5.2 染色体变异（精讲课件）-【上好课】2024-2025学年高一生物同步精品课堂（人教版2019必修2）

第2节 染色体变异 第5章 基因突变及其他变异 必修二 染色体数目变异 1 染色体结构变异 2 目录 变异在育种中的应用 3 习题检测 4 一、学习目标 二、重难点 1.说出染色体变异包括染色体数目的变异和染色体结构的变异。 2.阐明二倍体、多倍体和单倍体的概念及其联系。 3.进行低温诱导植物细胞染色体数目变化的实验。 1.染色体数目的变异。 2.染色体组和单倍体的概念。 3.低温诱导植物细胞染色体数目变化的实验。 染色体数目变异 1 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他们的祖先大不相同，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.根据前面所学减数分裂的知识，试着完成该表格。 5 问题探讨 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，不能形成种子。 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？ 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？ 6 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 染色体变异 7 染色体数目变异 1 一、染色体数目变异 1.个别染色体的增加或减少 增加 减少 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。 8 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 9 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 10 原因: 父方在MⅠ时X和Y未分离进入同一个配子中，或MⅡ时两条X单体分离后进入同一个配子中，形成不含性染色体的异常精子； 或母方在MⅠ时X和X未分离，或MⅡ时两条X单体分离后进入同一个极体中，形成不含性染色体的异常卵细胞。 1.XO单体 性染色体数目异常 11 44条＋XO（45条） Turner综合征 症状：颈蹼，肘外翻、部分患者智力轻度低下。有的患者伴有心、肾、骨骼等先天畸形。外观表现为女性，但性腺发育不良，没有生育能力。 先天性卵巢发育不全综合征 性染色体数目异常 12 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MⅡ时两条Y染色单体分离后，进入同一个配子中，产生YY的异常精子。 2.XYY三体 性染色体数目异常 13 原因: 父方在MⅠ时X和Y未分离，进入同一个配子中，形成XY的异常精子。（X+XY） 具有XXY染色体的人通常表现为XY男性的生理特征，同时可能出现不同程度的女性化第二性征。 或母方在MⅠ时X和X未分离，或MⅡ时两条X单体分离后进入同一个配子中，形成XX的异常卵细胞。（XX+X） 3.XXY三体 性染色体数目异常 14 大多数X三体个体表型正常，但发育较早，平均身高较正常女性高，平均智商比正常人群低10～15。 原因: 父方在MⅡ时两条X染色单体分离后，进入同一个配子中，产生XX的异常精子。（X+XX） 或母方在MⅠ时X和X未分离，或MⅡ时两条X单体分离后进入同一个配子中，形成XX的异常卵细胞。（XX+X） 4.XXX三体 性染色体数目异常 15 1.(2024·德州二模)人类9号染色体三体(T9)分为嵌合型T9和完全型T9，前者部分细胞为9号染色体三体，后者所有体细胞为9号染色体三体。嵌合型T9可分为两种：一种是三体自救型，即完全型T9的部分细胞丢失第三条染色体，形成正常细胞；一种是分裂错误型，即由于早期胚胎部分细胞分裂过程中一条9号染色体不分离，形成只含一条9号染色体的细胞和三体细胞，只有三体细胞存活，与正常细胞形成嵌合型。某嵌合型T9胎儿的父母表型均正常，基因型为Aa(位于9号染色体上，不考虑基因突变和染色体片段互换)。