5.2染色体变异课件-2024-2025学年高一下学期生物人教版必修2

第5章 基因突变及其他变异 第2节 染色体变异 导 野生祖先种（多种颜色） 栽培品种（一般都为黄色） 野生祖先种（有籽） 栽培品种（无籽） 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。 讨论： 1、请根据减数分裂的知识试着完成该表格。 2、为什么我们平时吃的香蕉没有种子？ 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 24 11 异常 因为香蕉栽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。 导 1. 染色体 3. 区别 生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化。 染色体结构变异 染色体数目变异 2. 染色体变异 基因突变 分子水平的变异，光镜下不可见。 染色体变异 细胞水平的变异，光镜下可见。 基因重组 导 思＋议 1、染色体变异的概念和分类 2、什么是染色体组？如何判断生物的染色体组数？ 3、什么是二倍体和多倍体？多倍体的成因及特点是什么？ 4、以三倍体无籽西瓜为例说明如何人工诱导多倍体进行育种？ 5、什么是单倍体？单倍体有何特点？如何利用单倍体进行育种？ 6、染色体结构的变异有哪些？会产生什么结果，对生物体产生什么影响？ 1.概念 一、染色体变异类型 生物体的体细胞或生殖细胞内染色体 或 的变化，称为染色体变异。 染色体 的变异 染色体 的变异。 数目 结构 数目 结构 2.种类 展＋评 （一）细胞内个别染色体的增加或减少 二、染色体数目的变异 实例1：唐氏综合征 (21三体综合征)，又称先天愚型，由于多了一条21号染色体而导致的疾病。存活者有明显的智能落后、特殊面容、生长发育障碍和多发畸形。 先天愚型 实例1：唐氏综合征 (21三体综合征) 原因： 减数第一次分裂后期21号同源染色体未分离 减I异常，减II正常 或减数第二次分裂后期姐妹染色单体分离后移向细胞的同一极 减I正常，减II异常 二、染色体数目的变异 实例2： 性染色体数目异常 XO单体 特纳氏综合征(先天性卵巢发育不全综合征)：患者体细胞缺少一条X染色体， 特征：身高、体重落后，手、足背明显浮肿，颈侧皮肤松弛，部分患者智力轻度低下。外观表现为女性，但性腺发育不良，没有生育能力。 44条＋XO（45条） 性染色体异常 44+XYY 超雄综合征 实例3：超雄综合征 二、染色体数目的变异 原因？ 二、染色体数目的变异 （二）以染色体组的形式成倍的增加或减少 思考： （1）果蝇体细胞有几条染色体？ （2）Ⅱ号和Ⅱ号染色体是什么关系?Ⅲ号和Ⅳ号呢? （3）雄果蝇的体细胞中共有哪几对同源染色体? 8条 同源染色体 非同源染色体 Ⅱ和Ⅱ、Ⅲ和Ⅲ、Ⅳ和Ⅳ、X和Y （4）①雄果蝇精子中有哪几条染色体？ ②这些染色体在形态和功能上有什么特点？ ③是否携带着控制生物生长发育的全部遗传信息？ Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、 Y 形态各不相同 功能上：相互协调，共同控制生物生长、发育、遗传和变异 携带全部遗传信息 (5)如果将果蝇的精子中的染色体看作一组，那么果蝇的体细胞中有几组染色体？ 2组 Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X和Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、 Y 二、染色体数目的变异 （三）染色体组 1、定义：细胞中的一组_________染色体，它们在_____和______上各不相同，但是携带着控制生物生长发育的_______________，这样的一组染色体，叫做一个染色体组。 非同源 形态 功能 全部遗传信息 一个染色体组中不含有等位基因和相同基因 二、染色体数目的变异 2、染色体组的判定方法： 方法一：根据染色体形态判断 细胞中同一形态的染色体有几条，则含有几个染色体组；细胞中有几种形态的染色体，一个染色体组中就有几条染色体。 