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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。
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
1.根据前面所学减数分裂的知识，试着完成左表。
2.为什么我们平时吃的香蕉没有种子？
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。
父方
(2N)
母方
(2N)
精子
(N)
卵子
(N)
受精卵
(2N)
新个体
(2N)
减数分裂
减数分裂
受精作用
有丝分裂
减数分裂和受精作用能够使生物体亲子代间的染色数目保持稳定。
马铃薯和香蕉的染色体数目为什么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。
染色体变异:
（光学显微镜下可以观察到）
5.2 染色体变异
第5章 基因突变和其他变异
本节聚焦
1、染色体数目的变异有哪些类型？
2、什么是单倍体、二倍体和多倍体？
3、染色体结构的变异有哪些？
4、人工诱多倍体的方法有哪些？原理是什么？
阅读P87-P90内容，回答问题
1、染色体数目变异分为哪几类？
2、什么是染色体组、二倍体、三倍体、四倍体、多倍体？
3、三倍体没有种子的原因是什么？
4、多倍体的特点有哪些？
5、人工诱导多倍体的方法是什么？
6、什么是单倍体？单倍体植株的特点？
7、单倍体育种的方法及优点？
8、染色体结构变异有哪些类型？举出实例。
9、染色体结构变异的结果是什么？
自主探究
1、染色体数目变异分为哪几类？
（1）细胞内个别染色体的增加或减少
（2）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。
正常果蝇
（2n=8）
成套增加二套
个别减少一条
（单体：2n-1）
个别增加一条
（三体：2n+1）
成套减少一套
一、染色体数目的变异
唐氏综合征/21三体综合征
（47条染色体，其中21号3条）
性腺发育不良（特纳氏综合征）
44条+XO（45条）
胡一舟
一、染色体数目的变异
2、什么是染色体组、二倍体、三倍体、四倍体、多倍体？
雄性果蝇体细胞
雄性果蝇配子
思考：
1、果蝇的体细胞中有几条染色体，几对同源染色体？
2、雄果蝇产生的精子中有几条染色体，他们在形态、结构和功能上有什么特点？他们之间是什么关系？他们是否携带着控制生长发育的全部信息？
染色体组内涵
染色体：一组非同源染色体，不存在同源染色体。
形态和功能：各条染色体各不相同。
遗传信息：含有该物种生长、发育、遗传和变异
所需全套遗传信息。
基因：不含等位基因。
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。
8 4
4 都不相同 非同源染色体 是
染色体组
下列各细胞中有几个染色体组？
(1)据染色体形态判断：形态相同的染色体有几条，就含有几个染色体组。有几种形态的染色体，一个染色体组就有几条染色体。
4个
3个
2个
1个
(2)据基因型判断：控制同一性状的基因(包括同一字母的大、小写)出现几次，就含几个染色体组。
4个
2个
3个
1个
(3)依据染色体数目和染色体形态：染色体组数目=染色体数目/染色体形态数
一、染色体数目的变异
2、什么是染色体组、二倍体、三倍体、四倍体、多倍体？
二倍体
常用2N表示，“2”表示两个染色体组，“N”表示每个染色体组中有N条染色体。果蝇2N=8，人2N=46，玉米2N=20。
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。
概念：
体细胞中含两个染色体组的个体。
表示：
配子：
几乎全部动物以及过半数的高等植物是二倍体。如：番茄、人、玉米、果蝇。
实例：
雄性果蝇体细胞
雄性果蝇配子
三倍体
一、染色体数目的变异
2、什么是染色体组、二倍体、三倍体、四倍体、多倍体？
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。
复制
减数分裂I后期异常
受精作用
减数分裂Ⅰ出现错误
减数分裂II出现错误
减数分裂II后期异常
复制
受精作用
四倍体
多倍体
一、染色体数目的变异
2、什么是染色体组、二倍体、三倍体、四倍体、多倍体？
（1）两个含有两个染色体组的配子结合，发育成的个体的体细胞中含有4个染色体组，称为四倍体。
（2）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，形成四倍体。
体细胞中含有3个或3个以上染色体组的个体统称为多倍体。
如四倍体的葡萄、四倍体番茄。
如三倍体香蕉、四倍体的葡萄、四倍体番茄、六倍体小麦。
四倍体葡萄
三倍体香蕉
六倍体普通小麦
四倍体番茄
多倍体植株常常是茎秆粗壮，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。
一、染色体数目的变异
3、三倍体没有种子的原因是什么？
4、多倍体的特点有哪些？
可以通过减数分裂形成含有两个染色体组的配子。
但结实率低，晚熟等缺点。
优点：
缺点：
因为原始生殖细胞中有三套非同源染色体，减数分裂时出现联会紊乱，因此不能形成可育的配子。香蕉、三倍体无子西瓜的果实中没有种子，原因就在于此。
三倍体:
四倍体:
人们常常采用人工诱导多倍体的方法来获得多倍体植株培育新品种。
一、染色体数目的变异
5、人工诱导多倍体的方法是什么？
方法：
低温处理或秋水仙素诱发等，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。