下列说法正确的是(　 ) A.若该胎儿为三体自救型，则其体内可能存在aaa和Aa两种体细胞 B.若该胎儿为分裂错误型，则其体内可能存在AAa和aa两种体细胞 C.该嵌合型T9胎儿的体内可能同时存在三种基因型的体细胞 D.该胎儿胚胎发育早期只有部分细胞分裂时能发生等位基因的分离 C 胎儿发育早期细胞进行有丝分裂，不发生等位基因的分离 习题巩固 若该胎儿为三体自救型，且其体内存在基因型为aaa的体细胞时，则其丢失第三条染色体所形成的正常体细胞的基因型应该是aa，而不是Aa，即三体自救型胎儿体内不会同时存在aaa和Aa两种体细胞，A错误。 若该胎儿为分裂错误型，且其体内存在基因型为AAa的体细胞时，可知未分开的两条染色体为含A的染色体，故其正常体细胞的基因型应为Aa，而不是aa，即分裂错误型胎儿体内不会同时存在AAa和aa两种细胞，B错误。 若该胎儿是三体自救型的嵌合型T9，且其三体细胞的基因型为AAa或Aaa，部分细胞丢失的第三条染色体是含A的，部分三体细胞丢失的染色体是含a的，此时胎儿体内可能出现三种基因型的细胞：AAa、Aa、AA或Aaa、Aa、aa，C正确。 胎儿发育早期细胞进行有丝分裂，不发生等位基因的分离，D错误。 16 染色体数目变异 1 一、染色体数目变异 2.以染色体组形式成倍的增加或减少 增加 减少 17 （1）染色体组 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 各不相同； ③含有该物种生长、发育、遗传、变异的 全套遗传信息。 细胞中的每套非同源染色体。 2.以染色体组形式成倍的增加或减少 18 （2）染色体组的内涵 一个染色体组中不存在同源染色体 一个染色体组中各个染色体的形态和功能均不相同 一个染色体组中含有该物种的全套遗传信息 一个染色体组中不含有等位基因 Ⅱ Ⅲ Ⅳ X Ⅱ Ⅲ Ⅳ Y 2.以染色体组形式成倍的增加或减少 19 （3）染色体组数目的确定方法 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 2.以染色体组形式成倍的增加或减少 20 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 AABbD 2个 2个 3个 1个 ABCD 2个 （3）染色体组数目的确定方法 21 由生殖细胞直接发育而来，无论体细胞中含有几个染色体组一律称为单倍体。 1.成因 2.代表生物 3.特点 一般高度不育 含偶数个染色体组： 含奇数个染色体组： 由配子（如卵细胞、花粉等）直接发育而成。 蜜蜂中的雄蜂 枝叶茎杆弱小，果实多而小，一般高度不育（不是全部）。 可育 高度不育 单倍体 4.注意 ②单倍体并非都不育： 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。 ①单倍体的体细胞中并不一定只有一个染色体组， 如四倍体的配子形成的单倍体的体细胞中含有两个染色体组。 单倍体 由受精卵发育而来，体细胞中有两个染色体组的生物称为二倍体。 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。 二倍体 24 由受精卵发育而来，体细胞中有三或三个以上染色体组的生物，统称为多倍体。（如香蕉、马铃薯、普通小麦等，多见于植物，动物中很少见） 2.缺点 多倍体特点 马铃薯是四倍体 香蕉是三倍体 普通小麦是六倍体 1.优点 生长发育迟缓，结实率低。 植株、果实、种子等粗大， 糖类、蛋白质等营养物质的含量高。 二倍体 25 单倍体 二倍体 多倍体 概念 发育起点 染色体组数目 性状表现 体细胞中含有2个染色体组 体细胞的染色体数目与本物种配子染色体数目相同 体细胞中含有3个 或3个以上染色体组 未受精的配子 受精卵 受精卵 正常体细胞染色体组数目的一半 2个 3个或3个以上 植株矮小， 且高度不育 （除雄蜂外） 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 2.2024·石家庄期末)如图是四种不同生物体细胞的染色体组成情况，有关叙述错误的是(　 )(多选） A.