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(共32张PPT)
生物学（人教版）
必修2
遗传与进化
第2节 染色体变异
第五章 基因突变及其他变异
无籽西瓜比相应的普通有籽西瓜含糖量髙，肉质脆细，风味好，品质优。由于没有种子，所以食用方便。由于无籽西瓜不形成种子，减少营养物质和能量的消耗，，因而能一株多瓜、多次结瓜和结大瓜，单株结2-3个瓜的极为常见。一般可结二茬瓜，栽培管理适当可结三茬瓜，增产效果明显。生产中如何培育无籽西瓜？
生活实例
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
三倍体西瓜植株
无籽西瓜培育过程
【问题探究】
1.什么是二倍体、三倍体、四倍体？
2.图中的秋水仙素的作用是什么？
3.三倍体西瓜植株为什么在产生配子过程中会出现联会紊乱？
4.无籽西瓜培育过程中利用了哪些生物学原理？
1.重要概念
（1）二倍体： 体细胞中含有两个染色体组的个体叫作二倍体。（教材88页）
（2）染色体组：
① 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。每个染色体组包括形态和功能不同的非同源染色体。
②举例 野生马铃薯体细胞中有两个染色体组。
一、二倍体和多倍体
1.重要概念
（3）三倍体 ：
① 概念 三倍体的体细胞中含有三个染色体组。（教材89页）
②三倍体的形成的原因：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，发育成的个体含有三个染色体组。
③三倍体果实无籽的原因是：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的紊乱，不能形成可育的配子。
④三倍体生物实例：香蕉、三倍体无子西瓜。
一、二倍体和多倍体
1.重要概念
（4）四倍体 ：
① 概念 含由2个含有两个染色体组的配子结合发育成的个体。四倍体的体细胞中含有4个染色体组。（教材89页）
(原因二）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。
③四倍体生物实例：四倍体马铃薯、四倍体草莓、四倍体葡萄。
② 四倍体的形成的原因：
(原因一）有2个含有两个染色体组的配子结合发育而来的个体；
一、二倍体和多倍体
1.重要概念
（4）四倍体 ：
① 概念 含由2个含有两个染色体组的配子结合发育成的个体。四倍体的体细胞中含有4个染色体组。（教材89页）
(原因二）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。
③四倍体生物实例：四倍体马铃薯、四倍体草莓、四倍体葡萄。
② 四倍体的形成的原因：
(原因一）有2个含有两个染色体组的配子结合发育而来的个体；
一、二倍体和多倍体
1.重要概念
（5）多倍体 ：
① 概念 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。（教材89页）
③应用：人工诱导多倍体
② 特点：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。
常见方法：低温处理（物理）、用秋水仙素（化学）诱发。其中用秋水仙素来处理萌发的种子或幼苗是目前最常用且最有效的方法。
拓展内容：秋水仙素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，使用时应注意。
一、二倍体和多倍体
低温诱导植物细胞染色体数目的变化
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。
1. 实验原理：
2. 方法步骤：
二、探究与实践
①将蒜/洋葱在冰箱冷藏室内（4℃）放置一周。取出后将蒜/洋葱放在装满清水的容器上方，让它的底部接触水面，于室温（约25℃）培养。待蒜/洋葱长出约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。
作用于有丝分裂什么时期？
有丝分裂前期
②剪取诱导处理的根尖0.5~1cm，放入卡诺氏液中浸泡0.5~1h。
（卡诺氏液：固定细胞的形态），然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次。
③制作装片（同有丝分裂实验）
解离：盐酸和酒精混合液（1：1混合），目的是使组织中的细胞相互分离开来。
漂洗：清水漂洗，目的是洗去药液，防止解离过度。
染色：用甲紫（龙胆紫）或醋酸洋红溶液对染色体染色。
制片：放在载玻片上，加清水并用镊子把根尖弄碎，盖上盖玻片，用拇指轻轻地按压盖玻片完成制片。
二、探究与实践
低温诱导植物细胞染色体数目的变化
④观察：
先用______寻找染色体形态好的分裂象；
视野中既有_______________，也有_ ___________________；
确认某个细胞发生染色体数目变化后，再用______观察；
低倍镜
正常的二倍体细胞
染色体数目发生改变的细胞
高倍镜
低温诱导植物细胞染色体数目的变化
二、探究与实践
⑤结论：
在低温诱导下植物细胞染色体数目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。
【问题思考】细胞内染色体数目能否以一套完整的非同源染色体为基数成套地减少呢？
三、单倍体
【实例】蜜蜂的蜂王和工蜂的体细胞中有32条染色体，而雄蜂的体细胞中只有16条染色体。
蜂王 雄蜂 工蜂
32条 16条 32条
蜜蜂
蜂王
工蜂
由受精卵发育
而来二倍体
雄峰
由卵细胞发育而
来单倍体
1.重要概念：像蜜蜂的雄蜂这样，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。
三、单倍体
（1）成因：由配子（如卵细胞、花粉等）直接发育而来的个体。
（2）代表事例：① 动物蜜蜂中的雄蜂
②在自然条件下，玉米、高粱、水稻、番茄等二倍体植
物，偶尔也会出现单倍体植株
（3）特点：
植株长得弱小
一般高度不育
含偶数个染色体组：可育
含奇数个染色体组：高度不育
三、单倍体
（4）应用：单倍体育种。育种工作者常常采用花药(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。
单倍体育种过程
结合左边单倍体育种，分析以下问题：
a:尝试用流程图总结单倍体育种的过程；
b:单倍体育种的原理是什么？
c:回忆杂交育种过程，单倍体育种的优点有哪些？
单倍体育种优点：
①缩短育种年限；
②子代基因纯合；
③不发生性状分离。
二倍体植株
花药离体培养
单倍体植株
秋水仙素处理
二倍体植株（纯合子）
原理：染色体变异
过程：
三、单倍体
单倍体育种过程
项目 二倍体 多倍体 单倍体
概念
发育起点 受精卵
