资源简介

通过美容手术，纹成各种漂亮的眉形，这种眉能遗传吗？为什么？
将作物种子带入太空，利用太空中的特殊环境诱导基因突变，在地面选择优良品种进行培育。通过航天育种，我国已在水稻、小麦、棉花、番茄、南瓜和青椒等作物上培育出一系列优质品种。这种变异能遗传吗？为什么？
不能，遗传物质未变
能，遗传物质改变
橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳
南橘（左）北枳（右）
变异类型
不可遗传变异
可遗传变异
仅由环境不同引起，遗传物质没有改变
生殖细胞内的遗传物质发生了改变
基因突变
基因重组
染色体变异
5.2 染色体变异
情景导入
姓名：胡一舟
出生：1978.4.1
智商：30 （正常人的最低70）
病因：比正常人多了一条21号染色体
简介：自1999年1月在保利剧场进行第一场指挥表演以来，至今已演出20场，与国内外十余家交响乐团进行过合作。
“天才”舟舟
病房里诡异的猫叫声
1963年，法国科学家首先报告了一种特殊的疾病，病孩的哭声好像猫在叫一样,称为“猫叫综合征”。“猫叫综合症”是由于5号染色体丢失了一个片段所引起，所以也可以称为“5号染色体部分缺失综合症”。
染色体数目变异
染色体结构变异
生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化，称为染色体变异。
定 义
类 型
染色体变异
结构变异
数目变异
细胞内个别染色体增加或减少
细胞内染色体组成倍增加或成套减少
二倍体和多倍体
单倍体
一.染色体变异
形成个别染色体的增加或减少原因是什么呢？
2
3
4

1
活动1：自主阅读教材P87-88，小组合作思考讨论完成问题。
什么是染色体组？
什么是二倍体？什么是三倍体？
什么是“多倍体”成因是什么？多倍体植株特点是什么？
二.染色体的数目变异
正常：8
增多：8+1
减少：8-1
三体
单体
举例：21三体综合征（唐氏综合征）
1.个别染色体的增加或减少
问题1: 形成个别染色体的增加或减少原因是什么呢？
唐氏综合征/21三体综合征
病因：21号同源染色体由2条增为3条。
症状：智力低下，发育迟缓，眼间较宽，外眼角上斜，口常半张，舌外伸，又叫伸舌样痴呆。
二.染色体的数目变异
原因一
原因二
减数I后期同源染色体未分离
减数II后期：着丝粒断裂，纺锤丝未牵引，姐妹染色单体分离后移向细胞的同一极
二.染色体的数目变异
细胞中的一套完整的非同源染色体
（1）染色体组：
（2）染色体组分组方法：
显微摄影
凡是大小形态相同的分开（同源染色体分开）
大小形态不同的分到一组（都是非同源染色体）
在大多数生物的体细胞中，染色体都是两两成对的，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。
X
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Y
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
X
Y
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅱ
Ⅲ
雄果蝇染色体组成
一个染色体组
一个染色体组
2.以一套完整的非同源染色体为基数成倍的增加或减少
二.染色体的数目变异
（3）染色体组的特征：
特征
本质上
1
形态上
2
功能上
3
一个染色体组无同源染色体，是非同源染色体，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。
二.染色体的数目变异
2.以一套完整的非同源染色体为基数成倍的增加或减少
{C4B1156A-380E-4F78-BDF5-A606A8083BF9}图示
染色体组数
每1个染色体组的染色体条数
1个染色体组的图示
3
2
2
3
4
1
问题2: 根据我们刚才所学的知识，请完成下表。
二.染色体的数目变异
2.以一套完整的非同源染色体为基数成倍的增加或减少
（4）染色体组数目的判断方法：
①根据同源染色体条数判断：细胞内同源染色体（同一形态的染色体）有几条，则含有几个染色体组。
{69CF1AB2-1976-4502-BF36-3FF5EA218861}
染色体组数
3
4
1
二.染色体的数目变异
2.以一套完整的非同源染色体为基数成倍的增加或减少
②根据基因型判断：在生物体基因型中，相同基因或等位基因出现几次，则有几个染色体组
4个染色体组
同一字母不分大小写重复出现几次，就含有几个染色体组。
AaBB
AAa
2个染色体组
3个染色体组
