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(共43张PPT)
5.2 染色体变异
思考
为什么平时吃的香蕉是没有种子的？
新课导入
与染色体的数目有关
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
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（见下表）。
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？
3.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保持稳定，然而马铃薯和香蕉的染色体数目为什么与它们的野生祖先有这么大差别呢？
12
24
11
异常
新课导入
生物体的体细胞或者生殖细胞
内染色体数目或结构的变化。
1、概念：
2、类型：
染色体结构的改变：
染色体数目的改变：
细胞内个别染色体的增加
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
倍地增加或成套的减少
光学显微镜下可见吗？
一、 染色体变异的概念和类型
细胞内个别染色体的增加或减少
响誉世界的音乐指挥家舟舟
实例1：21三体综合征
正常人
21三体综合征
（唐氏综合征、先天性愚型）
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。
45条＋XY或XX（47条）
21三体综合征产生的原因
减数第一次分裂后期
同源染色体未分离
减数第二次分裂后期
姐妹染色单体分离后移向细胞的同一极
一、染色体组
活动一：右图为野生马铃薯的染色体组成图，小组
合作回答以下问题，并尝试构建染色体组的概念。
1. 野生马铃薯体细胞中有几条染色体？
2. 标记为3号的两条染色体是什么关系？2号与3号
染色体又是什么关系？
3. 野生马铃薯体细胞中有几对同源染色体？
4. 野生马铃薯配子（精子或卵细胞）中有几条染色体？
这些染色体的形态和功能有什么特点？这些染色体之间是什么关系？可以将其称为什么？
5. 如果让你将图中的染色体进行分组，要求每组中不能有形态大小相同的染色体，你认为可以分为几组？
1. 24条。 2. 同源染色体，非同源染色体。 3. 12对。
4. 12条，各不相同，是一组非同源染色体，一个染色体组。 5. 2组。
以染色体组成倍地增加或减少
染色体组
定义
一组形态、功能各不相同的非同源染色体
*一个染色体组几乎携带了控制生物生长的全部遗传信息
组成（以雄果蝇为例）
一个染色体组为_________________________________
Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X
或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y
(1)方法一：根据染色体形态判断
细胞中同一形态的染色体有几条，则含有几个染色体组；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个染色体组
1组2条染色体
3个染色体组
1组5条染色体
4个染色体组
1组2条染色体
4个染色体组
1组3条染色体
染色体组判断方法
看染色体形态
(2)方法二：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
同一字母不分大小写重复出现几次，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。
Aaaa
AABBDD
Aaa
ABCD
4个染色体组
1组1条染色体
2个染色体组
1组3条染色体
3个染色体组
1组1条染色体
1个染色体组
1组4条染色体
染色体组判断方法
看基因型
(3)方法三：
根据染色体数目和染色体形态数确定染色体组的数目判断
染色体组数=细胞内染色体数目/染色体形态数
比值是几，即含几个染色体组。
16条/4种形态=4个染色体组
4组
每组有4条
染色体组判断方法
1. 野生马铃薯体细胞中有几组染色体？是几倍体？减数分裂形成的配子含有几个染色体组？
2. 野生马铃薯如果在MI后期同源染色体不分离，形成的异常配子（精子或卵细胞）中有几个染色体组？如果MI正常，MII后期，着丝粒分裂后，姐妹染色单体未分离而是进入同一个子细胞中，形成的异常配子中有几个染色体组？
染色体倍数
活动二：左图为马铃薯的染色体组成图，小组合作回答以下问题，并尝试构建单倍体、二倍体、多倍体的概念。
3. 上述异常的雌雄配子结合发育成的个体的体细胞中有几个染色体组？属于几倍体？上述异常配子与正常的配子结合发育成的个体的体细胞中有几个染色体组？属于几倍体？
4. 如果野生马铃薯的配子形成后未经过受精作用就直接发育成新个体，新个体的体细胞中有几个染色体组？属于几倍体呢？
5. 单倍体的体细胞中是否只含一个染色体组？体细胞中只含一个染色体的个体是否一定是单倍体呢？
染色体倍数
三.相关概念建构
二倍体：体细胞中含有两个染色体组。
多倍体：体细胞中含有三个或三个以上染色体组。
