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(共27张PPT)
第1节 染色体变异及其应用
第2课时 染色体变异在育种上得到广泛应用
能够阐明二倍体、多倍体、单倍体的概念。
能够阐述染色体变异在育种上的应用。
蜂王
雄蜂
工蜂
1.单倍体：由生殖细胞直接发育而来，无论体细胞中含有几个染色体组一律称为单倍体。
一、单倍体、二倍体、多倍体
（1）成因：由配子（如卵细胞、花粉等）直接发育而成。
（2）代表生物：蜜蜂中的雄蜂
1.单倍体：由生殖细胞直接发育而来，无论体细胞中含有几个染色体组一律称为单倍体。
单倍体
（3）特点：枝叶茎杆弱小，果实多而小，一般高度不育。
人的染色体组成
（性染色体不同）
2.二倍体：由受精卵发育而成，体细胞中含有2个染色体组的个体。（几乎全部动物、大多数高等植物）
3.多倍体：由受精卵发育而来，体细胞中有三或三个以上染色体组的生物，统称为多倍体。
代表生物：在植物中很常见，动物中极少见。
香蕉(三倍体）、马铃薯（四倍体）普通小麦（六倍体）
个体是单倍体还是几倍体，关键看什么？
由受精卵而来，体细胞含几个染色体组就是几倍体
由配子而来，无论含几个染色体组都是单倍体
是否经过受精作用
思考：体细胞中有3个染色体组的个体，一定是三倍体吗？
不一定。可能是三倍体，也可能是单倍体
多倍体可育吗？
具有偶数染色体组的多倍体植物，在减数分裂中，若染色体能够配对，一般是可育的。
具有奇数染色体组的多倍体植物，在减数分裂中染色体不能正常配对（联会紊乱），是不可育的。
多倍体植株的特点：
二倍体葡萄
四倍体葡萄
在自然界，几乎全部动物和过半数的高等植物都是二倍体。多倍体在植物中很常见，在动物中极少见。
茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加。
二倍体草莓
四倍体草莓
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
由受精卵发育而成，体细胞中含有2个染色体组的个体
由受精卵发育而成，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）
二倍体、多倍体、单倍体
为什么平时吃的香蕉是没有种子的
三倍体因为原始生殖细胞中有三套非同源染色体，减数分裂时同源染色体联会紊乱，因此不能形成可育的配子。
三倍体西瓜
概念：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。
1.杂交育种
育种原理： 基因重组
缺点：杂交育种的过程可能很缓慢。
二、染色体变异在育种上得到广泛应用
2.单倍体育种
花药
单倍体幼苗
染色体加倍得到正常纯合植株
人工诱导
用秋水仙素处理
离体培养
（2）过程：
（1）原理：
染色体（数目）变异
（3）诱导染色体数目加倍的方法：
低温处理或化学试剂（常用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗）；秋水仙素作用的机理是抑制分裂前期纺锤体的形成
2.单倍体育种
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
优点：
缺点：
操作复杂，需与杂交育种配合
明显缩短育种年限，
快速获得纯合体植株。
低温诱导、秋水仙素（目前常用、最有效）处理萌发的种子或幼苗。
①原理：
②方法：
染色体（数目）变异
3.多倍体育种——无籽西瓜的培育
③机理：
秋水仙素只影响纺锤体的形成，不影响着丝粒的分裂；
低温处理和秋水仙素诱发的原理是一样的；
主要作用于细胞分裂的前期
④作用时期
抑制纺锤体的形成，导致着丝粒分裂后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。
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
多倍体形成的原因：细胞分裂中纺锤体的形成受阻
X
X
X
X
X
X
X
X
v
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v
v
v
细胞分裂正常，染色体平均分配到两个子细胞中
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
用二倍体花粉：刺激子房发育为果实。
3.多倍体育种——无籽西瓜的培育
为什么三倍体西瓜、三倍体香蕉是无籽的？
三倍体因为原始生殖细胞中有三套非同源染色体，减数分裂时出现联会紊乱，因此不能形成可育的配子。
图示利用二倍体西瓜获得三倍体无籽西瓜的培育过程
1、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？
