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(共26张PPT)
第5章 基因突变及其他变异
第2节 染色体变异
知识回顾
单倍体
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。
染色体变异：生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化。
染色体组：细胞中的一组完整的非同源染色体，它们在形态和功能上各不相同，但是携带着控制一种生物生长、发育、遗传和变异的全部信息，这样的一组染色体叫作一个染色体组。
二倍体
通常由受精卵发育而成，体细胞中含有2个染色体组的个体，通常可用2N表示。
多倍体
通常由受精卵发育而成，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。
知识回顾
多倍体特点
优点：a.茎秆粗壮；
b.叶片、果实和种子都比较大；
c.糖类和蛋白质等营养物质的含量
都有所增加。
缺点：结实率低，晚熟等。
多倍体植物具有很多优点，该如何获得多倍体植株呢？
单倍体特点：枝叶茎杆弱小，一般高度不育。
染色体数目的变异
多倍体育种
人工诱导多倍体方法
低温处理
秋水仙素诱发等
处理对象：萌发的种子或幼苗
作用时期：有丝分裂前期
作用原理：能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞的两极，从而引起细胞内染色体数目加倍。染色体数目加倍的细胞继续进行有丝分裂，将来就可能发育成多倍体植株。
细胞有丝分裂旺盛
染色体数目的变异
多倍体育种
三倍体无子西瓜培育过程
三倍体植株
三倍体
联会紊乱
第一年
第二年
(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
芽尖细胞分裂旺盛，更容易使染色体数目加倍
(2)处理后的植株，各个部位染色体数目是否都为4N
不是，芽尖发育而来的茎、叶、花染色体数目为4N，但是未处理的根部细胞染色体数目仍为2N
染色体数目的变异
多倍体育种
三倍体无子西瓜培育过程
三倍体植株
三倍体
联会紊乱
第一年
第二年
(3)获得四倍体西瓜为何要与二倍体杂交
(4)三倍体西瓜为什么没有种子？真的一颗没有吗
刺激子房发育成果实
并不是绝对一颗种子都没有，原因在进行减数分裂时，有可能形成正常的卵细胞
染色体数目的变异
低温诱导植物细胞染色体数目的变化
实验原理
处理
导致
结果
低温处理植物的分生组织细胞
细胞的纺锤体不能形成
有丝分裂中染色体不能被拉向两极
细胞不能分裂成两个子细胞
细胞的染色体数目发生变化
染色体数目的变异
低温诱导植物细胞染色体数目的变化
实验步骤
根尖的培养
取材固定
制作装片
将蒜（或洋葱）在冰箱冷藏室内（4℃）放置一周；
取出后，于室温（约25℃）进行培养；
蒜长出约1cm长的不定根时，将装置放入冰箱冷藏室诱导培养48-72h。
解离（解离液）、漂洗（清水）、染色（甲紫溶液）、制片（与观察植物细胞有丝分裂的实验相同）
观察
剪取根尖0.5-1cm，放入卡诺氏液中浸泡0.5-1h，以固定细胞形态，然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次；
先在低倍镜下确认某个细胞发生了染色体数目变化后，再用高倍镜观察
染色体数目的变异
低温诱导植物细胞染色体数目的变化
实验结果
视野中既有正常的二倍体细胞（多），也有染色体数目发生改变的细胞（少）。
对照
低温诱导72h
蒜根尖细胞染色体数目加倍的显微照片
（放大400倍）
低温可以诱导植物细胞染色体数目发生变化。
实验结论
染色体数目的变异
低温诱导植物细胞染色体数目的变化
分析与讨论
(1)显微镜下能否看到细胞连续的变化
在进行实验的过程中，所观察的细胞已经被卡诺氏液等杀死，看到的是死细胞，因此不能观察到连续的变化。
(2)秋水仙素与低温都能诱导染色体数目加倍，两者在原理上有什么相似与不同
相同：抑制细胞有丝分裂过程中纺锤体的形成，影响染色体不能被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，结果植物细胞染色体数目发生变化。
不同：低温条件容易创造和控制，成本低、对人体无害、易于操作。
染色体数目的变异
单倍体育种
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）？
染色体数目的变异
单倍体育种
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）？
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

目的品种
连续
第1年
第2年
第3-8年
染色体数目的变异
单倍体育种
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）？
