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第2节
第5章　基因突变及其他变异
人教版高中生物 必修2
单倍体和染色体结构变异
第2课时
学习目标
1.举例说明什么是单倍体(重点)。
2.概述单倍体育种的方法及原理。
3.辨别不同类型的染色体结构变异(重、难点)。
中国杂交水稻的育种栽培技术是国际一流的。杂交水稻在目前国家粮食安全中扮演重要角色，中国人口大概一半吃稻米，一半是吃以小麦为主的面食，水稻稻米中大概一半是杂交水稻，另外一半是常规水稻。所以杂交水稻产量的增加解决了中国许多人的吃饱问题。
情境导入
杂 交 水 稻
单倍体及单倍体育种
一
染色体结构的变异
二
目录
单倍体
由配子发育而来，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。
一
基因突变的实例和概念
一
1.1 单倍体
减数
分裂
育种工作者常采用花药（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，恢复到正常植株染色体数目。
P
DDTT×ddtt
DT
dT
Dt
dt
DT
DDTT
dT
Dt
dt
ddTT
DDtt
ddtt
花药离体培养获得单倍体
秋水仙素处理单倍体幼苗
F1
DdTt
用高秆抗病(DDTT)和矮秆不抗病(ddtt)小麦品种，培育矮秆抗病小麦的过程，
见下图：
原理
过程
一
基因突变的实例和概念
一
1.2 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

连续
第1年
第2年
第3-6年
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
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
1.2 单倍体育种
需要的纯合矮抗品种
需要的纯合矮抗品种
单倍体育种能明显缩短育种年限，子代均为纯合子。
一
基因突变的实例和概念
一
1.2 单倍体育种
优点
单倍体的辨析
任务一
1．玉米是二倍体，体细胞中含有20条染色体。由离体的玉米花粉直接发育成的
个体体细胞中含有多少条染色体？该个体是单倍体还是二倍体？
个体体细胞中含有10条染色体。该个体是单倍体。
2．普通小麦是六倍体，体细胞中有几个染色体组？其配子中有几个染色体组？
体细胞中有6个染色体组。其配子中有3个染色体组。
3. 由普通小麦的配子发育而成的个体，体细胞中有几个染色体组？
由普通小麦的配子发育而成的个体，体细胞中有3个染色体组；
该个体是几倍体？
该个体是单倍体。
单倍体的辨析
任务一
4. 如何判别单倍体和多倍体？
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，都称为单倍体；除上述情况外，体细胞中有几个染色体组，该生物就称为几倍体。
5. 请大家根据上述分析，判断下列相关表述是否正确。
（1）由配子发育而来的个体，一定是单倍体。（ ）
（2）体细胞中含一个染色体组的生物，一定是单倍体。（ ）
（3）单倍体的体细胞中一定只含有一个染色体组。（ ）
√
×
√
1.判断单倍体、二倍体、多倍体的方法
2.对单倍体认识的三个易错点
(1)单倍体的体细胞中并不一定只有一个染色体组，如四倍体的配子形成的单倍体的体细胞中含有两个染色体组。
(2)单倍体并非都不育：如多倍体的配子含有偶数个染色体组，则发育成的单倍体含有同源染色体，可育并能产生后代。
(3)单倍体是生物个体，而不是配子；精子和卵细胞属于配子，但不是单倍体。
导练
1.如图所示细胞中所含的染色体，下列叙述正确的是
A.图a含有2个染色体组，图b含有3个染色体组
B.如果图b表示体细胞，则图b代表的生物一定是三倍体
C.如果图c代表由受精卵发育成的生物的体细胞，则该生物一定是二倍体
D.图d代表的生物一定是由卵细胞发育而成的单倍体
√
导练
由题图可知，图a大小形态相同的染色体有4条，含有4个染色体组，图b含有3个染色体组，A错误；
图b含有3个染色体组，如果图b表示体细胞，则该生物可能是三倍体，也可能是单倍体，B错误；
图c含有2个染色体组，如果图c代表由受精卵发育成的生物的体细胞，则该生物一定是二倍体，C正确；
图d含有1个染色体组，可能是由卵细胞发育而成的单倍体，也可能是由精子发育而成的单倍体，D错误。
导练
2.用纯种的高秆抗锈病(DDTT)小麦与矮秆易染锈病(ddtt)小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如图所示。下列有关此育种方法的叙述，正确的是

