资源简介

(共57张PPT)
第7单元 变异、育种与进化
第25讲 染色体变异与育种
考点一 染色体变异
一、染色体变异
1.染色体变异
：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。
（光学显微镜下可以观察到）
2.类型：
②染色体结构变异
①染色体数目变异
1. 染色体数目的变异
（1） 类型与成因
①细胞内____________的增加或减少。
个别染色体
如：人类21三体综合征
原因一
原因二
同源染色体未分离
姐妹染色单体分离后移向细胞的同一极
成因
②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。
成因：
细胞分裂过程中，纺锤体的形成受到抑制或由配子直接发育成个体等。
（2） 染色体组
在大多数生物的体细胞中，染色体都是两两成对的，也就是说含有两套非同
源染色体，其中__________________称为一个染色体组。
每套非同源染色体
X
Y
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅱ
Ⅲ
X
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Y
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
雄果蝇染色体组成
一个染色体组
一个染色体组
例如：
5.染色体组的特点
①无同源染色体（无等位基因）
②所含的染色体在形态、大小和功能上各不相同
③含有控制生物性状的一整套遗传信息，不能重复， 不能缺少。
2N=24中 2表示： N表示：
有两个染色体组
每组有n条非同源染色体
一、染色体数目变异
题后悟道
“三种方法”判定染色体组
（1）根据染色体形态判定
细胞内形态相同的染色体有几条,则含有几个染色体组。
（2）根据基因型判定
在细胞或生物体的基因型中,控制同一性状的等位基因（包括同一字母的大、小写）出现几次,则含有几个染色体组。
（3）根据染色体数和染色体形态数推算
染色体组数=染色体数/染色体形态数。如果蝇体细胞中有8条染色体,4种形态,则染色体组数为2。
表示方法：2n （2→有两个染色体组，n→每组有n条非同源染色体）
二倍体
实例：几乎全部动物和过半数的高等植物都是二倍体
野生马铃薯的染色体组成
2n=24
一、染色体数目变异
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。
雌配子
n
减数分裂
2n
二倍体(♂)
受精作用
2n
受精卵
雄配子
n
减数分裂
2n
二倍体
发育
有丝分裂
2n
二倍体(♀)
减数
分裂Ⅰ
受精
作用
♀
♂
减数
分裂Ⅰ
复制
复制
减数
分裂Ⅱ
减数
分裂Ⅱ
二倍体
二倍体正常的减数分裂（示两对同源染色体）
二倍体
如果二倍体在减数分裂Ⅰ后期，同源染色体不分离，所产生的配子中有几个染色体组？
减数
分裂Ⅰ
复制
减数
分裂Ⅱ
二倍体
配子
如果二倍体在减数分裂Ⅱ后期，着丝粒分裂后，姐妹染色单体不分离，而是进入同一个子细胞，所产生的配子中有几个染色体组？
两个
减数
分裂Ⅱ
减数
分裂Ⅰ
复制
二倍体
配子
两个
2n
二倍体
2n
配子
减数分裂
出错
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含有几个染色体组？
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。
三倍体
2n
二倍体(♂)
受精作用
3n
受精卵
雄配子
n
减数分裂
3n
发育
有丝分裂
2n
二倍体(♀)
雌配子
2n
减数分裂
出错
三倍体
♂
减数分裂
受精作用
三倍体
♀
减数分裂
二倍体
出错
表示方法：3n
实例：
香蕉、三倍体无子西瓜
一、染色体数目变异
三倍体为何不能形成种子？
原因：三倍体因为原始生殖细胞中有三套同源染色体，
减数分裂时出现联会紊乱，因此不能形成可育配子。
四倍体
2n
二倍体(♂)
受精作用
4n
受精卵
雄配子
2n
减数分裂
4n
发育
有丝分裂
2n
二倍体(♀)
雌配子
2n
减数分裂
出错
四倍体
♂
减数分裂
受精作用
四倍体
♀
减数分裂
二倍体
出错
表示方法：4n
