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(共37张PPT)
第5章　基因突变及其他变异
第2节 染色体变异　
野生祖先种VS栽培品种（马铃薯）
野生祖先种（多种颜色）
栽培品种（一般都为黄色）
野生祖先种VS栽培品种（香蕉）
野生祖先种（有籽）
栽培品种（无籽）
问题探讨
作为野生植物的后代，许多栽培植物的染色体数目却与它们的祖先大不相同，如马铃薯和香蕉。
讨论
1、请根据所学的减数分裂的知识，试着完成该表格。
2、为什么我们平时吃的香蕉没有种子？
生物种类 体细胞染色体数/条 体细胞非同源染色体/套 配子染色体数/条
马铃薯 野生祖先种 24 2
栽培品种 48 4
香蕉 野生祖先种 22 2
栽培品种 33 3
12
24
11
异常
【提示】因为香蕉栽培品种体细胞中的染色体数目是33条，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，进而形成种子。
问题探讨
染色体变异 P87
1.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。
（光学显微镜下可观察）
2.类型
染色体结构的变异
染色体数目的变异
01
染色体数目的变异
1.个别染色体的增加或减少
一、染色体数目的变异
以雌果蝇的染色体组成为例
增多
正常
减少
唐氏综合征即21三体综合征- 多了一条21号染色体
Turner综合征 性腺发育不良- 少了一条X染色体
2.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
正常
增多
减少
一、染色体数目的变异
X
Y
Ⅱ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅳ
X
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Y
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
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。每套非同源染色体称为一个染色体组。
一、染色体数目的变异
染色体组的理解
细胞中的一组非同源染色体
包含了个体生长、发育、遗传和变异所需的全部遗传信息
染色体大小、形态各不相同的一组
特征
X
Y
Ⅱ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅳ
X
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Y
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
一、染色体数目的变异
1个染色体组
3个染色体组
4个染色体组
4个染色体组
判断染色体组数目的方法
细胞内同种形态染色体（即同源染色体）有几条就含几个染色体组；
细胞中有几种形态的染色体，一个染色体组中就有几条染色体。
(1)方法一：根据染色体形态判断
(2)方法二：根据基因型判断
Aaaa
AABBDD
Aaa
ABCD
4个染色体组
2个染色体组
3个染色体组
1个染色体组
判断染色体组数目的方法
控制同一性状的基因（无论大小写）出现几次，就含有几个染色体组；
有几种字母出现，一个染色体组中就有几条染色体。
二倍体:体细胞中含有两个染色体组的个体。
生物种类 体细胞染色体/条 体细胞非同源染色体/套
马铃薯 野生祖先种 24 2
栽培品种 48 4
香蕉 野生祖先种 22 2
栽培品种 33 3
几乎全部的动物和过半的高等植物都是二倍体。
多倍体在植物中广泛存在，而在动物中则较少见。
一、染色体数目的变异
三倍体:体细胞中含有三个染色体组的个体。
四倍体:体细胞中含有四个染色体组的个体。
体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体，统称为多倍体。
注意：二倍体和多倍体都是由受精卵发育而来的个体。
一、染色体数目的变异
思考1：以人和果蝇为例说说，二倍体的形成原因？
2N
个体
2N
受精卵
N
精子
N
卵细胞
2N
父本
2N
母本
分裂
分化
受精作用
减数分裂
减数分裂
思考2：三倍体和四倍体的形成原因又是什么呢？
减数分裂Ⅰ后期出现错误
减数分裂Ⅱ后期出现错误
含有两个染色体组的异常配子
含有两个染色体组的异常配子
一、染色体数目的变异
减数分裂Ⅰ出现错误
异常配子
正常的配子
减数分裂Ⅱ出现错误
异常配子
正常的配子
一、染色体数目的变异
三倍体形成原因：含有两个染色体组的异常配子与含有一个染色体组的正常配子结合发育成个体
减数分裂出现错误
有丝分裂出现错误
①两个含有两个染色体组的配子结合。
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。
一、染色体数目的变异
四倍体形成原因：
思考3：多倍体与二倍体植株相比，有哪些优点？
一、染色体数目的变异
四倍体玫瑰葡萄
多倍体草莓
普通二倍体草莓
四倍体西红柿
多倍体特点：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；也存在结实率低，晚熟等缺点。
人工诱导多倍体（多倍体育种）
①方法：低温诱导、或秋水仙素（最有效）处理萌发的种子或幼苗。
②作用原理：
能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞的两极，从而引起细胞内染色体数目加倍。染色体数目加倍的细胞继续进行有丝分裂，将来就可能发育成多倍体植株。
