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(共68张PPT)
第5章 第2节
人教版 高中生物必修2
一、学习目标
二、重难点
1.说出染色体变异包括染色体数目的变异和染色体结构的变异。
2.阐明二倍体、多倍体和单倍体的概念及其联系。
3.进行低温诱导植物细胞染色体数目变化的实验。
1.染色体数目的变异。
2.染色体组和单倍体的概念。
3.低温诱导植物细胞染色体数目变化的实验。
有子西瓜
无子西瓜
【思考】仔细观察上图，与有子西瓜相比，无子西瓜的染色体组成有什么不同？
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任务一、染色体组
多了一整套非同源染色体
染色体组
染色体组的特征
本质上
1
形态上
2
功能上
3
一个染色体组不含同源染色体，不含等位基因。
各不相同
各不相同，但携带生物生长、发育、遗传和变异的一整套遗传信息。
任务一、染色体组
【资料】科学家把西瓜的花粉粒放入含有植物激素、无机盐和糖类等物质的培养液中培养，结果这些花粉粒旺盛地分裂和生长，最终长成了一株新的植株。
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雌果蝇体细胞染色体组成
不是，存在同源染色体
染色体组是一组非同源染色体，不存在同源染色体
不是，少了一条染色体
染色体组必须含有该物种生长、发育、遗传、变异的全套遗传信息
是
项目
染色体组数 __ __ __ __ __
每个染色体组内染色体数 __ __ __ __ __
染色体组数＝
一个染色体组中的染色体数＝
3
2
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2
2
形态相同的染色体的条数
不同形态染色体的种类数
染色体组数目判断：
任务一、染色体组
问题：下面细胞分别处于什么时期，此时细胞中各有几个染色体组？
每个染色体组内有几条染色体？
MⅠ后期
有丝中期
有丝后期
MⅡ后期
4个
2个
2个
2个
任务一、染色体组
2条
2条
2条
2条
项目
染色体组数 __ __ __ __
染色体组数＝
1
3
2
4
控制同一性状的基因的个数
任务一、染色体组
染色体组数目判断：
不分大小写
YyRr
AABBDD
Aaa
AABbD
二个染色体组
二个染色体组
三个染色体组
一个染色体组
ABCD
两个染色体组
有子西瓜
无子西瓜
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任务一、染色体组
染色体变异
任务二、染色体变异的类型
阅读课本第87页，回答下列问题：
1.染色体变异的类型？
2.染色体数目变异的类型？
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有子西瓜
无子西瓜
任务三、染色体数目变异
阅读课本第87-88页，回答下列问题：
1.什么是二倍体？三倍体？四倍体？多倍体？形成原因？
2.二倍体生物、多倍体生物有哪些？
3.三倍体西瓜无籽的原因？
4.多倍体植株的优点？缺点？
5.人工诱导多倍体的方法？最常用且最有效的方法？原理？
配子
亲代
×
2N
2N
N
N
受精卵
2N
子代
2N
二倍体通过正常的减数分裂形成的配子有几个染色体组？
二倍体
由受精卵发育而来的个体，体细胞中含有两个染色体组的个体
同源染色体不分离
染色单
体分开
若二倍体减数分裂I后期同源染色体不分离，则配子中有几个染色体组？
染色体组加倍
2个
染色体组加倍
