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(共46张PPT)
染色体变异第二课时
（染色体数目变异）
方法 用________________________________诱发或用_______处理
处理对象 _____的种子或幼苗
原理 能够抑制_______的形成，导致染色体不能移向细胞的两极，从而使细胞内染色体数目_____
实例 含糖量高的甜菜和三倍体无子西瓜的培育
作用时期
秋水仙素（目前常用、最有效）
低温
萌发
纺锤体
加倍
细胞分裂前期（有丝分裂前期或减数第一次分裂前期）
染色体数加倍
染色体复制
着丝粒分裂
细胞无法正常分裂
无纺锤体牵引
4条染色体
无纺缍体形成
8个染色体
诱导率低
剧毒，从秋水仙的种子和球茎中提取的一种植物碱
多倍体育种
不同点
低温条件容易创造和控制，成本低、对人体无害、易于操作。
相同点
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，导致洗吧中的染色体数目加倍。
多倍体育种
秋水仙素诱导
多倍体育种——无籽西瓜
二倍体西瓜幼苗（♀）
二倍体西瓜幼苗（♂）
三倍体无子西瓜
子房发育
三倍体植株
（联会紊乱）
二倍体植株（♂）
（第一年）
（第二年）
三倍体种子
花粉（生长激素）刺激子房
秋水仙素处理
四倍体植株（♀）
二倍体植株（♂）
×
无子西瓜是三倍体,体细胞有三个染色体组,减数分裂产生配子时同源染色体联会紊乱,不能形成可育配子,所以不育。P91
多倍体育种——无籽西瓜
多倍体育种
1) 为什么处理的是萌发的种子或幼苗？
萌发的种子或幼苗具有分生能力，细胞进行有丝分裂。
2) 秋水仙素抑制纺锤体的形成，会不会影响着丝粒的分裂？
着丝粒的分裂不是由纺锤丝的牵拉引起的。
3) 多倍体育种的不足？
适用于植物，动物方面难以开展，且多倍体植株多发育延迟，结实率低。
香蕉的祖先为野生芭蕉，个小而多种子，无法食用。
野生芭蕉
2n
有子香蕉
4n
加倍
野生芭蕉
2n
无子香蕉
3n
香蕉的培育过程如下：
多倍体育种——无籽香蕉
可培育出新品种，且培育出的植物器官大，产量高，营养丰富。
优点
结实率低，发育延迟。
缺点
四倍体西红柿
巨玫瑰葡萄
多倍体育种
骡是马和驴杂交产生的后代。马和驴的体细胞中分别有32对和31对染色体，请问骡的体细胞中含有多少条染色体？骡的体细胞增殖是通过正常的有丝分裂进行的，而它们的睾丸或卵巢中原始生殖细胞却不能发生正常的减数分裂，因此骡不能繁殖后代。你能从减数分裂中染色体行为的角度解释其原因吗？（P28—拓展应用-2）
骡体细胞中含有63条染色体，32条来自马，31条来自驴。63条染色体，减数分裂时染色体发生联会紊乱，无法形成正常配子，因此骡子不能繁殖后代。
2N=64
2N=62
……
马1号
马2号
马3号
马4号
马5号
……
马1号
马2号
马3号
马4号
马5号
……
驴1号
驴2号
驴3号
驴4号
驴5号
……
驴1号
驴2号
驴3号
驴4号
驴5号
配子
配子
N=32
N=31
……
马1号
马2号
马3号
马4号
马5号
……
驴1号
驴2号
驴3号
驴4号
驴5号
异源二倍体
2N=63
不育
关于可育、可遗传
2N生物
可育
异源二倍体
不可育
两个染色体组来自不同物种
异源二倍体幼苗
如何处理可育？
秋水仙素处理
4N
3N、5N
高度不育、结实率低
同源多倍体
两个染色体组同源，即来自同一物种
异源多倍体
马铃薯（4N）
可育
小麦（6N）
可育
多倍体植物
同源二倍体
（如：骡子）
原因：联会紊乱
P88下
花药离体培养
P
F1
配子
DDTT
DDtt
ddTT
ddtt
正常植株（纯合）
秋水仙素
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
①过程：
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）
