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第2节 染色体变异
第1课时
学习目标
1
说出染色体数目变异的类型
辨别不同呈现形式的染色体组
2
说明二倍体、多倍体的含义
3
概述人工诱导多倍体的原理及方法
4
进行低温诱导植物细胞染色体数目变化的实验
5
情境导入
作为野生植物的后代，许多栽培植物的染色体数目却与它们的祖先大不相同，如马铃薯和香蕉(见下表)。
1. 根据前面所学减数分裂的知识，试着完成该表格。
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
12
12
11
异常
情境导入
作为野生植物的后代，许多栽培植物的染色体数目却与它们的祖先大不相同，如马铃薯和香蕉(见下表)。
2. 为什么平时吃的香蕉是没有种子的
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紊乱，不能形成正常的配子，因此无法形成受精卵，进而形成种子。
3. 分析表中数据，你还能提出什么问题吗 能否发挥想象力作出一些推测呢
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
减数分裂和受精作用，能够使生物体亲子代间的染色体数目保持稳定
马铃薯和香蕉的染色体数目为什么与它们的野生祖先有很大差别呢
在自然界，像马铃薯和香蕉这样的例子还有很多，这充分说明了生物界的复杂性。
生物界如果只有稳定，而没有变化，又何来多样性和进化呢
情境导入
2n
减数分裂
2n
母本
n
卵细胞
减数分裂
父本
2n
n
精子
受精卵
子代
2n
染色体变异的概念
概念：生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化
染色体变异
生殖细胞
体细胞
染色体结构的变异
染色体数目的变异
发生在
包括
染色体结构的变异
染色体数目的变异
细胞内个别染色体的增加或减少
细胞内染色体数目以一套完整的非同源染色体为基数成倍地增加或成套的减少
缺失、重复、倒位、易位
光学显微镜下可以观察到
类型
个别染色体的增加或减少：21三体综合征
染色体数目的变异
比正常人多了一条21号染色体
智能落后、特殊面容、生长发育障碍和多发畸形
增加
减少
1.减数第一次分裂后期同源染色体未分离
21三体综合征的成因
2.减数第二次分裂后期姐妹染色单体未分离
21三体综合征的成因
染色体数目的变异
◆野生马铃薯体细胞中有几条染色体
24条染色体
染色体数目成倍地增加或减少
增加
减少
野生马铃薯的染色体组成
(红色为荧光标记)
◆野生马铃薯体细胞中有几对同源染色体
有12对同源染色体
染色体数目的变异
染色体组:在大多数生物的体细胞中，染色体都是两两成对的，也就是说含有两套非同源染色体，其中每套非同源染色体称为一个染色体组
野生马铃薯的染色体组成
(红色为荧光标记)
◆野生马铃薯体细胞中有几个染色体组
有2个染色体组
▲一组非同源染色体
▲形态、大小、功能各不相同
▲含有生长、发育、遗传和变异全套的遗传信息
▲一组中不含同源染色体、等位基因
染色体数目的变异
◆果蝇体细胞有几个染色体组
果蝇体细胞染色体组成
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
果蝇配子染色体组成
◆果蝇配子有几个染色体组
◆每组染色体组含几条染色体？
2个染色体组
1个染色体组
4条染色体
二倍体：像野生马铃薯、果蝇，体细胞中含有两个染色体组的个体
在自然界中，几乎全部动物和过半数的高等植物都是二倍体
3组
4组
1组
2组
4组
染色体组数的判断
请根据染色体的形态判断染色体组的数量。
核心探讨
规律：染色体组数＝形态相同的染色体的条数，
一个染色体组中的染色体数＝不同形态染色体的种类数。
组数
个数
1个
5个
2个
3个
2个
染色体组数的判断
请根据基因型判断染色体组数。
核心探讨
规律：染色体组数＝控制同一性状的基因的个数。
项目
染色体组数
1
2
3
4
概念：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
单倍体
蜂王
2n=32
n=16
雄蜂
减数分裂
配子
发育
n=16
n=16
配子
受精卵
2n=32
发育
蜂王
2n=32
工蜂
2n=32
特殊的减数分裂
二倍体
单倍体
蜂王
工蜂
2n=32
雄蜂
n=16
单倍体
由配子直接发育而来，无论体细胞中含有几个染色体组一律称为单倍体。
含偶数个染色体组：