图a含有2个染色体组，图b含有3个染色体组 B.由图b细胞组成的个体是单倍体或者三倍体 C.图c有3个染色体组，每个染色体组有2条染色体 D.由图d细胞组成的个体可能是由配子发育而来的 AC 习题巩固 图a着丝粒分裂，染色体数目暂时加倍，处于有丝分裂后期，含有4个染色体组，图b含有3个染色体组，A错误。 图b中含有三个染色体组，若由受精卵发育而来，则是三倍体；若由配子直接发育而来，则是单倍体，B正确。 图c有2个染色体组，每个染色体组有3条染色体，C错误。 图d细胞只有一个染色体组，由图d细胞组成的个体可能由配子发育而来，D正确。 27 3.如图所示为不同生物体细胞中所含的染色体数目情况，下列叙述正确的是(　 ) A.图a细胞正在进行减数分裂，细胞中含有4个染色体组 B.图b代表的生物自交能产生可育后代 C.图c含有两个染色体组，该生物一定是二倍体 D.图d代表的生物一定是单倍体 D 习题巩固 图a细胞含有同源染色体，且着丝粒分裂，处于有丝分裂后期，该细胞含有4个染色体组，A错误； 图b含有3个染色体组，其代表的生物自交不能产生可育后代，B错误； 图c细胞含有2个染色体组，如果图c代表由受精卵发育成的生物的体细胞，则该生物是二倍体，但如果是配子发育而来，则是单倍体，C错误； 图d中含有1个染色体组，代表的生物一定是单倍体，D正确。 28 人工诱导多倍体的方法 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 29 染色体数目变异 1 二、低温诱导植物染色体数目变化 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。 2.选材 应选用能进行分裂的分生组织细胞，否则不会出现染色体加倍的情况。 30 3.步骤 （1）将蒜/洋葱在冰箱冷藏室内（4℃）放置一周。取出后将蒜/洋葱放在装满清水的容器上方，让它的底部接触水面，于室温（约25℃）培养。待蒜/洋葱长出约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。 （2）剪取诱导处理的根尖0.5~1cm，放入卡诺氏液中浸泡0.5~1h。 （卡诺氏液：固定细胞的形态），然后用体积分数为95%的酒精 冲洗2次。 （3）制作装片（同有丝分裂实验） 二、低温诱导植物染色体数目变化 31 （3）制作装片（同有丝分裂实验） ①解离 ②漂洗 ③染色 ④制片 盐酸和酒精混合液（1：1混合）， 目的是使组织中的细胞相互分离开来。 清水漂洗，目的是洗去药液，防止解离过度。 用甲紫（龙胆紫）或醋酸洋红溶液对染色体染色。 放在载玻片上，加清水并用镊子把根尖弄碎， 盖上盖玻片，用拇指轻轻地按压盖玻片完成制片。 3.步骤 32 （4）观察 先用 寻找染色体形态好的分裂象； 视野中既有 ，也有 ； 确认某个细胞发生染色体数目变化后，再用 观察； 低倍镜 正常的二倍体细胞 染色体数目发生改变的细胞 高倍镜 3.步骤 33 秋水仙素处理 1.实验原理 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。染色体数目加倍的细胞继续进行有丝分裂就可能发育成多倍体植株。 秋水仙素（C22H25O6N）是从百合科植物秋水仙的种子和球茎中提取的一种植物碱。它是白色或淡黄色的粉末或针状结晶，有剧毒，使用时应当特别注意。 最常用且最有效的方法 2.实验方法 用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。 有丝分裂前期 3.时期 人工诱导多倍体的方法 在细胞分裂时，一方面使染色体的着丝粒延迟分裂，虽然染色单体欲分离，但着丝粒仍连在一起；另一方面能引起分裂中期的纺锤丝断裂，或抑制纺锤体的形成，结果导致分裂后的染色体不能移向两极而重组成一个具有双倍性细胞核的细胞。这样，细胞中染色体数目就增加了。针对不同植物，应使用不同浓度的秋水仙素溶液。 34 B 1.(2024·辽阳期末)下列关于“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”实验的叙述，正确的是(　 ) A.