【新教材 】2020-2021学年高一生物（人教版（2019）必修二）5.2 染色体变异 课件（49张PPT）

第2节 染色体变异
作为野生植物的后代，许多栽培植物
的染色体数目却与他们的祖先大不相同，如马铃薯和香蕉。
：
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
1.根据前面所学减数分裂的知识，试着完成该表格。
???
问题探讨
2.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，减数分裂时染色体发生联会紊乱，
不能形成正常的配子，因此无法形成受精卵，不能形成种子。
3.分析表中数据，你还能提出什么问题吗？能否发挥想象力作出一些推测呢？
能形成种子的植物细胞中，染色体数目一定是偶数吗？香蕉体细胞中的染色体数目不是偶数，它是怎样形成的呢？又是如何繁殖下一代的？
一、染色体变异
1、概念：体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化。
染色体
数目变异
细胞内个别染色体的增加或减少
细胞内染色体数目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
2、分类：染色体数目的变异、染色体结构的变异
正常
增多
减少
个别染色体的增加或减少
以一套非同源染色体为基数成倍的增加或成套减少
21三体综合征(先天性愚型)
响誉世界的著名“天才”音乐指挥家舟舟
1:果蝇体细胞有几条染色体？
8条
2:Ⅱ号和Ⅱ号染色体是什么关系?Ⅲ号和Ⅳ号呢?
同源染色体
非同源染色体
3:雄果蝇产生的精子中有哪几条染色体？
Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、 Y
果蝇体细胞染色体图解
4：雄果蝇产生的精子中的染色体在形态、结构和功能上有什么特点？这些染色体之间是什么关系？它们是否携带着控制生物生长发育的全部遗传信息？
5：如果将果蝇的精子中的染色体看作一个染色体组，那么果蝇的体细胞中有几个染色体组？
形态、大小和功能各不相同;
都是非同源染色体;
携带着控制果蝇生长发育的全部遗传信息。
2个
Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、 Y
(1)染色体组概念：在大多数生物的体细胞中，染色体都是 两两成对的，也就是含有两套非同源染色体，其中把每套非同源染色体称为一个染色体组。
1.染色体组
二、染色体数目变异
(2)染色体组的特征：
①一个染色体组不含同源染色体，不含等位基因。
②一个染色体组所含的染色体大小、形态和功能各不相同，均为非同源染色体。
③一个染色体组中含有控制生物生长、发育、遗传和变异的全套遗传信息。
④同种生物具有相同的染色体组，不同物种的染色体组不同。
（3）染色体组的判断方法
方法一：根据染色体形态判断
细胞中同一形态的染色体有几条，则含有几个染色体组；
细胞中有几种形态的染色体，一个染色体组中就有几条染色体。
1个染色体组
1组3条染色体
3个染色体组
1组5条染色体
4个染色体组
1组2条染色体
4个染色体组
1组4条染色体
方法二：根据基因型判断
同一英文字母（无论大小写）出现几次，就含有几个染色体组。有几种字母出现，一个染色体组中就有几条染色体。
2个染色体组
1组2条染色体
2个染色体组
1组3条染色体
3个染色体组
1组1条染色体
1个染色体组
1组4条染色体
YyRr
AABBDD
Aaa
ABCD
拓展训练：
染色体组数目的判别
某生物体细胞中有8条染色体，分为4种形态，则染色体组的数目为__个，每个染色体组有__个染色体
2
4
染色体组的数目=————————
染色体数目
染色体形态数
限时练习
A
B
C
__个染色体组，
__个染色体组，
__个染色体组，
每1个染色体组有__条
每1个染色体组有__条
每1个染色体组有___条
3
2
2
3
4
1
(1)二倍体：体细胞中有两个染色体组的个体。
2.二倍体和多倍体
几乎全部的动物和过半数的高等植物都是二倍体。
二倍体植株经减数分裂产生的配子中应该有几个染色体组？
一个
若减数分裂时姐妹染色单体未分离，配子中应该有几个染色体组？
可能形成含有两个染色体组的配子
若该异常配子与正常的配子结合后发育成个体，其体细胞中应该含有几个染色体组？
三个
这样的配子与含有一个染色体组的正常配子结合发育成的个体体细胞中含有三个染色体组，称作三倍体。
无子西瓜
香蕉
举例：
若两个正常的配子结合后形成的幼苗受到外界环境的影响，进行有丝分裂时，姐妹染色单体未分离，则子细胞中有几个染色体组？
四个
