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第三节 染色体畸变可能引起性状改变（第二课时）
第四章 生物的变异
素养目标
通过归纳与概括，比较染色体结构变异与数目变异。
01
科学思维
根据染色体变异原理，结合案例，分析染色体变异在育种上的应用，设计育种方案指导农业生产。
02
社会责任
教学重难点
01
染色体结构变异的类型
课程导入
无籽西瓜因具有无籽的特性而深受喜爱。无籽西瓜是如何培育的呢？
染色体数目变异
染色体数目变异能导致生物性状的改变
染色体数目变异是指生物细胞中染色体数目的增加或减少。
非整倍体变异：体细胞中个别染色体的增加或减少。染色体数目变异在生物界较为普遍，对育种有重要意义。
整倍体变异：体细胞中的染色体数目是以染色体组的形式成倍增加或减少的，如单倍体、多倍体等。
类型
染色体组
染色体数目变异能导致生物性状的改变
概念：一般将二倍体生物的一个配子中的全部染色体称为染色体组。
特点：细胞中的一组非同源染色体，它们在形态结构和功能上各不相同，但是携带着能控制该生物生长发育的全部遗传信息，它们相互协调、共同控制生物正常的生命活动。
一个染色体组的特点
染色体数目变异能导致生物性状的改变
含有控制生物性状的一整套基因，但不能重复
03
所含的染色体形态、大小和功能各不相同
02
不含有同源染色体
01
染色体组
染色体数目变异能导致生物性状的改变
果蝇的体细胞中有8条染色体，即4对同源染色体，包含两个染色体组，每组染色体含有每对同源染色体中的一条染色体。减数分裂形成的生殖细胞中只含一个染色体组，染色体数目为4条 ，其中3条为常染色体、1条为性染色体。
雌果蝇的染色体组
整倍体变异
染色体数目变异能导致生物性状的改变
正常（8）
增加一套（12）
减少一套（4）
一般将二倍体生物的一个配子中的全部染色体称为染色体组，其中包含了该种生物的一整套遗传物质。这组染色体的形态结构、功能各不相同，由于其携有能控制该生物生长发育的全部遗传信息，它们互相协调、共同控制生物正常的生命活动。
染色体组数目的判断方法
染色体数目变异能导致生物性状的改变
根据“染色体形态“判断：细胞内同种形态染色体有几条就含几个
3个
4个
1个
4个
根据“基因型“判断：控制同一性状的基因（同种字母不分大小写）有几个就含几个组
YyRr
AABBDD
Aaa
ABCD
二个
二个
三个
一个
染色体组数目的判断方法
染色体数目变异能导致生物性状的改变
根据“染色体数/染色体形态数“值：比值是几，即含几个染色体组
8条/4种形态=
2个染色体组
4条/2种=2个
8条/2种=4个
染色体数目变异能导致生物性状的改变
二倍体
由受精卵发育而来，具有两个染色体组的个体叫做二倍体。在自然界中，绝大多数的动物和半数以上的高等植物都是二倍体。
水稻是二倍体
玉米是二倍体
染色体数目变异能导致生物性状的改变
多倍体
体细胞中所含染色体组数超过两个的生物，称为多倍体。
香蕉是三倍体
马铃薯是四倍体
普通小麦是六倍体
染色体数目变异能导致生物性状的改变
单倍体
由配子不经受精，直接发育而来，其体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体称为单倍体。
雄蜂是单倍体
雄蚁是单倍体
染色体数目变异能导致生物性状的改变
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
染色体数目非整倍性变异
染色体数目变异能导致生物性状的改变
细胞内个别染色体的增加或减少，也会引起生物性状的改变。例如，人类的卵巢发育不全症，也称为特纳综合征，就是由于缺少一条性染色体引起的，组型为 XO，即 45 条染色体。个别染色体的增加或减少往往是减数分裂过程中染色体的不正常分离引发的。
果蝇
正常（8）
增加（8+1）
减少（8-1）
染色体数目非整倍性变异原因分析
染色体数目变异能导致生物性状的改变
假设某生物体细胞中含有2n条染色体，减数分裂时，某对同源染色体没有分开或姐妹染色单体没有分开，导致产生含有(n＋1)、(n－1)条染色体的配子，如图所示：
21三体综合征原因
染色体数目变异能导致生物性状的改变
3条21号染色体
精子
卵细胞
1条21号染色体
2条21号染色体
受精卵
+
→
+
1条21号染色体
2条21号染色体
3条21号染色体
母方减Ⅰ或减Ⅱ的问题
父方减Ⅰ或减Ⅱ的问题
染色体变异可应用于单倍体育种和多倍体育种
单倍体育种
定义
利用单倍体作为中间环节产生具有优良性状的可育纯合子的育种方法。
产生单倍体的方法
花药离体培养。
花药
花粉粒
单倍体幼苗
花药
染色体变异可应用于单倍体育种和多倍体育种
单倍体育种
核心操作
目的
原理
杂交
花药离体培养
秋水仙素处理
优良基因集于一体
配子发育成单倍体
有性生殖，基因通过配子传递给后代
配子有整套遗传信息
植物细胞具有全能性
染色体加倍，成为可育纯合二倍体
抑制纺锤体形成
细胞不能一分为二
染色体不能分离
染色体变异可应用于单倍体育种和多倍体育种
单倍体育种的原理
染色体畸变
染色体数目变异
整倍体变异