原理：低温和秋水仙素诱导染色体数目加倍的原理相同， 都是抑制染色体着丝粒分裂 B.解离：盐酸酒精混合液可以使蒜根尖解离 C.冲洗：用卡诺氏液固定细胞形态后，用清水冲洗2次 D.观察：显微镜下可以看到大多数细胞的染色体数目发生改变， 少数细胞染色体数目不变 习题巩固 低温和秋水仙素都是抑制纺锤体的形成，从而使染色体数目加倍，A错误； 盐酸酒精混合液可以使蒜根尖解离，B正确； 用卡诺氏液固定细胞形态后，用体积分数为95%的酒精冲洗2次，C错误； 显微镜下可以看到少数细胞的染色体数目发生改变，大多数细胞染色体数目不变，D错误。 35 2.[多选](2024·青岛模拟)某研究 小组开展了“用秋水仙素诱导 培育四倍体草莓”的实验。 选取二倍体草莓(2N=14) 幼苗若干，随机分组，每组30株，用不同浓度的秋水仙素溶液处理幼芽，得到实验结果如图所示。下列有关叙述正确的是(　 ) A.实验的自变量是秋水仙素溶液浓度和处理时间 B.秋水仙素能抑制细胞内纺锤体的形成，进而影响细胞的正常分裂 C.高倍镜下观察草莓芽尖细胞的临时装片，发现分裂中期染色体数目均为28 D.用0.2% 的秋水仙素溶液处理草莓幼苗的幼芽1天，诱导成功率较高 ABD 习题巩固 分析题图可知，该实验的自变量为秋水仙素溶液浓度和处理时间，A正确； 秋水仙素处理幼芽能抑制细胞分裂时纺锤体的形成，进而影响细胞的正常分裂，B正确； 高倍镜下观察草莓芽尖细胞的临时装片，发现分裂中期染色体数目有的为28，有的仍为14，C错误； 从题图中可以看出，用0.2% 的秋水仙素溶液处理草莓幼苗的幼芽1天，诱导成功率较高，D正确。 36 染色体结构变异 2 染色体结构变异 2 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） 38 染色体结构变异 2 一、缺失 染色体的某一片段缺失引起变异。 例如五号染色体缺失引起的猫叫综合征、果蝇的缺刻翅。 1.结果 缺失的片段 (如上图中的B片段) ，由于没有着丝粒，在细胞分裂过程中没有纺锤丝的牵引而丢失。 基因数目减少 果蝇正常翅 果蝇缺刻翅 39 2.缺失后的联会现象 一、缺失 40 染色体结构变异 2 二、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 基因数目增加 1.结果 重复的片段(如上图中的B片段)来自其同源染色体的缺失的片段。 ☞增加的一般是相同基因或等位基因。 果蝇的复眼结构相当复杂，有的复眼有成百上千的小眼结构，有的复眼中的小眼数量很少，整个复眼呈短棒状，称为棒眼。 41 2.重复后的联会现象 二、重复 42 染色体结构变异 2 三、易位 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。例如，果蝇花斑眼的形成。 基因排列顺序变化 1.结果 正常眼 花斑眼 ☞易位发生在两条非同源染色体之间。 染色体片段易位，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。 43 2.易位后的联会现象 三、易位 44 染色体易位 片段互换 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 三、易位 45 染色体结构变异 2 四、倒位 染色体的某一片段位置颠倒引起变异。 例如，果蝇卷翅的形成 卷翅（Cy） 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。 基因排列顺序变化 1.结果 46 2.倒位后的联会现象 四、倒位 47 1.(2024·江苏模拟)精原 细胞中发生臂内倒位 (如图)将导致染色体桥和 断片的形成，已知有缺失或重复的染色单体 产生的配子不育。下列说法不正确的是(　 ) A.臂内倒位发生于减数分裂Ⅰ前期的同源染色体非姐妹染色单体间 B.断片由于不含着丝粒，分裂末期将游离于主核之外 C.染色体桥断裂后，最后只能形成一个含正常染色体的精子 D.