含奇数个染色体组：
可育
高度不育
1、单倍体的体细胞中并不一定只有一个染色体组
2、二倍体的配子发育成的单倍体，表现为高度不育；
多倍体的配子如含有偶数个染色体组，则发育成的单倍体含有同源染色体及等位基因，可育并能产生后代。
单倍体植株长得弱小，而且高度不育
单倍体育种
◆特点：
◆优点：
明显缩短育种年限，所得个体均为纯合体
◆方法：
植株
①花药离体培养
单倍体
植株
②人工诱导
染色体加倍
正常植株
（纯合子）
种子
自交
萌发
新植株
（新品种）
抗倒伏，不抗病
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
DDTT（♀）× ddtt（♂）
第一年
第二年
筛选
DdTt
抗倒伏，不抗病
倒伏，抗病
二倍体生物
组织培养
DdTt植株
DT Dt dT dt
多倍体
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
受精
发育
个体
(含3个染色体组)
减数分裂出现错误
配子
(含2个染色体组)
减数分裂
配子
(含1个染色体组)
二倍体
(含2个染色体组)
二倍体
(含2个染色体组)
三倍体
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
多倍体
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
四倍体可以通过减数分裂形成含有两个染色体组的配子
香蕉、三倍体无子西瓜的果实中没有种子，原因就在于此
多倍体能产生配子吗？
多倍体的特点
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
四倍体葡萄的果实比二倍体的大得多
四倍体番茄的维生素C含量比二倍体的几乎增加了一倍
多倍体育种
人工诱导多倍体的方法很多，如低温处理或用秋水仙素诱发等
结实率,发育迟缓
◆缺点：
◆优点：
果实大、营养丰富等
◆方法：
低温或
秋水仙素
抑制
纺锤体
的形成
染色体不能移向细胞的两极
导致
染色体数目加倍
导致
多倍体
继续分裂
多倍体育种
无子西瓜的培育
核心探讨
如图是三倍体无子西瓜的培育过程图解。据图回答下列问题：
杂交
三倍体
（母本）
（父本）
联会紊乱
无子西瓜
第一年
第二年
三倍体植株
芽尖细胞正在进行有丝分裂，当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞两极，从而引起细胞内染色体数目加倍。
1．为什么用一定浓度的秋水仙素溶液滴在二倍体西瓜幼苗的芽尖？
无子西瓜的培育
核心探讨
杂交
三倍体
（母本）
（父本）
联会紊乱
无子西瓜
第一年
第二年
三倍体植株
四倍体西瓜植株作母本产生的雌配子中含有两个染色体组。四倍体植株与二倍体植株杂交可获得三倍体植株。
如图是三倍体无子西瓜的培育过程图解。据图回答下列问题：
2．四倍体西瓜植株作母本产生的雌配子中含有几个染色体组？获得的四倍体植株为何要与二倍体杂交？
无子西瓜的培育
核心探讨
杂交
三倍体
（母本）
（父本）
联会紊乱
无子西瓜
第一年
第二年
三倍体植株
促进子房发育成果实。
如图是三倍体无子西瓜的培育过程图解。据图回答下列问题：
3.在无子西瓜培育的过程中用二倍体给三倍体传粉的目的是什么？
4．三倍体无子西瓜的果实中没有种子的原因是什么？
三倍体西瓜的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，不能形成可育的配子。
无子西瓜的培育
核心探讨
杂交
三倍体
（母本）
（父本）
联会紊乱
无子西瓜
第一年
第二年
三倍体植株
进行无性繁殖，将三倍体西瓜植株进行组织培养获得大量的组织苗，再进行移栽。
如图是三倍体无子西瓜的培育过程图解。据图回答下列问题：
5．无子西瓜每年都要制种，很麻烦，有没有别的替代方法？
1
类 型 杂交育种 诱变育种 单倍体育种 多倍体育种
育种原理
育种法
优点
应用 实例
基因突变
染色体变异
基因重组
染色体变异
杂交→自交→选优
→自交
物理或化学的方法处理生物
花药离体培养后再用秋水仙素加倍
使不同亲本的优良性状集中于同一个体上
提高变异频率加速育种进程
明显缩短育种年限
器官大型，
营养含量高
培育矮抗小麦
培育青霉素高产菌株
培育矮抗小麦
三倍体无子
西瓜的培育
用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
课堂小结
学习小结
二倍体
染色体组
染色体数目的变异
多倍体
人工诱导多倍体