当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，能抑制纺锤体的形成，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。染色体数目加倍的细胞继续进行有丝分裂，就可能发育成多倍体植株。
染色体数目变异
原理：
实例：
含糖量高的甜菜、香蕉、三倍体无子西瓜。
4个染色体
8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
若继续进行正常的有丝分裂
染色体加倍的组织或个体
　　香蕉的祖先为野生芭蕉，个小而多种子，无法食用。香蕉的培育过程如下：：
香蕉的培育
野生芭蕉
2n
有籽香蕉
4n
加倍
野生芭蕉
2n
×
配子2n
配子n
无籽香蕉
3n
受精作用
无籽香蕉
3n
无性生殖
减数分裂
杂交
三倍体
（母本）
联会紊乱
无子西瓜
第一年
第二年
三倍体植株
三倍体无子西瓜培育过程
（父本）
思考
1、为什么用一定浓度的秋水仙素溶液滴在二倍体西瓜幼苗的芽尖？
2、获得的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？你能说出产生多倍体的途径吗？
3、四倍体植株上结的西瓜是无籽西瓜吗？三倍体植株呢？
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。
5、无子西瓜每年都要制种，很麻烦，有没有别的替代方法
6、两次传粉的目的相同吗？
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。
雌配子中含有二个染色体组；杂交可获得三倍体植株。
多倍体产生的途径是秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。
四倍体植株上结的西瓜是含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，不能形成可育的配子。
三倍体植株一般不能进行正常的减数分裂形成配子，也有可能形成正常的配子形成种子。
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。
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。
一、染色体数目的变异
6、什么是单倍体？单倍体植株的特点？
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，叫作单倍体。
单倍体
蜂王
工蜂
雄蜂
不受精直接发育为个体
2N=32
N=16
2N=32
卵细胞
N=16
减数分裂
受精作用
受精卵
蜂王浆为食
花蜜、花粉为食
蜂王
单倍体植株特点：
与正常植株相比，植株弱小，且高度不育。
二倍体、多倍体发育起点是受精卵，根据体细胞中含染色体组的数目来划分的；
单倍体发育起点是配子，含本物种体细胞染色体数一半的个体。
单倍体同含染色体组的数目没有关系 ！
物种含4个染色体组
4N
单倍体含2个染色体组
2N
一个染色体组
减数分裂形成的配子
由它发育成的个体
一、染色体数目的变异
7、单倍体育种的方法及优点？
常采用花药（或花粉）离体培养的方法来获得单倍体植株，然后人工诱导使这些植株的染色体数目加倍，恢复到正常植株的染色体数目。
方法：
①明显缩短育种年限。
②得到的植株不但能够正常生殖，而且每对染色体上成对的基因都是纯合的，自交的后代不会发生性状分离。
优点：
原理：
染色体数目变异
P
DDRR
ddrr
×
DdRr
DR　　　Dr　　 dR　　dr
DDRR　　DDrr　ddRR　　ddrr
F1
花药(配子)
单倍体植株
秋水仙素诱导染色体加倍
DR　　　Dr　　 dR　　dr
花药离体培养（组织培养技术）
纯合子
选取ddRR（矮抗）即为所需类型
已知小麦的高秆（D）对矮秆（d）为显性，抗锈病（R）对易染锈病（r）为显性，两对性状独立遗传。现有高秆抗锈病、矮秆易染锈病两纯系品种。要求用单倍体育种的方法培育出具有优良性状的新品种。
联系社会
配子
DR
dr
杂交
减数分裂
减数分裂
受精作用
项目 二倍体 多倍体 单倍体
概念
发育起点
染色体组数
性状表现
实例
单倍体、二倍体和多倍体的比较
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
一般为受精卵
一般为受精卵
未受精的配子
2个
3个或3个以上
与本物种配子相同
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
番茄、人、玉米、果蝇
三倍体香蕉、四倍体的葡萄、四倍体番茄、六倍体小麦
雄蜂、花药离体培养得到的植株
类型
概念
图示
实例
引起变化
二、染色体结构的变异
8、染色体结构变异有哪些类型？
①果蝇缺刻翅的形成
缺失
染色体的某一片段缺失引起的变异
重复
易位
倒位
基因数目减少
②猫叫综合征
（5号染色体部分缺失）
染色体中增加某一片段引起变异
基因数目增加
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
果蝇花斑眼的形成
染色体上基因的排列顺序发生改变
染色体的某一片段位置颠倒引起的变异
染色体上基因的排列顺序发生改变
果蝇卷翅的形成
染色体易位 交换
图解
区别 位置
原理
观察
二、染色体结构的变异
9、染色体结构变异的结果是什么？
染色体结构上的改变，使排列在染色体上的基因数目或排列顺序发生改变，导致性状的改变。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。
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
染色体结构变异
基因重组
显微镜下可见
显微镜下不可见
染色体易位 VS 交叉互换