发生该现象的精原细胞产生的配子将有一半以上不可育 D 一半不可育 习题巩固 据题图可知，白色是正常染色体，黑色是发生倒位的染色体，臂内倒位发生于联会时期，即减数分裂Ⅰ前期同源染色体非姐妹染色单体间发生了倒位，A正确； 断片由于不含着丝粒，分裂末期不能移向细胞两极，则将游离于主核之外，B正确； 该精原细胞经减数分裂形成4个精子，其中只有一个含正常染色体，其余三个均含异常染色体，C正确； 已知有缺失或重复的染色单体产生的配子不育，据C项分析可知，形成的4个精子中，有一个含正常染色体(可育)，还有一个黑色染色体仅发生倒位但没有发生缺失或重复，表现可育，所以一半的精子不育，D错误。 48 2.(2024·宁德模拟)一对外表和智力 均正常的夫妇，母亲怀了一个异常的胎儿， 对染色体检查发现，丈夫染色体正常， 妻子和胎儿的18号染色体组成分别如图1和图2。 下列相关叙述正确的是(　 ) A.妻子与胎儿均发生了染色体结构变异，且胎儿细胞中染色体数目也改变 B.妻子18号染色体某一片段位置颠倒，使基因的数目和排列顺序发生改变 C.胎儿异常染色体是减数分裂过程同源染色体非姐妹染色单体互换的结果 D.胎儿的18号染色体部分基因可能会出现过量表达，导致相关疾病的产生 D 习题巩固 胎儿染色体发生了缺失和重复，为染色体结构变异，细胞中染色体数目未改变，A、C错误； 妻子18号染色体发生了倒位，所以基因排列顺序发生改变，但基因数目没有改变，B错误； 胎儿18号染色体发生的变异可能使A基因过量表达，导致相关疾病的产生，D正确。 49 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 课堂小结 50 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 51 基因突变 染色体变异 变化的实质 染色体上的某一位点上的 改变 染色体 的变化 层次 水平 水平 能否用光学 显微镜观察 基因结构 结构和数目 分子 细胞 否 是 基因突变是分子水平的变异，在光学显微镜下看不到碱基对的改变，但由基因突变引起的某些性状改变还是可以借助光学显微镜检查的，如镰状细胞贫血，可根据观察红细胞形态来区分。 基因突变和染色体变异的比较 52 A. ①～④的变异均未产生新基因 B. ①～④的变异依次是染色体倒位、缺失、重复与基因突变 C. ①～④的变异均可在光学显微镜下观察到 D. ①、②、③依次为染色体结构变异中的缺失、重复、倒位， ④的变异应属于基因突变 3.如下图所示，已知染色体发生了①～④四种变异，则相关叙述正确的是(　　) D 习题巩固 53 4.下图中图1为等位基因Aa间的转化关系图，图2为黑腹果蝇(2n＝8)的单体图，图3为某动物的精原细胞形成的四个精细胞的示意图， 则图1、2、3分别发生何种变异(　　) A A. 基因突变 染色体变异 基因重组 B. 基因突变 染色体变异 染色体变异 C. 基因重组 基因突变 染色体变异 D. 基因突变 基因重组 基因突变 习题巩固 54 5.实现基因重组的方式之一是染色体互换。科学家用性染色体构型如图所示的果蝇作亲本，进行了杂交实验。已知Y染色体不携带图示基因，不考虑其他变异，下列叙述错误的是(　 ) A.减数分裂Ⅰ后期也会发生基因重组 B.图示雌果蝇的两条X染色体均发生了结构变异 C.若亲本果蝇未发生染色体互换，则F1雄果蝇X染色体构型均异常 D.若F1中出现两种性状均为野生型的个体，则亲代果蝇发生了染色体互换 D 习题巩固 减数分裂过程中发生基因重组的时期：减数分裂Ⅰ后期(同源染色体分离，非同源染色体自由组合)、减数分裂Ⅰ前期(同源染色体的非姐妹染色单体发生互换)，A正确； 图示雌果蝇一条X染色体存在片段缺失，另一条X染色体存在来自Y染色体的附加臂，均发生了染色体结构变异，B正确； 亲本雌果蝇两条X染色体均异常，F1雄果蝇的X染色体来自雌果蝇，故其X染色体构型异常，C正确； 亲代果蝇不发生染色体互换时，F1基因型及表型为XBdXbd(棒状淡红眼雌)、XBdY(棒状淡红眼雄)、XbDXbd(野生型雌)、XbDY(野生型雄)，其中XbDXbd、XbDY两种性状均为野生型，D错误。 55 B 6.(2024·滨州二模)在细胞分裂时，着丝粒在水平方向上发生断裂，染色体的两个臂分开，会形成两条等臂染色体，如图为人类X染色体的两种等臂形态。