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2节 染色体变异 第5章 基因突变及其他变异 新课引入 栽培马铃薯 野生祖先香蕉 野生祖先马铃薯 栽培香蕉 多色 黄色 多籽 无籽 新课引入 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。 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 1、为什么我们平时吃的香蕉没有种子？ 因为香蕉栽培品种体细胞中的染色体数目是33条，减数分裂时染色体联会紊乱，不能正常形成配子，因此无法形成受精卵，进而形成种子 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 二、分类 染色体数目的变异 染色体结构的变异 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 一、概念： 染色体数目的变异 1、非整倍性变异：细胞内个别染色体增加或减少 正常果蝇 （2n=8） 个别异常 增加一条 减少一条 三体：2n+1 单体：2n-1 染色体数目的变异 1、非整倍性变异：细胞内个别染色体增加或减少 唐氏综合征/21三体综合征 问题2: 形成个别染色体的增加或减少原因是什么呢？ 病因： 表现： 智力低于常人 特殊面容 生长发育障碍 多发畸形 多了一条21号染色体 染色体数目的变异 21三体综合症的病因 ①减数第一次分裂后期同源染色体未分离 21号染色体 异常配子 正常配子 染色体数目的变异 21三体综合症的病因 ②减数第二次分裂后期姐妹染色单体未分离 异常配子 21号染色体 染色体数目的变异 2、整倍性变异：以一套完整的非同源染色体为基数成倍的增加或成套的减少。（以染色体组的形式增加或减少） 正常果蝇 （2n=8） 成套异常 增加二套 减少一套 染色体数目的变异——染色体组 减数分裂 细胞中的一套完整的非同源染色体 （1）染色体组概念： （2）染色体组分组方法： 显微摄影 凡是大小形态相同的分开（同源染色体分开） 大小形态不同的分到一组（都是非同源染色体） 染色体数目的变异——染色体组 （3）染色体组的特征： ♂ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅱ Ⅲ X Y Ⅱ Ⅲ Ⅳ X Ⅱ Ⅲ Ⅳ Y 1）一组非同源染色体 2）染色体的形态、大小、功能各不同 3）不含等位基因或者相同基因 4）含有该物种生长、发育、繁殖和遗传的全套遗传信息 染色体数目的变异——染色体组 判断：下图是不是一个染色体组？ 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 怎么理解？ 染色体数目的变异——染色体组 （4）染色体组数目的判断方法： 3个 4个 1个 ①根据“染色体形态”判断 ——细胞内同种形态染色体有几条就含几个染色体组 2个 4个 每个染色体组有多少条染色体呢？ 3条 5条 2条 3条 2条 染色体数目的变异——染色体组 （4）染色体组数目的判断方法： ②根据“基因型”判断 ——控制同一性状的基因(包括同一字母的大、小写)出现几次，则含有几个染色体组 YyRr AABBDD Aaa AABbDd 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 染色体数目的变异——染色体组 请判断下列的几个细胞含几个染色体组？每组有几条染色体？ 3个 1个 2个 3个 4个 4个 1个 2个 3条 2条 4条 4条 3条 2条 4条 2条 染色体数目的变异——二倍体和多倍体 四倍体 三倍体 二倍体 1、二倍体 由受精卵发育而来，体细胞中含有两个染色体组的个体。 2、多倍体 由受精卵发育而来，体细胞中含有三个及以上染色体组的个体。 染色体数目的变异——二倍体 （1）概念： 由受精卵发育而来，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。 例如：果蝇、玉米、洋葱就是二倍体 配子 亲代 × 2N 2N N N 受精卵 2N 子代 2N 染色体数目的变异——二倍体 （2）配子染色体组数： 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：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，有会出现错误的吗？ 染色体数目的变异——三倍体 （1）三倍体形成原因： 减数分裂Ⅰ后期出现错误 减数分裂Ⅱ后期出现错误 含有两个染色体组的异常配子 含有两个染色体组的异常配子 染色体数目的变异——三倍体 减数分裂Ⅰ出现错误 异常配子 正常的配子 减数分裂Ⅱ出现错误 异常配子 正常的配子 三倍体形成原因：含有两个染色体组的异常配子与含有一个染色体组的正常配子结合发育成个体 （1）三倍体形成原因： 染色体数目的变异——三倍体 （2）三倍体是否可育： 由于原始生殖细胞中有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。