5.2 染色体变异 课件(共42张PPT)

(共42张PPT)
第2节
染色体变异
SW生老师
问题探讨
野生祖先种（多种颜色）
栽培品种（一般为黄色）
野生祖先种（有籽）
栽培品种（无籽）
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
1. 请根据所学的减数分裂的知识，试着完成该表格。
12
24
11
异常
2. 为什么我们平时吃的香蕉没有种子？
1. 概念： 生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化。
染色体数目的变异
染色体结构的变异
2.类型
染色体变异
个别染色体的增减
染色体组增减
3.区别
基因突变、基因重组：光镜下不可见
染色体变异：光镜下可见
一、染色体数目的变异
1. 细胞内个别染色体的增加或减少
实例1
21三体综合征（即先天性愚型）
症状：
智力低下，发育缓慢
表现特殊面容
50%患先天性心脏病
部分患儿夭折
多了一条21号染色体
实例2
性腺发育不良(Turner综合征)
症状：
先天性卵巢发育不全
没有生育能力
部分患者智力轻度低下。
有的患者伴有心、肾、骨骼等先天畸形
少了一条X染色体
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
2. 以染色体组为基数成倍的增加或减少
染色体组：
一组非同源染色体
染色体的形态、大小、功能各不相同
含该物种全套遗传信息
正常
增多
减少
3. 二倍体与多倍体
体细胞中含有两个染色体组的个体。
二倍体:
多倍体:
三倍体:
体细胞中含有三个染色体组的个体。
体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。
自然界几乎全部动物和过半数高等植物都是二倍体。
如：无子西瓜、香蕉
如：普通小麦（六倍体）、棉花（四倍体）
（1）形成原因：
四倍体
二倍体
减数分裂
错误
含1个染色体组的配子
三倍体
含2个染色体组的配子
含2个染色体组的配子
减数分裂错误：
有丝分裂异常：
如：二倍体在胚和幼苗时期受到某种影响（如低温），染色体只复制未分离。
四倍体草莓
二倍体草莓
二
倍
体
水
稻
四
倍
体
水
稻
（1）茎秆粗壮。
（2）叶片、果实和种子都比较大。
（3）糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加。
（2）多倍体特点
原因：体细胞染色体组数一般为奇数，当其进行减数分裂形成配子时，由于同源染色体联会紊乱，不能产生正常的配子。
（1）形成原因：
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。
（2）特点：
枝叶茎杆弱小，一般高度不育。
由配子（如卵细胞、花粉等）直接发育而成。
雄蜂
4. 单倍体
放大后的
单倍体植株
正常植株
项目 二倍体 多倍体 单倍体
概念
发育起点
染色体组的数目
性状表现
体细胞中含有2个染色体组的个体
体细胞中含有3个或3个以上染色体组的个体
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
受精卵
受精卵
未受精的配子
2个
3个或3个以上
不确定
正常
茎秆粗壮，叶片、果实、种子较大，营养丰富
植株矮小，高度不育
（1）几倍体的概念是针对个体水平提出的，一个具体细胞不能称为几倍体，可以说其含有几个染色体组。
（2）若未受精配子直接发育成个体，不管含有几个染色体组都叫单倍体。
注意
二、单倍体育种和多倍体育种
1.人工诱导多倍体（多倍体育种）
（1）方法：
（2）原理：
a.低温诱导
b.秋水仙素处理萌发的种子或幼苗（目前常用、最有效 ）
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
染色体数加倍
作用时期：
有丝分裂的前期
秋水仙素
秋水仙素（C22H25O6N）是从百合科植物秋水仙的种子和球茎中提取的一种植物碱，它是白色或淡黄色粉末或针状结晶，有剧毒。
（3）实例：
三倍体无子西瓜
为什么要进行两次传粉？
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
无子西瓜一定没有种子吗？
花粉刺激子房
三倍体无子西瓜
子房发育
三倍体植株
（联会紊乱）
二倍体西瓜幼苗（♀）
二倍体西瓜幼苗（♂）
二倍体植株（♂）
（第一年）
（第二年）
三倍体种子
秋水仙素处理
四倍体植株（♀）
二倍体植株（♂）
×
现有纯合的高秆抗病的小麦（DDTT）和矮秆不抗病的小麦（ddtt），怎样得到矮秆抗病的优良品种（ddTT）？
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
矮抗

