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(共44张PPT)
基因突变与基因重组对比
项目 基因突变 基因重组
适用范围
变异实质
可能性
结果
联系
所有生物都可发生，包括病毒，具有普遍性
通常发生在真核生物的有性生殖过程中
产生新的基因和基因型
产生新的基因型
基因碱基序列发生改变
控制不同性状的基因重新组合
可能性小，突变频率低
普遍发生在有性生殖过程中，产生的变异多
①都使生物产生可遗传变异；②在长期进化过程中，基因突变为基因重组提供了大量可供自由组合的新基因，基因重组使突变的基因以多种形式传递；③两者均产生新的基因型，可能产生新的表型
除了基因突变和基因重组这两种可遗传变异方式之外，还有没有其他类型的可遗传变异？
5.2 染色体变异
第五章 基因突变及其他变异
野生祖先种VS栽培品种
1.根据前面所学减数分裂的知识，试着完成上表。
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，难以形成正常可育的配子，因此无法形成受精卵，进而不能形成种子。
问题探讨：
减数分裂和受精作用，能够使生物体亲子代间的染色体数目和形态保持稳定，从而保持了遗传性状的相对稳定。所以栽培的马铃薯和香蕉的性状为什么会与它们的野生袓先有很大差别？
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。
染色体结构的变异
染色体数目的变异
讨论：染色体变异与基因突变、基因重组相比，有什么区别？哪一种变异对引起的性状变化较大一些？为什么？
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。
一、染色体及染色体变异类型
基因突变
基因重组
分子水平的变异，光镜下不可见。
染色体变异：
细胞水平的变异，光镜下可见。
1.染色体数目变异的类型
（1）细胞内个别染色体增加或减少
增多
减少
正常
（2）以一套完整的非同源染色体为基数成倍的增加或成套的减少。（以染色体组的形式增加或减少）
一、染色体及染色体变异类型
增加一条
减少一条
增加两套
减少一套
二、染色体数目变异
1.染色体数目变异的类型
（1）个别染色体增加或减少
举例：21三体综合征（唐氏综合征）、Turner综合征(性腺发育不良）
原因：亲代减数分裂时同源染色体未分离(减Ⅰ后期），
或姐妹染色单体未分离，移向同一级（减Ⅱ后期）。
21-三体综合征患者和其染色体组成
Turner综合征(性腺发育不良）和其染色体组成
特征
Ⅱ
Ⅹ
Ⅲ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅳ
Y
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅹ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Y
♂
减数分裂
（精原细胞）
精子
Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅹ或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y
Q2：雄果蝇产生精子时必须进行减数分裂，精子中有几条染色体？精子有几种类型？
Q1:雄果蝇的体细胞中有几条染色体？共有几对同源染色体
其中常染色体和性染色体分别有几对？
8条、4对、3对常染色体和一对性染色体
4条、两种
1.染色体数目变异的类型
（2）以染色体组的形式成倍增加或减少
二、染色体数目变异
Q3：两种精子中的染色体数相等吗？精子中的染色体组成各是什么？
相等
Q4：一个精子中，各染色体形态、大小相同吗？为什么？
不同，因为经同源染色体分离，精子中不含同源染色体。
1.染色体数目变异的类型
（2）以染色体组的形式成倍增加或减少
其中像Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X这样的一组非同源染色体，称为一个染色体组
①大小、形态不同
②无同源染色体
③含有该物种的一整套的遗传信息
④不含等位基因
二、染色体数目变异
特征
Ⅱ
Ⅹ
Ⅲ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅳ
Y
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅹ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Y
♂
减数分裂
（精原细胞）
精子
果蝇有几个染色体组？
染色体组数如何去判断？
3个
（每组5条）
4个
（每组2条）
1个
（每组3条）
4个
（每组4条）
染色体组数目的判断方法
1.细胞内同种形态染色体有几条就含几个染色体组
YyRr
AABBDD
Aaa
ABCD
2个
每组2条
2个
每组3条
3个
每组1条
1个
每组4条
2.控制同一性状的基因有几个就含几个染色体组
（不区分字母大小写）
染色体组数目的判断方法
3.根据“染色体数/染色体形态数”值，比值是几，即含几个染色体组。
8条/4种形态 = 2个染色体组
例如：果蝇有8条染色体，4种形态，几个染色体组？
染色体组数目的判断方法
【跟踪练习】
染色体组数
每个染色体组内染色体数
3
2
1
4
2
1
3
2
4
2
4
2
2
2
3
4
2
3
规律：
染色体组数＝形态相同的染色体的条数=控制同一性状的基因的个数。
一个染色体组中的染色体数＝不同形态染色体的种类数.
