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5.2 染色体变异
（第一课时）
养蚕业在我国已经有悠久的历史(右图)，雄蚕食桑量少、吐丝早、出丝率高，而且生丝质量好，所以蚕农喜欢专养雄蚕。如果能够早早区分出蚕的性别，就有利于提高蚕丝的产量和品质。
科学家通过对家蚕的染色体进行改造，使得雄蚕在孵化前出现一个可以机器识别的独特性状，解决了生产上的一大难题。
除基因突变外，染色体的数目和结构会不会发生改变呢？
人类的遗传病是怎样产生的？又该怎样检测和预防呢？
科学家是如何对家蚕的染色体进行改造的？
染色体变异为什么会改变生物性状？
问题探讨
野生祖先种 VS 栽培品种
栽培品种（一般黄色）
野生祖先种（多种颜色）
栽培品种（无籽）
野生祖先种（有籽）
马铃薯
香蕉
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(见右表)。
讨论：请根据所学的减数分裂的知识，试着完成该表格。
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
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(见右表)。
讨论：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
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
讨论：分析表中数据，你还能提出什么问题吗？能否发挥想象力作出一些推测呢？
能形成种子的植物细胞中，染色体数目一定是偶数吗？
香蕉体细胞中的染色体数目不是偶数，它是怎样形成的呢？
又是如何繁殖下一代的？
染色体变异（chromosomal variation）：生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化。
染色体数目变异
染色体结构变异
基因突变
基因重组
染色体变异
分子水平的变异，光镜下不可见。
细胞水平的变异，光镜下可见。
类型
区别
1. 染色体数目的变异
细胞内个别染色体数目的增加或减少
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的增加或成套的减少
分类
正常雌果蝇体细胞
染色体（2n=8）
个别异常
增加一条
减少一条
成套异常
增加二套
减少一套
1.1 个别染色体的增加或减少
唐氏综合征/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
姓名：胡一舟
出生：1978.4.1
智商：30 （正常人的最低70）
病因：比正常人多了一条21号染色体
简介：自1999年1月在保利剧场进行第一场指挥表演以来，至今已演出20场，与国内外十余家交响乐团进行过合作。
患者比正常人多一条染色体——21号染色体是三条。其症状表现为智力低下，身体发育缓慢等。
患者比正常人少一条染色体——性染色体是一条X。症状表现为颈蹼[pǔ]，肘外翻、部分患者智力轻度低下。有的患者伴有心、肾、骨骼等先天畸形。外观表现为女性，但性腺发育不良，没有生育能力。
1.1 个别染色体的增加或减少
导致个别染色体的增加或减少原因是什么呢？
原因分析
减数分裂Ⅰ后期：同源染色体未分离
减数分裂Ⅱ后期：姐妹染色单体分离后移向细胞的同一极
1.2 一套非同源染色体为基数成倍增加或成套地减少
X
Y
Ⅱ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅳ
雄果蝇染色体组成
Ⅲ
X
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Y
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
雄配子染色体组成
雄配子染色体组成
减数 分裂
思考以下问题，展示学习成果：
雄果蝇的体细胞中有几条染色体？共有几对同源染色体？常染色体、性染色体几对？
一个精原细胞减数分裂产生几个配子？多少种类？
8条；4对；3对常染色体、一对性染色体。
4个；2种。
1.2 一套非同源染色体为基数成倍增加或成套地减少
X
Y
Ⅱ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅳ
雄果蝇染色体组成
Ⅲ
X
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Y
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
雄配子染色体组成
雄配子染色体组成
减数 分裂
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？
一个精子中，各染色体形态、大小相同吗？为什么？
相等；Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅹ或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y。
不同，因为减数分裂Ⅰ后期同源染色体分离，每个配子内的染色体是所有非同源染色体的组合。
1.2 一套非同源染色体为基数成倍增加或成套地减少
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，其中每套非同源染色体称为一个染色体组。
分组方法：
大小形态相同的分开（同源染色体分开）
大小形态不同的分到一组（都是非同源染色体）
雄果蝇配子中Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X这样的一组非同源染色体，
就称为一个染色体组。
1.2 一套非同源染色体为基数成倍增加或成套地减少
染色体组特点：
本质上：是一组非同源染色体，无同源染色体，无等位基因。
形态上：一个染色体组中的染色体形态、大小各不相同。
功能上：一个染色体组中染色体功能各不相同；一个染色体组携带着该生物生长、发育、遗传和变异的一整套遗传信息。
1.2 一套非同源染色体为基数成倍增加或成套地减少
根据对染色体组的学习，尝试完成下表：
图示 染色体组数 每1个染色体组的染色体条数 1个染色体组的图示
3
2
2
3
4
1
1.2 一套非同源染色体为基数成倍增加或成套地减少
染色体组数目的判断方法：
根据染色体的形态判断：细胞内同一形态的染色体有几条，则含有几个染色体组。
3个
（每组5条）
4个
（每组2条）
1个
（每组3条）
4个
（每组4条）
1.2 一套非同源染色体为基数成倍增加或成套地减少
染色体组数目的判断方法：
根据染色体的形态判断：细胞内同一形态的染色体有几条，则含有几个染色体组。
1.2 一套非同源染色体为基数成倍增加或成套地减少
染色体组数目的判断方法：
