资源简介

(共30张PPT)
5.2 染色体变异-2
授课教师：
WxW
WxW
必修二 P87
21三体综合征
猫叫综合征
多倍体草莓和二倍体草莓
某公众号：消费者警惕！
打了激素针的草莓流入市场
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。
棉花（4n=52）
山药（4n=40）
香葱（4n=32）
二、二倍体和多倍体、单倍体
多倍体的优点：
二倍体葡萄
四倍体葡萄
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。
P88第四段
四倍体番茄的维生素C含量比二倍体的几乎增加了一倍。
二倍体土豆
四倍体土豆
缺点： 生长发育延迟，结实率低。
资料：青藏高原东北部多年生草本植物多倍体频率
海拔/m 2100-3000 3000-4000 4000-5200
草本植物 多倍体频率 29.4-47.1% 33.3-53.3-% 55.6-70.4%
低温能诱导植物染色体数目的变化。
科学家已经证实：
分析：
青藏高原草本植物多倍体频率随海拔高度上升而增加。
人工诱导多倍体的方法：
低温处理或秋水仙素诱发
秋水仙素（目前常用、最有效）处理萌发的种子或幼苗。
P88倒数第二段
秋水仙的种子和球茎中提取的生物碱——秋水仙素。它是白色或淡黄色的粉末或针状结晶，有剧毒，使用时应当特别注意。
染色体加倍的机理
低温或
秋水仙素
染色体不能移向细胞的两极，细胞不能分裂成两个子细胞
导致
抑制
纺锤体
的形成
染色体
数目加倍
导致
多倍体
继续分裂
P88倒数第二段第4.5行
间期
4条染色体
8条染色体
子细胞4条染色体
子细胞8条染色体
抑制有丝分裂前期纺锤体形成
无纺缍体形成
无纺缍丝牵引
着丝粒正常分裂
细胞不能分裂
正常
异常
染色体加倍的机理
一般是可育的
【思考】四倍体的生物可育吗？
【思考】三倍体的生物可育吗？
下面两张图展示的是香蕉和香蕉的祖先——野生香蕉，两者差异很大。我们可以清晰地看到野生香蕉其实是有籽的，而且籽还很大。 你在吃香蕉时是否有过这样的疑惑：香蕉为什么没有籽，没有籽它是如何进行繁殖的？
11
异常
【思考】三倍体的生物可育吗？
三价体
二价体
单价体
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。
∵香蕉栽培品种体细胞中的染色体数目是33条，是三倍体，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。
讨论：2.为什么平时吃的香蕉是没有种子的
P87问题探讨
无子西瓜(三倍体西瓜)
某公众号：无子西瓜致人不孕不育？
人工诱导多倍体实例：无籽/子西瓜的培育
P91拓展应用
在二倍体西瓜的幼苗期，用秋水仙素处理，可以得到四倍体植株。然后，用四倍体植株作母本，用二倍体植株作父本，进行杂交，得到的种子细胞中含有三个染色体组。把这些种子种下去,就会长出三倍体植株。下图是三倍体无子西瓜的培育过程图解。
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
抑制纺锤体的形成
四倍体与二倍体杂交，得到三倍体
刺激子房膨大，形成果实
人工诱导多倍体实例：无籽/子西瓜
P91拓展应用
为什么用一定浓度的秋水仙素溶液滴在二倍体西瓜幼苗的芽尖
西瓜幼苗的芽尖是有丝分裂旺盛的地方，用秋水仙素处理可以抑制细胞有丝分裂时形成纺锤体，导致细胞内染色体数目加倍，从而得到四倍体植株。
(2)获得的四倍体西瓜为何要与二倍体杂交 联系第1问，你能说出产生多倍体的基本途径吗
杂交可以获得三倍体植株。
多倍体产生的途径为：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。
人工诱导多倍体实例：无籽/子西瓜
P91拓展应用
(3)有时可以看到三倍体西瓜中有少量发育并成熟的种子，请推测产生这些种子的原因。
三倍体植株一般不能进行正常的减数分裂形成配子，因此，不能形成种子。但是，也有可能在减数分裂时形成正常的卵细胞，从而形成正常的种子，但这种概率特别小。
(4)无子西瓜每年都要制种，很麻烦，有没有别的替代方法
方法一：进行无性生殖，将三倍体植株进行组织培养获取大量培苗，再进行移栽；
