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(共40张PPT)
第五章 基因突变及其他变异
第2节 染色体变异
问题探讨
野生祖先种香蕉
（有籽）
栽培品种香蕉
（无籽）
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？
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
2、为什么我们平时吃的香蕉没有种子？
染色体变异
一、染色体及染色体变异
1. 染色体
2. 染色体变异
生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化。
（光学显微镜下可以观察到）
染色体数目的变异
染色体结构的变异
1. 类型
细胞内个别染色体增加或减少
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）
二、染色体数目的变异
正常果蝇
（2n=8）
个别染色体的增减
增加一条
（8+1）
减少一条
（8-1）
二、染色体数目的变异
个别染色体的增减
21三体综合征（唐氏综合征），患者具有特殊的呆傻面容，智力发育不全，生长发育迟缓是唐氏综合征最突出最严重的表现
21-三体综合征患者的染色体组成
21-三体综合征患者舟舟
个别染色体的增减
“13三体综合征”的遗传病，患者头小，患先天性心脏病，智力远低于常人。对患者进行染色体检测，发现患者的13号染色体不是正常的一对，而是3条。
二、染色体数目的变异
先天性卵巢发育不全综合征，身体比较矮小，肘常外翻，颈部皮肤松弛为蹼颈。外观虽然表现为女性，但是卵巢发育不良，乳房不发育，因而没有生育能力。
Turner综合征
二、染色体数目的变异
个别染色体的增减
二、染色体数目的变异
个别染色体的增减
二、染色体数目的变异
个别染色体的增减
次级性母细胞
二、染色体数目的变异
个别染色体的增减
次级性母细胞
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。
二、染色体数目的变异
以一套完整的非同源染色体为基数成倍地增减
正常果蝇
（2n=8）
增加一套
（3n=12）
减少一套
（n=4）
二、染色体数目的变异
2. 染色体组
①概念：细胞中的一组非同源染色体
②染色体的形态、大小、功能各不相同
③含有该物种生长、发育、遗传、变异的全套遗传信息
染色体组：
每组几条染色体：
YyRr
AABBDD
Aaa
ABCD
二、染色体数目的变异
2. 染色体组
二、染色体数目的变异
3. 二倍体
由受精卵发育而来，体细胞中含有两个染色体组的个体。
（记作2N，2：两个染色体组；N：一个染色体组中染色体数）
在自然界，几乎全部动物和过半数的高等植物都是二倍体。
2N=8
2N=24
2N=46
2N=20
二、染色体数目的变异
4. 多倍体
由受精卵发育而来，体细胞中含有三个或染色体组的个体。
（有几个染色体组就叫几倍体）
普通小麦（六倍体）
菊花（六倍体）
葡萄（三/四倍体）
多倍体在植物中很常见，在动物中极少见。
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。
四倍体番茄的维生素C含量比二倍体的几乎增加了一倍。
二、染色体数目的变异
4. 多倍体
四倍体水稻平均粒重10克
二倍体平均粒重6克
二、染色体数目的变异
5. 多倍体育种
①方法：
秋水仙素能抑制细胞分裂时纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞的两级，从而导致细胞内染色体数目加倍。
低温处理、秋水仙素诱发，目前最常用且最有效的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。
②原理：
二倍体
四倍体
二、染色体数目的变异
5. 多倍体育种
萌发的种子
幼苗
多倍体
秋水仙素
生长 发育
幼苗
多倍体
秋水仙素处理芽尖
生长 发育
思考：处理后的幼苗长大以后是否所有的器官染色体数目均加倍呢？
不是。芽尖发育而来的茎叶花均加倍，但是未处理的根部细胞没有加倍。
二、染色体数目的变异
5. 多倍体育种——无子西瓜(三倍体)
秋水仙素
处理
四倍体
（母本）
二倍体
（父本）
三倍体
人工授粉
三倍体
三倍体西瓜原始生殖细胞中有三套非同源染色体，减数分裂时会出现联会紊乱，因此，不能产生正常配子，所以没有种子。
刺激子房发育成果实。
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
芽尖细胞有丝分裂旺盛，用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。
二、染色体数目的变异
5. 多倍体育种——无子西瓜
2、获得的四倍体西瓜为何要与二倍体杂交？联系第1问，你能说出产生多倍体的基本途径吗？
