5.2 染色体变异 高中生物人教版2019必修二课件(共35张PPT)

(共35张PPT)
染色体数目的变异
染色体结构的变异
野生祖先马铃薯
野生祖先香蕉
栽培马铃薯
栽培香蕉
多色
多籽
黄色
无籽
生 物 种 类 体细胞染色体 数/条 体细胞非同源 染色体数/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
异常
1.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 裂时染色体联会紊乱，不能正常形成配子，因此无法形成 受精卵，进而形成种子
公 公 公 公 今
正常 增多 减少
染色体变异
概念 生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或者结构的变化
染色体数目变异
类型
染色体结构变异
个别染色体增加或减少
以染色体组成倍增加或减少
细胞中一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同 共同调控生物生长、发育、遗传和变异的一组染色体
野生马铃薯配子中染色体
如果配子中的染色体 为一组，野生马铃薯 体细胞染色体有几组
染色体数目的变异
图5-5 野生马铃薯的染色体组成 (红色为荧光标记)
染色体组
项目 0
染色体组数 3 2 1 4
2
每个染色体组 内染色体数 3 3 4 2
2
1:细胞中同一形态的染色体有几条，则有几个染色体组
2:细胞内有几种形态的染色体，一个染色体组就有几条染色体
染色体数目的变异
细胞中染色体组数量判断
1:根据染色体的形态判断
染色体组数
2:根据基因型判断染色体组数
1:同一英文字母(无论大小写),出现几 次 ，就有几个染色体组
2:有几种字母出现，一个染色体组就有几条染色体
染色体数目的变异
AABBDD
Aaa
Aaaa
ABCD
2:根据基因型判断染色体组数
实例1:21三体综合征
)) )() X》×)K X(
)(K
13 14 15 r
K
正常人染色体：44条十xx或44条+xy 21三体综合征
21三体综合征：45条十xx或45条+xy
染色体数目的变异 1.非整倍染色体变异(个别染色体增加或减少)
2
(唐氏综合征、先天愚型)
染色体数目的变异
产生原因 减数分裂I 同源染色体未分离
体分离后移向细胞同一
减数分裂Ⅱ姐妹染色单
症状： 颈蹼、肘外翻，部分智力轻度低下。外观表现为女性，但性腺发育不全，
没有生育能力
成因：单一的X染色体来源于母亲，失去的X染色体由于父亲的精母细胞性染色体
未分离造成
染色体数目的变异 1.非整倍染色体变异(个别染色体增加或减少)
实例2:Turner综合征(先天性1卵巢发育不足综合征)
10
16 17
1:
22
44条+X0
11
) 18
(X
15
21
(
20
3
19
LIJ【0《730
2200111123>6 12!! (1《601 2221《0
栽培马铃薯的染色体组成(刘思泱.2010)
四倍体
染色体数目的变异 2.整倍染色体变异(以染色体组形式增加或减少)
(I 101)(lllii 111
1 2 3 4 5 6
u 111 111 B
8 9 10 ll
由受精卵发育而来，体细胞内含有三个或三个以上染色体组的个体
由受精卵发育而来，体细胞内含有两个染色体组的个体
11 12
▲图5-5 野生马铃薯的染色体组成 (红色为荧光标记)
二倍体
栽培香蕉的染色体组成(郭计华，2012)
三倍体
二倍体
多倍体
茎干粗壮，叶片、果实、种子较大，糖类、蛋白质等营 养物质含量有所增加
发育迟 缓 ，结实率低
染色体数目的变异
低温诱导或秋水仙素使染色体加倍
人工诱导多倍体方式
多倍体缺点
多倍体优点
染色体数目的变异
单倍体 由配子发育而来，体细胞中染色体数目与本生物配子中
染色体数目相同的个体
2n=32
受精卵
持续获得蜂 王浆
2n=32 受精卵
n=16
未受精的卵
2n=32
卵 幼
虫
n=16
蜂王
工蜂
雄蜂
单倍体形成原因
生物个体减数分裂 生殖细胞 自然或 生物个体