AaaaBBbb
（4）染色体组数目的判断方法：
2.以一套完整的非同源染色体为基数成倍的增加或减少
二.染色体的数目变异
BBB
AAA
3个染色体组
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？
课堂闯关　
3.二倍体
（1）概念：
由受精卵发育而来，体细胞中含有两个染色体组的个体。
在自然界中，几乎全部动物和过半数的高等植物都是二倍体。例如：果蝇、玉米、洋葱就是二倍体
配子
亲代
×
2N
2N
N
N
受精卵
2N
子代
2N
问题3 一般情况下，二倍体通过减数分裂形成的配子有几个染色体组呢？
二.染色体的数目变异
（2）配子染色体组数：
一般情况下，二倍体通过减数分裂形成的配子只有一个染色体组。
问题4: 一般情况下，二倍体通过减数分裂形成的配子只有一个染色体组，有会出现错误的吗？
二.染色体的数目变异
3.二倍体
4.三倍体
（1）形成原因1：
二倍体的减数分裂出现错误，形成含有两个染色体组的配子，这样的配子与含有一个染色体组的配子结合，发育成的个体的体细胞中就含有三个染色体组，称作三倍体。
减数分裂Ⅰ出现错误
问题5: 三倍体形成只有减数分裂Ⅰ出现错误才会导致吗？
3.二倍体
二.染色体的数目变异
减数分裂Ⅱ出现错误
问题5: 通过与二倍体生物相比，同学们思考三倍体的生物可育吗？
（1）形成原因2：
4.三倍体
二.染色体的数目变异
（2）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。
无子西瓜
香蕉
问题6: 若二倍体生物形成两个正常的配子，受精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？
4.三倍体
二.染色体的数目变异
如果两个含有两个染色体组的配子结合，发育成的个体的体细胞中就含有四个染色体组，称作四倍体。
减数分裂出现错误
有丝分裂出现错误
问题7: 通过与二倍体生物相比，同学们思考四倍体的生物可育吗？
4.四倍体
二.染色体的数目变异
一般是可育
马铃薯（4n=48）
棉花（4n=52）
山药（4n=40）
香葱（4n=32）
4.四倍体
二.染色体的数目变异
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。
小麦（六倍体）
菊花（六倍体）
葡萄（三/四倍体）
优点
缺点
①茎秆粗壮；
②叶片、果实和种子都比较大；
③糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加。
①结实率低，
②晚熟
问题8: 多倍体植物有这么优点，那该如何获得多倍体植株呢？
5.多倍体
二.染色体的数目变异
活动2：小组合作：阅读教材P88,思考讨论完成人工诱导多倍体的方法、处理对象、原理及应用等问题。
方法
处理对象
原理
应用
二.染色体的数目变异
方法：人工诱导多倍体的方法很多，
低温处理：【探究·实践】低温诱导植物细胞染色体数目的变化
秋水仙素诱导：是抑制细胞分裂时纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞两极。
处理对象：萌发的种子或幼苗
举例：含糖量高的甜菜和三倍体无子西瓜等。
作用时间：有丝分裂的前期或减数分裂前期
多倍体育种
6.多倍体育种
染色体数加倍
染色体复制
着丝点分裂
细胞无法正常分裂
无纺缍丝牵引
二.染色体的数目变异
柱头
花柱
珠被
卵细胞（1个）
极核（2个）
胚囊
胚珠
果皮
子房
发育
子房壁
子房壁
胚珠
种皮
发育
胚
+1精子
发育
胚乳
+1精子
发育
种子
实例1：三倍体无子西瓜的培育
6.多倍体育种
二.染色体的数目变异
杂交
三倍体
（母本）
联会紊乱
无子西瓜
第一年
第二年
三倍体植株
活动3：自主阅读教材P91，请尝试说出三倍体西瓜培育的过程。
6.多倍体育种
二.染色体的数目变异
实例1：三倍体无子西瓜的培育
二倍体幼苗
四倍体幼苗
长大
四倍体植株
第1年
1.为什么要用秋水仙素处理幼苗的芽尖？
芽尖细胞分裂旺盛，更容易使染色体数目加倍
2.处理后的植株，各个部位染色体数目是否都为4N？
不一定，地上部分为4N，地下部分还为2N
若处理种子呢？
二.染色体的数目变异
四倍体植株
去雄
卵细胞
……
2N
母本
授粉
……
N
……
受精卵
（3N）
种子
（3N）
二.染色体的数目变异
杂交获得三倍体
3.获得的四倍体西瓜为何要与二倍体杂交？
①多倍体花粉可育低；
4.为什么要用四倍体植株做母本？
②种子产量高
③种皮薄，利于播种
父本