：
无子西瓜的培育
二倍体
杂交
三倍体
第一年
第二年
四倍体
二倍体
♀
♂
联会紊乱
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，能够抑制分裂前期纺锤体的形成，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。
：
无子西瓜的培育
二倍体
杂交
三倍体
第一年
第二年
四倍体
二倍体
♀
♂
联会紊乱
2、四倍体西瓜植株做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？
雌配子中含有二个染色体组；
与二倍体杂交可获得三倍体植株。
图示利用二倍体西瓜获得三倍体无籽西瓜的培育过程
3、两次传粉的作用相同吗？
第一次传粉：获得三倍体种子
第二次传粉：促进子房发育成果实
4、四倍体植株上结的西瓜是无籽西瓜吗？
：
无子西瓜的培育
二倍体
杂交
三倍体
第一年
第二年
四倍体
二倍体
♀
♂
联会紊乱
四倍体植株上结的四倍体西瓜三倍体种子的有籽西瓜。
三倍体植株结的西瓜是无籽西瓜。由于三倍体原始生殖细胞中有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。
图示利用二倍体西瓜获得三倍体无籽西瓜的培育过程
低温诱导植物细胞染色体数目的变化
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。
1. 实验原理：
2. 方法步骤：
探究与实践:
①将蒜/洋葱在冰箱冷藏室内（4℃）放置一周。取出后将蒜/洋葱放在装满清水的容器上方，让它的底部接触水面，于室温（约25℃）培养。待蒜/洋葱长出约1cm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。
②剪取诱导处理的根尖0.5～1cm，放入卡诺氏液中浸泡0.5～1h。
（卡诺氏液：固定细胞的形态），然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次。
③制作装片（同有丝分裂实验）
解离：盐酸和酒精混合液（1：1混合），目的是使组织中的细胞相互分离开来。
漂洗：清水漂洗，目的是洗去药液，防止解离过度。
染色：用甲紫（龙胆紫）或醋酸洋红溶液对染色体染色。
制片：放在载玻片上，加清水并用镊子把根尖弄碎，盖上盖玻片，用拇指轻轻地按压盖玻片完成制片。
低温诱导植物细胞染色体数目的变化
探究与实践:
④观察
先用低倍镜寻找染色体形态好的分裂象；视野中既有染色体数目发生改变的细胞，也有正常的二倍体细胞；
确认某个细胞发生染色体数目变化后，再用高倍镜观察；
①在显微镜下观察到的细胞已经死亡，不能持续观察到细胞中染色体的数量变化。
②选材只能是分生区细胞，不能进行细胞分裂的细胞不会出现染色体数量的变化。
③着丝粒分裂与纺锤体无关，没有纺锤体的牵引着丝粒也能正常分裂。
④低温处理和秋水仙素处理原理相同，都抑制纺锤体的形成，都发生在有丝分裂的前期，使细胞分裂停止在后期，染色体数量加倍。
【注意事项】
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
体积分数为95%的酒精 冲洗用卡诺氏液处理的根尖
质量分数为15%的盐酸 与体积分数为95%的酒精等体积混合，作为解离液
蒸馏水 浸泡解离后的根尖约10 min
甲紫（龙胆紫）或醋酸洋红 把漂洗干净的根尖放进盛有改良苯酚品红染液的玻璃皿中染色3～5 min
实验中各种溶液的作用
固定细胞形态
洗去卡诺氏液
使组织中的细胞相互分离开来
洗去药液，防止解离过度
使染色体着色
1．秋水仙素在诱导产生多倍体过程中的作用是（ ）
A.促进染色体的复制 B.抑制细胞壁的形成
C.干扰纺锤体的形成 D.使染色体配对紊乱
C
2．二倍体黑麦与六倍体普通小麦杂交产生的 F1 代的体细胞具有（ ）
A.两个染色体组 B.三个染色体组
C.四个染色体组 D.八个染色体组
C
3.如图是八倍体小黑麦培育过程(A、B、D、E各表示一个染色体组)。据图回答下列问题：
(1)普通小麦的配子中含有__个染色体组，黑麦配子中含__个染色体组，杂交后代含__个染色体组。
(2)普通小麦和黑麦杂交后代不育的原因是____________。必须用_________使染色体数量加倍，加倍后含___个染色体组，加倍后可育的原因是_______________________，这样培育的后代是______(填“同源”或“异源”)八倍体小黑麦。
3
1
4
无同源染色体
秋水仙素
8
具有同源染色体，能联会
异源

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