资源简介

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核心素养
第5章
基因突变及其他变异
生命观念
利用结构与功能观，理解染色体缺失、重复、倒位和易位可以引起染色体上基因的数目或排列顺序的改变，进而导致生物性状的改变甚至死亡。
科学思维
社会责任
准确理解染色体组的概念，并能运用染色体组的概念结合发育的起点区别单倍体与二(多)倍体。
理解单倍体育种和多倍体育种利用了染色体数目变异的原理，并通过与杂交育种的比较，认同单倍体育种可以明显缩短育种的年限。
课标要求
第5章
基因突变及其他变异
说出染色体组、二倍体、多倍体和单倍体的概念。
描述单倍体育种和多倍体育种的原理和操作过程。
进行低温诱导植物染色体数目变化的实验。
阐明染色体结构变异的类型和结果。
导入新课
第5章
基因突变及其他变异
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
马铃薯和香蕉的染色体数目表
为什么平时吃的香蕉是没有种子的？
12
24
11
异常
染色体数目
的变异
NUMBER OF CHROMOSOMES VARIATIONS
染色体数目的变异
第5章
基因突变及其他变异
生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化，称为染色体变异。
概 念
首先，什么是染色体变异，其概念是什么？
其中染色体数目变异，分为两种情况：
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地减少。
关于染色体组
第5章
基因突变及其他变异
在大多数生物的 中，染色体都是 的，也就是说含有 非同源染色体。
其中每套 染色体称为一个染色体组。
染色体组
体细胞
两两成对
两套
非同源
野生马铃薯体细胞中有两个染色体组，每个染色体组包括12条形态和功能不同的非同源染色体。
关于染色体组
第5章
基因突变及其他变异
在大多数生物的 中，染色体都是 的，也就是说含有 非同源染色体。
其中每套 染色体称为一个染色体组。
染色体组
体细胞
两两成对
两套
非同源
在果蝇的体细胞中，有 个染色体组，每组有 条染色体。
雌性果蝇
雄性果蝇
2
4
关于二倍体
第5章
基因突变及其他变异
体细胞中含有 个染色体组的个体叫作二倍体。
二倍体
两
雌性果蝇
雄性果蝇
人类染色体
野生马铃薯体细胞染色体
以上示例都是二倍体生物。
关于二倍体
第5章
基因突变及其他变异
染色体变异之一的个别染色体增加或减少的原因是什么？
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。
a
a
B
B
B
a
a
B
a
a
B
B
B
+
+
a
a
B
a
B
B
B
B
a
a
a
a
a
B
B
a
a
a
a
B
B
B
B
+
+
21-三体综合征患者的染色体组成
关于多倍体
第5章
基因突变及其他变异
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。
多倍体
依据二倍体，推导一下多倍体的概念。
小麦是六倍体
土豆是四倍体
栽培品种的香蕉是三倍体
思考：
多倍体是凭空产生的吗？
关于多倍体
第5章
基因突变及其他变异
多倍体是凭空产生的吗？不是的话，推测一下其产生的情况。
三倍体的形成
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。
二倍体的减数分裂出现错误
含 2 个染色体组的配子
形成
含 1 个染色体组的配子
受精卵中有 3 个染色体组
+
结 合
发育成的个体的体细胞中含有 3 个染色体组
形成
关于多倍体
第5章
基因突变及其他变异
四倍体的形成
二倍体的减数分裂出现错误
含 2 个染色体组的配子
形成
含 2 个染色体组的配子
受精卵中有 4 个染色体组
+
结 合
发育成的个体的体细胞中含有 4 个染色体组
形成
关于多倍体
第5章
基因突变及其他变异
四倍体的形成
二倍体在胚或幼苗时期受到某种因素影响
导 致
有丝分裂产生的新细胞是有 4 个染色体组
纺锤体无法正常形成，有丝分裂后期出现异常
形 成
四倍体可以通过减数分裂形成含有两个染色体组的配子。
关于多倍体
第5章
基因突变及其他变异
食用品种的香蕉是三倍体，野生香蕉是二倍体，尝试解释一下食用香蕉没有种子的原因。
三倍体食用香蕉品种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
可育的配子
导致
不能 形成
无法受精，不能形成种子，只能无性繁殖
导致
对比分析