1个染色体组 每组3条 3个染色体组 每组5条 4个染色体组 每组2条 4个染色体组 每组4条 二、染色体数目的变异 2、染色体组的判定方法： 方法二：根据基因型判断 同一英文字母（无论大小写）出现几次，就含有几个染色体组。有几种字母出现，一个染色体组中就有几条染色体。 YyRr AABBDD Aaa ABCD 2个染色体组 每组2条 2个染色体组 每组3条 3个染色体组 每组1条 1个染色体组 每组4条 AAaa AABBDD AaaBbb ABCD 1、下列生物的体细胞中各含有几个染色体组？ 每个染色体组含有几条染色体？ 4 （1） 2 （3） 3 （2） 1 （4） 2、一个基因型为AAaBbb的个体，那它有几个染色体组？ 如果是Ab基因型的呢？ 3个 1个 练习3: 韭菜的体细胞中含有32条染色体,这32条染色体 有8种形态,韭菜的体细胞内有几个染色体组? 4 形态不同的染色体是什么染色体？ 染色体组数的判别（方法三）： 染色体组的数目= 染色体数 染色体形态数 总结：染色体组的数目的判断方法 （1）据基因型进行判断 控制同一种性状的基因有几个，就有几个染色体组 （2）据染色体形态进行判断 图中大小、形态相同的染色体有几条，就有几个染色体组 （3）据文字信息进行判断 染色体数 染色体形态数 染色体组的数目= 1、如图表示某植物正常体细胞的染色体组成，下列可能是该植物基因型的是（ ） A、ABCd B、AaaaBBbb C、AaBbCcDd D、AaaBbb B 2．下列细胞分裂图像中含有2个染色体组的是 (　　) A．①③ B．②④ C．①④ D．③⑤ C 2 4 1 2 1 【跟踪练习】 染色体组数 每个染色体组内染色体数 3 2 1 4 2 1 3 2 4 2 4 2 2 2 3 4 2 3 规律： 染色体组数＝形态相同的染色体的条数=控制同一性状的基因的个数(不区分大小写)。 一个染色体组中的染色体数＝不同形态染色体的种类数 二、染色体数目的变异 （四）二倍体： 由受精卵发育而成的，体细胞中含有两个染色体组的个体叫作二倍体。 例如：人、果蝇、玉米等大多数生物 【思考1】二倍体植株经减数分裂产生的配子中应该有几个染色体组？ 一般情况下，二倍体通过减数分裂形成的配子只有一个染色体组。 【思考2】若减数分裂时姐妹染色单体未分离，配子中应该有几个染色体组？ 可能形成含有两个染色体组的配子 减数分裂异常 减数分裂异常 【思考3】若该异常配子(含两个染色体组)与正常的配子(含一个染色体组)结合后发育成个体，其体细胞中应该含有几个染色体组？ 三个 这样的配子与含有一个染色体组的正常配子结合发育成的个体体细胞中含有三个染色体组，称作三倍体。 无子西瓜 香蕉 【思考4】若两个正常的配子结合后形成的幼苗(含两个染色体组)受到外界环境的影响，进行有丝分裂时，姐妹染色单体未分离，则子细胞中有几个染色体组？ 四个 有丝分裂异常 由2个含有两个染色体组的配子结合发育成的个体，体细胞中含有4个染色体组，称为四倍体。 马铃薯 （4n=48） 棉花 （4n=52） 二、染色体数目的变异 （五）多倍体：由受精卵发育而成的，体细胞中含有三个或三个以上的染色体组的个体。 植物中很常见，动物中极少见。 马铃薯是四倍体 香蕉是三倍体 普通小麦是六倍体 多倍体植株的特点： 与二倍体相比，多倍体的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含量都有所增加。 生长缓慢，结实率低。 四倍体葡萄、番茄 四 倍 体 水 稻 二 倍 体 水 稻 多倍体育种 技术方法：人工诱导多倍体 原理 低温或秋水仙素能够抑制细胞中纺锤体的形成，导致后期数目加倍后的染色体不能正常移向两极，细胞不能分裂。 方法 低温或秋水仙素处理二倍体植物的萌发种子或幼苗 作用时期： 主要作用于有丝分裂的前期 被子植物的有性生殖过程和胚、胚乳发育过程简图 父方 雄蕊 花丝 花药: 花粉母细胞(2N) 花粉(N) 有丝分裂 萌发 花粉管 减数分裂 精子(N) 精子(N) 母方 雌蕊 柱头 花柱 子 房 子房壁(2N) 胚 珠 珠被(2N) 胚囊 母细胞 减数 分裂 单核 胚囊 八核 胚囊 卵 细 胞(N) 极核(N) +极核(N) 受精卵 (2N) 有丝 分裂 受精极 核(3N) 胚 (2N) 胚乳 (3N) 种皮(2N) 果皮(2N) 种 子 果 实 要点 果皮、种皮染色体组成为2N，全部来自母本；性状与母本相同，与父本提供的精子的基因型无关。 