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人教版（2019）必修二
第5章 基因突变及其他变异
第2节 染色体变异
第2课时
认同人类对遗传物质的认识是不断深化、不断完善的过程，认同实验技术在证明DNA是遗传物质中的作用（科学思维、社会责任）
举例说明什么是单倍体
01
概述单倍体育种的方法及原理
02
学习目标
03
辨别不同类型的染色体结构变异
男
男
情境导入
杂 交 水 稻
资料
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。
单倍体及单倍体育种
01
染色体结构的变异
02
目录
单倍体及单倍体育种
在生物体细胞中，染色体数目不仅可以成倍地增加，还可以成套地减少。
受精卵
2n=32
蜂王（雌性）
工蜂（雌性）
雄蜂 n=16
2n=32
蜂王
卵
n=16
减数分裂
受精作用
持续获得蜂王浆
获得普通蜂蜜
未受精的卵
单倍体
单倍体及单倍体育种
在生物体细胞中，染色体数目不仅可以成倍地增加，还可以成套地减少。
工蜂(2n=32)
（♀性腺未发育）
雄蜂（n=16）
精子
（n=16）
受精卵
（2n=32）
卵细胞（n=16）
蜂王(2n=32)
（♀性腺发育成熟）
减数
分裂
假减数
分裂
工蜂(2n=32)
（只吃3天蜂王浆）
蜂王(2n=32)
（一直吃蜂王浆）
不受精直接发育
单倍体
单倍体及单倍体育种
一、单倍体
1.概念：由配子发育而来，体细胞染色体数目与本物种配子染色体数目相同。
2.原理：染色体变异
高秆：D 矮秆：d 抗病：T 不抗病：t
现有纯合的高秆抗病的小麦（DDTT）和矮秆不抗病的小麦（ddtt），怎样得到矮秆抗病的优良品种（ddTT）？
用遗传图解表示出来。
单倍体及单倍体育种
P
高杆抗病
矮杆不抗病
DDTT
ddtt
×
↓
高杆抗病
DdTt
F1
↓
F2
高杆抗病
9 D_T_
高杆不抗病
3 D_tt
矮杆抗病
3 ddT_
矮杆不抗病
1 ddtt
（淘汰）
（淘汰）
（保留）
（淘汰）
多次自交选种
矮杆抗病
ddTT
杂交
自交
选种
多次自交选种
优良性状的纯合体
杂交育种
纯种既抗倒伏又抗条锈病（ddTT）的小麦育种过程

第1年
第2年
第3-6年
单倍体及单倍体育种
花药
单倍体幼苗
DDTT DDtt ddTT ddtt
花药离
体培养
秋水仙
素处理
DdTt
DT Dt dT dt
单倍体育种
纯种既抗倒伏又抗条锈病（ddTT）的小麦育种过程
杂交
高杆抗病
矮杆不抗病
DDTT
ddtt
×
DT Dt dT dt
正常植株
第1年
第2年
操作复杂
能明显缩短育种年限
产物全为纯合子
优
缺
单倍体及单倍体育种
思考：
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？
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。
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；
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？该个体是几倍体？
该个体是单倍体。
单倍体及单倍体育种
二、二倍体、多倍体、单倍体的比较
项目 二倍体 多倍体 单倍体
概念 体细胞中含有2个染色体组的个体 体细胞中含有3个或3个以上染色体组的个体 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
发育起点 一般为受精卵 一般为受精卵 未受精的配子
染色体组的数目 2个 ≥3个 不确定
性状表现 正常 茎秆粗壮，叶片、果实、种子较大，营养丰富 植株矮小，高度不育
单倍体及单倍体育种
三、判断二倍体、多倍体、单倍体的方法
单倍体及单倍体育种
注意
花药离体培养≠单倍体育种
单倍体育种一般包括：杂交、花药离体培养、秋水仙素处理和筛选 4个过程。
单倍体育种的选择时机
不能选择特定基因型的花粉，因为花粉不能表现出相关性状，应在秋水仙素处理后获得的纯合子中选择具有所需性状的个体。
单倍体育种与多倍体育种的操作对象不同
①由于单倍体往往高度不育，育种操作的对象一般是单倍体幼苗，通过组织培养得到纯合子植株。