第5章
基因突变及其他变异
在自然界，几乎全部动物和过半数的高等植物都是 倍体。
多倍体在 中很常见，在 中极少见。
多倍体植物有何优点：
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。
二
植物
动物
染色体数加倍后的草莓
野生草莓
四倍体葡萄的果实比二倍体的大得多，四倍体番茄的维生素 C 含量比二倍体的几乎增加了一倍。
关于
多倍体育种
MULTI-FOLD SPORTS
作用原理：
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 。
当秋水仙素作用于正在 的细胞时，能够抑制
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。
多倍体育种
第5章
基因突变及其他变异
人工诱导多倍体的方法很多，如低温处理、用秋水仙素诱发等。
有效方法：是用 来处理萌发的种子或幼苗。
秋水仙素
分裂
纺锤体
使用萌发的种子或幼苗作为实验材料是因为它们的 分裂旺盛。
加倍
有丝
第5章
基因突变及其他变异
无子西瓜的形成
滴加秋水仙素
杂交
二倍体
四倍体
（母本）
第一年
第二年
三倍体
联会紊乱
无子西瓜
二倍体
（父本）
秋水 仙素
发 育
四倍体植株
二倍体植株
授粉
二倍体幼苗
二倍体幼苗
三倍体种子
发 育
第一年
第二年
三倍体植株
二倍体植株
花粉
诱导
联会 紊乱
三倍体无子西瓜
第5章
基因突变及其他变异
秋水仙素的诱变机理
秋水仙素（C22H25O6N）是从百合科植物秋水仙的种子和球茎中提取的一种植物碱。它是白色或淡黄色的粉末或针状结晶，有剧毒，使用时应当特别注意。
特点性质
作用机理
① 使染色体的着丝粒延迟分裂，使染色单体不能分开。
② 引起分裂中期的纺锤丝断裂，或抑制纺锤体的形成，导致分裂后的染色体不能移向两极，而重组成一个具有双倍性细胞核的细胞。
这样，细胞中染色体数目就增加了。针对不同植物，应使用不同浓度的秋水仙素溶液。
关于
单倍体
HAPLOID
第5章
基因突变及其他变异
单倍体
依据前面的二倍体、多倍体的概念，单倍体是不是体细胞中只有一个染色体组的个体？
单倍体
有些生物的配子能发育成新个体，这些体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体叫做单倍体。
单倍体不一定只有一个染色体组，也可能有多个染色体组。
蜂王
雄蜂
工蜂
染色体数目
32条
16条
32条
雄蜂是由配子发育而来。
第5章
基因突变及其他变异
单倍体
单倍体个体相对于正常个体来说，有什么特点？
弱小
高度不育
染色体数目为体细胞染色体数目的的一半
含偶数个染色体组：可育
含奇数个染色体组：高度不育
第5章
基因突变及其他变异
单倍体育种
单倍体在实际的生产生活中有何应用？
低温或秋水仙素处理单倍体植株的幼苗
花药/花粉
离体培养
人工诱导
染色体加倍
能够明显缩短育种年限。
原理
染色体变异
方法
正常植株
AaBb
单倍体植株
Ab/AB/aB/ab
正常植株
AAbb
AABB
aaBB
aabb
优点
能正常生殖。
均为都是纯合体。
自交的后代无性状分离。
第5章
基因突变及其他变异
对比辨析
生物体 单倍体 二倍体 多倍体
发育起点
体细胞中染 色体组数目
植株特点
如何获得
配子
受精卵
受精卵
1 个或多个
2 个
≥ 3 个
长得弱小，高度不育
——
茎秆粗壮，器官较大，营养物质增加
花药/花粉
离体培养
——
低温或秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
第5章
基因突变及其他变异
对比辨析
多倍体育种 单倍体育种
原理
常用 方法
优点
缺点
染色体组成倍增加
染色体组成倍减少，再加倍后得到纯种
秋水仙素处理萌发的种子、幼苗
花药的离体培养后，人工诱导染色体加倍
器官大，提高产量和营养成分
明显缩短育种年限
适用于植物，在动物方面难以开展
技术复杂一些，须与杂交育种配合
探究·实践
LOW TEMPERATURE INDUCES CHANGES IN THE NUMBER OF PLANT CHROMOSOMES
低温诱导植物染色体数目的变化
第5章
基因突变及其他变异
探究·实践
原理
低温处理植物分生组织细胞，能抑制纺锤体的形成，影响染色体被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，使细胞染色体数目加倍。
步骤
培养的蒜
( 不定根1cm）
减取根尖
（0.5～1cm）
固定形态
冲洗
2 次
卡诺氏液
浸泡 0.5～1 h
体积 分数
95% 酒精