胚和胚乳的染色体组成分别为2N和3N，其中有一个N来自父本，其余来自母本。 受精方式:双受精(被子植物特有) 杂交 三倍体 （母本） 实例： 三倍体无子西瓜的培育（P91） （父本） 联会紊乱 无子西瓜 第一年 第二年 三倍体植株 （母本） 二倍体（父本） 二、染色体数目的变异 第一次传粉：获得三倍体种子 第二次传粉：刺激子房产生生长素，促进子房发育成果实 四倍体植株上结的四倍体西瓜三倍体种子的有籽西瓜。 三倍体植株结的西瓜是无籽西瓜。由于三倍体原始生殖细胞中有3套非同源染色体，减数分裂时会出现联会紊乱，不能形成可育的配子。 杂交 三倍体 （母本） 实例： 三倍体无子西瓜的培育（P91） （父本） 联会紊乱 无子西瓜 第一年 第二年 三倍体植株 （母本） 二倍体（父本） 二、染色体数目的变异 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？ 西瓜幼苗的芽尖是有丝分裂旺盛的地方；用秋水仙素处理可以抑制纺锤体的形成，导致细胞内染色体数目加倍，从而得到四倍体植株 杂交 三倍体 （母本） 实例： 三倍体无子西瓜的培育（P91） （父本） 联会紊乱 无子西瓜 第一年 第二年 三倍体植株 （母本） 二倍体（父本） 二、染色体数目的变异 四倍体西瓜植株做母本产生的雌配子中含有几个染色体组？获得的四倍体西瓜为何要与二倍体杂交？产生多倍体的途径 雌配子中含有二个染色体组；杂交可获得三倍体植株。 多倍体产生的途径有：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。 杂交 三倍体 （母本） 实例： 三倍体无子西瓜的培育（P91） （父本） 联会紊乱 无子西瓜 第一年 第二年 三倍体植株 （母本） 二倍体（父本） 二、染色体数目的变异 有时候可以在三倍体西瓜种发现少量发育并不成熟的种子，请推测产生这些种子的原因 三倍体植株一般不能进行正常的减数分裂形成配子，因此不能形成种子。但是，也有可能在减数分裂时形成正常的卵细胞，从而形成正常的种子，但这种概率特别小。 杂交 三倍体 （母本） 实例： 三倍体无子西瓜的培育（P91） （父本） 联会紊乱 无子西瓜 第一年 第二年 三倍体植株 （母本） 二倍体（父本） 二、染色体数目的变异 每年都要制种，很麻烦，有没有别的替代方法？ ①进行无性生殖，将三倍体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植株未受粉的雌蕊，以促进子房发育成无种子的果实，同时，在花期全时段要进行套袋处理，以避免受粉。 杂交 三倍体 （母本） 实例： 三倍体无子西瓜的培育（P91） （父本） 联会紊乱 无子西瓜 第一年 第二年 三倍体植株 （母本） 二倍体（父本） 二、染色体数目的变异 秋水仙素处理过芽尖之后，得到的四倍体植株，整个植株的所有细胞都是四个染色体组吗？ 秋水仙素处理后，分生组织分裂产生的茎、叶、花的细胞中染色体数目加倍，变成四个染色体组； 而未处理的如根部细胞中染色体数仍为两个染色体组 二、染色体数目的变异 （32） 蜂王 产卵 非受精的卵细胞 雄峰 （16） 受精卵 （32） 产生精子 （特殊减数分裂） 受精 产卵 蜂王 工蜂 二倍体 单倍体 （六）单倍体： 由配子直接发育而来，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。 单倍体生物个体弱小，且高度不育，那么它有运用何价值呢？ （六）单倍体 二、染色体数目的变异 （1）形成原因： 由配子（如卵细胞、花粉等）直接发育而成。 （2）特点： 枝叶茎杆弱小，一般高度不育。 原因：体细胞染色体组数一般为奇数，当其进行减数分裂形成配子时，由于同源染色体联会紊乱，不能产生正常的配子。 二、染色体数目的变异 思考： ①体细胞中含有一个染色体组的生物一定是单倍体吗？ ②单倍体的体细胞中一定只含有一个染色体组吗？ ③体细胞中有四个染色体组的个体一定是四倍体吗？ 