②原理：
染色体变异
③优点：
1）明显缩短育种年限
2）所得个体均为纯合体，自交后代不会发生性状分离
注意：秋水仙素只能处理萌发的幼苗
技术复杂，需与杂交育种配合
④缺点：
单倍体育种
单倍体植株高度不育
单倍体育种 多倍体育种
原理
常用方法
优势
缺点
染色体变异
染色体变异
花药离体培养后
人工诱导染色体数目加倍
秋水仙素处理萌发的种子、幼苗
明显缩短育种年限
得到的植株是纯合子
操作简单
技术复杂一些，需与杂交育种配合
适用于植物，在动物方面难以操作
【思考1】单倍体育种中能用秋水仙素处理萌发的种子吗？
不能，因为单倍体往往高度不育，没有种子，育种操作的对象一般是单倍体幼苗
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，不能简单地认为花药离体培养就是单倍体育种的全过程。
【思考2】花药离体培养=单倍体育种吗？
下列有关变异和生物育种的说法，正确的是(　　)
A.基因重组只发生在减数分裂过程中
B.与单倍体育种相比，杂交育种操作更为复杂
C.二倍体水稻经花药离体培养获得单倍体的过程称为单倍体育种
D.可通过杂交育种和单倍体育种，利用aabb和AABB获得AAbb的植株
D
二倍体西瓜的染色体组成是2n＝22，如图是培育三倍体无子西瓜的流程图。下列分析正确的是
A.西瓜细胞一个染色体组含有11条同源染色体
B.①②③表示杂交过程，杂交过程发生基因重组
C.四倍体(♀)提供的生殖细胞含有两个染色体组
D.三倍体(♀)因不能进行减数分裂而不能结出种子
C
用纯种的高秆抗锈病(DDTT)小麦与矮秆易染锈病(ddtt)小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如图所示。下列有关此育种方法的叙述中，正确的是 ( )
A.过程①的作用原理为
染色体变异
B.过程③必须经过受精
作用
C.过程④必须使用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
D.此育种方法选出的符合生产要求的品种占1/4
D
下列有关变异和生物育种的说法，正确的是(　　)
A.基因重组只发生在减数分裂过程中
B.与杂交育种相比，单倍体育种操作更为复杂
C.二倍体水稻经花药离体培养获得单倍体的过程称为单倍体育种
D.可通过杂交育种和单倍体育种，利用aabb和AABB获得AAbb的植株
BD
1. 实验原理：
______处理植物的___________细胞，能够____________________，以至影响细胞___________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
低温诱导只影响纺锤体的形成，不影响着丝粒的分裂
此细胞不能分裂成两个细胞，于是一个细胞中的染色体就会加倍。
培养诱导： 蒜或洋葱→冰箱4℃放置一周→取出置于培养皿，底部触水→长出不定根1cm→整个装置放入冰箱4℃冷藏室内→培养48~72h。
固定细胞形态：剪取诱导处理的根0.5~1cm →卡诺氏液浸泡0.5~1h→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。
观察： 先用低倍镜观察，再用高倍镜观察。
未长出根前施与低温，打破根的休眠期，促进生根
冲洗附着在根尖表面的卡诺氏液
解离：解离液（15% HCl和 95%酒精 1：1混合）；目的是使组织中的细胞相互分离；时间3~5 min
漂洗：清水洗去解离液，防止解离过度，便于染色
染色：甲紫染液使染色体（质）着色
2. 实验过程：
3. 实验结果：
(1)选材：应选用能进行分裂的分生组织细胞，否则不会出现染色体加倍的情况。
(2)并不是所有细胞中染色体均已加倍：只有少部分细胞实现“染色体加倍”，大部分细胞仍为二倍体分裂状况。
(3)细胞是死的而非活的：显微镜下观察到的细胞是已被解离液杀死的细胞。
(4)着丝粒分裂与纺锤体无关：着丝粒到有丝分裂后期即分裂，无纺锤丝牵引，着丝粒也分裂。
实验注意事项
两次漂洗的比较
项目 第一次漂洗 第二次漂洗
时间不同 在固定之后解离之前 在解离之后染色之前
试剂不同 用95%酒精漂洗 用清水漂洗
目的不同 洗去多余的卡诺氏液 洗去多余的解离液
关于“低温诱导植物染色体数目的变化”的实验，下列叙述正确的是(　　)
A.低温能够抑制纺锤体的形成
B.制作装片的步骤包括解离、染色、漂洗、制片
C.可用新鲜的菠菜叶肉细胞作为实验材料
D.显微镜下观察到的细胞染色体数目均加倍
A
下列关于低温诱导植物细胞染色体数目的变化实验的叙述，正确的是(　　)
A.固定后要用体积分数95%的酒精进行冲洗2次
B.使用卡诺氏液浸泡，不让细胞的形态发生改变
C.经过低温处理后的根尖只有部分细胞染色体数目发生改变
D.取根尖约0.5～1 cm，放入冰箱的低温室内(4 ℃)，进行低温诱导
ABC
解析　取根尖约0.5～1 cm，放入卡诺氏液浸泡，D错误。
①概念：
染色体结构变异是指排列在染色体上的基因数目或排列顺序发生改变，这会导致性状的变异。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死亡。
② 分类：
缺失、重复、易位、倒位
自主学习：阅读课本P90，总结染色体结构变异的概念及类型。
染色体的某一片段消失
1.缺失
正常翅
缺刻翅
a
b
c
d
e
f
实例：果蝇缺刻翅的形成
人类猫叫综合征
结果：导致部分基因数目增加
影响：缺失片段越大，对个体影响越大。
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
比较染色体片段缺失与基因突变碱基对缺失
染色体增加了某一片段
2.重复
正常眼
棒状眼
a
b
c
d
e
f
b
实例：果蝇棒状眼的形成
结果：导致部分基因数目增加
染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上
3.易位
正常眼
花斑眼
a
b
c
d
e
f
g
h
i
j
k
实例：果蝇花斑眼的形成
人慢性粒细胞白血病
结果：导致部分基因顺序改变
比较染色体易位与染色体互换
图解
区别 位置
原理
观察
染色体易位
染色体互换
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
染色体的某一片段位置颠倒引起的变异
4.倒位
正常翅
卷翅
c
d
e
f
a
b
a
f
b
c
d
e
b
c
d
e
实例：果蝇卷翅的形成
女性9号染色体倒位后造成习惯性流产
a
b
c
d
e
f
a
b
c
d
e
f
b
c
d
e
a
f
位置颠倒
结果：导致部分基因顺序改变
思考：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
总结：上述变异类型中，_____和_____改变了染色体上基因的数量，_____和_____改变了基因在染色体上的排列顺序。
缺失
重复
易位
倒位
核心探讨
①非同源染色体之间相互交换片段；
②非同源染色体之间自由组合；
③同源染色体之间通过互换交换片段；
④染色体中DNA的碱基对增加或缺失发生改变；
⑤染色体缺失或增加片段；
染色体变异
基因重组
基因重组
基因突变
染色体变异
辨析下列变异属哪种变异
类别 基因突变 基因重组 染色体变异
适用范围
类型
发生时期
结果
光学显微镜观察
意义
育种中的应用
所有生物（包括病毒）
自然状态下，发生在真核生物的有性生殖过程中
真核生物
诱发突变、自发突变
交叉互换型、自由组合型（R-S转化实验）
染色体结构变异、染色体数目变异
任何时期，主要发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期
减数第一次分裂前期、减数第一次分裂后期
任何时期，主要发生在细胞分裂时
引起基因碱基序列的改变（产生了新基因）
