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(共48张PPT)
5.2 染色体变异
第5章 基因突变及其他变异
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野生祖先种（多种颜色）
栽培品种（一般都为黄色）
野生祖先种（有籽）
栽培品种（无籽）
作为野生植物的后代，许多栽培植物的染色体数目却与它们的祖先大不相同，如马铃薯和香蕉。
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讨论
1.请根据所学的减数分裂的知识，试着完成该表格。
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，不能形成正常的配子，因此无法形成受精卵，进而无法形成种子。
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1. 染色体
3. 区别
生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化。
染色体结构变异
染色体数目变异
2. 染色体变异
基因突变
分子水平的变异，光镜下不可见。
染色体变异
细胞水平的变异，光镜下可见。
基因重组
一、染色体数目的变异
1.染色体数目变异的类型
（1）个别染色体的增加或减少
正常果蝇
（2n=8）
增加一条
（8+1）
减少一条
（8-1）
一、染色体数目的变异
1.染色体数目变异的类型
（1）个别染色体的增加或减少
21-三体综合征患者的染色体组成
“13三体综合征”
形成个别染色体的增加或减少原因是什么呢？
一、染色体数目的变异
1.染色体数目变异的类型
（1）个别染色体的增加或减少
一、染色体数目的变异
1.染色体数目变异的类型
次级性母细胞
（1）个别染色体的增加或减少
①减I正常，减II异常
1/2异常
一、染色体数目的变异
1.染色体数目变异的类型
（1）个别染色体的增加或减少
次级性母细胞
原因：亲代减数分裂时同源染色体未分离，或姐妹染色单体未分离。
②减I异常，减II正常
全部异常
一、染色体数目的变异
1.染色体数目变异的类型
（2）以染色体组的形式成倍地增加或减少
正常果蝇
（2n=8）
增加一套
（3n=12）
减少一套
（n=4）
一、染色体数目的变异
①染色体组
在大多数生物的体细胞中，染色体都是两两成对的，也就是说含有两套非同源染色体，其中每套非同源染色体称为一个染色体组。
技巧：每套非同源染色体称为一个染色体组
雄果蝇体细胞中的染色体组成
写出图中的1个染色体组:
Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X
或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y
一、染色体数目的变异
拓展：染色体组数的判断技巧
方法1：根据染色体的形态判断
细胞中形态相同的染色体有几条，就含有几个染色体组。
1个染色体组
4个染色体组
3个染色体组
一个染色体组
有 条染色体
一个染色体组
有 条染色体
一个染色体组
有 条染色体
3
2
5
一、染色体数目的变异
拓展：染色体组数的判断技巧
方法2：根据基因型判断
控制同一性状的基因有几个，就含几个染色体组
例：基因型为AaaBBb 的个体有 个染色体组
基因型为AaBb 的个体有 个染色体组
3
2
4个染色体组
一、染色体数目的变异
3个；3条
1个；4条
2个；4条
3个；2条
4个；3条
4个；2条
1个；4条
2个；2条
1.判断细胞含几个染色体组？每组有几条染色体？
　实战训练　
一、染色体数目的变异
1.染色体数目变异的类型
（2）以染色体组的形式成倍地增加或减少
②染色体组的特征
特征
本质上
1
形态上
2
功能上
3
一个染色体组不含同源染色体，不含等位基因。
各不相同
各不相同，但携带生物生长、发育、遗传和变异的一整套遗传信息。
一、染色体数目的变异
2.二倍体与多倍体
（1）二倍体
由受精卵发育而来，体细胞中含有两个染色体组的个体。
（记作2N，2：两个染色体组；N：一个染色体组中染色体数）
2N=8
2N=24
2N=46
2N=20
在自然界，几乎全部动物和过半数的高等植物都是二倍体。
一、染色体数目的变异
（1）二倍体
2n
二倍体(♀)
雌配子
n
减数分裂
2n
二倍体(♂)
受精作用
2n
受精卵
雄配子
n
减数分裂
2n
二倍体
发育
有丝分裂
一、染色体数目的变异
①概念：
由受精卵发育而来，体细胞中有三个或三个以上染色体组的生物，统称为多倍体。
2.二倍体与多倍体
（2）多倍体
普通小麦（六倍体）
菊花（六倍体）
葡萄（三/四倍体）