染色体变异
染色体结构的变异
秋水仙素诱发
低温诱导植物细胞染色体数目的变化
第2节 染色体变异
第2课时
低温诱导植物细胞染色体数目的变化
实验原理
用低温处理植物分生组织细胞，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。
目的要求
1.学习低温诱导植物细胞染色体数目变化的方法。
2.理解低温诱导植物细胞染色体数目变化的作用机制。
低温诱导植物细胞染色体数目的变化
材料用具
◆材料:
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
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:
低温诱导植物细胞染色体数目的变化
实验步骤
◆诱导培养
◆固定细胞形态
◆制作装片
◆观察
①培养不定根
②低温诱导
待蒜长出约1cm长的不定根→放入冰箱(4 ℃)培养48~72 h
剪取上述根尖0.5~1 cm→放入卡诺氏液中浸泡0.5~1h,用体积分数为95%的酒精冲洗2次
解离→漂洗→染色→制片
注意事项
低温诱导植物细胞染色体数目的变化
现象
◆在显微镜下观察到的细胞已经死亡，不能观察到细胞中染色体数目的变化过程。
◆选材只能是分生区细胞，不能进行细胞分裂的细胞不会出现染色体数目的变化。
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
试剂 使用方法 作用
卡诺氏液 将根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5～1 h 固定细胞形态
体积分数为95%的酒精 冲洗用卡诺氏液处理过的根尖 洗去卡诺氏液
质量分数为15%的盐酸 与体积分数为95%的酒精等体积混合，作为解离液 解离根尖细胞
清水 浸泡解离后的根尖细胞约10 min 漂洗根尖，去除解离液
甲紫溶液 把漂洗干净的根尖放进盛有甲紫溶液的玻璃皿中染色3～5 min 使染色体着色
实验中的试剂及其作用
核心归纳
在自然条件或人为因素的影响下，染色体发生的结构变异主要有以下4种类型。
大多数染色体结构变异对生物体是不利的，有的甚至导致生物体死亡。
缺失
重复
易位
倒位
染色体上基因数目、排列顺序发生改变
结果：性状变异（改变）
染色体结构的变异
人类的许多遗传病是由染色体结构改变引起的。
缺失
染色体结构的变异的主要类型
染色体的某一片段缺失引起变异→基因数目减少
果蝇正常翅
果蝇缺刻翅
果蝇的缺刻翅
5号染色体部分缺失引起猫叫综合征
缺失后的联会现象
重复
染色体结构的变异的主要类型
染色体上增加某一片段引起变异→基因数目增加
例如，果蝇棒状眼的形成
棒状眼
正常眼
重复后的联会现象
易位
染色体结构的变异的主要类型
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→基因序列变化
例如，果蝇花斑眼的形成
正常眼
花斑眼
易位后的联会现象
染色体易位与互换的比较
核心归纳
项目 染色体易位 互换
图解
区别
发生在非同源染色体之间
发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间
属于染色体结构变异
属于基因重组
倒位
染色体结构的变异的主要类型
染色体的某一片段位置颠倒引起变异→基因序列变化
例如，果蝇卷翅的形成
正常翅
卷翅
倒位后的联会现象
染色体结构变异与基因突变的比较
核心归纳
项目 基因突变 染色体结构变异
变化实质
对象
结果
镜检
基因发生碱基的替换、缺失、增添
染色体上的基因片段缺失、重复、倒位及易位
碱基
基因
碱基排列顺序改变
基因数目或排列顺序改变
不可见
可见
项 目 基因突变 基因重组 染色体变异
本 质 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
发生时期 DNA复制时期 减Ⅰ时期 细胞分裂期
观 察 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
适用范围 任何生物 真核生物、 有性生殖 真核生物
产生结果 产生新的基因 只改变基因型 基因“数量”上
发生变化
共同点 都是可遗传的变异 基因突变、基因重组和染色体变异的比较
学习小结
结果
类型
影响
染色体结构的变异
育种
概念
单倍体
生 物 / 染 色 体/ 变 异

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