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(共29张PPT)
第一节 染色体变异及其应用
第三章 生物的变异
第2课时
野生祖先种马铃薯
（多种颜色）
栽培品种马铃薯
（一般都为黄色）
野生祖先种 栽培品种（马铃薯）
野生祖先种香蕉
（有籽）
栽培品种香蕉
（无籽）
野生祖先种 栽培品种（香蕉）
问题1: 作为野生植物的后代，栽培品种马铃薯和它们的祖先颜色却大不相同，这是为什么呢？
问题2: 作为野生植物的后代，为什么平时吃的香蕉是没有种子的？
课前引入
在育种工作中，传统的杂交育种方法一直受到重视。在遗传学上，杂交育种是将两个或多个品种的优良性状通过杂交集中在一起，再经过选择和培育获得新品种的方法。
染色体变异在育种上得到广泛应用
先杂交再自交选育
连续自交，不断淘汰不良性状，获得优良性状，直到不发生性状分离为止。
染色体变异在育种上得到广泛应用
染色体变异是染色体结构和数量变异的统称。在植物育种中，人们常常利用染色体数量变异来育种。
实例：
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）？
单倍体育种
优点：能明显缩短育种年限，得到的植株是纯合子
4N（四倍体）
配子
2N
（2个染色体组）
花药离体培养
某植物
个体
它是几倍体？
单倍体
原因：由配子（如卵细胞、花粉等）直接发育而成。
单倍体生物的体细胞中一定只含有一个染色体组吗？
染色体变异在育种上得到广泛应用——单倍体育种
花药离体培养：
单倍体植株
单倍体植株特点
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
多倍体植株
雄配子
染色体变异在育种上得到广泛应用——单倍体育种
连续
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
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
染色体变异在育种上得到广泛应用——单倍体育种
使位于不同个体的优良性状集中到一个个体上（“集优”），操作简单；
育种时间长
基因重组
原理：
方法：
缺点：
优点：
杂交育种
杂交→自交→筛选，连续自交，直到不再发生性状分离为止；
明显缩短育种年限，自交后代不发生性状分离；
操作复杂，需与杂交育种配合
染色体数目变异
单倍体育种
花药离体培养→单倍体幼苗→秋水仙素处理单倍体幼苗→染色体数目加倍的纯合体；
杂交育种和单倍体育种比较总结
概括：培育三倍体无子西瓜的关键步骤有哪些？
分析 三倍体西瓜没有种子的原因。
推理 根据上述无子西瓜的培育过程，推理自然环境下形成三倍体香蕉的过程。
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
染色体变异在育种上得到广泛应用——多倍体育种
染色体变异在育种上得到广泛应用——多倍体育种
秋水仙素处理
使染色体数量加倍
AA
AAAA
AA
AAA
AAA
传粉刺激果实发育
染色体联会紊乱
秋水仙素处理正在萌发的(二倍体）幼苗或者种子
AA
(受精)
AA
培育三倍体无子西瓜的关键步骤有哪些
第一次传粉：杂交获得三倍体种子
第二次传粉：刺激子房发育成果实
三倍体西瓜没有种子的原因
三倍体减数分裂染色体联会紊乱
传粉刺激子房（来自母本)发育为果实，但是没有种子（受精卵）。
染色体变异在育种上得到广泛应用——多倍体育种
根据上述无子西瓜的培育过程,推理自然环境下形成三倍体香蕉的过程。
在自然界中,当环境因素发生骤变(如干旱、低温)时,正在分裂的细胞中,纺锤体有可能受到破坏,已经复制的染色体不能分配到两个子代细胞中,于是就形成了染色体组加倍的细胞。这样,多倍体植株就可能自发产生。
染色体变异在育种上得到广泛应用——多倍体育种
染色体变异在育种上得到广泛应用——多倍体育种
在自然界中，当环境因素发生骤变时，正在分裂的细胞中，纺锤体有可能受到破坏，已经复制的染色体不能封分配到两个子代细胞中，于是就形成了染色体组加倍的细胞。这样，多倍体植株就可能自发产生。例如，在自然环境下，二倍体一粒小麦和二倍体麦草杂交后，杂交后代经过染色体数量加倍，再与麦草杂交，杂交后代再经过染色体数量加倍和长期演变，成为现在栽培的普通小麦。
14
14
×
7+7
28
加倍
多倍体育种 单倍体育种
原理
常用 方法
优点
缺点
染色体数量变异
染色体数量变异
低温或秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
茎杆粗壮，叶片、果实、种子大，营养成分含量高
①明显缩短育种年限
①适用于植物，在动物方面难以开展
②得到的植株都是纯合体
②发育延迟，结实率低
①方法复杂，要与杂交育种配合
②成活率较低，成本高
花药离体培养，然后人工诱导染色体数量加倍，形成纯合子
染色体变异在育种上得到广泛应用——多倍体育种
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
①茎秆粗壮；
②叶片、果实和种子都更大；
③糖类和蛋白质等营养物质的含量更高。
④具有耐寒、耐旱、抗病等优良性状。
染色体变异在育种上得到广泛应用——多倍体育种
铁皮石斛的花和茎都可以入药
低温能诱导染色体数量加倍吗？
提出问题
