是可育的。 例如,普通小麦是六倍体,含有6个染色体组,每个染色体组含有7条染色体,在减数分裂过程中产生具有21条染色体的配子,这些配子是可育的。 香蕉是具有奇数染色体组的多倍体,体细胞中含有三个染色体组,由于减数分裂时染色体联会紊乱,不能产生可育的配子,因而香蕉的果实里几乎没有种子。4、单倍体: ①概念:由配子直接发育而成,体细胞中含本物种配子染色体数目的个体。②单倍体植物特点:一般植株弱小,高度不育如蜜蜂的雄蜂,在自然条件下,玉米、高粱、水稻、番茄等高等植物,偶尔也会出现单倍体植物。一只雄蜂:它是由卵细胞不经过受精直接而来的。所以,它的体细胞染色体数等于配子染色体数单倍体一个
染色体组两个
染色体组三个
染色体组←由二倍体的配子发育而来←由四倍体的配子发育而来←由六倍体的配子发育而来染色体组来源思考:单倍体个体是否只含一个染色体组?单倍体与多倍体的区别二倍体多倍体生物体合子直接发育成生物体:单倍体雌配子直接发育成生物体:单倍体雄配子 一倍体与单倍体既有联系又有区别。体细胞中只含有一个染色体组的个体叫一倍体。二倍体生物的一倍体等同于单倍体。对多倍体生物而言,一倍体不等同于单倍体。单倍体生物体细胞中不一定只含一个染色体组!单倍体(含2个染色体组)能不能叫二倍体? 二倍体单倍体(含1个染色体组)单倍体(含2个染色体组) 二倍体:单倍体=一倍体 个染色体组 个染色体组 个染色体组234练一练:1、单倍体育种三、染色体变异在育种上的应用⑴方法:花粉(花药)离体培养⑶优点:明显缩短育种年限花粉正常纯合子植株单倍体幼苗⑵实例:矮杆抗病小麦的培育⑷缺点:技术较复杂⑸原理:染色体变异离体培养花粉人工诱导染色体加倍单倍体纯合二倍体选择优良品种单倍体育种示意图花药 三倍体无子西瓜是用二倍体西瓜和四倍体西瓜杂交获得的多倍体植物,是一种经过人工育种技术诱导染色体变异的产品。2、多倍体育种种植三倍体无子西瓜的培育秋水仙素处理2n传粉4n3n2n2n♀♂3n3n传粉刺激
果实发育2n种植第一年第二年无子西瓜的培育三倍体无子西瓜培育过程:二倍体秋水仙素四倍体♀×二倍体♂三倍体 (有子)二倍体三倍体 (无子)减数分裂时染色体联会紊乱,无生殖细胞形成。无子原因:第一年:四倍体母本上结了西瓜,西瓜中长着三倍体的种子第二年:三倍体植株上结了无子西瓜,西瓜中没有种子秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。 可培育出自然界中没有的新品种,且培育出的植物器官大,营养丰富。⑴方法:⑵优点:(秋水仙素抑制纺锤体的形成) 实例: 三倍体无子西瓜染色体变异成熟延迟(晚熟),结实率低。⑷原理:⑶缺点:原理 用低温处理植物分生组织细胞,能够抑制纺锤体的形成,以至影响染色体被被拉向两极,细胞也不能分裂成两个子细胞,使植物细胞染色体数目发生变化。 进行正常有丝分裂的植物分生组织细胞,在有丝分裂后期,染色体的着丝点分裂,子染色体在纺锤丝的作用下,分别移向两极,最终被平均分配到两个子细胞中去。材料用具 洋葱或大葱、蒜均为二倍体,体细胞中染色体数为16,培养皿,滤纸,纱布,烧杯,镊子,剪刀,广口瓶,显微镜,载玻片,盖玻片,冰箱,卡诺氏液,改良苯酚品红染液,质量分数为15%的盐酸,体积分数为95%的酒精溶液。实验步骤将洋葱放在装满清水的广口瓶上,让洋葱的底部接触水面。待根长至1cm左右时,将整个装置放入冰箱4℃下诱导培养36h。剪取诱导处理的根尖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。1、培养洋葱根尖:2、取材:解离、漂洗、染色和制片4个步骤。先用低倍镜观察再用高倍镜观察。3、制作装片:4、观察装片: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,也有染色体数目加倍的细胞。确认某个细胞发生染色体数目加倍后,再用高倍镜观察。