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

5.2 染色体变异 新教材•人教版•必修二 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 野生祖先种VS栽培品种（马铃薯） 野生祖先种马铃薯 （多种颜色） 栽培品种马铃薯 （一般都为黄色） 野生祖先种VS栽培品种（香蕉） 野生祖先种香蕉 （有籽） 栽培品种香蕉 （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(见右表)。 讨论： 1.根据前面所学减数分裂的知识，试着完成该表格。 问题探讨 ♂ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅱ Ⅲ X Y 果蝇染色体图解 请你给果蝇的染色体进行分组 ①4组：4对同源染色体 ②2组： 2套非同源染色体 Ⅱ Ⅲ Ⅳ X Ⅱ Ⅲ Ⅳ Y 6 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(见右表)。 讨论： 1.根据前面所学减数分裂的知识，试着完成该表格。 12 24 11 异常 问题探讨 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(见右表)。 12 24 11 异常 问题探讨 讨论： 2.为什么平时吃的香蕉是没有种子的? 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，进而无法形成种子。 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(见右表)。 12 24 11 异常 问题探讨 讨论： 3.分析表中数据，你还能提出什么问题吗? 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? 1. 染色体变异的概念？2. 染色体数目变异的类型？3. 什么是染色体组？4. 什么是二倍体？多倍体？单倍体？5. 多倍体与二倍体相比，有哪些特点？6. 单倍体与正常植株相比，有哪些特点？7. 人工诱导多倍体的方法有哪些？原理有什么不同？8. 单倍体育种的过程？ 10 染色体变异 发生在 包括 体细胞 生殖细胞 染色体数目变异 染色体结构变异 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。 生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化，称为染色体变异。 染色体变异 1.概念 基因突变 基因重组 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。 染色体数目变异 一、染色体数目的变异 1.分类 （1）一类是细胞内______染色体的增加或减少； 个别 实例： 21三体综合征：先天愚型或唐氏综合征 染色体组成：__________ 45+XY或45+XX 性腺发育不良：Turner综合征 染色体组成：______ 44+XO 出现原因： ①减数第一次分裂个别同源染色体未分离 ②减数第二次分裂个别姐妹染色单体未分离 一种人类男性的性染色体疾病，比正常的男性多出一条Y染色体，所以又称“超雄综合征” 原因： 父方在减数分裂Ⅱ时两条Y染色单体分离后，进入同一个配子中，产生携带YY的异常精子，和正常的卵细胞结合。 举例： XYY三体 14 （2）一类是细胞内染色体数目以_______________________为基数_____地增加或_____地减少； 一套完整的非同源染色体 成倍 成套 ♂ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅱ Ⅲ X Y 果蝇染色体图解 ♀ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅱ Ⅲ X X 请你给果蝇的染色体进行分组 ①4组：四对同源染色体 ②2组：2套非同源染色体 四条染色体，形态、大小和功能均不同 15 染色体组 ♂ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅱ Ⅲ X Y Ⅱ Ⅲ Ⅳ X Ⅱ Ⅲ Ⅳ Y 定义： 1） 一套非同源染色体 2） 染色体的形态、大小、功能各不相同 3） 含有该物种生长、发育、遗传、变异的全套遗传信息 （不含有等位基因） 染色体组数的判断方法 ①细胞中同源染色体（一般同种形态）有几条，细胞内就含有几个染色体组 ___个染色体组 每个染色体组___条染色体 ___个染色体组 每个染色体组___条染色体 ___个染色体组 每个染色体组___条染色体 ___个染色体组 每个染色体组___条染色体 2 1 3 2 2 3 1 4 ___个染色体组 ___个染色体组 ___个染色体组 ___个染色体组 1 3 2 3 ②根据基因型判断细胞中的染色体数目，根据细胞的基因型确定控制相对性状的基因（相同基因或等位基因，往往用同一字母大小写表示）出现的次数，该次数就等于染色体组数 18 12 24 11 异常 体细胞染色体组/组 2 4 2 3 单倍体、二倍体与多倍体 1.二倍体： 人和野生马铃薯等大多数生物的体细胞中都有两个染色体组。像这样，体细胞中含有两个染色体组的个体叫做二倍体。 （一般指经受精卵发育而来的个体） 野生马铃薯的染色体组成 人体内染色体组成 20 一个 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？ 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？ 减数分裂异常 可能形成含有2个染色体组的配子 21 若该异常配子与正常的配子结合后发育成个体，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就含有三个染色体组，称作三倍体。 