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第5章 基因突变及其他变异
5.2 染色体变异
第2课时
学习目标 核心素养
1.说出单倍体的特点和应用 2.进行低温诱导染色体数目变化的实验。 3.说出染色体结构的变异。 1. 通过分析染色体的结构变异对生物形状的影响，形成结构与功能是相适应的观点。
2.通过低温诱导染色体的实验，理解染色体数目变化的机制，提高科学思维能力。
6、低温诱导植物细胞染色体数目的变化
（1）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，植物细胞的染色体数目发生变化。
（2）目的要求
学习低温诱导植物细胞染色体数目变化的方法。
理解低温诱导植物细胞染色体数目变化的作用机制。
（3）材料用具
蒜或洋葱（均为二倍体，体细胞中的染色体数目为16），培养皿，滤纸，纱布，烧杯，镊子，剪刀，显微镜，载玻片，盖玻片，冰箱，卡诺氏液，质量浓度为0.01g/mL的甲紫（旧称龙胆紫）溶液，质量分数为15%的盐酸，体积分数为95%的酒精。
试剂 作用
卡诺氏液 固定细胞的形态
体积分数为95%的酒精溶液 洗去卡诺氏液
质量分数为15%的盐酸 与95%酒精等体积混合成解离液。解离根尖细胞，使细胞相互分离开来
清水 洗去解离液
质量浓度为0.01g/mL的甲紫 使染色体着色
（4）方法步骤
培养诱导 蒜或洋葱→冰箱4℃放置一周→取出置于培养皿，底部触水→长出不定根1cm→整个装置放入冰箱4℃冷藏室内→培养48~72h。
固定细胞形态 剪取诱导处理的根0.5~1cm →卡诺氏液浸泡0.5~1h→体积分数为95%的酒精冲洗2次。
制作装片： 解离→ 漂洗→ 染色→ 制片。
观察： 先用低倍镜观察，再用高倍镜观察。
解离：解离液（15%HCl和95%酒精1：1混合）；目的是使组织中的细胞相互分离；时间3-5min
漂洗：清水洗去解离液，防止解离过度，便于染色
染色：甲紫染液；使染色体（质）着色
观察：先用低倍镜观察，再用高倍镜观察
4.先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂相。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。
注意：
1.在进行实验的过程中，与“观察植物细胞的有丝分裂”一样，所观察的细胞已经被卡诺氏液等杀死，最终在显微镜下看到的是死细胞。
2.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。诱导率不是百分之百，
7. 单倍体
概念
特点
育种
看完课本并思考如下问题
1.单倍体细胞内含有一个染色体组？
2.细胞内含有两个染色体组就是二倍体？
3.单倍体/二倍体/多倍体的定义？
4.马和驴杂交的后代骡子为什么不能生育？
蜜蜂的性别决定
雌蜂（蜂后）（2n=32）
雄蜂（n=16）
减数分裂
配子
n=16
n=16
雄峰（n=16）
单倍体
受精
雌蜂（2n=32）
二倍体
n=16
假减数分裂
工蜂
蜂王
蜂王
雄蜂
工蜂
7.单倍体
⑴定义
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。
想一想，单倍体是怎么来的？ 由生殖细胞直接发育而来。
⑵单倍体的特点
与正常植株相比，单倍体植株长得弱小，而且高度不育。
花药离体培养
P
F1
配子
DDTT
DDtt
ddTT
ddtt
正常植株（纯合）
秋水仙素诱导
单倍体育种
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
杂交育种
矮抗

需要的纯合矮抗品种
连续
第1年
第2年
第3-6年
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
单倍体育种举例：培育矮杆抗病小麦
7.单倍体
（3）育种
优点：利用单倍体植株培育新品种，能明显缩短育种年限。
缺点：技术性强，需结合杂交育种和人工诱导染色体加倍技术
流程
常常采用花药（或花粉）离体培养的方法来获得单倍体植株，
人工诱导使这些植株的染色体数目加倍，恢复到正常植株的染色体数目。
结果
用这种方法培育得到的植株，不但能够正常生殖，而且每对染色体上成对的基因都是纯合的，自交的后代不会发生性状分离。
单倍体育种和多倍体育种的比较
多倍体育种 单倍体育种
原理 染色体组成倍增加 染色体组成倍减少，再加倍后得到纯种
方法 秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 花药离体培养后，诱导染色体加倍
优点 操作简单 明显缩短育种年限
缺点 适用于植物，在动物方面难以操作 技术复杂一些，需与多种育种方式配合
阅读课本P90
1.染色体结构变异包括哪些类型？
2.每种变异分别导致染色体上的基因发生了什么变化？
3.染色体结构变异与基因突变有什么区别，哪一种变异引起的性状变化更大