2个
同源染色分离
染色单体进入同一极
染色体组加倍
2个
若减数分裂Ⅱ后期，着丝粒分裂后，姐妹染色单体进入同一个子细胞中，所形成的配子中有几个染色体组
思考：
1.异常配子与正常的配子结合，发育成的个体的体细胞中有几个染色体组
2.异常配子与异常的配子结合，发育成的个体的体细胞中有几个染色体组
三个
三倍体：由受精卵发育而来，体细胞中含有三个染色体组的个体。
四个
四倍体：由受精卵发育而来，体细胞中含有四个染色体组的个体。
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。
任务三、染色体数目变异
阅读课本第87-88页，回答下列问题：
1.什么是二倍体？三倍体？四倍体？多倍体？形成原因？
2.二倍体生物、多倍体生物有哪些？
3.三倍体西瓜无籽的原因？
4.多倍体植株的优点？缺点？
5.人工诱导多倍体的方法？最常用且最有效的方法？原理？
多倍体
优点
缺点
①茎秆粗壮；②叶片、果实和种子都比较大；
③糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加。
①可育性降低；②晚熟
4.多倍体植株的优点？缺点？
任务三、染色体数目变异
阅读课本第87-88页，回答下列问题：
1.什么是二倍体？三倍体？四倍体？多倍体？形成原因？
2.二倍体生物、多倍体生物有哪些？
3.三倍体西瓜无籽的原因？
4.多倍体植株的优点？缺点？
5.人工诱导多倍体的方法？最常用且最有效的方法？原理？
思考：
1.秋水仙素作用的时期？
2.秋水仙素是否抑制染色体复制和着丝粒的分裂？
3.秋水仙素作用部位？为什么？
4.处理后的幼苗长大以后是否所有的器官染色体数目均加倍呢？
有丝分裂前期。
在诱导染色体加倍时，秋水仙素对染色体的复制和着丝粒的分裂无影响。
涂在萌发种子或幼苗
因为萌发的种子或幼苗生长旺盛，细胞有丝分裂旺盛，此时处理效果较好
不是。芽尖发育而来的茎叶花均加倍，但是未处理的根部细胞没有加倍
柱头
花柱
子房
花药
花丝
花瓣
花萼
花托
雄蕊
雌蕊
花 的 主 要 结 构
无籽西瓜-花的结构
柱头
花柱
珠被
卵细胞（1个）
极核（2个）
胚囊
胚珠
果皮
子房
发育
子房壁
子房壁
胚珠
种皮
发育
胚
+精子
发育
胚乳
+精子
发育
种子
无籽西瓜-果实的发育
母本
母本
无籽西瓜
1.为什么要用秋水仙素处理幼苗的芽尖？
2.处理后的植株，各个部位染色体数目是否都为4N？
芽尖细胞分裂旺盛，更容易使染色体数目加倍
不一定，地上部分为4N，地下部分还为2N
若处理种子呢？
3.获得的四倍体西瓜为何要与二倍体杂交？
杂交获得三倍体
4.为什么要用四倍体植株做母本？
①多倍体花粉可育低；
②种子产量高
③种皮薄，利于播种
5.四倍体母本所结的西瓜各个结构是几倍体？
6.为什么要给三倍体西瓜授粉？
授粉产生生长素刺激子房发育成果实。
7.三倍体西瓜植株因联会紊乱不能进行正常的减数分裂形成生殖细胞，因此不能形成种子。真的一颗没有吗？
并不是绝对一颗种子都没有，其原因是在进行减数分裂时，有可能形成正常的卵细胞
8.按照一般流程，获得无籽西瓜需要几年？
2年
9.每年都要制种，很麻烦，有没有替代方法？
①进行无性繁殖。将三倍体西瓜植株进行组织培养获取大量的组培苗，再进行移栽
②利用生长素或生长素类似物处理二倍体未受粉的雌蕊，以促进子房发育成无种子的果实
无籽西瓜
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
自然界中还有一类特殊的生物，如雄蜂——未受精的卵细胞直接发育而来的，那它是几倍体呢？