如果两个含有两个染色体组的配子结合，发育成的个体的体细胞就含有四个染色体组，称作四倍体。 胚或幼苗期有丝分裂异常 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，也会形成四倍体。 1.四倍体一般是可育的。 思考：三倍体和四倍体的生物可育吗？ 四倍体可以通过减数分裂形成含有两个染色体组的配子。 2.三倍体一般是不可育的。 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。 12 24 11 异常 体细胞染色体组/组 2 4 2 3 此个体为几倍体？ 二倍体 四倍体 二倍体 三倍体 香蕉、三倍体西瓜的果实中为什么没有种子？ 与二倍体植株相比，多倍体植株的特点有： 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 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。 人工诱导多倍体 秋水仙素诱发 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 ▲是目前最常用且最有效的方法 用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 ▲方法： 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的两极，从而引起细胞内染色体数目加倍 ▲秋水仙素的作用原理 多倍体育种 无子香蕉培育 　　香蕉的祖先为野生芭蕉，个小而多种子，无法食用。香蕉的培育过程如下： 野生芭蕉 2n 有子香蕉 4n 加倍 野生芭蕉 2n 无子香蕉 3n 请在图中的横线上填写其所含有的染色体数，括号中填写其属于几倍体。 卵细胞____ 雄蜂(N=16) 蜂王(2N=32) 精子____ 受精卵 工蜂____ ( )倍体 雄蜂____ ( )倍体 蜂王____ ( )倍体 16 16 16 32 32 单 二 二 像蜜蜂的雄蜂这样，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做单倍体。 由生殖细胞直接发育而来 29 单倍体 特点： 与正常二倍体植株比较，单倍体植株长得弱小，而且高度不育。 一般高度不育 含偶数个染色体组： 含奇数个染色体组： 可育 高度不育 单倍体育种 植株 花药(或花粉）离体培养 单倍体植株 人工诱导染色体数目加倍 正常植株 （纯合子） 种子 自交 萌发 正常植株 新植株 （新品种） 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部。 一般为二倍体植株 花药离体培养 P F1 配子 DDTT DDtt ddTT ddtt 秋水仙素处理 高杆抗病 DDTT × 矮杆感病 ddtt 高杆抗病 DdTt DT Dt dT dt 单倍体植株 DT Dt dT dt 需要的纯合矮秆抗病品种 杂交 （诱导染色体数加倍） 筛选 单倍体育种的优点： 1.明显缩短育种年限 2.快速获得纯合子 单倍体育种的缺点： 技术复杂，需与杂交育种配合 判断这些句子是否正确，并解释。 ①一个染色体组是一套非同源染色体。 ②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。 ③单倍体的体细胞中只有一个染色体组。 ④六倍体产生的配子中有三个染色体组。 √ √ × × 要看发育起点。若发育起点是配子，则无论其体细胞中含有几个染色体组，都称为单倍体。 二倍体的单倍体的体细胞中只有一个染色体组;四倍体的单倍体的体细胞中含有两个染色体组。 33 判断这些句子是否正确，并解释。 ⑤蜂王体细胞中含有两个或四个染色体组。 ⑥蜜蜂的性别由性染色体决定。 ⑦染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加。 ⑧用秋水仙素处理单倍体植株后得到的一定是二倍体，也一定是纯合子。 √ × × 蜜蜂的性别由染色体组数决定。 染色体组整倍性变化必然导致基因数目增加。 × 用秋水仙素处理单倍体植株后得到的不一定是二倍体，也不一定是纯合子。 34 请判断下列说法是否正确。 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。 ④单倍体长得弱小，一般高度不育。 √ × × √ 四倍体植株的单倍体含有两个染色体组 基因型为AAAAaabbbbbb的六倍体可产生基因型为AAabbb的配子,由该配子发育成的个体为单倍体 35 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 41 染色体结构变异 染色体结构变异 1.类型： 缺失、重复、易位、倒位 2.原因： 自然条件或自然因素的影响 3.结果： 染色体结构的改变，会使排列在染色体上的基因数目或排列顺序发生改变，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，甚至导致死亡。 染色体结构变异 ①缺失：染色体的某一片段缺失引起变异。例如，果蝇缺刻翅的形成 缺失 结果：基因数目减少 果蝇正常翅 果蝇缺刻翅 ②重复：染色体中增加某一片段引起变异，例如，果蝇棒状眼的形成 重复一段染色体 重复 结果：基因数目增加 染色体结构变异 增加的片段来自同源染色体，增加的一般是相同基因或等位基因，因此又叫做重复 45 ③易位：一条染色体某一片段，移接到另一条非同源染色体上引起变异。 例如，果蝇花斑眼的形成 移接 a b c d e f g h i j k l g h i j k l a b c e f d a b c k l g h d e f j i 正常眼 花斑眼 染色体结构变异 结果：基因排列顺序变化 染色体易位 交叉互换 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 ④倒位：染色体的某一片段位置颠倒也可引起变异。 