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(共39张PPT)
第20讲 染色体变异
第七单元 生物的变异与进化
课标要求 举例说明染色体结构和数量的变异都可能导致生物性状的改变甚至死亡
①问题探讨：将现代栽培作物与其原始祖先对比，引出问题。②没有强调染色体变异可以用显微镜直接观察到，同时染色体数目变异与结构变异的顺序有所调换，新教材先讲染色体的数目变异，再讲结构变异。③染色体组的表述有变化：每套非同源染色体称为一个染色体组。
④二倍体的表述有变化：体细胞中含有两个染色体组的个体叫作二倍体。
⑤新增了染色体变异的概念：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。
⑥“染色体数目的变异”中“另一类是细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少”改为“另一类是细胞内染色体数目以一套完整的非同源染色体为基数成倍地增加或成套地减少。”；
⑦单倍体中“体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体，叫做单倍体”改为“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”。
⑧“探究 实践：低温诱导植物细胞染色体数目的变化”材料用具中将“改良苯酚品约染液”→“质量浓度为0.01g/ml的甲紫溶液”；方法步骤中补充了“将蒜（或洋葱）在冰箱冷藏室内（4℃）放置一周。”，“将整个装置放入冰箱的低温室内（4℃）诱导培养36h”→“将整个装置放入冰箱冷藏室内，诱导培养48-72h”；增加了“蒜根尖细胞染色体数目加倍的显微照片”。
⑨单倍体育种的内容由正文部分改成与社会的联系中的小字部分。⑩“染色体结构的变异”中“染色体结构变异示意图”中举例都换成了与果蝇相关很易观察的例子。
3.单倍体育种的过程
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】单倍体育种中秋水仙素处理萌发的种子吗？
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
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。
4.单倍体育种原理:
染色体数目变异
5.单倍体育种优点:
a.明显缩短育种年限
b.快速获得纯合子
【思考】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，则获得的品种一定为纯合子
6.单倍体育种缺点:
技术复杂，需与杂交育种配合。
若亲本为多倍体，则获得的品种不一定为纯合子。
用秋水仙素处理植株使染色体数目加倍,若操作对象是单倍体植株,叫单倍体育种,若操作对象为正常植株,叫多倍体育种,不要一看到“染色体数目加倍”就认为是多倍体育种。
考点二 染色体结构的变异
1、缺失
2、重复
3、易位
4、倒位
利用“染色体显带技术”可以区分以上情况
染色体的某一片段缺失
消失
1. 缺失:
一. 染色体结构的变异的类型
a
b
c
d
e
f
b
a
c
d
e
f
果蝇缺刻翅的形成
染色体中增加某一片段
重复
２.重复:
a
b
c
d
e
f
b
b
a
b
c
d
e
f
b
果蝇棒状眼的形成
移　接
a b c d e
b c d e
a
1 2 3
a 1 2 3
染色体的某一片段移接到另一条 非同源染色体上
3. 易位:
(方式一)
甲
乙
染色体的某一片段与另一条
非同源染色体上的某一片段互换
3. 易位:
(方式二)
a
b
c
d
e
f
g
h
i
j
k
l
g
h
i
j
k
l
a
b
c
e
f
d
a
b
c
k
l
g
h
d
e
f
j
i
夜来香的变异
移接
甲
乙
易位后的联会现象
【辨析】易位与交叉互换的区别
项目 染色体易位 互换
图解
区别 位置
原理
观察
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
染色体结构变异
基因重组
可在显微镜下观察到
在光学显微镜下观察不到
4. 倒位: 染色体的某一片段颠倒了180°
颠 倒
断 裂
a b c d e
a b c d e
c b
连 接
a c b d e
【检测】如图①②③④分别表示不同的变异类型，a、a′基因仅有图③所示片段的差异。下列相关叙述正确的是( )
A.图中4种变异中能够遗传的变异是①②④
B.③中的变异属于染色体结构变异中的缺失
C.④中的变异可能是染色体结构变异中的缺失或重复
D.①②都表示同源染色体非姐妹染色单体的互换,发生在减数第一次分裂的前期