任务三、染色体数目变异
任务三、染色体数目变异-单倍体
阅读课本第88-89页，回答下列问题：
1.什么是单倍体？
2.单倍体植株特点？
4N（四倍体）
配子
2N
（2个染色体组）
花药离体培养
某植物
个体
它是几倍体？
单倍体
原因：由配子（如卵细胞、花粉等）直接发育而成。
任务三、染色体数目变异-单倍体
1.一倍体（体细胞中含一个染色体组的个体）一定是单倍体。
2.单倍体的体细胞中只含一个染色体组。
√
×
3.基因型为AAabbb的个体一定为三倍体。
×
任务三、染色体数目变异-单倍体
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（DDRR）、矮秆易染病(ddrr)两纯系品种。要求培育出具有优良性状(ddRR)的新品种。
任务三、染色体数目变异-单倍体育种
杂交育种
（高杆，抗病）
（抗倒伏抗病）
花药（粉）：
单倍体幼苗：DT Dt dT dt
正常植株：DDTT DDtt ddTT ddtt
新品种：ddTT
方法：花药离体培养
秋水仙素处理
缺点：操作复杂
优点：能明显缩短育种年限
DDTT（♀）× ddtt（♂）
第一年
第二年
筛选
DdTt
（高杆，抗病）
（矮杆，感病）
二倍体生物
（组织培养）
DdTt植株
DT Dt dT dt
每对染色体上成对的基因都是纯合的，自交后不发生性状分离。
任务三、染色体数目变异-单倍体育种
三体
果蝇
正常（8）
增加（8+1）
减少（8-1）
任务三、染色体数目变异-个别染色体的增加或减少
个别染色体的增加或减少
单体
病因：21号同源染色体由2条增为3条。
症状：智力低下，发育迟缓，眼间较宽，外眼角上斜，口常半张，舌外伸，又叫伸舌样痴呆。
21三体综合症（先天性愚型）
个别染色体增加
任务三、染色体数目变异-个别染色体的增加或减少
病因：缺少一条X染色体。
症状：身体矮小，肘外翻，颈部皮肤松弛为蹼颈，外观为女性，但乳房不发育，无生育能力。
性腺发育不良
个别染色体减少
任务三、染色体数目变异-个别染色体的增加或减少
21三体综合征原因？
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
任务三、染色体数目变异-个别染色体的增加或减少
母方减Ⅰ后期21号同源染色体未分离移向细胞一极或减Ⅱ后期21号染色体未分离移向细胞一极
父方减Ⅰ后期21号同源染色体未分离移向细胞一极或减Ⅱ后期21号染色体未分离移向细胞一极
性腺发育不良原因？
1条X染色体
精子
卵细胞
无性染色体
1条X染色体
受精卵
+
→
+
无性染色体
1条X染色体
1条X染色体
任务三、染色体数目变异-个别染色体的增加或减少
父方减Ⅰ后期X、Y同源染色体未分离移向细胞一极或减Ⅱ后期性染色体未分离移向细胞一极
母方减Ⅰ后期X、X同源染色体未分离移向细胞一极或减Ⅱ后期性染色体未分离移向细胞一极
思考：
1超雄综合征（XYY）出现的原因？
父方减数第二次分裂后期两条Y染色体未分离，移向细胞一极。
2.超雌综合征（XXX）出现的原因？
父方减数第二次分裂后期两条X染色体未分离，移向细胞一极。
母方减数第一次分裂后期X、X同源染色体未分离，移向细胞一极。
减数第二次分裂后期两条X染色体未分离，移向细胞一极。
（1）若三体为基因型为Aaa，则产生的配子类型及比例:_______________________。
（2）若三体为基因型为AAa，则产生的配子类型及比例:________________________。
（3）若三体为基因型为AAaa，则产生的配子类型及比例:_____________________.