实验现象及结论1、实验现象:2、实验结论:低温处理植物分生组织,能抑制前期形成纺锤体从而使染色体加倍。1、低温处理必须在根长至1cm左右之后。若生根前就送进冰箱,低温抑制新陈代谢也就抑制了根尖分生区的形成,不会发生根尖分生区的有丝分裂受低温影响的过程。实验关键2、剪取根尖的时间一般在中午10点左右,此时分裂旺盛,受低温影响较大,实验效果明显。3、染色时间要严格控制,时间不足时染色体看不清,染色过度,染色体一团糟,无法分辨。 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?讨论 都能抑制纺锤体的形成,使染色体不能移向细胞两极, 而引起细胞内染色体数目加倍。1、单倍体与多倍体的判断:单倍体:如果是由配子即生殖细胞(卵细胞、精子或花粉)直接发育而成,无论含有几个染色体组,都只能叫单倍体。多倍体:如果是由受精卵发育而成,体细胞内含有几个染色体组就叫几倍体。小 结(看生物个体的来源)2、染色体组数目的判别:根据染色体形态来判断,如图细胞中任意一种形态的染色体有4条,有4个染色体组。还可以通过基因型来判断。例如基因型为AAaa、AaBb、AAaBbb、AB的生物分别含有几个染色体组?3、育种方法:杂交、自交用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗花药离体培养基因重组染色体变异染色体变异方法简便可培育出自然界中没有的新品种,且器官大,营养丰富明显缩短育种年限育种年限长发育延迟(晚熟),结实率低技术较复杂课堂 练 习1、普通小麦的卵细胞中有三个染色体组。用这种小麦的胚芽细胞、花粉分别进行离体培养,发育成的植株分别是( ) A、六倍体、单倍体
B、六倍体、三倍体
C、二倍体、三倍体
D、二倍体、单倍体A2、秋水仙素诱导多倍体形成的原因是( )
A、促进体细胞的分裂 B、抑制体细胞的分裂
C、促进染色单体分开,形成染色体
D、抑制细胞有丝分裂时形成纺锤体D3、根据遗传学原理,能迅速获得新品种的育种方法是( ) A、杂交育种 B、多倍体育种 C、单倍体育种 D、诱变育种 C4、单倍体育种可以明显地缩短育种年限,这是由于( ) A、育种技术操作简单 B、单倍体植物生长迅速 C、后代不发生性状分离 D、诱导出苗成功率高C5、普通小麦是六倍体,它的单倍体体细胞中含有的染色体组数是 ( ) A、1个 B、2个 C、3个 D、4个C6、下列各项是表示生物体中染色体上所携带的基因,肯定是单倍体的是( ) A、AaBb B、Aaaa C、ABCD D、BbbC7、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目是 ( ) A、7条 B、56条
C、28条 D、14条B
用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,使染色体加倍4个不同染色体组 F1产生配子时,染色体不能两两配对形成四分体。9、下图表示某种农作物①和②两个品种分别培育出④、⑤、⑥3个品种的过程。 根据上述过程,回答下列问题:⑴用①和②培育⑤所采用的方法Ⅰ和Ⅱ分别称 和 ,其培育出⑤所依据的原理是 。杂交自交基因重组⑵由③培育出④的常用方法Ⅲ是 ,由③经④培育成⑤的方法Ⅴ称 , 其优点是 。 ⑶由③培育⑥的常用方法Ⅳ是
,
其形成的⑥称 。花药离体培养单倍体育种能明显缩短育种年限用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗多倍体再 见如:培育小麦双抗品种的不同育种方法:花粉DT Dt dT dt单倍体植株DT Dt dT dtDDTT DDtt ddTT ddtt纯合子植株 1
~
2
年5
~ 8年以上▲ 21三体综合征舟舟是先天智力障碍(21三体综合征)患者
病因:常染色体变异,
比正常人多了一条21号染色体非整倍性变异:
个别染色体增加或减少动物:致死性的
植物:影响较小