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
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
目的品种
过程：
原理：染色体变异
优点：
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）
秋水仙素只能处理萌发的幼苗
明显缩短育种年限
纯合体，自交后代不会发生性状分离
缺点：
技术复杂，需与杂交育种配合
染色体数目的变异
单倍体育种
植物组织培养
染色体结构的变异
缺失
缺失：染色体的某一片段消失引起的变异。
正常翅
缺刻翅
实例：
果蝇缺刻翅的形成
人类的猫叫综合征（5号染色体部分缺失）
婴幼儿期似猫叫样哭声、特殊面容
染色体结构的变异
缺失
染色体片段缺失
基因中碱基的缺失
染色体结构的变化
（染色体上基因数量变化）
基因突变
（染色体上基因数量不改变）
在光学显微镜下观察到
在光学显微镜下观察不到
A
a
C
T
C
A
G
G
G
C
C
C
G
G
G
C
重复：染色体增加了某一片段引起的变异。
实例：
果蝇棒状眼的形成
正常眼
棒状眼
染色体结构的变异
重复
增加的一般是相同基因或等位基因
a
b
c
d
e
f
g
h
i
j
k
正常眼
花斑眼
实例：果蝇花斑眼的形成
人慢性粒细胞白血病
染色体结构的变异
易位
易位：染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上。
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
交叉互换
染色体结构的变异
易位
倒位：染色体的某一片段位置颠倒引起变异。
实例：
果蝇卷翅的形成
正常翅
卷翅
倒位发生在一条染色体中
染色体结构的变异
倒位
a
b
c
d
e
f
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
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
缺失
倒位
a
b
c
d
e
f
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
变异类型比较
育种
诱变育种 杂交育种 多倍体育种 单倍体育种
原理
常用方法
优点
缺点
举例
基因突变
基因重组
染色体变异
染色体变异
紫外线、X射线或亚硝酸盐等处理生物
人工杂交
秋水仙素处理萌发的种子、幼苗
花药的离体培养后，人工诱导染色体加倍
提高变异频率，加快育种进程，大幅度改良某些性状
使分散在同一生物不同品种中的多个优良性状集中在同一个体中
简单操作，能较快获得新品种
明显缩短育种年限，子代均为纯合子
有利变异少，需要大量的实验材料
育种时间长，局限于同一种或亲缘关系较近的个体
技术复杂，安全性问题较多
技术复杂且需杂交育种配合
太空育种
抗病植株的快速育成
三倍体西瓜
杂交水稻
随堂检测
下列有关染色体变异的叙述，正确的是（ ）
A．染色体发生倒位时，通常会使染色体上的基因结构发生改变
B．单倍体育种和多倍体育种原理是染色体变异，都属于可遗传变异
C．一个四分体内可发生染色体某片段重复，也可发生某片段易位
D．染色体数目变异可发生在减数分裂过程中，有丝分裂过程不会发生
B
下列关于单倍体、二倍体、多倍体的叙述不正确的是（ ）
A．单倍体都是纯种，多倍体的等位基因至少有三个
B．由受精卵发育而来，体细胞中有几个染色体组就叫几倍体
C．由配子发育而来，体细胞中无论有几个染色体组，都叫单倍体
D．某多倍体植株基因型为AAaBbbCCCDDd，此植物有三个染色体组
A
随堂检测
野生猕猴桃是一种多年生植株上所结的富含维生素C的二倍体（2n＝58）小野果。如图是某科研小组以大量的野生猕猴桃种子（aa）为实验材料培育抗虫猕猴桃无籽新品种的过程，下列分析正确的是（　　）
A．该培育过程中不可使用花药离体培养
B．③⑦过程必须使用秋水仙素，图中AAaa可产生AA、Aa、aa三种类型的配子，
比例为1∶2∶1
C．⑤的亲本不是同一物种
D．⑥过程得到的个体是四倍体
C
随堂检测
下列有关变异与育种的叙述中，有几项是正确的（ ）
①DNA分子中碱基对的增添、缺失和替换不一定都是基因突变
②某植物经X射线处理后未出现新的性状，则没有新基因产生
③二倍体植株的花粉经离体培养后可得到单倍体水稻，稻穗米粒变小
④三倍体植物不能产生正常配子，不能由受精卵发育而来
⑤通过杂交育种能培养出具有杂种优势的新品种
⑥现有Aabb和aaBB培育出aabb的各种育种方法中，最简单快捷的方法是单倍体育种
⑦诱变育种能按人们的意愿获得优良性状品种
⑧三倍体无籽西瓜不育，属于不可遗传变异
A．二项 B．三项 C．四项 D．五项
A

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