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(共63张PPT)
第2节 染色体变异
第 2节 染色体变异
野生祖先种、栽培品种
野生祖先种马铃薯
（多种颜色）
栽培品种马铃薯
（一般都为黄色）
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
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
2.为什么平时吃的香蕉是没有种子的？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？
问题探讨
1.根据前面所学减数分裂的知识，试着完成该表格。
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素乱，不能形成正常的配子，因此无法形成受精卵，进而形成种子。
染色体
染色体结构变异
染色体数目变异
个别染色体的增加或减少
以染色体组成倍地增加或减少
生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化。
正常果蝇
（2n=8）
增加一条
减少一条
增加二套
减少一套
(1)概念：
(2)类型：
缺少一截
一、染色体变异概念和类型
细胞水平的变异，光镜下可见。
基因突变
分子水平的变异，光镜下不可见。
基因重组
01
染色体数目变异
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
野生马铃薯配子中染色体
野生马铃薯的染色体组成
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1.野生马铃薯体细胞中有几条染色体
2.2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
5.如果把配子中的染色体看作一组，野生马铃薯体细胞中有几组染色体？
24条
2号：同源染色体。
2号与3号：非同源染色体。
12对
这些染色体的形态、功能不同。这些染色体互为非同源染色体
两组
细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同，但又相互协调，共同控制生物的生长、发育、遗传和变异的一组染色体。
染色体组的概念
野生马铃薯配子中染色体
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
减数分裂
1.请画出雄果蝇减数分裂产生的精
子中含有的染色体？
2.观察以上你所画的精子有几条染色体 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
这些染色体的形态、功能不同。这些染色体互为非同源染色体
3.如果把配子中的染色体看作一组，果蝇体细胞中有几组染色体？
两组
染色体组的特征：
①一个染色体组不含同源染色体，不含等位基因。
②一个染色体组所含的染色体大小、形态和功能各不相同，均为非同源染色体。
③一个染色体组中含有控制生物生长、发育、遗传和变异的全套遗传信息。
④同种生物具有相同的染色体组，不同物种的染色体组不同。
细胞中染色体组数的判断
1.根据染色体的形态判断染色体组的数量，并完成表格。
项目
染色体组数
每个染色体组内染色体数
3
2
2
3
1
3
4
2
2
2
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。
方法一：根据染色体形态判断
项目
染色体
染色体组数
同一英文字母（无论大小写）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。
方法二：根据基因型判断
2. 根据基因型判断染色体组数
2
3
1
4
A a a a
A A B B DD
A a a
A B C D
Aaaa
AABBDD
Aaa
ABCD
三个染色体组
四个染色体组
一个染色体组
练习：下列生物的体细胞中各含有几个染色体组？
形状大小相同的染色体(同源染色体)有几条，就是几个染色体组
C
2个染色体组
2个染色体组
4个染色体组
2个染色体组
AAAaBbbb
YyRr
Aaa
ABCD
2组
每组有2条
3组
每组有1条
1组
每组有4条
4组
每组有2条
同一英文字母（无论大小写）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
由受精卵发育而来的个体，体细胞中含有两个染色体组的个体
在自然界中，几乎全部动物和过半数的高等植物都是二倍体
果蝇
野生马铃薯
二倍体
配子
亲代
×
2N
2N
N
N
受精卵
2N
子代
2N
问题: 一般情况下，二倍体通过减数分裂形成的配子有几个染色体组呢？
二倍体配子染色体组数：
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。
问题：减数分裂形成的配子时会有出现错误的吗？
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
同源染色体不分离
染色单
体分开
若野生马铃薯减数分裂I后期同源染色体不分离，则配子中有几个染色体组
染色体组加倍
染色体组加倍
同源染色分离
染色单体进入同一极
染色体组加倍
若减数分裂Ⅱ后期，着丝粒分裂后，姐妹染色单体进入同一个子细胞中，所形成的配子中有几个染色体组
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
以三倍体、四倍体为例
二倍体
四倍体
二倍体
杂交
三倍体
二倍体
减数分裂过程异常
三倍体
四倍体
结合
有丝分裂过程染色体加倍
(1)多倍体形成的过程:
染色体数目加倍的配子
染色体数目正常的配子
三倍体
四倍体
由受精卵发育而来，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体
(2)多倍体概念
五倍体
......