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。
马铃薯
（4n=48）
棉花
（4n=52）
举例：
(2)多倍体：体细胞中含有三个或三个以上的染色体组的个体。
植物中很常见，动物中极少见。
马铃薯是四倍体
香蕉是三倍体
普通小麦是六倍体
优点----茎秆粗壮、叶片、果实、种子大，糖类和蛋白质等营养物质含量高
缺点——生长发育延迟，结实率低
如：四倍体番茄的维生素C的含量比二倍体品种几乎增加了一倍
(3)多倍体植株的特点:
低温诱导、秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。
①原理：
注：秋水仙素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。
②方法：
染色体数目变异
③机理：
主要作用于有丝分裂的前期
④作用时期:
(4)多倍体育种（人工诱导多倍体）
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。
1) 为什么处理的是萌发的种子或幼苗？
萌发的种子或幼苗具有分生能力，细胞进行有丝分裂。
2) 秋水仙素抑制纺锤体的形成，会不会影响着丝粒的分裂？
着丝粒的分裂不是由纺锤丝的牵拉引起的。
3) 多倍体育种的不足？
4) 多倍体育种的实例：三倍体无子西瓜
适用于植物，动物方面难以开展，且多倍体植株多发育延迟，结实率低。
思考：
二倍体西瓜幼苗
二倍体西瓜幼苗
秋水仙素处理
二倍体西瓜植株
四倍体西瓜植株
♀
♂
联会紊乱
三倍体西瓜种子
无子西瓜
杂交
授粉
×
自然长成
二倍体西瓜植株
第一年
第二年
三倍体西瓜植株
人工诱导多倍体实例——三倍体无籽西瓜P91
用二倍体花粉：刺激子房产生生长素，促进子房发育为果实。
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
无籽香蕉
3n
【探究?实践】：低温诱导植物细胞染色体数目的变化实验
（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
（2）材料用具及作用
试剂
使用方法
作用
卡诺氏液
浸泡诱导处理过的根尖0.5-1h
体积分数为95%的酒精
冲洗2次经卡诺氏液处理过的根尖
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混合配制解离液
蒸馏水
浸泡解离后的根尖约10min
质量浓度为0.01g/mL的甲紫溶液
对漂洗干净的根尖染色3～5 min
固定细胞的形态
冲洗掉卡诺氏液
使组织中的细胞相互分离开来
漂洗根尖，洗去药液，防止解离过度
使染色体着色
（3）方法步骤
①蒜根尖的培养
②取材
将蒜（或洋葱）在冰箱冷藏室内（____℃）放置一周（解除休眠）；
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____℃）进行培养；
待蒜长出约___cm长的不定根时，将_________放入冰箱冷藏室内，诱导培养________h；
4
25
1
整个装置
48-72
剪取诱导处理的根尖_____ cm，放入______ _中浸泡______h，以__________ ，然后用 ________________ 冲洗____次；
0.5-1
卡诺氏液
0.5-1
固定细胞形态
体积分数为95%的酒精
2
③制作装片
包括______、______、______、_______4个步骤；
解离
漂洗
染色
制片
解离目的：__________________________；
漂洗目的：____________________________________；
染色目的：____________________________________；
制片目的：____________________________________；
用药液使组织中的细胞相互分离开来
洗去药液，防止解离过度
甲紫溶液或醋酸洋红液能使染色体着色
使细胞分散开来，有利于观察
④观察
先用______寻找染色体形态好的分裂象；
视野中既有_______________，也有_________________；
确认某个细胞发生染色体数目变化后，再用______观察；
低倍镜
正常的二倍体细胞
染色体数目发生改变的细胞
高倍镜
注意：
a.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；
b.解离之后，细胞失去活性，因此不能观察到连续的变化；
（1）概念：体细胞中染色体数目与本物种配子染色体数目相同的个体
3.单倍体
（2）成因：由配子（如卵细胞、花粉等）直接发育而来的个体。