解离
15% 盐酸（质量分数）
95% 酒精（体积分数）
漂洗
染色
制片
低倍镜查找观察对象
4℃
48~72 h
清水
甲紫溶液
高倍镜下仔细观察染色体
第5章
基因突变及其他变异
探究·实践
结果
讨论
蒜根尖细胞染色体数目加倍的显微照片（放大 400 倍）
低温诱导 72 h
对照
秋水仙素与低温都能诱导染色体数目加倍，这两种方法在原理上有什么相似之处？
秋水仙素与低温都能诱导染色体数目加倍，可能都与抑制纺锤体的形成有关，着丝粒分裂后没有纺锤体的牵引作用，因而不能将染色体拉向细胞的两极，导致细胞中的染色体数目加倍。
第5章
基因突变及其他变异
探究·实践
试剂 使用方法 作用
卡诺氏液 将根尖放入卡诺氏液中浸泡 0.5~1 h 固定细胞形态
体积分数为 95%的酒精 冲洗卡诺氏液处理的根尖 洗去卡诺氏液
与质量分数为 15% 的盐酸等体积混合，浸泡经固定的根尖 解离根尖细胞
蒸馏水 浸泡解离后的根尖约10 min 漂洗根尖，去掉解离液
质量浓度为 0.01 g/mL 的甲紫溶液 把漂洗干净的根尖放进盛有甲紫溶液的玻璃皿中染色3~5 min 使染色体着色
第5章
基因突变及其他变异
探究·实践
项目 低温诱导植物细胞染色体数目 的变化 观察根尖分生组织细胞
的有丝分裂
培养 待洋葱长出 1 cm左右不定根时，在 4 ℃ 低温培养 适宜温度下培养
固定 解离前用卡诺氏液进行固定， 然后用体积分数为95%的酒精冲洗 2 次 不用固定
染色 甲紫溶液 醋酸洋红溶液或甲紫
溶液
染色体结构
的变异
CHROMOSOMAL STRUCTURE VARIATIONS
第5章
基因突变及其他变异
染色体结构的变异
缺失
增加
(重复)
染色体的某一片段缺失引起变异。
举例：猫叫综合症（人的第 5 号染色体部分缺失）、
果蝇缺刻翅的形成
正常翅基因组成
缺刻翅基因组成
染色体中增加某一片段引起变异。
举例：果蝇棒状眼的形成
正常眼
棒状眼
第5章
基因突变及其他变异
染色体结构的变异
易位
倒位
染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上引起变异。
举例：果蝇花斑眼的形成
染色体的某一片段位置颠倒引起的变异。
举例：果蝇卷翅的形成
正常眼
花斑眼
正常翅
卷翅
第5章
基因突变及其他变异
染色体结构的变异
染色体易位 染色体互换
图解
区别 位置 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
原理 染色体结构变异 基因重组
观察 可在显微镜下观察到 在显微镜下观察不到
知识小结
SUMMARY OF KNOWLEDGE
第5章
基因突变及其他变异
知识小结
染色体
变异
染色体
变异
育种
应用
染色体
结构变异
染色体
数目变异
缺失、重复、
倒位、易位
个别染色体的增加或减少
以染色体组为基数成倍的增加或减少
单倍体育种
多倍体育种
当堂检测
ON-THE-SPOT DETECTION
第5章
基因突变及其他变异
当堂检测
1. 下列关于染色体组的正确叙述是（ ）
A. 染色体组内不存在同源染色体
B. 染色体组只存在于生殖细胞中
C. 染色体组只存在于体细胞中
D. 染色体组在减数分裂过程中消失
A
第5章
基因突变及其他变异
当堂检测
2. 秋水仙素诱导多倍体形成的原因是（ ）
A. 诱导染色体多次复制
B. 抑制细胞有丝分裂时纺锤体的形成
C. 促使染色单体分开，形成染色体
D. 促进细胞融合
B
第5章
基因突变及其他变异
当堂检测
3. 下列有关单倍体的叙述，正确的是（ ）
A. 体细胞中含有一个染色体组的个体
B. 体细胞中含有奇数染色体数目的个体
C. 体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体
D. 体细胞中含有奇数染色体组数目的个体
C
第5章
基因突变及其他变异
当堂检测
4. 导致遗传物质变化的原因有很多，下图字母代表不同基因，其中变异类型①和②依次是(　 　)
D
突变和倒位
B. 重组和倒位
C. 重组和易位
D. 易位和倒位
第5章
基因突变及其他变异
当堂检测
5. 下图表示细胞中所含的染色体，①②③④ 的基因型可以表示为 (　 　)
C
A. ①：AABb ②：AAABBb ③：ABCD ④：A
B. ①：Aabb ②：AaBbCc ③：AAAaBBbb ④：AB
C. ①：AaBb ②：AaaBbb ③：AAaaBBbb ④：Ab
D. ①：AABB ②：AaBbCc ③：AaBbCcDd ④：ABCD

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