连续
第1年
第2年
第3-6年
杂交育种
单倍体育种
花药离体培养
P
高杆抗病
DDTT
×
矮杆感病
ddtt
F1
高杆抗病
DdTt
配子
DT
Dt
dT
dt

秋水仙素
第1年
第2年
单倍体
植株
DT
Dt
dT
dt
DDTT
DDtt
ddTT
ddtt
2.单倍体育种
（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（幼苗）
二倍体植株
（3）优缺点：
（2）原理：
染色体变异
优点：明显缩短育种年限，一般为纯合体，自交后代不发生性状分离
缺点：技术复杂，需与杂交育种配合
(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
三、低温诱导植物细胞染色体数目的变化（实验）
（一）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 。
(二)方法步骤
1.诱导培养
将蒜4℃放置一周，取出后，于室温（约25℃）进行培养；蒜长出1cm长不定根时，将装置放入冰箱冷藏室诱导培养48-72h。
2.固定
剪取根尖0.5-1cm，放入卡诺氏液中浸泡0.5-1h，以固定细胞形态，然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次；
3.制片
解离
漂洗
制片
用药液（解离液）使组织中的细胞相互分离开来
清水洗去药液，防止解离过度
使细胞分散开来，有利于观察
染色
甲紫溶液，使染色体着色
4.观察
4.注意事项
（1）卡诺氏液：固定细胞形态
（2）95%酒精冲洗：洗去卡诺氏液
（3）解离液：质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精，按1:1体积比混合均匀
（4）观察时，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、染色体结构的变异
（一）产生原因：
染色体断裂以及断裂之后片段在同一染色体内或不同染色体之间的重新连接。
（二）类型：
缺失、重复、易位、倒位
缺失
染色体的某一片段缺失
a
b
c
d
e
f
a
c
d
e
f
如：人类猫叫综合征
果蝇缺刻翅的形成
人类猫叫综合征- 部分染色体组成图
（5号染色体上臂的部分缺失）
重复
染色体的某一片段增加
如：果蝇的棒状眼和正常眼
正常眼
棒状眼
a
b
c
d
e
f
a
b
c
d
e
f
b
易位
染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上
如：果蝇的正常眼与花斑眼
a
b
c
d
e
f
g
h
i
j
k
l
a
b
c
k
l
g
h
d
e
f
j
i
注意：易位是非同源染色体间的染色体交换，属于染色体结构变异；而同源染色体之间的交叉互换属于基因重组。
比较项目 染色体易位 交叉互换
图解
区 别 位置
原理
观察
发生于
非同源染色体之间
发生于同源染色体中
的非姐妹染色单体之间
染色体结构变异
基因重组
可在显微镜下观察到
在显微镜下观察不到
倒位
染色体中某一片段位置颠倒180°
如：果蝇的正常翅与卷翅
缺失
重复
染色体上
基因数目改变
易位
倒位
染色体上
基因排列顺序改变
染色体结构变异
生物性状变异
多数不利，甚至致死
染色体数目变异
个别
增减
由受精卵发育，含三个以上染色体组
器官大、营养丰富，发育延迟，结实率低
低温诱导或秋水仙素使染色体加倍
配子（生殖细胞）直接发育来的个体
未经受精的配子直接发育而成
植株一般长得弱小、高度不育
课堂小结
成倍
增减
由受精卵发育来，含两个染色体组的个体
多倍体
单倍体
二倍体
课后练习
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。（ ）
×
×
×
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
D
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
C
4. 填表比较豌豆、普通小麦、小黑麦的体胞和配子中的染色体数目、染色体组数目，并注明它们分别属于几倍体生物
生物种类 豌豆 普通小麦 小黑麦
体细胞中的染色体数/条 42
配子中的染色体数/条 7 28
体细胞中的染色体组数 2
配子中的染色体组数 3
属于几倍体生物 八倍体
14
1
二倍体
21
6
六倍体
56
8
4
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直接发育成单倍体。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，不能联会，不能形成正常的配子，因此就不能繁殖后代
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。
(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
(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
西瓜幼苗的芽尖有丝分裂较旺盛，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
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
(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，以避免外来花粉干扰
(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，但这种情况发生的概率特别小