不一定 如马铃薯是四倍体，其配子发育而成的单倍体的体细胞中有两个染色体组； 普通小麦是六倍体，其配子发育而成的单倍体的体细胞中有三个染色体组 不一定，若是受精卵发育而来的就是四倍体，若是配子发育而来的就是单倍体 ①由配子发育而来的个体，不论含有几个染色体组，都称为单倍体。 ②由受精卵发育而来的个体，含有几个染色体组，就叫做几倍体。 特点： 植株长得弱小 一般高度不育 含偶数个染色体组：可育 含奇数个染色体组：高度不育 原因：体细胞染色体组数一般为奇数，当其进行减数分裂形成配子时，由于同源染色体联会紊乱，不能产生正常的配子。 2.染色体数目的变异——以染色体组的形式成倍地增加或减少 (三)单倍体 41 （六）单倍体： 技术方法： 单倍体育种 优点 二倍体植株 花药离体培养 单倍体幼苗 秋水仙素处理 二倍体植株（纯合子） 缺点 方法 过程 植物组织培养、人工诱导染色体加倍 明显缩短育种年限 技术复杂，需与杂交育种配合。 单倍体育种与多倍体育种的操作对象不同： ①由于单倍体往往高度不育，育种操作的对象一般是单倍体幼苗，通过组织培养得到纯合子植株。 ②多倍体育种操作的对象是正常萌发的种子或幼苗。 二、染色体数目的变异 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 矮杆抗病植株？ 单倍体、二倍体和多倍体总结 项目 二倍体 多倍体 单倍体 概念 发育起点 染色体组的数目 性状表现 由受精卵发育而成，体细胞中含有2个染色体组的个体 由受精卵发育而成，体细胞中含有3个或3个以上染色体组的个体 由配子发育而来，体细胞的染色体数目与本物种配子染色体数目相同的个体 受精卵 受精卵 未受精的配子 2个 3个或3个以上 不确定（是正常体细胞染色体组数目一半） 正常 茎秆粗壮，叶片、果实、种子较大，营养丰富，但发育迟缓，结实率低 植株矮小，且一般高度不育（雄蜂可育） 1.由受精卵发育而成，体细胞含有两个染色体组的个体叫二倍体( ) 2.未经受精的卵细胞发育成的植株，一定是单倍体( ) 3.含有两个染色体组的生物体，一定是二倍体 ( ) 4.生物的一个精子或卵细胞就是单倍体。( ) 5.基因型是aaaBBBCcc的植株一定不是单倍体( ) 6.含一个染色体组的个体是单倍体，但单倍体未必只含一个染色体组( ) √ √ √ × × × 练习：判断下列描述的正误，并说出理由 补充：不同育种方法的比较 类别 杂交育种 诱变育种 单倍体育种 多倍体育种 基因工程育种 原理 方法 优点 缺点 基因重组 杂交→自交→选优→自交 将不同品种的优良性状集中于同一个体上 不能产生新基因；育种进程缓慢、过程复杂 基因突变 用物理或化学方法处理生物 提高突变率，可以在较短的时间内获得更多的优良变异类型 有利变异少，需大量处理实验材料（具有不定向性、低频性） 染色体变异 花药离体培养；秋水仙素处理；选择； 明显缩短育种年限；(得到的植株一般都是纯合子；) 技术性强，需结合杂交育种和人工诱导染色体加倍技术 染色体变异 用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 茎秆粗壮，叶片、果实、种子都比较大，营养物质含量有所增加 发育延迟，结实率降低，一般只适用于植物 基因重组 将一种生物的特定基因转移到另一种生物细胞中 能定向改造生物的遗传性状 有可能引发生态危机 典例：如图甲、乙表示水稻两个品种，A、a和B、b表示分别位于两对同源染色体上的两对等位基因，①～⑥表示培育水稻新品种的过程，请思考： (1)图中哪种途径为单倍体育种？ (2)图中哪一标号处需用秋水仙素处理？ 应如何处理？ (3)④、⑥的育种原理分别是什么？ (4)图中最简便的育种途径是哪种？ 最难以达到育种目的的育种途径是哪种？为什么？ ③⑤ ⑤处用秋水仙素处理单倍体幼苗 ⑥处需用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 基因突变 染色体变异 ①②过程所示的杂交育种，但育种周期较长。 ④诱变育种 基因突变具有低频性、不定向性 Lavf58.12.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 EV录屏3.9.6软件录制 Lavf56.38.102 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $$