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必修2 第三单元 生物的变异、育种和进化
第2讲 染色体变异和生物育种
生殖细胞内的遗传物质发生了改变，其后代将继承这种改变。
不可遗传的变异：
可遗传的变异：
由环境不同引起，遗传物质没有改变，不能进一步遗传给后代。
变异的类型
三个来源
基因突变
基因重组
染色体变异
温故知新
光学显微镜下可以观察到
1.概念
2.分类
染色体数目的变异
染色体结构的变异
3.发生时期
4.适用范围
个体生长发育的任何时期，主要发生在细胞分裂时。
真核生物核基因的遗传
生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化。
染色体变异
基因突变、基因重组和染色体变异的比较
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
染色体结构变异
1
染色体结构的变异
缺失
重复
染色体的某一片段缺失引起的变异
（发生在同一条染色体上）
染色体增加某一片段引起的变异
（发生在同一条染色体上）
染色体的某一片段位置颠倒引起
（发生在同一条染色体上）
倒位
类型
染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上
（发生在两条非同源染色体上）
易位
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，甚至导致生物体死亡。
1
染色体结构的变异
比较染色体易位与交叉互换
染色体易位 交叉互换
图解
区别 位置 发生于非同源染色体之间 发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间
变异类型 染色体结构变异 基因重组
观察 可在显微镜下观察到 在显微镜下观察不到
1
染色体结构的变异
染色体数目变异
1.染色体数目变异的类型
（1）细胞内个别染色体增加或减少
（2）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）
正常果蝇
（2n=8）
个别异常
成套异常
增加一条
减少一条
增加一套
减少一套
1.染色体数目变异的类型
（1）个别染色体增加或减少
举例：21三体综合征（唐氏综合征）
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。
21-三体综合征患者的染色体组成
21-三体综合征患者舟舟
减Ⅰ
减Ⅱ
减Ⅰ
减Ⅱ
减数分裂发生异常
问题：分析21三体综合征产生的原因是什么？
定义
一组形态、功能各不相同的非同源染色体
*一个染色体组几乎携带了控制生物生长的全部遗传信息
组成（以雄果蝇为例）
一个染色体组为_________________________________
Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X
或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y
特点
①组成上
②形态上
③功能上
一组非同源染色体
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
染色体组
1
活动一
看图说话
染色体组数： _____ _____ _____ ____
每组染色体数：_____ _____ _____ ____
1
3
3
5
4
2
4
4
染色体组判断方法
看染色体形态
细胞内同种形态染色体（即同源染色体）有几条就含几个染色体组；
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。
细胞中染色体总数
与染色体组数、
每组染色体数
有何关系？
活动一
看图说话
AAAaBbbb
AABBDD
Aaa
ABCD
染色体组数：____ _____ _____ _____ _____
每组染色体数：____ _____ _____ _____ _____
YyRr
【假设】非等位基因位于非同源染色体上
AAAaBbbb
AABBDD
Aaa
ABCD
染色体组数： ____ _____ _____ _____ _____
每组染色体数：____ _____ _____ _____ _____
YyRr
2
2
2
3
3
1
1
4
4
2
染色体组判断方法
看基因型
同种英文字母（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。
活动一
看图说话
X
【现学现用】
染色体组数： ______ ______
每组染色体数：______ ______
2
4
2
23
分析生殖过程，
说说人体与果蝇体细胞中的两个染色体组的来源。
2
二倍体
2N
个体
2N
受精卵
N
精子
N
卵细胞
2N
父本
2N
母本
由受精卵发育而来，体细胞中含有两个染色体组的个体。
若含有“三个”或“多个”染色体组呢？
分裂
分化
受精作用
减数分裂
减数分裂
3
多倍体
由受精卵发育而来，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。
三倍体
三倍体
六倍体
多倍体与二倍体植株相比，有哪些优点？
3
多倍体
四倍体西红柿维生素C含量
比二倍体几乎增加了一倍
【优点】
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。
多倍体草莓
普通二倍体草莓
【探究3】请从染色体组的来源，分析自然状态下多倍体产生的原因。
三倍体的形成
【提示】自然界中绝大多数生物都是二倍体
3N
个体
3N
受精卵
N
2N
配子
2N
2N
亲本
分裂
分化
受精作用
减数分裂
减数分裂
过程异常
有什么方法可以人为地阻止正在分裂细胞中的染色体移向细胞两极吗？
3
多倍体
技术方法：人工诱导多倍体
原理
低温或秋水仙素能够抑制细胞中纺锤体的形成，导致后期数目加倍后的染色体不能正常移向两极，细胞不能分裂。
方法
低温或秋水仙素处理二倍体植物的萌发种子或幼苗
探究1
【合作探究】
低温处理或滴加秋水仙素处理能阻止染色体移向细胞两极的具体机制是什么？
主要作用于细胞分裂的哪个时期？
为何要求被处理的材料是萌发的种子或幼苗等幼嫩部位？
如图为无籽西瓜培育过程，尝试解释无籽西瓜为何无籽？为什么偶尔会有几颗种子？
人工诱导多倍体——低温或秋水仙素处理
抑制纺锤体的形成
分裂前期
该部位能进行有丝分裂
三倍体西瓜减数分裂时联会紊乱，无法形成正常配子
探究1
【合作探究】
人工诱导多倍体——低温或秋水仙素处理
低温诱导植物细胞染色体数目的变化实验中，需要用到哪些试剂？分别有何作用？
低温诱导植物细胞染色体数目变化的具体实验步骤是怎样的？
（1）卡诺氏液：
（2）甲紫溶液：
（3）盐酸和酒精：
固定细胞形态
使染色体着色
解离组织，使组织中的细胞相互分离
洋葱根尖培养
低温诱导
固定
制作装片
观察
卡诺氏液
解离→漂洗→染色→制片
蜂王
（由受精卵发育而成）
体细胞中染色体数：32条
雄蜂
（由卵细胞发育而成）
体细胞中染色体数：16条
工蜂
（由受精卵发育而成）
体细胞中染色体数：32条
雄蜂的体细胞中染色体数仅为正常个体的一半，
属于几倍体？
4
单倍体
4
单倍体
由配子发育而来，体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。
雄蜂
（由卵细胞发育而成）
体细胞中染色体数：16条
单倍体生物是否一定只含有一个染色体组？如何判断是几倍体生物？
探究2
单倍体育种
【合作探究】
如何获得单倍体植株？
以单倍体植株为原料，怎样培育得到纯种的二倍体植株？
杂交育种最终也可以获得纯种二倍体植株，与之相比，单倍体育种有哪些优缺点？
Dd
花药离体培养技术
花粉（D）
花粉（d）
幼苗（D）
幼苗（d）
滴加秋水仙素
植株（DD）
植株（dd）
优点：育种周期短
育种方法
杂交育种与变异育种
1.育种方法的比较
(1)诱变育种与杂交育种
(2)单倍体育种与多倍体育种
包括花药离体培养和秋水仙素处理两个过程
P
高杆抗病
DDTT
×
矮杆感病
ddtt
F1
高杆抗病
DdTt
↓
第1年
↓
×
选育出需要的矮抗品种
F2
D_T_
D_tt
ddT_
ddtt
矮抗
杂交育种
第2年
第3年
×
生长
ddTT
F3
减数分裂
配子
DT
Dt
dT
dt
单倍体
DT
Dt
dT
dt
↓
花药离体培养
↓
秋水仙素处理
第1年
第2年
第4年
DDtt
ddTT
ddtt
纯合体
DDTT
矮抗
单倍体育种
无子西瓜和无子番茄培育的区别
比较项目 无子西瓜 无子番茄
培育原理
无子原因
无子性状 能否遗传
所用试剂
染色体变异
生长素促进果实发育
三倍体植物在减数分裂中同源染色体联会紊乱，不能形成正常的配子而无子
未授粉，胚珠内的卵细胞没有经过受精，所以果实中没有形成种子
能，结无子西瓜的植株经植物组织培养后，所结西瓜仍是无子
不能，结无子番茄的植株经植物组织培养后，所结番茄有子
秋水仙素
生长素
列表几种常见生物育种方式
列表几种常见生物育种方式
知识拓展
育种方法的选择

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