所以三倍体的生物一般不可育。 染色体数目的变异——四倍体 （1）四倍体形成原因： 减数分裂出现错误 有丝分裂出现错误 ①两个含有两个染色体组的配子结合。 ②二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。 染色体数目的变异——四倍体 （2）四倍体是否可育： 马铃薯（4n=48） 棉花（4n=52） 山药（4n=40） 香葱（4n=32） 一般是可育的 染色体数目的变异——多倍体 （1）概念： 由受精卵发育而来，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。 四倍体番茄 葡萄 （三/四倍体） 野生草莓与加倍后的草莓 三倍体无籽西瓜 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。 优点 缺点 结实率低， 晚熟 海拔/m 2100-3000 3000-4000 4000-5200 草本植物多倍体频率 29.4%-47.1% 33.3%-53.3% 55.6%-70.4% 青藏高原东北部多年生草本植物多倍体频率 染色体数目的变异——多倍体 （2）如何获得多倍体？ ①自然条件下 低温处理可诱导多倍体的形成 染色体数目的变异——多倍体 （2）如何获得多倍体？ 低温处理 秋水仙素处理萌发的种子或幼苗（最常用且最有效） ②人工诱导多倍体 ③秋水仙素作用机理： 在有丝分裂前期抑制纺锤体的形成 染色体数加倍 染色体复制 着丝点分裂 细胞无法正常分裂 无纺缍丝牵引 染色体数目的变异——低温诱导植物细胞染色体数目的变化 （1）实验原理 用低温处理植物的分生组织细胞，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，于是植物细胞中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 （2）实验步骤 ①诱导培养和固定细胞 待洋葱长出1cm长的不定根时，将整个装置放入冰箱冷藏室内，诱导培养48~72h。 将蒜（或洋葱）放在装满清水的容器上，让洋葱底部接触水面，室温培养。 培养方法 低温诱导 放入卡诺氏液中浸泡0.5~1h，以固定细胞形态。 剪取诱导处理的根尖0.5~1 cm 取材 固定 用体积分数为95%的酒精冲洗2次 冲洗 诱导培养 固定细胞 染色体数目的变异——低温诱导植物细胞染色体数目的变化 （2）实验步骤 ②制作装片 制片 染色 漂洗 解离 染色体数目的变异——低温诱导植物细胞染色体数目的变化 （2）实验步骤 ③观察 先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂象。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。确认某个细胞发生染色体数目变化后，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 （2）实验步骤 ④实验结果及结论 1、低温能诱导植物染色体数目的增多 2、诱导率不是百分之百，因此视野中既有二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞，且前者数目多于后者。 多倍体育种——三倍体无籽西瓜的形成 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 二倍体 授粉 二倍体 （父本） 四倍体 （母本） 三倍体 联会紊乱 无子西瓜 秋水仙素 授粉 第一年 第二年 多倍体育种——三倍体无籽西瓜的形成 多倍体育种——三倍体无籽西瓜的形成 二倍体幼苗 四倍体幼苗 长大 四倍体植株 第一年 1.为什么要用秋水仙素处理幼苗的芽尖？ 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？ 不一定，地上部分为4N，地下部分还为2N 若处理种子呢？ 多倍体育种——三倍体无籽西瓜的形成 四倍体植株 去雄 卵细胞 …… 2N 母本 授粉 …… N …… 多倍体育种——三倍体无籽西瓜的形成 四倍体植株 去雄 母本 授粉 …… 受精卵 （3N） 种子 （3N） 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 多倍体育种——三倍体无籽西瓜的形成 四倍体植株 去雄 …… 母本 授粉 …… …… 成熟后 …… 第一年 多倍体育种——三倍体无籽西瓜的形成 …… 三倍体植株 授粉 二倍体 （父本） 联会紊乱 无子西瓜 第二年 5.三倍体西瓜为什么没有种子? 授粉产生生长素刺激子房发育成果实。 6.为什么要给三倍体西瓜授粉？ 