（3）特点：
植株长得弱小
一般高度不育
含偶数个染色体组：可育
含奇数个染色体组：高度不育
秋水仙素处理
花药离
体培养
（4）单倍体育种
?方法：
单倍体幼苗
正常纯合子
?优点：
明显缩短育种年限
两年
?原理：
染色体变异
一般应用于二倍体植物
二倍体植株
单倍体植株高度不育
YR
yR
Yr
yr
黄色圆粒（YyRr）
花药
（配子）
单倍体植株
正常二倍体
（纯合体）
YYRR
yyRR
YYrr
yyrr
黄圆
绿圆
黄皱
绿皱
秋 水 仙 素 处 理 幼 苗
YR
yR
Yr
yr
离 体 培 养
花药离体培养
P
F1
配子
DDTT
DDtt
ddTT
ddtt
正常植株（纯合）
秋水仙素
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
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
第3
6年
蜜蜂的性别决定
雌蜂（蜂后）
（2n=32）
雄蜂（n=16）
减数分裂
配子
n=16
n=16
雄峰（n=16）
单倍体
受精
雌蜂（2n=32）
二倍体
n=16
假减数分裂
工蜂
蜂王
单倍体、二倍体、多倍体的区别
生物体（二倍体、多倍体）
受精卵
发育
直接发育成生物体：单倍体
直接发育成生物体：单倍体
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，不管有几个染色体组，都叫单倍体 。
雌配子

雄配子
1、缺失
a
b
c
d
e
f
b
a
c
d
e
f
缺失是指染色体上某一区段及其带有的基因一起缺失引起变异的现象；
结果：基因数量减少。
如：猫叫综合征
如果缺失的基因是显性的，同源染色体上保留下来的基因是隐性的，这一本来不能显出的隐性性状就能表现出来（假显性）
三、染色体结构变异
２、增加
a
b
c
d
e
f
b
b
a
b
c
d
e
f
b
染色体上增加了相同的某个区段而引起变异的现象,叫做重复。
结果：基因数量增加
如：果蝇棒状眼
染色体的某一片段位置颠倒；
结果：基因的排列顺序发生改变
3、倒位
a
b
c
d
e
f
a
b
c
d
e
f
b
c
d
e
a
f
如：果蝇卷翅的形成
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
j
i
一条染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上引起变异。
结果：基因的排列顺序发生改变
如：果蝇花斑眼的形成
与交叉互换有何区别？
4、易位
项目
易位
交叉互换
发生时期
　有丝分裂和减数分裂
　减数第一次分裂四分体时期
发生对象
　非同源染色体之间
同源染色体的非姐妹染色单体之间
交换对象
　非等位基因
　等位基因
变异类型
　染色体结构变异
　基因重组
图示
Q：染色体结构变异与基因突变有什么区别，哪一种变异引起的性状变化更大?
染色体结构上的缺失、重复、易位和倒位
导致
染色体上基因数量、排列顺序的改变
导致
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。
基因突变是基因上某一位点的改变，是分子水平的变异，无法用显微镜观察到；染色体变异为细胞水平的变异，可用光学显微镜观察。
项目
基因重组
基因突变
染色体变异
实质
适用范围
结果
类型
意义
控制不同性状的基因重新组合
基因结构的改变
染色体结构或数目的变化
真核生物进行有性生殖时
任何生物均可发生
真核生物核遗传中发生
产生新的基因型
产生新的基因
引起基因数目或顺序的变化
交叉互换型、自由组合型
自然诱变、人工诱变
结构变异、数目变异
生物变异来源，对生物进化有重要意义
生物变异根本来源，进化原材料
对生物进化有一定意义
杂交育种
诱变育种
单倍体育种
多倍体育种
原理
常用方法
基因重组
基因突变
染色体变异（成倍减少）
染色体变异（成倍增加）
选育纯种：杂交→自交→选优→连续自交
选育杂种：杂交
用物理（辐射、激光诱变）或化学方法处理
花药离体培养→单倍体→秋水仙素处理使染色体数目加倍→纯种
秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
杂交育种
诱变育种
单倍体育种
多倍体育种
优点
缺点
使不同个体的优良性状集中于一个个体上，操作简便
提高变异频率
加速育种进程
有利变异少，需大量处理供试材料（盲目性大）
明显缩短育种年限，所得品种为纯合子。
技术复杂，需与杂交育种配合
各种器官大、营养成分高、抗性强
只适用于植物，获得的新品种发育延迟，结实率低
育种时间最长，不能克服远缘杂交不亲和的障碍