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
碱基替换、增添、缺失
互换、自由组合
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
生物变异的来源之一，对生物进化具有重要的意义
三种可遗传变异的比较
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；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
四种育种的比较
探究实践：低温诱导植物染色体数目的变化
一、实验原理
用低温处理植物的分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，以致影响细胞有丝分裂中染色体被拉向两极，导致细胞不能分裂成两个子细胞，于是，植物细胞的染色体数目发生变化。
二、目的要求
学习低温诱导植物细胞染色体数目变化的方法。
理解低温诱导植物细胞染色体数目变化的作用机制。
三、材料用具
材料：蒜或洋葱（均为二倍体，体细胞中的染色体数目为16）
用具：培养皿，滤纸，纱布，烧杯，镊子，剪刀，显微镜，载玻片，盖玻片，冰箱
药品：卡诺氏液，质量浓度为0.01g/mL的甲紫（旧称龙胆紫）溶液，质量分数为15%的盐酸，体积分数为95%的酒精。
探究实践：低温诱导植物染色体数目的变化
四、方法步骤
将蒜（或洋葱）在冰箱冷藏室内（4℃）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25℃）进行培养。待蒜长出约1cm长的不定根时，将整个装置放入冰箱冷藏室内，诱导培养48～72h。
诱导培养
材料处理
制作装片
观察
剪取诱导处理的根尖0.5～1cm，放入卡诺氏液中浸泡0.5～1h，以固定细胞形态，然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次。
包括解离、漂洗、染色、制片4个步骤，具体操作方法与“观察植物细胞的有丝分裂”实验相同。
先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂象。视野中既有正常的二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞。确认某个细胞发生染色体数目变化后，再用高倍镜观察。
探究实践：低温诱导植物染色体数目的变化
(1)选材：应选用能进行分裂的分生组织细胞。
(2)温度：不是越低越好，温度过低对根尖细胞造成伤害，应选择适宜温度。
(3)在进行实验的过程中，所观察的细胞已经被卡诺氏液等杀死，最终在显微镜下看到的是死细胞。
(4)视野中既有正常二倍体细胞（多），也有染色体数目改变的细胞（少）。
(5)着丝粒分裂与纺锤体无关：着丝粒在有丝分裂后期分裂，与有无纺锤体无关。
(6)两次漂洗的对比：
①时间不同：第一次漂洗在固定之后解离之前，第二次漂洗在解离之后染色之前；②试剂不同：第一次用95%酒精漂洗，第二次用清水漂洗；
③目的不同：第一次是为了洗去多余的卡诺氏液，第二次是为了洗去多余的解离液。
实验易错提醒
课堂练习
1.下列叙述正确的是（ ）
A.体细胞中只有一个染色体组的个体才是单倍体
B.体细胞中含有两个染色体组的个体一定是二倍体
C.六倍体小麦花药离体培养所得个体是三倍体
D.八倍体小黑麦的单倍体体细胞中有四个染色体组
2.如图是细胞中所含染色体，相关叙述不正确的是( )
A.图1代表的生物可能是二倍体，其每个染色体组含一条染色体
B.图2代表的生物可能是二倍体，其每个染色体组含三条染色体
C.图3代表的生物可能是二倍体，其每个染色体组含三条染色体
D.图4代表的生物可能是单倍体，其一个染色体组含四条染色体
D
B
3.下列各项中，属于染色体变异的是（ 　 ）(多选) A.21三体综合征 B.染色体之间发生相对应部位的交叉互换 C.染色体数目增加或减少 D.用花药培育出的单倍体植株 E.非同源染色体之间自由组合 F.染色体上碱基对的增添或缺失
G.第5号染色体短臂缺失引起的遗传病
ACDG
上图分别表示哪种变异？
①②③⑥分别属于染色体结构变异中的缺失、重复、倒位和易位
④中碱基对变化，属于基因突变;
⑤中片段的交换发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间，属于基因重组;
⑥中片段的交换发生在非同源染色体之间，属于染色体结构变异中的易位。
4.读图回答问题
练习与应用
1．染色体变异包括染色体数目的变异和结构的变异。判断下列相关表述是否正确。
（1）只有生殖细胞中的染色体数目或结构的变化才属于染色体变异。（ ）
（2）体细胞中含有2个染色体组的个体就是二倍体。（ ）
（3）用秋水仙素处理单倍体植株后得到的一定是二倍体（ ）
2．秋水仙素能诱导多倍体形成的原因是(　　)
A. 促进细胞融合
B. 诱导染色体多次复制
C. 促进染色单体分开，形成染色体
D. 抑制细胞有丝分裂时纺锤体的形成
一、概念检测
D
×
×
×
3．慢性髓细胞性白血病是一种恶性疾病，患者骨髓内会出现大量恶性增殖的白细胞。该病是由于9号染色体和22号染色体互换片段所导致。这种变异属于（ ）
A. 基因突变 B. 基因重组
C. 染色体结构变异 D. 染色体数目变异
4、填表比较豌豆、普通小麦、小黑麦的体细胞和配子中的染色体数目、染色体组数目，并注明他们分别属于几倍体生物。
生物种类 豌豆 普通小麦 小黑麦
体细胞中的染色体数/条 42
配子中的染色体数/条 7 28
体细胞中的染色体组数 2
配子中的染色体组数 3
属于几倍体生物 八倍体
8
4
56
21
6
六倍体
1
二倍体
14
C

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