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(共43张PPT)
5.2 染色体变异
第1课时
学习目标
1.说出染色体组、二倍体、多倍体和单倍体的概念。
2.描述单倍体育种和多倍体育种的原理和操作过程。
3.科学思维：通过比较染色体组、二倍体、多倍体、单倍体的区别，提升归纳总结的能力。
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。
讨论
1.根据前面所学减数分裂的知识，试着完成该表格。
2.为什么平时吃的香蕉是没有种子的？
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
马铃薯和香蕉的染色体数目表
问题探讨
12
24
11
异常
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。
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
21
21
21
个别染色体增加或减少
马铃薯野生品种
（24条染色体）
马铃薯栽培品种（48条染色体）
染色体成倍增加或减少
一、染色体数目的变异
1．个别染色体增加或减少
原因：亲代减数分裂时同源染色体未分离，或姐妹染色单体未分离。
21-三体综合征患者的染色体组成
21-三体综合征患者舟舟
一、染色体数目的变异
2．以染色体组的形式成倍增加或减少
什么是染色体组？
细胞中的一组非同源染色体在形态和
功能上各不相同，携带着控制生物生长发
育的全部遗传信息，其中每套非同源染色
体称为一个染色体组。
野生马铃薯的染色体组成
野生马铃薯有2个染色体组。
一、染色体数目的变异
雌雄果蝇的染色体组成
果蝇体细胞内含_____个染色体组，每个染色体组有______条染色体。
2
4
一、染色体数目的变异
一个染色体组中不存在同源染色体
一个染色体组中各个染色体的形态和功能均不相同
一个染色体组中含有该物种的全部遗传信息
一个染色体组中不含有等位基因
染色体组的内涵
认真分析下图的某生物体细胞染色体图，从A、B、C、D中确认出能表示一个染色体组的细胞是（ ）
A C D
体细胞染色体图
B
理解巩固
一个基因型为AAaBbb的个体，那它有几个染色体组呢？
如果是Ab基因型的呢？
3个
1个
☆基因型题就看同种类型字母(不区分大小写)的个数
二倍体
三倍体
四倍体
一个染色体组
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
3．二倍体和多倍体
野生马铃薯的染色体组成
二倍体：由受精卵发育成的个体，体细胞中含有两个染色体组的个体叫作二倍体（2n）。
几乎全部动物和过半数的高等植物是二倍体。
一、染色体数目的变异
3．二倍体和多倍体
多倍体：由受精卵发育成的个体，体细胞中含有三个或三个以上的染色体组的个体叫作多倍体。
四倍体
三倍体
六倍体
一、染色体数目的变异
多倍体的成因：
成因1：二倍体生物有丝分裂时，染色体已复制，但因温度骤降或秋水仙素处理等原因抑制了纺锤体的形成，导致细胞变成四倍体细胞。
成因2：二倍体生物减数分裂发生错误，形成的配子是二倍体。……
一、染色体数目的变异
多倍体植株的特点：
生长期长，器官大，营养物质含量高。
奇数倍体减数分裂时联会紊乱，高度不育。
染色体数目加倍后的草莓
野生草莓
一、染色体数目的变异
多倍体育种——人工诱导多倍体
①方法：低温
秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。
③过程：
萌发的种子或幼苗
秋水仙素
多倍体植株
②原理：秋水仙素抑制有丝分裂前期纺锤体的形成，使染色体加倍。
一、染色体数目的变异
秋水仙素的诱变机理
秋水仙素（C22H25O6N）是1937年发现的，是从百合科植物秋水仙的种子和球茎中提取出来的一种植物碱。它是白色或淡黄色的粉末或针状结晶，易溶于冷水、酒精和氯仿，难溶于热水、乙醚等，熔点为155℃。一般多使用它的水溶液。此药有剧毒，使用时应当特别注意。
在细胞分裂时，一方面使染色体的着丝粒延迟分裂，虽然染色单体欲分离，但着丝粒仍连在一起；另一方面能引起分裂中期的纺锤丝断裂，或抑制纺锤体的形成，结果导致分裂后的染色体不能移向两极而重组成一个具有双倍性细胞核的细胞。这样，细胞中染色体数目就增加了。针对不同植物，应使用不同浓度的秋水仙素溶液。
特点性质：
作用机理：
滴加秋水仙素
杂交
二倍体
四倍体
（母本）
二倍体
（父本）
第一年
第二年
三倍体
西瓜子
联会紊乱
无子西瓜
无子西瓜的形成
二倍体花粉刺激果实发育
野生芭蕉
2n
有籽香蕉
4n
秋水
仙素
野生芭蕉
2n
无籽香蕉
3n
无子香蕉的形成
4．单倍体
单倍体：有些生物的配子能发育成新个体，这些体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体叫做单倍体。
蜂王 雄蜂 工蜂
染色体数目 32条 16条 32条
一、染色体数目的变异
单倍体特点：
特点
弱小
高度不育
染色体数目为体细胞染色体数目的一半
含偶数个染色体组：可育
含奇数个染色体组：高度不育
一、染色体数目的变异
单倍体的应用——单倍体育种
方法：低温、秋水仙素处理单倍体植株的幼苗
植株
花药离
体培养
单倍体植株
人工诱导染色体加倍
正常植株
原理：染色体变异
AAbb
Ab
AaBb
优点：明显缩短育种年限
理解巩固
(1)单倍体的体细胞中一定只含一个染色体组(　　)
(2)体细胞中含有两个染色体组的个体一定是二倍体(　　)
(3)单倍体经一次秋水仙素处理，可得到二倍体或多倍体(　　)
(4)单倍体育种中，可用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗(　　)
×
×
×
√
理解巩固