第2年
三倍体植株
二倍体植株
假授粉
无子西瓜
联会紊乱
5.三倍体西瓜为什么没有种子?______
_。

同源染色体联会紊乱，不能产生正常的配子，所以没有种子。
三倍体西瓜在减数分裂过程中，
授粉产生生长素刺激子房发育成果实。
6.为什么要给三倍体西瓜授粉？
二.染色体的数目变异
第2年
三倍体植株
二倍体植株
假授粉
无子西瓜
联会紊乱
二.染色体的数目变异
①三倍体植株不能进行正常的减数分裂形成生殖细胞，因此，不能形成种子。
7.三倍体西瓜为什么没有种子？真的一颗没有吗？
②并不是绝对一颗种子都没有，其原因是在进行减数分裂时，有可能形成正常的卵细胞
联会紊乱
第2年
三倍体植株
二倍体植株
假授粉
无子西瓜
联会紊乱
二.染色体的数目变异
8.按照一般流程，获得无籽西瓜需要几年？
①进行无性繁殖。将三倍体西瓜植株进行组织培养获取大量的组培苗，再进行移栽
9.每年都要制种，很麻烦，有没有替代方法？
②利用生长素或生长素类似物处理二倍体未受粉的雌蕊，以促进子房发育成无种子的果实
2年
　　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
实例2：无籽香蕉培育
二.染色体的数目变异
6.多倍体育种
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，叫作单倍体。
定 义
与正常植株相比，植株弱小，且高度不育。
特 点
体细胞：2N=32
配　子：
减数分裂
单倍体：
发育
N=16
16（N）
N=16（N）
染色体数相等
7.单倍体
二.染色体的数目变异
卵
幼虫
受精卵
受精卵
持续获得蜂王浆
未受精的卵
2n=32
2n=32
n=16
n=16
2n=32
蜂王
工蜂
雄蜂
7.单倍体
二.染色体的数目变异
8.单倍体育种
活动4：自主阅读教材P89，请尝试构建出单倍体育种的过程。
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：
染色体变异
3.优点：
（1）明显缩短育种年限
（2）纯合体，自交后代不会发生性状分离
注意：秋水仙素只能处理萌发的幼苗
技术复杂，需与杂交育种配合
4.缺点：
二.染色体的数目变异
项目
二倍体
多倍体
单倍体
概念
发育起点
染色体组的数目
性状表现
体细胞中含有2个染色体组的个体
体细胞中含有3个或3个以上染色体组的个体
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
受精卵
受精卵
未受精的配子
2个
3个或3个以上
不确定
正常
茎秆粗壮，叶片、果实、种子较大，营养丰富
植株矮小，高度不育
二倍体、多倍体和单倍体的比较
三.染色体的结构变异
结构
变异
缺失
重复
倒位
易位
1.缺失
染色体的某一片段缺失引起变异
a
b
c
d
e
f
a
c
d
e
f
b
c
d
e
f
②果蝇缺刻翅的形成
举例：
①人类的猫叫综合征:5号染色体部分缺失
正常翅
缺刻翅
结果：
基因数目减少
三.染色体的结构变异
问题1: 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？
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}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
三.染色体的结构变异
1.缺失
2.重复
染色体中增加某一片段引起的变异
a
b
c
d
e
f
b
a
c
d
e
f
b
果蝇棒状眼的形成
正常眼
棒状眼
举例：
结果：
基因数目增加
三.染色体的结构变异
3.易位
一条染色体某一片段移接到另一条非同源染色体上引起的
a
b
c
d
e
f
h
i
j
k
a
b
c
d
e
f
g
h
i
j
k
g
举例：
②果蝇花斑眼的形成
①人慢性粒细胞白血病
正常眼
花斑眼
基因排列顺序改变
结果 ：
三.染色体的结构变异
问题2: 染色体结构变异中的易位现象与基因重组中的交叉互换很相似，他们一样吗？
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}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
三.染色体的结构变异
3.易位
4.倒位
染色体的某一片段位置颠倒引起变异
a
c
d
e
f
b
a
f
c
d
e
b
c
d
e
b
基因排列顺序发生改变
正常翅
卷翅
结果：
注意：倒位发生在一条染色体中