有几个染色体组就叫几倍体
（3）多倍体植株的特点：
糖类蛋白质等营养物质的含量有所增加。
发育迟缓，结实率低。
缺点：
优点：
茎秆粗壮；叶片、果实和种子 都比较大；
　四倍体草莓
二倍体草莓
三倍体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
三倍体
二倍体
帕米尔高原的植物65%的种类是多倍体。
多倍体是如何形成的呢？
1.方法：
Ⅰ低温处理：
染色体数加倍
染色体复制
着丝粒分裂
细胞无法正常分裂
无纺缍丝牵引
多倍体育种（人工诱导多倍体）
Ⅱ秋水仙素诱发:
(目前常用、最有效)
处理萌发的种子或幼苗。
抑制纺锤体的形成，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加倍
2.原理：
3.作用时期：
有丝分裂的前期
形成纺锤体
内外因素的影响下
不形成纺锤体
细胞分裂异常，导致子细胞染色体加倍
细胞分裂正常，染色体平均分配到两个子细胞中
有丝分裂过程异常与多倍体形成的关系是怎样的
(1)原理：
染色体数目变异
(2)过程：
导致
多倍体育种的原理和过程
萌发的种子或幼苗 　
抑制纺锤体的形成
细胞中染色体数目加倍
多倍体植株
秋水仙素处理
导致
正常分裂分化
染色体不分离
无籽香蕉的培育过程如下：
野生芭蕉
2n
有籽香蕉
4n
秋水
仙素
野生芭蕉
2n
无籽香蕉
3n
无籽香蕉
低温诱导植物细胞染色体数目的变化实验
（1）原理
____处理植物的________细胞，能够________________，以致影响细胞________中染色体__________，导致________________________，于是植物细胞中的染色体数目发生变化（加倍）;
低温
分生组织
抑制纺锤体的形成
有丝分裂
被拉向两极
细胞不能分裂成两个子细胞
试剂 作用
卡诺氏液
95%酒精
解离液
0.01g/mL的甲紫溶液
固定细胞形态
冲洗附着在根尖表面的卡诺氏液
使组织中的细胞相互分离开
使染色体(染色质)着色，便于观察染色体(染色质)的形态、数目和行为
体积分数为95%的酒精溶液和质量分数为15%的盐酸溶液1:1混合
解离液：
（2）
（3）方法步骤
①蒜根尖的培养
②固定
将蒜（或洋葱）在冰箱冷藏室内（__℃）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____℃）进行培养；待蒜长出约___cm长的不定根时，将_________放入冰箱冷藏室内，诱导培养________h；
4
25
1
整个装置
48-72
剪取诱导处理的根尖_____cm，放入_______ 中浸泡______h，以__________ ，然后用________________ 冲洗____次；
0.5-1
卡诺氏液
0.5-1
固定细胞形态
体积分数为95%的酒精
2
③制作装片
包括______、______、______、_______4个步骤；
解离
漂洗
染色
制片
诱导培养→固定（卡诺氏液）→制片→观察。
④观察
先用______寻找染色体形态
好的分裂象；再用______观察；
低倍镜
高倍镜
（4）结果：
诱导率不是百分之百，因此视野中既有二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞，且前者数目多于后者；
秋水仙素与低温都能诱导染色体数目加倍，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。
讨论：
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？
低温诱导 72 h
对照
实验视频：低温诱导植物细胞染色体数目的变化
实验中几种试剂的使用方法和作用
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 冲洗卡诺氏液处理过的根尖 洗去卡诺氏液
与质量分数为15%的盐酸等体积混合，浸泡经固定处理的根尖 解离根尖细胞
清水 漂洗解离后的根尖约10 min 洗去解离液
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
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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
野生马铃薯配子中染色体
野生马铃薯的染色体组成
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
新个体的体细胞中有几个染色体组？新个体属于几倍体呢？
单倍体
2N=32
N=16
2N=32
蜂王
雄蜂
工蜂
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，叫做单倍体。
①概念：
②形成原因 :
由配子（如卵细胞、花粉等）直接发育而成。
精子
卵细胞
受精卵
蜂王
工蜂
雄蜂
单倍体
与正常植株相比，单倍体植株长得弱小，而且高度不育。
单倍体的特点
单倍体
多倍体
一定
不一定
思考：
1.体细胞中含有一个染色体组的生物一定是单倍体吗？
2.单倍体的体细胞中一定只含有一个染色体组吗？
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
单倍体（含2个染色体组）
3.单倍体都是高度不育吗？
不一定：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。
1.二倍体物种所形成的单倍体中，其体细胞中
只含一个染色体组。
练习：判断下列描述的正误，并说出理由
2.含有三个染色体组的个体一定是三倍体。
3.一个精子或者一个卵细胞就是单倍体
4、四倍体物种形成的单倍体，其体细胞含有两个染色体组，可称为二倍体。
5、单倍体可以只有一个染色体组，也可以有多个染色体组。
√
×
项目 二倍体 多倍体 单倍体
概念
发育起点
染色体组的数目
性状表现
体细胞中含有2个染色体组
体细胞中含有3个或3个以上染色体组
体细胞的染色体数目与本物种配子染色体数目相同
受精卵
受精卵
未受精的配子
2个
3个或3个以上
正常体细胞染色体组数目的一半
正常
茎秆粗壮，叶片、果实、种子较大，营养丰富，但发育迟缓，结实率低
植株矮小，且高度不育（除雄蜂外）
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
高秆抗病(DDTT)和矮秆不抗病(ddtt)的小麦,培育矮秆抗病小麦的过程：
4.单倍体育种
(2)单倍体育种的过程
(1)单倍体育种的原理
只能处理幼苗，不能处理种子，因为单倍体高度不育
花药离体培养
P
F1
配子
DDTT
DDtt
ddTT
ddtt
正常植株（纯合）
秋水仙素诱导
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

需要的纯合矮抗品种
连续
第1年
第2年
第3-6年
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
需要的纯合矮抗品种
单倍体育种与杂交育种比较：
优点：单倍体育种能明显缩短育种年限，子代均为纯合子。
秋水仙素处理，染色体加倍
花药离体培养
小结：单倍体育种
（1）方法：
单倍体植株
正常纯合体植株
（3）优点：
明显缩短育种年限
染色体变异（染色体组成倍增加）
（2）依据原理：
用单倍体育种得到的植株，不仅能正常生殖，而且每对染色体上成对的基因都是纯合的，自交产生的后代不会发生性状分离，因此与杂交育种相比，单倍体育种明显缩短了育种年限；
（4）缺点：
技术性强，需结合杂交育种和人工诱导染色体加倍技术
同源多倍体、异源多倍体
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（非种子）；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
02
染色体结构变异
b
染色体的某一片段消失
正常翅
缺刻翅
实例：果蝇缺刻翅的形成
人猫叫综合征
(1)缺失:
a
c
d
e
f
b
a
c
d
e
f
动画演示：缺失
人类的猫叫综合征:5号染色体部分缺失
染色体的某一片段缺失引起变异
染色体结构变异中的缺失现象与基因突变中的碱基对的缺失现象很相似，他们对生物的影响一样吗？
项目 染色体片段缺失 碱基对缺失
图解
区别 原理
观察
染色体结构变异
基因突变
在光学显微镜下观察到
在光学显微镜下观察不到
b
染色体增加了某一片段
(2)重复:
a
c
d
e
f
b
a
c
d
e
f
动画演示：重复
b
实例：果蝇棒状眼的形成
正常眼
棒状眼
染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上
实例：果蝇花斑眼的形成
(3)易位:
b
a
c
d
e
f
g
h
i
j
k
动画演示：易位
正常眼
花斑眼
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