已知决定身高的基因位于X染色体的短臂，而控制卵巢功能的基因位于X染色体的短臂和长臂中。人类中的特纳综合征患者只有45条染色体，其染色体简式记为45，X，O，因缺少一条X染色体，表现为身材矮小、性腺发育不全。X等臂染色体患者——46，X，i(Xq)患者与46，X，i(Xp)患者也表现了特纳综合征的某些特征。下列说法正确的是(　 ) A.母亲有丝分裂出错不可能生出X等臂染色体患者 B.X等臂染色体患者某细胞中可能出现6个等位基因 C.46，X，i(Xq)患者性腺发育正常 D.46，X，i(Xp)患者身材矮小 习题巩固 母亲的卵原细胞有丝分裂产生新卵原细胞时如出错，形成含等臂染色体的卵原细胞，这样的卵原细胞减数分裂会形成含等臂染色体的卵细胞，可能生出X等臂染色体患者，A错误； X等臂染色体患者某些等位基因存在3个，在有丝分裂后期的细胞中可能出现6个等位基因，B正确； 46，X，i(Xq)患者含有一条等臂X染色体(长臂)，控制卵巢功能的基因位于X染色体的短臂和长臂中，该患者一条X染色体缺乏短臂上的控制性腺发育的基因，其性腺发育不正常，C错误； 46，X，i(Xp)患者含有一条等臂X染色体(短臂)，决定身高的基因位于X染色体的短臂，其身材正常，D错误。 56 变异在育种中的应用 3 变异在育种中的应用 3 一、杂交育种 1.原理 基因重组 2.方法 连续自交，不断选种。（不同个体间杂交产生后代，然后连续自交，筛选所需纯合子） 3.优点 4.缺点 ①目的性强，通过杂交使位于不同个体上的优良性状集中于一个 个体上。 ①育种所需时间较长。 ②操作简单，技术要求不高。 ②只能利用已有的基因重组，不能创造新的基因。 58 P 抗倒易病　 易倒抗病 F1　 抗倒易病 F2 DDTT ddtt DdTt Ddtt 抗倒易病 抗倒抗病 易倒易病 易倒抗病 DDtt 杂交 自交 选优 自交 F3 选优 连续自交，直至不出现性状分离为止。 抗倒抗病 DDtt 一、杂交育种——植物 59 短毛折耳猫 bbee 长毛立耳猫 BBEE × 长毛立耳猫 BbEe ♀、♂互交 B_E_ B_ee bbE_ bbee 与bbee测交 选择后代不发生性状 分离的亲本即为BBee 一、杂交育种——动物 60 （1）植物杂交育种中，优良性状的纯合子获得一般采用多次 自交选种； （2）动物杂交育种中，优良性状的纯合子获得一般采用测交， 选择测交后代不发生性状分离的亲本； （3）如果优良性状是隐性，直接在F2中选出即为纯合体。 一、杂交育种——总结 变异在育种中的应用 3 二、诱变育种 1.原理 基因突变 2.方法 3.优点 4.缺点 利用物理因素（如X射线，紫外线，激光等）或化学因素（如亚硝酸等）处理生物，使生物发生基因突变。从中筛选有利变异。 ①提高突变率，加速育种进程。 ②大幅度改良某些性状，创造人们所需要的优良变异类型。 ①有利变异少，需大量处理实验材料； ②诱变的方向和性质不能控制，具有盲目性。 62 1.原理 染色体(数目)变异 2.方法 3.优点 4.缺点 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） ☞拥有正常染色体数目 ①明显缩短育种时间 ②所得个体均为纯合体 技术复杂操作困难 单倍体育种≠花药离体培养 变异在育种中的应用 3 三、单倍体育种 63 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 三、单倍体育种 64 变异在育种中的应用 3 四、多倍体育种 1.原理 染色体(数目)变异 2.方法 3.优点 4.缺点 果实大、营养丰富等 结实率,发育迟缓 低温处理或秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 5.无籽香蕉培育 野生芭蕉 2n 有籽香蕉 4n 加倍 野生芭蕉 2n 无籽香蕉 3n 65 6.无籽西瓜培育 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 四、多倍体育种 66 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。 