：
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
杂交获得三倍体。
产生多倍体的基本途径：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。
二、染色体数目的变异
5. 多倍体育种——无子西瓜
：
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
3、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。但也有可能形成正常的配子，从而形成正常种子。
二、染色体数目的变异
5. 多倍体育种——无子西瓜
：
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
二、染色体数目的变异
4、每年都要制种，很麻烦，有没有别的替代方法？
①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。
②利用生长素或生长素类似物处理二倍体未受粉的雌蕊，以促进子房发育成无种子的果实
5. 多倍体育种——无子西瓜
二、染色体数目的变异
5. 多倍体育种——无子香蕉
香蕉的祖先为野生芭蕉，个小而多种子，无法食用。
野生芭蕉 2n=22
有子香蕉 4n=44
野生芭蕉 2n=22
秋水
仙素
X
无子香蕉 3n=33
二、染色体数目的变异
5. 多倍体育种——骡
骡是马和驴杂交产生的后代。骡的体细胞增殖是通过正常的有丝分裂进行的，而它们的睾丸或卵巢中原始生殖细胞却不能发生正常的减数分裂，因此骡不能繁殖后代。
X
配子
n=31
二、染色体数目的变异
5. 多倍体育种——骡
马
2n=64
驴
2n=62
骡
2n=63
配子
n=32
X
异源二倍体
不育
①实验原理：
低温抑制纺锤体的形成（作用机理同秋水仙素）
③方法步骤：
洋葱根尖培养 → 低温诱导 → 固定 → 制作装片（解离→漂洗→染色→制片）
→观察
②试剂及用途
（1）卡诺氏液：
（2）甲紫溶液：
固定细胞形态
使染色体着色
卡诺氏液
甲紫溶液
二、染色体数目的变异
6. 低温诱导多倍体实验
二、染色体数目的变异
7. 单倍体
生物体细胞中染色体数目与本物种配子染色体数目相同的个体，即由配子（精子或卵细胞）直接发育而来的个体。
配子
染色体：
染色体组：
配子
单倍体体细胞中不一定只有一个染色体组。
特点
含偶数个染色体组：可育
含奇数个染色体组：高度不育
植株长得弱小
一般高度不育
二、染色体数目的变异
7. 单倍体——蜜蜂
蜂王（♀）
工蜂（♀）
雄蜂（♂）
32条
32条
16条
由卵细胞直接
发育而成。
花药离体培养
二、染色体数目的变异
8. 单倍体育种
二倍体植株
单倍体植株
秋水仙素处理
二倍体植株（纯合子）
【例】现有高杆抗病DDTT和矮杆感病ddtt的玉米植株若干，若想培育矮杆抗病植株并留种，如何育种？
花药离体培养
二、染色体数目的变异
8. 单倍体育种
DDTT
(高杆抗病)
P
pptt
（矮杆感病）
X
DdTt
F1
单倍体幼苗
DT Dt dT dt
秋水仙素处理
DDTT DDtt ddTT ddtt
正常纯合植株
二、染色体数目的变异
8. 单倍体育种
优点：
①明显缩短育种年限；
②子代都是纯合子，自交后代不出现性状分离
缺点：
操作复杂，须与杂交育种结合使用
二、染色体数目的变异
1. 类型
细胞内个别染色体增加或减少
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）
个体倍性的判断：先确定发育起点，再看体细胞中染色体组数。
配子
单倍体
受精卵
二/三/四...倍体
三、染色体结构的变异
①缺失：染色体的某一片段缺失，导致基因数目减少
果蝇缺刻翅的形成
正常翅
缺刻翅
猫叫综合征
5号染色体缺失
1. 类型：缺失、重复、易位、倒位
三、染色体结构的变异
②重复：染色体增加了某一片段，导致基因数目增加
果蝇棒状眼的形成
棒状眼
正常眼
1. 类型：缺失、重复、易位、倒位
三、染色体结构的变异
③倒位：染色体某一片段位置颠倒，导致基因排列顺序改变。
1. 类型：缺失、重复、易位、倒位
果蝇卷翅的形成
人9号染色体倒位导致习惯性流产
三、染色体结构的变异
1. 类型：缺失、重复、易位、倒位
④易位：染色体某一片段移接到另一条非同源染色体上，导致基因排列顺序 改变。
正常眼
花斑眼
果蝇花斑眼的形成
三、染色体结构的变异
1. 类型：缺失、重复、易位、倒位
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）
三、染色体结构的变异
2. 结果
3. 影响：大多数染色体结构变异对生物体是不利的，有的甚至会导致
生物体死亡。

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