C
都属于可遗传变异
属于基因突变
图①属于互换，图②发生在非同源染色体间片段的互换，属于易位
【检测】生物的某些变异可通过细胞分裂某一时期染色体的行为来识别。甲、乙两模式图分别表示细胞减数分裂过程中出现的“环形圈”“十字形结构”现象，图中字母表示染色体上的基因。下列有关叙述正确的是( )
D
A.甲、乙两图所示变异
类型分别属于染色体结
构变异、基因重组
B.甲图所示为个别碱基
对的增添或缺失，导致染色体上基因数目改变
C.乙图所示为四分体时期同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生互换的结果
D.甲、乙两图常出现在减数第一次分裂前期，染色体数目与DNA数目之比为1∶2
A项:乙图表示的是非同源染色体之间的片段互换，也属于染色体结构变异
B项:个别碱基对的增添或缺失属于基因突变，甲图中部分染色体片段发生了重复或缺失，导致染色体上基因数目改变
D项:染色体的出现及同源染色体的联会发生在MI前期，此时每条染色体上有两条姐妹染色单体，故为1:2。
C项:乙图表示非同源染色体之间的片段互换(即易位)后的联会现象
A.观察平衡易位染色体也可选择有丝分裂中
期细胞
B.男性携带者的初级精母细胞含有45条染色体
C.女性携带者的卵子最多含24种形态不同的染色体
D.女性携带者的卵子可能有6种类型(只考虑图中的3种染色体)
【检测】(2021·广东，16)人类(2n＝46)14号与21号染色体二者的长臂在着丝粒处融合形成14/21平衡易位染色体，该染色体携带者具有正常的表型，但在产生生殖细胞的过程中，其细胞中形成复杂的联会复合物(如图)。在进行减数分裂时，若该联会复合物的染色体遵循正常的染色体行为规律(不考虑同源染色体
非姐妹染色单体的互换)，下列关于平衡
易位染色体携带者的叙述，错误的是( )
C
23种形态
D项:[(14/21)、(14、21)]
[(14/21, 21)、(14)]
[(14/21, 14)、(21)]
下图中图1为等位基因Aa间的转化关系图，图2为黑腹果蝇(2n＝8)的单体图，图3为某动物的精原细胞形成的四个精细胞的示意图，则图1、2、3分别发生何种变异(　　)
A
A. 基因突变 染色体变异 基因重组
B. 基因突变 染色体变异 染色体变异
C. 基因重组 基因突变 染色体变异
D. 基因突变 基因重组 基因突变
1.实验原理
低温处理植物分生组织细胞→抑制 形成→ 不能被拉向两极→细胞不能分裂→细胞染色体数目加倍。
纺锤体
染色体
考点三 低温诱导植物染色体数目的变化
洋葱→置于广口瓶→ 接触瓶中的水面
步
骤
诱导
培养
培养不定根
低温诱导
待洋葱长出约1 cm长的不定根→____
→培养36 h
固定细
胞形态
剪取上述根尖0.5~1 cm→ 浸泡
0.5~1 h,用体积分数为 冲洗2次
制作装片
解离→ → →____
先 倍镜→再 倍镜
2.实验步骤
洋葱底部
冰箱
观察，比较
(4 ℃)
卡诺氏液
95%的酒精
漂洗
染色
制片
低
高
3.实验现象:
4.实验结论
适当低温可以诱导______________加倍。
染色体数目
【思考】观察时是否所有细胞中染色体均已加倍？
不是，
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。
A. 低温处理的洋葱根尖成熟区制成装片，高倍镜下均看不到纺锤体，说明低温能抑制纺锤体的形成
B. 低温会抑制分裂时纺锤体的形成。
C. 固定和解离后的漂洗液都是体积分数为95%的酒精
D. 在高倍显微镜下可以观察到细胞从二倍体变为四倍体的过程
E. 二倍体幼苗经秋水仙素处理后，长成四倍体植株，所有的细胞中染色体数目都加倍了
【检测】下列有关“低温诱导洋葱染色体数目的变化”实验的叙述，正确的是(　　)
B
固定后的漂洗液是95%的酒精，解离后的漂洗液是清水
根尖成熟区细胞不分裂，不形成纺锤体
纺锤体在高倍镜下观察不到。
不能观察到细胞从二倍体变为四倍体的过程
只有部分细胞中染色体数目加倍
离体
培养
1.单倍体育种
(1)原理: 。
(2)过程(以亲本为二倍体为例)
染色体(数目)变异
花药
(花粉)
单倍体
幼苗
染色体数目
加倍，得到
正常纯合子
秋水仙素
(3)优点: ，所得个体均为 。
(4)缺点: 技术复杂。
明显缩短育种年限
纯合子
具不同优良性状的亲本
F1
杂交
选育
考点四 生物育种
(5)实例:
用高秆抗病(DDTT)和矮秆不抗病(ddtt)小麦品种培育矮秆抗病小麦，过程见图。
2.多倍体育种
(1)原理: 。
(2)方法: 用 或低温处理。
(3)处理材料: 。
(4)过程:
秋水仙素
萌发的种子或幼苗
分裂的细胞
秋水仙素或低温
处理
抑制______
形成
导致
不能移向细胞两极，从而引起细胞内染色体数目加倍