2N 母本 父本 6.无籽西瓜培育 67 2N 第一年 2N 4N 果皮____ 种子的胚____ 种皮____ 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？ （4）为什么要用四倍体植株做母本？ ①多倍体花粉可育低； ②种子产量高; ③种皮薄，利于播种 6.无籽西瓜培育 68 假授粉 3N 2N 母本 父本 果皮____ 3N 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。 6.无籽西瓜培育 69 假授粉 3N 2N 母本 父本 果皮____ 3N 两次传粉 第一次传粉目的： 杂交获得三倍体种子 第二次传粉目的： 刺激子房产生生长素，促进子房发育为果实。 6.无籽西瓜培育 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。 70 （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 6.无籽西瓜培育 71 实例1：普通小麦的形成过程 这里的A、B、D代表的是染色体组，而不是基因。 异源二倍体： 两个染色体组来自不同物种，联会紊乱，不可育。 异源二倍体幼苗如何处理使其可育？ 秋水仙素处理 变异在育种中的应用 3 五、异源多倍体育种 72 实例2：八倍体小黑麦的培育过程 第1步：杂交 异源四倍体（4N） （ABDR） 第2步：染色体加倍 注意：这里的A、B、D、R代表的是染色体组，而不是基因。所以，异源四倍体（ABDR）是不可育的。 第一年 第二年 普通小麦（6N） × 小黑麦（2N） （RR） （AABBDD） 八倍体小黑麦（8N ） （AABBDDRR） 秋水仙素处理 五、异源多倍体育种 73 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 74 1 1.“可遗传”与“可育” 可遗传≠可育。三倍体无子西瓜、骡子、二倍体的单倍体等均表现为“不育”，但它们均属于可遗传变异。 2.“最简便”与“最快速” 最简便着重于技术含量应为易操作，如杂交育种，虽然年限长，但农民自己可简单操作。但最快速则未必简便，如单倍体育种可明显缩短育种年限，但其技术含量却较高。 3.“单倍体育种”与“花药离体培养” 单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理等过程； 花药离体培养只是单倍体育种的一个操作步骤。 课堂小结 75 1.番茄是二倍体植物。有一种三体，其6号染色体的同源染色体有3条，在减数分裂联会时，3条同源染色体中的任意2条随意配对联会形成一个二价体，另1条同源染色体不能配对而形成一个单价体。减数第一次分裂的后期，组成二价体的同源染色体正常分离，组成单价体的1条染色体随机地移向细胞的任何一极，而其他染色体正常配对、分离。 (1)从变异类型的角度分析，三体的形成属于_______________。 (2)若三体番茄的基因型为AABBb，则其产生的花粉的基因型及其比例为__________________________，其根尖分生区一细胞连续分裂两次所得到的子细胞的基因型为 。 染色体数目变异 ABB∶ABb∶AB∶Ab＝1∶2∶2∶1 AABBb 习题巩固 76 2.白菜型油菜(2n＝20)的种子可以榨取食用油(菜籽油)，为了培育高产新品种，科学家诱导该油菜未受精的卵细胞发育形成完整植株Bc。下列叙述错误的是（ ） A.Bc成熟叶肉细胞中含有两个染色体组 B.将Bc作为育种材料，能缩短育种年限 C.秋水仙素处理Bc幼苗可以培育出纯合植株 D.自然状态下Bc因配子发育异常而高度不育 A 习题巩固 77 3.(2024·苏州模拟)下列关于变异和育种的叙述，正确的是(　 ) A.改良某种缺乏抗病性的水稻品种可采用单倍体育种 B.用秋水仙素处理植物的叶肉细胞即可获得多倍体植株 C.茎尖分生区细胞经植物组织培养可获得抗病毒植物 D.