人工条件(单倍体)
思考 单倍体是否只含一个染色体组(即一倍体)
单倍体不一定只含一个染色体组，但只含一个染色体组一定是单倍体。
与正常植株相比，单倍体植株长得弱小，一般高度 不育。 (原因是减数分裂过程中染色体不能正常配 对，不能正常形成生殖细胞，导致不育)
单倍体特点
小结：单倍体、二倍体、多倍体的比较
项目 单倍体 二倍体
多倍体
概念 由配子发育而来，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 由受精卵发育而来， 体细胞中含有2个染 色体组的个体
由受精卵发育而来，体
细胞中含有3个或3个以
上染色体组的个体
发育起点 未受精的配子 受精卵
受精卵
染色体组 的数目 不确定(是正常体细胞 染色体组数目的一半) 2个
3个或3个以上
性状表现 植株矮小，且高度不 育(除雄蜂外) 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
探究实验：低温诱导植物细胞染色体数目的变化
实验原理 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，染色体数目加倍。
实验过程
取 材一 剪取诱导处理的根尖0.5~1 cm
固 定一 放入卡诺氏液中浸泡0.5~1h ,以固定细胞形态。 冲洗一用体积分数为95%的酒精冲洗2次
1.将洋葱在冰箱冷藏室内放置一周。取出后，放在装满清水的
容器上方，让洋葱的底部接触水面，于室温(约25℃)进行培养。
2.待蒜长出约[ cm 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。
(一) 诱导培养
(二)
固定细胞形态
培养不定根
低温诱导
包括：解离、漂洗、染色和制片4个步骤，具体操作方法与观察植物细胞 有丝分裂的实验相同。
清水漂洗约 甲紫溶液染色3~5min
10min
解离目的：使组织中的 细胞相互分离开来
漂洗目的：洗去解离液，
防止解离过度
解离液(盐酸：酒精 =1:1) 解离3~5min
压片目的：使细胞分 散开来，有利于观察
(三) 制作装片
制片
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。
(四)观察
核心归纳
1.低温诱导染色体数目加倍实验中的理解误区
(1)植物细胞经卡诺氏液固定后死亡，显微镜下观察到的是死细胞，观察不到细胞 分裂的连续变化。
(2)低温处理的理解误区：误认为低温处理时间越长越好。低温处理的目的只是抑 制纺锤体形成，使染色体不能被拉向两极。如果低温持续时间过长，会影响细胞的 各项功能，甚至死亡。
(3)着丝粒分裂不是纺锤丝牵引的结果。着丝粒是自动分裂，不需要纺锤丝牵引。 纺锤丝牵引的作用是将染色体拉向两极。
项目 第一次漂洗
第二次漂洗
时间不同 在固定之后解离之前
在解离之后染色之前
试剂不同 用95%酒精漂洗
用清水漂洗
目的不同 洗去多余的卡诺氏液
洗去多余的解离液
核心归纳
两次漂洗的比较
四倍体
(母本)
三倍体
授粉
联会紊乱
第一次：
杂交获得三倍体植株的种子
第二次：
刺激子房发育成果实
多倍体育种——三倍体无子西瓜的培育
秋水仙素
二倍体
授粉
第 年 第 二 年
为什么用四倍体作母本
为什么要进行两次传粉
二倍体 (父本)
无子西瓜
思考与讨论：
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
芽尖细胞正在进行有丝分裂，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细胞两极，从而引起细胞内染色体数目加倍。
2. 四倍体西瓜植株作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
雌配子中含有两个染色体组。杂交可获得三倍体植株。
3. 三倍体无子西瓜的果实中没有种子的原因是什么
减数分裂时出现联会紊乱，不能形成可育的配子。
4. 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。