比较染色体易位与染色体互换
染色体的某一片段位置颠倒引起的变异
b
a
c
d
e
f
a
e
f
b
c
d
动画演示：倒位
(4) 倒位:
d
c
b
实例：果蝇卷翅的形成
正常翅
卷翅
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
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
染色体结构变异中基因的结构发生变化了吗？
染色体结构变异的结果
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
项目 基因突变 染色体结构变异
变化实质
对象
结果
镜检
染色体结构变异与基因突变的比较
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
碱基
基因
基因中碱基的排列顺序改变
基因数目或排列顺序改变
不可见
可见
倒位
缺失
重复
易位
基因数目增加
结果 ：
基因数目减少
结果 ：
基因排列顺序改变
结果 ：
基因排列顺序改变
结果 ：
结构变异 ：缺失 、重复、易位、倒位
染色体变异
数目变异
个别增减
成倍增减
二倍体：由受精卵发育来，含两个染色体组的个体
由受精卵发育，含三个以上染色体组
多倍体
器官较大、营养丰富，但发育延迟，结实率低
低温诱导或秋水仙素使染色体加倍
配子（生殖细胞）直接发育来的个体
未经受精的配子直接发育而成
植株一般长得弱小、高度不育
单倍体
2、染色体结构变异对生物都是有害的吗？
少数有利、大多有害，有的甚至导致生物体死亡。
3、染色体变异与基因突变相比，哪一种变异引起的性状变化较大一些？为什么？
每条染色体上含有许多基因，染色体变异会引起多个基因的变化，所以引起的性状变化较大一些。
1、染色体结构的变异导致生物变异的原因是什么？
由于染色体上基因的数目或位置改变而导致的性状的改变
二倍体西瓜幼苗
二倍体西瓜幼苗
秋水仙素处理
二倍体西瓜植株
四倍体西瓜植株
♀
♂
联会紊乱
三倍体西瓜种子
无子西瓜
杂交
授粉
×
自然长成
二倍体西瓜植株
第一年
第二年
三倍体西瓜植株
三倍体无籽西瓜培育过程
用二倍体花粉：刺激子房产生生长素，促进子房发育为果实
（母本）
（父本）
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。
途径：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。
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获得的四倍体为什么与二倍体杂交？联系第1问，能说出产生多倍体的基本途径吗？
问题：
杂交可以获得三倍体植株。
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。
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子果实，同时，在花期全时段要进行套袋处理，以避免受粉。
③有时可以看到三倍体西瓜有少量发育不成熟的种子，请推测产生这些种子的原因？
④无籽西瓜每年都要制种，很麻烦，有没有别的替代方法？
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组培苗，再进行移栽；
第一次杂交，得到三倍体种子。
第二次：提供生长素，刺激子房发育成果实。
秋水仙素处理过芽尖之后，得到的四倍体植株，整个植株的所有细胞都是四个染色体组吗？
秋水仙素处理后，分生组织分裂产生的茎、叶、花的细胞中染色体数目加倍，变成四个染色体组；而未处理的如根部细胞中染色体数仍为两个染色体组；
再思考：
两次传粉的作用有什么不同？
基因突变、基因重组和染色体变异的比较
项 目 基因突变 基因重组 染色体变异
本 质 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
发生时期 DNA复制时期 减数分裂Ⅰ时期 细胞分裂期
观 察 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
适用范围 任何生物 真核生物、有性生殖 真核生物
产生结果 产生新的基因 只改变基因型 基因“数量”上发生变化
共同点 都是可遗传的变异

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