杂交育种获得的优良品种可能是纯合子也可能是杂合子 D 习题巩固 缺乏抗病性的本质是本水稻品种缺乏相应的抗病基因，单纯使用单倍体育种不能使本品种获得抗病基因，A错误； 叶肉细胞是高度分化的细胞，不具有分裂能力，秋水仙素作用机理是在细胞分裂前期抑制纺锤体形成，使染色体数目加倍，所以处理植物的叶肉细胞不能获得多倍体植株，需要处理幼苗或萌发的种子，B错误； 植物茎尖细胞的病毒极少，甚至没有病毒，故茎尖分生区细胞经植物组织培养可获得脱毒植物，而非抗病毒植物，C错误； 杂交育种是指将不同亲本的优良性状集中到一个个体上的技术，可以培育纯合子或杂合子，D正确。 78 5.(2024·南阳模拟)某两性花二倍体植株的基因型为AaBb，A/a、B/b基因位于两对同源染色体上，其在自然条件下，既可进行自花传粉也可进行异花传粉。有少数花朵存在异常的减数分裂，可通过自花传粉形成四倍体植株，过程如图所示。下列叙述错误的是(　 ) A.图示过程中产生的异常配子的基因型一定是AaBb B.在自然条件下，该植株也可能产生三倍体子代植株 C.图示产生的四倍体植株与原二倍体植株杂交，一般不能产生可育后代 D.若环境改变，基因型为AABB的植株更适应环境，则该种群会发生进化 A 习题巩固 异常配子的染色体数和体细胞相同，都含有2个染色体组，若是减数分裂Ⅰ同源染色体未分离，减数分裂Ⅱ姐妹染色单体正常分离，则产生异常配子的基因型为AaBb；若是减数分裂Ⅰ正常，减数分裂Ⅱ姐妹染色单体未分离，产生的异常配子的基因型可能为AABB或aabb或AAbb或aaBB，A错误。 在自然条件下，产生的异常配子可能和正常配子受精，形成三倍体子代植株，B正确。 图示四倍体植株与二倍体植株杂交产生的三倍体植株会因联会紊乱难以产生正常配子而高度不育，C正确。 生物进化的实质是种群基因频率的改变，若环境改变，基因型为AABB的植株更适应环境，则A和B的基因频率会升高，该种群会发生进化，D正确。 79 课堂总结 1.概念 指亲、子代间或子代之间存在性状差异的现象。 可遗传的变异 不可遗传的变异 基因突变 染色体变异 基因重组 突变 思路：变异个体自交或与其他个体杂交 若此变异不再出现，为不可遗传变异； 若此变异再次出现，为可遗传变异。 方法技巧：可遗传变异与不可遗传变异的判断思路 2.类型 生物的变异 生物的变异 生物的变异 1 1.“环境条件改变引起的变异”一定就是“不可遗传的变异”吗？ (填“一定”或“不一定”)。 不一定 2._________和___________均属于突变。其中在光学显微镜下可见的可遗传变异为 ，分子水平发生的变异为___________________，只在减数分裂过程发生的变异为 ， 真、原核生物和病毒共有的变异类型为__________。 基因突变 染色体变异 基因突变和基因重组 基因重组 基因突变 染色体变异 3.基因突变在DNA分子水平，无法用显微镜观察，可以用 检测。亦可以用 酶检测。 DNA分子杂交 限制 4.可遗传变异 （填“不一定”、“一定”）都能通过有性生殖遗传。 不一定 习题巩固 分析：如基因突变发生在动物的体细胞，一般不能通过有性生殖遗传给后代，而对于植物而言，可以通过植物组织培养技术（无性生殖）遗传给后代。 84 习题检测 3 (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。 （ ） 习题检测 ✘ 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。 (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。（ ） ✘ ✘ 86 习题检测 2.秋水仙素能诱导多倍体形成的原因是（ ） 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 D 87 习题检测 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 88 习题检测 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 89 习题检测 5.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。 90 THANKS $$