染色体组的数目 2个 不确定（是正常体细胞染色体组数目的一半）
性状表现 正常（作为单倍体、多倍体的参照物） 植株矮小，且高度不育（除雄蜂外）
四、单倍体与二倍体和多倍体的比较
由受精卵发育而成，体细胞中含有2个染色体组的个体
由受精卵发育而成，体细胞中含有3个或3个以上染色体组的个体
由配子发育而来，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
受精卵
未受精的配子
3个或3个以上
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
方法一：根据染色体形态判断
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。
染色体组数
每组染色体条数
1个染色体组
1组2条染色体
3个染色体组
1组5条染色体
4个染色体组
1组2条染色体
4个染色体组
1组3条染色体
【难点突破】
方法二：根据基因型判断
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。AAaaBbbb→同一字母出现4次→4个染色体组
YyRr
AABBDD
Aaa
ABCD
染色体组数
2个染色体组
2个染色体组
3个染色体组
1个染色体组
【难点突破】
21-三体综合征患者的染色体组成
【事例一】
【问题思考】细胞内染色体数目能否以个别染色体增减或者减少呢？
21三体综合征又称唐氏综合征，是一种常见的染色体病。患者的智力低于常人，身体发育缓慢，并且表现出特殊的面容。对患者进行染色体检查，可以看到患者比正常人多了一条21号染色体。
【事例二】
Turner综合征，又称为先天性卵巢发育不全综合征，正常情况下女孩有2条x染色体，该病是由于女性孩子先天缺少一条x染色体，从而导致孩子身材矮小，成年以后也不来例假，这种情况时也可称为原发性闭经。
五、染色体数目变异
细胞内个别染色体可增加或减少
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
染色体数目的变异
【问题思考】细胞内染色体结构能否发生变异呢？
【案例分析】猫叫综合征是人的5号染色体部分缺失引起的遗传病，因
为患儿哭声轻，音调高，很像猫叫而得名。猫叫综合征患者的生长发育
迟缓，而且存在严重的智力障碍。
六、染色体结构变异
1.人类的许多遗传病是由染色体结构改变引起的。在自然条件或人为因素的影响下，染色体发生的结构变异主要有以下4种类型。
缺失
重复
易位
倒位
染色体结构变异
染色体上的基因的数目或排列顺序改变
生物性状的变异
多数不利
2.染色体结构变异结果
缺失
基因数量减少
重复
易位
倒位
基因数量增加
基因排列顺序改变
基因排列顺序改变
六、染色体结构变异
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 （例：21三体综合征）
成倍增减
染色体组
概念：含个体发育全部基因的一组非同源染色体
分类
二倍体：由受精卵发育来，含两个染色体组的个体
概念：由受精卵发育，含三个以上染色体组
多倍体
特点：器官较大、营养丰富，但发育延迟，结实率低
应用：多倍体育种（例：无籽西瓜、香蕉、小麦）
成因：低温诱导或秋水仙素使染色体加倍
概念：配子（生殖细胞）直接发育来的个体
成因：未经受精的配子直接发育而成
应用：单倍体育种
特点：植株一般长得弱小、高度不育
单倍体
七、课堂小结
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 主要在DNA复制时期 减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
归纳总结
一、概念检测
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）体细胞中含有两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。　（ ）
X
X
X
一、概念检测
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
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
D
C
一、概念检测
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，并且注明它们分别属于几倍体生物。
14
1
二倍体
21
6
六倍体
56
8
4
二、拓展应用
1.在二倍体的高等植物中，偶然会长出一些植株弱小的单倍体，这些单倍体一般不能通过有性生殖繁殖后代。单倍体是如何形成的？为什么不能繁殖后代？
【提示】可能的原因是，二倍体植株经减数分裂形成配子后，一些配子可以在离体条件下发育成单倍体。这些单倍体一般不能通过有性生殖繁殖后代，是因为它们的体细胞中只含有一个染色体组，减数分裂时没有同源染色体的联会，就会造成染色体分别移向细胞两极的紊乱，不能形成正常的配子，因此，就不能繁殖后代。
2.人们平常食用的西瓜是二倍体。在二倍体西瓜的幼苗期，用秋水仙素处理，可以得到四倍体植株。然后，用四倍体植株作母本，用二倍体植株作父本，进行杂交，得到的种子细胞中含有三个染色体组。把这些种子种下去，就会长出三倍体植株。下图是三倍体无子西瓜的培育过程图解。据图回答下列问题。
（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？
（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。
（4）无子西瓜每年都要制种，很麻烦，有没有别的替代方法？
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
教材91页
三倍体西瓜植株
【答案】（1）西瓜幼苗的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。
（2）杂交可以获得三倍体植株。多倍体产生的途径为：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。
（3）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。
（4）有其他方法可以替代。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的组培苗，再进行移栽；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种子的果实，同时，在花期全时段要进行套袋处理，以避免受粉。

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