出错
出错
成因：
①两个含有两个染色
体组的配子结合
一、染色体数目变异
2n
二倍体(♂)
受精作用
2n
受精卵
雄配子
n
减数分裂
4n
有丝分裂
出错
2n
二倍体(♀)
雌配子
n
减数分裂
四倍体
成因：
②二倍体在胚或幼苗时期受某种因素影响，
体细胞在进行有丝分裂时，染色体只复制未分离。
染色体复制，未分离
9.四倍体
一、染色体数目变异
多倍体
实例：植物中很常见，动物中极少见
特点：
(1)优点
①茎秆粗壮，叶片、果实、种子都比较大
②糖类和蛋白质等营养物质的含量有所增加
四倍体番茄维生素C的含量 比二倍体品种几乎增加一倍
(2)缺点：生长发育延迟，结实(种子)率低
一、染色体数目变异
单倍体
雄蜂(N=16)
蜂王(2N=32)
工蜂(2N=32)
实例：
蜜蜂中的雄峰
蜜蜂
蜂王
工蜂
雄峰
雌蜂由受精卵发育而来(二倍体)
——由卵细胞直接发育而来(单倍体)
特点：
①植株弱小②高度不育
一、染色体数目变异
单倍体一定只含一个染色体组吗？如何判断是几倍体？
思考
发育起点
配子
受精卵
无论有几个染色体组
单倍体
细胞中染色体组数
两个
二倍体
三个
或三个
以上
多倍体
染色体组数：1个或多个
单倍体
一、染色体数目变异
二、染色体结构的变异
1.概念：
染色体结构变异是指排列在染色体上的基因数目或排列顺序发生改变，这会导致性状的变异。大多数染色体结构变异对生物体是不利的，有的甚至会导致生物死亡。
正常翅
缺刻翅
2.分类：
(1)缺失:
染色体的某一片段缺失。
实例：果蝇缺刻翅的形成；人类猫叫综合征。
c
d
e
f
a
b
(2)重复：
染色体增加了某一片段。
实例：果蝇棒状眼的形成。
a
b
c
d
e
f
b
正常眼
棒状眼
(3)易位:
染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上
实例：果蝇花斑眼的形成。
a
b
c
d
e
f
h
i
j
k
g
(4)倒位:
染色体的某一片段位置颠倒引起的变异
实例：果蝇卷翅的形成；女性9号染色体倒位后造成习惯性流产。
c
d
e
f
a
b
a
f
b
c
d
e
e
d
b
c
正常翅
卷翅
思考：染色体结构变异中基因的结构发生变化了吗？
染色体结构上的缺失、重复、易位和倒位
染色体上的基因数量、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。
比较项目 染色体易位 交换
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
原理 属于染色体结构变异 属于基因重组
观察 可在光学显微镜下观察到 在光学显微镜下观察不到
（2）染色体易位与交换的区别
2. 染色体结构变异
（1） 染色体结构变异的类型及实例
类型 图解 显微观察的联会异常
缺失
如猫叫综合征、果蝇的缺刻翅
类型 图解 显微观察的联会异常
______
如果蝇棒状眼
重复
续表
类型 图解 显微观察的联会异常
______
续表
易位
如果蝇花斑眼
类型 图解 显微观察的联会异常
______
续表
倒位
如果蝇卷翅
（2） 结果:使排列在染色体上的基因的________________发生改变,从而导致性状
的变异。
数目或排列顺序
（3） 对生物体的影响：大多数染色体结构变异对生物体是______的，有的甚至
会导致生物体死亡。
不利
重难突破
三种可遗传变异的辨析
（1）染色体结构变异与基因突变的辨析
①染色体结构变异是细胞水平的变化,变异程度大,在光学显微镜下可见;基因突变是分子水平的变化,在光学显微镜下不可见。
②染色体结构变异改变基因的位置或数量;基因突变不改变基因的位置和数量。
③“缺失”问题
考点二 生物变异在育种中的应用
P
穗大粒轻
×
穗小粒重
F1
AaBb
↓
F2
A_B_
A_bb
aaB_
aabb
第1年
第3年
↓
×
从F3中选出不发生性状分离的纯合子AAbb
穗大粒重
F2出现性状分离，有所需优良性状个体
AABB
aabb
穗大粒轻
实例1：小麦品种甲穗大但粒轻（AABB），乙穗小但粒重（aabb），根据你所学的知识，请用简单的方法获得穗大粒重的小麦品种用于农业生产，并说明其中的遗传学原理。
第2年
第一次杂交的目的？
将控制优良性状的基因集中到一个个体