方法二：利用生长素或生长素类似物处理二倍体植株未受粉的雌蕊，以促进子房发育成无种子的果实，同时，在花期全时段要进行套袋处理，以避免受粉。
二、二倍体和多倍体、单倍体
单倍体植株的特点：
长得弱小，而且高度不育。
单倍体育种的优点：
单倍体育种
（1）过程：
花药离体培养
P
F1
配子
DDTT
DDtt
ddTT
ddtt
秋水仙素处理
高杆抗病
DDTT
×
矮杆感病
ddtt
高杆抗病 DdTt
DT
Dt
dT
dt
单倍体植株
DT
Dt
dT
dt
需要的纯合矮抗品种
杂交
（诱导染色体数加倍）
【思考1】单倍体育种中秋水仙素处理的是萌发的种子吗？
不能，因为单倍体往往高度不育，育种操作的对象一般是单倍体幼苗
筛选
注意：单倍体育种和多倍体育种中都用到秋水仙素，但单倍体育种中是用秋水仙素处理单倍体幼苗，而多倍体育种中是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。
花药离体培养≠单倍体育种：单倍体育种一般包括杂交、花药离体培养、秋水仙素处理和筛选4个过程，不能简单地认为花药离体培养就是单倍体育种的全部。
（2）原理：
染色体数目变异
（3）优点:
a.明显缩短育种年限
得到的植株不仅能够正常生殖，而且每对染色体上成对的基因都是纯合的，自交后代不发生性状分离。
b.快速获得纯合子
【思考2】用秋水仙素处理单倍体一定能够获得纯合子吗？
不一定，若亲本为二倍体，则经单倍体育种获得的一定为纯合子。
四倍体AAaaBBbb的花粉有3(AA、Aa、aa)×3(BB、Bb、bb)=9种，可能得到的单倍体植株为AABB、AABb、Aabb、AaBb等，经秋水仙素处理后基因型为AAAABBBB、AAAABBbb、AAaabbbb、AAaaBBbb等不一定是纯合子。
单倍体育种
D.缺点：
技术复杂，需与杂交育种配合。
类别 杂交育种 诱变育种 单倍体育 种 多倍体育种
原理
常用方法
优点
缺点
基因重组
杂交→自交→选优→自交→…(多次自交)
将不同品种的优良性状集中于同一个体上
不能产生新基因;育种进程缓慢
基因突变
用物理/化学方法处理生物
提高突变率，可以在较短的时间内获得多种变异类型
有利变异少，需大量处理实验材料；(具有不定向性、低频性)
染色体(数目)变异
花药离体培养；秋水仙素处理幼苗(非种子)；筛选
明显缩短育种年限；(快速获得纯合子)
技术性强，需结合杂交育种和人工诱导染色体加倍技术
染色体(数目)变异
秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
茎秆粗壮，叶片、果实、种子都比较大，营养物质含量有所增加
发育延迟，结实率降低，一般只适用于植物
例1.现有两小麦品种：矮秆感病(ddrr)，高秆抗病(DDRR)，如何获得矮秆抗病的优良品种(ddRR)？
杂交育种
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
矮抗

需要的纯合矮抗品种
连续
第1年
第2年
第3年
及之后
优点：能将多个亲本的优良性状集于一体
缺点：育种时间太长
花药离体培养
P
F1
配子
DDTT
DDtt
ddTT
ddtt
正常植株（纯合）
秋水仙素
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
单倍体育种
单倍体
二倍体
低温
秋水仙素
多倍体
多倍体
三体或单体
以染色体组为基数成倍地增加或成套地减少
个别染色体的增加或减少
多倍体育种
单倍体育种
随堂练习
判断正误
1、二倍体物种所形成的单倍体中，其体细胞中只含一个染色体组。（ ）
2、如果是四倍体、六倍体物种形成的单倍体， 其体细胞中就含有两个或三个染色体组，我们可以称它为二倍体或三倍体。（ ）
3、单倍体中可以只有一个染色体组，也可以有多个染色体组。（ ）
4、个体的体细胞中含几个染色体组就是几倍体。（ ）
5、二倍体水稻和四倍体水稻杂交,可获得三倍体，三倍体水稻的稻穗和籽粒变小。（ ）
单选题 1.下列叙述正确的是（ ）A.体细胞中只有一个染色体组的个体才是单倍体B.体细胞中含有两个染色体组的个体一定是二倍体 C.一倍体一定是单倍体，单倍体一定是一倍体D.八倍体小黑麦形成的单倍体的体细胞中有四个染色体组
D
随堂练习
2.二倍体西瓜的染色体组成是2n＝22，如图是培育三倍体无子西瓜的流程图。下列分析正确的是（ ）