产生了新基因型和性状组成、不能产生新的基因和性状
使排列在染色体上基因的数目或排列顺序发生改变，不产生新的基因，
不能观察到，属于分子水平
不能观察到，属于分子水平
能观察到，属于细胞水平
新基因产生的途径；
生物变异的根本来源；
为生物的进化提供了丰富的原材料；
生物变异的来源之一，对生物进化具有重要的意义
诱变育种
杂交育种
单倍体育种、多倍体育种
三种可遗传变异比较表
生物变异的来源之一，对生物进化具有重要的意义
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）
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。
影响
结果
染色体结构变异中基因的结构发生变化了吗？
多数不利
1. 染色体上某个基因的丢失属于基因突变
2. DNA分子中发生三个碱基对的缺失导致染色体结构变异
3. 染色体易位或倒位不改变基因数量，对个体性状不会产生影响
4. 非同源染色体某片段移接，仅发生在减数分裂过程中
5. 体细胞中含有两个染色体组的个体是二倍体，含有三个或三个以上染色体组的个体是多倍体
6. 染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加
7. 水稻(2n＝24)一个染色体组有12条染色体，水稻单倍体基因组有12条染色体
8. 用秋水仙素处理单倍体植株后得到的一定是二倍体
9. 单倍体含有的染色体组数都是奇数
10. 单倍体一定不含同源染色体，不含等位基因
×
×
√
×
×
×
×
×
×
×
下面有关变异的叙述，错误的是 (　　)
A.非同源染色体上的非等位基因之间可发生基因重组
B.相对于DNA病毒，RNA病毒更容易发生基因突变
C.染色体结构变异均可导致基因的种类和数目发生改变
D.有丝分裂和减数分裂过程中均可发生染色体数目变异
C
如图所示，果蝇X染色体上基因(b)发生重复使正常的卵圆形眼变为棒状眼，下列叙述正确的是(　　)
B
A.果蝇的棒状眼是基因突变的结果
B.果蝇的棒状眼是染色体变异的结果
C.该变异不改变染色体上基因数量
D.该变异在光学显微镜下不可见
(1)单倍体的体细胞中一定只含一个染色体组。( )
(2)低温和秋水仙素都可用于诱导染色体数目加倍。( )
(3)单倍体育种中，可用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。( )
(4)低温诱导植物细胞染色体数目的变化实验中用酒精冲洗的目的是洗去卡诺氏液。( )
(5)猫叫综合征是由人的5号染色体部分缺失引起的遗传病。( )
×
√
×
√
√
1.下列关于单倍体的叙述，正确的是(　　)
A.单倍体一定不可育
B.单倍体一定只含有1个染色体组
C.生物的精子和卵细胞都是单倍体
D.经花药离体培养得到的植株是单倍体
D
P86
2.基因型为BBbbDDDd的细胞中所含的染色体组数最可能是(　　)
A.2个 B.3个
C.4个 D.8个
解析　基因型为BBbbDDDd的个体，控制同一性状的基因出现了4次，故细胞中最可能含有4个染色体组。
C
3.下列关于低温诱导植物细胞染色体数目加倍实验的叙述，正确的是(　　)
A.原理：低温抑制染色体着丝粒分裂，使子染色体不能分别移向细胞两极
B.解离：盐酸和酒精的混合液和卡诺氏液都可以使洋葱根尖解离
C.染色：甲紫和醋酸洋红液都可以使染色体着色
D.观察：显微镜下可以看到大多数细胞的染色体数目发生改变
C
4.下列关于果蝇可遗传变异的叙述，正确的是(　　)
A.基因突变是果蝇可遗传变异的主要来源
B.果蝇非同源染色体之间交换片段属于染色体结构变异
C.染色体中某一片段位置颠倒可能会引起果蝇性状的改变
D.基因型为Aa的果蝇交配，因基因重组而导致子代性状分离
BC

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