(5)二倍体西瓜幼苗的基因型为Aa，则用秋水仙素处理后形成的四倍体为纯合子(　　)
(6)二倍体水稻和四倍体水稻杂交，可获得三倍体，稻穗和籽粒变小(　　)
(7)秋水仙素可抑制纺锤体的形成，导致有丝分裂后期着丝粒不能正常分裂，所以细胞不能分裂，从而使细胞染色体数目加倍(　　)
×
×
×
结构变异
染色体变异
数目变异
个别增减 （例：21三体综合征）
成倍增减
染色体组
概念：含个体发育全部基因的一组非同源染色体
分类
二倍体：由受精卵发育来，含两个染色体组的个体
概念：由受精卵发育，含三个以上染色体组
多倍体
特点：器官较大、营养丰富，但发育延迟，结实率低
应用：多倍体育种（例：无籽西瓜、香蕉、小麦）
成因：自然或人为（秋水仙素）使染色体加倍
概念：配子直接发育来的个体
成因：未经受精的配子直接发育而成
应用：单倍体育种；花药离体培养法
特点：植株一般较弱小、不育
单倍体
小结
5.2 染色体变异
第2课时
学习目标
1.进行低温诱导植物染色体数目变化的实验。
2.阐明染色体结构变异的类型和结果。
3.科学探究：通过“低温诱导植物染色体数目的变化”实验，提高实验操作能力。
辨析单倍体、二倍体和多倍体
生物体 单倍体 二倍体 多倍体
发育起点 配子 受精卵 受精卵
体细胞中染 色体组数目 1个或多个 2个 ≥3个
植株特点 长得弱小，高度不育 —— 茎秆粗壮，器官比较大，营养物质增加
如何获得 花药离体培养 —— 低温或秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
温故知新
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
常用 方法 秋水仙素处理萌发的种子、幼苗 花药的离体培养后，人工诱导染色体加倍
优点 器官大，提高产量和营养成分 明显缩短育种年限
缺点 适用于植物，在动物方面难以开展 技术复杂一些，须与杂交育种配合
低温处理植物分生组织细胞，能抑制纺锤体的形成，影响染色体被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，使细胞染色体数目加倍。
实验原理
实验：低温诱导染色体数目的变化
实验步骤
材料（根1cm）
根尖
（0.5～1cm）
固定形态
冲洗
卡诺氏液浸泡0.5～1 h
95%酒精
解离
15%盐酸和95%酒精
漂洗
清水
染色
甲紫溶液
制片
镜检
4℃
48~72 h
观察结果
蒜根尖细胞染色体数目加倍的显微照片（放大400倍）
低温诱导72 h
对照
低温诱导植物染色体数目变化实验中的试剂
试剂 使用方法 作用
卡诺氏液 将根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5~1 h 固定细胞形态
体积分数为95%的酒精 冲洗卡诺氏液处理的根尖 洗去卡诺氏液
与质量分数为15%的盐酸等体积混合，浸泡经固定的根尖 解离根尖细胞
蒸馏水 浸泡解离后的根尖约10 min 漂洗根尖，去掉解离液
质量浓度为0.01 g/mL的甲紫溶液 把漂洗干净的根尖放进盛有甲紫溶液的玻璃皿中染色3~5 min 使染色体着色
低温诱导染色体加倍实验与观察细胞有丝分裂实验的比较
项目 低温诱导植物细胞染色体数目的变化 观察根尖分生组织细胞的有丝分裂
培养 待洋葱长出1 cm左右不定根时4 ℃低温培养 适宜温度下培养
固定 解离前用卡诺氏液进行固定，然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次 不用固定
染色 甲紫溶液 醋酸洋红溶液或甲紫溶液
1．下列关于“低温诱导植物染色体数目的变化”实验的叙述，正确的是（ ）
A．原理：低温可诱导着丝点分裂，使染色体数目加倍
B．解离：用卡诺氏液浸泡根尖1 h，使组织细胞分离开
C．染色：可用酒精代替甲紫染液
D．观察：镜检发现视野中少数细胞染色体数目增加
D
理解巩固
2．下图是某二倍体植物细胞有丝分裂过程中秋水仙素作用原理的示意图，①②③④分别代表处在不同时期的细胞。下列说法错误的是（ ）
A．秋水仙素在细胞分裂的③时期起作用
B．④时期的细胞可正常分裂发育成多倍体植株
C．图中所示过程是新物种形成的途径之一
D．低温处理与用秋水仙素处理的作用原理相似
A
理解巩固
21
21
21
个别染色体增加或减少
马铃薯野生品种
（24条染色体）
马铃薯栽培品种（48条染色体）
染色体成倍增加或减少
二、染色体结构的变异
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
二、染色体结构的变异
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
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
j
i
夜来香的变异
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。
染色体的某一片段断裂后倒转180°，又重新接上。
4、倒位
a
b
c
d
e
f
a
b
c
d
e
f
b
c
d
e
a
f
倒转1800
结构变异：缺失、重复、易位、倒位
染色体变异
数目变异
个别增减 （例：21三体综合征）
成倍增减
染色体组
概念：含个体发育全部基因的一组非同源染色体
分类
二倍体：由受精卵发育来，含两个染色体组的个体
概念：由受精卵发育，含三个以上染色体组
多倍体
特点：器官较大、营养丰富，但发育延迟，结实率低
应用：多倍体育种（例：无籽西瓜、香蕉、小麦）
成因：自然或人为（秋水仙素）使染色体加倍
概念：配子直接发育来的个体
成因：未经受精的配子直接发育而成
应用：单倍体育种；花药离体培养法
特点：植株一般较弱小、不育
单倍体
小结

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