一、染色体数目的变异
2n
二倍体(♀)
2n
二倍体(♂)
受精作用
3n
受精卵
雄配子
n
减数分裂
发育
3n
三倍体
有丝分裂
2n
异常雌配子
减数分裂
出错
②形成原因：
4n
四倍体(♀)
2n
二倍体(♂)
受精作用
3n
受精卵
雄配子
n
减数分裂
发育
3n
三倍体
有丝分裂
2n
雌配子
减数分裂
一、染色体数目的变异
无子西瓜
香蕉
③是否可育：
由于原始生殖细胞中有3套非同源染色体，减数分裂时会出现联会紊乱，不能形成可育的配子。所以三倍体的生物一般不可育。
一、染色体数目的变异
④优缺点：
四倍体番茄的维生素C含量比二倍体的几乎增加了一倍。
四倍体水稻平均粒重10克
二倍体平均粒重6克
优点： 茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大。
缺点： 生长发育延迟，结实率低。
一、染色体数目的变异
3.单倍体
由配子直接发育而来，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。
(1)概念：
（2）成因：
蜜蜂
蜂王
工蜂
雄峰
由受精卵发育而来
二倍体
由卵细胞发育而来单倍体
（3）代表生物：蜜蜂中的雄蜂
蜂王 雄蜂 工蜂
32条 16条 32条
由配子（如卵细胞、花粉等）直接发育而来的个体。
一、染色体数目的变异
3.单倍体
（4）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
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。
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
发育起点
染色体组的数目
性状表现
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
未受精的配子
受精卵
受精卵
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
植株矮小，且高度不育（除雄蜂外）
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
正常（作为单倍体、多倍体的参照物）
一、染色体数目的变异
4.人工诱导多倍体和单倍体
（1）多倍体育种
①方法：
秋水仙素能抑制细胞分裂时纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞的两级，从而导致细胞内染色体数目加倍。
低温处理、秋水仙素诱发，目前最常用且最有效的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。
②原理：
二倍体
四倍体
一、染色体数目的变异
③实例：无子西瓜(三倍体)
合作探究一：请自主阅读教材P91，请尝试说出三倍体西瓜培育的过程。
一、染色体数目的变异
③实例：无子西瓜(三倍体)
二倍体
授粉
二倍体
（父本）
四倍体
（母本）
三倍体
联会紊乱
无子西瓜
秋水仙素
授粉
第一年
第二年
Q1.为什么用一定浓度的秋水仙素滴在二倍体西瓜幼苗的芽尖？
芽尖有丝分裂旺盛，当秋水仙素处理更易得到四倍体西瓜。
Q2.用秋水仙素处得到植株是各个部分的细胞都含有4个染色体组吗？
根部细胞未变，未用秋水仙素处理
一、染色体数目的变异
Q3.获得的四倍体西瓜为何要与二倍体杂交？
Q4.二倍体与四倍体谁做父本？谁做母本？
Q5.第一年得到的三倍体西瓜有种子吗？
杂交可获得三倍体植株。
二倍体父本，四倍体母本。
有种子，因为其父、母可正常减数分裂
一、染色体数目的变异
Q6.第一年得到的三倍体西瓜是不是所有的地方都是三倍体？
果皮种皮都是由西瓜体细胞发育来的,所以是有4个染色体组;所以第一年得到的西瓜应是四倍体西瓜,其中的种子是三倍体的
Q7.将第一年得到的西瓜的种子种下后得到植株再用二倍体父本对其进行授粉，这步授粉的目的是什么？
刺激子房发育成果实；
一、染色体数目的变异
Q8.第二年得到的西瓜是三倍体无子西瓜，这样的西瓜是一颗种子都没有吗？
三倍体植株不能进行正常的减数分裂，但偶尔也有可能形成配子。
Q9.因为三倍体西瓜无法繁殖，因此每年都需制备三倍体西瓜的种子，有没有什么替代方法？
无性繁殖（植物组织培养）
一、染色体数目的变异
4.人工诱导多倍体和单倍体
（2）单倍体育种
合作探究二：请自主阅读教材P89，请尝试构建出单倍体育种的过程。
单倍体体细胞中不一定只有一个染色体组。
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：
染色体数目变异
注意：秋水仙素只能处理萌发的幼苗
一、染色体数目的变异