蚕豆；培养皿、滤纸、纱布、烧杯、镊子、剪刀、载玻片、盖玻片、显微镜、冰箱；质量分数为15%的盐酸、体积分数为95%的乙醇溶液、质量浓度为0.02gmL的龙胆紫溶液、卡诺氏固定液等。
实验器材和试剂
课外探究：低温诱导染色体数量加倍
低温能诱导染色体数量加倍。
作出假设
课外探究：低温诱导染色体数量加倍
1~6
设计与实施实验
低温能诱导染色体数量加倍。
结果与分析
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
课外探究：低温诱导染色体数量加倍
常用方法有哪些？
低温
4条、2对
染色体复制
着丝点自动断裂
如果前期无纺锤体形成
细胞不能分裂成两个子细胞
______染色体组
_________染色体
2个
______染色体组
_________染色体
8条、4对
4个
影响染色体被拉向两极
染色体数目加倍
人工诱导多倍体的方法
课外探究：低温诱导染色体数量加倍
形成纺锤体
内外因素的影响下
不形成纺锤体
细胞分裂异常，导致子细胞染色体加倍
X
X
X
X
X
X
X
X
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
细胞分裂正常，染色体平均分配到两个子细胞中
课外探究：低温诱导染色体数量加倍
常用方法有哪些？
低温
秋水仙素处理法的具体做法是什么？原理又是什么？
方法：用秋水仙素处理萌发的种子 或幼苗。
原理：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两极，从而引起细胞内染色数目加倍。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。
为什么要处理萌发的种子或幼苗，处理成熟的植株可以不？
秋水仙素的作用对象是____________________，成熟的植株大多细胞不进行有丝分裂。
正在有丝分裂的细胞
时期：
有丝分裂前期
秋水仙素处理
课外探究：低温诱导染色体数量加倍
人工诱导多倍体的方法
固定细胞
制作装片
观察
诱导培养
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；
1
整个装置
48-72
取材：剪取诱导处理的根尖_____cm，
固定：放入_________中浸泡______h，以____________，
冲洗：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
将蒜（或洋葱）在冰箱冷藏室内（__℃）放置一周；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；
4
25
课外探究：低温诱导染色体数量加倍
固定细胞
制作装片
观察
诱导培养
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
解离3一5min
漂洗约10min
甲紫溶液染色3-5min
压片
课外探究：低温诱导染色体数量加倍
固定细胞
制作装片
观察
诱导培养
低温诱导 72 h
对照
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
课外探究：低温诱导染色体数量加倍
试剂 使用方法 作用
卡诺氏液 将根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5～1 h 固定细胞形态
体积分数为95%的酒精 冲洗卡诺氏液处理过的根尖 洗去卡诺氏液
与质量分数为15%的盐酸等体积混合，浸泡经固定处理的根尖 解离根尖细胞
清水 漂洗解离后的根尖约10 min 洗去解离液
甲紫溶液 把漂洗干净的根尖放进盛有甲紫溶液的玻璃皿中染色3～5 min 使染色体着色
实验中几种试剂的使用方法和作用
结构变异 ：缺失 、重复、易位、倒位
染色体变异
数目变异
个别增减 （例：21三体综合征）
成倍增减
染色体组
概念：含个体发育全部基因的一组非同源染色体
分类
二倍体：由受精卵发育来，含两个染色体组的个体
概念：由受精卵发育，含三个以上染色体组
多倍体
特点：器官较大、营养丰富，但发育延迟，结实率低
应用：多倍体育种（例：无籽西瓜、香蕉、小麦）
成因：低温诱导或秋水仙素使染色体加倍
概念：配子（生殖细胞）直接发育来的个体
成因：未经受精的配子直接发育而成
应用：单倍体育种
特点：植株一般长得弱小、高度不育
单倍体
课堂小结
随堂小测
下列表示某种农作物①和②两种品种分别培育出④⑤⑥三种品种,根据上述过程,回答下列问题:
随堂小测
⑴ 用①和②培育⑤所采用的方法Ⅰ称为_______,方法Ⅱ称为 _________,由Ⅰ和 Ⅱ培育⑤所依据的原理是 。
⑵ 用③培育出④的常用方法Ⅲ是____________ _ ,由④培育成⑤的过程中用化学药剂_________处理④的幼苗,方法Ⅲ和Ⅴ合称为_______育种。其优点是__________________。
⑶ 由③培育出⑥的常用方法是 。形成的⑥叫_________。依据的原理是 。
杂交
自交
基因重组
花药离体培养
秋水仙素
单倍体
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
染色体数目变异
感谢观看
汇报人

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