③作用时期：
有丝分裂前期
④例子：
含糖量高的甜菜、三倍体无子西瓜
一、染色体数目的变异
杂交
三倍体
（母本）
联会紊乱p88
无子西瓜
第一年
第二年
三倍体植株
一、染色体数目的变异——三倍体无子西瓜培育过程P91
受精卵
2n=32
蜂王（雌性）
工蜂（雌性）
雄蜂 n=16
2n=32
蜂王
卵
n=16
减数分裂
受精作用
持续获得蜂王浆
获得普通蜂蜜
未受精的卵
一、染色体数目的变异
思考4：自然界中还有一类特殊的生物，如雄蜂——未受精的卵细胞直接发育而来的，那它是几倍体呢？
单倍体
①概念：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。
②成因：
③特点：
由配子（如卵细胞、花粉等）直接发育而成。
枝叶茎杆弱小，一般高度不育。
一、染色体数目的变异
1.一倍体（体细胞中含一个染色体组的个体）一定是单倍体。
2.单倍体的体细胞中只含一个染色体组。
√
×
3.基因型为AAabbb的个体一定为三倍体。
×
高秆：D 矮秆：d 抗病：T 不抗病：t 现有纯合的高秆抗病的小麦（DDTT）和矮秆不抗病的小麦（ddtt），怎样得到矮秆抗病的优良品种（ddTT）？用遗传图解表示出来。
单倍体育种
一、染色体数目的变异
花药离体培养
P
F1
配子
DDTT
DDtt
ddTT
ddtt
正常植株（纯合）
秋水仙素
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
一、染色体数目的变异
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
一、染色体数目的变异
单倍体育种
技术复杂，需与杂交育种配合
④缺点：
单倍体育种 多倍体育种
原理
常用方法
优势
缺点
多倍体育种和单倍体育种的比较
染色体变异
染色体变异
花药离体培养后
人工诱导染色体数目加倍
秋水仙素处理萌发的种子、幼苗
明显缩短育种年限
得到的植株是纯合子
操作简单
技术复杂一些，需与杂交育种配合
适用于植物，在动物方面难以操作
二倍体、多倍体和单倍体的比较
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
（一）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 。
(二)方法步骤
1.诱导培养
将蒜（或洋葱）在冰箱冷藏室内（4℃）放置一周；
取出后，于室温（约25℃）进行培养；
蒜长出约1cm长的不定根时，将装置放入冰箱冷藏室诱导培养48-72h。
实验：低温诱导植物染色体数目变化的实验
2.固定
剪取根尖0.5-1cm，放入卡诺氏液中浸泡0.5-1h，以固定细胞形态，然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次；
3.制片
包括______、______、______、_______4个步骤；
解离
漂洗
染色
制片
解离目的：
漂洗目的：
制片目的：
用药液使组织中的细胞相互分离开来
洗去药液，防止解离过度
使细胞分散开来，有利于观察
实验：低温诱导植物染色体数目变化的实验
4.观察
注意：
在进行实验的过程中，所观察的细胞已经被卡诺氏液等杀死，看到的是死细胞。因此不能观察到连续的变化。
视野中既有正常的二倍体细胞（多），也有染色体数目发生改变的细胞（少）
（三）结果
低温可以诱导植物细胞染色体数目发生变化
（四）结论
实验：低温诱导植物染色体数目变化的实验
02
染色体结构的变异
二、染色体结构的变异
染色体的某一片段消失
a
b
c
d
e
f
1.缺失
实例：果蝇缺刻翅的形成
人类猫叫综合征
二、染色体结构的变异
染色体增加了某一片段
a
b
c
d
e
f
b
2.重复
棒状眼
正常眼
实例：果蝇棒状眼的形成
二、染色体结构的变异
a
b
c
d
e
f
g
h
i
j
k
染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上
3.易位
正常眼
花斑眼
实例：果蝇花斑眼的形成
人慢性粒细胞白血病
二、染色体结构的变异
比较染色体易位与交叉互换
图解
区别 位置
原理
观察
发生于非同源染色之间
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
在显微镜下观察不到
染色体易位
交叉互换
二、染色体结构的变异
c
d
e
f
a
b
a
f
b
c
d
e
e
d
b
c
染色体的某一片段位置颠倒引起的变异
4.倒位
正常翅
卷翅
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
二、染色体结构的变异
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。
影响
结果
思考4：染色体结构变异中基因的结构发生变化了吗？
归纳总结
基因突变、基因重组和染色体变异的比较
项 目 基因突变 基因重组 染色体变异
本 质
发生时期
观 察
适用范围
产生结果
共同点 基因结构的改变
基因的重新组合
染色体结构或数目发生变化
DNA复制时期
减数分裂Ⅰ
减数分裂 、有丝分裂
光学显微镜下无法观察
光学显微镜下无法观察
光学显微镜下可以观察
任何生物
真核生物、有性生殖
真核生物
产生新的基因
只改变基因型
基因“数量”上发生变化
都是可遗传的变异

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