纺锤体
染色体
染色体(数目)变异
(5)优点: 。
(6)缺点: 。
多倍体植株茎秆粗壮，叶、果实和种子比较大，营养物质含量丰富(简记: 粗、大、丰富)。
多倍体植株发育延迟，结实率低，多倍体育种一般只适用于植物。
第一次传粉: 杂交获得__________
第二次传粉: 刺激子房发育成_____
②三倍体西瓜无子的原因: 三倍体西瓜在减数分裂过程中，由于染色体
，不能产生正常配子。
(4)实例: 三倍体无子西瓜的培育过程(如图所示)。
三倍体种子
果实
①两次传粉
联会紊乱
3. 杂交育种
(1)原理:
基因重组
(2)过程:
Ⅰ.培育杂合子品种: 选取符合要求的纯种双亲杂交(♀×♂) →F1（即为所需品种）。
Ⅱ.培育隐性纯合子品种: 选取符合要求的双亲杂交（♀×♂） → F1 自交→ F2 → 选出表型符合要求的个体,种植并推广。
3. 杂交育种
Ⅲ.培育显性纯合子品种
a.植物: 选择具有不同优良性状的亲本杂交,获得 F1→F1 自交→获得 F2 →鉴别、选择需要的类型,连续自交至不发生性状分离。
b.动物: 选择具有不同优良性状的亲本杂交,获得 F1 →F1 雌、雄个体交配→获得 F2 → 鉴别、选择需要的类型与隐性类型测交,选择后代只有一种表型的 F2 个体。
(3)优点: 操作简便,可以将多个品种的优良性状集中在一起。
(4)缺点: 获得新品种的周期长。
(3)优点
①可以提高 ，在较短时间内获得更多的优良变异类型。
②大幅度地 。
(4)缺点：
有利变异个体往往不多，需处理大量材料。
4.诱变育种
(1)原理： 。
(2)过程
基因突变
选择生物(萌发种子或幼苗)
突变频率
改良某些性状
诱发基因突变
选择理想类型
培育
(3)方法:
(4)优点:
(5)缺点:
打破远缘杂交不亲和的障碍；
技术复杂，可能会产生食品安全问题
如培育转基因抗虫棉
将一生物的特定基因转移到另一种生物细胞中
获取目的基因
运载体
构建重组DNA
导入受体细胞
具有相关性状
的新品种
5.基因工程育种
基因重组
(1)育种程序
(2)原理:
定向改造生物的遗传性状
(6)举例:
6. 针对不同育种目标的育种方案
⑥细菌等原核生物
一般采用 　 育种
或 　　 育种。
诱变
基因工程
杂交
花药离体培养
秋水仙素处理
自交
诱变处理
秋水仙素处理
基因工程
脱分化
再分化
包裹人工种皮
杂交
花药离体培养
秋水仙素处理
自交
诱变处理
秋水仙素处理
基因工程
脱分化
再分化
包裹人工种皮
1.杂交育种:
A、D
2.单倍体育种:
A、B、C
3.诱变育种:
E
4.多倍体育种:
F
5.基因工程育种:
G、H、I、J
1.根据育种过程识别育种方法
【检测】图中甲、乙表示水稻的两个品种，A、a和B、b表示分别位于两对同源染色体上的两对等位基因，①～⑧表示培育水稻新品种的过程，下列说法错误的是(　　)
A. ①→②过程简便，但培育周期长
B. ②和⑦过程的变异都发生于有丝分裂间期
C. ③过程常用的方法是花药离体培养
D. ⑤与⑧过程的育种原理不相同
B
杂交
自交
多倍体育种
②减Ⅰ后期
⑦有丝分裂后期
单倍体育种
诱变育种
基因工程育种
自交
单倍体育种
1.杂交育种:
①②
2.单倍体育种:
①③④
3.诱变育种:
⑤⑥
4.多倍体育种:
①⑦
5.基因工程育种:
⑧
【检测】已知玉米(2N)的高秆(易倒伏)对矮秆(抗倒伏)为显性，抗病对易感病为显性，控制上述两对性状的两对基因分别位于两对同源染色体上。为获得纯合矮秆抗病玉米植株，研究人员采用了下图所示的方法。下列有关说法不正确的是(　　)
A.图中①②过程均发生了等位基因的分离和非等位基因的自由组合B.图中③过程常用秋水仙素处理单倍体幼苗或萌发的种子C.图中④过程产生转基因植株是基因重组的结果D.图中⑤过程“航天育种”的原理是基因突变
B
【检测】如图是利用野生猕猴桃种子(aa,2n＝58)为材料培育无子猕猴桃新品种(AAA)的过程，下列叙述错误的是( )
A.③和⑥都可用秋水仙素处理来实现
B.若④是自交，则产生AAAA的概率为 1/16
C.AA植株和AAAA植株是不同的物种
D.若⑤是杂交，产生的AAA植株的体细胞中染色体数目为87
B
③和⑥都可用秋水仙素处理来完成染色体数目加倍，A正确；
植株AAaa减数分裂产生的配子种类及比例为AA∶Aa∶aa＝1∶4∶1，所以AAaa自交产生AAAA的概率＝1/6×1/6＝1/36，B错误；
二倍体AA与四倍体AAAA杂交产生的AAA为不育的三倍体，因此AA植株和AAAA植株是不同的物种，C正确；
该生物一个染色体组含有染色体58÷2＝29(条)，所以三倍体植株体细胞中染色体为29×3＝87(条)，D正确。
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