能排除显隐性干扰，提高效率。当亲本杂交后，用 F1的花粉培养成单倍体，再诱导染色体加倍产生纯合子，它的基因型和表型一致，可直接通过表型来判断它们的基因型，其效率高于杂交育种。
缩短育种年限。运用杂交育种方法，要育成一个稳定的纯合品种至少需要5年，利用单倍体育种则可缩短为2年。
优点
染色体变异可应用于单倍体育种和多倍体育种
单倍体育种
二倍体西瓜(Aa)
人工诱导
染色体数量加倍
纯合二倍体
(AA 可育)
花药离体培养
单倍体幼苗
(A 不可育)
单倍体幼苗
(a 不可育)
人工诱导
染色体数量加倍
纯合二倍体
(aa 可育)
染色体变异可应用于单倍体育种和多倍体育种
为什么说单倍体育种能明显缩短育种年限？
花药离体培养
P
宽叶、不抗病
AAbb
×
窄叶、抗病
aaBB
F1
宽叶、抗病
AaBb
配子
AB
Ab
aB
ab
AB
Ab
aB
ab
AABB
AAbb
aaBB
aabb
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
纯合体
秋水仙素
单倍体育种
第1年
第2年
P
宽叶、不抗病
AAbb
×
窄叶、抗病
aaBB
F1
宽叶、抗病
AaBb
↓
F2
A_B_
A_bb
aaB_
aabb
AABB
杂交育种
↓
第1年
第2年
第3~6年
×
×
宽叶、抗病
染色体变异可应用于单倍体育种和多倍体育种
多倍体育种
01
染色体数目变异。
原理
02
操作简单、能较快获得所需新品种、器官巨大、营养含量高。
优点
03
发育迟缓、结实率低、一般只适用于植物。
缺点
染色体变异可应用于单倍体育种和多倍体育种
多倍体育种实例——三倍体无子西瓜的培育
如何获得？
染色体变异可应用于单倍体育种和多倍体育种
多倍体育种实例——三倍体无子西瓜的培育
二倍体
秋水仙素
四倍体
（母本）
二倍体
（父本）
杂交
花粉刺激果实生长
三倍体
第一年
第二年
三倍体植株
二倍体幼苗（2N）
秋水仙素
四倍体（4N）
×
二倍体（2N）
卵细胞（2N）
精子（N）
受精卵（3N）
三倍体植株（3N）
花粉刺激
联会紊乱
无籽西瓜
染色体变异可应用于单倍体育种和多倍体育种
多倍体育种 单倍体育种
原理 染色体畸变 染色体畸变
常用方法 秋水仙素处理萌发的种子、幼苗 秋水仙素处理幼苗
优点 器官大，提高产量和营养成分 明显缩短育种年限
缺点 适适用于植物，在动物方面难以开展；发育延迟，结实率低 技术复杂一些，须与杂交育种配合
举例 三倍体西瓜 抗病植株的快速育成
课堂练习
解析：体细胞中含有两个染色体组的个体不一定是二倍体，若该个体是由受精卵发育而来的，则为二倍体；若该个体是由配子直接发育而来的，则为单倍体，A正确。染色体组是细胞中的一组非同源染色体，故含有一个染色体组的细胞中不含有同源染色体，B正确。由配子直接发育而来的个体称为单倍体，体细胞中只有一个染色体组的个体是单倍体，但单倍体的体细胞中不一定只含一个染色体组，C错误。单倍体是由配子直接发育而来的，八倍体小黑麦的配子含有四个染色体组，所以由配子直接发育形成的单倍体也含有四个染色体组，D正确。
1.下列有关单倍体、多倍体及染色体组的叙述，错误的是（ ）
A.体细胞中含有两个染色体组的个体可能是二倍体
B.含有一个染色体组的细胞中不含有同源染色体
C.体细胞中只有一个染色体组的个体才是单倍体
D.八倍体小黑麦的单倍体细胞中有四个染色体组
C
课堂练习
2.野生种马铃薯为二倍体，栽培种马铃薯为四倍体。下列说法错误的是（ ）
A.野生种马铃薯与栽培种马铃薯存在生殖隔离
B.将野生种马铃薯的幼苗用秋水仙素处理可获得四倍体
C.将栽培种马铃薯的花粉离体培养即可获得二倍体纯合子
D.用野生种马铃薯培育栽培种马铃薯的原理是染色体变异
解析：A、野生种马铃薯为二倍体，栽培种马铃薯为四倍体，为两个物种，存在生殖隔离，A正确；BD、野生种马铃薯为二倍体，秋水仙素（抑制纺锤体的形成，使染色体数目加倍）处理可获得四倍体栽培马铃薯，用野生种马铃薯培育栽培种马铃薯的原理是染色体（数目）变异，BD正确；C、将栽培种马铃薯的花粉离体培养获得的为单倍体马铃薯（由配子发育而来），C错误。故选C。
C
课堂练习
3.细胞中的一组非同源染色体称为一个染色体组。下列关于染色体组的叙述，正确的是（ ）
A.二倍体生物细胞分裂时最多含有4个染色体组
B.体细胞中含有两个染色体组的个体就是二倍体
C.用秋水仙素处理植物的分生组织细胞，能够抑制着丝粒分裂，导致细胞中染色体数目加倍
D.用秋水仙素处理单倍体植株后得到的个体一定含有两个染色体组
A、二倍体生物细胞中含有2个染色体组，在有丝分裂后期，染色体数目加倍，染色体组数也加倍，变成4个染色体组，因此二倍体细胞分裂时最多含有4个染色体组，A正确；B、由配子直接发育来的个体，不管含有几个染色体组，都只能叫单倍体，B错误；C、秋水仙素的作用原理是能抑制纺锤体的形成，以致染色体不能被拉向两极，导致细胞不能分裂成两个子细胞，于是细胞中染色体数目加倍，C错误；D、单倍体不一定只含有一个染色体组，可能含一个或几个染色体组，因此用秋水仙素处理单倍体植株后得到的个体不一定是二倍体，也可能是多倍体，D错误。故选A。
A

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