三、染色体结构的变异
1、缺失
a
b
c
d
e
f
b
a
c
d
e
f
缺失是指染色体上某一区段及其带有的基因一起缺失引起变异的现象；
如：
人的猫叫综合征
果蝇缺刻翅
结果：基因数量减少
如何与同源染色体联会？
三、染色体结构变异
２、重复
a
b
c
d
e
f
b
b
a
b
c
d
e
f
b
染色体上增加了相同的某个区段而引起变异的现象，叫做重复。
如：果蝇棒状眼
结果：基因数量增加
该如何与同源染色体联会？
a
b
c
d
e
f
b
b
a
b
c
d
e
f
b
a
b
c
d
e
f
b
n
a
n
c
d
e
f
b
重复vs？
三、染色体结构变异
3、易位
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
一条染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上引起变异。
如：
果蝇花斑眼
与互换有何区别？
结果：基因的排列顺序发生改变
是非同源染色体之间的染色体交换，同源染色体之间的交叉互换属于基因重组，对生物的变异是有利的。
易位与互换的区别：
类型不同 时间不同 对象不同
易位 染色体结构变异 任何时间 非同源染色体之间
互换 基因重组 减数第一次分裂的四分体时期 同源染色体的非姐妹染色单体
该如何与同源染色体联会？
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
移接
三、染色体结构变异
4.倒位:
染色体的某一片段位置颠倒
a
b
c
d
e
f
a
b
c
d
e
f
b
c
d
e
a
f
如：果蝇卷翅的形成
结果：基因的排列顺序发生改变
染色体结构变异结果
缺失
重复
易位
倒位
染色体上基
因数目改变
染色体上基因
排列顺序改变
染色体上基因的数
目或排列顺序改变
染色体结构变异
生物性状的变异，多数不利甚至致死
1、染色体结构的变异导致生物变异的原因是什么？
2、染色体结构变异对生物都是有害的吗？
3、染色体变异与基因突变相比，哪一种变异引起的性状变化较大一些？为什么？
少数有利、大多有害，有的甚至导致生物体死亡。
每条染色体上含有许多基因，染色体变异会引起多个基因的变化，所以引起的性状变化较大一些。
由于染色体上基因的数目或位置改变而导致的性状 的改变
下图显示了染色体及其部分基因，对①和②过程最恰当的表述分别是(　　)
A.交换、缺失
B.倒位、缺失
C.倒位、易位
D.交换、易位
关于植物染色体变异的叙述，正确的是(　)
A.染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加
B.染色体组非整倍性变化必然导致新基因的产生
C.染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化
D.染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺序的变化
基因突变、基因重组和染色体变异三者的共同点是（　　）
A.产生的变异均对生物不利
B.都能产生新的基因
C.都能产生可遗传的变异
D.产生的变异均对生物有利
下列各项中，属于染色体变异的是（　）
1、21三体综合征
2、染色体之间发生相对应部位的交叉互换
3、染色体数目增加或减少
4、花药离体培养后长成的植株
5、非同源染色体之间自由组合
6、染色体上碱基对的增添或缺失
7、第5号染色体短臂缺失引起的遗传病
8、用花药培育出的单倍体植株
三种可遗传变异比较表
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
育种中应用
所有生物（包括病毒）
真核生物、原核生物
真核生物
诱发突变、自发突变
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，但不改变基因的数量和位置）
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
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
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、过程复杂；
基因突变
用物理或化学方法处理生物
提高突变率，可以在较短的时间内获得更多的优良变异类型
有利变异少，需大量处理实验材料（具有不定向性、低频性）
染色体变异
花药离体培养；秋水仙素处理幼苗（非种子）；选择；
明显缩短育种年限；(得到的植株都是纯合子；)
技术性强，需结合杂交育种和人工诱导染色体加倍技术
染色体变异
用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

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