为什么从F2开始选优？
↓
×
F3
方法：将两亲本杂交，得F1，F1自交得
F2,选F2穗大粒重连续自交，直到不出
现性状分离为止。
1.杂交育种
实例1：小麦品种甲穗大但粒轻（AABB），乙穗小但粒重（aabb），根据你所学的知识，请用简单的方法获得穗大粒重的小麦品种用于农业生产，并说明其中的遗传学原理。
①局限于同一种或亲缘关系较近的个体。
②杂交后代会出现分离现象，育种进程缓慢
杂交育种是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
有目的地把多个品种上的优良性状集中在一起，操作简便。
（4）缺点：
（2）原理：
（1）概念：
（3）优点：
基因重组
（4）育种过程：
①培育显性纯合子
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→选择需要的类型，自交至不发生性状分离为止。
②培育隐性纯合子
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→选择需要的类型与隐性类型测交，选择后代不发生性状分离的F2个体。
选取符合要求的双亲杂交(♀×♂)→F1自交→F2→选择表现型符合要求的个体种植并推广。
花药离体培养→
P
穗大粒轻
AABB
×
穗小粒重 aabb
F1
穗大粒轻
AaBb
配子
AB
Ab
aB
ab
AB
Ab
aB
ab
AABB
AAbb
aaBB
aabb
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
纯合体
秋水仙素→
第1年
第2年
需要的穗大粒重品种
单倍体幼苗
实例2：上述方法至少需要3年，你有什么办法可以缩短年限？请写出具体育种过程，并说明其中包含的遗传学原理。
减数分裂→
方法：两亲本杂交得F1，将F1花药离体培养，幼苗期用秋水仙素处理，得穗大粒重的纯合体植株。
三　生物变异与育种
实例2：上述方法至少需要3年,你有什么办法可以缩短年限？请写出具体育种过程，并说明其中包含的遗传学原理。
②优点
①明显缩短育种年限；
②得到的植株一般是纯合体。
技术复杂，要与杂交育种配合。
③缺点
2. 单倍体育种
①原理：
染色体数目变异
三　生物变异与育种
必备知识·整合
2. 单倍体育种
（1） 原理:____________________。
染色体（数目）变异
（2）过程（以二倍体植物为例）:
。
（3） 优点:__________________,所得个体一般为________。
明显缩短育种年限
纯合子
（4）缺点:技术复杂。
3. 多倍体育种
纺锤体
染色体
（1） 方法:用__________或低温处理。
秋水仙素
（2） 处理材料:__________________。
萌发的种子或幼苗
（3）原理：染色体变异。
二倍体
三倍体
秋水仙素处理使染色体数目加倍
四倍体（母本）
三倍体
西瓜子
种植
三倍体
西瓜
第
一
年
第
二
年
传粉
传粉刺激果实发育
二倍体
三倍体无籽西瓜的培育过程
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。
途径：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。
①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？
②获得的四倍体为什么与二倍体杂交？联系第1问，能说出产生多倍体的基本途径吗？
问题：
杂交可以获得三倍体植株。
第一次杂交，得到三倍体种子。
第二次：提供生长素，刺激子房发育成果实。
③秋水仙素处理过芽尖之后，得到的四倍体植株，整个植株的所有细胞都是四个染色体组吗？
秋水仙素处理后，分生组织分裂产生的茎、叶、花的细胞中染色体数目加倍，变成四个染色体组；而未处理的如根部细胞中染色体数仍为两个染色体组；
再思考：
④两次传粉的作用有什么不同？
（4） 实例:三倍体无子西瓜
①
第一次传粉：杂交获得____________
第二次传粉：刺激子房发育成果实
三倍体种子
两次传粉目的不同
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。
联会紊乱