②多倍体育种操作的对象是正常萌发的种子或幼苗。
1
2
3
单倍体及单倍体育种
01
染色体结构的变异
02
目录
染色体结构的变异
猫叫综合征患者
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。
染色体结构的变异还有哪些类型呢？
染色体结构的变异
一、类型
1.缺失：
染色体的某一片段缺失引起变异。例如果蝇缺刻翅的形成。
正常翅
缺刻翅
基因数目减少
结果：
2.重复：
染色体中增加某一片段引起变异。例如果蝇棒状眼的形成。
正常眼
棒状眼
基因数目增加
结果：
染色体结构的变异
3.易位：
染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上引起的变异，例如果蝇花斑眼的形成。
基因排列顺序变化
结果：
正常眼
花斑眼
正常翅
卷翅
基因排列顺序变化
结果：
染色体某一片段位置颠倒引起变异，例如果蝇卷翅的形成。
4.倒位：
染色体结构的变异
二、易位和互换的区别
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
辨析
下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
染色体结构的变异
三、结果
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）
四、影响
大多数染色体结构变异对生物体是不利的，甚至导致生物体死亡。
染色体结构的变异
五、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
发生时期
观 察
适用范围
产生结果
共同点 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
染色体结构的变异
六、染色体结构变异和基因突变的比较
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
课堂小测
1.单倍体生物的体细胞染色体数应是( )
A.只含一个染色体 B.只含一个染色体组
C.染色体数是单数 D.含本物种配子染色体数
解析：A、单倍体生物的体细胞中染色体数是该物种体细胞中染色体数的一半，未必只有一个染色体组，A错误；B、单倍体的体细胞中可以含有1个或几个染色体组，B错误；C、单倍体的体细胞中染色体数是不一定是单数，C错误；D、单倍体是具有体细胞染色体数为本物种配子染色体数的生物个体，D正确。
D
课堂小测
2.中国人要把饭碗牢牢握在自己手中。下图是我国研究人员培育矮秆抗病新品种小麦的两种方案，其中①②③为方案一，①④⑤为方案二。下列相关叙述错误的是( )
A.方案一为单倍体育种 B.过程③常用秋水仙素处理
C.方案二依据的原理是基因重组 D.与方案一相比，方案二能明显缩短育种年限
解析：分析题图可知，方案一包括①②③，其中②为花药离体培养，因此可判断方案一为单倍体育种，A正确；方案一为单倍体育种，该过程中花药离体培养后得到的植株是单倍体，还需要用秋水仙素处理使其染色体数目加倍，因此③常用秋水仙素处理，B正确；分析题图可知，方案二为杂交育种，杂交育种能使位于同一物种不同品种中的多个优良性状集中在一个个体上，其原理是基因重组，C正确；方案一为单倍体育种，方案二为杂交育种，方案一能明显缩短育种年限，D错误。
D
课堂小测
3.婴儿痉挛症是一种婴幼儿时期严重的癫痫综合征，研究发现患儿14号染色体部分片段重复，其中重复区域包含FOXG1基因。据此推测婴儿痉挛症形成的原因属于( )
A.基因突变 B.染色体结构变异
C.基因重组 D.染色体数目变异
解析：染色体结构变异中的重复是指染色体增加了某一片段，婴儿痉挛症患儿14号染色体部分片段重复，其中重复区域包含FOXG1基因，这属于染色体结构变异中的重复，B正确。
B
课堂小测
4.果蝇花斑眼的形成机制如下图所示，这种变异属于( )
A.缺失 B.倒位 C.交叉互换 D.易位
解析：据题图分析可知，一条染色体的基因def所在片段和另一条染色体的基因kl所在片段进行了交换，而这两条染色体是非同源染色体，因此，图示为染色体结构变异中的易位，ABC错误，D正确。
D
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