根据基因型判断：在生物体基因型中，相同基因或等位基因出现几次，则有几个染色体组。
AaBB
AAa
AaaaBBbb
同一字母不分大小写重复出现几次，就含有几个染色体组。
2个
每组2条
3个
每组1条
4个
每组2条
随堂练习
请判断下列的几个细胞含几个染色体组？每组有几条染色体？
3个；3条
1个；4条
2个；4条
3个；2条
4个；3条
4个；2条
1个；4条
2个；2条
1.2 一套非同源染色体为基数成倍增加或成套地减少
二倍体：通常由受精卵发育而成，体细胞中含有2个染色体组的 个体。
在自然界中，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
♀
♂
果蝇体细胞
人类
玉米
1.2 一套非同源染色体为基数成倍增加或成套地减少
一般情况下，二倍体通过减数分裂形成的配子有几个染色体组呢？
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。
1.2 一套非同源染色体为基数成倍增加或成套地减少
体细胞中有无三个染色体组的生物？参考二倍体有性生殖过程，思考三倍体生物形成原因？
含有两个染色体组的异常配子
时间：减数分裂Ⅰ后期出现错误
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
含有两个染色体组的异常配子
1.2 一套非同源染色体为基数成倍增加或成套地减少
时间：减数分裂Ⅱ后期出现错误
含有两个染色体组的异常配子
1.2 一套非同源染色体为基数成倍增加或成套地减少
时间：减数分裂Ⅱ后期出现错误
时间：减数分裂Ⅰ后期出现错误
正常的配子
受精作用
含有两个染色体组的异常配子
三倍体
三倍体：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，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就含有三个染色体组，称作三倍体。
1.2 一套非同源染色体为基数成倍增加或成套地减少
三倍体的生物可育吗？参考二倍体生物有性生殖过程
无子西瓜
香蕉
由于原始生殖细胞中有3套非同源染色体，减数分裂时会出现联会紊乱，不能形成可育的配子。所以三倍体的生物一般不可育。
1.2 一套非同源染色体为基数成倍增加或成套地减少
体细胞中有无四个染色体组的生物？思考四倍体生物形成原因？
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
时间：减数分裂出现错误
受精作用
四倍体
含有两个染色体组的异常配子
染色体组数目的判断方法：
根据染色体的形态判断：细胞内同一形态的染色体有几条，则含有几个染色体组。
两个含有两个染色体组的配子结合。
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。
1.2 一套非同源染色体为基数成倍增加或成套地减少
时间：有丝分裂出现错误
四倍体
四倍体：体细胞中含有四个染色体组，称作四倍体。
1.2 一套非同源染色体为基数成倍增加或成套地减少
四倍体的生物可育吗？
1.2 一套非同源染色体为基数成倍增加或成套地减少
马铃薯（4n=48）
棉花（4n=52）
山药（4n=40）
香葱（4n=32）
1.2 一套非同源染色体为基数成倍增加或成套地减少
多倍体：通常由受精卵发育而成，体细胞中含有三个或三个以上 染色体组的个体统称为多倍体。
四倍体番茄的维生素C的含量比二倍体品种几乎增加了一倍
四倍体平均粒重10克
二倍体平均粒重6克
四倍体玫瑰葡萄
多倍体草莓
四倍体西红柿
1.2 一套非同源染色体为基数成倍增加或成套地减少
多倍体特点
优点：
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。
缺点：
结实率低，晚熟等缺点。
多倍体植物具有很多优点，那该如何获得多倍体植株呢？
1.4 多倍体育种
人工诱导多倍体（多倍体育种）方法
低温处理
秋水仙素诱发等
处理对象：萌发的种子或幼苗
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。
1.4 多倍体育种
作用时期：有丝分裂前期
多倍体育种实例：含糖量高的甜菜、三倍体无子西瓜
着丝点分裂
染色体复制
染色体数加倍
细胞无法正常分裂
无纺缍丝牵引
4条染色体
无纺缍体形成
8条染色体
三倍体植株
1.4 多倍体育种
三倍体无子
西瓜培育过程
杂交
三倍体
（母本）
联会紊乱
无子西瓜
第一年
第二年
第一次传粉：杂交获得可长成三倍体植株的种子
第二次传粉：刺激子房发育成果实
1.5 单倍体
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，其体细胞含有几个染色体组？
受精卵
2n=32
卵细胞
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
雄蜂 n=16
2n=32
蜂王
工蜂（雌性）
蜂王（雌性）
1.5 单倍体
单倍体：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。
由配子（如卵细胞、花粉等）直接发育而成。
单倍体成因：
与正常植株比，单倍体植株长得弱小，而且高度不育。
单倍体特点（二倍体产生的单倍体）：
1.5 单倍体
单倍体的体细胞不一定只含有一个染色体组，如四倍体的配子形成的单倍体的体细胞中含有2个染色体组；只有一个染色体组的个体一定是单倍体。
单倍体并非都不育，二倍体的配子发育成的单倍体表现为高度不育；多倍体的配子如果含有偶数个染色体组，则发育成的单倍体含有同源染色体及等位基因，可育能产生后代；
单倍体是生物个体，而不是配子；精子和卵细胞属于配子，但不是单配体。
单倍体易错分析：
随堂练习
请判断对错
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。



1.6 单倍体育种
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。
实例
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
1.6 单倍体育种
1.6 单倍体育种
过程：
原理：染色体变异
优点：
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）
注意：秋水仙素只能处理萌发的幼苗
明显缩短育种年限
纯合体，自交后代不会发生性状分离
缺点：
技术复杂，需与杂交育种配合
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
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

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