2.二倍体、多倍体和单倍体的概念
由受精卵发育而成，体细胞中含有两个染色体组的个体。
如：几乎全部的动物和过半数的高等植物
多倍体：
由受精卵发育而成，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。（有几个染色体组就叫几倍体）
如：在植物中很常见，动物中极少见。香蕉是三倍体；
马铃薯是四倍体；
普通小麦是六倍体等
单倍体：
由配子发育而成，体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。
二倍体：
二、染色体数目变异
如：雄蜂是直接由未受精的卵细胞发育而来
判定生物是单倍体、二倍体、多倍体的关键是看它的发育起点。
《学法大视野》77页归纳总结
请判断：
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。
下列关于单倍体的叙述正确的是（ ）
①单倍体在植株中只含有一个染色体组
②单倍体细胞中含有一个染色体
③单倍体是体细胞中只含有本物种配子染色体数的个体
④单倍体细胞中只含有二个染色体
⑤未受精的配子直接发育成的个体都是单倍体
A．③⑤　　B．②④⑤　　C．①②③　　　D．①③⑤　　　
A
练习：教材P91练习与应用的第4题。
多倍体
①多倍体特点:
二、染色体数目变异
染色体数目
加倍后的草莓
野生草莓
四倍体番茄的维生素C含量比二倍体的几乎增加了一倍。
优点： 茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大。
缺点： 生长发育延迟，结实率低。
多倍体是如何形成的？
由受精卵发育而成，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。（有几个染色体组就叫几倍体）
间期
4条染色体
8条染色体
子细胞4条染色体
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
染色体加倍原因：
原理：在有丝分裂过程中抑制纺锤体的形成，使染色体不能被拉向两极，细胞不能分裂成两个子细胞，导致染色体加倍。
方法：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗（或低温处理）
4个染色体
无纺缍体形成
染色体复制
着丝点分裂
无纺缍丝牵引
8个染色体
二、染色体数目变异
②多倍体形成:
多倍体
为什么要处理萌发的种子或幼苗，处理成熟的植株可以不？
不行，秋水仙素的作用对象是正在有丝分裂的细胞，成熟的植株大多细胞不进行有丝分裂。
多倍体育种
二倍体幼苗 + 秋水仙素
二倍体的幼苗
二倍体植株(♂)
四倍体的植株(♀)
二倍体的植株(♂)
联会紊乱，果实无种子
（三倍体无籽西瓜）
三倍体种子
三倍体植株(♀)
图示利用二倍体西瓜获得三倍体无籽西瓜的培育过程
1、为什么用一定浓度的秋水仙素滴在二倍体西瓜幼苗的芽尖？
：
无籽西瓜的培育
无子西瓜的培育
二倍体
杂交
三倍体
第一年
第二年
四倍体
二倍体
♀
♂
联会紊乱
芽尖细胞正在进行有丝分裂，当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞两极，从而引起细胞内染色体数目加倍。
图示利用二倍体西瓜获得三倍体无籽西瓜的培育过程
：
无籽西瓜的培育
无子西瓜的培育
二倍体
杂交
三倍体
第一年
第二年
四倍体
二倍体
♀
♂
联会紊乱
2、四倍体西瓜植株做母本产生的雌配子中含有几个染色体组？获得的四倍体西瓜为何要与二倍体杂交？
雌配子中含有二个染色体组；
杂交可获得三倍体植株。
图示利用二倍体西瓜获得三倍体无籽西瓜的培育过程
3、四倍体植株上结的西瓜是无籽西瓜吗？
：
无籽西瓜的培育
无子西瓜的培育
二倍体
杂交
三倍体
第一年
第二年
四倍体
二倍体
♀
♂
联会紊乱
四倍体植株上结的四倍体西瓜三倍体种子的有籽西瓜。
三倍体植株结的西瓜是无籽西瓜。由于三倍体原始生殖细胞中有3套非同源染色体，减数分裂时会出现联会紊乱，难以形成可育的配子。
图示利用二倍体西瓜获得三倍体无籽西瓜的培育过程
：
无籽西瓜的培育
无子西瓜的培育
二倍体
杂交
三倍体
第一年
第二年
四倍体
二倍体
♀
♂
联会紊乱
4、有时可以看到三倍体西瓜中有少量发育并不成熟的种子，请推测产生这些种子的原因。
三倍体植株不能进行正常的减数分裂，一般情况下不能形成配子，也有可能形成正常的配子。
图示利用二倍体西瓜获得三倍体无籽西瓜的培育过程
：
无籽西瓜的培育
无子西瓜的培育
二倍体
杂交
三倍体
第一年
第二年
四倍体
二倍体
♀
♂
联会紊乱
进行无性繁殖。将三倍体西瓜植株进行组织培养获得大量的组织苗，再进行移栽。
5、每年都要制种，很麻烦，有没有别的替代方法？
第一次传粉：获得三倍体种子
第二次传粉：促进子房发育成果实
6、两次传粉的目的是什么？
测量株高
收获的雌穗
细胞学鉴定
①单倍体特点：
N=10
植株弱小，高度不育
大多数单倍体体细胞中染色体组数为奇数，减数分裂时联会紊乱，难以形成正常的配子，因此一般表现出高度不育；
单倍体
二、染色体数目变异
由配子发育而成，体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。
单倍体是如何形成的？
1.自然条件:由生殖细胞未受精（如卵细胞、花粉等）直接发育而成 .如蜜蜂中的雄峰;
2.人工条件:一般利用花药（粉）离体培养获得;如单倍体玉米,小麦.