三.染色体的结构变异
缺失
重复
倒位
类型
易位
基因数目增加
结果 ：
基因数目减少
结果 ：
基因排列顺序改变
结果 ：
基因排列顺序改变
结果 ：
染色体上基因数目、排列顺序发生改变
结果：性状变异（改变）(大多数染色体结构变异有害）
三.染色体的结构变异
类别
基因突变
基因重组
染色体变异
适用范围
类型
发生时期
结果
光学显微
镜观察
意义
育种中的应用
所有生物（包括病毒）
自然状态下，发生在真核生物的有性生殖过程中
真核生物
诱发突变、自发突变或（显性突变、隐性突变）
交叉互换型、自由组合型（基因工程、转化实验）
染色体结构变异、染色体数目变异
任何时期，主要发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期
减数第一次分裂前期、减数第一次分裂后期
任何时期，主要发生在细胞分裂时
引起基因碱基序列的改变（产生了新基因）
产生了新基因型和性状组成、不能产生新的基因和性状
使排列在染色体上基因的数目或排列顺序发生改变，不产生新的基因，
不能观察到，属于分子水平
不能观察到，属于分子水平
能观察到，
属于细胞水平
新基因产生的途径；
生物变异的根本来源；
为生物的进化提供了丰富的原材料；
生物变异的来源之一，对生物进化具有重要的意义
诱变育种
杂交育种
单倍体育种、多倍体育种
生物变异的来源之一，对生物进化具有重要的意义
三种可遗传变异比较表
低温诱导植物染色体数目的变化
四.探究.实验
（一）实验原理
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，于是植物细胞中的染色体数目发生变化。
诱导培养和固定细胞
低温诱导植物染色体数目的变化
待洋葱长出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。
将蒜（或洋葱）放在装满清水的容器上，让洋葱底部接触水面，室温培养。
培养方法
低温诱导
（二）实验步骤
放入卡诺氏液中浸泡0.5~1h，以固定细胞形态。
剪取诱导处理的根尖0.5~1 cm
取材
固定
用体积分数为95%的酒精冲洗2次
冲洗
诱导培养
固定细胞
四.探究.实验
（二）实验步骤
低温诱导植物染色体数目的变化
制作装片
包括：解离、漂洗、染色和制片4个步骤，具体操作方法与观察植物细胞有丝分裂的实验相同。
制片
染色
漂洗
解离
取材
四.探究.实验
（二）实验步骤
低温诱导植物染色体数目的变化
观察装片
先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂象。视野中既有正常的二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞。确认某个细胞发生染色体数目变化后，再用高倍镜观察。
（三）实验结果
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。
四.探究.实验
低温诱导植物染色体数目的变化
四.探究.实验
活动5：小组合作讨论下列实验问题
问题1: 秋水仙素与低温都能诱导染色体数目加倍，这两种方法在原理上有什么相似之处？
不同点
低温条件容易创造和控制，成本低、对人体无害、易于操作。
相同点
秋水仙素与低温都能诱导染色体数目加倍，都与抑制纺锤体的形成有关，着丝粒分裂后，没有纺锤体的牵引作用，因而不能将染色体拉向细胞的两极，导致洗吧中的染色体数目加倍。
四.探究.实验
问题2: 该实验中各种试剂在实验中的作用分别是什么？
试剂
作用
卡诺氏液
95%酒精
解离液
0.01g/mL的甲紫溶液
固定细胞形态
冲洗附着在根尖表面的卡诺氏液
使组织中的细胞相互分离开
使染色体(染色质)着色，便于观察染色体(染色质)的形态、数目和行为
问题3: 能否观察到细胞分裂的连续变化？为什么？
不能，显微镜下观察到的细胞是已被解离液杀死的细胞
问题4 视野中能否看到正常染色体数的细胞？这说明了什么？
能，这说明并不是所有细胞中染色体均已加倍；只有少部分细胞实现“染色体加倍”，大部分细胞仍为二倍体分裂状况。
四.探究.实验
染色体变异
结构变异
数目变异
细胞内个别染色体增加或减少
细胞内染色体组成倍增加或成套减少
缺失
重复
易位
倒位
单倍体
二倍体
多倍体
21三体综合征
染色体的某一片段缺失引起变异
染色体中增加某一片段引起的变异
染色体某一片段移接到另一条非同源染色体上引起的
染色体的某一片段位置颠倒引起变异
课堂小结

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