三倍体西瓜在减数分裂过程中，同源染色体联会紊乱，不能产生正常配子，所以没有种子。 多倍体育种——三倍体无籽西瓜的形成 …… 三倍体植株 授粉 二倍体 （父本） 联会紊乱 无子西瓜 第二年 7.三倍体西瓜真的一颗种子也没有吗? ①进行无性繁殖。 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 8.每年都要制种，很麻烦，有没有替代方法？ 可能会产生少量正常的配子 染色体数目的变异——单倍体 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？ 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 染色体数目的变异——单倍体 1、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 2、成因： 由配子（如卵细胞、花粉等）直接发育而成 蜂王 雄蜂 工蜂 染色体数目的变异——单倍体 二倍体 配子 一个染色体组 发育 单倍体 四倍体 配子 二个染色体组 发育 单倍体 六倍体 配子 三个染色体组 发育 单倍体 不育 不育 注意：由配子发育而来，体细胞无论含有几个染色体组都只能叫单倍体。 2、成因： 由配子（如卵细胞、花粉等）直接发育而成 染色体数目的变异——单倍体 3、特点： 植株弱小，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 4、获得单倍体的方法： 花药离体培养 染色体数目的变异——单倍体育种 过程： 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 原理： 染色体变异 注意：秋水仙素处理萌发的幼苗 高秆：D 矮秆：d 抗病：T 不抗病：t 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）？ 用遗传图解表示出来。 染色体数目的变异——单倍体育种 单倍体育种： ＝花药离体培养 + 秋水仙素处理加倍 花药离体培养→ 配子 AB Ab aB ab ↓ AB Ab aB ab ↓ ↓ ↓ ↓ AABB AAbb aaBB aabb ↓ ↓ ↓ ↓ 纯合体 秋水仙素处理幼苗→ ↑ 需要的矮抗品种 P 高杆抗病 AABB × 矮杆感病 aabb F1 高杆抗病 AaBb ↓ 第1年 第2年 单倍体（不育） 染色体数目的变异——单倍体育种 单倍体育种： ＝花药离体培养 + 秋水仙素处理加倍 3.优点： （1）明显缩短育种年限 （2）纯合体，自交后代不会发生性状分离 技术复杂，需与杂交育种配合 4.缺点： 单倍体育种与多倍体育种 多倍体育种 单倍体育种 原理 常用 方法 优点 缺点 举例 染色体组成倍增加 染色体组成倍减少，再加倍后得到纯种 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 器官大，提高产量和营养成分 明显缩短育种年限 ①适用于植物，在动物方面难以开展； ②发育延迟，结实率低 技术复杂一些，须与杂交育种配合 三倍体西瓜 抗病植株的快速育成 染色体结构变异 （一）缺失 染色体的某一片段缺失引起变异 a b c d e f a c d e f b c d e f ②果蝇缺刻翅的形成 举例： ①人类的猫叫综合征:5号染色体部分缺失 正常翅 缺刻翅 结果： 基因数目减少 染色体结构变异 （二）重复 染色体中增加某一片段引起的变异 a b c d e f b a c d e f b 果蝇棒状眼的形成 正常眼 棒状眼 举例： 结果： 基因数目增加 染色体结构变异 （三）易位 染色体某一片段移接到另一条非同源染色体上引起的 a b c d e f h i j k a b c d e f g h i j k g 举例： ②果蝇花斑眼的形成 ①人慢性粒细胞白血病 正常眼 花斑眼 染色体结构变异 （三）易位 染色体某一片段移接到另一条非同源染色体上引起的 项目 染色体易位 交叉互换 图解 区别 位置 原理 观察 非同源染色体之间 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 在光学显微镜下观察到 在光学显微镜下观察不到 染色体结构变异 （四）倒位 染色体的某一片段位置颠倒引起变异 a c d e f b a f c d e b c d e b 染色体片段位置颠倒，使染色体上的基因排列顺序发生改变，影响了某些基因的表达，从而引起性状改变。 正常翅 卷翅 结果： 染色体结构变异的影响 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） 影 响 大多数染色体结构变异对生物体是不利的，有的甚至会导致生物体死亡。 染色体结构变异后联会异常分析 缺失 重复 染色体结构变异后联会异常分析 倒位 易位 习题检测 哪些是属于染色体结构变异? 属于什么类型? $$