三倍体在进行减数分裂时有可能形成了正常的卵细胞，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
进行无性繁殖。将三倍体西瓜植株进行组织培养获得大量的组织苗，再进行移栽。
单倍体育种=花药离体培养+秋水仙素处理
(2)原理：细胞的全能性、染色体变异
(3)优点：明显缩短育种年限，的到的植株都是纯合子 两年
一般应用于二倍体植物
单倍体植株高度不育
单倍体幼苗秋水仙素处理 正常纯合子
单倍体育种
(1)方法：
二倍体植株花药离 体培养
秋水仙素或低温处理
高杆抗病 高杆感病矮杆抗病矮杆感病 (AABB)( AAbb)( aaBB) (aabb)
单倍体育种
高杆抗病
(AaBb)
花药离体培养法
Ab aB ab
(4)过程： 高杆抗病 矮秆感病
(AABB) (aabb)
单倍体 AB
配子 DT Dt dT dt
花药离体培养第
单倍体植株 DT Dt dI dt 2
秋水仙素 年
正常植株 DDTT DDtt ddTT ddtt
(纯合)
需要的纯合
矮抗品种
杂交育种
高杆抗病 矮杆感病
DDTT ddtt
高杆抗病
DdTt
(5)杂交育种和单倍体育种的比较
连 续
ddTT
需要的纯合 矮抗品种
D T D_tt ddT
矮抗
第
1
2
年
第
年
P
F
F
单倍体育种
高杆抗病 DDTT
高杆抗病 DdTt
矮杆感病 ddtt
P
F
第 年
年 第
ddtt
X
913
(1)花药离体培养≠单倍体育种：
单倍体育种一般包括：杂交、花药离体培养、秋水仙素处理和筛选4个过程
(2)单倍体育种的选择时机：
不能选择特定基因型的花粉，因为花粉不能表现出相关性状，
应在秋水仙素处理后获得的纯合子中选择具有所需性状的个体。
(3)单倍体育种与多倍体育种的操作对象不同：
①由于单倍体往往高度不育，育种操作的对象一般是单倍体幼苗，通过组织 培养得到纯合子植株。
②多倍体育种操作的对象是正常萌发的种子或幼苗。
染色体变异在育种上的应用
注意
猫叫综合征是人的5号染色体部分
缺失引起的遗传病因为患儿哭声轻， 音调高，很像猫叫而得名。猫叫综 合征患者的生长发育迟缓，而且存 在严重的智力障碍。
染色体结构的变异还有哪些类 型呢
猫叫综合征患者
染色体结构变异
( 一)类型
1 .缺失：染色体的某一片段缺失引起变异。例如果蝇缺刻翅的形成。
2 . 重复：染色体中增加某一片段引起变异。例如果蝇棒状眼的形成。
结 果 ：基因数目减少
结 果 ：基因数目增加
正常眼
棒状眼
缺刻翅
正常翅
3 . 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，例如果蝇花斑眼的形成。
卷翅
结 果 ：基因排列顺序变化
4 . 倒位： 染色体某一片段位置颠倒引起变异，例如果蝇卷翅的形成。
结 果 ：基因排列顺序变化
夜来香一花两色
互换
发生在非同源染色体之
间，是指染色体的某一片段
移接到另一条非同源染色
体上。
发生在减数分裂的四分体时期
同源染色体的非姐妹染色单体 之间，是基因重组。
易位与互换的区别
易位
OO
染色体上基因数目、排列顺序发生改变
结果：性状变异：改变)
(三)对生物体的影响
大多数染色体结构变异对生物体是不利的，有的甚至会 导致生物体死亡。
缺失 重复 易位 倒位
(二)结果
项目 基因突变 基因重组
染色体变异
本质 基因结构的改变 基因的重新组合
染色体结构或数目发生变化
发生时期 DNA复制时期 减数分裂I的前期和后
期减数分裂、有丝分裂
观察 光学显微镜下无法观察 光学显微镜下无法观察
光学显微镜下可以观察
适用范围 任何生物 真核生物、有性生殖
真核生物
产生结果 产生新的基因 只改变基因型
基因“数量”上发生变化
共同点 都是可遗传的变异
总结1:基因突变、基因重组和染色体变异的比较
当堂训练
1. 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
重复
倒位
缺失
易位
染色体结构变异的类型。