实例3：通过上述方法获得了穗大粒重的小麦，但易患“条锈病”（tt）。现有一株小麦的基因型是AAbbtt，怎么得到优良的能用于推广生产的穗大粒重抗条锈病小麦？
可以提高突变频率，加快育种进程；大幅度改良某些性状。
4.诱变育种
AAbbtt(穗大粒重感病)
γ射线
AAbbTt(穗大粒重抗病)
×
AAbbTT 纯合子
利用物理方法（如X射线、γ射线、紫外线等）或化学方法（如亚硝酸、硫酸二乙酯）来处理生物，使生物发生基因突变。
有利变异少，需要处理大量材料
（4）缺点：
（2）原理：
（1）概念：
（3）优点：
基因突变
基因突变具有不定向性和低频性。
目的基因的表达与检测
提取抗旱基因
实例4：对全球播种面积超过30亿亩的小麦来说，2022年是一个不寻常的年份，连续高温干旱，全球小麦急剧减产；而荒漠齿肋赤藓具有超强耐旱能力的原因是其含有抗旱基因D。请设计一个实验培育出能抗旱的小麦，以应对剧烈的气候变化。
从齿肋赤藓细胞中分离出DNA
从大肠杆菌中提取质粒
限制酶
限制酶
抗旱基因与质粒结合
DNA连接酶
目的基因导入小麦细胞
同一种限制酶
5.基因工程
又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的性状。
定向改造生物的遗传性状；克服了远缘杂交不亲和的障碍。
（2）原理：
（1）概念：
（3）优点：
基因重组
重难突破
1.几种常考的育种方法
类型 杂交育种 诱变育种 单倍体育种 多倍体育种 基因工程育种
原理 基因重组 基因突变 染色体数目变异 基因重组
处理方法 先杂交后连续自交，选优 辐射诱变、激光或化学物质诱变等 花药离体培养后，再诱导染色体加倍 用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 运用基因工程将目的基因导入受体细胞
优点 将优良性状集中到一起 能提高突变率，加速育种进程 可获得纯合体，明显缩短育种年限 器官巨大，营养价值高等优良性状 目的强，育种时间短，克服了远缘杂交不亲和的障碍
缺点 育种年限长 需处理大量生物材料 技术难度大 发育迟缓，结实率低 有可能产生一些负面影响如生物安全受威胁
实例 矮秆抗锈病小麦 青霉素高产菌株 “京花”一号小麦 无子西瓜、八倍体小黑麦 转基因抗虫棉
续表
（2）实验材料若是动物，则杂交育种一般不通过逐代自交，而是应通过测交实验直接判断基因型。
（3）实验植物若是营养繁殖类，如土豆、地瓜等，则只要出现所需要性状即可，不需要培育出纯种。
（4）实验材料若是原核生物，则不能运用杂交育种，细菌的培育一般采用诱变育种和基因工程育种。
2.根据提供的材料选择合适的育种方法
（1）有些植物如小麦、水稻等，杂交实验较难操作，则最简单的方法是自交。
考点三 实验：低温诱导植物细胞染色体数目的变化
必备知识·整合
1. 实验原理
低温处理植物的分生组织细胞→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
染色体加倍后
2. 方法步骤
底部
将整个装置放入冰箱冷藏室内
卡诺氏液
的酒精
漂洗
制片
低
高
3.实验结论
适宜的低温处理植物分生组织细胞可诱导其染色体数目加倍。
4.实验中的试剂使用方法及其作用
试剂 使用方法 作用
卡诺氏液 将诱导处理的根尖放入卡诺氏液中浸泡 固定细胞形态
体积分数为 的酒精 冲洗用卡诺氏液处理的根尖 洗去卡诺氏液
与质量分数为 的盐酸等体积混合,浸泡经固定的根尖 解离根尖细胞
清水 浸泡解离后的根尖约 漂洗根尖,去除解离液
甲紫溶液 把漂洗干净的根尖放进盛有甲紫溶液的玻璃皿中染色 使染色体着色
5. 实验注意事项
（1）显微镜下观察到的是死细胞，而不是活细胞：植物细胞经卡诺氏液固定后已死亡。
（2） 选择材料不能随意：低温处理的是“______________”而不是“任何细胞”。因为
染色体数目发生变化是在细胞分裂时，处理其他细胞不会出现染色体数目加倍的情况。
分生组织细胞
（3） 低温处理的理解误区：低温处理的目的只是抑制____________，使染色体不能
被拉向两极。如果低温持续时间过长，会影响细胞的各项功能，甚至导致细胞死亡。
纺锤体形成
（4） 着丝粒分裂不是纺锤丝牵引的结果：着丝粒分裂不需要纺锤丝牵引。纺锤丝牵
引的作用是__________________。
将染色体拉向两极

展开更多......

收起↑