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主讲老师：
§5-2 染色体变异
高中生物必修二
根据前面所学减数分裂的知识试着完成表格。
为什么平时吃的香蕉是没有种子的？
分析表中数据你还能提出什么问题吗？能否发挥想象力做出一些推测呢？
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他们的祖先大不相同，如马铃薯和香蕉（见右表）。
讨论
提示：因为香蕉裁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亲乱，不能形成正常的配子，因此无法形成受精卵，进而形成种子。
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
提示：能形成种子的植物细胞中，染色体数目一定是偶数吗？香蕉体细胞中的染色体数目不是偶数，它是怎样形成的呢？又是如何繁殖下一代的？
导言
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。
思考
Thinking
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 12　
栽培品种 48 4 24　
香
蕉 野生祖先种 22 2 11　
栽培品种 33 3 11　
马铃薯和香蕉的染色体数目表
马铃薯和香蕉的染色体数目为什么与他们的野生祖先有很大差别呢？
染色体变异的定义和类型
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。
定 义
类 型
染色体变异
结构变异
数目变异
细胞内个别染色体增加或减少
细胞内染色体组成倍增加或成套减少
二倍体和多倍体
单 倍 体
细胞内个别染色体增加或减少
←21三体综合征患者的染色体组成
21三体综合征
21三体综合征就是患者比正常人多了一条21号染色体
二倍体和多倍体
果蝇体细胞中的染色体两两成对，且含有4对同源染色体，其中：
3对常染色体：Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ各一对
1对性染色体：♀是XX、♂是XY
Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Y构成一套非同源染色体（形态、功能不同）
含有两套非同源染色体（两个染色体组）
称为一个染色体组
果蝇是二倍体
♀
X
X
X
Y
♂
雌雄果蝇体细胞染色体示意图
果蝇
二倍体和多倍体
野生马铃薯的染色体组成（红色为荧光标记）
野生马铃薯的体细胞中含有12对同源染色体，每个染色体组中包括12条形态和功能不同的非同源染色体。即体细胞中含有两个染色体组，为二倍体。
配子
(含1个染色体组)
二倍体和多倍体
二倍体
(含2个染色体组)
配子
(含2个染色体组)
配子
(含1个染色体组)
正常减数分裂
异常减数分裂
个体含3个染色体组（三倍体）
配子
(含2个染色体组)
受精
发育
个体含4个染色体组（四倍体）
受精
发育
二倍体的胚或幼苗
有丝分裂染色体复制未分离
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。
定义：
二倍体和多倍体
四倍体可以通过减数分裂形成含有两个染色体组的配子。
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。
香蕉、三倍体无子西瓜的果实中没有种子，原因就在于此。
多倍体的育性
二倍体和多倍体
在自然界，几乎全部动物和过半数的高等植物都是二倍体。
多倍体在植物中很常见，在动物中极少见。在被子植物中，约有33%的物种是多倍体。例如，普通小麦、棉、烟草、菊、水仙等都是多倍体。某些品种的苹果、梨、葡萄也是多倍体。
举 例
玉米是二倍体
普通小麦是六倍体
二倍体和多倍体
与二倍体植株相比，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。
多倍体的特点
四倍体葡萄的果实比二倍体的大的多
四倍体番茄的维生素C含量比二倍体的几乎增加了一倍
二倍体和多倍体
方法：人工诱导多倍体的方法很多，如：
低温处理：【探究·实践】低温诱导植物细胞染色体数目的变化
秋水仙素诱导：
方法：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
秋水仙素作用：是抑制细胞分裂时纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞两极。
是目前最常用且最有效的方法。
举例：含糖量高的甜菜和三倍体无子西瓜等。
多倍体育种
【探究·实践】低温诱导植物细胞染色体数目的变化
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。
目的要求
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。
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。
实验原理
【探究·实践】低温诱导植物细胞染色体数目的变化
诱导培养
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。
材料处理
剪取根尖：约0.5～1cm
固定细胞形态：放入卡诺氏液中浸泡0.5～1h
冲洗：用体积分数为95%的酒精冲洗2次
制作装片
解离、漂洗、染色、制片，方法同实验“观察植物细胞的有丝分裂”
观察
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。
方法步骤
【探究·实践】低温诱导植物细胞染色体数目的变化
单倍体
蜂王
工蜂
雄蜂
举 例
（体细胞中32条染色体）
（体细胞中32条染色体）
（体细胞中16条染色体）
单倍体
体细胞：2N=32
配　子：
减数分裂
单倍体：
发育
N=16
蜂王：
二倍体(2N)
体细胞中含中32条染色体
雄蜂：
单倍体(N)
体细胞中含中16条染色体
16（N）
N=16（N）
雄蜂的形成
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，叫作单倍体。
定 义
与正常植株相比，植株弱小，且高度不育。
特 点
体细胞：2N=32
配　子：
减数分裂
单倍体：
发育
N=16
16（N）
N=16（N）
染色体数相等
单倍体
应用——单倍体育种
举例：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。
P
DDRR
ddrr
×
DdRr
DR　　　 Dr　　 　dR　　　dr
DDRR　　DDrr　　ddRR　　ddrr
F1
花药(配子)
单倍体
杂交
减数分裂
秋水仙素诱导染色体加倍
DR　　　 Dr　　 　dR　　　dr
离体培养（组织培养技术）
纯合子
选取ddRR（矮抗）即为所需类型
单倍体
单倍体育种
方法
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。
特点
明显缩短育种年限。
原因：用这种方法培育得到的植株，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。
染色体结构的变异——病例：猫叫综合征
病 因
人的第5号染色体部分缺失引起的遗传病
猫叫综合征患者的染色体组成
染色体结构的变异——类型
a
b
c
d
e
f
a
c
d
e
f
染色体的某一片段缺失引起变异。
例如，果蝇缺刻翅的形成。
缺 失
正常翅
缺刻翅
染色体结构的变异——类型
染色体中增加某一片段引起变异。
例如，果蝇棒状眼的形成。
重 复
a
b
c
d
e
f
b
a
b
c
d
e
f
正常眼
棒状眼
染色体结构的变异——类型
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。
例如，果蝇花斑眼的形成。
易 位
a
b
c
d
e
f
1
2
3
4
5
a
b
c
d
1
2
3
4
5
e
f
正常眼
花斑眼
染色体结构的变异——类型
染色体的某一片段位置颠倒也可引起变异。
例如，果蝇卷翅的形成。
倒 位
正常翅
卷翅
d
e
f
a
b
c
a
e
d
c
b
f
染色体结构的变异
　　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。
结　果
后　果
　　大多数染色体结构变异对生物体是不利的，有的甚至会导致生物体死亡。

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