例如，果蝇卷翅的形成 a b c d e f a b c d e f b c d e a f 颠倒 卷翅（Cy） 染色体的某一片段位置颠倒180o 染色体结构变异 结果：基因排列顺序变化 染色体结构变异 Chromosomal structural variation 缺失 重复 染色体结构变异 Chromosomal structural variation 倒位 易位 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 结构变异 ：缺失 （例 ：猫叫综合症） 、重复、易位、倒位 染色体变异 数目变异 个别增减 （例：21三体综合征） 成倍增减 染色体组 概念：含个体发育全部基因的一组非同源染色体 分类 二倍体：由受精卵发育来，含两个染色体组的个体 概念：由受精卵发育，含三个以上染色体组 多倍体 特点：器官较大、营养丰富，但发育延迟，结实率低 应用：多倍体育种（例：无籽西瓜、香蕉、小麦） 成因：自然或人为（秋水仙素）使染色体加倍 概念：配子直接发育来的个体 成因：未经受精的配子直接发育而成 应用：单倍体育种；花药离体培养法 特点：植株一般较弱小、不育 单倍体 习题巩固 Exercises to consolidate X 1.染色体变异包括染色体数目的变异和结构的变异。 判断下列相关表述是否正确。 (1)只有生殖细胞中的染色体数目或结构的变化才属于染色体变异。 （ ） (2)体细胞中含有两个染色体组的个体就是二倍体。 （ ） （3）用秋水仙素处理单倍体植株后得到的一定是二倍体。 （ ） X X 习题巩固 Exercises to consolidate A.促进细胞融合 B.诱导染色体多次复制 C.促进染色单体分开,形成染色体 D.抑制细胞有丝分裂时纺锤体的形成 2.秋水仙素能诱导多倍体形成的原因是（ ） D 习题巩固 Exercises to consolidate 3.慢性髓细胞性白血病是一种恶性疾病，患者骨髓内会出现大量恶性增殖 的白细胞。该病是由于9号染色体和22号染色体互换片段所致。这种变 异属于 （ ） A.基因突变 B.基因重组 C.染色体结构变异 D.染色体数目变异 C 习题巩固 Exercises to consolidate 4.填表比较豌豆、普通小麦、小黑麦的体细胞和配子中的染色体数目、染色体组数目， 并且注明它们分别属于几倍体生物。 生物种类 豌豆 普通小麦 小黑麦 体细胞中的染色体数/条 42 配子中的染色体数/条 7 28 体细胞中的染色体组数 2 配子中的染色体组数 3 属于几倍体生物 八倍体 14 1 21 6 56 8 4 二倍体 六倍体 习题巩固 Exercises to consolidate 1.在二倍体的高等植物中，偶然会长出一 些植株弱小的单倍体。这些单倍体一般 不能通过有性生殖繁殖后代。单倍体是如何形成的？为什么不能繁殖后代？ 可能原因是，二倍体植株经减数分裂形成配子后，一些配子可以在离体条件下发育成单倍体。这些单倍体一般不能通过有性生殖繁殖后代，是因为它们的体细胞中只含有一个染色体组，减数分裂时没有同源染色体的联会，就会造成染色体分别移向细胞两极时的紊乱，不能形成正常的配子，因此，就不能繁殖后代。 多倍体育种 Polyploid breeding （一）无子西瓜培育 雌蕊子房 子房壁 果皮 胚珠 珠被 种皮 卵细胞（1个）+ 精子（1个） 极核（2个）+ 精子（1个） 受精卵 胚 受精极核 胚乳 种子 果实 无子西瓜培育 Seedless watermelon cultivation 三倍体 二倍体 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。 无子西瓜培育 Seedless watermelon cultivation 秋水仙素处理 2N 4N 第一年 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？ 2.处理后的植株，各个部位染色体数目是否都为4N？ 秋水仙素处理后的茎、叶、花的染色体数目加倍，而未处理的根细胞中仍为两个染色体组。 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。 无子西瓜培育 Seedless watermelon cultivation 秋水仙素处理 2N 4N 4N 母本 2N 父本 杂交 2N 果皮____ 种子的胚____ 种皮____ 第一年 4N 3N 4N 杂交获得三倍体 3.获得的四倍体西瓜为何要与二倍体杂交？ ①多倍体花粉可育低； 4.为什么要用四倍体植株做母本？ ②种子产量高; ③种皮薄，利于播种 无子西瓜培育 Seedless watermelon cultivation 第二年 假授粉 联会紊乱 3N 2N 果皮____ 3N 无子西瓜 ①三倍体植株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。 5.三倍体西瓜为什么没有种子？真的一颗没有吗？ 联会紊乱 ②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 刺激子房产生生长素，促进子房发育为果实。 母本 父本 假授粉 由于三倍体联会紊乱，无法产生配子，其激素也会收到影响，所以发育迟缓，因此需要花粉去刺激三倍体柱头，使子房发育成西瓜。 62 无子西瓜培育 Seedless watermelon cultivation 6.按照一般流程，获得无子西瓜需要几年？ 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 7.每年都要制种，很麻烦，有没有替代方法？ 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 2年 无子西瓜培育 Seedless watermelon cultivation 秋水仙素处理 4N 母本 2N 父本 杂交 2N 果皮4N 种子的胚3N 种皮4N 第一年 第二年 假授粉 联会紊乱 3N 2N 果皮____ 3N 无子西瓜 2N 4N $$