（4）若三体为XXY的雄性果蝇，三条性染色体任意两条联会概率相等，则XXY个体产生的配子及比例为________________________________。
规则：任意两条同源染色体联 会，另一条随机上下。
Aa:aa:A:a=2:1:1:2
AA:Aa:A:a=1:2:2:1
AA:Aa:aa=1:4:1
XX:XY:X:Y=1:2:2:1
任务四、育种-多倍体育种
原理：
优点：
缺点：
染色体数目变异
茎秆粗壮，叶片、果实和种子比较大、营养物质含量高
发育迟缓、结实率低
这里的A、B、D代表的是染色体组，而不是基因。
异源二倍体：两个染色体组来自不同物种，联会紊乱，不可育。
异源二倍体幼苗如何处理使其可育？
秋水仙素处理
任务四、育种-多倍体育种（异源多倍体育种）
普通小麦的形成过程
八倍体小黑麦的培育过程
第1步：杂交
异源四倍体（4N）
（ABDR）
第2步：染色体加倍
注意：这里的A、B、D、R代表的是染色体组，而不是基因。所以，异源四倍体（ABDR）是不可育的。
第一年
第二年
普通小麦（6N） × 小黑麦（2N）
（RR）
（AABBDD）
八倍体小黑麦（8N ）
（AABBDDRR）
秋水仙素
处理
任务四、育种-多倍体育种（异源多倍体育种）
（高杆，抗病）
（抗倒伏抗病）
花药（粉）：
单倍体幼苗：DT Dt dT dt
正常植株：DDTT DDtt ddTT ddtt
新品种：ddTT
方法：花药离体培养
秋水仙素处理
操作复杂
①能明显缩短育种年限
②每对染色体上成对的基因都是纯合的，自交后不发生性状分离。
DDTT（♀）× ddtt（♂）
第一年
第二年
筛选
DdTt
（高杆，抗病）
（矮杆，感病）
二倍体生物
DdTt植株
DT Dt dT dt
任务四、育种-单倍体育种
原理：
优点：
缺点：
染色体数目变异
用秋水仙素处理单倍体一定能获得纯合子吗？
任务四、育种-杂交育种
原理：
优点：
缺点：
基因重组
①操作简单，目的性强。
②集不同品种的优良性状于一身
育种年限长
若是选育动物品种，则可用测交的方法，选出表现型符合要求且不发生性状分离的个体。
基因突变
萌发种子或幼苗
诱发
基因突变
选择
理想类型
培育
有利变异个体往往不多，需处理大量材料
任务四、育种-诱变育种
原理：
优点：
缺点：
能提高突变率，产生新基因；
在较短时间内获得更多的变异类型。
打破远缘杂交不亲和的障碍；
定向改造生物的遗传性状
技术复杂，可能会产生食品安全问题
如培育转基因抗虫棉
基因重组
获取目的基因
运载体
构建重组DNA
导入受体细胞
具有相关性状的新品种
原理：
优点：
缺点：
任务四、育种-基因工程育种
杂交育种 诱变育种 单倍体育种 多倍体育种
原理 基因重组 基因突变 染色体数目变异 染色体数目变异
方法 杂交→自交→ (选优→自交)多次→ 纯种 用物理或化学方法处理生物 花药离体培养，获得单倍体幼苗→秋水仙素处理，获得纯种植株→选择所需品种 秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
优点 ①集中不同个体的优良性状 ②操作简单 提高突变率，在较短时间内获得更多的优良变异类型；大幅度改良性状 明显缩短育种年限； 自交后代不发生性状分离 茎秆粗壮，叶片、果实、种子较大，营养物质含量增加。
缺点 育种时间长 有利变异少， 需大量处理实验材料 技术复杂 发育迟缓、结实率低
任务四、育种
育种目标 育种方案
集中双亲优良性状
对原品系实施“定向”改造
让原品系产生新性状
使原品系营养器官“增大”或“加强”
单倍体育种
杂交育种
基因工程
诱变育种
多倍体育种
思考
阅读课本89页，回答下列问题
1.实验原理？
2.实验材料？（重点关注试剂及其作用）
3.实验步骤？
4.实验结论？
任务五、低温诱导植物细胞染色体数目的变化
任务五、低温诱导植物细胞染色体数目的变化
任务五、低温诱导植物细胞染色体数目的变化
实验结论
适当低温可以诱导______________加倍。
染色体数目
任务五、低温诱导植物细胞染色体数目的变化
评价任务五
1.在显微镜下可以观察到染色体数目加倍的过程 （ ）
2.视野中的细胞大部分处在分裂期并且细胞中的染色体数目发生改变 （ ）
×
×