A.西瓜细胞一个染色体组含有11条同源染色体
B.①②③表示杂交过程C.四倍体(♀)提供的生殖细胞含有两个染色体组
D.三倍体(♀)因不能进行减数分裂而不能结出种子
C
3.用纯种的高秆抗锈病(DDTT)小麦与矮秆易染锈病(ddtt)小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如图所示。下列有关此育种方法的叙述中，正确的是（ ） A.过程①的作用原理为染色体变异 B.过程③必须经过受精作用C.过程④必须使用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗D.此育种方法选出的符合生产要求的品种占1/4
随堂练习
D
1.实验原理
用低温处理植物的 细胞，能够抑制 的形成，以致影响细胞 中染色体被拉向两极，导致细胞不能 ，于是，植物细胞的染色体数目发生变化。
分生组织
纺锤体
分裂成两个子细胞
有丝分裂
根冠
分生区
伸长区
成熟区
(根毛区)
探究 实践：低温诱导植物细胞染色体数目的变化
试剂 作用
卡诺氏液 (现配现用， 无水乙醇和冰醋酸按体积1:1混合)
95%酒精
解离液 (体积分数为95%的酒精溶液和 质量分数为15%的盐酸溶液1:1混合)
清水/蒸馏水
0.01g/mL的甲紫溶液(旧称:龙胆紫)
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
2.实验试剂及其作用
醋酸洋红、(改良)苯酚品红染液
洗去解离液，避免影响染色
①蒜根尖的诱导培养
②固定
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；待蒜长出约 1 cm长的不定根时，将________放入冰箱冷藏室内，诱导培养________h；
4
25
整个装置
48-72
剪取诱导处理的根尖_____cm，放入_______ 中浸泡______h，以__________ ，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
③制作装片
包括______、______、______、_______4个步骤；
解离
漂洗
染色
制片
诱导培养→固定（卡诺氏液）→制片→观察
④观察
先用______寻找染色体形态好的分裂象；再用______观察；
低倍镜
高倍镜
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.实验现象
视野中既有正常的二倍体细胞，也有 发生改变的细胞。
染色体数目
说明：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(∵多数细胞处于分裂间期)。
抑制纺锤体的形成，着丝粒分裂后，无纺锤体的牵引作用，不能将染色体拉向细胞的两极，细胞不能分裂成两个子细胞，导致细胞中的染色体数目加倍。
[讨论]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？
秋水仙素与低温都能诱导染色体数目加倍，原理相同
注意事项：
（1）在显微镜下观察到的细胞已经死亡，不能观察到细胞中染色体数目的变化过程。
（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目的变化。
（3）卡诺氏液和解离液的作用
卡诺氏液是固定液的一种。固定液的作用是固定细胞形态以及细胞内的各种结构，固定之后，细胞死亡并且定型，不再代谢也不再变化。
解离液的作用主要是溶解细胞间的连接物质，将组织中的细胞分散开来，便于观察，解离之后细胞死亡。
（4）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；
探究 实践：低温诱导植物细胞染色体数目的变化
例.下列关于低温诱导染色体加倍实验的叙述，正确的是( )。
A. 原理：低温抑制染色体着丝点分裂，使子染色体不能分别移向两极
B. 解离：盐酸酒精混合液和卡诺氏液都可以使洋葱根尖解离
C. 染色：改良苯酚品红溶液和醋酸洋红液都可以使染色体着色
D. 观察：显微镜下可以看到大多数细胞的染色体数目发生改变
C

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