③实例：
（2）单倍体育种
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）？
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
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
小结
1. 类型
细胞内个别染色体增加或减少
以一套完整的非同源染色体为基数成倍的增加或成套的减少。
（以染色体组的形式增加或减少）
2.个体倍性的判断：先确定发育起点，再看体细胞中染色体组数。
配子
单倍体
受精卵
二/三/四...倍体
探究.实践：低温诱导植物细胞染色体数目的变化
1.实验原理
(1)低温处理:低温处理植物的____________,
能够抑制________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______。
(2)染色体染色:
染色体容易被__________染成深色,用质量浓度为0.01 g/mL的______溶液染色。
分生组织细胞
纺锤体
加倍
碱性染料
甲紫
2.材料用具
探究.实践：低温诱导植物细胞染色体数目的变化
试剂 使用方法 作用
卡诺氏液
体积分数为 95%的酒精
质量分数为 15%的盐酸
蒸馏水
质量浓度0.01g/mL的 甲紫溶液
将根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5～1 h
冲洗2次经用卡诺氏液处理过的根尖
与质量分数为95%的酒精等体积1:1混合，作为解离液
浸泡解离后的根尖约10 min
把漂洗过的根尖放进盛有甲紫溶液的玻璃皿中染色3～5 min
固定细胞的形态
洗去卡诺氏液
漂洗根尖，洗去解离液
使染色体着色
解离根尖细胞，使组织中的细胞相互分离开
探究.实践：低温诱导植物细胞染色体数目的变化
3.实验步骤
探究.实践：低温诱导植物细胞染色体数目的变化
4.实验结果
5.实验结论
低温能诱导植物细胞染色体数目加倍。
二、染色体结构的变异
合作探究三：请同学们自主阅读教材P90，小组合作思考讨论完成问题。
1.染色体结构变异
有哪些类型？
4.这种变异是否可遗传？
2.染色体结构变异
的结果是什么？
3.染色体结构变异
对生物生存有何影响？
二、染色体结构的变异
1.类型
——①缺失：染色体的某一片段缺失，导致基因数目减少。
果蝇缺刻翅的形成
正常翅
缺刻翅
猫叫综合征
二、染色体结构的变异
染色体结构变异中的缺失现象与基因突变中的碱基对的缺失现象很相似，他们对生物的影响一样吗？
项目 染色体片段缺失 碱基对缺失
图解
区别 原理
观察
染色体结构变异
基因突变
在光学显微镜下观察到
在光学显微镜下观察不到
二、染色体结构的变异
1.类型
——②重复：染色体增加了某一片段，导致基因数目增加。
果蝇棒状眼的形成
棒状眼
正常眼
二、染色体结构的变异
1.类型
——③易位：染色体某一片段移接到另一条非同源染色体上，导致基因排列顺序改变。
正常眼
花斑眼
果蝇花斑眼的形成
人慢性粒细胞白血病
二、染色体结构的变异
易位现象与基因重组中的交叉互换很相似，他们一样吗？
项目 染色体易位 交叉互换
图解
区别 位置
原理
观察
非同源染色体之间
同源染色体的非姐妹染色单体之间
染色体结构变异
基因重组
在光学显微镜下观察到
在光学显微镜下观察不到
二、染色体结构的变异
1.类型
——④倒位：染色体某一片段位置颠倒，导致基因排列顺序改变。
果蝇卷翅的形成
人9号染色体倒位导致习惯性流产
二、染色体结构的变异
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，有的甚至会导致生物体死亡。
2. 结果
3. 影响：
二、染色体结构的变异
三种变异比较表
项 目 基因突变 基因重组 染色体变异
本 质
发生时期
观 察
适用范围
产生结果
共同点 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
DNA复制时期
减数分裂Ⅰ
减数分裂 、有丝分裂
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
任何生物
真核生物、有性生殖
真核生物
产生新的基因
只改变基因型
基因“数量”上发生变化
都是可遗传的变异
课堂小结
染色体变异
染色体数目变异
染色体结构变异
个别染色体增减
以染色体组的形式增减
定义 辨别 二倍体 多倍体 单倍体
类型 结果
缺失
重复
易位
倒位
定义
形成原因
特点
应用
感谢您的观看！

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