任务六、染色体结构的变异
任务六、染色体结构的变异
阅读课本90页，回答下列问题：
1.染色体结构变异的类型？
2.染色体上的基因数目、排列顺序是否改变？
3.细胞中的基因数目是否改变？
b
染色体的某一片段消失
实例：果蝇缺刻翅的形成
人猫叫综合征
a
c
d
e
f
b
a
c
d
e
f
动画演示：缺失
人类的猫叫综合征:5号染色体部分缺失
任务六、染色体结构的变异-缺失
结果：
①染色体上的基因数目减少，
排列顺序改变。
②细胞中的基因数目减少
缺失后的联会现象
任务六、染色体结构的变异-缺失
缺失环
染色体结构变异中的缺失现象与基因突变中的碱基对的缺失
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
改变多个基因
改变1个基因
任务六、染色体结构的变异-缺失
b
染色体增加了某一片段
a
c
d
e
f
b
a
c
d
e
f
动画演示：重复
b
实例：果蝇棒状眼的形成
任务六、染色体结构的变异-重复
结果：
①染色体上的基因数目增加，
排列顺序改变。
②细胞中的基因数目增加
重复后的联会现象
任务六、染色体结构的变异-重复
重复环
染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上
实例：果蝇花斑眼的形成
b
a
c
d
e
f
g
h
i
j
k
动画演示：易位
任务六、染色体结构的变异-易位
结果：
①染色体上的基因数目、
排列顺序改变。
②细胞中的基因数目不变
易位后的联会现象
任务六、染色体结构的变异-易位
十字形结构
染色体易位 片段互换
图解
区别 位置
原理
观察
发生于非同源染色体之间
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
在显微镜下观察到
在显微镜下观察不到
任务六、染色体结构的变异-易位
染色体的某一片段位置颠倒引起的变异
b
a
c
d
e
f
a
e
f
b
c
d
动画演示：倒位
d
c
b
实例：果蝇卷翅的形成
任务六、染色体结构的变异-倒位
①染色体上的基因数目不变、
排列顺序改变。
②细胞中的基因数目不变
结果：
倒位后的联会现象
任务六、染色体结构的变异-倒位
倒位环
倒位
缺失
重复
易位
评价任务六
A. ①～④的变异均未产生新基因
B. ①～④的变异依次是染色体倒位、缺失、重复与基因突变
C. ①～④的变异均可在光学显微镜下观察到
D. ①、②、③依次为染色体结构变异中的缺失、重复、倒位，
④的变异应属于基因突变
1.如下图所示，已知染色体发生了①～④四种变异，则相关叙述正确的是(　　)
D
评价任务六
2.下图中图1为等位基因Aa间的转化关系图，图2为黑腹果蝇(2n＝8)的单体图，图3为某动物的精原细胞形成的四个精细胞的示意图，
则图1、2、3分别发生何种变异(　　)
A
A. 基因突变 染色体变异 基因重组
B. 基因突变 染色体变异 染色体变异
C. 基因重组 基因突变 染色体变异
D. 基因突变 基因重组 基因突变
评价任务六
3.(2024·宁德模拟)一对外表和智力
均正常的夫妇，母亲怀了一个异常的胎儿，
对染色体检查发现，丈夫染色体正常，
妻子和胎儿的18号染色体组成分别如图1和图2。
下列相关叙述正确的是(　 )
A.妻子与胎儿均发生了染色体结构变异，且胎儿细胞中染色体数目也改变
B.妻子18号染色体某一片段位置颠倒，使基因的数目和排列顺序发生改变
C.胎儿异常染色体是减数分裂过程同源染色体非姐妹染色单体互换的结果
D.胎儿的18号染色体部分基因可能会出现过量表达，导致相关疾病的产生
D
评价任务六
4.(2024·江苏模拟)精原
细胞中发生臂内倒位
(如图)将导致染色体桥和
断片的形成，已知有缺失或重复的染色单体
产生的配子不育。下列说法不正确的是(　 )
A.臂内倒位发生于减数分裂Ⅰ前期的同源染色体非姐妹染色单体间
B.断片由于不含着丝粒，分裂末期将游离于主核之外
C.染色体桥断裂后，最后只能形成一个含正常染色体的精子
D.发生该现象的精原细胞产生的配子将有一半以上不可育
D
一半不可育
评价任务六

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