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。
四.多倍体、单倍体的特点
多倍体：茎秆粗壮、叶片、果实和种子比较大，糖和蛋白质等营养物质的含量有所增加。
单倍体：植株弱小，且高度不育。
染色体倍数
受精卵
受精卵
卵细胞
（32）
（32）
（16）
思考:1、雄峰的体细胞内含有几条染色体
2、本物种（蜂王）的配子中含有几条染色体？
16
16
1概念：体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体
单倍体
马铃薯是四倍体
普通小麦是六倍体
香蕉是三倍体
多倍体植株茎秆粗壮、叶片、果实、种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量都增加。
二
倍
体
水
稻
四
倍
体
水
稻
四倍体番茄维生素C
的含量比二倍体品种
几乎增加一倍
多倍体
练习
1.下列各图所表示的是某些植物体细胞中的染色体，请回答：
（1）肯定单倍体的是_____图，它是由______倍体的生殖细胞直接发育形成的。
（2）茎秆较粗壮但不能产生种子的是______图，判断的理由是________________。其不能产生种子的原因是_____________________________。
（3）如果都不是由生殖细胞直接发育形成，其中肯定是二倍体的是_____图。
（4）如果C图中的植株是由某植物的卵细胞直接发育形成的，那么它是几体？_______。形成它的那个植物是几倍体？_______。
（5）镰刀型细胞贫血症的病因是基因结构改变，21三体综合症患者的病因是第21号染色体增添一条，能否用显微镜检测出21三体综合症患者和镰刀型细胞贫血症？__________，请说明其依据______________________________。
1. 提出问题：低温能诱导植物染色体数目的变化吗？
2. 作出假设及依据：_______________________________________________________
3. 制订计划：
（1）选取根尖的那个部位能观察到染色体数目的变化？
（2）如何设置对照实验？
一组大蒜根尖置于4℃冷藏冰箱培养，作为________；
一组置于室温(约25℃)培养，作为 ________ 。
（3）制作根尖分生区有丝分裂装片的流程有哪些？
（4）如何用显微镜观察实验结果？
先用低倍镜找到染色体形态较好的分裂象，再换高倍镜观察。
实验组
对照组
根尖分生区
解离
漂洗
染色
制片
低温能诱导植物染色体数目的变化，依据是低温能抑制纺锤体形成。
实验
青藏高原东北部多年生草本植物多倍体频率
青藏高原草本植物多倍体频率随海拔高度上升而增加
海拔/m 2100-3000 3000-4000 4000-5200
草本植物多倍体频率 29.4%-47.1% 33.3%-53.3% 55.6%-70.4%
实验
5. 实验结果：
6. 得出结论：____________________________
低温能诱导植物染色体数目的增多
实验
五.染色体数目变异的应用
1. 多倍体育种
（1）方法：______________
用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗是目前最常用且最有效的方法
（2）原理：__________________
（3）低温和秋水仙素作用在细胞分裂的哪个时期？为什么能诱导染色体数目加倍？
分裂前期，因为低温和秋水仙素会抑制纺锤体的形成。
秋水仙素，低温
染色体数目变异
染色体数目变异的应用
1. 染色体数目变异的应用-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。
1. 染色体数目变异的应用-多倍体育种
图示利用二倍体西瓜获得三倍体无籽西瓜的培育过程
：
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。
1. 染色体数目变异的应用-多倍体育种
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。
1. 染色体数目变异的应用-多倍体育种
图示利用二倍体西瓜获得三倍体无籽西瓜的培育过程
：
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。
1. 染色体数目变异的应用-多倍体育种
图示利用二倍体西瓜获得三倍体无籽西瓜的培育过程
：
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？
1. 染色体数目变异的应用-多倍体育种
2. 单倍体育种
例：现有纯种抗倒伏（D）易染条锈病（T）小麦和纯种易倒伏（d）抗条锈病（t）小麦。如何得到抗倒伏抗条锈病纯种小麦？
（1）请写出传统杂交育种过程（用遗传图解表示）。
（2）在第几代出现抗倒伏抗条锈病植株？该性状有几种基因型？是否都能稳定遗传？如果能，请说明理由，如果不能，请你设计方法将其中的纯合子挑选出来。
（3）杂交育种周期较长，为缩短育种年限可采用单倍体育种。完善方框中的内容，并总结该育种方法。
筛选鉴定
DDTT
×
ddtt
DdTt