YR
yR
Yr
yr
黄色圆粒（YyRr）
花药
（配子）
单倍体植株
正常二倍体
（纯合体）
YYRR
yyRR
YYrr
yyrr
黄圆
绿圆
黄皱
绿皱
秋 水 仙 素 处 理 幼 苗
YR
yR
Yr
yr
花 药 离 体 培 养
单倍体育种
步骤：花药离体培养 + 秋水仙素加倍
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
单倍体育种优点：明显缩短育种年限,子代都是纯合子
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
（1）原理
____处理植物的________细胞，能够________________，以致影响细胞________中染色体__________，导致________________________，于是植物细胞中的染色体数目发生变化（加倍）;
低温
分生组织
抑制纺锤体的形成
有丝分裂
被拉向两极
细胞不能分裂成两个子细胞
试剂 作用
卡诺氏液
95%酒精
解离液
0.01g/mL的甲紫溶液
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
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
（2）
低温诱导植物细胞染色体数目的变化实验
二、染色体数目变异
（3）方法步骤
①蒜根尖的培养
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___cm长的不定根时，将_________放入冰箱冷藏室内，诱导培养________h；
4
25
1
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
（4）结果：
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；
秋水仙素与低温都能诱导染色体数目加倍，都与抑制纺锤体的形成有关，着丝粒分裂后，没有纺锤体的牵引作用，因而不能将染色体拉向细胞的两极，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？
染色体的某一片段缺失
消失
1、缺失：
a
b
c
d
e
f
b
a
c
d
e
f
果蝇缺刻翅的形成
举例：
人类的猫叫综合征：5号染色体部分缺失
症状：两眼距离较远，耳位低下，生长发育缓慢，存在着严重的智力障碍。患儿哭声轻，音调高，很像猫叫。
三、染色体结构变异
增加
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
例如：
染色体增加了某一片段
三、染色体结构变异
染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上。
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
例如：果蝇花斑眼的形成
移接
注意：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。
三、染色体结构变异
i
j
项目 交叉互换 易位
图解
区别
染色体易位与交叉互换的区别
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
属于染色体结构变异
属于基因重组
染色体的某一片段位置颠倒（染色体的某一片段位置颠倒180o）
4、倒位：
a
b
c
d
e
f
a
b
c
d
e
f
b
c
d
e
a
f
位置颠倒
例如：果蝇卷翅的形成
三、染色体结构变异
正常翅
卷翅
基因的数目和种类没有变化，基因排列顺序发生改变
倒位
缺失
重复
易位
数目改变：
①缺失 ②重复
位置改变：
③易位 ④倒位
为什么染色体结构的改变会导致性状的发生改变
染色体结构上的缺失、重复、易位和倒位
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。
三、染色体结构变异
A. ①～④的变异均未产生新基因
B. ①～④的变异依次是染色体倒位、缺失、重复与基因突变
C. ①～④的变异均可在光学显微镜下观察到
D. ①、②、③依次为染色体结构变异中的缺失、重复、倒位，④
的变异应属于基因突变
如下图所示，已知染色体发生了①～④四种变异，则相关叙述正确的是(　　)
D
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
育种中的应用
所有生物（包括病毒）
自然状态下，发生在真核生物的有性生殖过程中
真核生物
诱发突变、自发突变或（显性突变、隐性突变）
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，不产生新的基因，
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；
为生物的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
三种可遗传变异比较表
生物变异的来源之一，对生物进化具有重要的意义
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

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