A.过程①的作用原理为染色体变异
B.过程③必须经过受精作用
C.过程④必须使用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
D.此育种方法选出的符合生产要求的品种占1/4
√
导练
题图中过程①表示杂交，其原理为基因重组；
过程③常用的方法为花药离体培养；
过程④可使用秋水仙素或低温处理幼苗，单倍体高度不育，不产生种子；
F1可产生4种雄配子，基因型分别为DT、Dt、dT、dt，经秋水仙素处理后染色体数目加倍，符合生产要求的品种(ddTT)占1/4。
单倍体及单倍体育种
一
染色体结构的变异
二
目录
染色体的某一片段消失
正常翅
缺刻翅
a
b
c
d
e
f
实例：果蝇缺刻翅的形成
人类猫叫综合征
1.缺失
人的5号染色体部分缺失引起的遗传病，患儿哭声轻，音调高，生长发育迟缓，智力严重障碍
染色体结构的变异
二
染色体增加了某一片段
正常眼
棒状眼
a
b
c
d
e
f
b
实例：果蝇棒状眼的形成
2.重复
染色体结构的变异
二
染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上
正常眼
花斑眼
a
b
c
d
e
f
g
h
i
j
k
实例：果蝇花斑眼的形成
人慢性粒细胞白血病
3.易位
染色体结构的变异
二
比较染色体易位与染色体互换
图解
区别 位置
原理
观察
发生于非同源染色之间
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
可在显微镜下观察到
在显微镜下观察不到
染色体易位
染色体互换
染色体结构的变异
二
染色体的某一片段位置颠倒引起的变异
正常翅
卷翅
c
d
e
f
a
b
a
f
b
c
d
e
b
c
d
e
实例：果蝇卷翅的形成
女性9号染色体倒位后造成习惯性流产
a
b
c
d
e
f
a
b
c
d
e
f
b
c
d
e
a
f
位置颠倒
4.倒位
染色体结构的变异
二
辨析染色体结构变异的类型
任务二
1．如图为显微镜观察的变异杂合子染色体联会异常现象，通过图示辨析染色体结构变异的类型。
缺失 重复 易位 倒位
辨析染色体结构变异的类型
任务二
染色体结构上的缺失、重复、易位和倒位
染色体上的基因数量、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，有的甚至导致生物体死亡。
影响
结果
2. 染色体结构变异中基因的结构发生变化了吗？
项 目 基因突变 基因重组 染色体变异
本 质
发生时期
观 察
适用范围
产生结果
共同点 基因突变、基因重组和染色体变异的比较
基因结构的改变
基因的重新组合
染色体结构或数目发生变化
DNA复制时期
减数分裂Ⅰ
减数分裂 、有丝分裂
光学显微镜下无法观察
光学显微镜下无法观察
光学显微镜下可以观察
任何生物
真核生物、有性生殖
真核生物
产生新的基因
只改变基因型
基因“数量”上发生变化
都是可遗传的变异
2.染色体结构变异与基因突变的比较
项目 基因突变 染色体结构变异
变化实质 基因发生碱基的替换、增添或缺失 染色体上的基因片段缺失、重复、倒位及易位
对象 碱基 基因
结果 基因中碱基的排列顺序改变 基因数目或排列顺序改变
镜检 不可见 可见
导练
3.图中甲、乙两个体的一对同源染色体中各有一条发生变异(字母表示染色体片段)，两者发生的变异分别为染色体的
A.缺失、易位 B.缺失、倒位
C.重复、倒位 D.重复、易位
√
图甲染色体上少了e片段，属于染色体结构变异中的缺失，图乙染色体的长度没有改变，但是cde片段发生了倒置，属于染色体结构变异中的倒位。
导练
4.生物体染色体上的等位基因部位可以进行配对联会，非等位基因部位不能配对。某二倍体生物细胞中分别出现如图中①～④系列状况，则对该图的解释正确的是
A.①为基因突变，②为倒位
B.③可能是重复，④为染色体组加倍
C.①为易位，③可能是缺失
D.②为基因突变，④为染色体结构变异
√
导练
图①发生了染色体片段的改变，且改变的片段不属于同源染色体的部分，因此属于染色体结构变异中的易位；
图②染色体的某一片段发生了位置颠倒，属于染色体结构变异中的倒位；
图③在同源染色体配对时出现“环”，可能是染色体结构变异中的缺失或者重复；
图④细胞中有一对同源染色体多了一条，属于染色体数目变异。
染色体变异
染色体数目变异
染色体结构变异
个别染色体增减
以染色体组的形式增减
定义 辨别 二倍体 多倍体 单倍体
类型 结果
缺失
重复
易位
倒位
定义
形成原因
特点
应用
五分钟查落实
【要语必背】
1.互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；易位发生在非同源染色体之间，属于染色体变异。
2.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。
3.单倍体的特点：与正常植株相比，单倍体植株长得弱小，而且高度不育。
4.单倍体育种的核心步骤为(1)花药离体培养；(2)秋水仙素处理单倍体幼苗诱导染色体数目加倍。
5.单倍体育种中用秋水仙素处理幼苗期的单倍体植株，多倍体育种中用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗期的正常植株。
【长句表达】
1.染色体结构变异的结果是什么？
_______________________________________________________________。
2.单倍体育种的优点是什么？
__________________________________。
会使排列在染色体上的基因数目或排列顺序发生改变，导致性状的变异
明显缩短育种年限，后代都是纯合子

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