植株
DT
花粉（雄配子）
Dt
单倍体植株
DDtt
纯合植株
2. 染色体数目变异的应用-单倍体育种
×
高杆抗病DDTT
ddtt矮杆不抗病
F1
P
DdTt
高杆抗病
DDTT
高杆抗病
高杆不抗病
矮杆抗病
矮杆不抗病
Dt
DT
dT
dt
花粉
花药离体培养
Dt
DT
dT
dt
单倍体幼苗
秋水仙素处理幼苗（无种子）
DDtt
ddTT
DDtt
纯合体植株
单倍体育种（一般2年时间）
杂交育种（一般4年时间）
2. 染色体数目变异的应用-单倍体育种
温度剧变、物理射线、化学诱变剂等引发染色体断裂。
错误重接→结构变异
染色体结构变异
缺失
重复
染色体的某一片段缺失引起的变异
（发生在同一条染色体上）
染色体增加某一片段引起的变异
（发生在同一条染色体上）
染色体的某一片段位置颠倒引起
（发生在同一条染色体上）
倒位
类型
染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上
（发生在两条非同源染色体上）
易位
染色体结构变异
染色体结构的变异
基因数目减少
结果：
例如：猫叫综合征
症状：
人的5号染色体部分缺失引起的遗传病。患儿生长发育迟缓，并存在严重的智力障碍，其最明显的特征是哭声轻，音调高，似猫叫。
病因：
人的第5号染色体部分缺失
正常
患者
染色体结构变异----缺失
②重复：染色体中增加某一片段引起变异，例如，果蝇棒状眼的形成
重复一段染色体
重复
三、 染色体结构变异----重复
正常眼
棒状眼
增加的片段来自同源染色体，增加的一般是相同基因或等位基因，因此又叫做重复。
结果：基因数目增加
影响：重复引起的效应比缺失小。
染色体结构变异----重复
③易位：一条染色体某一片段，移接到另一条非同源染色体上引起变异。
例如：果蝇花斑眼的形成
易位
片段接到非同源染色体上
非同源染色体
影响：产生部分异常配子，使配子的育性降低或产生有遗传病的后代。
人22号和14号染色体易位→慢性粒细胞白血病
结果：基因排列顺序变化
染色体结构变异----易位
正常翅
④倒位：染色体的某一片段位置颠倒也可引起变异。
例如，果蝇卷翅的形成
染色体的某一片段位置颠倒180o
颠倒
结果：基因排列顺序变化
人9号染色体倒位→习惯性流产
染色体结构变异----倒位
卷翅
根据字母判断染色体的关系：同源染色体还是非同源染色体
染色体结构变异----易位与染色体互换的比较
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。
染色体结构变异
变异类型 定义 实例 结果
缺失 染色体的某一片段缺失 猫叫综合征 果蝇缺刻翅 基因数目发生改变（增加或减少）
重复 染色体增加了某一片段 果蝇棒状眼的形成 易位 染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上 果蝇花斑眼的形成 基因排列顺序变化
倒位 染色体发生断裂后，某一染色体片段发生180°倒转后，再与原来的片段重新接合而成。 果蝇卷翅的形成 染色体结构变异----总结
基因的数目和种类没有变化，基因排列顺序发生改变
习题巩固
基因突变
基因重组
图中字母表示基因
习题巩固
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 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
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）
产生了新基因型，不能产生新基因
使基因的数目或排列顺序发生改变
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
对生物的进化有一定意义
诱变育种
杂交育种
单倍体育种、多倍体育种
课后练习答案
一、概念检测 1.（1）×（2）×（3 ）× 2. D 3. C
二、拓展应用
1. 可能的原因是，二倍体植株经减数分裂形成配子后，一些配子可以在离体条件下发育成单倍体。这些单倍体一般不能通过有性生殖繁殖后代，是因为它们的体细胞中只含有一个染色体组，减数分裂时没有同源染色体的联会，就会造成染色体分别移向细胞两极的紊乱，不能形成正常的配子，因此，就不能繁殖后代。
2. （1）西瓜幼苗的芽尖是有丝分裂旺盛的地方，用秋水仙素处理可以抑制细胞有丝分裂时形成纺锤体，导致细胞内染色体数目加倍，从而得到四倍体植株。
（2）杂交可以获得三倍体植株。多倍体产生的途径为：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。（3）三倍体植株一般不能进行正常的减数分裂形成配子，因此，不能形成种子。但是，也有可能在减数分裂时形成正常的卵细胞，从而形成正常的种子，但这种概率特别小。（4）有其他方法可以替代。方法一，进行无性生殖，将三倍体植株进行组织培养获取大量的组培苗，再进行移栽；方法二，利用生长素或生长素类似物处理二倍体植株未受粉的雌蕊，以促进子房发育成无种子的果实，同时，在花期全时段要进行套袋处理，以避免受粉。

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